UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES
ESTUDIO DE LA TECNOLOGÍA LI-FI COMO ALTERNATIVA
DE COMUNICACIÓN DE FORMA INALÁMBRICA EN LA
BIBLIOTECA DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN
NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
PROYECTO DE TITULACIÓN
Previa a la obtención del Título de:
INGENIERO EN NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES
AUTORES:
OYOLA PONCE IRVING
SAÑUDO ALVARADO CINTHIA
TUTOR:
ING. MARJORIE ARIAS, M.SC
GUAYAQUIL – ECUADOR
2016
REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍA
FICHA DE REGISTRO DE PROYECTO DE TITULACIÓN
“ESTUDIO DE LA TECNOLOGÍA LI-FI COMO ALTERNATIVA DE COMUNICACIÓN DE FORMA
INALÁMBRICA EN LA BIBLIOTECA DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES”
REVISORES:
INSTITUCIÓN: Universidad de FACULTAD: Guayaquil Ciencias Matemáticas y Físicas
CARRERA: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones FECHA DE PUBLICACIÓN:
DE PÁGS.:
ÁREA TEMÁTICA: REDES
PALABRAS CLAVES: Red, Inalámbrica, Luz, Seguridad, Nuevo, LED
RESUMEN: El presente proyecto investigativo tiene como objetivo presentar lo más relevante
del sistema de comunicaciones inalámbricas denominado Li-Fi, el cual constituye una gran
innovación en el mundo de las telecomunicaciones al manejar la luz como medio para la
transmisión de datos, utilizando el espectro visible y dejando de lado el uso de ondas de radio
manejado por tecnologías antecesoras como Wi-Fi, Bluetooth, entre otros
N° DE REGISTRO: N° DE CLASIFICACIÓN:
DIRECCIÓN URL (tesis en la web):
ADJUNTO PDF SI x NO
CONTACTO CON AUTOR/ES: TELÉFONO: E-MAIL: Sañudo Alvarado Cinthia 0985292603 [email protected] Oyola Ponce Irving 0987840654 [email protected]
CONTACTO DE LA INSTITUCIÓN: NOMBRE: Ab. Juan Chávez A. Universidad de Guayaquil Facultad de Ciencias Matemáticas Y Físicas Email: [email protected]
TELÉFONO: 3843915
II
APROBACION DEL TUTOR
En mi calidad de Tutor del trabajo de investigación, “ESTUDIO DE LA
TECNOLOGÍA LI-FI COMO ALTERNATIVA DE COMUNICACIÓN DE FORMA
INALÁMBRICA EN LA BIBLIOTECA DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN
NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES“ elaborado por el Sr. OYOLA
PONCE IRVING & Srta. SAÑUDO ALVARADO CINTHIA Alumnos no titulados
de la Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de la Facultad
de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, previo a la
obtención del Título de Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones, me
permito declarar que luego de haber orientado, estudiado y revisado, la Apruebo
en todas sus partes.
Atentamente
Ing. Marjorie Arias, M.sc
TUTOR
III
DEDICATORIA
Dedico el presente proyecto
de titulación con todo mi
corazón y esfuerzo a Dios,
por guiarme siempre y dar
firmeza a cada uno de mis
pasos en mi carrera
estudiantil.
A mis padres: Pedro Sañudo
& Magdalena Alvarado, que
realmente son los dueños de
este sueño hecho realidad por
su apoyo incondicional en
cada una de mis metas, a mis
hermanas: Gloria y Pilar, a
mis sobrinos que son mi
impulso para seguir
avanzando día a día.
Cinthia Sañudo Alvarado
IV
DEDICATORIA
A Dios por permitirme
culminar mi objetivo, llenarme
de sabiduría y guiarme en
todo momento.
A mi esposa por su apoyo y
lucha incondicional, que
motivo a superarme cada día
para conseguir un futuro
mejor para nuestra familia.
A mi madre, por siempre estar
en los buenos y malos
momentos y con tus consejos
guiarme en la vida, este logro
es completamente tuyo por
ser mi fuente de motivación e
inspiración.
Irving Oyola Ponce
V
AGRADECIMIENTO
Agradezco a Dios por darme el
mejor regalo de la vida como lo
es mi familia, que con su apoyo
y sacrificio hoy son testigos de
este gran paso en mi vida
estudiantil.
Gracias a mi tutora Ing.
Marjorie Arias por guiarme en
todo este proceso de titulación
de la mejor manera, Mi eterna
gratitud hacia el Ing. Lenin
Morejón C. por su ayuda
incondicional durante el
proceso de titulación.
Cinthia Sañudo Alvarado
VI
AGRADECIMIENTO
Agradezco a mi tutora Ing.
Marjorie Arias por ser guía y
consejo en todo momento a lo
largo del proyecto, también a
los buenos docentes de esta
facultad que con su catedra
ayudaron a fortalecer la
búsqueda del conocimiento y
lograr mi objetivo. Al Ing. Lenin
Morejón por su importante
ayuda y esfuerzo en el
proyecto.
Irving Oyola Ponce
VII
TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN
Ing. Eduardo Santos B., M.sc
Decano De La Facultad
Ciencias Matemáticas Y Físicas
Ing. Harry Luna A., M.sc
Director De La Carrera
Ingeniería En Networking Y
Telecomunicaciones
Ing. Christian Antón C., M.sc
Profesor Revisor - Tribunal
Ing. Karina Real A., M.sc
Profesor Revisor - Tribunal
Ing. Marjorie Arias D., M.sc
Profesor Director Del Proyecto
De Titulación
Ab. Juan Chávez A. Secretario CISC - CINT
VIII
DECLARACIÓN EXPRESA
“La responsabilidad del contenido de este
Proyecto de Titulación, me corresponden
exclusivamente; y el patrimonio intelectual
de la misma a la UNIVERSIDAD DE
GUAYAQUIL”
OYOLA PONCE IRVING
SAÑUDO ALVARADO CINTHIA
IX
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS NETWORKING
Y TELECOMUNICACIONES
ESTUDIO DE LA TECNOLOGÍA LI-FI COMO ALTERNATIVA
DE COMUNICACIÓN DE FORMA INALÁMBRICA EN LA
BIBLIOTECA DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN
NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
Proyecto de Titulación que se presenta como requisito para optar por el título de
INGENIERO en NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
Autores: OYOLA PONCE IRVING
C.I: 0926554379
SAÑUDO ALVARADO CINTHIA
C.I: 0926228461
Tutor: ING. MARJORIE ARIAS, M.sc
Guayaquil, 29 de noviembre del 2016
X
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 los
estudiantes OYOLA PONCE IRVING & SAÑUDO ALVARADO CINTHIA, como
requisito previo para optar por el título de Ingeniero en NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES, cuyo tema es:
ESTUDIO DE LA TECNOLOGÍA LI-FI COMO ALTERNATIVA DE
COMUNICACIÓN DE FORMA INALÁMBRICA EN LA BIBLIOTECA DE LA
CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES.
Considero aprobado el trabajo en su totalidad.
Presentado por:
OYOLA PONCE IRVING C.I: 0926554379
SAÑUDO ALVARDO CINTHIA C.I: 0926228461
Tutor: Ing. Marjorie Arias, M.sc
Guayaquil, 29 de noviembre del 2016
XI
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS
CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES
Autorización para Publicación de Proyecto de Titulación en Formato Digital
1. Identificación del Proyecto de Titulación
Nombre Alumno: Cinthia Sañudo Alvarado
Dirección: Huancavilca 1319 y Av. Quito
Teléfono: 0985922603 E-mail: [email protected]
Nombre Alumno: Irving Oyola Ponce
Dirección: Abel Gilbert 3 Mz. A 26 v. 12
Teléfono: 0987840654 E-mail: [email protected]
Facultad: Ciencias Matemáticas Y Físicas
Carrera: Ingeniería En Networking Y Telecomunicaciones
Proyecto de titulación al que opta: Ingeniero en Networking y
Telecomunicaciones
Profesor Guía: Ing. MARJORIE ARIAS, M.sc
Título del Proyecto de titulación: Estudio De La Tecnología Li-Fi Como
Alternativa De Comunicación De Forma Inalámbrica En La Biblioteca de
La Carrera De Ingeniería En Networking Y Telecomunicaciones
Tema del Proyecto de Titulación: Li-Fi Una Alternativa De
Comunicación Inalámbrica De Datos
XII
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 de los Alumnos:
OYOLA PONCE IRVING SAÑUDO ALVARADO CINTHIA
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 X CDROM
XIII
ÍNDICE GENERAL
APROBACION DEL TUTOR ................................................................................ II
DEDICATORIA ................................................................................................... III
AGRADECIMIENTO ............................................................................................ V
TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN ........................................................ VII
DECLARACIÓN EXPRESA .............................................................................. VIII
AUTORES .......................................................................................................... IX
CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR .................................................. X
AUTORIZACION PARA PUBLICACION ............................................................. XI
ÍNDICE GENERAL ........................................................................................... XIII
ABREVIATURAS ............................................................................................. XVI
SIMBOLOGÍA ................................................................................................. XVII
ÍNDICE DE TABLAS ...................................................................................... XVIII
ÍNDICE DE GRÁFICOS ................................................................................... XIX
RESUMEN ........................................................................................................ XX
ABSTRACT .................................................................................................... XXII
INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 1
CAPÍTULO I ......................................................................................................... 3
EL PROBLEMA ................................................................................................... 3
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................. 3
Ubicación del problema en un contexto....................................................... 3
Situación conflicto nudos críticos ................................................................ 3
Causas y consecuencias del problema ........................................................ 4
Delimitación del problema ............................................................................ 4
Formulación del problema ............................................................................ 4
Evaluación del problema ............................................................................... 5
XIV
Alcances del problema .................................................................................. 5
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................. 7
Objetivo general ............................................................................................. 7
Objetivos específicos .................................................................................... 7
JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN ............................. 7
CAPÍTULO II ........................................................................................................ 9
MARCO TEÓRICO .............................................................................................. 9
Antecedentes del estudio .............................................................................. 9
Fundamentación teórica .............................................................................. 11
Escenario ..................................................................................................... 29
Calculo de la escala ..................................................................................... 30
Fundamentación social ............................................................................... 32
Fundamentación legal ................................................................................. 33
Hipótesis ...................................................................................................... 35
Variables de la Investigación ...................................................................... 35
Definiciones conceptuales .......................................................................... 35
CAPÍTULO III ..................................................................................................... 38
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................ 38
DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ..................................................................... 38
Modalidad de la Investigación .................................................................... 38
Tipo de investigación .................................................................................. 38
Población y muestra .................................................................................... 39
Técnicas ....................................................................................................... 41
Instrumentos ................................................................................................ 42
Recolección de la información ................................................................... 42
Procesamiento y análisis ............................................................................ 43
Validación de la hipótesis ........................................................................... 51
Análisis de factibilidad ................................................................................ 52
Factibilidad Operacional ............................................................................. 52
Factibilidad Técnica ..................................................................................... 55
Factibilidad Legal ......................................................................................... 57
Factibilidad Económica ............................................................................... 58
XV
Etapas de la metodología del proyecto ...................................................... 59
Entregables del proyecto ............................................................................ 61
Criterios de validación de la propuesta ..................................................... 61
Criterios de aceptación del Producto o Servicio ....................................... 62
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..................................................... 63
XVI
ABREVIATURAS
UG Universidad de Guayaquil.
CINT Carrera de Ingeniería en Networking Y
Telecomunicaciones.
HTTP Protocolo de transferencia de Hyper Texto.
ING. Ingeniero/a.
CC.MM.FF Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas.
URL Localizador de Fuente Uniforme.
RF Radio frecuencia.
Ph.D Philosophie doctor/ Doctor en Filosofía.
TCP/IP Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet.
IP Protocolo de Internet.
VLC Comunicación por luz visible.
SSID Service Set Identifier, nombre de una red.
RFID Identificación por radiofrecuencia.
IEEE Instituto De Ingeniería Eléctrica y Electrónica.
LMDS Sistema de localización.
LED Diodo emisor de luz.
VHF Muy alta frecuencia.
OOK Codificación por manipulación de interrupción.
Li-Fi Light Fidelity.
OFDM Multiplicación por división de frecuencias ortogonales.
TCP Protocolo de control de transmisión.
CSK Modulación por desplazamiento de color.
VPPM Modulación por pulso variable.
RLL Codificación de datos a pulsos magnéticos.
SISO Una entrada una salida.
MIMO Múltiples entradas múltiples salidas.
RGB Red, Green, Blue/ Rojo, verde, azul.
OWD Retraso unidireccional.
CFL Lámparas compactas fluorescentes.
XVII
SIMBOLOGÍA
THz Terahertz
% Porcentaje
M Tamaño de la población
N Tamaño de la muestra
e Error de estimación
Kbps Kilobits por segundo
Gbps Gigabits por segundo
PTS Puntos
P.L Puntos Li-Fi
P.W Puntos Wi-Fi
RS Reed Salomon
K Número de símbolos
X Variable x
Y Variable y
m² Metros cuadrados
Km Kilómetros
Cm Centímetros
$ Dólar(es)
XVIII
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Comparación de características redes inalámbricas .................... 13
Tabla 2. Comparación entre LED´s, CFL´s e incandescentes.................... 20
Tabla 3. Comparación de LiFi - WiFi ............................................................... 18
Tabla 4. Cuadro distributivo de la población .................................................. 40
Tabla 5. Asistencia a biblioteca ........................................................................ 43
Tabla 6. Uso de Internet .................................................................................... 44
Tabla 7. Redes en la biblioteca ........................................................................ 45
Tabla 8. Velocidad de transmisión .................................................................. 46
Tabla 9. Instalación estética ............................................................................. 47
Tabla 10. Factores importantes de una red inalámbrica.............................. 48
Tabla 11. Transmisión de datos mediante la luz ........................................... 49
Tabla 12. Alternativa de comunicaciones ....................................................... 50
Tabla 13. Datos de factibilidad operacional ................................................... 54
Tabla 14. Datos De Factibilidad Técnica ........................................................ 55
Tabla 15. Datos de factibilidad técnica evaluando el prototipo ................... 57
XIX
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Ilustración 1. Tipos de redes inalámbricas ..................................................... 12
Ilustración 2. Espectro visible de la luz ........................................................... 14
Ilustración 3. Experimentos de G. Bell. Fotófonos musicales ..................... 15
Ilustración 4. Como funciona Li-Fi ................................................................... 16
Ilustración 5. Símbolo del diodo LED y fotodiodo ......................................... 19
Ilustración 6. Funcionamiento del modelo PHY I .......................................... 23
Ilustración 7. Funcionamiento del modelo PHY II ......................................... 23
Ilustración 8. Funcionamiento del modelo PHY III ........................................ 24
Ilustración 9. Canal OFDM ................................................................................ 25
Ilustración 10. Modulación y demodulación de OFDM ................................. 25
Ilustración 11. Diagrama de comunicación por bloques .............................. 26
Ilustración 12. Especificaciones de Lantronix ................................................ 27
Ilustración 13. Diodo tipo SMD ......................................................................... 27
Ilustración 14. Dispositivo emisor de datos .................................................... 28
Ilustración 15. Circuito fotodiodo ...................................................................... 28
Ilustración 16. Dispositivo receptor .................................................................. 29
Ilustración 17. Configuración de dispositivo Lantronix ................................. 29
Ilustración 18. Maqueta de la Biblioteca de CISC-CINT de la UG ............. 30
Ilustración 19. Envió de datos mediante Hércules ........................................ 31
Ilustración 20. Porcentajes de asistencia a la biblioteca. ............................ 43
Ilustración 21. Porcentajes de aceptación del uso de Internet ................... 44
Ilustración 22. Numero de redes disponibles en la biblioteca ..................... 45
Ilustración 23. Importancia de la velocidad de transmisión de los datos .. 46
Ilustración 24. Porcentaje de aceptación de instalación del AP ................. 47
Ilustración 25. Factores importantes para una red inalámbrica .................. 48
Ilustración 26. Porcentaje de conocimiento de la transmisión de datos
mediante la luz .................................................................................................... 49
Ilustración 27. Aceptación de alternativa de comunicación inalámbrica ... 50
Ilustración 28. Prototipo de sistema LiFi en servicio público vehicular...... 53
XX
UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS
CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
ESTUDIO DE LA TECNOLOGÍA LI-FI COMO ALTERNATIVA
DE COMUNICACIÓN DE FORMA INALÁMBRICA EN LA
BIBLIOTECA DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN
NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
RESUMEN
El presente proyecto investigativo tiene como objetivo presentar lo más relevante
del sistema de comunicaciones inalámbricas denominado Li-Fi, el cual constituye
una gran innovación en el mundo de las telecomunicaciones al manejar la luz
como medio para la transmisión de datos, utilizando el espectro visible y
dejando de lado el uso de ondas de radio manejado por tecnologías antecesoras
como Wi-Fi, Bluetooth, entre otros, prometiendo así mayor rapidez en la
transmisión y recepción de información, confiabilidad y seguridad en la
conexión. Se detalla el estándar IEEE 802.15.7 el cual trabaja con las
frecuencias de luz visible, así como la técnica de comunicación que se basa en
el principio de multiplexación por división de frecuencias.
Autores:
OYOLA PONCE IRVING
SAÑUDO ALVARADO CINTHIA
Tutor: ING. MARJORIE ARIAS, Msc
XXI
Mediante la presente investigación, se ha logrado obtener un prototipo que
muestra cómo se realiza la transmisión y recepción de datos utilizando diodos
LED, simulando una conexión inalámbrica de la tecnología Li-Fi, de forma que
pueda contribuir a futuro para beneficio de las investigaciones y desarrollo de
nuevos dispositivos que aporten con el progreso de los estudiantes y la Carrera
de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones.
La existencia de una nueva alternativa de comunicación inalámbrica de datos
como Li-Fi, evidencia la constante evolución de las telecomunicaciones, las
cuales ofrecen soluciones tecnológicas y modernas, poniendo al alcance de los
usuarios beneficios que satisfacen sus necesidades con respecto a diversos
servicios como: Internet, videollamadas, Voip, chat, entre otros., y las diversas
aplicaciones que se puedan obtener en un futuro con el sistema Li-Fi.
XXII
UNIVERSITY OF GUAYAQUIL
FACULTY OF MATHEMATICS AND PHYSICAL
CAREER ENGINEERING NETWORKING AND TELECOMMUNICATIONS
ESTUDIO DE LA TECNOLOGÍA LI-FI COMO ALTERNATIVA
DE COMUNICACIÓN DE FORMA INALÁMBRICA EN LA
BIBLIOTECA DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN
NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES
ABSTRACT
This research project aims to present the most relevant wireless communications
system called Li-Fi, which is a major innovation in the world of
telecommunications to handle light as a medium for data transmission, using the
visible spectrum and leaving out the use of radio waves driven by predecessor
technologies like Wi-Fi, Bluetooth, etc., thus promising faster transmission and
reception of information, reliability and security in the connection. IEEE 802.15.7
standard which works with the frequencies of visible light as well as the
communication technique which is based on the principle of frequency division
multiplexing is detailed.
Authors:
OYOLA PONCE IRVING
SAÑUDO ALVARADO CINTHIA
Tutor: ING. MARJORIE ARIAS, M.sc
XXIII
Through this research, a prototype has been got to show how the transmission
and reception of data is performed using LEDs, simulating a Li-Fi wireless
technology connection, so that it can be a contribution in the near future for the
benefit of research and development of new devices that provide progress to the
students and the Career of Networking and Telecommunications.
The existence of a new alternative for wireless data communication as Li-Fi,
demonstrates the constant evolution of telecommunications, which offer
technological and modern solutions, making available for users benefits that meet
their needs for various services such as: Internet, video calls, Voip, chat, etc.,
and the several applications that can be obtained in the future with the Li-Fi
system.
1
INTRODUCCIÓN
La presente investigación detalla lo más relevante de la tecnología Li-Fi o Light
Fidelity, la cual promete revolucionar el futuro de las comunicaciones
inalámbricas, ofreciéndonos seguridad, ahorro de energía y disminución de ruido
visual, entre otros, utilizando la luz como medio de transmisión y como elemento
fundamental bombillas tipo LED.
Li-Fi se origina en el año de 1880 cuando Alexander Graham logra transmitir
sonido por medio de la luz, era el primer dispositivo capaz de realizar dicha
tarea, a este invento lo llamo fotófono, pero ante la invención del teléfono hizo
que esta tecnología quede en el olvido, es así que el profesor Alemán PhD.
Harald Haas decidió retomar el invento de Graham, y denomino a esta
tecnología como los datos a través de la luz, la idea surge desde la transmisión
por fibra óptica, pero esta vez el medio ya no sería un cable conductor sino
mediante una bombilla LED, estableciendo una comunicación no perceptible
para el ojo humano por la rapidez de la variación de la luz. 1,
Ofrecer una posible alternativa de comunicación dentro de la biblioteca de la
CINT, conocer nuevos conceptos utilizados dentro del sistema de
comunicaciones por luz visible, mostrar cuál es su mecánica, recomendar su
utilización e instalación, es el centro del presente estudio, con una tecnología
como Li-Fi que se apunta fielmente a transformar el futuro de las
telecomunicaciones ofreciendo un sin número de soluciones en aspectos
económicos, ambientales y técnicos.
El presente documento se divide en cuatro capítulos:
El primero orientado a la identificación del problema que sufre la red inalámbrica
dentro de la biblioteca de CINT, factores y posibles consecuencias de una
1Harald Haas: datos inalámbricos en cada foco incandescente | TEDGlobal2011 https://www.ted.com/talks/harald_haas_wireless_data_from_every_light_bulb?language=es
2
conectividad no deseada por los estudiantes, entre otros., ubicándonos en el
objetivo de desarrollar una investigación que ofrezca una alternativa que pueda
subsanar los problemas que aqueja el alumnado así como lo es la tecnología Li-
Fi, apoyando la presente investigación con la simulación la tecnología escogida
mediante un prototipo funcional con los requerimientos básicos a nivel de
conectividad y seguridad.
El segundo capítulo recopila información acerca de la evolución de las
tecnologías inalámbricas y la nueva solución Li-Fi como la alternativa de
comunicación: Conceptos, aplicaciones, imitaciones, ventajas, desventajas,
estándar, antecedentes, entre otros, además de contar con la fundamentación
legal y social que permitirá el desarrollo del sistema Li-Fi sin tener inconveniente
alguno dentro de las leyes y artículos reflejados en la Constitución de la
República del Ecuador y el Plan del Buen Vivir.
Dentro del tercer capítulo se detalla el análisis de los métodos de investigación
utilizados en el presente estudio como: Encuestas y entrevistas realizadas a los
alumnos que recurren con frecuencia a la biblioteca dentro de la CINT, apoyando
con datos reales a la validación de la hipótesis detallada.
En el cuarto capítulo se representan los puntos de factibilidad operacional,
técnica, legal, económica de la tecnología Li-Fi con tablas de peso evaluando
porcentualmente características más representativas a criterio de los autores vs
Wi-Fi, teniendo así un resultado favorable a la nueva tecnología de transmisión
mediante la luz y posesionándola como una alternativa robusta de comunicación
inalámbrica a futuro. Finalizando el documento con las respectivas conclusiones
y recomendaciones.
3
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Ubicación del problema en un contexto
La Carrera de Ingeniería Networking y Telecomunicaciones de la Universidad de
Guayaquil, dentro de su Biblioteca implementa y brinda para los estudiantes el
servicio de Internet mediante una red inalámbrica de datos, para fortalecer sus
conocimientos, promover la investigación y uso de nuevas tecnologías dentro de
sus instalaciones.
Actualmente en este escenario se lleva a cabo el desarrollo de investigaciones y
prácticas de nuevas herramientas disponibles en Internet. Sin embargo, la
disponibilidad, seguridad y conectividad de la misma se ve afectada, por motivos
en instalaciones, diseño de red, administración y control de la misma, lo que nos
da lugar mediante una investigación profunda, ofrecer una nueva alternativa de
conexión inalámbrica, viable e innovadora, que actualmente los estudiantes
requieren para beneficio de la facultad. Demostrando así el avance en las
telecomunicaciones en redes inalámbricas, motivando a los estudiantes a
conocer más sobre esta tecnología y así poder desarrollar más soluciones a la
problemática que aqueja la red de inalámbrica de la biblioteca de la CINT.
Situación conflicto nudos críticos
Los comentarios del alumnado referentes a la calidad de conexión que ofrece la
red inalámbrica ya existente dentro la biblioteca de la CINT, indican en su
mayoría: No poder navegar, existe una señal inestable y en ciertas ocasiones ni
siquiera pueden anclarse a la red, entre otros. Punto se justifica con una
4
encuesta realizada dentro de las instalaciones de la CINT a los alumnos que
concurren mensualmente al escenario tomado como parte de estudio.
Causas y consecuencias del problema
Algunas de las causas que ocasionan problemas en las redes de datos de forma
inalámbrica sin lugar a dudas aparecen por:
Mala administración de los equipos de comunicación.
Ancho de banda errado.
Falta mantenimiento en los equipos a nivel de software y hardware.
Consecuencias
Delimitaciones de usuarios muy baja comparada con la población en las
instalaciones, red sin encriptación, entre otros.
La velocidad de transferencia de datos no es la esperada.
Bajo rendimiento en los elementos de la red, daño en los equipos.
Delimitación del problema
Las necesidades que aquejan la red inalámbrica de la biblioteca de la Carrera de
Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de la UG, son tomadas como
puntos de inicio de la presente investigación, debido a que es el área más
concurrida por el alumnado dentro de las instalaciones, a la hora de realizar
diversos trabajos investigativos, dando así una solución viable que está
presentada en una maqueta a escala con sus respectivos prototipos funcionales.
Formulación del problema
¿Puede ser Li-Fi una nueva alternativa de red inalámbrica en la biblioteca de la
Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones?
5
Evaluación del problema
Delimitado: Enfocado solamente en la red inalámbrica de datos de la biblioteca
de la CINT.
Evidente: Los estudiantes que visitan la biblioteca al momento de anclarse a la
red inalámbrica no pueden navegar en Internet, no pueden descargar archivos,
en otras ocasiones ni siquiera encuentra el SSID correspondiente de la red, entre
otros.
Relevante: Es Importante que este problema sea solucionado, debido a que el
escenario tomado, es el núcleo de concentración del alumnado al momento de
realizar una investigación, proyectos y exámenes.
Contextual: El Internet es una herramienta vital actualmente, por lo cual una red
con velocidad y señal baja puede dar pie a que los estudiantes no tengan un
buen desenvolvimiento al momento de desarrollar sus respectos trabajos
investigativos.
Factible: La problemática se puede solucionar debido a que existe una nueva
tecnología ya existe como lo es “Li-Fi” que soluciona los problemas que aquejan
la red de la biblioteca de CINT, ya mencionados.
Identifica los productos esperados: Un estudio documentando que contiene
las características de la tecnología Li-Fi para considerarla como una nueva
alternativa de comunicación de datos y como valor agregado 2 prototipos
funcionales de reflejen la idea básica de transmitir datos mediante la luz.
Alcances del problema
El presente estudio explora y analiza a la tecnología LI-FI dando detalles como:
Conceptos, características, aplicaciones, medios de transmisión, elementos,
ventajas, desventajas, estándares, técnicas de comunicación, leyes que acogen
6
la aplicación de esta tecnología dentro de la Constitución del Ecuador, dando a
conocer así una posible alternativa de comunicación de datos de forma
inalámbrica que se mide de forma operacional, tecnológica y económica frente a
WI-FI utilizando tablas de peso, datos que se reflejan en el cuarto capítulo de la
presente investigación, misma que va de la mano con la presentación de un
prototipo electrónico funcional que demuestra que el envío y recepción de datos
Simplex mediante bombillas tipo LED es posible.
Esta propuesta abarca únicamente como escenario la biblioteca de la Carrera de
Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de la Universidad de Guayaquil,
la misma que está representada en una maqueta a escala, debido a que si se
considera el ambiente real, en conjunto con esta nueva tecnología que trabaja
con Faroles o bombillas tipo LED, estas tendrían que ser instaladas en cada uno
de los puntos de luz que se encuentran en la biblioteca, dicho cambio no está
contemplado dentro del desarrollo del presente estudio.
A demás de presentar una simulación de la mecánica del sistema guiado por la
luz, en la que intervienen los prototipos funcionales obtenidos junto a la maqueta
tipo escala, para una mejor captación visualización y entendimiento del nuevo
sistema de envío de datos, en esta simulación se cuenta con las medidas de
seguridad básicas necesarias que solicita una red inalámbrica de datos y así
cumplir con el conjunto de medidas preventivas para la seguridad de la
información (Integridad, confidencialidad y disponibilidad). Li-Fi tiene una ventaja
muy importante, ya que, al usar la luz como medio de transmisión, sólo transmite
los datos si se encuentra bajo la luminaria tipo LED la cuál al no traspasar las
paredes ofrece mayor seguridad a nuestra red, evitando así el robo de señal ya
que esta se limita específicamente al área iluminada. Se pretende que los
resultados obtenidos en el presente estudio se reflejen en un artículo de carácter
técnico/científico, para que se pueda documentar y publicar en una revista
científica de preferencia internacional por al menos un plazo de 3 meses, mismo
artículo que suma puntos a la excelencia académica de la Universidad de
Guayaquil.
7
OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
Objetivo general
Elaborar un estudio de la tecnología LI-FI mediante la investigación y
recopilación de información y así determinar una alternativa aceptable de
conexión inalámbrica, dentro de las instalaciones de la biblioteca de la Carrera
de ingeniería en Networking Y Telecomunicaciones De La Universidad De
Guayaquil.
Objetivos específicos
Elaborar una investigación profunda acerca de la tecnología LI-FI
(diseño, estructura, conceptos y utilización).
Mostrar la mecánica de transmisión de datos mediante la luz de
bombillas LED.
Presentar un prototipo funcional (dispositivo electrónico) para
demostración de la conexión LI-FI y donarlo a la Carrera de
Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones, como punto de
partida de implementación de futuros prototipos.
JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN
El mundo de la tecnología nos sorprende día a día con mejoras y nuevos
avances, en aspectos técnicos, ambientales, monetarios, operacionales, entre
otros. Las redes inalámbricas no se quedan atrás, pero el crecimiento de
usuarios, necesidades de los mismos y vulnerabilidades crecen junto a las
mejoras que se presentan, es por esto que consideramos que el sistema Li-Fi,
debido a las ventajas que nos ofrece tales como: Seguridad, ahorro de energía,
disminución de ruido visual, amabilidad con el medio ambiente, entre otros. Se
8
presenta como una buena alternativa para ir acorde con las nuevas demandas
del mundo tecnológico. En base a esto podemos justificar la presente
investigación obteniendo el respaldo e información necesaria referente a esta
tecnología, para que un futuro no muy lejano si se llega a tomar en
consideración como la nueva forma de transmisión de datos, hacer los cambios
correspondientes dentro de la red de la biblioteca de la CINT.
9
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
Antecedentes del estudio
Al ser LI-FI una nueva tecnología, en estos últimos 5 años ha sido el núcleo de
investigación para aquellos que se dedican a innovar en la rama de
telecomunicaciones y redes informáticas, a continuación, se presenta 5
investigaciones similares al presente estudio:
1. Análisis prospectivo de las tecnologías de telecomunicaciones en el
Ecuador (escenario 2020) y diseño de estrategias para la Corporación
Nacional de Telecomunicaciones CNT E.P. , realizado en el año 2014,
nos brinda una pauta de la importancia de desarrollar del sistema LI-FI
dentro de Ecuador como metodología de comunicación de forma
inalámbrica y un análisis competitivo frente a diversos sistemas tales
como, WIMAX, CDMA-450, MOBILE-FI y UW; el cual nos dará una visión
clara con respecto a realidad de tener aceptar una nueva tecnología en el
país, dentro de un año. (Benítez Morejón, 2014). Magíster en Gerencia
Empresarial. Tesis. Universidad Politécnica Nacional.
2. Desafíos de las nuevas tecnologías: Un análisis a LIFI y otras
tecnologías, realizada en el 2013, nos brinda un resumen de ventajas y
desventajas del uso de la tecnología LI-FI y como optimizar su uso,
ayudará en nuestra investigación al momento de comparar a nuevo
sistema antes mencionado, frente a WI-FI, a su vez va de mano con
recomendaciones que se pueden considerar al momento de poner en
marcha los prototipos funcionales sobre el uso del nuevo sistema de
comunicación inalámbrica (Aravena, 2013).informe. Universidad Técnica
Federico Santa María.
10
3. Alcances del desarrollo de la nueva tecnología LI-FI para las
telecomunicaciones en Colombia, sirve fundamentalmente como guía
para poder crear de forma efectiva una red de iluminación Li-fi y a su vez
menciona productos destacados en el mercado junto a sus
especificaciones técnicas y que aplicaciones maneja, mismos productos
que podríamos tener en consideración al momento de realizar la
mecánica que envío y recepción de datos mediante la luz, también ayuda
con conceptos claves de la temática, que fortalecen la presente
investigación (Camargo Rodriguez, 2014). Ingeniero Electrónico y de las
telecomunicaciones. Tesis. Universidad Católica de Colombia.
4. Análisis de la Tecnología LI-FI: Comunicaciones por luz visible como
punto de acceso a Internet, una alternativa a transmisión de datos en las
comunicaciones inalámbricas. Detalla la evolución, descubrimiento y
desarrollo de la tecnología LI-FI, técnicas para implementar, alternativas
del sistema LI-FI, corrección y optimización, sin dudarlo es un estudio
similar al que realizaremos, lo cual nos beneficia como punto de
referencia en cada uno de los temas puntales que se detallan en la
presente investigación. (Peñafiel Peñafiel, 2015). Ingeniero Electrónico.
Tesis. Universidad Politécnica Salesiana, Cuenca.
5. Desarrollo de la nueva tecnología LI-FI para las telecomunicaciones en
Perú. Esta investigación menciona posibles aplicaciones, las cuales
podrían implementarse el sistema LI-FI, útiles para el usuarios las cuales
nos brinda ideas reales de aplicaciones seguras y de accesibilidad que se
podrían aplicar en un futuro dentro de la Carrera de Ingeniera en
Networking y Telecomunicaciones de la Universidad de Guayaquil, que
cubran los requerimientos pertinentes si es que se llegara implementar
este sistema y dejar de lado las conexiones de forma inalámbrica que
utilizan ondas de radiofrecuencias (Cieza Perez, 2015). Ingeniero en
Sistemas de cómputo y Telecomunicaciones. Tesis. Universidad Inca
Garcilazo De La Vega.
11
Fundamentación teórica
Red Inalámbrica
El termino red procede del vocablo latino “rete” que significa la estructura que
dispone de un patrón característico, usado en las telecomunicaciones para
definir al conjunto de equipos interconectados capaces de establecer una
comunicación y compartir servicios, información y recursos, inalámbrico lo
definimos como la comunicación entre nodos emisores y receptores sin
necesidad de cables.2
Por lo tanto, una red inalámbrica es un sistema de equipos y dispositivos
conectados mediante ondas electromagnéticas capaces de establecer una
comunicación entre nodos, sin el uso de algún medio físico de propagación,
siendo esta tecnología la de mayor aceptación en el mercado por sus beneficios,
reduciendo así sus costos de implementación, satisfaciendo las necesidades de
los clientes actuales.
Definimos como red inalámbrica (wireless network), a la conexión de nodos
usando ondas electromagnéticas, sin necesidad de un medio físico, siendo esta
una de las tecnologías de mayor aceptación en el mercado por sus beneficios
eliminando el cable Ethernet, reduciendo así sus costos.
Medios de trasmisión
Para establecer una comunicación se deberá contar con un medio el cual nos
permita realizar la transmisión de datos, utilizando medios no guiados, estos
pueden ser ondas de radio, microondas terrestres o por satélite, mediante
antenas que irradian potencia dependiendo de las necesidades para
comunicaciones entre nodos.
Tipos de redes inalámbricas
2 http://definicion.de/red-inalambrica/
12
Ilustración 1. Tipos de redes inalámbricas
Fuente: http://image.slidesharecdn.com/3-redesip-150113123851-conversion-
gate02/95/introduccin-a-redes-ip-37-638.jpg?cb=1424161876
Wireless Personal Área Network: Tipo de red basado para conexiones de
hogar, en lugares donde se requieren poco rango de cobertura. Existen
tecnologías como bluetooth basado para comunicaciones e intercambio de
datos, ZigBee que otorga una comunicación segura al tener una transmisión baja
y poco consumo de energía de los equipos utilizado en aplicaciones de
domótica, RFID dispositivo de transmisión de datos con un id mediante las ondas
de radio.
Wireless Local Área Network: Encontramos a las tecnologías Wi-Fi con todos
sus estándares IEEE 802.11 establecidos para comunicaciones locales.
Wireless Metropolitan Área Network: Tecnologías Wimax con una cobertura y
ancho de banda mejorado para grandes distancias con su estándar IEEE 802.16
también encontramos el sistema LMDS como comunicación en este tipo de red.
13
Wireless Wide Área Network: Usa tecnologías de red celular como GPRS,
EDGE, 3G, HSPA, para comunicación incluyendo las tecnologías nombradas en
WMAN.3
Tabla 1. Comparación de características redes inalámbricas
PAN LAN MAN WAN
Estándares Bluetooth
802.15.3 802.11
802.11
802.16
802.20
GSM
CDMA
Satélite
Velocidad < 1 Mbps 11 a 54
Mbps
10 - 100 +
Mbps
10 Kbps - 2
Mbps
Intervalo Cortocircuito Medio Medio -
largo Largo
Aplicaciones
Par a par
Dispositivo a
Dispositivo
Redes de
empresa
Acceso de
última milla
Datos
móviles
Dispositivos
Fuente: http://1.bp.blogspot.com/-
n1Iz2FNB0yc/UCiPILEQTmI/AAAAAAAAAcE/fYEWWtG7HZ8/s1600/de.png
Li-Fi
El desarrollo y evolución de las comunicaciones ante las necesidades que
involucran al usuario estar en constante comunicación, utilizando como factor
principal a la tecnología LED empleando corriente continua optimizada para
encontrar un amplio número de ventajas. Ante estos factores el desarrollo e
investigación científica se ha logrado desarrollar un sistema capaz de transmitir
datos a través de la luz denominado Li-Fi(Light Fidelity) que parte del principio
proporcionado por el método VLC (Visible Light Comunications) el cual utiliza el
espectro electromagnético entre 400 y 800 THz., para su comunicación. VLC es
un concepto global para transmitir datos de manera unidireccional a diferencia de
3 https://www.academia.edu/9410313/WMAN_Wireless_Metropolitan_Area_Network_WLAN_Wireless_Local_Area_Network_Actividades_WPAN_Wireless_Personal_Area_Network_WPAN_WLAN_WMAN_WWAN_Est%C3%A1ndares
14
Li-Fi que permite el acceso múltiple mediante una sola fuente de luz poder
conectar muchos usuarios al mismo tiempo permitiendo la movilidad entre las
luces sin perder la conectividad.4.
Ilustración 2. Espectro visible de la luz
Fuente:
http://iespoetaclaudio.centros.educa.jcyl.es/sitio/upload/img/espectro_visible.jpg
Esta tecnología está experimentando la transmisión de datos mucho más rápida
que su antecesor WIFI, Bluetooth, logrando alcanzar una velocidad de datos de
hasta 10 Gbps., estas pruebas se están llevando a cabo en la Universidad de
Edimburgo, en las cuales los miembros del grupo de investigación destacan que
esta tecnología no causa interferencias electromagnéticas, es una solución
ecológica y su costo en comparación con Wifi, es económico. Creando así en
una solución alternativa a las conexiones inalámbricas habituales.5
Inicios
En el año 1880 Graham Bell y Summer tainter inventaron el primer aparato de
comunicaciones sin cables, el fotófono, el cual permitía la emisión de sonido
mediante la luz, actualmente considerado como el diseño más sofisticado entre
4 http://purelifi.com/what_is_li-fi/the-lifi-story/
5 Wide-Area Wireless Computing - Network Computing
15
los sistemas ópticos inalámbricos permitidos, pero este experimento fue muy
sensible a las interferencias por lo que fue abandonado, además del invento del
teléfono en esos tiempos.6
Ilustración 3. Experimentos de G. Bell. Fotófonos musicales
Fuente: http://proyectoidis.org/wp-content/uploads/2014/06/Photophony.jpg
Con el avance de la tecnología y dispositivos en este caso los LEDs, sumando
las características para variar su intensidad, y el uso del espectro visible de luz
como opción de comunicación en envió y recepción de datos motivan al alemán
PhD. Harald Haas retomar el invento de Graham, y denomina a esta tecnología
como los datos a través de la luz, surgiendo esta idea de la transmisión de datos
por fibra óptica, pero innovando la comunicación mediante bombillas LED,
estableciendo una comunicación no perceptible para el ojo humano por la
rapidez de la variación de la luz liberando así el espectro radioeléctrico. 7
PhD. Harald Haas
6 http://www.isciencemag.co.uk/blog/light-conversation/
7 Harald Haas: datos inalámbricos en cada foco incandescente | TEDGlobal2011 https://www.ted.com/talks/harald_haas_wireless_data_from_every_light_bulb?language=es
16
El profesor Haas recibió el doctorado de la Universidad de Edimburgo en 2001.
Posee actualmente la Cátedra de Comunicaciones Móviles de la Universidad de
Edimburgo, y es co-fundador y director científico de pureLiFi Ltd, así como el
Director de la Investigación y Lifi Centro de desarrollo de la Universidad de
Edimburgo. Sus principales intereses de investigación están en las
comunicaciones ópticas inalámbricas, comunicaciones inalámbricas y de RF
ópticos híbridos, modulación espacial y coordinación de la interferencia en las
redes inalámbricas. Se introdujo por primera vez y acuñó la modulación espacial
y Lifi fue incluido entre los 50 mejores inventos de la revista Time de 2011. 8
¿Cómo funciona Li-Fi?
Ilustración 4. Como funciona Li-Fi
Fuente: http://purelifi.co.uk/wp-content/uploads/2013/08/How_VLC_works.png
Cuando se aplica una corriente constante en una bombilla de luz LED, el flujo
constante de fotones son emitidos y se observa como luz visible, debido a que
las bombillas son dispositivos semiconductores la salida óptica puede ser
modulada a velocidades muy altas y son detectados por un dispositivo
8 (Haas, The University of Edinburgh 2015, s.f.)
17
fotodetector y luego convertirlo en corriente eléctrica, la rapidez de modulación
es imperceptible para el ojo humano haciendo que la comunicación sea
transparente.9
Capacidad
El espectro de la luz visible para la transmisión de datos es abundante 10 mil
veces más grande que el del espectro de ondas de radio, sin licencia y de uso
gratuito, y las velocidades en los datos pueden lograr a ser muy altas debido a la
baja interferencia. Además, utilizando la luz LED como factor de iluminación de
la infraestructura para poder tener un mayor espacio de cobertura, literalmente
podemos ver la zona determinada de conexión.
Eficiencia
Requiere menos componentes que la tecnología de radio. Las lámparas LED
son eficientes con el consumo de energía, así como la optimización de utilizar el
mismo dispositivo para realizar la comunicación, el LED puede llegar a transmitir
datos a velocidades que llegarían a los Gbps y también su costo es bajo.
Medio Ambiente
Li-Fi no usa el espectro de RF y contribuye con la mimetización y ruido ambiental
comparación de WiFi.
Seguridad
La transmisión de la luz evita el uso de frecuencias de radio que pueden interferir
con la conexión Li-Fi, el mismo se podrá utilizar solamente en el área de
cobertura donde es proyectada la luz y no viajara a través de paredes.10
9 (PureLiFi, s.f.) http://purelifi.com/what_is_li-fi/how-does-vlc-work/
10 (PureLifi, s.f.) http://purelifi.com/what_is_li-fi/li-fi-features/ (Pure-LiFi)
18
Comparaciones
Tabla 2. Comparación de LiFi - WiFi
CARACTERISTICA LIFI WIFI
Operación Transmisión de datos
mediante la luz usando bombillas LED
Transmisión de datos mediante ondas de radio utilizando un
router WIFI
La velocidad de transferencia de datos
5 Gpbs. Aun en desarrollo e investigaciones (22
Gbps)
Según su último estándar 6 Gbps. A 60
GHz.
Costo Se dice que puede ser
menos costoso que WIFI
alto
Interferencia Objetos de obstruyan el
paso de la luz
Ondas electromagnéticas en el espacio de propagación
de la señal
Tecnología Compatibles con IrDA Compatibles con WLAN 802.11 a / b / g / n / ac /
ad
Seguridad
No se propaga en los obstáculos, la conexión es visible, por lo tanto
es más segura
Se propaga libremente según su característica,
por lo que su vulnerabilidad aumenta
Impacto Ecológico Alto Bajo
La frecuencia de operación
10 mil veces espectro de frecuencias de la
radio
2,4 GHz, 4.9 GHz y 5 GHz
Distancia de cobertura Cerca de 10 metros Mayor a 10 metros
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
19
Elementos
El elemento utilizado en el transmisor de Li-Fi son los diodos LEDs y en el
receptor tenemos el fotodiodo que recibe la señal para obtener la comunicación.
Ilustración 5. Símbolo del diodo LED y fotodiodo
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
Diodo: Es un componente electrónico que además de emitir luz, permite el paso
de la corriente en un solo sentido, también se conoce como LED que significa
español diodo emisor de luz (Light Emitting Diode). Estos componentes tienen
como ventaja el consumo de menos energía en comparación de lámparas
normales, y su duración es superior a 100000 horas luz (11 años).11
Fotodiodo: Un componente electrónico de funcionamiento contrario al diodo,
este es capaz de convertir la luz en corriente eléctrica totalmente proporcional al
emisor dependiendo de la variación eléctrica del mismo, el cual indica el cambio
que se realizó en la iluminación al fotodiodo.
Actualmente en el desarrollo y proceso de investigaciones, se están diseñando
dispositivos receptores que funcionen para detectar velocidades que puedan ser
capturadas desde el emisor, pero se siguen basando en el principio del fotodiodo
como el dispositivo capaz de obtener estas variaciones.
11 http://www.ledtecnologia.com/que-es-un-led/
20
Tabla 3. Comparación entre LED, CFL e incandescentes
CARACTERÍSTICAS LED CFL Incandescentes
Ciclos continuados de encendido/apagado
Indefinido Acorta su vida útil
Indefinido
Tiempo de demora para encender
Instantáneo Algún
retardo Instantáneo
Emisión de calor Muy baja Baja Alta
Consumo eléctrico Bajo Bajo Alto
Eficiencia Alta Alta Baja
Sensibilidad a la baja temperatura
Ninguna Alta Poca
Sensibilidad a la humedad Ninguna Alguna Poca
Contenido de materiales tóxicos
Ninguno Mercurio
(Hg) Ninguno
Vida útil aproximada en horas de funcionamiento
50 000 10 000 1 000
Permite atenuación Algunos modelos
Algunos modelos
Todas
Precio Alto Medio Bajo
Fuente: http://www.asifunciona.com/tablas/leds_equivalencias/leds_equivalencias.htm
Aplicaciones de Li-Fi
El crecimiento y el uso de LEDs actualmente para la iluminación, ofrece la
oportunidad de incorporar la tecnología Li-Fi en una gran variedad de entornos.
Está orientado a las aplicaciones que exigen el consumo del ancho de banda,
video llamadas, transmisiones en vivo, audios en ambientes que esta tecnología
puede ser aprovechada para tener un mayor rendimiento de las comunicaciones.
21
Espectro RF: El exceso de demanda de capacidad de las redes celulares puede
ser de descargarse en redes Li-Fi donde esté disponible quiere decir que toda la
iluminación pública o privada que incluye lámparas de la calle se puede utilizar
para proporcionar puntos de acceso Li-Fi y las mismas comunicaciones y la
infraestructura sensor se puede utilizar para supervisar y controlar la iluminación
y datos.
La conectividad móvil: Los equipos que tengan incorporados dispositivos que
puedan tener acceso a esta tecnología sean computadoras, tablets, celulares,
pueden interconectar directamente a través de Li-Fi, aprovechando el corto
alcance para obtener una máxima velocidad.
Entornos complicados: Donde las inferencias electromagnéticas afectan a la
comunicación como las minas, petroquímicas, hospitales, aviones, lugares que
poseen una infraestructura de luces LED, implementar tecnología LiFi y así tener
acceso a la información en estos entornos inadecuados para la conexión,
brindando una solución flexible y segura.
Seguridad vial: Iluminaciones en carreteras y señales de tránsito podrían
implementar la comunicación Li-Fi para obtener información adecuada para la
correcta gestión del tráfico, señales de tránsito inteligentes, comunicación entre
vehículos, sistemas de información de estado del tiempo, carretera,
acontecimientos importantes. 12
Ventajas
La velocidad en conexión va desde los 15 Mbps hasta los 20 Gbps.
El ahorro de energía al contar con un dispositivo dual, el mismo que
brinda iluminación en el ambiente y conectividad a la red.
Puede ser utilizado en lugares donde se prohíbe Wi-Fi (aviones, equipo
médico, bajo el agua) ya que no interfiere la señal RF.
12 (Pure-LiFi) http://purelifi.com/what_is_li-fi/applications-of-li-fi/
22
Mayor seguridad al solo tener conexión donde está presente el emisor de
luz.
Contribuye con el medio ambiente y no causa daños en a la salud.
Adaptable a cualquier fuente luminosa, convirtiendo al LED en un punto
de comunicaciones.
Imperceptible para la vista humana.
El espectro de luz no está regulado.
Su implementación podría ser menos costosa que Wi-Fi.
Desventajas
No funciona bajo la luz solar directa.
No atraviesa paredes por lo que su cobertura se reduce al sitio de luz
proyectado.
Solo para dispositivos con receptores disponibles para esta tecnología.
La poca confianza de la tecnología al no contar aún con dispositivos
oficiales para su distribución.
En caso de interferencias de objetos entre emisores y receptor se pierde
la comunicación.
Corto alcance.
Estándar IEEE 802.15.7
El estándar IEEE 802.15.7 son protocolos que se utilizan para las
comunicaciones inalámbricas de tecnología Li-Fi. Este estándar que trabaja con
las frecuencias de luz visibles, defiende 2 características que son fundamentales,
la capa de acceso (MAC) y la capa física (PHY), con grandes velocidades de
datos, que son capaz de soportar audio, video, entre otros.
En la capa PHY este estándar lo divide en 3 tipos diferentes por características,
denominados como:
PHY I.
PHY II.
PHY III.
23
Modelo PHY I
Utilizado en ambientes exteriores con una velocidad de baja transmisión con un
rango de 11,67 Kbps a 267,6 Kbps. Los bits son codificados con el denominado
Reed Salomon (Rs), lo que hace es codificar K símbolos que son las palabras de
código a mensajes teniendo como consecuencia n símbolos cada una, para
posteriormente hacer un relleno de ceros utilizando padang, obteniendo un
intercalador que pasaran por un codificador convolucional, luego pasa por un
codificador RLL aplicando Manchester o 4B6B, dando como salida un símbolo
de 2.4 o 6 bits, y pasa por el modulador OOK o VPPM que se envía por el canal
emisor de luz. En el receptor se realiza el proceso inverso de demodulación de la
información para obtener los datos de la información enviada.
Ilustración 6. Funcionamiento del modelo PHY I
Fuente: http://www.rfwireless-world.com/images/LiFi-Physical-Layer-PHY-I-Type.jpg
Modelo PHY II
Utilizado en ambientes internos con un esquema más sencillo y eficiente que el
anterior modelo, su velocidad media va desde los 1,25 Mbps hasta 96 Mbps. Su
funcionamiento es similar al PHY I, los bits de entrada son codificados por el RS,
y la salida de esta, pasa por una codificación RLL donde el símbolo estará
formado por 2, 4, 6, 8 bits. Finalmente, en el transmisor se modulará con OOK o
VPPM. Cabe recalcar que ambo modelos mencionados hasta ahora envían
información a un solo LED esto se denomina SISO.
Ilustración 7. Funcionamiento del modelo PHY II
Fuente: http://www.rfwireless-world.com/images/LiFi-Physical-Layer-PHY-II-Type.jpg
24
Modelo PHY III
A diferencia de los anteriores modelos, PHYIII trabaja bajo un sistema MIMO
esto quiere decir múltiples entradas con múltiples salidas. Ofrece velocidades
con un rango desde 12 Mbps hasta 96 Mbps. Esto se puede utilizar en
aplicaciones con muchas fuentes y receptores de luz, los cuales realizan el envío
y recepción de las señales emitidas.
De igual manera se pasa por un bloque de codificación de RS el cual servirá
para convertir la cadena de bits en tramas, y nuevamente ser codificado por RS.
La diferencia y en punto clave está en la modulación CSK que es modulación
mediante incrustación de color, la cual trabaja con 3 de 7 grupos que existen en
el espectro de luz visible, cada uno con un código especifico, teniendo un valor
en x – y, que luego serán pasados a valores RGB, para ser enviado por los
LEDs. El receptor tiene 3 fotoreceptores con la función de detectar un color
diferente ya que tiene 3 longitudes de ondas distintas, para realizar el proceso
inverso y de corrección, así determinar los símbolos de cada conexión y pasarlos
al decodificar RS que obtiene los datos enviados.13
Ilustración 8. Funcionamiento del modelo PHY III
Fuente: http://www.rfwireless-world.com/images/LiFi-Physical-Layer-PHY-III-Type.jpg
Técnicas de comunicación
Las técnicas se basan en el principio de multiplexación división de frecuencia
ortogonal (OFDM) y en técnicas de modulación como son: La modulación óptica
y las modulaciones espaciales de luz.
13 http://tecnecoraee.blogspot.com/2016/04/ieee802.html
25
Multiplexación por División de frecuencia ortogonal (OFDM)
Técnica que permite dividir el canal de frecuencia en varias bandas, las mismas
que nos permite él envió de información por cada una de ellas manteniendo la
ortogonalidad, demostrando así una gran ventaja para que no exista
interferencia ni cruce de información, utilizando técnicas de modulación ópticas y
espaciales de luz.
Ilustración 9. Canal OFDM
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
Ilustración 10. Modulación y demodulación de OFDM
Fuente: http://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v15n3/a4f11.jpg
26
Modulación Óptica
Formado por un emisor de luz que funciona como emisor de datos y un receptor
capturando las diferentes intensidades de luz en el espectro visible. Esta
modulación basa su principio en el esquema de comunicaciones ópticas
inalámbricas (OWC), con el proceso de convertir una señal eléctrica en óptica.
Mejorando así el ancho de banda dependiendo de los elementos utilizados en la
implementación.
Modulación espacial de luz
Esta modulación basa su funcionamiento en base a la luz emitida, con el proceso
denominado SML (Spatial Light Modulator) el cual varía la intensidad, fase y
polarización, para la transmisión. Actualmente para este tipo de modulación
existen equipos diseñados para aplicaciones específicas.14
Prototipo Funcional
El prototipo funcional de Li-Fi realiza la comunicación de información mediante la
luz, dicho dispositivo cuenta con revisiones técnicas para la transmisión simplex
de datos, para la comunicación entre dos equipos vía Ethernet, el mismo que
sigue el diagrama de comunicación por bloques presentado a continuación:
Ilustración 11. Diagrama de comunicación por bloques
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
14 Análisis de la tecnología Li-Fi, Autor Jesús Peñafiel Peñafiel 2015 http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/7770/1/UPS-CT004629.pdf
27
Comunicación
Se cuenta con dos dispositivos:
Emisor:
Emisor: Tenemos la lámpara conectada al dispositivo Lantronix
(XP1002000-04R), el mismo que realiza él envió mediante pulsos de
una cadena de datos al emisor de luz.
Ilustración 12. Especificaciones de Lantronix
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
Emisor de luz: Compuesto por dos LEDs de tipo POWER SMD 10W,
conectados en paralelo a una placa disipadora que protegerá al led
del calentamiento.
Ilustración 13. Diodo tipo SMD
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
28
Ilustración 14. Dispositivo emisor de datos
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
Receptor: Módulo de 3 pines con un fotodiodo sensible que captura las
variaciones de luz, además cuenta con un potenciómetro ajustable que permite
regular la captura de la señal, cuenta con una salida de conmutación digital que
se transmite al dispositivo Lantronix para ser codificada y mostrar los datos
recibidos. El circuito disparador 74HC14N recibe los impulsos enviados desde el
modulo fotodiodo conectados a la salida para él envió correspondiente a la
recepción del dispositivo Lantronix.
En estos dispositivos Lantronix se realizaron configuraciones para la transmisión
y recepción de datos, utilizando el protocolo RS232 y trabajando a diferentes
velocidades de transmisión de prueba.
Ilustración 15. Circuito fotodiodo
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
29
Ilustración 16. Dispositivo receptor
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
Ilustración 17. Configuración de dispositivo Lantronix
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
Escenario
Para mostrar la mecánica del sistema Li-Fi, la biblioteca se trasladó a una
maqueta tipo escala 1:26 para así tener mejor visión de cómo se transmiten los
30
datos utilizando bombillas tipo LED debido a que el cambio de luminarias en el
escenario real no está contemplado dentro de la presente investigación
La biblioteca de la CINT según el reporte del 25 de junio del 2015 tiene las
siguientes medidas:
269 𝑚2
Área de procesos técnicos y fondo bibliográfico- circulación y préstamo:
11.30 m de largo
3,87 m de ancho
Área de sala de lectura:
18.34 m de largo
8.70 m el primer ancho (puerta de entrada)
9.90m en el segundo ancho (final de la sala)
6m de ancho. Último bloque final de los pilares a la pared final
Ilustración 18. Maqueta de la Biblioteca de CISC-CINT de la UG Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
La presente información se obtuvo mediante una entrevista realizada a la Sra.:
Charito Mora Magallanes, encargada de la biblioteca el día 8 de junio del 2016.
Revisar ANEXO N° 2
Calculo de la escala
1834 𝑐𝑚
70 𝑐𝑚 𝑥 100= 0,262
31
Representando 1:26 (por cada centímetro en la maqueta, equivalen a 26
centímetros en la dimensión de la biblioteca).
Transmisión de datos.
Cada dispositivo Lantronix está configurado de manera que su velocidad de
transmisión, Ethernet bits y protocolo sean iguales para el envío y recepción de
los datos, conectándonos al puerto con una laptop. Los datos a enviar se
realizan mediante el programa Hércules vr. 3.2.8 que como cliente TCP
podemos realizar el envío de datos al emisor de luz.
Utilizamos luz como medio donde se propaga nuestra señal, aquí el fotodiodo
tiene el factor importante de capturar los parpadeos realizados por el emisor, su
ajuste de sensibilidad realizara el envío a nuestro circuito conectado al Lantronix
receptor.
Ilustración 19. Envió de datos mediante Hércules
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
32
Comprobando así todas las características positivas y exponiendo futuras
aplicaciones que se desarrollaran con esta tecnología, se demuestra la
comunicación simplex de los dispositivos, toda la transmisión se realiza de
manera transparente y no perceptible para el ojo humano.
Fundamentación social
El presente estudio, tiene como meta principal ser el inicio de nuevas
investigaciones y planteamientos de proyectos que ayuden a elevar la
excelencia académica de la universidad de Guayaquil, De tal modo que
docentes y estudiante sumen conocimientos de nuevas tecnologías amigables
con el medio ambiente así como lo es LI-FI, tratando de resolver problemas
futuros dentro del ámbito de las redes inalámbricas, estos puntos se contemplan
dentro de los objetivos y artículos del Plan del Buen Vivir, Tomo I vigente en
Ecuador desde 2013 hasta 2017.
Objetivo 4. Fortalecer las capacidades y potencialidades de la ciudadanía
4.5. Potenciar el rol de docentes y otros profesionales de la educación como
actores clave en la construcción del Buen Vivir
b) Fomentar la actualización continua de los conocimientos académicos de los
docentes, así como fortalecer sus capacidades pedagógicas para el desarrollo
integral del estudiante en el marco de una educación integral, inclusiva e
intercultural.
Objetivo 5. Construir espacios de encuentro común y fortalecer la identidad
nacional, las identidades diversas, la plurinacionalidad y la interculturalidad
5.2 Preservar, valorar, fomentar y resignificar las diversas memorias colectivas e
individuales y democratizar su acceso y difusión
33
b) Incentivar y difundir estudios y proyectos interdisciplinarios y
transdisciplinarios sobre diversas culturas, identidades y patrimonios, con la
finalidad de garantizar el legado a futuras generaciones.
Objetivo 7. Garantizar los derechos de la naturaleza y promover la sostenibilidad
ambiental, territorial y global
7.8. Prevenir, controlar y mitigar la contaminación ambiental en los procesos de
extracción, producción, consumo y posconsumo.
f) Fortalecer los estándares de calidad técnicos y científicos de los estudios de
impacto ambiental, para controlar y evaluar las actividades que generan
impactos negativos en el entorno natural y social.
Fundamentación legal
Constitución de la República del Ecuador
Dentro la constitución de la República del Ecuador aún vigente se cita varios
artículos relacionados con redes inalámbricas, innovación y acceso a las
tecnologías de información y comunicación, los cuales son de vital importancia
conocer si en algún momento se toma la iniciativa en el país de acoger a Li-Fi
como una alternativa de comunicación de datos.
Sección tercera
Comunicación e Información
Art. 16.- Todas las personas, en forma individual o colectiva, tienen derecho a:
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
34
radioeléctrico para la gestión de estaciones de radio y televisión
públicas, privadas y comunitarias, y a bandas libres para la
explotación de redes inalámbricas.
5. Integrar los espacios de participación previstos en la Constitución
en el campo de la comunicación.
Art. 17.- EI Estado fomentará la pluralidad y la diversidad en la comunicación, y
al efecto:
2. Facilitará la creación y el fortalecimiento de medios de comunicación
públicos, privados y comunitarios, así como el acceso universal a las
tecnologías de información y comunicación en especial para las 26
personas y colectividades que carezcan de dicho acceso o lo tengan
de forma limitada.
Sección Primera
Educación
Art. 350.- El sistema de educación superior tiene como finalidad la formación
académica y profesional con visión científica y humanista; la investigación
científica y tecnológica; la innovación, promoción, desarrollo y difusión de los
saberes y las culturas; la construcción de soluciones para los problemas del
país, en relación con los objetivos del régimen de desarrollo.
Sección Octava
Ciencia, tecnología, innovación y saberes
ancestrales
Art. 385.- El sistema nacional de ciencia, tecnología, Innovación y saberes
ancestrales, en el marco del respeto al ambiente, la naturaleza, la vida, las
culturas y la soberanía, tendrá como finalidad:
35
1. Generar, adaptar y difundir conocimientos científicos y tecnológicos.
3. Desarrollar tecnologías e innovaciones que impulsen la producción
nacional, eleven la eficiencia y productividad, mejoren la calidad de
vida y contribuyan a la realización del buen vivir.
Hipótesis
¿Es posible mejorar la calidad de servicio de la red inalámbrica de datos de la
Biblioteca de la CINT, mediante el uso de la tecnología Li-Fi?
Variables de la Investigación
Variable independiente
Implementación del sistema Li-Fi
Variable dependiente
Calidad del servicio
Disponibilidad del servicio (UP-TIME)
Definiciones conceptuales
Li-Fi: Tecnología desarrollada para la comunicación, utilizando la luz visible para
transmitir datos, de una manera más veloz y segura 15
Wi-Fi: Tecnología para comunicaciones a través de ondas de radio con la
principal ventaja de atravesar paredes en su transmisión de datos.16
15 http://www.lr21.com.uy/tecnologia/1276185-comercializa-lifi-tecnologia-transmision-datos-rapida-wifi 16http://www.portalprogramas.com/milbits/informatica/consejos-para-seguridad-en-redes-wi-fi.html
36
LED: Diodo fabricado de material semiconductor que emite luz al aplicar una
tensión eléctrica.17
VLC: Comunicación por luz visible, tiene el mismo significado que Li-Fi.
WIMAX: Siglas de Worldwide Interoperability for Microwave Access
(interoperabilidad mundial para acceso por microondas) su cobertura puede
llegar hasta 50 km, también son conocidas como tecnologías de última milla,
como vemos esta solución tecnológica se creó con el fin de conectar grandes
distancias.
MOBILE-FI: O también Mobile Broadband Wireless Access, es el nombre por el
que se conoce al estándar IEEE 802.20 cuyo objetivo es el desarrollo de un
protocolo de acceso inalámbrico de conmutación de paquetes y optimizado para
el soporte de servicios IP que posibilite el desarrollo de redes inalámbricas de
acceso móvil asequibles, interoperables y con la característica de
“permanentemente conectado”. 18
IrDA: “Asociación de Datos Infra-rojos”, define un estándar físico en la forma de
transmisión y recepción de datos por medio de rayos infrarrojos, soportan una
amplia gama de dispositivos electrónicos e informáticos que permiten la
comunicación bidireccional.
PHY: (Physical Signaling Layer) Establece la distancia máxima, la velocidad de
transmisión y el modo en el que la información se transmite.
RLL: (Run Length Limited codes) Esquema de codificación de datos a pulsos
magnéticos.
17 http://www.fundeu.es/recomendacion/el-plural-de-led-es-ledes-925/ 18 http://grouper.ieee.org/groups/802/20/
37
Convolucional: Código corrector de errores, la codificación de una palabra
depende de la codificada anteriormente en memoria19
RS: Reed Salomon código de corrección de errores en bloques, aplicado a las
comunicaciones y almacenamiento digital.
VPPM: (Variable pulse position modulation) Técnica de modulación que ayuda a
tener un rango variable y velocidad de datos constante, mediante el ajuste del
pulso20
19 http://www.cesans.net/codigos/#/1
20 http://www.rfwireless-world.com/Tutorials/LiFi-OOK-VPPM-CSK-modulation-types.html
38
CAPÍTULO III
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN
Modalidad de la Investigación
La presente investigación consiste en presentar una nueva propuesta de
comunicación inalámbrica utilizando bombillas tipo led y la luz como medio de
transmisión, junto a la elaboración y desarrollo de tablas de pesos, que nos
brinden datos de factibilidad que ayuden a evaluar nuestra propuesta de forma
tecnológica, operacional y económica, para comprobar que es posible utilizar a
un futuro esta tecnología, se obtendrán prototipos de envío y recepción que
acrediten el presente estudio.
Tipo de investigación
Según Cervo y Bervian (1989) definen la investigación como: “Una actividad
encaminada a la solución de problemas. Su objetivo consiste en hallar
respuestas a preguntas mediante el empleo de procesos científicos”, Existen
diversos tipos de investigación estos se definen según el encaminamiento que
tiene la misma
De acuerdo a los parámetros reflejados dentro del presente estudio, su
desarrollo de investigación será de tipo:
Exploratorio: Tienen por objetivo, la formulación de un problema para
posibilitar una investigación más precisa o el desarrollo de una hipótesis.
Permite al investigador formular hipótesis de primero y segundo grados21.
21 C. Selltiz; M. Jahoda y otros “Métodos de investigación en las relaciones sociales” 4ª edición pp 67-70 Edit. RIALP Madrid 1970, p.69.
39
Aplicando esta metodología se presentará de forma clara y específica
todo a cerca de la nueva tecnología de transmisión de datos mediante la
luz como una alternativa válida frente a la comunicación por ondas
radioeléctricas.
Descriptivo: Sirven para analizar cómo es y cómo se manifiesta un
fenómeno y sus componentes. Permiten detallar el fenómeno estudiado
básicamente a través de la medición de uno o más de sus atributos22.
Mediante los prototipos obtenidos en el proceso investigativo, se dará a
conocer el funcionamiento de la transmisión de datos mediante la luz,
comprobando así que es la tecnología Li-Fi funciona efectivamente.
Población y muestra
Población
“Se Designa con este término a cualquier conjunto de elementos que tienen
unas características comunes. Cada uno de los elementos que integran tal
conjunto recibe el nombre de individuo. Debido a la imposibilidad en la mayoría
de los estudios de poder estudiar todos los sujetos de una población, se hace
necesario la utilización de subconjuntos de elementos extraídos de la población”.
(Juez Martel & Díez Vagas)
La población que tendrá el siguiente estudio de factibilidad, serán los estudiantes
de la CINT de la Universidad de Guayaquil que asisten regularmente a la
biblioteca.
Muestra
"Se llama muestra a una parte de la población a estudiar que sirve para
representarla". Murria R. Spiegel (1991).
22 Ander-Egg, E “Técnicas de Investigación Social” Lumen Argentina 1995 24º edición, p.35.
40
Ya que el presente estudio tiene como escenario la Biblioteca de la Carrera de
Ingeniera en Networking y Telecomunicaciones, para muestra tomaremos una
parte del número estudiantes que acuden mensualmente al escenario ya
mencionado, tomando en cuenta las estadísticas tomadas de la biblioteca de los
registros del mes de junio del año 2016.
Población Cantidad
Estudiantes 338
Total: 338
Tabla 4. Cuadro distributivo de la población
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
Fuente: Biblioteca de la Carrera de Ingeniería en Networking de la universidad de
Guayaquil
Cálculo de la muestra
Tomada por el segundo método
𝑛 =𝑚
𝑒2(𝑚 − 1) + 1
m= tamaño de la población (338)
e= error de estimación (6%)
n= Tamaño de muestra
Población total: 338
𝑛 =𝑚
𝑒2(𝑚 − 1) + 1 =
338
(0.06)2(338 − 1) + 1=
338
(0.0036)(338) + 1=
338
2.2132
= 152.72
𝑛 = 153
41
Instrumentos de recolección de datos
“Un instrumento de recolección de datos es, en principio, cualquier recurso de
que se vale el investigador para acercarse a los fenómenos y extraer de ellos
información” (Sabino, 1992)
Técnicas
Cuando se realiza una investigación de solución a una problemática, requiere de
técnicas y herramientas que auxilien al investigador a la realización de la misma.
Entre las técnicas más utilizadas y conocidas se encuentran:
1) Técnicas documentales.
2) Técnicas de campo:23
Técnicas Documentales: Las Técnicas de investigación documental, centran su
principal función en todos aquellos procedimientos que conllevan el uso óptimo y
racional de los recursos documentales disponibles en las funciones de la
información24. Una de las técnicas aplicada en el presente estudio para
conseguir información referente a la nueva tecnología fue:
Lectura Científica: “Tiene por objeto el conocimiento de la veracidad y
trascendencia del texto o, dicho de otro modo, la llamada interpretación y
crítica de las fuentes es el acto intelectual que permite la interpretación
correcta de lo leído bajo los condicionantes de tiempo, espacio y
persona” (López Yepez, 2011)
Técnicas De Campo: Utiliza estrategias dirigidas para obtener una
fundamentación óptima que pueda ampliar la realidad de la problemática tratante
dentro de un tema de investigación, Para elaborar un diagnóstico referente al
conocimiento que se tiene de la tecnología LI-FI se escogió la siguiente técnica:
23 http://profesores.fi-b.unam.mx/jlfl/Seminario_IEE/tecnicas.pdf 24 Pag 101, 102. Ortiz Frida, Garcia María del pilar. Metodologia de la investigación. Editorial Limusa. Mexico. 2005.
42
Encuesta: “Una investigación realizada sobre una muestra de sujetos
representativa de un colectivo más amplio, utilizando procedimientos
estandarizados de interrogación con intención de obtener mediciones
cuantitativas de una gran variedad de características objetivas y
subjetivas de la población” (García Ferrado).
Entrevista: “Es un intercambio verbal, que nos ayuda a reunir datos
durante un encuentro, de carácter privado y cordial, donde una persona
se dirige a otra y cuenta su historia, da su versión de los hechos y
responde a preguntas relacionadas con un problema específico”
(NAHOUM, 1996).
Instrumentos
Con la finalidad de utilizar el presente estudio como Material para futuras
investigaciones, Apoyo docente y estudiantil, se realizarán Encuestan con 8
preguntas cerradas dirigidas a los alumnos de mensualmente acuden a la
biblioteca de la Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de La
Universidad de Guayaquil, obteniendo respuestas escritas para recolectar
información necesaria y de gran utilidad en nuestro caso de estudio,
identificando así las necesidades y variables de interés, estos ayudaran a
obtener las herramientas que pueden satisfacer estos requerimientos.
Para garantizar la confiabilidad y validez del instrumento, se aplicará el método
de consistencia interna, la encuesta se realizará una vez cada estudiante que
asiste a la biblioteca con intervalos de 30 minutos, en jornadas matutina y
nocturna.
Recolección de la información
Se realiza una encuesta a 153 alumnos en la biblioteca de la Universidad de
Guayaquil – CINT jornada matutina y nocturna. En el ANEXO N° 1 se encuentra
un ejemplar de la técnica aplicada.
43
Se realizó una entrevista a una de las encargadas de la biblioteca de la CINT,
para profundizar lineamentos de la información que existente del estado de la
red inalámbrica del escenario ya nombrado; Revisar ANEXO N° 2, con el
permiso debido aceptado por el Director de la CINT: ANEXO N° 3. Así también
se realizó una entrevista al docente guía de elaboración del prototipo, para
conocer sus aspiraciones con esta creación: ANEXO N° 4
Procesamiento y análisis
Pregunta #1
¿Con qué frecuencia, asiste usted a la biblioteca de la Carrera?
Tabla 5. Asistencia a biblioteca
Variable Conteo %
Siempre 121 79%
A veces 28 18%
Rara vez 4 3%
Nunca 0 0%
Total 153 100%
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
Fuente: Información directa (encuesta)
Ilustración 20. Porcentajes de asistencia a la biblioteca.
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado.
Fuente: Información directa (encuesta).
79%
18%3%
Asistencia a biblioteca
Siempre A veces Rara vez Nunca
44
Análisis pregunta # 1: Como resultado en esta pregunta tenemos que un 79%
de nuestra población asiste frecuentemente a la biblioteca.
Pregunta #2
¿Cree usted necesario el uso de Internet, para el desarrollo de investigaciones
dentro de la biblioteca?
Tabla 6. Uso de Internet
Variable Conteo %
Si 132 86%
No 21 14%
Total 153 100%
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
Fuente: Información directa (encuesta)
Ilustración 21. Porcentajes de aceptación del uso de Internet dentro la
biblioteca
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado.
Fuente: Información directa (encuesta).
86%
14%
Uso de internet dentro de la biblioteca
Si No
45
Análisis pregunta #2: Como estudiantes de una Carrera Tecnológica nos
vemos en la necesidad de tener conexión a Internet en la biblioteca la cual nos
va a permitir el desarrollo de investigaciones a plenitud.
Pregunta #3
¿Actualmente tienes conexión a alguna red dentro de la biblioteca (# así no sea
una red de la carrera)?
Tabla 7. Redes en la biblioteca
Variable Conteo %
3 o mas 57 37%
2 84 55%
1 12 8%
Ninguna 0 0%
Total 153 100%
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
Fuente: Información directa (encuesta)
Ilustración 22. Numero de redes disponibles en la biblioteca
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado.
Fuente: Información directa (encuesta).
37%
55%
8%
Redes disponibles dentro de la biblioteca
3 o mas 2 1 Ninguna
46
Análisis pregunta #3: Con los resultados de esta pregunta podemos denotar
que actualmente en la biblioteca los estudiantes pueden tener acceso a un
número igual o superior a 3 puntos de acceso a Internet, pero esto no asegura
tener disponibilidad y su seguridad en los datos.
Pregunta #4
¿Cree usted que actualmente la velocidad en la transmisión de datos de las
redes Wi-Fi, satisface las necesidades para el acceso Internet dentro de la
biblioteca?
Tabla 8. Velocidad de transmisión
Variable Conteo %
Si 29 19%
No 124 81%
Total 153 100%
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
Fuente: Información directa (encuesta)
Ilustración 23. Importancia de la velocidad de transmisión de los datos
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado.
Fuente: Información directa (encuesta).
19%
81%
Velocidad de transmision de datos
Si No
47
Análisis pregunta #4: Actualmente la velocidad disponible en el punto de
acceso de la biblioteca, no satisface las necesidades de los estudiantes, tales
como poder descargar archivos, navegar rápidamente, consultar en línea,
causando molestias al momento de acceder a la información requerida, es
necesario tener un nuevo recurso de conexión para los estudiantes y su
desarrollo investigativo.
Pregunta #5
Estéticamente ¿Cree usted que la instalación realizada del punto de acceso (AP)
dentro de la biblioteca necesita adecuaciones?
Tabla 9. Instalación estética
Variable Conteo %
Si 144 94%
No 9 6%
Total 153 100%
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
Fuente: Información directa (encuesta)
Ilustración 24. Porcentaje de aceptación de instalación del punto de acceso
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado.
Fuente: Información directa (encuesta).
6%
94%
Instalacion estetica
NO
SI
48
Análisis pregunta #5:
De acuerdo al porcentaje de aceptación al cambio, se sugiere tomar en cuenta
una nueva alternativa de comunicación de datos o mejorar la estética de la
conexión actual (cables de red, tomacorrientes, canaletas, soportes).
Pregunta #6
Señale 3 indicadores necesarios que debería tener actualmente una conexión
inalámbrica dentro de la biblioteca, para el desarrollo de investigaciones.
Tabla 10. Factores importantes de una red inalámbrica
Variable Conteo %
Seguridad 119 26%
Velocidad 120 26%
Instalaciones optimas 44 10%
Solución ecológica 37 8%
Cobertura 90 20%
Disponibilidad 24/7 49 11%
Total 459 100%
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
Fuente: Información directa (encuesta)
Ilustración 25. Factores importantes para una red inalámbrica
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado.
Fuente: Información directa (encuesta).
26%
26%9%
8%
20%
11%
Indicadores importantes requeridas para una red inalambrica
Seguridad Velocidad Instalaciones optimas
Solucion ecologica Cobertura Disponibilidad 24/7
49
Análisis pegunta #6: Podemos observar los 3 factores que tienen mayor
importancia, en los cuales la necesidad de contar con un punto de acceso que
cuente con: Seguridad, velocidad y cobertura es notable para los alumnos.
Pregunta #7
¿Tiene conocimiento de la transmisión de datos a través de la luz?
Tabla 11. Transmisión de datos mediante la luz
Variable Conteo %
Mucho 22 14%
Bastante 47 31%
Poco 66 43%
Nada 18 12%
Total 153 100%
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
Fuente: Información directa (encuesta)
Ilustración 26. Porcentaje de conocimiento de la transmisión de datos
mediante la luz
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado.
Fuente: Información directa (encuesta).
14%
31%
43%
12%
Transmision de datos usando la luz
Mucho Bastante Poco Nada
50
Análisis pregunta # 7: Como podemos observar ante el actual avance
tecnológico de las conexiones inalámbricas, el conocimiento de la transmisión de
datos a través de la luz es poca para los estudiantes. Con esto podemos
asegurar el avance constante para seguir con las investigaciones.
Pregunta #8
¿Cree usted necesario una alternativa de comunicaciones inalámbricas dentro
de la biblioteca, para facilitar el acceso a Internet?
Tabla 12. Alternativa de comunicaciones
Variable Conteo %
Si 132 86%
No 21 14%
Total 153 100%
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado
Fuente: Información directa (encuesta)
Ilustración 27. Aceptación de una alternativa de comunicación inalámbrica
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado.
Fuente: Información directa (encuesta).
86%
14%
Alternativa de comunicaciones inalambricas
Si No
51
Análisis pregunta #8: Actualmente es necesario contar con una nueva
alternativa de comunicaciones inalámbricas dentro de la biblioteca, y satisfacer
los requerimientos de los estudiantes para acceder a Internet y realizar sus
investigaciones.
Validación de la hipótesis
Mediante la encuesta realizada en la biblioteca de la carrera podemos denotar la
necesidad de contar con una nueva alternativa de comunicaciones dentro del
lugar antes mencionado, a su vez cumplir con todos los requerimientos
necesarios para proporcionar una solución inalámbrica disponible para el
estudiante.
Es evidente la necesidad de contar con acceso a la información para realizar sus
respectivas investigaciones, así como la disponibilidad, confiabilidad e integridad
de los datos que estén disponibles, y también la velocidad de acceso.
Proporcionar a los estudiantes un nuevo sistema de comunicaciones
inalámbricas innovadora y para así contribuir con las futuras investigaciones
como carrera tecnológica estar a la vanguardia y contribuir con el estudio de
nuevas tecnologías que permitan satisfacer las necesidades futuras de
comunicaciones
52
CAPÍTULO IV
PROPUESTA TECNOLÓGICA
Análisis de factibilidad
Dentro del presente estudio se ha tomado en consideración los parámetros de
comparación como: Componentes, alcance, seguridad, manejo, mantenimiento y
desarrollo dentro de la tecnología Wi-Fi como mecanismo ya existente y estable,
frente al sistema Li-Fi, utilizando tablas de peso, que nos ayuda a tener una
mejor visión de cada uno de los puntos favorables si se llega a considerar a LI-FI
como nuevo sistema de transmisión de datos, mismas tablas que se puntuaran
porcentualmente en cada una de las características que se consideran
importantes en ambas tecnologías.
Factibilidad Operacional
Li-Fi, como tecnología en vías de desarrollo, tiene muy pocos equipos
desarrollados debido al desconocimiento porcentual a cerca de la misma. Harald
Haas, padre de esta tecnología, ayuda con aportes dentro de su página web, los
cuales son de suma importancia, si se desea desarrollar prototipos de
transmisión y recepción de datos utilizando bombillas tipo LED. Existen varias
implementaciones de esta tecnología que son muy destacadas tales como: Un
sistema de implementación de Li-Fi, para el control del sistema público vehicular
en Colombia; desarrollado por (Camargo Rodríguez, 2014) para el título de
Ingeniero Electrónico y de las telecomunicaciones en la Universidad Católica de
Colombia. En el cuál lo vehículos de servicio público tendrán en su parte superior
un sensor el cuál aprovechará la luz emitida por los faroles de alumbrado público
(siendo emitidas por bombillas de tipo led), cuando el vehículo tome su lugar
bajo el farol de bombillas led, será censado, recibiendo los datos como placa,
conductor, soat, orden, revisión, entre otros., esta idea nace como solución al
53
control de rutas y conductores en circulación y estado del vehículo, siendo así un
complemento de monitoreo solucionando problemas de tránsito vehicular.
Ilustración 28. Prototipo de sistema LiFi en servicio público vehicular
Fuente: http://repository.ucatolica.edu.co/
Acogiéndonos al material de apoyo y a los datos presentados de la encuesta
realizada a los estudiantes de la CINT de la UG, para saber cuál es el
conocimiento del alumnado sobre la tecnología Li-Fi. Una vez explicado el
sistema de transmisión de datos mediante la luz, como usurario ¿Optarían por el
uso esta tecnología de transmisión de datos de forma inalámbrica y con el
desarrollo de la misma?
Estos datos se reflejan en la tabla 10, para poder obtener datos de factibilidad
operacional entre la tecnología Li-Fi y Wi-Fi que es la tecnología inalámbrica
actual más utilizada, La cual tiene la siguiente descripción:
Tabla de factibilidad operacional
Elementos: Factores a considerar de las tecnologías a comparar.
Puntaje: Calificación máxima de cada factor.
54
Li-Fi: Características de Li-Fi considerando cada Factor de comparación.
Wi-Fi: Características de Wi-Fi considerando cada Factor de
comparación.
Tabla 13. Datos de factibilidad operacional
ELEMENTOS PUNTAJE LIFI P.L WIFI P.W
Mercado 20% Naciente 20% Desde el 2002 10%
Conocimiento 20% Bajo – Medio
10% Medio - Alto 15%
Manejo 20% Muy
Interesados 20% Medio - Alto 15%
Aplicabilidad 20% Muy
interesados 20% Alto 20%
Desarrollo 20% En vías de desarrollo
15%
Aplicada en la mayoría de
dispositivos: PCs, Smartphone,
tables, impresoras,
vehículos, entre otros.
20%
TOTAL 85% 80%
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado.
Fuente: Información directa (encuesta).
Conclusión de tabla 10
Li-Fi, aunque no desarrollada en su totalidad, se muestra interés por parte de
futuros usuarios, en querer adquirir conocimiento, poder manejar y probar este
mecanismo de transmisión de datos y así poder aplicarla dentro de su
arquitectura de redes inalámbrica, Li-Fi es un idea viable operacionalmente un
85% frente a Wi-Fi con un 80% sobre un 100% acogidos en los parámetros
estudiados dentro de la presente investigación a consideración propia. Puntaje
que es de suma importancia debido a que el objetivo de la tecnología es ganar
55
terreno para desarrollarse en su totalidad, lo que sería un avance más dentro del
ámbito de las redes inalámbricas.
Factibilidad Técnica
Considerando la obtención de los prototipos funcionales para demostrar la
hipótesis de transmisión de datos utilizando bombillas tipo LED y los resultados
tanto en alcance, conectividad, eficiencia, se armó la siguiente tabla para poder
definir porcentualmente qué sistema (Actual y futuro) es técnicamente más
eficiente utilizando como referencia los siguientes parámetros:
Tabla de Factibilidad Técnica
Tabla 14. Datos De Factibilidad Técnica
ELEMENTOS VALOR LIFI PTS WIFI PTS
ALCANCE 25%
Dependiendo de
las bombillas
leds que
contenga el
prototipo
20%
Dependiendo del
tipo y numero de
antenas que
tenga el equipo
20%
CONECTIVIDAD 25% Solo bajo la
luminaria Led 15%
En cualquier
lugar que el radio
del alcance
según las
antenas del
equipo emitan
señal óptima
25%
SEGURIDAD 50%
Máxima
(no se puedo
robar la señal)
50%
Vulnerable
( Muchas
brechas en su
señal)
5%
TOTAL 75% 50%
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado.
Fuente: Información directa (encuesta).
56
Parámetros: Medidas de Consideración a comparar más destacados
entre Li-Fi y Wi-Fi.
Puntaje: Calificación máxima de cada parámetro, puntaje que está dado
porcentualmente.
Li-Fi: Características de Li-Fi considerando cada parámetro de
comparación.
Wi-Fi: Características de Wi-Fi considerando cada parámetro de
comparación.
Conclusión tabla 11:
Basándonos en los datos obtenidos en las pruebas de nuestro prototipo
podemos decir que Li-Fi es un 75% más eficiente técnicamente sobre un 100% a
comparación de Wi-Fi, debido a la seguridad que ofrece este sistema de
comunicación inalámbrica, es la misma que persigue el usuario, ya que no sufre
de anclaje sin permiso a su red, robo de datos, entre otros, el único punto
desfavorable de la tecnología de comunicación de datos a través de la luz es
que tenemos que estar exclusivamente debajo del punto de acceso de
comunicación para establecer una transmisión de datos.
Para ayudar a los datos de factibilidad técnica evaluando el hardware, se toma
en consideración la siguiente tabla de peso, que contiene información de la
posibilidad de armar un prototipo Li-Fi vs uno de Wi-Fi:
Tabla de factibilidad técnica evaluando el prototipo
Características: Factores a considerar en la elaboración de un
prototipo de las tecnologías a comparar.
Puntaje: Calificación máxima de cada característica.
Li-Fi: Características de Li-Fi considerando cada Factor de comparación.
Wi-Fi: Características de Wi-Fi considerando cada Factor de
comparación.
57
Tabla 15. Datos de factibilidad técnica evaluando el prototipo
CARACTERISTICAS PUNTAJE LI-FI PTS WI-FI PTS
Complejo de realizar 25% No 25% No 25%
Pago por transmitir: Espectro radioeléctrico
25% No 25% Si 0%
Servicio adicional (energia)
25% No 25% Si 0%
Expandible (repetidor)
25% No 0% Si 25%
TOTAL 75% 50%
Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado.
Fuente: Información directa (encuesta).
Conclusión tabla 12:
En referencia técnica, un prototipo Li-Fi es un 25% más eficiente que un de Wi-
Fi sobre un 100% tomando en consideración los elementos utilizados en la
transmisión de datos dependiendo de cada prototipo en dónde Li-Fi gana por no
pagar el uso de una banda para poder trabajar, así como también evita el doble
consumo de energía.
Factibilidad Legal
Al ser Li-Fi una tecnología futurista, no vulnera ninguna ley o articulo
reglamentario dentro de Ecuador, ni mucho menos dentro de los estatutos que
maneja la Universidad de Guayaquil, por el contrario, la puesta en marcha de
esta tecnología y la creación de prototipos de la misma están amparados por los
objetivos 4, 5 y 7 del Plan del Buen Vivir, Tomo I vigente en Ecuador desde
2013 hasta 2017 y dentro de la Constitución de la República del Ecuador,
vigente hasta la actualidad en el Segundo capítulo, Sección tercera
58
Comunicación en los artículos 16, 17, 350 y 385 como se detalla en el segundo
capítulo del presente estudio.
Factibilidad Económica
Como toda nueva tecnología tiene beneficios de servicios y algunos puntos en
contra en cuanto a costo e implantación, en la siguiente tabla de peso se reflejan
los datos que mediante la realización de nuestro prototipo logramos obtener en
cuanto a costo e implementación del sistema Li-Fi Y los beneficios que se
pueden obtener a utilizar esta nueva propuesta de comunicación de datos de
forma inalámbrica. Revisar ANEXO N° 5. (Tabla 5: Factibilidad Económica
costo/beneficios).
Los materiales y métodos que se requieren para la implementación de un
prototipo Li-Fi, depende de los parámetros que considere cada desarrollador, en
el caso de nuestro prototipo se utilizaron los siguientes elementos:
Bombillas Tipo Led de 30mm funcionales hasta con 7 y 12 voltios de
luz blanca.
Chips: SN74HC14N.
Convertidores de puerto serial a Ethernet (RJ45 A DB9). Equipo
Lantronix.
Resistencias.
Capacitores.
Disipador.
Fuente de alimentación.
Placas.
Multivueltas de sensibilidad.
Osciloscopio para verificación de ondas y transmisión.
Cable utp.
Pulsadores.
Modulo sensor de luminosidad Lm-393.
59
Dando un valor de elaboración del prototipo: $21.53 valor de elementos
(Factura)
9.58 $ (envío) y $ 11.53 (recepción). Sin contar con los valores adicionales de
gastos en compra de osciloscopio y fuentes de alimentación de energía. Para
consideración de precios de los elementos que conforman el prototipo obtenido:
Revisar ANEXO N° 6, 7 Y 8
Conclusión tabla 5 (ANEXO N°5): Li-Fi, tiene una factibilidad económica de
100% sobre los puntos tomados a consideración frente a 30% que puntúa Wi-Fi,
En cuando ahorro de energía eléctrica nos ayuda a economizar en facturas de
uso del servicio debido que utiliza la misma salida de iluminación para poder
transmitir datos, la misma que se realiza de forma segura comparándola con el
uso de ondas radioeléctricas, al utilizar este medio de transmisión nos ahorra el
gasto de gabinetes, etiquetas y de más accesorios que se utilizan en una red
inalámbrica común, lo cual favorece en su totalidad al bolsillo de los usuarios que
opten por este sistema.
Etapas de la metodología del proyecto
El Project Management Institute (PMI) es una organización sin fines de lucro más
grandes del mundo que cuenta con medio millón de miembros, que avanza la
profesión de la dirección de proyectos a través de estándares y certificaciones
reconocidas mundialmente, a través de comunidades de colaboración,
abarcando certificaciones, estándares mundiales, investigaciones, capacitación y
educación, de un extenso programa de oportunidades de desarrollo
profesional25.
Acogidos a los estándares que proporciona el PMI. La presente investigación
tomará esta metodología, misma que detalla las características mantenidas tales
como por ejemplo el comienzo y fin establecido que tiene el presente estudio, un
alcance que detalla las limitantes, así como los recursos a utilizar, entregables y
anexos que se detalla dentro del primer capítulo.
25 https://americalatina.pmi.org/latam/AboutUS/WhatisPMI.aspx
60
Según el PMI, los procesos para dirigir los proyectos caen en cinco grupos:
Iniciación
Planificación
Ejecución
Monitoreo y control
Cierre 26
Iniciación: El presente estudio dio inicio con la creación de un Anteproyecto, el
cuál plasmaba la idea principal de la presente investigación: Realizar un estudio
con las características más relevantes de la tecnología Li-Fi y presentar un
prototipo funcional, el cuál comprobará la hipótesis te transmitir datos mediante
la luz.
Planificación: Como todo proyecto, se debía de contar con una planificación de
cada uno de los eventos a realizar, para lo cual, se elaboró un cronograma
realizado en Project manager, mismo que contaba con 20 semanas, lapso
máximo para desarrollar el presente estudio. Revisar ANEXO N° 9
Ejecución: Una vez representados por fechas los eventos a ejecutar, se
procede a seguir rigorosamente el cronograma adjuntado en el ANEXO N° 9,
mismo que va ligado con la elaboración de la investigación correspondiente de
la tecnología Li-Fi, armar los 4 capítulos que contiene el presente documento,
puesta en marcha de la creación de los prototipos, pruebas de envío y recepción
de datos, toma de medidas de la biblioteca de la Carrera de Ingeniera en
Networking y Telecomunicaciones de la Universidad de Guayaquil, para realizar
la maqueta en la que se presentará como escenario la temática que realiza el
sistema de transmisión de datos de forma inalámbrica mediante la luz.
Monitoreo y control: Al manejar la creación de un prototipo, se debe tener un
monitoreo y control de los avances y funcionamiento del mismo, desde el
diagrama de bloques hasta la obtención del prototipo completo alojado en una
26 https://americalatina.pmi.org/latam/AboutUS/QueEsLaDireccionDeProyectos.aspx
61
placa. Paso que está dirigido por el Ingeniero José Lenin Morejón Campoverde,
Mentor del prototipo funcional a presentarse.
Cierre: Una vez realizadas todas las actividades reflejadas en el cronograma del
ANEXO N° 9, se da paso a la explicación y sustentación de los resultados de
factibilidad técnica, operacional y económica obtenidos en el proceso de
investigación, así como también demostrar la validez de los prototipos
funcionales, para con esto dar el cierre respectivo de la presente investigación
tomando en cuenta la fecha límite de entrega.
Entregables del proyecto
Se entregará a la CINT de la UG:
2 empastados del tomo I correspondiente al estudio de la tecnología Li-Fi
como alternativa de comunicación de datos de forma inalámbrica en la
biblioteca de la CINT.
1 cd que contiene el estudio de la tecnología Li-Fi, diapositivas, pdf de
forma digital.
1 cd de contenido multimedia con evidencia de transmisión de datos
utilizando bombillas tipo Led.
1 maqueta tipo escala de la biblioteca de la Carrera de Ingeniera en
Networking.
Prototipo de envío y recepción de datos utilizando bombillas tipo led y la
luz como medio de transmisión
Criterios de validación de la propuesta
Para la validación de nuestra propuesta hemos tomado el criterio de “Juicio de
expertos” ayudándonos del punto de vista del mentor de nuestro prototipo: José
Lenin Morejón Campoverde, Docente desde hace 22 años de la Universidad
Católica Santiago de Guayaquil, ex docente de la Universidad de Guayaquil en
la CINT, dueño de una gran experiencia dentro del área tecnológica, electrónica
y digital, para que haga constancia de los pasos a seguir para la adquisición del
62
prototipo, así como el funcionamiento del mismo, envío y recepción de datos de
manera exitosa. Revisar en el ANEXO N° 10 la carta de petición y ANEXO N° 11
juicio de experto.
Criterios de aceptación del Producto o Servicio
Dentro de los alcances y criterios de aceptación de entregables obtenidos dentro
de la presente investigación, se presenta un formato que se detalla en el ANEXO
12, en el que se califica porcentualmente y partes cada uno de los avances,
correcciones, lineamentos dentro del documento, así como también el ANEXO
N° 13 (Anexo N°5 del proceso de titulación) el informe presentado a secretaria el
día de la entrega de los anillados de parte de nuestra maestra guía Ing. Marjorie
Arias, una carta dirigida al director de la Carrera de Ingeniera en Networking y
Telecomunicaciones Ing. Harry Luna, para pueda recibir todos los entregables
obtenidos en el proceso de titulación, ver ANEXO N°14, así como también el
detalle del ANEXO N°15 de los avances, pruebas y análisis del prototipo
funcional de la mano el Ing. Lenin Morejón Campoverde.
Cada uno de los formatos contienen las condiciones y parámetros dentro de
nuestro alcance que debe cumplir, para así dar un nivel porcentual aceptable
que periódicamente se ven reflejados en la obtención del paper informativo y el
prototipo funcional y así dejar constancia del funcionamiento en su totalidad de
los mismo. En ANEXO N° 16 encontramos la matriz completa de los puntos a
tomar para cada punto plasmado en nuestro alcance, así como contenido,
identificación del problema, objetivos, resultados esperados, cumplimiento de
cronograma, entre otros. Con una observación adicional si cada uno de estos
puntos fueron cumplidos o no.
63
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusión
Con el desarrollo de la presente investigación se concluye que:
Li-Fi es una tecnología en vías de desarrollo, la cual no llega para
sustituir a sus antecesoras, sino más bien perfeccionar y sacar ventajas
ante ellas, prometiendo un alto nivel de seguridad frente a otras
tecnologías, debido al medio de transmisión que utiliza, además de no
usar el espectro de radiofrecuencia, es amigable con el medio ambiente y
con la salud humana.
Realizar un prototipo de la tecnología Li-Fi no tiene complejidad, antes de
ensamblarlo se debe elegir el modo de conexión (Simplex, dúplex. half
dúplex), teniendo en cuenta la velocidad de transmisión de los algunos
elementos como: el fotodiodo de recepción y el puerto de envío
(LANTRONIX en nuestro caso) que van a componer dicho prototipo.
En base a las pruebas realizadas con los prototipos obtenidos dentro del
proceso de titulación para mostrar la mecánica que utiliza el sistema de
transmisión de datos mediante la luz visible de bombillas LED,
comprobamos que: Se adapta sin problemas a cualquier fuente de luz, el
envío de datos es casi imperceptible a la vista humana, la transmisión y
recepción de datos depende mucho del tipo y número de bombillas que
se utilicen al implementarlo teniendo en cuenta la distancia entre emisor y
receptor así como también el entorno en el cuál va a funcionar.
Tomando en consideración estos puntos, podemos decir que Li-FI es una muy
buena alternativa futura de comunicación inalámbrica debido a que aún se
encuentra en etapa de desarrollo e investigación. Sería un gran avance
tecnológico si Li-Fi se llega a posesionar en el mundo de las redes, siendo esta
64
la más segura, ganando el apoyo de aquellos que buscan mantener la
integridad, confidencialidad y disponibilidad de sus datos.
Recomendación
En base a la investigación realizada podemos recomendar:
La implementación de Li-Fi debe ser ambientes cerrados, para evitar
interferencias por ruido y sombras.
Contar con elementos de avance tecnológico de gama media-alta, en
nuestro caso: Dispositivos Lantronix y fotodiodos. Para poder trabajar con
Lantronix es recomendable realizar pruebas con la velocidad de
transmisión con medidas iguales en bits en envío y recepción. Con
respecto a los fotodiodos se recomienda realizar varias pruebas de
sensibilidad y alcance con respecto a distancia que tiene con el emisor.
Dichas pruebas ayudan con mejoras en el alcance y la visibilidad del
parpadeo (para que sea imperceptible) del emisor al enviar datos.
Al obtener el emisor se debe escoger bien el tipo de bombilla que va a
formar parte del prototipo, debido a que según el tipo de luz (blanca,
amarilla) que emite se da su alcance.
65
BIBLIOGRAFÍA
Artículo Wireless data from every light bulb”. TED Global. Harald Hass,
Julio 2011
“Complete Modeling of Nonlinear Distortion in OFDM-Based Optical
Wireless Communication” Jornada de tecnologia IEEE. Tsonev, D.;
Sinanovic, S.; Hass, Harald, Septiembre 15
Tesis: “Análisis de la tecnologia Li-Fi”. Jesus Peñafiel Peñafiel, febrero
2015
“Seguridad en redes inalámbricas. Sistemas y Telematica. Madrid Molina
http://bibliotecadigital.icesi.edu.co/biblioteca_digital/handle/10906/400
The university of Edinburgh. Página web oficial y artículos de Harald
Haas. http://www.lifi.eng.ed.ac.uk/
PureLifi. Página web y artículos de HAaald Haas, http://purelifi.com/
Datos inalámbricos en cada foco incandesente, TED Global. Harald
Haas,
https://www.ted.com/talks/harald_haas_wireless_data_from_every_light_
bulb?language=es
Principles of LED Light Communications. Towards Networked Li-Fi; Silven
Dimitrov and Harald Haas; Cambridge University Press
ANEXOS
ANEXO N° 1
E N C U E S T A
Objetivo: Evidenciar la necesidad que tiene el alumnado de contar con
una red inalámbrica que brinde un servicio eficaz. Cuanto se conoce de
Li-fi y si esta tecnología se podría considerar como una alternativa de
comunicación de datos de la biblioteca de la CINT en la UG.
Área/ puesto de trabajo: Biblioteca Nombre:
1.- ¿Con qué frecuencia, asiste a la biblioteca de la carrera?
Siempre A veces Rara vez
Nunca
2.- ¿Cree usted necesario el uso de Internet, para el desarrollo de investigaciones
dentro de la biblioteca?
3.- ¿Actualmente tienes conexión a alguna red dentro de la biblioteca (# así no sea
una red de la carrera)?
3 o más 2 1 ninguna
4.- ¿Cree usted que actualmente la velocidad en la transmisión de datos de las
redes Wi-Fi, satisfacen las necesidades para el acceso a Internet dentro de la
biblioteca?
5.- Estéticamente ¿Cree usted que la instalación realizada del punto de acceso
(AP) dentro de la biblioteca necesita adecuaciones?
6.- Señale 3 indicadores necesarios que debería tener actualmente una conexión
inalámbrica dentro de la biblioteca, para el desarrollo de investigaciones.
Seguridad Solución ecológica
Velocidad Cobertura
Instalaciones optimas Disponibilidad 24/7
7.- ¿Tiene conocimiento de la transmisión de datos a través de la luz y que este
sistema tiene por nombre Li-Fi?
Mucho Bastante Poco Nada
8.- ¿Cree usted necesario una alternativa de comunicaciones inalámbricas dentro
de la biblioteca, para facilitar el acceso a Internet?
ANEXO N° 2
ENTREVISTA
Objetivo: Obtener información de estado de la red que se encuentra
dentro de la biblioteca de la carrera de ingeniería en Networking y
Telecomunicaciones de la Universidad de Guayaquil, así como una
estadística de mensual correspondiente al mes de mayo del 2016 de los
alumnos que acuden a la misma.
Nombre del entrevistado: Charito Mora Magallanes Área/ puesto de trabajo: Biblioteca Fecha: 8 de junio del 2016
1) ¿Cuántos alumnos de la CINT acuden en el mes a la biblioteca? -En total los alumnos que acudieron en todas las jornadas, que pertenecen a la Carrera de Networking en el mes de mayo, tanto hombres como mujeres, fue 338 Alumnos
2) ¿Qué medidas tiene este escenario contando desde la sala de
lectura hasta el fondo bibliográfico?
(Información enviada por correo institucional)
3) ¿Existe alguna conexión Wi-Fi dentro de la biblioteca?
- Si hay, pero nunca se puede conectar, es como que si no
funcionara
4) ¿Cuál es la situación de los equipos de comunicación
inalámbrica?
- Desconozco, esos aparatos están ahí, la gran mayoría de veces
pasa desconectado creo, ya que nunca hay Internet.
5) ¿Los alumnos se quejan constantemente del problema
existente con la red Wi-Fi? - Casi siempre, debido a que esta área es la más concurrida en la
época de exámenes.
6) Como Operadora en esta área ¿Le gustaría que se dé una solución eficaz a este problema?
- Claro que sí, de haber una solución sería más eficaz el proceso
de investigación que se lleva a cabo dentro de la biblioteca.
ANEXO N° 3
Petición para obtener información del estado de la red de la biblioteca
ANEXO N°4
ENTREVISTA
Objetivo: Relacionar el proyecto de titulación con los conocimientos y
pensamientos del maestro guía de elaboración del prototipo funcional
para profundizar lineamientos que se llevarán el proceso de obtención del
mismo.
Nombre del entrevistado: Ing. Lenin Morejón C. Área/ puesto de trabajo: Telecomunicaciones Fecha: 13 de junio del 2016
1) ¿Cuántos años de experiencia tiene en el ámbito de las
telecomunicaciones?
- 22 años aproximadamente como docente en la Universidad Católica
Santiago de Guayaquil, 2 años en la UG y en esta área de innovación
casi toda mi vida, ya son 51 años los que tengo
2) ¿Cuándo se dio cuenta que lo apasionaba esta área?
- Realmente desde que estaba en el Colegio Vicente Rocafuerte, en ese
tiempo no había lo que era un área de telemática, pero opte por la
electrónica, poco a poco fui adquiriendo más conocimientos y tal punto
que ya estoy por ser magister.
3) ¿Qué aspectos conoce de la tecnología Li-fi?
- Es una muy buena opción en cuanto comunicación inalámbrica, es una
nueva idea que se está desarrollando, algo un poco limitante, pero en
seguridad es la opción perfecta
4) ¿Cuál es su visión de poder obtener un prototipo de comunicación
mediante la luz?
- Que se puede realizar, cuando existe una investigación a fondo y el
conocimiento se puede obtener lo que uno se fije, podemos empezar con
un diagrama de bloques y luego ir descubriendo poco a poco hasta
obtener el transmisor y receptor de este prototipo
5) ¿Qué espera del futuro de las telecomunicaciones?
- El mundo de las telecomunicaciones es muy amplio y día a día las cosas
cambian, mejoran y sorprenden, cada equipo tiene una era, un
predecesor y un futuro, creo que yo que la era del futuro de las
telecomunicaciones está en proceso no muy lejano, lo que hoy llamamos
un boom, pronto será historia.
6) Como fututos ingenieros: ¿Qué nos podría aconsejar?
- Que estén siempre investigando, estudiando, no se queden solamente
con lo que la Universidad les da, cuando salgan a laborar en el campo de
las telecomunicaciones se darán cuenta que es un mundo muy amplio, y
que apasiona ver como ponemos un grano de arena para acortar
distancias e innovar con cada cosa que ya existe siguiendo sus principios
básicos
ANEXO N° 5 Tabla de comparación costo/beneficio LI-fi vs Wi-fi
Costo/Beneficio
VALOR
Li-Fi
PTS
Wi-Fi
PTS
Energía eléctrica:
Beneficio
Costo
15%
15%
Una sola fuente de
transmisión de datos y
alimentación a la vez
Bajo consumo
15%
15%
Fuente de alimentación para uno
más equipos para poder transmitir
datos
Doble uso de energía
5%
5%
Transmisión de
datos:
Beneficio:
Costo:
20%
20%
La trasmisión de datos se
hace de forma segura, debido
a que solo transmite estando
debajo de las bombillas tipo
led, esto quiere decir que
como no se propaga, la red
no es vulnerable a ataques
cibernéticos
No existe pago por utilización
del espectro radioeléctrico
20%
20%
Debido a que la trasmisión de
datos se realiza a través de ondas
radioeléctricas, se propaga por el
aire, la cual es vulnerable a
ataques de parte de tercero tal
como lo es el conocido “robo de
contraseña” para adquirir el
beneficio de transmisión de datos
Al tratarse las ondas
radioeléctricas tiene un costo
dependiendo las leyes estipuladas
en el país que se implemente
5%
5%
Ruido Visual
Beneficio
Costo
15%
15%
Al ser bombillas o luminarias
de transmisión evita la
aperción de equipos por
doquier
No se necesita gabinetes de
organización
15%
15%
Como punto transmisión repetible,
existe la aparición de más de
equipo que no siempre es
agradable para el usuario.
Dependiendo de la ubicación del
equipo, se necesita un accesorio
extra, como gabinetes o racks.
5%
5%
TOTAL 100% 30%
ANEXO N° 6
Factura de compra de componentes que conforman el prototipo funcional
ANEXO N° 7
Factura de compra de componentes que conforman el prototipo funcional
ANEXO N° 8
Factura de compra de componentes que conforman el prototipo funcional
ANEXO N°9
Print de pantalla de Diagrama de Gantt- Cronograma en Project
ANEXO N° 10
Carta de petición para validación por juicio de experto
Guayaquil, Agosto del 2016
Ing. Lenin Morejón Campoverde
Asunto: Validación de instrumento por juicio de Experto Saludos cordiales. Por la presente nos dirigimos a usted con el respeto y consideración
debida, como ex estudiantes de su cátedra, nos acogemos a su gran
experiencia y trayectoria profesional en el campo de las
telecomunicaciones, solicitamos su colaboración en emitir su JUICIO DE
EXPERTO para la validación del instrumento obtenido dentro del proceso
de titulación desarrollado bajo el tema: “ESTUDIO DE LA TECNOLOGÍA
LI-FI COMO ALTERNATIVA DE COMUNICACIÓN DE FORMA
INALÁMBRICA EN LA CARRERA DE NETWORKING Y
TELECOMUNICACIONES”
Por su dispuesta colaboración, quedamos de usted eternamente
agradecidos.
Atentamente:
____________________ _____________________
CINTHIA SAÑUDO A. IRVING OYOLA P.
ANEXO N° 11
ANEXO N° 12
Aceptación del proceso del trabajo de titulación por parte de la tutora
ANEXO N° 13
Aceptación por parte de la directora del proyecto
ANEXO 14 Petición de aceptación de entregables dirigida al Director de la CINT
ANEXO N °15
ANEXO N° 16