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I
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES
ESTUDIO DE FACTIBILIDAD Y DISEÑO DE UNA RED INALÁMBRICA
PARA ACCESO A INTERNET EN EL RECINTO LA COOPERATIVA
DEL CANTÓN PUEBLOVIEJO
PROYECTO DE TITULACIÓN
Previo a la obtención del Título de:
INGENIERA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
AUTORES:
VERA VERA GINGER YULEXY
VILCHES CANDEL GÉNESIS MELANNY
TUTOR:
ING. ÁNGELO VERA RIVERA, M.Sc
GUAYAQUIL – ECUADOR
2019
II
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE TESIS
TÍTULO: “ESTUDIO DE FACTIBILIDAD Y DISEÑO DE UNA RED INALÁMBRICA
PARA ACCESO A INTERNET EN EL RECINTO LA COOPERATIVA DEL CANTÓN
PUEBLOVIEJO”.
AUTORES:
GINGER YULEXY VERA VERA
GÉNESIS MELANNY VILCHES CANDEL
TUTOR:
ING. ANGELO VERA RIVERA, M.Sc.
REVISOR:
ING. EDUARDO FLORES MORÁN, M.Sc.
INSTITUCIÓN:
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD:
CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA: INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
FECHA DE PUBLICACIÓN: 03/10/2019 No. DE PÁGS: 183
ÁREA TEMÁTICA: Redes Inalámbricas
PALABRAS CLAVE: Red Inalámbrica, Factibilidad, Acceso, Internet.
RESUMEN: Este trabajo de titulación presenta un estudio de factibilidad y diseño de
una red inalámbrica para acceso a Internet en el recinto La Cooperativa del cantón
Puebloviejo en la provincia de Los Ríos, Ecuador. La Cooperativa es un recinto ubicado
a unos 100 kilómetros de la ciudad de Guayaquil y tiene aproximadamente 450
habitantes que actualmente carecen del servicio de Internet. El trabajo tiene como
objetivo analizar la factibilidad técnica de una red inalámbrica para el recinto, el diseño
y simulación de todos los componentes de la red. El estudio toma a la Unidad Educativa
Luz de América, la única escuela pública del sector, como lugar de referencia para el
diseño de la red. El trabajo fue construido usando la metodología de James Maccabe
para el análisis y diseño de redes de datos. El diseño final se ajusta a las condiciones
geográficas de la zona y las necesidades específicas de los estudiantes y habitantes
del recinto con la finalidad de proveerles acceso a Internet y de esa manera contribuir a
mejorar su calidad de vida.
III
No. DE REGISTRO (en base de datos): No. DE CLASIFICACIÓN:
DIRECCIÓN URL (tesis en la web):
ADJUNTO PDF: x SI NO
CONTACTO CON AUTOR:
GINGER YULEXY VERA VERA
Teléfono:
0968067183
E-mail:
ginger.verav@ug.edu.ec
CONTACTO CON AUTOR:
GÉNESIS VILCHES CANDEL
Teléfono:
0981697093
E-mail:
genesis.vilchesc@ug.edu.ec
CONTACTO DE LA INSTITUCIÓN:
Dir.: Víctor Manuel Rendón 434 entre
Baquerizo Moreno y Córdova
Nombre: Abg. Juan Chávez Atocha
Teléfono: (04) 2307729
E-mail: juan.chaveza@ug.edu.ec
IV
CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del trabajo de titulación,
“ESTUDIO DE FACTIBILIDAD Y DISEÑO DE UNA RED INALÁMBRICA
PARA ACCESO A INTERNET EN EL RECINTO LA COOPERATIVA DEL
CANTÓN PUEBLOVIEJO” elaborado por las Señoritas GINGER YULEXY
VERA VERA y GÉNESIS MELANNY VILCHES CANDEL, alumnas no
tituladas de la Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones,
Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de
Guayaquil, previo a la obtención del Título de Ingeniera en Networking y
Telecomunicaciones, me permito declarar que luego de haber orientado,
estudiado y revisado, la Apruebo en todas sus partes.
Atentamente
_________________________________
ING. ÁNGELO VERA RIVERA, M.Sc
TUTOR
V
DEDICATORIA
Dedico el presente trabajo a
Dios por ser mi guía, a mi
familia por el apoyo
incondicional, amigos y
maestros que día a día nos
formaron con sus
conocimientos sobre la
profesión.
Vera Vera Ginger Yulexy
VI
DEDICATORIA
Dedico el presente trabajo de
titulación a Mi Padre Rigoberto
Vilches Gaibor por el esfuerzo
constante que ha realizado para
brindarme la Educación Superior.
Te Amo Papi, a usted se lo debo
todo.
Quiero dedicar también este trabajo
a mis hermanos Jorge y Christine, y
a mi sobrina Madeline Juliette como
muestra de que todo lo que se
propongan lo pueden lograr, sé que
para ustedes soy un ejemplo a
seguir y confió en que llegaran
mucho más lejos que yo. Los
Quiero.
Vilches Candel Génesis Melanny
VII
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por
brindarme sabiduría durante
esta trayectoria, a mis padres
por apoyarme siempre en los
proyectos que emprendo.
Agradezco a mis familiares y
amigos por ayudarme de
diversas maneras en estos
años de preparación.
Quiero agradecer al Ing. Angelo
Vera por su guía para
desarrollar este proyecto de
titulación, pero sobretodo
brindar mi sincero
agradecimiento al Ing. Manuel
Chaw por su paciencia,
conocimiento y apoyo en la
carrera.
Vera Vera Ginger Yulexy
VIII
AGRADECIMIENTO
A Mi Padre por guiarme y ser mi
apoyo incondicional, sin duda
alguna podría decir que sin usted
hoy no sería lo que soy.
A Mi Madre por alentarme siempre y
celebrar todos mis logros.
A mi abuela María Gaibor por
criarme con amor.
A Mercedes a pesar de no ser mi
madre biológica, he contado con su
ayuda.
A mis hermanos y demás familiares
que de alguna u otra manera me
han apoyado a seguir adelante.
A mi amiga Dayanna por motivarme
y a su familia por recibirme en su
hogar después de mi jornada
académica nocturna.
A mi amiga y compañera Ginger
Vera por el trabajo conjunto para
IX
realizar la presente propuesta de
titulación.
A Julio Armando y su mamá Susana
Delgado por siempre creer en mí.
A mis amigos, docentes y futuros
colegas que hicieron de mi carrera
universitaria una gran experiencia.
A mi tutor Ing. Ángelo Vera Rivera
por las recomendaciones que nos
hizo durante el desarrollo del trabajo
de titulación, y estar presente en
todo el proceso.
Al Ing. Juan Manuel Chaw por
siempre estar dispuesto a impartir
su conocimiento, su asesoría fue
fundamental para llevar a cabo este
proyecto.
Sobre todo a Dios, sin él nada sería
posible.
Gracias infinitas a todos ustedes.
Vilches Candel Génesis Melanny
X
TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN
_____________________________ ____________________________ Ing. Fausto Cabrera Montes, M.Sc. Ing. Abel Alarcón Salvatierra, M.gs DECANO DE LA FACULTAD DE DIRECTOR DE LA CARRERA DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y INGENIERÍA EN NETWORKING Y
FÍSICAS TELECOMUNICACIONES _____________________________ _____________________________ Ing. Ximena Acaro Chacón, M.Sc. Ing. Eduardo Flores Morán, M.Sc. PROFESOR REVISOR DEL ÁREA PROFESOR REVISOR DEL ÁREA TRIBUNAL TRIBUNAL
_____________________________ Ing. Ángelo Vera Rivera, M.Sc.
PROFESOR TUTOR DEL PROYECTO
DE TITULACION
_____________________________ Abg. Juan Chávez Atocha, Esp.
SECRETARIO (E) DE LA FACULTAD
XI
DECLARACIÓN EXPRESA
“La responsabilidad del contenido de
este Proyecto de titulación, nos
corresponde exclusivamente; y el
patrimonio intelectual de la misma a
la UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL”
GINGER YULEXY VERA VERA
C.I: 1207047604
GÉNESIS MELANNY VILCHES CANDEL
C.I: 1206566646
XII
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES
“ESTUDIO DE FACTIBILIDAD Y DISEÑO DE UNA RED INALÁMBRICA
PARA ACCESO A INTERNET EN EL RECINTO LA COOPERATIVA
DEL CANTÓN PUEBLOVIEJO”
Proyecto de titulación que se presenta como requisito para optar por el título de
INGENIERA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
AUTORES:
GINGER YULEXY VERA VERA
C.I: 1207047604
GÉNESIS MELANNY VILCHES CANDEL
C.I: 1206566646
TUTOR: ING. ÁNGELO VERA RIVERA, M.Sc
Guayaquil, Octubre del 2019
XIII
CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del proyecto de titulación, nombrado por el Consejo
Directivo de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la
Universidad de Guayaquil.
CERTIFICO:
Que he analizado el Proyecto de Titulación presentado por las estudiantes
GINGER YULEXY VERA VERA y GÉNESIS MELANNY VILCHES
CANDEL, como requisito previo para optar por el título de Ingeniera en
Networking y Telecomunicaciones cuyo tema es:
“ESTUDIO DE FACTIBILIDAD Y DISEÑO DE UNA RED INALÁMBRICA
PARA ACCESO A INTERNET EN EL RECINTO LA COOPERATIVA
DEL CANTÓN PUEBLOVIEJO.”
Considero aprobado el trabajo en su totalidad.
Presentado por:
GINGER YULEXY VERA VERA C.I. 1207047604
GÉNESIS MELANNY VILCHES CANDEL C.I. 1206566646
Tutor: Ing. Ángelo Vera Rivera, M.Sc.
Guayaquil, Octubre del 2019
XIV
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES
Autorización para Publicación de Proyecto de Titulación en
Formato Digital
1. Identificación del Proyecto de Titulación
Nombre Alumno: GINGER YULEXY VERA VERA
Dirección: Cdla. Vernaza Norte Mz 14 Villa 17
Teléfono: 0968067183 E-mail: ginger.verav@ug.edu.ec
Nombre Alumno: GÉNESIS MELANNY VILCHES CANDEL
Dirección: Martín Icaza y Tercer Peatonal - Babahoyo
Teléfono: 0981697093 E-mail: genesis.vilchesc@ug.edu.ec
Facultad: Ciencias Matemáticas y Físicas
Carrera: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones
Proyecto al que opta: Ingeniera en Networking y Telecomunicaciones
Profesor guía: Ing. Ángelo Vera Rivera M.Sc
Título del Proyecto de titulación: “Estudio de factibilidad y diseño de una red
inalámbrica para acceso a internet en el recinto la Cooperativa del Cantón
Puebloviejo”.
XV
2. Autorización de Publicación de Versión Electrónica del
Proyecto de Titulación
A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de
Guayaquil y a la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la
versión electrónica de este Proyecto de Titulación.
Publicación electrónica:
Inmediata X Después de 1 año
Firma Alumnos:
_______________________________
Ginger Yulexy Vera Vera
_______________________________
Génesis Melanny Vilches Candel
3. Forma de envío:
El texto del proyecto de titulación debe ser enviado en formato Word,
como archivo .Doc. O .RTF y Puf para PC. Las imágenes que la
acompañen pueden ser: .gif, .jpg o .TIFF.
DVDROM
CDROM X
XVI
INDICE GENERAL
CARTA DE APROBACIÓN DEL TUTOR .......................................... IV
DEDICATORIA .................................................................................. V
AGRADECIMIENTO ........................................................................ VII
TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN ........................................ X
DECLARACIÓN EXPRESA .............................................................. XI
CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR ............................. XIII
INDICE GENERAL .......................................................................... XVI
ABREVIATURAS .......................................................................... XXIII
INDICE DE TABLAS .................................................................... XXIV
INDICE DE GRÁFICOS ............................................................... XXVI
RESUMEN ................................................................................. XXVIII
ABSTRACT ................................................................................... XXX
INTRODUCCIÓN ................................................................................1
CAPÍTULO I ........................................................................................2
EL PROBLEMA ...................................................................................2
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ..........................................2
1.1.1. UBICACIÓN DEL PROBLEMA EN UN CONTEXTO .................2
1.1.2. SITUACIÓN CONFLICTO NUDOS CRÍTICOS ..........................3
1.1. CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA ......................4
1.2. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA ...............................................5
1.3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ..............................................6
1.4. EVALUACIÓN DEL PROBLEMA .................................................6
1.5. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN .........................................7
1.5.1. OBJETIVO GENERAL ...............................................................7
XVII
1.5.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .....................................................7
1.6. ALCANCE DEL PROBLEMA .......................................................7
1.7. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA .............................................8
1.8. METODOLOGÍA DEL PROYECTO..............................................9
CAPITULO II .....................................................................................11
MARCO TEORÍCO ...........................................................................11
2.1. ANTECEDENTES DEL ESTUDIO .............................................11
2.2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA .................................................12
REDES INFORMÁTICAS ..................................................................12
REDES INALÁMBRICAS ..................................................................13
REDES INALÁMBRICAS COMUNITARIAS ......................................13
VENTAJAS DE LAS REDES INALÁMBRICAS .................................13
DESVENTAJAS DE LAS REDES INALÁMBRICAS ..........................14
ESTÁNDARES Y TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS ........................15
BLUETOOTH ....................................................................................16
HOMERF ..........................................................................................16
ULTRA WIDE BAND .........................................................................17
ZIGBEE.............................................................................................17
WIBREE............................................................................................18
INFRARED DATA ASSOCIATION ....................................................18
DIGITAL ENHANCED CORDLESS TELECOMMUNICATIONS ........19
FAMILIA IEEE 802.11 - WIFI ............................................................19
HIGH PERFORMANCE RADIO LAN ................................................20
WIMAX..............................................................................................20
WIRELESS BROADBAND TECHNOLOGY ......................................21
GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMUNICATIONS ......................21
GENERAL PACKET RADIO SYSTEM ..............................................22
XVIII
UNIVERSAL MOBILE TELEPHONE STANDARD ............................22
HIGH SPEED DOWNLINK PACKET ACCESS .................................23
HIGH SPEED UPLINK PACKET ACCESS .......................................23
OPEN AIR .........................................................................................24
INTERNET ........................................................................................24
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO ...............................................24
RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA ...............................................25
ONDA ELECTROMAGNÉTICA .........................................................25
CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS ....25
DIVISIÓN DEL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO .......................25
ENLACE MICROONDAS ..................................................................27
ELEMENTOS DE UN ENLACE MICROONDAS ...............................27
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS ENLACES MICROONDAS .27
MODOS DE CONFIGURACIÓN DE LOS ENLACES MICROONDAS
................................................................................................28
ESPECTRO ENSANCHADO ............................................................29
TÉCNICAS DE MODULACIÓN DE ESPECTRO ENSANCHADO .....29
SECUENCIA DIRECTA - DSSS ........................................................30
SALTO DE FRECUENCIA - FHSS....................................................31
SIMILITUDES Y DIFERENCIAS DE DSSS Y FHSS .........................33
TOPOLOGÍAS DE ESPECTRO ENSANCHADO ..............................33
TOPOLOGÍA INDOOR ......................................................................33
TOPOLOGÍA OUTDOOR ..................................................................34
ANTENA ...........................................................................................36
FUNCIONAMIENTO DE LA ANTENA ...............................................36
TIPOS DE ANTENA ..........................................................................36
ANTENAS UHF Y MICROONDAS ....................................................38
CARACTERÍSTICAS DE LAS ANTENAS DE MICROONDAS ..........39
XIX
POLARIZACIÓN DE LA ANTENA .....................................................40
ABERTURA DEL HAZ DE LA ANTENA ............................................41
ANCHO DE BANDA DE ANTENA .....................................................41
PRESUPUESTO DE POTENCIA ......................................................42
PÉRDIDAS EN EL ESPACIO LIBRE ................................................42
Fórmula:............................................................................................42
MARGEN DE DESVANECIMIENTO .................................................42
Fórmula.............................................................................................43
UMBRAL DE RECEPCIÓN ...............................................................44
Fórmula:............................................................................................44
LA SENSIBILIDAD ............................................................................44
2.3. FUNDAMENTACIÓN LEGAL .....................................................45
LEY ORGÁNICA DE TELECOMUNICACIONES...............................45
REDES Y PRESTACIÓN DE SERVICIOS DE
TELECOMUNICACIONES .........................................................45
PRESTACIÓN DE SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES ........45
REGULACIÓN SECTORIAL EX ANTE PARA EL FOMENTO,
PROMOCIÓN Y PRESERVACIÓN DE LAS CONDICIONES DE
COMPETENCIA.........................................................................46
TIPOS DE REGULACIÓN .................................................................46
TÍTULOS HABILITANTES ................................................................47
EQUIPOS DE TELECOMUNICACIONES .........................................47
HOMOLOGACIÓN Y CERTIFICACIÓN ............................................47
RECURSOS ESCASOS Y OCUPACIÓN DE BIENES ......................48
ASIGNACIÓN DEL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO .......................48
OCUPACIÓN DE BIENES ................................................................49
2.4. PREGUNTA CIENTÍFICA A CONTESTARSE ............................49
2.5. DEFINICIONES CONCEPTUALES ............................................50
XX
TELECOMUNICACIONES ................................................................50
NODO ...............................................................................................50
DISPOSITIVOS FINALES .................................................................50
RADIO ENLACE ...............................................................................51
ANTENA ...........................................................................................51
ESPECTRO ENSANCHADO ............................................................51
CAPITULO III ....................................................................................52
PROPUESTA TECNOLÓGICA .........................................................52
3.1. ANÁLSIS DE FACTIBILIDAD .....................................................52
3.1.1. FACTIBILIDAD OPERACIONAL..............................................52
3.1.2. FACTIBILIDAD TÉCNICA........................................................53
ANÁLISIS PARA SELECCIÓN DE EQUIPOS ...................................54
EQUIPOS PROPUESTOS PARA EL DISEÑO .................................55
CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS .........................................55
3.1.3. FACTIBILIDAD LEGAL ............................................................60
CONSTITUCIÓN DE LA REPÚBLICA DEL ECUADOR ....................60
3.1.4. FACTIBILIDAD ECONÓMICA .................................................61
3.2. ETAPAS DE LA METODOLOGÍA DEL PROYECTO .................62
METODOLOGÍA DE JAMES MCCABE ............................................62
FASE I: ANÁLISIS ............................................................................62
FASE II: DISEÑO ..............................................................................65
3.3. ENTREGABLES DEL PROYECTO ............................................76
DATOS DEL ENLACE ......................................................................76
COORDENADAS DE NODOS ..........................................................76
PARÁMETROS DE CÁLCULO .........................................................78
TOPOLOGÍA DE RED ......................................................................79
CONFIGURACIÓN DE LA RED DE TRANSPORTE .........................80
CONFIGURACIÓN DE LA RED DE ACCESO ..................................81
XXI
CONFIGURACIÓN DE LOS EQUIPOS ............................................82
CÁLCULO DEL ENLACE DE LA RED DE TRANSPORTE ...............83
LÍNEA DE VISTA DEL ENLACE DE LA RED DE TRANSPORTE .....84
PERFIL DEL ENLACE DE TRANSPORTE RMPATH .......................85
PROYECCIÓN DEL ENLACE DE TRANSPORTE EN GOOGLE
EARTH ....................................................................................86
COBERTURA DE LA RED DE ACCESO ..........................................86
RESULTADOS DEL CÁLCULO EN RADIOMOBILE .........................88
3.4. CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA .................88
3.5. PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS ...............................................89
POBLACIÓN Y MUESTRA ...............................................................89
POBLACIÓN .....................................................................................89
MUESTRA ........................................................................................89
NIVEL DE CONFIANZA ....................................................................89
ERROR DE ESTIMACIÓN ................................................................90
CÁLCULO DE LA MUESTRA ...........................................................90
3.6. ÁNALISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS ................91
CAPÍTULO IV....................................................................................97
4.1. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DE LA PROPUESTA ...............97
4.2. CONCLUSIONES ......................................................................98
4.3. RECOMENDACIONES ..............................................................99
BIBLIOGRAFÍA ............................................................................... 100
ANEXOS ......................................................................................... 104
ANEXO 1 ........................................................................................ 105
PLAN DE DESARROLLO Y ORDENAMIENTO TERRITORIAL DEL
CANTÓN PUEBLOVIEJO ........................................................ 105
ANEXO 2 ........................................................................................ 122
DATASHEET DE LOS EQUIPOS ................................................... 122
XXII
ANEXO 3 ........................................................................................ 128
ENCUESTA DIRIGIDA A LAS PERSONAS DEL RECINTO LA
COOPERATIVA DEL CANTÓN PUEBLOVIEJO ...................... 128
ANEXO 4 ........................................................................................ 129
EVIDENCIAS DE ENCUESTAS ...................................................... 129
ANEXO 5 ........................................................................................ 130
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ............................................... 130
ANEXO 6 ........................................................................................ 134
ENTREVISTA EN EL GOBIERNO AUTÓNOMO
DESCENTRALIZADO MUNICIPAL DEL CANTÓN SAN
FRANCISCO DE PUEBLOVIEJO ............................................ 134
ANEXO 7 ........................................................................................ 135
CERTIFICADO OTORGADO POR EL DIRECTOR DEL
DEPARTAMENTO DE PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN
ESTRATÉGICA DEL G.A.D.M DEL CANTÓN SAN FRANCISCO
DE PUEBLOVIEJO .................................................................. 135
ANEXO 8 ........................................................................................ 136
INFORME DEL PROYECTO DE TITULACIÓN ............................... 136
XXIII
ABREVIATURAS
ISP Proveedor de Servicios de Internet
WIFI Wireless Fidelity
DSSS Espectro Extendido de Secuencia Directa
FHSS Espectro Ensanchado por Salto de Frecuencia
WLAN Red de Área Local Inalámbrica
WPAN Red de Área Personal Inalámbrica
WMAN Red de Área Metropolitana Inalámbrica
IEEE Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos
ETSI Instituto Europeo de Normas de Telecomunicaciones
TCP/IP Protocolo de Control de Transmisión / Protocolo de Internet
LOT Ley Orgánica de Telecomunicaciones
AP Punto de Acceso
RF Radio Frecuencia
XXIV
INDICE DE TABLAS
Tabla 1: Causas y Consecuencias del Problema .......................................5
Tabla 2: Delimitación del Problema ...........................................................5
Tabla 3: Metodología del Proyecto ..........................................................10
Tabla 4: Ventajas de las Redes Inalámbricas ..........................................14
Tabla 5: Desventajas de las Redes Inalámbricas ....................................15
Tabla 6: Características de Bluetooth ......................................................16
Tabla 7: Características de HomeRF .......................................................16
Tabla 8: Características de UWB .............................................................17
Tabla 9: Características de ZigBee ..........................................................17
Tabla 10: Características de Wibree ........................................................18
Tabla 11: Características de IrDA ............................................................18
Tabla 12: Características de DECT .........................................................19
Tabla 13: Características de WIFI ............................................................19
Tabla 14: Características de HiperLan .....................................................20
Tabla 15: Características de WIMAX .......................................................20
Tabla 16: Características de WiBro .........................................................21
Tabla 17: Características de GSM ...........................................................21
Tabla 18: Características de GPRS .........................................................22
Tabla 19: Características de UMTS .........................................................22
Tabla 20: Características de HSDPA .......................................................23
Tabla 21: Características de HSUPA .......................................................23
Tabla 22: Características de Open Air .....................................................24
Tabla 23: Características de las Ondas Electromagnéticas .....................25
Tabla 24: División del Espectro Electromagnético ...................................26
Tabla 25: Elementos de un Enlace Microondas .......................................27
Tabla 26: Elementos de un Enlace Microondas .......................................28
Tabla 27: Modos de Configuración de los Enlaces Microondas ...............29
XXV
Tabla 28: Técnicas de Modulación de Espectro Ensanchado ..................30
Tabla 29: Similitudes y Diferencias de DSSS y FHSS .............................33
Tabla 30: Tipos de Antena .......................................................................38
Tabla 31: Características de las Antenas Microondas .............................40
Tabla 32: Polarización de la Antena ........................................................40
Tabla 33: Factor de Rugosidad del Suelo ................................................43
Tabla 34: Factor Climático .......................................................................43
Tabla 35: Distribución Rayleigh ...............................................................44
Tabla 36: Parámetros para la Selección de Equipos................................54
Tabla 37: Características Técnicas MikroTik SXT 5HPnD .......................56
Tabla 38: Características Técnicas Ubiquiti AirFiber AF-5G23-S45 .........56
Tabla 39: Características Técnicas Rocket M5 ........................................57
Tabla 40: Características Técnicas Antena Sectorial AM-5G16-120 ........58
Tabla 41: Características Técnicas Router Mikrotik RB3011UiAS-RM .....59
Tabla 42: Características Técnicas Switch Mikrotik .................................59
Tabla 43: Presupuesto Estimado .............................................................61
Tabla 44: Ancho de Banda de Consumo por Aplicación ..........................65
Tabla 45: Resultado Teórico del Enlace ..................................................72
Tabla 46: Datos del Enlace ......................................................................76
Tabla 47: Nivel de Confianza asociado a Coeficiente de Confianza ........89
Tabla 48: Probabilidad de Error asociado a Coeficiente de Confianza .....90
Tabla 49: Resultados de la Primera Pregunta..........................................92
Tabla 50: Resultados de la Segunda Pregunta ........................................93
Tabla 51: Resultados de la Tercera Pregunta ..........................................94
Tabla 52: Resultados de la Cuarta Pregunta ...........................................95
Tabla 53: Resultados de la Quinta Pregunta............................................96
Tabla 54: Criterios de Aceptación de la Propuesta ..................................97
XXVI
INDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 1: Ubicación del recinto La Cooperativa ........................................2
Gráfico 2: División del Espectro Electromagnético ...................................26
Gráfico 3: Espectro Ensanchado por Secuencia Directa ..........................30
Gráfico 4: Transmisión de una señal con Salto de Frecuencia ................31
Gráfico 5: Recepción de una señal con Salto de Frecuencia ...................32
Gráfico 6: Esquema de topología Indoor ..................................................34
Gráfico 7: Esquema de topología Outdoor ...............................................35
Gráfico 8: Esquema de topología Outdoor Multipunto..............................35
Gráfico 9: Antenas Microondas ................................................................38
Gráfico 10: Abertura del Haz de Antena ..................................................41
Gráfico 11: MikroTik SXT 5HPnD ............................................................55
Gráfico 12: Ubiquiti AirFiber AF-5G23-S45 ..............................................56
Gráfico 13: Estación Base Rocket M5......................................................57
Gráfico 14: Antena Sectorial AM-5G16-120 .............................................58
Gráfico 15: Router Mikrotik RB3011UiAS-RM ..........................................58
Gráfico 16: Switch Mikrotik CSS326-24G-2S+RM ...................................59
Gráfico 17: Situación Actual del Recinto ..................................................63
Gráfico 18: Perfil de Elevación .................................................................66
Gráfico 19: Distribución Rayleigh por Tiempo de Disponibilidad ..............68
Gráfico 20: Diseño de Red .......................................................................73
Gráfico 21: Diseño de la Red de Transporte ............................................74
Gráfico 22: Diseño de la Red de Acceso .................................................75
Gráfico 23: Coordenadas del Nodo San Juan ..........................................77
Gráfico 24: Coordenadas del Nodo La Cooperativa .................................77
Gráfico 25: Parámetros de la Red de Transporte .....................................78
Gráfico 26: Parámetros de la Red de Acceso ..........................................78
Gráfico 27: Topología de la Red de Transporte .......................................79
XXVII
Gráfico 28: Topología de la Red de Acceso .............................................79
Gráfico 29: Configuración del Nodo Master Transporte ...........................80
Gráfico 30: Configuración del Nodo Esclavo Transporte ..........................80
Gráfico 31: Configuración de Nodo Master Acceso .................................81
Gráfico 32: Configuración de Nodo Esclavo Acceso ................................81
Gráfico 33: Configuración del Equipo AF-5G23-S45 ................................82
Gráfico 34: Configuración del Equipo AM-5G16-120 ...............................82
Gráfico 35: Configuración del Equipo SXT-5HPnD ..................................83
Gráfico 36: Cálculo del Enlace .................................................................84
Gráfico 37: Línea de Vista del Enlace ......................................................85
Gráfico 38: Perfil del Enlace con RMpath ................................................85
Gráfico 39: Proyección del Enlace en Google Earth ................................86
Gráfico 40: Cobertura del Sector en RadioMobile ....................................87
Gráfico 41: Cobertura de la zona en Google Earth ..................................87
Gráfico 42: Resultados de la primera pregunta en porcentaje .................92
Gráfico 43: Resultados de la segunda pregunta en porcentaje ................93
Gráfico 44: Resultados de la Tercera Pregunta en Porcentaje ................94
Gráfico 45: Resultados de la Cuarta Pregunta en Porcentaje ..................95
Gráfico 46: Resultados de la Quinta Pregunta en Porcentaje ..................96
XXVIII
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES
“ESTUDIO DE FACTIBILIDAD Y DISEÑO DE UNA RED INALÁMBRICA
PARA ACCESO A INTERNET EN EL RECINTO LA COOPERATIVA DEL
CANTÓN PUEBLOVIEJO”
Autores:
Vera Vera Ginger Yulexy,
Vilches Candel Génesis Melanny
Tutor: Ing. Ángelo Vera Rivera, M.Sc.
RESUMEN
Este trabajo de titulación presenta un estudio de factibilidad y diseño de una
red inalámbrica para acceso a Internet en el recinto La Cooperativa del
cantón Puebloviejo en la provincia de Los Ríos, Ecuador. La Cooperativa
es un recinto ubicado a unos 100 kilómetros de la ciudad de Guayaquil y
tiene aproximadamente 450 habitantes que actualmente carecen del
servicio de Internet. El trabajo tiene como objetivo analizar la factibilidad
XXIX
técnica de una red inalámbrica para el recinto, el diseño y simulación de
todos los componentes de la red. El estudio toma a la Unidad Educativa
Luz de América, la única escuela pública del sector, como lugar de
referencia para el diseño de la red. El trabajo fue construido usando la
metodología de James Maccabe para el análisis y diseño de redes de
datos. El diseño final se ajusta a las condiciones geográficas de la zona y
las necesidades específicas de los estudiantes y habitantes del recinto con
la finalidad de proveerles acceso a Internet y de esa manera contribuir a
mejorar su calidad de vida.
PALABRAS CLAVES: Red Inalámbrica, Factibilidad, Acceso, Internet.
XXX
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES
“FEASIBILITY STUDY AND WIRELESS NETWORK DESIGN FOR
INTERNET ACCESS IN THE LA COOPERATIVA CANTON
PUEBLOVIEJO SITE”
Authors:
Vera Vera Ginger Yulexy,
Vilches Candel Génesis Melanny.
Tutor: Ing. Ángelo Vera Rivera, M.Sc.
ABSTRACT
This work presents a feasibility study and design of a wireless network for
Internet access for La Cooperativa neighborhood, a rural town located in
the municipality of Puebloviejo, Los Ríos province, Ecuador. La
Cooperativa is an enclosure located about 100 kilometers from the city of
Guayaquil and has approximately 450 inhabitants that currently lack
adequate Internet access service. The work aims to analyze the technical
ease of a wireless network for the town and the construction and simulation
XXXI
of all network components. The work takes Luz de América Prep, the only
public school in the sector, as a reference place for the design. The work
was built using James Maccabe methodology for the analysis and design of
data networks. The final design fits the geographical conditions of the area
and the specific needs of the students and people in the town with the hope
of providing them with access to Internet and thereby contributing to
improve their quality of life.
KEYWORDS: Wireless Network, Feasibility, Access, Internet.
1
INTRODUCCIÓN
El recinto La Cooperativa, cantón Puebloviejo ubicado en la provincia
de Los Ríos, carece de un estudio de factibilidad y del diseño de una red
inalámbrica que permita el acceso a internet a sus habitantes. Por ende,
las personas y estudiantes que habitan en el lugar no cuentan con este
servicio tanto en sus hogares como en la Unidad Educativa Luz de América.
Por este motivo se ha propuesto un estudio de factibilidad técnica y diseño
de red inalámbrica que permita el acceso a internet en el recinto y así
brindar este recurso a la institución educativa que se encuentra en la zona.
El presente proyecto se desarrolla en cuatro capítulos detallados a
continuación:
En el capítulo I: El Problema, se hablará sobre la situación actual
del recinto La Cooperativa, las causas y consecuencias, la delimitación del
problema, los objetivos, el alcance y la justificación e importancia.
En el capítulo II: Marco Teórico, se detallarán las
conceptualizaciones y fundamentos teóricos como las tecnologías
inalámbricas, ventajas, desventajas, estándares y finalmente se menciona
la fundamentación legal.
En el capítulo III: Propuesta Tecnológica, se realizará un análisis
sobre la propuesta tecnológica para determinar la factibilidad técnica,
operacional, legal y económica de la misma, el diseño de red, la encuesta
con su respectiva tabulación y gráficos de porcentajes.
En el capítulo IV: Conclusiones y Recomendaciones, se presentará
los criterios de aceptación de la propuesta, las conclusiones del trabajo
realizado y recomendación para que el diseño inalámbrico funcione de
forma óptima.
2
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
1.1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1.1. UBICACIÓN DEL PROBLEMA EN UN CONTEXTO
El recinto La Cooperativa es un sector rural con aproximadamente
295 habitantes según el Instituto Nacional de Estadística y Censos (INEC,
2010). Realizando un estimado estadístico según los datos extrapolados
del INEC para el 2020 existirá un crecimiento poblacional de 418 personas
y alrededor de 80 hogares, considerando que cada hogar del recinto La
Cooperativa está conformado por alrededor de 5 personas. Dicho recinto
posee un área geográfica de 3.10 km2 y esta ubicado en la provincia de Los
Ríos; cantón Puebloviejo en la parroquia San Juan.
Gráfico 1: Ubicación del recinto La Cooperativa
Fuente: Google Earth
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
1cm : 356m
3
El internet se ha convertido en un instrumento fundamental para que
las personas a través de sus dispositivos inteligentes puedan realizar
múltiples funciones, entre ellas:
Descargar contenido multimedia.
Comunicarse en diferentes plataformas como redes sociales,
skype, e-mail entre otras.
Educación.
Entretenimiento (jugar en línea, escuchar música, ver
películas, etc).
Obtener información (noticias nacionales e internacionales,
deportiva, culinaria, etc).
Casos de emergencias.
Actualmente, el recinto no posee ningún estudio de factibilidad y
diseño que provea de alguna manera acceso a Internet. Al ubicarse en una
zona rural, el recinto se ve afectado por factores que impiden obtener una
buena recepción de la señal como la poco cobertura móvil de la zona y las
características locales del entorno. Esto ocasiona que los habitantes
tiendan a realizar esfuerzos para salir del domicilio hacia la parroquia San
Juan y poder cumplir con sus tareas. Ante esta necesidad, el proyecto de
titulación presenta el diseño de una red inalámbrica que brinde acceso a
Internet a la localidad con la finalidad que sus habitantes mejoren su
conectividad con el mundo y en consecuencia su calidad de vida.
1.1.2. SITUACIÓN CONFLICTO NUDOS CRÍTICOS
El recinto La Cooperativa en la actualidad no cuenta con el servicio
de internet debido a la falta de una red que les permita a los habitantes de
la zona acceder a dicho servicio.
El problema de la falta de conectividad se debe a la zona geográfica
en la que se encuentra el recinto. Al localizarse en una zona rural, es difícil
proveer acceso a Internet de forma alámbrica ya sea por medio de cobre o
4
fibra óptica. El cableado sufriría daños a muy corto plazo y el costo sería
demasiado elevado para el poco tiempo que se brindaría un servicio de
calidad.
La situación más crítica está relacionada con la falta de acceso a
Internet en la Unidad Educativa “Luz de América”. La escuela no cuenta
con este recurso que en la actualidad se considera importante en los
procesos educativos y de innovación. Según (Selwyn, 2018) el “Internet es
un elemento integral de la educación en las naciones y podemos asegurar
con toda certeza que su importancia en dicho ámbito seguirá creciendo en
todo el mundo a lo largo de esta década”. La carencia de internet en el
ámbito educativo afecta el desarrollo y aprendizaje de los estudiantes.
Algunos de los objetivos del sistema de educación son intercambio de
información, la comunicación y la creación de conocimiento. En este
contexto, el acceso a Internet es fundemental para alcanzarlos.
(Bush & Dawson, 2013) Mencionan que el internet reduce las
limitaciones locales, espaciales, temporales y geográficas para que los
individuos puedan tener acceso a oportunidades de aprendizaje y a medios
educativos de alta calidad, con independencia de sus circunstancias
particulares. Así pues, el Internet sería ese medio que permite proporcionar
educación en cualquier momento, en cualquier lugar y a cualquier ritmo.
1.1. CAUSAS Y CONSECUENCIAS DEL PROBLEMA
Causas Consecuencias
La carencia de cobertura de acceso a
Internet.
Hace que los habitantes no posean
conectividad a la red por la mala
recepción de la señal.
La no implementación de una
infraestructura que de conectividad a
los usuarios al Internet.
Hace que las personas y estudiantes
acudan a puntos de acceso a Internet
5
fuera de sus domicilios (cybers, datos
móviles, etc).
No cuenta con un estudio de
factibilidad.
Hace que los recursos que se pueden
implementar se desaprovechen
provocando la ausencia de conexión
en los hogares.
Zona Geográfica No contar con medios de accesibilidad
al ser una zona rural lo cual causaría
mayor costo.
Tabla 1: Causas y Consecuencias del Problema
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
1.2. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA
Campo Tecnología
Área Tecnología de la Información y
telecomunicaciones
Aspecto Estudio de factibilidad y diseño de red
inalámbrica para el acceso a Internet.
Tema
Estudio de factibilidad y diseño de una
red inalámbrica para acceso a internet
en el recinto la Cooperativa del
Cantón Puebloviejo
Tabla 2: Delimitación del Problema
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
6
1.3. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Cómo afecta la falta de acceso a Internet a los estudiantes de la
Unidad Educativa Luz de América y los habitantes del recinto La
Cooperativa perteneciente a la parroquia San Juan del Cantón Puebloviejo
de la Provincia de Los Ríos?
1.4. EVALUACIÓN DEL PROBLEMA
Los aspectos generales de evaluación del problema del presente
proyecto de titulación están justificados en los siguientes aspectos:
Delimitado: Se consideraron los usuarios del recinto La Cooperativa
que serán beneficiados con el estudio de factibilidad y diseño de red
inalámbrica que les proporcione el acceso a Internet.
Evidente: Se percibe la necesidad de los estudiantes y habitantes
del recinto la Cooperativa que actualmente no posee un diseño de
red inalámbrica que les permita acceder al servicio de Internet.
Concreto: Las redes inalámbricas o también conocidas como Wi-Fi
(IEEE 802.11), es una tecnología que permite conexión a
dispositivos inteligentes. Por lo cual se vio la necesidad de realizar
un estudio y diseño de red que provea acceso a Internet en la Unidad
Educativa Luz de América del recinto la Cooperativa.
Relevante: Porque mediante el estudio y diseño de red les permitirá
tener el acceso al servicio de Internet en la institución educativa. No
tendrán que realizar mayores esfuerzos, como salir del domicilio a
buscar algún lugar que les provea el servicio para poder realizar sus
trabajos o tareas e incluso comunicarse.
Factible: En el siglo XXI el Internet es recurso importante y
necesario. Al ser el recinto una zona rural es muy difícil que un
7
proveedor de servicio de internet brinde dicho recurso por la lejanía
que se encontraría y el gasto que se origina. Con este proyecto
presentaríamos la forma de obtener este recurso. Donde serán
muchos usuarios beneficiados.
Identifica los productos esperados: Este proyecto está diseñado
para el beneficio de los habitantes y estudiantes del recinto La
Cooperativa, ayudando a identificar la forma de obtener acceso a
Internet desde sus domicilios. Sin tenar la necesidad de visitar
lugares a largas distancias que brinden este servicio.
1.5. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
1.5.1. OBJETIVO GENERAL
Estudiar la factibilidad técnica y diseñar una red inalámbrica para
proveer acceso a Internet en el recinto La Cooperativa del cantón Pueblo
Viejo de la Provincia de Los Ríos.
1.5.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Analizar la factibilidad técnica de una red inalámbrica (acceso y
transporte) para proveer acceso a internet en el recinto La
Cooperativa.
Diseñar la red de transporte para el recinto La Cooperativa.
Diseñar la red de acceso a internet para la Unidad Educativa Luz de
América.
Simular el funcionamiento del sistema construido.
1.6. ALCANCE DEL PROBLEMA
En el presente proyecto de titulación se desarrolla en cuatro fases:
Realizar un estudio de factibilidad
Diseño de red de transporte
Diseño de red de acceso
8
Simulación del diseño de red
El estudio de factibilidad permitirá determinar el diseño de red
inalámbrica para una futura implementación según el área geográfica a
cubrir.
Diseñar la red de transporte que establecerá la estructura del enlace
microondas desde el ISP hacia la antena emisora/receptora ubicada en el
recinto La Cooperativa que captará la señal a proporcionar mediante el
espectro ensanchado.
Diseñar la red de acceso fijando las antenas receptoras que recibirán
las ondas electromagnéticas de la antena principal, luego se conectaran a
los módems mediante cable de cobre emitiendo la señal inalámbrica para
acceso a internet.
Además de efectuar la simulación del diseño que explique el
funcionamiento de la red inalámbrica por medio de la tecnología en la que
estará basada, dispositivos a utilizar y de qué manera se proporcionará el
acceso al internet con el propósito de facilitar la navegación a los
estudiantes y habitantes del recinto.
1.7. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA
La elaboración del siguiente proyecto tiene como objetivo estudiar la
necesidad que presentan los habitantes y estudiantes del recinto La
Cooperativa de no contar con el servicio de internet. Al encontrarse el
recinto ubicado en una zona rural es difícil poder acceder con
infraestructura que proporcionen el servicio de internet.
Se ve la necesidad de realizar un estudio de factibilidad en el recinto
que determine el ancho de banda, cuantos y qué equipos se van a utilizar
en el diseño de red, que brinde conectividad a los estudiantes de la Unidad
Educativa Luz de América.
9
El diseño de red para el acceso a Internet facilitará a los usuarios
una manera eficaz, eficiente y rápida de comunicarse con familiares
lejanos, realizar sus tareas e incluso navegar en la web desde la comodidad
del domicilio. Sin tener que realizar gastos extras en efectuar viajes a la
parroquia San Juan para poder cumplir con sus responsabilidades
seculares.
La finalidad de esta propuesta es proporcionar un diseño de red que
brinde acceso a internet a través de una red inalámbrica a los estudiantes
de la Unidad Educativa Luz de América del recinto. Obteniendo como
resultado cubrir las necesidades que se presentan en la actualidad y
suministrar mejoras en el desarrollo de las actividades diarias que se
realicen.
Optando por una solución que cumpla con los requerimientos
básicos de una red como son las siguientes:
Funcionabilidad
Cobertura
Velocidad
Escalabilidad
1.8. METODOLOGÍA DEL PROYECTO
La metodología a utilizar en este proyecto es JAMES MACCABE en
esta metodología de red es fundamental elaborar las siguientes fases
según (Castro, 2016):
10
Fase de Análisis Fase de Diseño
Recabar requerimientos.
Definir las aplicaciones que se
ejecutarán en forma distribuida.
Caracterizar como usan los
usuarios las aplicaciones,
definir métricas para medir el
desempeño.
Distinguir entre requerimientos
de servicio: Entradas y Salidas.
Definir flujo de actividades.
Establecer las fronteras de flujo
de actividades.
Establecer metas de diseño.
Desarrollar criterios para
evaluación de tecnologías:
costo, rapidez, confiabilidad.
Realizar la selección
de tecnologías.
Integrar mecanismos de
interconexión.
Seleccionar la ubicación de los
equipos.
Realizar el diagrama físico de
la red.
Tabla 3: Metodología del Proyecto
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
11
CAPITULO II
MARCO TEORÍCO
2.1. ANTECEDENTES DEL ESTUDIO
Las redes inalámbricas se han convertido en el principal medio para
tener acceso a internet ya que son adecuadas para soportar la movilidad
de los usuarios o para implementar infraestructuras de comunicación en
entornos difíciles. La tecnología evolucionó y con ella las redes por eso es
importante conocer como surgieron, (Garreta, 2017) nos da una breve
reseña histórica a continuación:
En el año 1888 el físico alemán Rudolf Hertz realizó por primera vez
una transmisión sin cables a través ondas electromagnéticas usando un
oscilador como emisor y un resonador que hacía de receptor. Después de
seis años, las ondas de radio ya se convirtieron en un medio de
comunicación, al poco tiempo una industria muy importante en el mundo de
la publicidad y las comunicaciones que en la actualidad se mantiene viva.
Marconi en el año 1899 estableció las primeras comunicaciones
inalámbricas a través del canal de la Mancha. En 1907, se transmitieron los
primeros mensajes completos que cruzaron el Atlántico. En 1971 la
Universidad de Hawaii, creó el primer sistema de conmutación de paquetes
mediante una red de comunicación por radio llamado ALOHA. Fue la
primera red local inalámbrica (WLAN), y estaba formada por 7 ordenadores
situados en distintas islas que se podían comunicar con un ordenador
central.
Convivimos con tecnologías inalámbricas de comunicaciones desde
principios de los 90, aunque los inicios fueron muy desordenados, ya que
cada fabricante desarrollaba sus propios modelos, incompatibles con los
demás. Podríamos encontrar un símil muy claro entre el mundo de las
aplicaciones móviles nativas, que todavía a día de hoy no trabajan bajo un
12
estándar universal, teniendo que adaptar cada App a distintos lenguajes y
sistemas operativos.
A finales de los 90 empresas como, Nokia o Symbol Technologies
crearon la WECA (Wireless Ethernet Compatibility), que en 2003 pasó a
llamarse Wi-Fi Alliance, cuyo objetivo era el fomento de la tecnología WiFi
y la creación de unos estándares para que los equipos fueran compatibles
entre sí.
2.2. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA
REDES INFORMÁTICAS
“Una red es un medio de comunicación compuesta por un conjunto
de herramientas que permite a personas o grupos compartir información,
recursos y servicios entre ordenadores o dispositivos finales” (Ediciones
ENI, 2010).
Una red informática está formada por ordenadores y enlaces de datos
entre éstos cables, microondas, satélites, etc; que se pueden dividir en
niveles según (Adell, 2014) como se describe a continuación:
1. Hardware, el conjunto de dispositivos físicos que permiten que la
información circule de un nodo a otro.
2. Software, el conjunto de sistemas que implementan los protocolos
de comunicación que rigen la transferencia de datos por los enlaces
físicos.
3. Aplicaciones, el conjunto de programas informáticos que prestan
servicios como el correo electrónico, la transferencia de ficheros o la
videoconferencia, entre otros.
El tercer nivel es el nivel en el que nos movemos los usuarios de una
red, sobre estas aplicaciones debemos tener conocimientos si queremos
utilizar todas las posibilidades comunicativas de la red.
13
REDES INALÁMBRICAS
Las redes inalámbricas o Wireless Network (WN) son redes que no
necesitan cables de interconexión entre dos o más puntos, nodos o
estaciones de trabajo. “La comunicación en las redes inalámbricas se da
por medio de ondas electromagnéticas que viajan a través del espacio
llevando información de un lugar a otro” (Chamorro & Pietrosemoli, 2008).
REDES INALÁMBRICAS COMUNITARIAS
Las redes inalámbricas comunitarias son redes que “permiten el
acceso inalámbrico a diferentes tipos de recursos y servicios disponibles ya
sea en internet o en una red local, y que se caracterizan por ser diseñadas
e implementadas esperando contribuir al mejoramiento de la calidad de
vida de las comunidades” (Chamorro & Pietrosemoli, 2008).
VENTAJAS DE LAS REDES INALÁMBRICAS
Ventaja Descripción
Fácil Instalación
Un usuario se podrá conectar a la red sin más
que añadir a su equipo algunas de las
variedades de tarjeta de red disponibles en el
mercado, de fácil instalación y configuración.
Además, al no usar cables podemos adaptar la
red a cualquier entorno.
Bajo Costo
El medio de transmisión (aire), no es sensible al
paso del tiempo como ocurre con el cable. El
cable es sensible a agresiones externas, tanto
inevitables como maliciosas, necesita de un
mantenimiento y tiene un tiempo de vida útil
limitado.
Escalabilidad Se puede expandir el tamaño de la red de
acuerdo a nuestras necesidades, sin más que
14
añadir puntos de acceso podemos aumentar el
número de estaciones de trabajo permitidas.
Movilidad
Las estaciones de trabajo podrían moverse
libremente dentro de la zona cubierta por la red
conservando su acceso con todas las
prestaciones. Además, al no usar cables este
tipo de redes podrían cubrir zonas donde el
acceso con cables sería imposible.
Altas Tasas de
Transmisión
Actualmente se alcanzan tasas de transmisión
que llegan hasta los 54 Mbps.
Uso del Espectro Libre
La mayoría de las redes inalámbricas operan en
un rango de frecuencias de uso libre, es decir,
no hay que realizar el pago de ningún tipo de
licencias para su uso.
Tabla 4: Ventajas de las Redes Inalámbricas
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
DESVENTAJAS DE LAS REDES INALÁMBRICAS
Desventaja Descripción
Interferencias
Todas las interferencias provocan que las redes
inalámbricas no funcionen adecuadamente. Las
redes vecinas pueden estar usando cualquier
otra tecnología que opere en el mismo rango del
espectro. Al ser de uso libre la banda de
frecuencia, se satura por la cantidad de
dispositivos conectados.
15
Seguridad
La seguridad es un tema prioritario, ya que
cuando surgieron los estándares de las redes
inalámbricas no se prestó la suficiente atención
a este tema que en la actualidad es considerado
uno de los mayores inconvenientes. Por tanto,
se deben diseñar las redes con el nivel de
seguridad más alto posible para así evitar que
usuarios no autorizados tengan acceso.
Limitación en Distancia
El radio de acción de una red inalámbrica está
limitado por la potencia máxima que se puede
radiar según la legislación vigente. Para
extender la zona de acción de la red sólo se
puede añadir nuevos puntos de acceso o
colocar repetidores.
Limitación en Frecuencias
Las redes inalámbricas están limitadas a un
estrecho rango de frecuencias que son las de
uso libre. El ancho de banda 2.4 GHz, está
restringido a unos 100 MHz, que equivale a 3
canales y en la banda de 5 GHz se tienen un
total de 8 canales no solapados para Wi-Fi.
Tabla 5: Desventajas de las Redes Inalámbricas
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
ESTÁNDARES Y TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS
Según la (Universidad de Sevilla, 2011) existe una gran cantidad de
posibilidades para implementar una red inalámbrica, las cuales se agrupan
en diferentes tipos de estándares y tecnologías. Cada una de estas
tecnologías tiene sus propias características que la hacen adecuada para
un tipo de aplicación. Las tecnologías inalámbricas han sido promovidas
16
desde diferentes organismos de estandarización y a continuación se
mencionan las de mayor impacto en el mercado:
BLUETOOTH
Característica Descripción
Alcance 10 metros
Frecuencia 2,402 GHz a 2,480 GHz
Velocidad de Transmisión 720kbps y 1 Mbps
Aplicación WPAN
Tabla 6: Características de Bluetooth
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
HOMERF
Característica Descripción
Alcance 50 metros
Frecuencia 2,4 GHz
Velocidad de Transmisión 1,6 Mbps
Modulación FSK
Uso Transporta voz y datos por separado
Tabla 7: Características de HomeRF
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
17
ULTRA WIDE BAND
Característica Descripción
Alcance Cortas Distancias
Frecuencia 3,1 GHz hasta 10,6 GHz
Velocidad de Transmisión 480 Mbps
Aplicación Redes de Área Personal Inalámbricas (WPAN)
Tabla 8: Características de UWB
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
ZIGBEE
Característica Descripción
Alcance 10 a 75 metros
Frecuencia 2,4 GHz, 868 MHz – Europa
915 MHz - EEUU
Velocidad de Transmisión 20Kbps y 250Kbps
Uso
Dispositivos de domótica, automatización de
edificios, control industrial, periféricos de PC y
sensores médicos.
Tabla 9: Características de ZigBee
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
18
WIBREE
Característica Descripción
Alcance Cortas Distancias
Frecuencia 2,4 GHz
Velocidad de Transmisión 1 Mbps
Seguridad Cifrado AES
Tabla 10: Características de Wibree
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
INFRARED DATA ASSOCIATION
Característica Descripción
Alcance 0 a 1 metro
Línea de Visión directa
Velocidad de Transmisión 9600 bps a 4 Mbps
Comunicación Punto a Punto
Uso Transmisión y recepción de datos a través de
rayos infrarrojos.
Aplicación Redes de Área Personal Inalámbricas (WPAN)
Tabla 11: Características de IrDA
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
19
DIGITAL ENHANCED CORDLESS TELECOMMUNICATIONS
Característica Descripción
Alcance 25 a 100 metros
Frecuencia 1,9 GHz
Velocidad de Transmisión 32 Kbps
Técnica de Multiplexación FDMA y TDD
Potencia 100mW
Uso Doméstico y Corporativo
Tabla 12: Características de DECT
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
FAMILIA IEEE 802.11 - WIFI
Características 802.11 a 802.11 b 802.11 g 802.11 n 802.11 ac
Año 1999 1999 2003 2009 2014
Alcance 35 metros 35 metros 70 metros 70 metros 35 metros
Frecuencia 5 GHz 2,4 GHz 2,4 GHz 2,4 - 5 GHz 5 GHz
Ancho de Banda 20 MHz 20 MHz 20 MHz 20 - 40MHz 20/40/80/160
MHz
Velocidad 54 Mbps 11 Mbps 54 Mbps 600 Mbps 1 Gbps
Modulación OFDM DSSS, CCK DSSS, OFDM OFDM OFDM
Potencia 100mW 100mW 100mW 100mW 160mW
Tabla 13: Características de WIFI
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
20
HIGH PERFORMANCE RADIO LAN
Característica HiperLan/1 HiperLan/2
Alcance 50 metros 50 a 100 metros
Frecuencia 5 GHz 5GHz
Velocidad 25 Mbps 54 Mbps
Compatibilidad 802.11a 802.11ª
Modulación FSK - GMSK OFDM
QoS No Si
Aplicación WLAN UMTS y Redes ATM
Tabla 14: Características de HiperLan
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
WIMAX
Característica Descripción
Alcance 50 Kilómetros
Frecuencia 11 GHz
Velocidad 70 Mbps
Estándar IEEE 802.16
Visión Directa No
QoS Si
Aplicación WMAN
Tabla 15: Características de WIMAX
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
21
WIRELESS BROADBAND TECHNOLOGY
Característica Descripción
Alcance 1,5 Kilómetros
Ancho de Banda 8,75 MHz
Velocidad de Transmisión 30 a 50 Mbps
Modulación OFDMA – TDD
Movilidad 120 km/h
QoS Si
Aplicación WLAN
Tabla 16: Características de WiBro
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
GLOBAL SYSTEM FOR MOBILE COMUNICATIONS
Característica Descripción
Año 1990
Institución ETSI - European Telecommunications
Standards Institute
Cobertura Internacional
Ancho de Banda 900 - 1800 MHz
Velocidad de Transmisión 9,6 Kbps
Movilidad 200 km/h
Uso Sistemas de Comunicaciones Móviles
Aplicación WWAN
Tabla 17: Características de GSM
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
22
GENERAL PACKET RADIO SYSTEM
Característica Descripción
Generación 2.5G
Compatibilidad GSM
Velocidad de Transmisión 54 - 172 Kbps
Uso Telefonía Móvil
Aplicación WWAN
Tabla 18: Características de GPRS
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
UNIVERSAL MOBILE TELEPHONE STANDARD
Característica Descripción
Generación 3G
Frecuencia 2 GHz
Técnica de Multiplexación CDMA
Velocidad de Transmisión 144 Kbps a 2 Mbps
Uso Telefonía Móvil
Aplicación WWAN
Tabla 19: Características de UMTS
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
23
HIGH SPEED DOWNLINK PACKET ACCESS
Característica Descripción
Generación 3.5G
Velocidad de Transmisión 14 Mbps
Dow Link Canal compartido en el enlace descendente
que mejora la capacidad de transmisión
Uso Telefonía Móvil
Aplicación WWAN
Tabla 20: Características de HSDPA
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
HIGH SPEED UPLINK PACKET ACCESS
Característica Descripción
Generación 3.75G o 3.5G Plus
Velocidad de Transmisión 7,2 Mbps
Up Link Mejora en la velocidad de subida desde el
terminal de usuario hacia la red
Uso Telefonía Móvil
Aplicación WWAN
Tabla 21: Características de HSUPA
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
24
OPEN AIR
Característica Descripción
Frecuencia 2,4 GHz
Velocidad 1,6 Mbps
Propietario Proxim
Presencia Limitada
Aplicación WLAN
Tabla 22: Características de Open Air
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
INTERNET
“Internet es una red integrada por miles de redes y computadoras
interconectadas en todo el mundo mediante cables y señales de
telecomunicaciones, que utilizan una tecnología común para la
transferencia de datos” (Zamora Lucio, 2014). El protocolo de
comunicaciones que emplea Internet se denomina Transmission Control
Protocol/Internet Protocol o mas conocido como TCP/IP.
ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
El espectro electromagnético es el conjunto de todas las frecuencias;
es decir, el número de ciclos de la onda por unidad de tiempo posibles a
las que se produce radiación electromagnética.
25
RADIACIÓN ELECTROMAGNÉTICA
Se denomina radiación electromagnética al flujo saliente de energía
de una fuente en forma de ondas electromagnéticas.
ONDA ELECTROMAGNÉTICA
“Una onda electromagnética es la propagación simultánea de los
campos eléctrico y magnético producidos por una carga eléctrica en
movimiento” (Luque Ordóñez, 2017). Las principales características de las
ondas electromagnéticas son las siguientes:
CARACTERÍSTICAS DE LAS ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS
Característica Descripción
No necesitan un medio
para propagarse
Pueden propagarse en el vacío o en cualquier
otro medio
Tridimensionales Se propagan en las tres direcciones del espacio
Transversales La perturbación se produce perpendicularmente
a la dirección de propagación
Tabla 23: Características de las Ondas Electromagnéticas
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
DIVISIÓN DEL ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO
No todas las ondas electromagnéticas tienen el mismo comportamiento
en el medio de propagación, la misma procedencia o la misma forma de
interacción con la materia (García, 2014). Por ello, el espectro
electromagnético se divide convencionalmente en segmentos o bandas de
frecuencia de la siguiente manera:
26
Segmento Longitud de Onda Frecuencia Ionizante
Rayos Cósmicos 1 fm 3 x 1022 Hz Si
Rayos Gamma 10 pm 3 x 1020 Hz Si
Rayos X 10 nm 3 x 1018 Hz Si
Ultravioleta 200 – 380 nm 3 x 1016 Hz No
Luz visible 400 - 750 nm 3 x 1014 Hz No
Infrarrojos 2,5 µm – 1 mm 3 x 1012 Hz No
Microondas 30 cm 30 GHz No
Ondas de radio 1 m – 10 km 30 Hz – 3 MHz No
Tabla 24: División del Espectro Electromagnético
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 2: División del Espectro Electromagnético
Fuente: (García, 2014)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
27
ENLACE MICROONDAS
Un enlace microondas se refiere a un “enlace analógico o digital
entre terminales de telecomunicaciones mediante ondas
electromagneticas, la conexión de estos terminales pueden ser punto a
punto o punto multipunto” (Telectrónika, 2018). Un sistema de microondas
se encarga de transmitir la señal de banda base digital a través de un
proceso de modulación sobre una portadora de RF análoga, luego es
transmitida sobre el aire como una onda electromagnética.
ELEMENTOS DE UN ENLACE MICROONDAS
Elemento Descripción
Transmisor Es el responsable de modular una señal digital a la
frecuencia utilizada para la transmisión
Receptor Es el encargado de capturar la señal transmitida y
llevarla de nuevo a la señal de origen
Canal Aéreo Representa un camino abierto entre el receptor y el
transmisor
Tabla 25: Elementos de un Enlace Microondas
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS ENLACES MICROONDAS
Enlaces Microondas
Ventajas
La instalación es sencilla, económica y
de actuación rápida.
Puede superarse las irregularidades del
terreno.
La regulación solo debe aplicarse al
equipo, puesto que las características
28
del medio de transmisión son
esencialmente constantes en el ancho
de banda de trabajo.
Puede aumentarse la separación entre
repetidores, incrementando la altura de
las torres.
Desventajas
Se necesita tener línea de vista directa
entre las antenas.
Necesidad de acceso adecuado a las
estaciones repetidoras en las que hay
que disponer.
Las condiciones atmosféricas pueden
ocasionar desvanecimientos intensos y
desviaciones del haz, lo que implica
utilizar sistemas de diversidad y equipo
auxiliar, lo que causa problema en el
diseño.
Tabla 26: Elementos de un Enlace Microondas
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
MODOS DE CONFIGURACIÓN DE LOS ENLACES MICROONDAS
Modo Descripción
Simplex Se hace uso de una frecuencia con la cual un punto
transmite datos y el otro solo los recibe
Half Dúplex
Se hace uso de una frecuencia, sin embargo, la
transmisión de datos se puede dar en ambos sentidos
pero en un sentido a la vez, es decir, un punto puede
29
transmitir o recibir mientras el otro punto cumple la
función opuesta, el cambio de roles, de transmisión o
recepción, puede darse mediante un proceso de
negociación entre ambos puntos.
Full Dúplex
Se tienen dos frecuencias, esto permite que la
transmisión de datos pueda darse en ambos sentidos y a
la vez, es decir, un punto puede transmitir y recibir al
mismo tiempo.
Tabla 27: Modos de Configuración de los Enlaces Microondas
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
ESPECTRO ENSANCHADO
El Espectro Ensanchado se basa en la ampliación del espectro de la
señal que se va a transmitir mediante secuencias ortogonales (Poveda
Zafra, 2000). De esta forma, el receptor solo puede demodular la señal si
conoce la secuencia que se ha usado en su ampliación, los demás
transmisores que usen la misma banda ven la señal fundamentalmente
como ruido. Sin embargo para poder decodificar las señales CDMA debe
haber una exacta sincronización entre las señales CDMA recibidas y el
código producido en el receptor.
TÉCNICAS DE MODULACIÓN DE ESPECTRO ENSANCHADO
Técnica Descripción
Secuencia Directa En lugar de una portadora sinusoidal, ésta es
una secuencia de pseudo-ruido.
Salto de Frecuencia
Cambiar la frecuencia de la portadora de
manera abrupta siguiendo un patrón pseudo
aleatorio.
30
Tabla 28: Técnicas de Modulación de Espectro Ensanchado
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
SECUENCIA DIRECTA - DSSS
La secuencia directa es una de las técnicas de Espectro Ensanchado
más popular y fácil de implementar, consiste en que un portador de banda
estrecha es modulado por una secuencia de código. “La fase del portador
de la señal transmitida es cambiada bruscamente de acuerdo a esta
secuencia de código, la cual es producida por un generador pseudo
aleatorio que tiene una longitud fija” (Almache Bermeo, 2009). Después de
un número determinado de bits, el código se repite a sí mismo de manera
exacta.
La velocidad de la secuencia de código se llama radio de "chipping",
medido en chips por segundo (cps). Para los sistemas de secuencia directa,
la cantidad de propagación depende de la proporción de chips por bit de
información. En el receptor, la información se recupera multiplicando la
señal con una réplica de la secuencia de código generada localmente
(Almache Bermeo, 2009).
Gráfico 3: Espectro Ensanchado por Secuencia Directa
Fuente: (Sarango Veliz, 2018)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
31
SALTO DE FRECUENCIA - FHSS
En esta técnica de Espectro Ensanchado o Extendido, “la señal se
mueve de una frecuencia a otra, es decir, la expansión de la señal se
produce transmitiendo una ráfaga en una frecuencia, saltando luego a otra
frecuencia para transmitir otra ráfaga, y así sucesivamente” (Almache
Bermeo, 2009). Las frecuencias utilizadas para los saltos y el orden de
utilización se denominan modelo de Hopping Pattern, el tiempo de
permanencia en cada frecuencia es lo que se conoce como Dwell Time.
El Dwell Time debe ser muy corto y el Hopping Pattern menor que
milisegundos, para evitar interferencias; tanto el Dwell Time como el
Hopping están sujetos a restricciones por parte de los organismos de
regulación. Para una mejor comprensión a continuación se muestran los
gráficos de la transmisión y recepción de una señal utilizando la técnica
Salto de Frecuencia de Espectro Ensanchado o FHSS (Almache Bermeo,
2009).
Gráfico 4: Transmisión de una señal con Salto de Frecuencia
Fuente: (Almache Bermeo, 2009)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
32
En cualquier instante la salida consiste de una señal FSK o PSK
cuya frecuencia de centro cambia todo el tiempo. A menos que se conozca
de antemano la secuencia de cambios en frecuencia, va a ser poco
probable que alguien ajeno pueda descifrar lo que sucede.
Gráfico 5: Recepción de una señal con Salto de Frecuencia
Fuente: (Almache Bermeo, 2009)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
La secuencia de frecuencias tiene que ser idéntica tanto para el
Transmisor como para el receptor. Si el receptor sigue la secuencia
correcta la salida del detector sincrónico producirá una señal coherente,
similar a lo que se hubiese recibido por un receptor perfectamente
sintonizado. En cambio si el receptor no sigue la secuencia correcta la
salida del detector sincrónico no podrá producir una señal coherente, lo cual
le va a impedir distinguir el dato del ruido de fondo. Si alguien intenta
interceptar la transmisión tendría que observar toda la banda amplia y lo
que observaría sería similar a ruido (Almache Bermeo, 2009).
33
SIMILITUDES Y DIFERENCIAS DE DSSS Y FHSS
Técnica Canales Tasa de transmisión
Secuencia Directa
DSSS 3 canales de 22 MHz 1 a 11 Mbps
Salto de Frecuencia
FHSS
79 canales de 1 MHz 1 a 2 Mbps
5 MHz 10 Mbps
Conclusión: Los modos de implementación de DSSS y
FHSS son sensiblemente diferentes a pesar de que comparten la misma
filosofía.
Tabla 29: Similitudes y Diferencias de DSSS y FHSS
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
TOPOLOGÍAS DE ESPECTRO ENSANCHADO
TOPOLOGÍA INDOOR
Se define así a todas aquellas “aplicaciones internas a edificios,
ambientes cerrados, y oficinas, cuyo radio de acción se remite a distancias
menores a los 200 metros” (Almache Bermeo, 2009). Las redes WLAN son
un claro ejemplo de esta aplicación como así también aplicaciones de
provisión de servicio de Internet a un conjunto de computadoras a través
de una conexión DSL, a través de una conexión telefónica o de red.
En la actualidad las redes de datos LAN de empresas y oficinas
crecen con el uso de soluciones inalámbricas de fácil instalación, donde no
es necesario ningún tendido de cables y permitiendo libre movilidad de las
PCS. Las laptops pueden moverse libremente desde un área a otra sin
perder su conexión a la red LAN. Varias aplicaciones requieren conexiones
móviles como los trabajos de inventario en depósito, laptops recolectoras
34
de datos, impresoras, entre otras. Todas estas aplicaciones son satisfechas
con esta nueva forma de comunicación (Almache Bermeo, 2009).
Gráfico 6: Esquema de topología Indoor
Fuente: (Jemio Mendoza & Condori Pari, 2017)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
TOPOLOGÍA OUTDOOR
Se define como Outdoor a las “aplicaciones de largo alcance que
pueden alcanzar áreas de servicio de varios kilómetros cuadrados. Entre
estas aplicaciones podemos mencionar enlaces punto a punto de datos a
11 Mbps, enlaces punto a multipunto de datos a 11 Mbps y Servicio de
Internet Inalámbrica” (Almache Bermeo, 2009).
Aplicación de Enlace Punto a Punto 802.11b uniendo dos LAN’s a
11 Mbps que pueden distar varios kilómetros entre sí, enlaces uniendo una
PC con una LAN remota o enlaces uniendo dos PC entre sí. Permite
conectar puntos distantes; es decir, a varios kilómetros a través de un
vínculo de datos a 11 Mbps (Almache Bermeo, 2009).
35
Gráfico 7: Esquema de topología Outdoor
Fuente: (Jemio Mendoza & Condori Pari, 2017)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Aplicaciones de Enlaces Punto a Multipunto proveyendo enlaces de
datos a 11 Mbps entre distintos puntos de una ciudad. Ahora podemos unir
las redes de varias sucursales de manera sencilla y económica.
Gráfico 8: Esquema de topología Outdoor Multipunto
Fuente: (Jemio Mendoza & Condori Pari, 2017)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
36
Proveer Servicio de Internet Inalámbrica en una ciudad. Con suma
facilidad podemos ser Prestador de Servicio de Internet Inalámbrica en
ciudades, cooperativas, universidades, edificios, sucursales de una forma
sencilla y económica, etc.
ANTENA
Una antena es un “dispositivo o elemento que tiene la función de un
transductor, el cual toma un tipo de energía a la entrada y la transforma en
otra forma de energía diferente a la salida, este elemento genera y recoge
ondas electromagnéticas” (Vela Remache, 2015). Cuando genera ondas
electromagnéticas, convierte señales eléctricas en ondas
electromagnéticas y cuando recoge ondas electromagnéticas las
transforma en señales eléctricas.
FUNCIONAMIENTO DE LA ANTENA
La antena emisora envía una onda electromagnética que será
recibida por un conductor eléctrico, el cual es la antena receptora, la
misma que funcionará como transductor, pues la inducción de la onda
electromagnética en la antena hace que la antena transforme esta onda en
una señal eléctrica, para que luego pueda ser interpretada por los usuarios
como pueden ser datos, audio o video (Vela Remache, 2015).
TIPOS DE ANTENA
Descripción de Antena Grafico
Dipolo
Es un hilo conductor el cual se corta por la mitad con una
medida igual a la media longitud de onda según la
frecuencia en la que se esté trabajando, en cuyo centro
se coloca un generador.
37
Dipolo
Multi-Elemento
Utiliza múltiples elementos para incrementar su
ganancia, en lo que respecta al patrón de elevación y
patrón de Azimut, es similar a la antena dipolo simple,
pero la diferencia está en la direccionalidad que las
antenas dipolo Multi-elemento nos permiten tener y
además la ganancia que se obtiene, dependiendo de los
elementos que se utilicen en la fabricación de este tipo
de antenas podemos variar la ganancia que ofrece, en
los siguientes gráficos podemos visualizar el patrón de
elevación de una antena Dipolo Multi-elemento.
Yagi
Se compone de elementos parásitos o llamados
elementos pasivos que carecen de conexión eléctrica
con el irradiante, que al ubicarlos en las cercanías de un
dipolo de media longitud de onda, podemos alterar su
comportamiento. Una antena Yagi compuesta de seis
elementos puede lograr cifras de ganancia ubicadas en
el orden de los 12 dB.
Panel Plano
Tienen forma cuadrada o rectangular, tienen la
característica de ser directivas tanto en el plano
horizontal como vertical, pues la mayoría de su potencia
radiada es en una sola dirección tanto en el plano
horizontal como vertical. Este tipo de antenas se las
fabrica con uno o más radiadores delante de un panel
reflector asegurándonos antenas planas. Se las fabrica
en diferentes valores de ganancia, obteniendo excelente
directividad y considerable ganancia.
38
Parabólicas
Las antenas parabólicas usan un iluminador llamado
LNB ( Low Noise Block); y un reflector parabólico que
permite capturar la energía radiada por la antena y
enfocarla en un haz estrecho, normalmente los diámetros
están comprendidos entre los 60 y 80 cm permitiendo
enfocar las ondas de radio recibidas por la antena a un
punto focal, la propiedad con la que cuenta una antena
parabólica es que puede concentrar la mayor parte de la
energía en una dirección dada, mientras más grande
sea la concentración de energía en una dirección, más
grande será su ganancia.
Tabla 30: Tipos de Antena
Fuente: (Vela Remache, 2015)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
ANTENAS UHF Y MICROONDAS
Gráfico 9: Antenas Microondas
Fuente: (Telectrónika, 2018)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
39
Las antenas usadas en UHF están en el rango de 0,3 a 3 GHz y para
antenas microondas el rango de frecuencias va de 1 a 100 GHz, estas
últimas deben ser muy direccionales es decir concentrar la potencia
irradiada en un haz delgado, más que mandarlo por igual en todas las
direcciones, la abertura del haz depende del factor ganancia de antena.
Un haz más angosto minimiza los efectos de la interferencia debida
a fuentes externas y a antenas adyacentes al sistema instalado. Sin
embargo, para transmisión por línea de vista, y con haz angosto se impone
varias limitaciones, como son estabilidad mecánica y mayor
desvanecimiento debido a que el haz que emiten estas antenas en la banda
de UHF es más directivo.
La energía electromagnética emitida por una antena microondas no
se irradia completamente en la dirección del lóbulo principal, más bien una
parte se concentra en los lóbulos laterales, que pueden ser fuentes de
interferencia hacia o desde otras trayectorias de señal de microondas.
CARACTERÍSTICAS DE LAS ANTENAS DE MICROONDAS
Característica Descripción
La eficiencia direccional
Se define como la relación entre la ganancia máxima en
dirección delantera y la ganancia máxima en dirección trasera.
La eficiencia direccional de una antena es crítica en el diseño
de un sistema de radio, porque las antenas de transmisión y
recepción, en las estaciones repetidoras, se ubican con
frecuencia opuestas entre sí, en la misma estructura.
Acoplamiento
lado a lado y
espalda con espalda
Normalmente las potencias de salida de transmisión tienen
una intensidad de 60 dB o más que las potencias de
recepción, es así que las pérdidas por acoplamiento deben
ser altas, para evitar que una señal de transmisión de una
antena interfiera con la señal de recepción de otra antena. Las
antenas muy direccionales enfocan la energía radioeléctrica
40
en un haz angosto que se pueda dirigir hacia la antena
receptora, la antena transmisora puede aumentar varios
órdenes de magnitud la potencia efectiva irradiada, en
comparación a una antena que no es direccional; de igual
forma la antena receptora, puede aumentar la potencia
efectiva recibida en una cantidad parecida.
Tabla 31: Características de las Antenas Microondas
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
POLARIZACIÓN DE LA ANTENA
Polarización Gráfico
Vertical
Si la componente de campo eléctrico de
la onda es perpendicular a la Tierra, la
onda está polarizada de modo vertical,
entonces se dice que una antena
ubicada verticalmente produce
polarización vertical.
Horizontal
Si una onda está horizontalmente
polarizada, el campo eléctrico es
paralelo a la Tierra, eso significa que la
antena está ubicada horizontalmente,
produciendo una polarización
horizontal.
Tabla 32: Polarización de la Antena
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
41
ABERTURA DEL HAZ DE LA ANTENA
La abertura del haz de una antena es la separación angular entre
dos puntos A y B respectivamente considerados de media potencia (-3 dB)
en el lóbulo mayor de la gráfica de radiación de una antena que
normalmente se suele tomar en uno de los planos principales.
También se puede mencionar que “la ganancia de la antena es
inversamente proporcional a la abertura del haz mientras más grande es
la ganancia de la antena el ancho del haz se hace más pequeño, y esto se
puede comprobar en las antenas microondas de alta ganancia que tienen
un ancho de haz de 1º” (Vela Remache, 2015).
Gráfico 10: Abertura del Haz de Antena
Fuente: (Vela Remache, 2015)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
ANCHO DE BANDA DE ANTENA
Es “el intervalo de frecuencias dentro del cual el funcionamiento de
la antena se cumple de manera satisfactoria. Matemáticamente se define
como la diferencia entre la frecuencia máxima y mínima de operación
respectivamente” (Vela Remache, 2015).
42
PRESUPUESTO DE POTENCIA
Un presupuesto de potencia para un enlace punto a punto se define
como “el cálculo de ganancias y pérdidas desde el radio transmisor o
fuente de la señal que emite la onda electromagnética, a través de cables,
conectores o el espacio libre hacia el receptor” (Vela Remache, 2015). Es
necesario efectuar el cálculo de presupuesto de potencia para identificar el
equipo conveniente que se debe elegir.
PÉRDIDAS EN EL ESPACIO LIBRE
Las pérdidas en el espacio libre se producen al propagarse la onda
por el vacío y en línea recta sin tomar en cuenta la absorción, ni reflexión
de energía en objetos cercanos, “esta pérdida que más bien debería
llamarse pérdidas por dispersión es causada por el reparto de la energía,
la misma que a mayor distancia de la fuente es menor y más cerca de la
fuente de energía es mayor” (Vela Remache, 2015).
Fórmula:
𝐿 = 32,4 + 20 log(𝐷[𝑘𝑚]) + 20 log (𝐹[𝑀𝐻𝑧])
Donde:
D: Es la distancia en kilómetros.
F: Es la frecuencia de operación en MHz.
MARGEN DE DESVANECIMIENTO
Es una pérdida adicional que se debe tomar en cuenta en las
pérdidas de transmisión estimadas anteriormente, en el margen de
desvanecimiento se están considerando “las pérdidas intermitentes en la
intensidad de la señal ocasionadas por las alteraciones climáticas, como la
lluvia, nieve, trayectos múltiples de transmisión y por la superficie irregular
de la Tierra que afectan la propagación de las ondas electromagnéticas”
43
(Vela Remache, 2015). Además el margen de desvanecimiento nos permite
tener en cuenta los objetivos de confiabilidad del sistema.
Fórmula:
𝐹𝑚 = 30 log(𝐷[𝑘𝑚]) + 10 log(6 ∗ 𝐴 ∗ 𝐵 ∗ 𝐹) − 10 log(1 − 𝑅) − 70
Donde:
Fm = Margen de desvanecimiento en dB
D = Distancia en Km
A = Factor de rugosidad del suelo
Valor Descripción
4 Terreno plano o sobre agua
1 Terreno promedio
0,25 Terreno montañoso
Tabla 33: Factor de Rugosidad del Suelo
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
B = Factor climático
Valor Descripción
1 Disponibilidad anual a la peor base mensual
0,5 Zonas calientes y húmedas
0,25 Zonas continentales promedio
0,125 Zonas montañosas o muy secas
Tabla 34: Factor Climático
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
F = Frecuencia en GHz
R = Confiabilidad del enlace (99,9% = 0,999 de confiabilidad)
44
También se puede determinar el margen de desvanecimiento de un
enlace a través de los datos ya establecidos por la distribución Rayleigh
que se muestran en la siguiente tabla:
Disponibilidad Horas de
Indisponibilidad Anual
Margen de
Desvanecimiento
90% 876 8 dB
99% 87,6 18 dB
99,9% 8,8 28 dB
99,99% 0,8 38 dB
99,999% 0,08 48 dB
Tabla 35: Distribución Rayleigh
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
UMBRAL DE RECEPCIÓN
Es un valor referencial de potencia que posee el equipo receptor,
cualquier valor de señal mayor que el umbral de recepción, se puede
considerar que logrará establecer una comunicación inalámbrica confiable.
Fórmula:
𝑈𝑟 = 𝑃𝑟 − 𝐹𝑚
Donde:
Pr: Es la Potencia recibida.
Fm: Es el margen de desvanecimiento en dB.
LA SENSIBILIDAD
Es el “nivel mínimo de señal de radio frecuencia que puede
detectarse en la entrada del receptor y todavía producirá una señal de
información demodulada que pueda ser útil” (Vela Remache, 2015).
Generalmente, la relación de señal a ruido y la potencia de la señal en la
45
salida de la sección de audio se usan para determinar la calidad de una
señal recibida y asi identificar si la señal es útil o no.
Se puede decir que la sensibilidad identifica el valor mínimo de
potencia necesario para decodificar bits lógicos y lograr alcanzar una
cierta tasa de bits, es así que se considera que mientras más baja es la
sensibilidad, mejor será la recepción del radio microonda.
2.3. FUNDAMENTACIÓN LEGAL
El presente proyecto de titulación tiene una fundamentación legal
basada en la LOT (Ley Orgánica de Telecomunicaciones, 2015) del
Ecuador vigente desde el miércoles 18 de Febrero del 2015 y aprobada en
la ciudad de Quito por la Asamblea Nacional de la República del Ecuador.
Como muestra de esto, se detallarán a continuación los artículos que
forman un pilar para nuestra propuesta.
LEY ORGÁNICA DE TELECOMUNICACIONES
TÍTULO II
REDES Y PRESTACIÓN DE SERVICIOS DE
TELECOMUNICACIONES
CAPÍTULO II
PRESTACIÓN DE SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES
Artículo 18.- Uso y Explotación del Espectro Radioeléctrico. El
espectro radioeléctrico constituye un bien del dominio público y un recurso
limitado del Estado, inalienable, imprescriptible e inembargable. Su uso y
explotación requiere el otorgamiento previo de un título habilitante emitido
por la Agencia de Regulación y Control de las Telecomunicaciones, de
conformidad con lo establecido en la presente Ley, su Reglamento General
y regulaciones que emita la Agencia de Regulación y Control de las
Telecomunicaciones. Las bandas de frecuencias para la asignación a
46
estaciones de radiodifusión sonora y televisión públicas, privadas y
comunitarias, observará lo dispuesto en la Ley Orgánica de Comunicación
y su Reglamento General.
TÍTULO IV
REGULACIÓN SECTORIAL EX ANTE PARA EL FOMENTO,
PROMOCIÓN Y PRESERVACIÓN DE LAS CONDICIONES DE
COMPETENCIA
CAPÍTULO I
TIPOS DE REGULACIÓN
Artículo 27.- Ámbitos de regulación. La regulación sectorial de
telecomunicaciones para el fomento, promoción y preservación de las
condiciones de competencia, al menos será en los ámbitos: técnico,
económico y de acceso a insumos de infraestructura.
Artículo 28.- Regulación económica. Consistente en adoptar
medidas para establecer tarifas o precios regulados, evitar distorsiones en
los mercados regulados, evitar el reforzamiento del poder de mercado o
garantizar el acceso de los usuarios a los servicios públicos.
Artículo 29.- Regulación técnica. Consistente en establecer y
supervisar las normas para garantizar la compatibilidad, la calidad del
servicio y solucionar las cuestiones relacionadas con la seguridad y el
medio ambiente.
Artículo 30.- Regulación del acceso. Consistente en asegurar el
acceso no discriminatorio a los insumos necesarios, en especial a
infraestructuras que se califiquen como facilidades esenciales.
47
TÍTULO V
TÍTULOS HABILITANTES
CAPÍTULO I
Títulos habilitantes para la prestación de servicios de telecomunicaciones
Artículo 35.- Servicios de Telecomunicaciones. Todos los servicios
en telecomunicaciones son públicos por mandato constitucional. Los
prestadores de estos servicios están habilitados para la instalación de
redes e infraestructura necesaria en la que se soportará la prestación de
servicios a sus usuarios. Las redes se operarán bajo el principio de
regularidad, convergencia y neutralidad tecnológica.
TÍTULO IX
EQUIPOS DE TELECOMUNICACIONES
CAPÍTULO ÚNICO
HOMOLOGACIÓN Y CERTIFICACIÓN
Artículo 86.- Obligatoriedad. Los equipos terminales de
telecomunicaciones que utilicen espectro radioeléctrico y se conecten a
redes públicas de telecomunicaciones deberán contar con la homologación
y certificación, realizadas de conformidad con las normas aplicables, a fin
de prevenir daños a las redes, evitar la afectación de los servicios de
telecomunicaciones, evitar la generación de interferencias perjudiciales y,
garantizar los derechos de los usuarios y prestadores. La Agencia de
Regulación y Control de las Telecomunicaciones podrá establecer
adicionalmente regulación vinculada con la homologación y certificación de
otros equipos de telecomunicaciones.
Artículo 89.- Servicio universal. El Servicio Universal constituye la
obligación de extender un conjunto definido de servicios de
telecomunicaciones, a todos los habitantes del territorio nacional, con
48
condiciones mínimas de accesibilidad, calidad y a precios equitativos, con
independencia de las condiciones económicas, sociales o la ubicación
geográfica de la población. El Estado promoverá la prestación del Servicio
Universal para la reducción de las desigualdades y la accesibilidad de la
población a los servicios y a las tecnologías de la información y las
comunicaciones, de conformidad con lo dispuesto en esta Ley, sus
reglamentos y el Plan de Servicio Universal.
Artículo 90.- Plan de Servicio Universal. En el Plan de Servicio
Universal, que será elaborado y aprobado por el Ministerio rector de las
Telecomunicaciones y de la Sociedad de la Información, se hará constar
los servicios que conforman el servicio universal y las áreas geográficas
para su prestación. Se dará atención prioritaria a las áreas geográficas de
menos ingresos y con menor cobertura de servicios en el territorio nacional.
El Plan de Servicio Universal deberá enmarcarse dentro de los objetivos
del Plan Nacional de Desarrollo y armonizarse con este instrumento.
TÍTULO XI
RECURSOS ESCASOS Y OCUPACIÓN DE BIENES
CAPÍTULO I
ASIGNACIÓN DEL ESPECTRO RADIOELÉCTRICO
Artículo 95.- Planificación. La Agencia de Regulación y Control de
las Telecomunicaciones planificará el uso del espectro radioeléctrico tanto
para los servicios de telecomunicaciones como para los servicios de
radiodifusión, considerando lo establecido en la Constitución de la
República y buscando el desarrollo y acceso universal a las tecnologías de
la información y las comunicaciones. Deberá considerar además, las
decisiones y recomendaciones de las conferencias internacionales
competentes en materia de radiocomunicación. La Agencia de Regulación
y Control de las Telecomunicaciones es competente para elaborar, aprobar,
modificar y actualizar el Plan Nacional de Frecuencias, instrumento
49
dinámico que contiene la atribución de las frecuencias del espectro
radioeléctrico. Toda asignación de frecuencias del espectro radioeléctrico
deberá realizarse con estricta sujeción a dicho plan.
CAPÍTULO III
OCUPACIÓN DE BIENES
Artículo 104.- Uso y Ocupación de Bienes de Dominio Público. Los
gobiernos autónomos descentralizados en todos los niveles deberán
contemplar las necesidades de uso y ocupación de bienes de dominio
público que establezca la Agencia de Regulación y Control de las
Telecomunicaciones y, sin perjuicio de cumplir con las normas técnicas y
políticas nacionales, deberán coordinar con dicha Agencia las acciones
necesarias para garantizar el tendido e instalación de redes que soporten
servicios de telecomunicaciones en un medio ambiente sano, libre de
contaminación y protegiendo el patrimonio tanto natural como cultural. En
el caso de instalaciones en bienes privados, las tasas que cobren los
gobiernos autónomos descentralizados no podrán ser otras que las
directamente vinculadas con el costo justificado del trámite de otorgamiento
de los permisos de instalación o construcción. Los gobiernos autónomos
descentralizados no podrán establecer tasas por el uso de espacio aéreo
regional, provincial o municipal vinculadas a transmisiones de redes de
radiocomunicación o frecuencias del espectro radioeléctrico.
2.4. PREGUNTA CIENTÍFICA A CONTESTARSE
¿Realizar el estudio de factibilidad y diseño de la red inalámbrica
facilitaría el acceso a la información a través del internet a los habitantes
del recinto La Cooperativa?
50
2.5. DEFINICIONES CONCEPTUALES
TELECOMUNICACIONES
Telecomunicaciones provine del prefijo griego tele, que significa
distancia o lejos; es decir, comunicación a distancia. Las
telecomunicaciones consisten en las técnicas, aparatos, y conocimientos
que se utilizan para transmitir un mensaje desde un punto a otro
(Rodríguez, 2009).
La Comisión Federal de Telecomunicaciones define más
precisamente a las telecomunicaciones como toda transmisión, emisión o
recepción de signos, señales, escritos, imágenes, sonidos o informaciones
de cualquier naturaleza por cable, radioelectricidad, medios ópticos u otros
sistemas electromagnéticos.
NODO
El nodo en informática y en las Redes de ordenadores o
computadoras de área local, es un dispositivo que se encuentra conectado
a las conexiones de red con la capacidad de poder comunicarse con los
diferentes dispositivos que se encuentren en la misma, las estructuras de
árbol que son utilizadas en las bases de datos y en la programación que
esta orientada a objetos, hace referencia este término a una ubicación que
viene a ser el conjunto de una información del árbol, donde podría tener
diferentes enlaces hacia uno o más nodos (Nuñez Carvonel, 2010).
DISPOSITIVOS FINALES
El término dispositivo final se refiere a una parte del equipamiento
que puede ser el origen o el destino de un mensaje en una red. Los usuarios
de red normalmente solo ven y tocan un dispositivo final, que casi siempre
es una computadora. Otro término genérico que se le utiliza para un
dispositivo final que envía o recibe mensajes es Host. Un host puede ser
51
una de varias piezas de equipamiento que ejecuta una amplia variedad de
funciones (Catracha, 2014).
RADIO ENLACE
Se denomina radio enlace a cualquier interconexión entre los
terminales de telecomunicaciones efectuados por ondas
electromagnéticas. Además si los terminales son fijos, el servicio se lo
denomina como tal y si algún terminal es móvil, se lo denomina dentro de
los servicios de esas características (Ruesca, 2016).
ANTENA
Dispositivo que sirve para transmitir y recibir ondas de radio.
Convierte la onda guiada por la línea de transmisión; es decir, el cable o
guía de onda, en ondas electromagnéticas que se pueden transmitir por el
espacio libre (Nellar Crespo, 2009).
ESPECTRO ENSANCHADO
El Espectro Ensanchado (Spread Spectrum, SS) es una técnica de
modulación en telecomunicaciones para la transmisión de datos digitales
en frecuencias de radio. Permite que una señal eléctrica, electromagnética
o acústica con un ancho de banda particular se ensanche en el dominio de
frecuencias logrando un mayor ancho de banda. Se utiliza para maximizar
la capacidad de comunicación cuando se tiene un espectro limitado de
radio (Morales Luna, 2014).
52
CAPITULO III
PROPUESTA TECNOLÓGICA
En este capítulo del proyecto se desarrollara la solución del problema
que presenta el recinto La Cooperativa, la cual consta en realizar un estudio
de factibilidad y diseñar una red inalámbrica para acceso a internet, por lo
que se determinara su viabilidad a través de un análisis de factibilidad
mediante los diferentes aspectos que se mencionan a continuación:
Operacional
Técnico
Legal
Económico
3.1. ANÁLSIS DE FACTIBILIDAD
3.1.1. FACTIBILIDAD OPERACIONAL
La factibilidad operacional les permite conocer a los habitantes del
recinto La Cooperativa la posibilidad de ejecutar el plan de diseño de red
inalámbrica propuesto para una futura implementación y funcionamiento
que les hará posible el acceso a todos los beneficios que brinda el internet.
Para establecer la factibilidad operacional de la red inalámbrica, es
necesario evaluarla realizándonos las siguientes interrogantes:
¿Cuál es el principal problema que tienen los habitantes del recinto La
Cooperativa al no contar con el acceso a Internet?
No existe una infraestructura de red inalámbrica que permita el
acceso a Internet a los estudiantes y habitantes del recinto, por lo cual se
ve la necesidad de diseñar una red que abarque los aspectos necesarios
que se han investigado tales como la cobertura de la zona y el número de
usuarios que se beneficiarán.
53
¿Considera importante que se implemente el servicio de internet en el
recinto La Cooperativa?
Sí, porque al contar con la implementación de una infraestructura de
red inalámbrica se le permitirá a los habitantes del recinto acceder a todos
los beneficios que proporciona el servicio de Internet impulsando el
desarrollo tecnológico de la zona.
3.1.2. FACTIBILIDAD TÉCNICA
En el estudio de la factibilidad técnica se evalúan los siguientes puntos:
Ubicación de la zona
Equipos a utilizar
Mayor cobertura
Disponibilidad
Escalabilidad
Rendimiento
Según el estudio realizado por el Gobierno Autónomo Descentralizado
del cantón Puebloviejo “Generación de Geoinformación para la gestión del
territorio y valoración de tierras rurales” en el año 2010, se establecen las
características del recinto La Cooperativa tales como: el sector está
ubicado en una zona plana, posee una vegetación de altura máxima de 10
metros, y su temperatura oscila entre 22ºC y 27ºC. Analizando estos datos
se puede considerar que el diseño de red es factible para el recinto.
Se debe considerar los factores ambientales como la lluvia, niebla, altas
temperaturas, que produzcan la baja recepción de la señal e incluso la
caída del enlace. Para evitar este tipo de consecuencias se realizarán los
respecticos cálculos que nos permitan elegir equipos que sean robustos
para una futura implementación.
Se obtendrá como resulta un diseño de red que proporcione acceso a
Internet en el recinto La Cooperativa definiendo como punto de referencia
54
la escuela de educación primaria del sector “Unidad Educativa Luz de
América”.
En un futuro para lograr expandir el enlace de cobertura se debe
establecer otros puntos de acceso que funcionarán como repetidores. Lo
cual permitirá proporcionar a los usuarios disponibilidad y rendimiento en el
momento de aprovechar el acceso del Internet.
ANÁLISIS PARA SELECCIÓN DE EQUIPOS
Para seleccionar los equipos apropiados, debemos tomar en
consideración la estructura del diseño de red, que efectué el alcance del
proyecto. Cumpliendo los parámetros indicados en la siguiente tabla:
Parámetros de los Equipos
Rango de Frecuencia 5150 – 5875 MHz
Potencia ≥ -75 dB
Ganancia ≥ 20 dBi
Tecnología 802.11 n
Tabla 36: Parámetros para la Selección de Equipos
Fuente: Datos de la Invetsigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Realizando el análisis para la selección de los equipos se determinó
utilizar las siguientes marcas porque sus equipos cumplen con los
parámetros técnicos requeridos para nuestra propuesta de diseño de red:
Ubiquiti Networks: Es una compañía de tecnología estadounidense
que comenzó en 2005, fundada por Robert Pera. Ubiquiti, fabrica productos
de comunicación de datos inalámbricos para empresas y proveedores de
banda ancha inalámbrica. (Ubiquiti Networks, 2018)
MikroTik: Es una empresa letona que se fundó en 1996 para desarrollar
enrutadores y sistemas ISP inalámbricos. MikroTik ahora proporciona
55
hardware y software para la conectividad a Internet en la mayoría de los
países del mundo. (Mikrotik, 2018)
Tp-Link: Fundada en 1996, TP-Link se ha convertido en uno de los
principales proveedores mundiales de productos de red SOHO y SMB, que
ofrece tanto soluciones innovadoras y ganadoras de premios en el mercado
(TP-LINK, 2017).
EQUIPOS PROPUESTOS PARA EL DISEÑO
Antena MikroTik SXT 5HnD
Antena Ubiquiti AirFiber AF-5G23-S45
Antena Sectorial AM-5G16-120
Estación Base Rocket M5
Router MikroTik
CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS
Gráfico 11: MikroTik SXT 5HPnD
Fuente: (Mikrotik, 2018)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
56
Tabla 37: Características Técnicas MikroTik SXT 5HnD
Características Técnicas
Potencia Tx 22 dBm
Potencia Rx -77 dBm
Ganancia 16 dBi
Polarización Doble línea
Fuente: (Mikrotik, 2018)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 12: Ubiquiti AirFiber AF-5G23-S45
Fuente: (Ubiquiti Networks, 2018)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Tabla 38: Características Técnicas Ubiquiti AirFiber AF-5G23-S45
Características Técnicas
Frecuencia 5100 – 5900 MHz
Dimensiones 378 x 290 mm
Ganancia 23 dBi
Polarización Doble línea
Fuente: (Ubiquiti Networks, 2018)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
57
Gráfico 13: Estación Base Rocket M5
Fuente: (Ubiquiti Networks, 2018)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Tabla 39: Características Técnicas Rocket M5
Características Técnicas
Frecuencia 5170 – 5875 MHz
Potencia Tx 27 dBm
Potencia Rx -90 dBm
Modos Punto de acceso, Estación
Polarización Doble línea
Fuente: (Ubiquiti Networks, 2018)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
58
Gráfico 14: Antena Sectorial AM-5G16-120
Fuente: (Ubiquiti Networks, 2018)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Tabla 40: Características Técnicas Antena Sectorial AM-5G16-120
Características Técnicas
Dimensiones 367 x 63 x 41 mm
Frecuencia 5100 – 5850 MHz
Ganancia 16 dBi
Temperatura -30C a 75C
Fuente: (Ubiquiti Networks, 2018)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 15: Router Mikrotik RB3011UiAS-RM
Fuente: (Mikrotik, 2018)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
59
Tabla 41: Características Técnicas Router Mikrotik RB3011UiAS-RM
Características Técnicas
Dimensiones 443 x 92 x 44 mm
Nivel de licencia 5
Sistema Operativo RouterOS
Memoria RAM 1 GB
Almacenamiento 128MB
Núcleos de CPU 2
Frecuencia Nominal de CPU 1.4 GHz
Puertos 10 Puertos Ethernet 10/100/1000
Temperatura -20 a 70 °C
Fuente: (Mikrotik, 2018)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 16: Switch Mikrotik CSS326-24G-2S+RM
Fuente: (Mikrotik, 2018)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Tabla 42: Características Técnicas Switch Mikrotik
CSS326-24G-2S+RM
Características Técnicas
Dimensiones 440 x 144 x 44 mm
Sistema Operativo SwOS
Almacenamiento 2MB
60
Puertos Ethernet 10/100/1000 24
Puertos SFP + 2
Consumo máximo de energía 19 W
Temperatura -20 a 70 °C
Fuente: (Mikrotik, 2018)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
3.1.3. FACTIBILIDAD LEGAL
El presente proyecto se sustenta dentro del marco legal que
actualmente se rige en el Ecuador, como lo establece la (Constitución de la
República, 2008) en el artículo dieciséis literal tres que se cita a
continuación:
CONSTITUCIÓN DE LA REPÚBLICA DEL ECUADOR
SECCIÓN TERCERA
COMUNICACIÓN E INFORMACIÓN
Art. 16.- Todas las personas, en forma individual o colectiva, tienen
derecho a:
1. Una comunicación libre, intercultural, incluyente, diversa y
participativa, en todos los ámbitos de la interacción social, por cualquier
medio y forma, en su propia lengua y con sus propios símbolos.
2. El acceso universal a las tecnologías de información y
comunicación.
3. La creación de medios de comunicación social, y al acceso en
igualdad de condiciones al uso de las frecuencias del espectro
radioeléctrico para la gestión de estaciones de radio y televisión públicas,
privadas y comunitarias, y a bandas libres para la explotación de redes
inalámbricas.
61
4. El acceso y uso de todas las formas de comunicación visual,
auditiva, sensorial y a otras que permitan la inclusión de personas con
discapacidad.
5. Integrar los espacios de participación previstos en la Constitución en
el campo de la comunicación.
3.1.4. FACTIBILIDAD ECONÓMICA
Para definir el presupuesto económico de los diferentes equipos que se
necesitarán para que el proyecto se lleve a cabo, se realizó un estudio que
determine cuáles son los equipos recomendables para el diseño,
cumpliendo las especificaciones técnicas indispensables para lograr con el
objetivo del proyecto.
Dicho presupuesto se proyecta para una futura implementación que
cumpla con un diseño estructurado y robusto que permita brindar el acceso
a Internet al recinto La Cooperativa. Una vez elaborado el diseño de red,
se determinó el requerimiento de los materiales que se mencionaran a
continuación:
Tabla 43: Presupuesto Estimado
Equipo Precio
Unitario Cantidad Total
Antena MikroTik SXT 5HnD $90.00 1 $90,00
Antena AirFiber AF-5G23-S45 $130.00 4 $520,00
Estación base Rocket M5 $150.00 7 $1.050,00
Antena Sectorial AM-5G16-120 $135.00 3 $405,00
Router Mikrotik RB3011UiAS-RM $270.00 2 $540,00
Switch Mikrotik CSS326-24G-2S $139.00 1 $139.00
Instalación $3000.00 1 $3.000,00
Total $5.744,00
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
62
3.2. ETAPAS DE LA METODOLOGÍA DEL PROYECTO
METODOLOGÍA DE JAMES MCCABE
Esta metodología se enfoca específicamente al área de redes lo que
permite un mejor análisis de requerimientos específicos y flujos de
transferencia adaptados a las necesidades del sistema de
telecomunicación. Se encuentra constituida por dos fases, fase de análisis
y fase de diseño los cuales se irán desarrollando a continuación (Olivera,
2016).
FASE I: ANÁLISIS
SITUACIÓN ACTUAL
El recinto La Cooperativa es una zona rural del cantón Puebloviejo
ubicado en la provincia de Los Ríos, Ecuador aproximadamente a 5 km de
la parroquia San Juan. Cuenta con 418 habitantes dedicados su mayoría a
la agricultura y posee también una escuela fiscal con el nombre de “Unidad
Educativa Luz de América”. Todos sus habitantes y estudiantes comparten
la misma necesidad, la carencia del servicio de Internet.
63
Gráfico 17: Situación Actual del Recinto
Fuente: (Google Earth, 2019)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
REQUERIMIENTO DE LA RED INALÁMBRICA
El recinto La Cooperativa de la parroquia San Juan actualmente no
consta con la infraestructura de red inalámbrica que brinde acceso a
Internet. Por lo cual se ve la necesidad de realizar un diseño de red
estableciendo previamente los equipos a utilizar, para una futura
implementación y expansión de cobertura de red.
1cm : 356m
64
La solución propuesta consistirá en realizar un estudio de los
equipos que cumplan con las especificaciones requeridas para el diseño y
posteriormente una simulación de cobertura de área del recinto La
Cooperativa. Estableciendo de manera estratégica los puntos de enlace
que pueda brindar la máxima señal a los usuarios finales.
USUARIOS
Para establecer el número de usuarios a beneficiarse con el acceso
a Internet, se realiza el levantamiento de información de la siguiente
manera:
Realizar el cálculo de la cobertura e inclinación de las antenas
sectoriales.
Determinar el tipo de uso que le darán al servicio de Internet.
Establecer número de antenas a utilizar.
Cuantos dispositivos se conectarán por hogar.
ESTIMACIÓN DE VELOCIDAD DE INTERNET
Se realiza un aproximado del ancho de banda de las páginas o app
que utilizarían los usuarios, las cuales serán mencionas a continuación:
Navegación Web
Redes Sociales
YouTube
Netflix
Correos electrónicos
En la tabla que se muestra a continuación, se describe el ancho de
banda que consume cada aplicación enlistada anteriormente, con el total
respectivo considerando su uso simultáneo.
65
Tabla 44: Ancho de Banda de Consumo por Aplicación
Aplicación Consumo
Navegación Web 1 Mbps
Redes Sociales 2 Mbps
YouTube 2 Mbps
Netflix 4 Mbps
Correo Electrónico 1 Mbps
Total 12 Mbps
Fuente: Datos de la Investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
FASE II: DISEÑO
DETERMINAR PARÁMETROS DEL ENLACE
Para comenzar a construir el diseño de red, se debe considerar los
siguientes puntos:
Potencia de recepción
Ganancia de antenas
Pérdida en el espacio libre
Tamaño de antena
Margen de desvanecimiento
Línea de vista en radioenlace
Cada uno de estos puntos nos ayudará a levantar un diseño que sea
factible y escalable para los usuarios del recinto La Cooperativa. Para ello,
es necesario conocer las características del recinto:
Estructura del sector plana
Temperatura promedio
Vegetación con crecimiento considerable
66
CÁLCULO DEL ENLACE DE TRANSPORTE
Gráfico 18: Perfil de Elevación
Fuente: (Google Earth, 2019)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
1. VERIFICAR LÍNEA DE VISTA
Analizamos las obstrucciones de la trayectoria entre la antena
transmisora y receptora, para determinar a qué altura debe estar la torre
para que exista línea de vista y así obtener la propagación ininterrumpida
de las señales de radiofrecuencia.
Datos:
𝑑 = 3.21 𝑘𝑚
ℎ𝑡 = 25𝑚
ℎ𝑟 =?
Fórmula
𝐷 = 3.572 (√ℎ𝑡 + √ℎ𝑟 )
Reemplazamos:
3.22 = 3.572 (√25 + √ℎ𝑟 )
67
Despejamos:
( 3.22
3.572− √25 )2 = ℎ𝑟 , donde
ℎ𝑟 = 16.82 𝑚
En el mercado existe torres con medidas de múltiplos de 3 por lo cual
se elige una torre de recepción ℎ𝑟𝑥 ≥ 18 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠.
2. PÉRDIDA EN EL ESPACIO LIBRE
Representa la mayor parte de la atenuación causada por la propagación
de la señal, se determina de la siguiente manera:
Datos:
𝑑 = 3.22 𝑘𝑚
𝐹𝑀Á𝑋𝐼𝑀𝐴 = 5875 𝑀𝐻𝑧
Fórmula:
𝑃𝐷 = 32.4 + 20 log 𝐹(𝑀𝐻𝑧) + 20 log 𝐷(𝑘𝑚)
Reemplazamos:
𝑃𝐷 = 32.4 + 20 log(5875) + 20 log(3.22)
𝑃𝐷 = 117. 91 𝑑𝐵𝑚
3. MARGEN DE DESVANECIMIENTO
Para realizar el cálculo del margen de desvanecimiento, se aplica la
tabla probabilística de la Distribución de Rayleigh, utilizando un margen
del 99,99%.
68
Gráfico 19: Distribución Rayleigh por Tiempo de Disponibilidad
Fuente: (Chaw Tutiven, 2016)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
4. GANANCIA
Fórmula:
𝐺 = 𝜂 (𝜋𝐷
𝜆)
2
, 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒:
𝐺 = 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎
𝜂 = 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 ≡ 0.65
𝐷 = 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜
𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠, 𝜆 =𝑐
𝐹𝑚𝑖𝑛 ;
3𝑥108
5170𝑥106
𝜆 = 0.058𝑚
𝐺 = 23𝑑𝐵𝑖 , 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
𝐺 = 102310 = 119.52
69
5. DIÁMETRO DE ANTENA
Fórmula:
𝐷 =√
𝐺𝜂 𝑥 𝜆
𝜋
Reemplazamos:
𝐷 =
√119.520.65
𝑥 0.058
𝜋
𝐷 = 0.25 𝑚𝑚 ≡ 25 𝑐𝑚
6. NIVEL DE RECEPCIÓN DE LA SEÑAL
Determina la potencia de recepción, con este dato podemos indicar en
que modulación trabajar para obtener el mayor ancho de banda posible.
Fórmula:
𝑃𝑟𝑥 = 𝑃𝑡𝑥 − 𝑃𝑐 + 𝐺𝑡𝑥 − 𝑃𝐷 − 𝑃𝑡 + 𝐺𝑟𝑥 − 𝑃𝑐
Reemplazando:
𝑃𝑟𝑥 = 27𝑑𝐵 − 0𝑑𝐵 + 23𝑑𝐵𝑖 − 38𝑑𝐵 − 117.91𝑑𝐵𝑚 + 23𝑑𝐵𝑖 − 0𝑑𝐵
𝑃𝑟𝑥 = −82.91 𝑑𝐵𝑚
7. ZONA DE FRESNEL
Se calcula la primera zona de fresnel, donde determinamos cualquier
interferencia destructiva que cause la reducción de la potencia de la señal
o cancelación de la misma.
70
Fórmula:
𝑅 = 17.3√𝑑1𝑑2
𝐹(𝐺𝐻𝑧)𝐷(𝑘𝑚)
Donde:
F= frecuencia de operación en GHz.
d1=distancia entre la antena Tx y el obstáculo en Km.
d2=distancia entre la antena Rx y el obstáculo en Km.
D = d1 + d2
Reemplazando:
𝑅 = 17.3√(1,9)(1,31)
(5,15)(3,21)
𝑅 = 6.71 𝑚
CÁLCULO DEL ENLACE DE ACCESO
1. PÉRDIDA EN EL ESPACIO LIBRE
Datos:
𝑑 = 1 𝑘𝑚
𝐹𝑀Á𝑋𝐼𝑀𝐴 = 5875 𝑀𝐻𝑧
71
Fórmula:
𝑃𝐷 = 32.4 + 20 log 𝐹(𝑀𝐻𝑧) + 20 log 𝐷(𝑘𝑚)
Reemplazamos:
𝑃𝐷 = 32.4 + 20 log(5875) + 20 log(1)
𝑃𝐷= 107.78 𝑑𝐵
2. GANANCIA
Fórmula:
𝐺 = 𝜂 (𝜋𝐷
𝜆)
2
, 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒:
𝐺 = 𝑔𝑎𝑛𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎
𝜂 = 𝑛𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒 𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 ≡ 0.65
𝐷 = 𝑑𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜
𝑒𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒𝑠, 𝜆 =𝑐
𝐹𝑚𝑖𝑛 ;
3𝑥108
5170𝑥106
𝜆 = 0.058𝑚
𝐺 = 16 𝑑𝐵𝑖 , 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎
𝐺 = 101610 = 39.81
72
3. DIÁMETRO DE ANTENA
Fórmula:
𝐷 =√
𝐺𝜂 𝑥 𝜆
𝜋
Reemplazamos:
𝐷 =
√39.810.65 𝑥 0.058
𝜋
𝐷 = 0.14 𝑚𝑚 ≡ 14 𝑐𝑚
4. NIVEL DE RECEPCIÓN
Fórmula:
𝑃𝑟𝑥 = 𝑃𝑡𝑥 − 𝑃𝑐 + 𝐺𝑡𝑥 − 𝑃𝐷 − 𝑃𝑡 + 𝐺𝑟𝑥 − 𝑃𝑐
Reemplazando:
𝑃𝑟𝑥 = 27𝑑𝐵 − 0𝑑𝐵 + 16𝐵𝑖 − 38𝑑𝐵 − 107.78𝑑𝐵𝑚 + 16𝑑𝐵𝑖 − 0𝑑𝐵
𝑃𝑟𝑥 = −86.78 𝑑𝐵𝑚
Tabla 45: Resultado Teórico del Enlace
Enlace Cálculo Resultado
Transporte
Pérdida en el espacio libre 117.91 dBm
Ganancia 23 dBi
Umbral de recepción -82.91 dBm
Acceso
Pérdida en el espacio libre 107.78 dBm
Ganancia 16 dBi
Umbral de recepción -86.78dBm
Fuente: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
73
DISEÑO DE RED
Gráfico 20: Diseño de Red
Fuente: Visio
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
74
DISEÑO DE RED DE TRANSPORTE
Gráfico 21: Diseño de la Red de Transporte
Fuente: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
El diseño de transporte se basa en realizar un enlace microondas,
determinando línea de vista que permita realizar la conexión del enlace
punto a punto. Para que el enlace sea redundante se pretende realizar un
backup que trabaje en una frecuencia diferente dentro del rango asignado
de trabajo. Por lo general, los enlaces microondas se ven afectados por la
lluvia, niebla, entre otros factores; causando interferencia y por lo tanto
pérdida de la señal. En caso de suscitarse la interferencia debido a los
factores antes mencionados. el proceso que realizarían la antena emisora
desde el ISP enviar la máxima potencia de transmisión para que la antena
receptora reciba del enlace la mínima señal de recepción.
El diseño está compuesto por:
75
Dos antenas emisoras y dos antenas receptores conectadas cada
una a una estación base que trabaja frecuencia de los 5GHz.
Router que conecta las antenas para realizar el enlace redundante.
Enlace redundante y robusto, capaz de receptar la mínima señal que
emite el ISP.
DISEÑO DE RED DE ACCESO
Gráfico 22: Diseño de la Red de Acceso
Fuente: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
El diseño de acceso está compuesto por:
Tres antenas sectoriales que cubran el sector en los 360°.
Cada antena sectorial se encuentra conectada en doble línea hacia
una esta base.
76
Utiliza MCS 10 trabajando en la frecuencia de 40MHz obteniendo
aproximadamente 90 Mbps.
Se basa el diseño en cumplir el objetivo principal de este proyecto, que
es brindar acceso a Internet en el recinto La Cooperativa, con enfoque en
la Unidad Educativa “Luz de América” y a los habitantes que se encuentre
en el rango de cobertura de la antena sectorial. Cada domicilio se conectará
a la antena que le brinde mayor señal.
3.3. ENTREGABLES DEL PROYECTO
DATOS DEL ENLACE
SAN JUAN – LA COOPERATIVA
Nombre del sitio Longitud (O) Latitud (S) Altura de la
Antena
San Juan 79º33’46’’ 1º37’30,1’’ 25 m
La Cooperativa 49º34’26,4’’ 1º39’6’’ 18 m
Tabla 46: Datos del Enlace
Fuente: Datos de la investigación
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
COORDENADAS DE NODOS
Se configura la ubicación geográfica de los nodos San Juan y La
Cooperativa colocando las coordenadas respectivamente como se muestra
a continuación en los gráficos 23 y 24.
77
Gráfico 23: Coordenadas del Nodo San Juan
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 24: Coordenadas del Nodo La Cooperativa
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
78
PARÁMETROS DE CÁLCULO
Colocamos los parámetros para el cálculo del enlace como; el rango
de frecuencia en la que se va a trabajar, la polarización de la antena, el
clima del sector, y la pérdida adicional donde seleccionamos bosque por la
vegetación que existe en la zona. Todos estos parámetros los configuramos
tanto para la red de transporte como para la red de acceso como se muestra
en los gráficos 25 y 26.
Gráfico 25: Parámetros de la Red de Transporte
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 26: Parámetros de la Red de Acceso
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
79
TOPOLOGÍA DE RED
Elegimos la topología red de datos, topología estrella
(Master/Esclavo) para ambas redes trasporte y acceso como se muestra a
continuación en los gráficos 27 y 28.
Gráfico 27: Topología de la Red de Transporte
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 28: Topología de la Red de Acceso
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
80
CONFIGURACIÓN DE LA RED DE TRANSPORTE
Elegimos las antenas que conforman esta red e indicamos la altura,
dirección y el rol que va a desempeñar cada una; es decir, master o
esclavo de acuerdo a la topología que seleccionamos anteriormente como
se muestra en los gráficos 29 y 30.
Gráfico 29: Configuración del Nodo Master Transporte
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 30: Configuración del Nodo Esclavo Transporte
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
81
CONFIGURACIÓN DE LA RED DE ACCESO
Para esta red existen tres antenas sectoriales que desempeñan el
rol de master y los usuarios que se conecten a la red desempeñaran el rol
de esclavos para efectos de la simulación se han colocado diversos nodos
de prueba dispersos en el sector, adicional se indica la dirección de las
antenas y su respectiva altura como se muestra en los gráficos 31 y 32.
Gráfico 31: Configuración de Nodo Master Acceso
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 32: Configuración de Nodo Esclavo Acceso
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
82
CONFIGURACIÓN DE LOS EQUIPOS
Se indica las características de los equipos a utilizar como, potencia
de transmisión, umbral de recepción, pérdida de la línea, ganancia, altura
y tipo de la antena. A continuación se muestra en los gráficos 33, 34 y 35
las características técnicas de los tres tipos de antenas que usamos en
nuestra propuesta.
Gráfico 33: Configuración del Equipo AF-5G23-S45
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 34: Configuración del Equipo AM-5G16-120
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
83
Gráfico 35: Configuración del Equipo SXT-5HPnD
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
CÁLCULO DEL ENLACE DE LA RED DE TRANSPORTE
En el gráfico 36 se puede observar el enlace de los nodos San Juan
y la Cooperativa con el respectivo patrón de radiación de las antenas
apuntando la una a la otra según la topología master/esclavo y también se
visualizan los datos que RadioMobile nos da como resultado del cálculo
del enlace.
84
Gráfico 36: Cálculo del Enlace
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
LÍNEA DE VISTA DEL ENLACE DE LA RED DE TRANSPORTE
En el gráfico 37 que se muestra a continuación se puede observar
que existe línea de vista entre los nodos San Juan y La Cooperativa; es
decir, que los resultados del cálculo realizado y la selección de los equipos
se han hecho correctamente lo que nos brinda un enlace viable como lo
demuestran los resultados obtenidos en RadioMobile.
85
Gráfico 37: Línea de Vista del Enlace
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
PERFIL DEL ENLACE DE TRANSPORTE RMPATH
Gráfico 38: Perfil del Enlace con RMpath
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
86
PROYECCIÓN DEL ENLACE DE TRANSPORTE EN GOOGLE EARTH
Gráfico 39: Proyección del Enlace en Google Earth
Fuente: Google Earth
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
COBERTURA DE LA RED DE ACCESO
Se puede visualizar las zonas de mayor cobertura con el color marrón y
las de mayor pérdida con el color azul siguiendo el indicador que nos brinda
RadioMobile y se muestra en la parte superior derecha del gráfico 40.
Además se puede observar claramente cómo se cubre la zona según el
patrón de radiación de la antena.
87
Gráfico 40: Cobertura del Sector en RadioMobile
Fuente: RadioMobile
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 41: Cobertura de la zona en Google Earth
Fuente: Google Earth
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
88
RESULTADOS DEL CÁLCULO EN RADIOMOBILE
Distancia a cubrir = 3,21 km
Potencia de transmisión máxima = 27 dBm [0,5012 W]
Nivel de recepción Rx estimado = - 90 dBm
Margen de pérdida Rx estimado = 18,1 dB
Ganancia del sistema de San Juan a La Cooperativa = 162,0 dB
o ( yagi.ant a 202,8 °-0,23° ganancia = 23,0 dBi )
Ganancia del sistema de La Cooperativa a San Juan =162,0 dB
o ( yagi.ant a 22,8 °0,20° ganancia = 23,0 dBi )
Azimut norte verdadero = 202,82°
Azimut norte magnético = 205,04°
Ángulo de elevación = -0,2295°
Variación de altitud = 8,0 m
Frecuencia promedio = 5512,500 MHz
Peor Fresnel = 2,8F1 a 2,0km
Espacio Libre = 117,4 dB
Obstrucción = 10,3 dB TR
Estadísticas = 16,3 dB
Pérdida de propagación total = 143,9 dB
3.4. CRITERIOS DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA
El criterio de validación del presente proyecto “Estudio de factibilidad
y diseño de una red inalámbrica para acceso a Internet en el recinto La
Cooperativa del cantón Puebloviejo”, se enfoca en determinar la
importancia de la propuesta para los estudiantes de la Unidad Educativa
Luz de América y los habitantes del recinto.
89
3.5. PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS
POBLACIÓN Y MUESTRA
POBLACIÓN
Es el conjunto de todos los individuos que cumplen ciertas
propiedades y de quienes deseamos estudiar ciertos datos. La población
abarca todo el conjunto de elementos de los cuales podemos obtener
información. (Tomás-Sábado, 2009)
En el censo 2010 el INEC indica que existían 295 habitantes en el
recinto La Cooperativa. Adicional, INEC brinda una estimación del
crecimiento poblacional para el 2020 obteniendo el resultado de la
población a estudiar de 418 habitantes.
MUESTRA
La muestra es un subconjunto o parte del universo o población en
que se llevará a cabo la investigación. Hay procedimientos para obtener la
cantidad de los componentes de la muestra como fórmulas, lógica... la
muestra es una parte representativa de la población (Luis, 2004).
NIVEL DE CONFIANZA
Según (Vivanco, 2005) indica que:”El nivel de confianza es elegido
por la muestra en función de la precisión que exige la interferencia al
parámetro poblacional”. El nivel de confianza elegido para el cálculo es del
95%, como se muestra en la siguiente tabla:
Tabla 47: Nivel de Confianza asociado a Coeficiente de Confianza
Nivel de Confianza Z alfa
99.7% 3
99% 2.58
98% 2.33
96% 2.05
90
95% 1.96
90% 1.645
80% 1.28
50% 0.674
Fuente: (Vivanco, 2005)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
ERROR DE ESTIMACIÓN
El error es una magnitud que expresa la probabilidad de equivocarse
en la estimación. Asume valores entre 0 y 1. La asociación entre el error de
estimación y coeficiente de confianza en el contexto de la distribución
normal se muestra en la siguiente tabla:
Tabla 48: Probabilidad de Error asociado a Coeficiente de Confianza
Error de Estimación Coeficiente de confianza
0.1% 1.64
0.05% 1.96
0.045% 2
0.01% 2.58
0.003% 3
Fuente: (Vivanco, 2005)
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
CÁLCULO DE LA MUESTRA
𝒏 =𝑵 ∗ 𝒁𝟐 ∗ 𝒑 ∗ 𝒒
𝒆𝟐 ∗ (𝑵 − 𝟏) + 𝒁𝟐 ∗ 𝒑 ∗ 𝒒
𝑛 = 𝑇𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑢𝑒𝑠𝑡𝑟𝑎
𝑁 = 𝑃𝑜𝑏𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛
𝑍 = 𝑁𝑖𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒 𝐶𝑜𝑛𝑓𝑖𝑎𝑛𝑧𝑎
91
𝑒 = 𝐸𝑟𝑟𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑒𝑠𝑡𝑖𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛
𝑝 = 𝑃𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑞𝑢𝑒 𝑜𝑐𝑢𝑟𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑒𝑣𝑒𝑛𝑡𝑜 (é𝑥𝑖𝑡𝑜)
𝑞 = (1 − 𝑝) 𝑃𝑟𝑜𝑏𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑞𝑢𝑒 𝑛𝑜 𝑜𝑐𝑢𝑟𝑟𝑎 𝑒𝑙 𝑒𝑣𝑒𝑛𝑡𝑜
Datos:
𝑛 =?
𝑁 = 418
𝑍 = 95% ≅ 1.96
𝑒 = 5% ≅ 0.05
𝑝 = 50% ≅ 0.50
𝑞 = 50% ≅ 0.50
Reemplazamos:
𝒏 =418 ∗ (1.96)2 ∗ (0.50) ∗ (0.50)
(0.05)2 ∗ (418 − 1) + (1.96)2 ∗ (0.50) ∗ (0.50)
𝑛 = 200.43 ≅ 𝟐𝟎𝟎 𝒉𝒂𝒃𝒊𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆𝒔
3.6. ÁNALISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
Al culminar las actividades relacionadas a la recopilación de datos, se
lleva a cabo el análisis e interpretación de los resultados obtenidos por cada
pregunta. La encuesta está compuesta por cinco preguntas orientadas a la
propuesta de este proyecto. El análisis e interpretación estadístico
corresponde a una muestra de doscientas personas que habitan en el
recinto La Cooperativa. La encuesta fue realizada de manera personal para
obtener la información necesaria.
92
1. ¿Cree usted que el acceso a internet se ha convertido en un
servicio importante?
Tabla 49: Resultados de la Primera Pregunta
Respuesta Total Porcentaje
SI 178 89%
NO 22 11%
Total 200 100%
Fuente: Resultados de la Encuesta
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 42: Resultados de la primera pregunta en porcentaje
Fuente: Resultados de la Encuesta
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Análisis
Se obtienen los siguientes resultados de esta pregunta, que el 89% de
la muestra cree que el acceso a Internet se ha convertido en una
herramienta importante para el desarrollo de la sociedad, mientras que el
11% indica no estar a favor de la importancia del acceso a Internet.
SI89%
NO11%
SI NO
93
2. ¿Le gustaría obtener acceso a internet mediante una red
inalámbrica (Wi-Fi)?
Tabla 50: Resultados de la Segunda Pregunta
Respuesta Total Porcentaje
SI 176 88%
NO 24 12%
Total 200 100%
Fuente: Resultados de la Encuesta
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 43: Resultados de la segunda pregunta en porcentaje
Fuente: Resultados de la Encuesta
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Análisis
Se analiza en esta pregunta que el 88% de los habitantes del recinto
La Cooperativa, desearían obtener el servicio de Internet mediante una red
inalámbrica, mientras que el 12% indico no aspirar a tener Internet
mediante Wi-Fi.
SI88%
NO12%
SI NO
94
3. ¿Con qué fin usaría usted el acceso a internet?
Tabla 51: Resultados de la Tercera Pregunta
Respuesta Total Porcentaje
Educativo 120 60%
Informativo 44 22%
Entretenimiento 36 18%
Total 200 100%
Fuente: Resultados de la Encuesta
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 44: Resultados de la Tercera Pregunta en Porcentaje
Fuente: Resultados de la Encuesta
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Análisis
En esta pregunta se analiza que en la posibilidad de obtener acceso
a Internet el 60% de la población le utilizaría con fines educativos,
mientras el 22% dispondría del servicio para mantenerse informado y el
18% utilizaría el Internet con el fin de entretenimiento.
Educativo60%
Informativo22%
Entretenimiento18%
Educativo Informativo Entretenimiento
95
4. ¿Cuánto estaría usted dispuesto a cancelar por el servicio de
internet?
Tabla 52: Resultados de la Cuarta Pregunta
Respuesta Total Porcentaje
$20 140 70%
$25 50 25%
$30 10 5%
Total 200 100%
Fuente: Resultados de la Encuesta
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 45: Resultados de la Cuarta Pregunta en Porcentaje
Fuente: Resultados de la Encuesta
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Análisis
Se considera en esta pregunta el análisis de cuanto estarían dispuesto
los usuarios a cancelar por el servicio de Internet en el rango de valor
presentado. Un 70% respondió cancelar $20, mientras que el 25%
considero pagar $25 y el 5% indico cancelar $30.
$2070%
$2525%
$305%
$20 $25 $30
96
5. ¿Considera importante que la unidad educativa del recinto
tenga acceso a internet?
Tabla 53: Resultados de la Quinta Pregunta
Respuesta Total Porcentaje
SI 196 89%
NO 4 11%
Total 200 100%
Fuente: Resultados de la Encuesta
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Gráfico 46: Resultados de la Quinta Pregunta en Porcentaje
Fuente: Resultados de la Encuesta
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
Análisis
Se concluye el análisis e interpretación de esta pregunta que el 98%
de la muestra está de acuerdo en que la unidad educativa del sector conste
con acceso a Internet con fines educativos, mientras el 2% no considera
factible que la institución conste con el servicio de Internet.
SI98%
NO2%
SI NO
97
CAPÍTULO IV
4.1. CRITERIOS DE ACEPTACIÓN DE LA PROPUESTA
La siguiente tabla contiene los criterios de validación de la propuesta
del diseño de una red inalámbrica para acceso a Internet en el recinto La
Cooperativa del cantón Puebloviejo, con el fin de solventar esta carencia
que tienen los habitantes y la Unidad Educativa Luz de América del recinto.
FICHA TÉCNICA DE VALIDACIÓN DE LA PROPUESTA
TEMA: “Estudio de factibilidad y diseño de una red inalámbrica para
acceso a Internet en el recinto La Cooperativa del cantón Puebloviejo”
CRITERIOS DE VALIDACIÓN CUMPLE NO CUMPLE
El diseño es resistente a posibles
fallos del enlace.
El diseño asegura la disponibilidad
de la red del 99,99%.
El diseño de red se ajusta a la
factibilidad técnica del sector.
El diseño garantiza la escalabilidad
de la red.
Los equipos seleccionados
cumplen con las características
técnicas para el diseño.
Tabla 54: Criterios de Aceptación de la Propuesta
Fuente: Resultados de la Encuesta
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
98
4.2. CONCLUSIONES
Con la propuesta planteada en este proyecto se proporciona una
solución escalable para brindar conectividad a Internet a los
estudiantes Unidad Educativa Luz de América y habitantes del
recinto La Cooperativa del cantón Puebloviejo.
Considerando los inconvenientes propios de un enlace microondas,
se estableció en el diseño de la red de transporte, la instalación de
enlaces redundantes que trabajan en diferentes frecuencias para
mitigar el posible fallo de uno de los enlaces.
El estudio de factibilidad técnica fue hecho tomando en
consideración el acceso hacia la Unidad Educativa Luz de América
para dar servicio de Internet a los docentes y estudiantes de esta
institución de educación primaria, alejada de la ciudad más cercana
donde están los proveedores de internet.
Analizando los resultados obtenidos de los cálculos del enlace y la
simulación realizada con la herramienta RadioMobile, se verifica la
factibilidad técnica y operacional de la propuesta para dar
conectividad al recinto La Cooperativa del cantón Puebloviejo.
99
4.3. RECOMENDACIONES
Se deben considerar los siguientes aspectos para la implementación de
este proyecto:
En base al estudio realizado se sugiere tener en consideración el
ángulo de inclinación de las antenas de la radio base de acceso, ya
que esto determina la zona de cobertura, así como instalar las
antenas del lado de los clientes a una altura adecuada, para evitar
problemas por el crecimiento de la vegetación.
Se recomienda que la fuente de energía, que alimente a los equipos
propuestos en el diseño de red de acceso, tenga respaldo UPS para
su continuo funcionamiento.
Para implementar la calidad de servicio QoS se debe hacer la
segmentación de la red de acceso a través de vlan’s para
proporcionar un ancho de banda según la necesidad de cada
usuario.
100
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104
ANEXOS
105
ANEXO 1
PLAN DE DESARROLLO Y ORDENAMIENTO TERRITORIAL
DEL CANTÓN PUEBLOVIEJO
1.1.1. ASENTAMIENTOS HUMANOS
1.1.1.1 Características demográficas del Cantón
1.1.1.1.1 Distribución Poblacional
El sexo, la edad, el estado marital, el nivel de instrucción y la ocupación, son algunas de
las características que se consideran en el análisis de la población. Cualquier característica
de la población que pueda ser medida o contada es susceptible al análisis demográfico.
La población del cantón Puebloviejo se encuentra distribuida de acuerdo al cuadro N°24
POBLACION POR PARROQUIAS Y POR SEXO
PARROQUIAS HABITANTES %
HOMBRES MUJERES TOTAL
Puebloviejo 6.828 6.548 13.376 36,67%
Puerto Pechiche 2.412 2.262 4.674 12,81%
San Juan 9.374 9.053 18.427 50,52%
Total 18.614 17.863 36.477 100,00%
Cuadro N° 1: Población por parroquias y por sexo
Fuente: INEC. Censo de Población y Vivienda, año 2010
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
El Cuadro N°25 es el resultado de la investigación realizada mediante la Encuesta Social
Económica y Ambiental a los barrios y recintos del cantón
106
POBLACION POR RECINTOS Y BARRIOS DE LAS PARROQUIAS
Parroquia
Habitantes
Recintos
Habitantes
Barrios Total %
Puebloviejo 7.274 5.453 12.727 37.33%
Puerto Pechiche 5580 476 6.056 17,77%
San Juan 7.814 7.492 15.306 44,90%
TOTALES 20.668 13.421 34.089 100,00%
Cuadro N° 2: Población por recintos y barrios por parroquias
Fuente: Encuesta Social, Económica y Ambiental, 2011
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
Comparando los dos Cuadros N°24 y 25, se puede observar que existe una aproximación
evidente en los totales de las parroquias de San Juan y Puebloviejo, a excepción de Puerto
Pechiche que existe una diferencia considerable, debe ser porque la investigación se basa
en los datos aproximados que dan los informantes de los barrios o recintos.
Para efectos de este plan vamos a considerar los datos que nos provee el Censo de
Población y Vivienda del 2010, por ser datos oficiales, sin embargo por tener información
por recintos y barrios también utilizamos información de la Ficha Social, Económica y
Ambiental.
El cuadro N°26 se refiere a los datos obtenidos del Censo 2010 realizado por el INEC,
relacionado a la población por sexo y en grupos de edad quinquenal.
GRUPOS QUINQUENALES DE EDAD
Rangos de edad 1. Hombre 2. Mujer Total
1. Menor de 1 año 397 442 839
2. De 1 a 4 años 1.738 1.700 3.438
3. De 5 a 9 años 2.079 2.026 4.105
4. De 10 a 14 años 2.167 2.149 4.316
5. De 15 a 19 años 1.936 1.850 3.786
6. De 20 a 24 años 1.675 1.644 3.319
7. De 25 a 29 años 1.402 1.352 2.754
107
8. De 30 a 34 años 1.352 1.290 2.642
9. De 35 a 39 años 1.177 1.106 2.283
10. De 40 a 44 años 998 959 1.957
11. De 45 a 49 años 944 858 1.802
12. De 50 a 54 años 697 672 1.369
13. De 55 a 59 años 628 532 1.160
14. De 60 a 64 años 453 409 862
15. De 65 a 69 años 369 324 693
16. De 70 a 74 años 279 228 507
17. De 75 a 79 años 153 136 289
18. De 80 a 84 años 92 85 177
19. De 85 a 89 años 54 58 112
20. De 90 a 94 años 16 27 43
21. De 95 a 99 años 7 13 20
22. De 100 años y más 1 3 4
Total 18.614 17.863 36.477
Cuadro N° 3: Grupos quinquenales de edad
Fuente: INEC. Censo de Población y Vivienda, año 2010
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
Es siguiente gráfico se conoce como la pirámide etaria nos permite hacer comparaciones
y tener una precepción de varios fenómenos demográficos, tales como el envejecimiento
de la población el equilibrio o desequilibrio de los sexos.
Vemos que hay un índice de natalidad similar a la media nacional, se observa una clara
predominancia de la población joven, una esperanza de vida corta, en vista de que
tenemos un vértice agudo.
En lo referente al equilibrio poblacional a nivel de sexo se observa muy parejo, con una
mínima predominación del hombre (51%) con respecto a la mujer (49%).
108
Gráfico N° 1: Pirámide Etaria del Cantón Puebloviejo
Fuente: INEC. Censo de Población y Vivienda, año 2010
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
Para un análisis poblacional en rangos más amplio consideramos a grupos de edad
grandes y se puede observar que este tiene un porcentaje importante de niños y
adolescentes que significa el 34% y un 5% de adultos mayores significativamente por
debajo de la media nacional que es el 8%, ello corrobora que la esperanza de vida es baja.
109
POBLACION POR GRANDES GRUPOS DE EDAD
Grandes grupos de
edad Casos %
Acumulado
%
1. De 0 a 14 años 12.698 34,81% 34,81%
2. De 15 a 64 años 21.934 60,13% 94,94%
3. De 65 años y más 1.845 5,06% 100,00%
Total 36.477 100% 100,00%
Cuadro N° 4: Población por grandes grupos de edad
Fuente: INEC. Censo de Población y Vivienda, año 2010
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
Gráfico N° 2: Grandes grupos de edad
Fuente: INEC. Censo de Población y Vivienda, año 2010
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
1.1.1.1.2 Tasa de crecimiento intercensal y evolución histórica
Es el ritmo de crecimiento de la población en un periodo determinado, expresado en
porcentaje. La Tasa de crecimiento media anual se basa en la hipótesis de que la
población estudiada puede considerarse, durante el periodo de observación, como una
110
población que expresa un crecimiento exponencial, es decir, crece conforme a la ley
exponencial en función del tiempo. También se le denomina Crecimiento Geométrico
En el año de 1977, el cantón registraba un total de 15.849 habitantes y para el censo de
1.990 donde alcanza 22.662 habitantes, obteniendo un incremento del 5.4 % anual.
En el VI Censo de Población y Vivienda realizado en el año 2.001 alcanza un total de 29.329
habitantes de los cuales 15.313 son hombres y 14.016 son mujeres, con un incremente de
7057 habitantes, durante un periodo de 9 años, lo que significa un crecimiento anual de
784 hab/año.
Evolución histórica de la población
del Cantón Puebloviejo
Censos Población Tasa
intercensal
1977 15.849
1990 22.622 2,79
2001 29.420 2,40
2010 36.477 2,42
Cuadro N° 5: Evolución histórica de la población del cantón
Fuente: INEC. Censo de Población y Vivienda, años: 1997,1990, 2001 y 2010
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
Gráfico N° 3: Población de Puebloviejo 1997 – 2010
1977 1990 2001 2010
15.849
22.662
29.420
36.477
05000
10000150002000025000300003500040000
1 2 3 4
Población Puebloviejo (1977-2010)
Censos
Población
111
Fuente: INEC. Censo de Población y Vivienda, años: 1997,1990, 2001 y 2010
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
Para obtener la tasa intercensal se utilizó la siguiente fórmula
r = ((10^((log(Pf/Pi))/t))-1)*100
Donde:
r = tasa de crecimiento
Pi= Población inicial
Pf= Población final
t= Tiempo en años
1.1.1.1.3 Proyección Poblacional
Las proyecciones de población son útiles para diversos propósitos y, más comúnmente,
como base para la planificación. Por ejemplo, evaluar la necesidad de nuevos empleos,
profesores, escuelas, médicos, enfermeras, vivienda urbana, o alimentación de una región
o nación requiere del conocimiento del número de personas que requerirá servicios. Así,
las proyecciones de poblaciones sirven como punto de partida para conocer sobre las
necesidades futuras.
Conocer la composición y tamaño de la población futura usualmente requiere del cálculo
de varias proyecciones, por dos razones. Primero, las proyecciones se basan en supuestos
acerca de los niveles futuros de fecundidad, mortalidad y migración.
La fórmula aquí usada para realizar estos últimos cálculos, es la estándar para estos casos,
usada por la división estadística de las Naciones Unidas y por las distintas oficinas censales
nacionales. Corresponde al crecimiento geométrico exponencial y tiene la forma general
𝑟 = √𝑃𝑓
𝑃𝑖
(𝑎𝑓−𝑎𝑖)
− 1
𝑃𝑓 = (𝑟 + 1)(𝑎𝑓−𝑎𝑖) ∗ 𝑃𝑖
La proyección poblacional hasta el año 2030, considerando que el comportamiento en el
crecimiento se mantiene similar a los últimos 9 años tenemos el siguiente Cuadro N°29.
112
Proyección de la Población
AÑO POBLACIÓN
2010 36.477
2015 41.351
2020 46.876
2025 53.140
2030 60.240
Cuadro N° 6: Proyección de la población
Fuente: INEC. Censo de Población y Vivienda, años: 1997,1990, 2001 y 2010
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
1.1.1.1.4 Tasa de natalidad:
Esta variable da el número promedio anual de nacimientos durante un año por cada 1000
habitantes, también conocida como tasa bruta de natalidad. La tasa de natalidad suele
ser el factor decisivo para determinar la tasa de crecimiento de la población. Depende
tanto del nivel de fertilidad y de la estructura por edades de la población.
Su fórmula es:
Dónde:
b: Tasa bruta de nacimiento
B: Número total de nacimientos en un año
P: Población total
País 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
Ecuador 26,51 25,99 25,47 24,94 23,18 22,67 22,29 21,91 21,54 20,77 20,32 19,96
113
TASA DE NATALIDAD DEL CANTON PUEBLO VIEJO
año
nacimiento
Población
total casos
Tasa de
Natalidad
1977 15.849 482 30,41
1990 22.662 703 31,02
2001 29.420 915 31,10
2010 36477 786 21,55
Cuadro N° 7: Tasa de natalidad
Fuente: INEC. Censo de Población y Vivienda, años: 1997,1990, 2001 y 2010
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
1.1.1.1.5 Densidad de población:
La densidad de población (también denominada formalmente población relativa, para
diferenciarla de la absoluta) se refiere a la distribución del número de habitantes a través
del territorio de una unidad funcional o administrativa (continente, país, provincia,
cantón, parroquia, etc.).
Evolución de la densidad poblacional del Ecuador
Densidad poblacional del Ecuador
(1977 – 2010)
Censos Población Hab/Km2
1974 6.521.700 25,44
1982 8.060.700 31,44
1990 9.648.200 37,63
2001 12.156.608 47,42
2010 14483499 56,49
Cuadro N° 8: Evolución de la densidad de la población en el Ecuador
Fuente: INEC. Censo de Población y Vivienda, año 1977, 1990, 2001 y 2010,
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
114
Evolución de la densidad poblacional del cantón Puebloviejo
Densidad poblacional de Puebloviejo
(1977 – 2010)
Censos Población Hab/Km2
1977 15.849 47,11
1990 22.662 67,36
2001 29.420 87,45
2010 36.477 108,43
Cuadro N° 9: Densidad Poblacional de Puebloviejo
Fuente: INEC. Censo de Población y Vivienda, año 1977, 1990, 2001 y 2010,
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
Comparando la densidad poblacional se evidencia un una notable superioridad de la
densidad del cantón en casi el doble con respecto a la densidad poblacional del Ecuador,
demostrando que la tendencia se mantiene desde hace 30 años y de seguir con esta
tendencia los resultados serían los siguientes para los próximos 20 años
Proyección de la densidad poblacional hasta el año 2030
AÑO POBLACIÓN Hab/km2
2010 36.477 108,43
2015 41.351 122,91
2020 46.876 139,34
2025 53.140 157,96
2030 60.240 179,06
Cuadro N° 10: Proyección de la densidad poblacional hasta el 2030
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
1.1.1.1.6 Aéreas urbanas y centros poblados
En nuestro país, la población urbana es aquella que fue empadronada en el núcleo urbano
de capitales provinciales y cabeceras cantorales. Población rural es aquella que fue
115
empadronada en las parroquias rurales (cabeceras parroquiales y resto de la parroquia).
Incluye la población empadronada en la periferia de las capitales provinciales y cabeceras
cantonales.
Los resultados obtenidos en el Censo 2010 se pueden ver en el Cuadro N°34 que el 78,42%
vive en el área rural y solamente el 21,58% es urbano, lo que nos demuestra que el cantón
tiene predominancia rural, los centros urbanos todavía no han tenido un crecimiento
grande, no son atractivos para la población rural, por cuanto carecen de servicios públicos
de calidad y no ofrecen mayores posibilidades de empleo
Población Urbana y Rural
Área Urbana o
Rural
Sexo
1. Hombre % 2. Mujer % Total Total %
1. Área Urbana 3.949 10,83% 3.922 10,75% 7.871 21,58%
2. Área Rural 14.665 40,20% 13.941 38,22% 28.606 78,42%
Total 18.614 51,03% 17.863 48,97% 36.477 100,00%
Cuadro N° 11: Población Urbana y Rural
Fuente: INEC. Censo de Población y Vivienda, año 2010
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
Gráfico N° 4: Población Urbana y Rural
Fuente: INEC. Censo de Población y Vivienda, año 2010
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
21,58%
78,42%
Población Urbana y rural
1. Area Urbana
2. Area Rural
116
De la investigación realizada en los recintos y barrios del cantón, con la aplicación de la
encuesta, se tienen 73 poblados rurales conocidos como recintos y 21 barrios que se
encuentra distribuidos en todo el territorio cantonal con la siguiente distribución por
parroquias.
Número de recintos y barrios
Parroquia Recintos Barrios Total R y B
Puebloviejo 26 14 40
Puerto Pechiche 23 1 24
San Juan 24 6 30
Totales 73 21 94
Cuadro N° 12: Número de recintos y barrios por parroquias
Fuente: Encuesta Social, Económica y Ambiental, 2011
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
En el mapa se muestra los barrios y recintos del Puebloviejo, cuya simbología expresa la
densidad población y el área en hectáreas. Los círculos más pequeños definen la
población de un recinto en un rango entre 29-30 personas, hasta el círculo más grande
que representa un recinto que tiene una población en el recinto de 1372-2500 personas,
en el caso de Puebloviejo el único recinto que tiene esta población es Los Ángeles y el más
pequeño es el recinto La Libertad.
En el mapa se muestra una cierta concentración alrededor de los centros urbanos de San
Juan, Puerto Pechiche y Puebloviejo con poblaciones de mayor densidad poblacional, en
cambio en el área rural están varios recintos y la mayoría de baja densidad poblacional,
situación que impide una adecuada cobertura de los servicios públicos como el agua
potable, alcantarilladlo y recolección de basura.
117
Mapa N° 1: Asentamientos Humanos
118
La información proporcionada por los representantes e informantes de los barrios y
recintos del cantón a través de la ficha social, ambiental y económica nos da resultados
de la población de manera muy aproximada, lo que nos permite tener información por
unidades territoriales de base por parroquias.
Esta información que ha sido proporcionado por los representantes e informantes de los
barrios y recintos no permite tener una población determinada, que nos sirve como
referencia.
RECINTOS DE LA PARROQUIA URBANA PUEBLOVIEJO
N Recintos Población
1 Balzares 115
2 Barraganete 40
3 Cordillera 60
4 El Descanso 40
5 El Guajil 29
6 La Bolívar 70
7 La Libertad 30
8 La Unidad 200
9 Las Marías 120
10 Las Mercedes 90
11 Los Ángeles 2500
12 Los Cañales 300
13 Los Gramales 60
14 Los Marines 210
15 Mapancillo 222
16 Pechiche 1050
17 Pepa De Oro 100
18 San José 110
119
19 Vida es Lucha 35
20 Zapote 245
21 La Pitaya 900
22 Guachapelí 294
23 La Loma 154
24 Casa Quemada 50
25 Los Troncos 55
26 Las Cruces 195
Total 7274
Cuadro N° 13: Recintos de la parroquia Urbana Puebloviejo
BARRIOS DE LA PARROQUIA URBANA PUEBLOVIEJO
N° Barrios/ciudadelas Población
1 10 De Agosto 520
2 25 De Mayo 800
3 7 De Febrero 600
4 9 De Octubre 450
5 Av. F. Serrano 600
6 Elisa González 220
7 Galo Cedeño 300
8 Justino Cornejo 400
9 Los Vergara 60
10 Luz Angélica 300
11 Luz Y Progreso 280
12 San Felipe 400
13 Sucre 480
14 Versalles 43
Total 5453
Cuadro N° 14: Barrios de la Parroquia Urbana de Puebloviejo
120
Fuente: Encuesta Social, Económica y Ambiental- 2011
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
BARRIOS DE LA PARROQUIA RURAL DE SAN JUAN
SAN JUAN HABITANTES
5 DE JUNIO 1204
CENTRAL SAN JUAN 512
CENTRAL SAN JUAN NUEVO 2500
NORTE SAN JUAN 1371
SAN JUAN NUEVO 1026
SUR SAN JUAN 879
Total general 7492
Cuadro N° 15: Barrios de la Parroquia Rural de San Juan
Fuente: Encuesta Social, Económica y Ambiental- 2011
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
RECINTOS DE LA PARROQUIA RURAL DE SAN JUAN
SAN JUAN HABITANTES
BOLA DE ORO 2000
CANCAGUA 40
CASA DE TEJA 215
COOPERATIVA SAN JUAN 295
COROZAL 400
CRISTO DEL CONSUELO 65
JORGE MANUEL MARAN 160
JUANA DE ORO 720
121
LA FELICITA 101
LA FRAGUA 250
LA GOMEZ 35
LA MARIA # 2 240
LA PANCHITA 35
LA QUINTA 50
LOMA DE PAJA 253
LAS CASITAS 300
MARIA 1 1200
MARIA ROSA 300
NUEVO PORVENIR 155
SAN NICOLAS 250
SAN PEDRO DE VALDIVIA 250
VICTORIA NORTE 100
VOLUNTAD DE DIOS 400
23 RECINTOS 7814
Cuadro N° 16: Recintos de la Parroquia Rural San Juan
Fuente: Encuesta Social, Económica y Ambiental- 2011
Elaborado: Equipo Consultor INDITEQ Cía. Ltda.
122
ANEXO 2
DATASHEET DE LOS EQUIPOS
123
124
125
126
127
128
ANEXO 3
ENCUESTA DIRIGIDA A LAS PERSONAS DEL RECINTO LA
COOPERATIVA DEL CANTÓN PUEBLOVIEJO
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
OBJETIVO: Realizar un estudio de factibilidad y diseño de red inalámbrica
para acceso a Internet en el recinto La Cooperativa.
INSTRUCCIONES: Marque la respuesta con una x en el casillero
correspondiente.
1. ¿Cree usted que el acceso a internet se ha convertido en un servicio
importante?
SI
NO
2. ¿Le gustaría obtener acceso a internet mediante una red
inalámbrica?
SI
NO
3. ¿Con qué fin usaría usted el acceso a internet?
Educativo
Informativo
Entretenimiento
4. ¿Cuánto estaría usted dispuesto a cancelar por el servicio de
internet?
$20
$25
$30
129
5. ¿Considera importante que la unidad educativa del recinto tenga
acceso a internet?
SI
NO
ANEXO 4
EVIDENCIAS DE ENCUESTAS
130
ANEXO 5
CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
131
132
133
134
ANEXO 6
ENTREVISTA EN EL GOBIERNO AUTÓNOMO
DESCENTRALIZADO MUNICIPAL DEL CANTÓN SAN
FRANCISCO DE PUEBLOVIEJO
Entrevista con el Ing. Marcos Jiménez
Director del Departamento de TI
Entrevista con el Arq. Livan Parra Molina
Director del Departamento de Planificación y Gestión Estratégica
135
ANEXO 7
CERTIFICADO OTORGADO POR EL DIRECTOR DEL
DEPARTAMENTO DE PLANIFICACIÓN Y GESTIÓN
ESTRATÉGICA DEL G.A.D.M DEL CANTÓN SAN
FRANCISCO DE PUEBLOVIEJO
136
ANEXO 8
INFORME DEL PROYECTO DE TITULACIÓN
“ESTUDIO DE FACTIBILIDAD Y DISEÑO DE UNA RED INALÁMBRICA
PARA ACCESO A INTERNET EN EL RECINTO LA COOPERATIVA DEL
CANTÓN PUEBLOVIEJO”
ANTECEDENTES
El trabajo de titulación tiene como finalidad brindar conectividad a Internet
en el recinto La Cooperativa y proveer este servicio a la escuela de
educación básica Luz de América, para lo cual se propone un diseño de
red escalable que no solo beneficiará a los estudiantes y docentes de la
unidad educativa sino también a los habitantes del recinto.
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
OBJETIVO GENERAL
Estudiar la factibilidad técnica y diseñar una red inalámbrica para proveer
acceso a Internet en el recinto La Cooperativa del cantón Pueblo Viejo de
la Provincia de Los Ríos.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Analizar la factibilidad técnica de una red inalámbrica (acceso y
transporte) para proveer acceso a internet en el recinto La
Cooperativa.
Diseñar la red de transporte para el recinto La Cooperativa.
Diseñar la red de acceso a internet para la Unidad Educativa Luz de
América.
Simular el funcionamiento del sistema construido.
137
DISEÑO PRINCIPAL
El diseño de red propuesto debe permitir cubrir el recinto La Cooperativa
teniendo como punto de referencia el acceso a Internet para la Unidad
Educativa “Luz de América”, aportando así al desarrollo de la comunidad.
Las características para el diseño de la red se mencionan a continuación:
Disponibilidad del 99,99%.
Trabajar en un rango de frecuencia de 5150 - 5875 MHz.
Alcance de cobertura de 1km.
Capacidad del enlace mínimo 50 Mbps.
Escalable.
El diseño de nuestra solución estará compuesto por:
1 enlace de transporte con los siguientes elementos:
2 antenas AirFiber
2 estaciones base Rocket M5
1 enlace de acceso con los siguientes elementos:
1 router MikroTik
1 antena Sectorial AM 120º
1 estación base Rocket M5
1 radio remoto SXT 5HPnD
Cada una de estas características se sustenta en los cálculos realizados
tanto para la red de acceso como la de transporte que se mostrará a
continuación. En la figura 1 se aprecia el diseño de la red propuesta.
138
DISEÑO DE RED EN MENOR ESCALA
Figura 1.- Esquema de red en menor escala para acceso a internet en el recinto La Cooperativa
139
CÁLCULOS PARA EL ENLACE DE TRANSPORTE
SITUACIÓN ACTUAL DEL RECINTO
El recinto La Cooperativa es una zona rural del cantón Puebloviejo ubicado
en la provincia de Los Ríos, Ecuador aproximadamente a 5 km de la
parroquia San Juan y un área geográfica de 3.10 km2 como se puede
visualizar en la figura 2. Cuenta con 418 habitantes según el Instituto
Nacional de Estadística y Censos (INEC, 2010), y posee también una
escuela fiscal con el nombre de “Unidad Educativa Luz de América”.
Figura 2.- Ubicación del recinto La Cooperativa
1cm : 356m
140
Para realizar los cálculos del enlace debemos determinar a través del perfil
de elevación la altura sobre el nivel del mar a la que se encuentra cada uno
de los sitios en donde se ubicaran las radiobases.
Figura 3.- Perfil de Elevación del Enlace
Nombre del sitio Longitud (O) Latitud (S) ASNM
San Juan 79º33’46’’ 1º37’30,1’’ 15 m
La Cooperativa 49º34’26,4’’ 1º39’6’’ 10 m
Tabla 1.- Datos del Enlace
VERIFICACIÓN DE LA LÍNEA DE VISTA
Se deben analizar las obstrucciones en la trayectoria entre la antena
transmisora y receptora para determinar a qué altura debe estar la torre
para que exista línea de vista entre ambas antenas y no se obstruyan las
señales de radiofrecuencia.
DATOS
o Distancia entre antenas 𝐷 = 3,21 𝑘𝑚
o Altura de la torre transmisora ℎ𝑡 = 25𝑚
La altura de la antena receptora se puede determinar de forma aproximada
mediante la ecuación del horizonte óptico, donde D está en Km y h en
metros:
𝐷 = 3.572 (√ℎ𝑡 + √ℎ𝑟 )
Por lo que ℎ𝑟 = 16,82
141
Debido a que en el mercado existe torres con medidas de múltiplos de 3,
se elige una torre en el extremo receptor de ℎ𝑟𝑥 ≥ 18 𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠.
ZONA DE FRESNEL
Para determinar que no exista obstrucción en el frente de onda donde va la
mayor parte de la energía del enlace, se calcula la primera zona de fresnel
y que la señal emitida no sea obstruida por algún objeto en el trayecto.
Figura 4.- Perfil del enlace RadioMobile
Utilizando los datos obtenidos en el simulador RadioMobile se determina
que el obstáculo que puede afectar la zona de Fresnel es de 14 metros a
una distancia de 1,9 kilómetros desde el recinto La cooperativa, además
nos indica que en ese sitio existe un despeje de 2,9 veces el radio de
Fresnel 1 como se observa en la figura 4.
Usando la ecuación del radio de fresnel podemos comparar los resultados
obtenidos en RadioMobile:
142
𝑅 = 17.3√𝑑1𝑑2
𝐹(𝐺𝐻𝑧)𝐷(𝑘𝑚)
Donde:
F= frecuencia de operación en GHz.
d1=distancia entre la antena Tx y el obstáculo en Km.
d2=distancia entre la antena Rx y el obstáculo en Km.
D = d1 + d2
𝑅 = 17.3√(1,9)(1,31)
(5,15)(3,21)
𝑅 = 6.71 𝑚
PÉRDIDA EN EL ESPACIO LIBRE
Representa la mayor parte de la atenuación causada por la pérdida de la
energía de la señal enviada debido a factores como las condiciones
atmosféricas que causan refracción de la señal, la que se puede determinar
de manera aproximada como:
𝑃𝐷 = 32.4 + 20 log 𝐹(𝑀𝐻𝑧) + 20 log 𝐷(𝑘𝑚)
Donde 𝐷 = 3.21 𝑘𝑚 y con 𝐹𝑀Á𝑋𝐼𝑀𝐴 = 5875 𝑀𝐻𝑧 , la pérdida en espacio
libre será:
𝑃𝐷 = 117. 91 𝑑𝐵𝑚
MARGEN DE DESVANECIMIENTO
Para asegurar la estabilidad del enlace ante condiciones de pérdida
ocasionada por la atenuación del medio, se considera un margen de
desvanecimiento aplicando la tabla probabilística de Distribución de
Rayleigh (figura 5), brindando el 99,99%, el margen a utilizar es de 38 dB
con un tiempo máximo de disponibilidad anual de 0,8 horas.
143
Figura 5.- Distribución Rayleigh para el Tiempo de Disponibilidad
GANANCIA DE ANTENA
La ganancia de antena a usar se puede calcular en función de la ecuación
del nivel de recepción:
𝑃𝑟𝑥 = 𝑃𝑡𝑥 − 𝑃𝑐 + 𝐺𝑡𝑥 − 𝑃𝐷 − 𝑃𝑡 + 𝐺𝑟𝑥 − 𝑃𝑐
Al necesitar como mínimo una capacidad de enlace de 50 Mbps utilizamos
un MCS9 que nos brinda 60 Mbps y reemplazo con los datos de potencia
de transmisión y recepción del equipo:
−93 = 27 − 0 + 𝐺𝑡𝑥 − 38 − 117,91 + 𝐺𝑟𝑥 − 0
𝐺𝑎𝑛𝑡 =−93 + 128
2
𝐺𝑎𝑛𝑡 = 17,95 𝑑𝐵𝑖
Considerando que en el mercado no existe una antena con esa ganancia,
se elige una antena con una ganancia mayor que más se aproxime al valor
de nuestro cálculo.
𝐺𝑎𝑛𝑡 = 23 𝑑𝐵𝑖
NIVEL DE RECEPCIÓN DE LA SEÑAL
Con los valores previamente calculados, podemos determinar la potencia
de recepción; con este dato podemos establecer en que modulación
trabajar para obtener el mayor ancho de banda posible, con los equipos
144
seleccionados. Realizando la ecuación de pérdidas y ganancias del sistema
propuesto, el nivel de recepción será:
𝑃𝑟𝑥 = 𝑃𝑡𝑥 − 𝑃𝑐 + 𝐺𝑡𝑥 − 𝑃𝐷 − 𝑃𝑡 + 𝐺𝑟𝑥 − 𝑃𝑐
𝑃𝑟𝑥 = 27 − 0 + 23 − 38 − 117,91 + 23 − 0
𝑃𝑟𝑥 = −82.91 𝑑𝐵𝑚
Con el nivel de recepción obtenido se puede trabajar con el MCS12 lo que
nos da una capacidad de enlace de 180 Mbps, como lo requerido es
50Mbps se establece utilizar un MCS10 lo que nos brindará un ancho de
banda de 90 Mbps, de acuerdo a la siguiente tabla del Sistema de
Codificación y Modulación:
Figura 6.- Sistema de Codificación y Modulación - MCS
CÁLCULO DEL ENLACE DE ACCESO
El cálculo del enlace de acceso se realiza de la misma manera que para el
enlace de transporte teniendo en consideración la cobertura que se va a
dar en el sector que es de 1 km.
145
PÉRDIDA EN EL ESPACIO LIBRE
DATOS:
𝐷 = 1 𝑘𝑚
𝐹𝑀Á𝑋𝐼𝑀𝐴 = 5875 𝑀𝐻𝑧
Fórmula:
𝑃𝐷 = 32,4 + 20 log 𝐹(𝑀𝐻𝑧) + 20 log 𝐷(𝑘𝑚)
𝑃𝐷= 107,78 𝑑𝐵
GANANCIA DE ANTENA
Fórmula:
𝑃𝑟𝑥 = 𝑃𝑡𝑥 − 𝑃𝑐 + 𝐺𝑡𝑥 − 𝑃𝐷 − 𝑃𝑡 + 𝐺𝑟𝑥 − 𝑃𝑐
Utilizando el MCS8 que nos brinda una capacidad del enlace de acceso de
30 Mbps reemplazamos la fórmula con los datos de potencia de transmisión
𝑃𝑡𝑥 = 27 𝑑𝐵𝑚 y recepción 𝑃𝑟𝑥 = −95 𝑑𝐵𝑚 del equipo, la pérdida por
desvanecimiento de 38 dB garantizando el 99,99% de confiabilidad y la
pérdida en el espacio libre calculada anteriormente.
−95 = 27 − 0 + 𝐺𝑡𝑥 − 38 − 107,78 + 𝐺𝑟𝑥 − 0
𝐺𝑎𝑛𝑡 =−95 + 118,78
2
𝐺𝑎𝑛𝑡 = 11,89 𝑑𝐵𝑖
Al no existir en el mercado una antena con esa ganancia se elige una
antena con el valor de ganancia más próximo.
𝐺𝑎𝑛𝑡 = 16 𝑑𝐵𝑖
NIVEL DE RECEPCIÓN
Fórmula:
𝑃𝑟𝑥 = 𝑃𝑡𝑥 − 𝑃𝑐 + 𝐺𝑡𝑥 − 𝑃𝐷 − 𝑃𝑡 + 𝐺𝑟𝑥 − 𝑃𝑐
𝑃𝑟𝑥 = 27 − 0 + 16 − 38 − 107,78 + 16 − 0
𝑃𝑟𝑥 = −86.78 𝑑𝐵𝑚
146
DATOS TÉCNICOS DE LOS EQUIPOS
MikroTik SXT 5HPnD
Características Técnicas
Potencia Tx 22 dBm
Potencia Rx -77 dBm
Ganancia 16 dBi
Polarización Doble línea
Ubiquiti AirFiber AF-5G23-S45
Características Técnicas
Frecuencia 5100 – 5900 MHz
Dimensiones 378 x 290 mm
Ganancia 23 dBi
Polarización Doble línea
147
Estación Base Rocket M5
Características Técnicas
Frecuencia 5170 – 5875 MHz
Potencia Tx 27 dBm
Potencia Rx -90 dBm
Modos Punto de acceso, Estación
Polarización Doble línea
Antena Sectorial AM-5G16-120
148
Características Técnicas
Dimensiones 367 x 63 x 41 mm
Frecuencia 5100 – 5850 MHz
Ganancia 16 dBi
Temperatura -30C a 75C
Router Mikrotik RB3011UiAS-RM
Características Técnicas
Dimensiones 443 x 92 x 44 mm
Nivel de licencia 5
Sistema Operativo RouterOS
Memoria RAM 1 GB
Almacenamiento 128MB
Núcleos de CPU 2
Frecuencia Nominal de CPU 1.4 GHz
Puertos 10 Puertos Ethernet 10/100/1000
Temperatura -20 a 70 °C
Switch Mikrotik CSS326-24G-2S+RM
149
Características Técnicas
Dimensiones 440 x 144 x 44 mm
Sistema Operativo SwOS
Almacenamiento 2MB
Puertos Ethernet 10/100/1000 24
Puertos SFP + 2
Consumo máximo de energía 19 W
Temperatura -20 a 70 °C
PRESUPUESTO ESTIMADO
Equipo Precio Unitario Cantidad Total
Antena MikroTik SXT 5HnD $90.00 1 $90,00
Antena AirFiber AF-5G23-S45 $130.00 2 $260,00
Estación base Rocket M5 $150.00 3 $450,00
Antena Sectorial AM-5G16-120 $135.00 1 $135,00
Router Mikrotik RB3011UiAS-RM $270.00 1 $270,00
Instalación $3000.00 1 $2.000,00
Total $3.205,00
DISEÑO ESCALABLE
Para la robustez del diseño se plantea lo siguiente:
o En el enlace de transporte se presenta un enlace redundante que
nos permitirá mitigar el posible fallo de uno de los enlaces
microondas y además balancear el tráfico de la red.
o En el enlace de acceso se integra un switch que realizará la función
de dividir el ancho de banda mediante vlan’s según las necesidades
de cada usuario.
150
DISEÑO DE RED EN MAYOR ESCALA
Figura 7.- Esquema de red en mayor escala para acceso a internet en el recinto La Cooperativa
151
El diseño a mayor escala está compuesto por:
Enlace de transporte
4 antenas AirFiber
4 estaciones bases
1 router MikroTik
Enlace de acceso
3 antenas sectoriales
3 estaciones base
1 router MikroTik
1 switch MikroTik
1 SXT 5HPnD
PRESUPUESTO ADICIONAL
Equipo Precio Unitario Cantidad Total
Antena AirFiber AF-5G23-S45 $130.00 2 $260,00
Estación base Rocket M5 $150.00 4 $600,00
Antena Sectorial AM-5G16-120 $135.00 2 $270,00
Router Mikrotik RB3011UiAS-RM $270.00 1 $270,00
Switch Mikrotik CSS326-24G-2S $139.00 1 $139.00
Total $2.539,00
152
PROYECCIÓN DEL ENLACE DE TRANSPORTE Y COBERTURA DEL
RECINTO EN GOOGLE EARTH
Figura 7.- Enlace y Cobertura del Recinto
Elaborado por: Vera Vera Ginger y Vilches Candel Génesis, 2019
CONCLUSIÓN
o Analizando los resultados obtenidos de los cálculos del enlace y la
simulación realizada con la herramienta RadioMobile, se verifica la
factibilidad técnica y operacional de la propuesta para dar conectividad
al recinto La Cooperativa del cantón Puebloviejo.
o Para llevar a cabo el proyecto nuestra recomendación es realizar la
implementación de menor a mayor escala según la disponibilidad del
presupuesto.
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