UNIVERSIDAD TECNOLOGICA ISRAEL

TEMA: DISEO DE UNA RED DE TRANSMISION DE INTERNET BANDA ANCHA PARA ZONAS RURALES EN EL VALLE DE LOS CHILLOS

Nombre: Gabriel Guzmn Molina

IDEA: Dar acceso a internet a zonas rurales de difcil acceso en el Valle de los Chillos

TEMA: DISEO DE UNA RED DE TRANSMISION DE INTERNET BANDA ANCHA PARA LA PARROQUIA RURAL DE PINTAG

Problema.-El internet se ha convertido en una herramienta que ha ido evolucionando rpidamente en los ltimos aos hasta el punto de convertirse en un medio indispensable de comunicacin global, son muchas de las soluciones actuales de acceso a internet en nuestro pas, pero existen algunos sectores, sobretodo zonas rurales donde el acceso a internet es muy limitado o nulo, por lo cual se hace necesaria la bsqueda de una solucin de conectividad, mediante la aplicacin de tecnologa inalmbrica como medio de acceso a internet, adems la red debe brindar altas prestaciones y calidad de servicio

Justificacin.-Las poblaciones rurales por su dificultad geogrfica para la implementacin de redes cableadas estructuradas, por lo general cuentan con un ineficiente sistema de acceso a la comunicacin. Esta situacin es una barrera para el desarrollo tecnolgico ya que impide ciertos beneficios como el acceso a internet y a la comunicacin, actualmente todava existe varios sectores rurales en donde no se puede acceder a servicios de comunicaciones de banda ancha, unas de las razones se debe a las caractersticas geogrficas por lo cual se investigaran alternativas tecnolgicas que permita brindar servicios de internet en estas zonas, se ha escogido la parroquia de Pintag, por la cercana y conocimiento de la poblacin por parte del investigador adems que cumple con los requisitos que se busca para realizar la investigacin

Objetivos

General.- Disear una red de conexin a internet para la parroquia rural de Pintag, mediante el uso de tecnologa inalmbrica de transmisin de datos que permite conexiones estables a largas distancias y brinda una excelente relacin de costo de implementacin y conectividad

Especficos.-

Evaluar la tecnologa inalmbrica de transmisin de datos WiMAX, como la mejor alternativa para proporcionar servicios de internet en estas zonas que por su situacin geogrfica no permiten la implementacin de redes de fibra ptica o ADSL, por los elevados costos de obra civil que esto implicara

Satisfacer las necesidades de los usuarios conectados a la red en trminos de conectividad y disponibilidad

Justificacin Cientfica.-

En muchos pases se han realizado implementaciones de redes inalmbricas para que las zonas rurales tengan acceso de banda ancha, considerando principalmente la viabilidad de la implementacin segn sus necesidades y economa para comunicar a las zonas ms pobres.Se propone implementar redes WMN basadas, en WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access o interpretado como Interoperabilidad para el Acceso a Microondas), es una novedosa forma de transmisin de datos usando microondas de radio. Esta tecnologa es usada comnmente para Internet inalmbrico de banda ancha dentro de un rea geogrfica determinada. El protocolo que caracteriza a esta tecnologa es el 802.16. Esta tecnologa brinda una solucin de cobertura, sin embargo existen problemas que solventar para considerar totalmente valida el uso de esta tecnologa.Para mejorar notablemente la cobertura de estas zonas se debe analizar el uso de una tecnologa hibrida, combinando, el uso de fibra ptica, tecnologa inalmbrica pasada en WIMAX y el uso de radio enlaces conectados mediante multipuntos y a su vez a modos principales todo esto como parte del diseo de una red que permita estabilidad en las conexiones, ya haga factibles la recepcin de seal a larga distancia.

Marco Terico.-

El concepto de diseo suele utilizarse en el contexto de las artes, la arquitectura, la ingeniera y otras disciplinas, el diseo implica una representacin mental y la posterior plasmacin de dicha idea en algn formato grfico (visual) para exhibir cmo ser la obra que se planea realizar tomado del autor RUBEN IGLESIAS MONTEIUR del libro INSTALACION DE LINEAS Y EQUIPOS DE COMUNICACIN, Editorial Ideas Propias, segunda edicinRed, procede del latn. Ms exactamente emana del vocablo rete, que es sinnimo de malla, el fundamento del concepto de redes ha nacido de la biologa, las modernas interacciones entre equipos informticos guarda enormes similitudes con el comportamiento de las neuronas en el sistema nervioso central. Cada una de estas clulas acta en s misma como un ordenador, con capacidad de interconexin mltiple con decenas de miles de otros ordenadores en forma directa o indirecta tomado del autor RUBEN IGLESIAS MONTEIUR del libro REDES DE COMUNICACIONES, Universidad politcnica de Valencia.Utilizando estos conceptos para nuestro estudio, buscaremos la infraestructura cuyo diseo posibilita la transmisin de informacin a travs del intercambio de datos. Cada una de estas redes ser diseada especficamente para cubrir zonas de difcil acceso, con una arquitectura determinada que facilite la implementacin de la mismaEl concepto de redes inalmbricas hace referencia a un conjunto de equipos interconectados por medio de ondas de radio o infrarrojo, tomado del autor; JOSE MARIA HERNANDO RABANOS del libro COMUNICACIONES MOVILES, segunda edicin

Es importante comprender que una red inalmbrica puede ser parte de una red mixta dependiendo si se estudia un segmento de red o la totalidad de la misma como explica THOMAS L. FLOYD, en su libro FUNDAMENTOS DE SISTEMAS DIGITALES, novena edicin; La interaccin de diversos medios de transmisin hace que pensemos en diferentes dispositivos que permitan la conectividad entre estos medios y la diferencias entre sus tecnologas, mediante esto podemos considerar que no tendr el mismo desempeo los dispositivos que utilizan fibra ptica que los medios de conexin por ondas de radio

Las caractersticas principales de las redes inalmbricas por onda de radio es que las fuentes de interferencia existen en mayor cantidad que las redes cableadas como indica DANIEL GARCIA GOMEZ DE BARREDA, en su libro SISTEMAS CIRCULARES DE RADIONAVEGACION, novena edicin, donde seala que Al utilizar el aire como medio de transmisin para las ondas de radio, estas se encuentran expuestas a interferencias generadas por el mismo ambiente (humedad, tormentas elctricas, etc.), el campo magntico de la tierra y la cobertura que ofrecen es directamente proporcional a la potencia de la antena, aunque los estndares de transmisin juegan un papel de regulacin en las potencias y frecuencias a ser utilizadas para la transmisin. Este es importante ya que sabemos que el alcance de emisin de seal depende de varios factores externos

Las redes inalmbricas inicialmente fueron enfocadas para el uso en el hogar pero ahora existen redes con certificacin WiMAX que estn siendo implementadas en espacios geogrficos muy grandes, ahora vamos a conocer los conceptos de estas tecnologas, tomados del autor MCGRAW-HILL, en su libro SEALES Y SISTEMAS (SCHAUM), Tercera edicinLas redes WiFi tambin son conocidas como redes de Wireless Ethernet aunque el termino no es apropiado permiten la conectividad con una WLAN por medio de un punto de acceso (AP), el cual servir como enlace de red y el dispositivo mvilWimax (World Interoperability for Microwave Access Interoperabilidad mundial para acceso por microondas). Tambin conocida como IEEE 802.16, es la tecnologa estandarizada para redes de comunicacin que permite el acceso inalmbrico de ltima milla. Adems de representar una alternativa a las tecnologas de acceso de ltima milla fijas como el DSL y cable, permite el acceso mvil de banda ancha teniendo una amplia rea de cobertura

A diferencia del estndar WiFi, WiMAX es una tecnologa diseada en cubrir grandes distancias con un gran ancho de banda; es una alternativa confiable para ofrecer servicios de banda ancha con calidad de servicio (QoS) en zonas donde el -24- medio de transmisin fsico (cable, cobre, fibra ptica) es de difcil implementacin; debido al coste que produce o por la baja densidad poblacional como por ejemplo en zonas rurales tomado de JUAN JOSE MURILLO FUENTES, de su libro PROBLEMAS DE RADIOCOMUNICACION, primera edicin

WiMAX, tiene varios estndares como podemos apreciarlo la explicacin de BENITO TOMAS PERALES, en su libro INFRAESTRUCTURAS COMUNES DE TELECOMUNICACION Y RADIOCOMUNICACIONES, editorial MARCOMBO, TERCERA EDICION, donde clasifica:

802.16a: Publicada en enero del 2003, diseado solo para proporcionar conectividad de ltima milla. Soporta enlaces con y sin lnea de vista (LOS y NLOS) 802.16d: Publicada en octubre del 2004, Wimax para redes fijas y nmadas con calidad de servicio y seguridad; es un estndar en el que se establece un enlace radio entre la estacin base y un equipo de usuario situado en el domicilio del usuario. Para el entorno fijo, las velocidades tericas mximas que se pueden obtener son de 70 Mbps con un ancho de banda de 20 MHz. Sin embargo, en entornos reales se han conseguido velocidades de 20 Mbps con radios de clula de hasta 6 kilmetros, ancho de banda que es compartido por todos los usuarios de la celda. A su vez permite accesos concurrentes en celdas, cuyos radios varan entre 3km y 10km. 802.16e Wimax Mvil. Publicada en Febrero del 2006. La otra variante, 802.16e, es de movilidad completa y permite el desplazamiento del usuario de un modo similar al que se puede dar en GSM/UMTS6. An no se encuentra desarrollado y actualmente compite con la tecnologa LTE7, basadas en femtoceldas8 conectadas mediante cable. Por ser la alternativa para las operadoras de telecomunicaciones que apuestan por los servicios en movilidad, este estndar, en su variante no licenciado, compite con el IEEE 802.11n, ya que la mayora de los porttiles y dispositivos mviles, empiezan a estar dotados de este tipo de conectividad. 802.16j Publicada en Junio del 2009 se centra en la definicin de multisaltos. 802.16-2009 -28- Publicada en Mayo del 2009 como enmienda de IEEE802.16-2004. Especifica la interface area, incluyendo capa de acceso y control al medio (MAC) y la capa fsica (PHY), combinando sistemas fijos y mviles de acceso PtMP (Punto-Multipunto) de banda ancha que proveen mltiples servicios.

Esta clasificacin nos ayuda a comprender la evolucin de WiMAXPero como estructurar una red WiMAX, JENNIFER H. MEADOWS y AUGUST E. GRANT, en su libro ESTADO Y DESARROLLO DE LAS TECNOLOGIAS DE LA COMUNICACIN, segunda edicin, indica:El total de la red puede ser dividido en tres partes: Estaciones Mviles (MS), usadas por el usuario final para acceder a la red Red de servicio de acceso (ASN), la cual comprende una o ms Estaciones Base (BS) y uno o ms gateways ASN los cuales forman la red de acceso inalmbrica de borde. Red de servicio de conectividad (CSN), la cual brinda la conectividad IP.

GORDON CLARKE y DEON REYNDERS define, en su libro PRACTICAL MODERN SCADA PROTOCOLS: DNP3, IEC 60870.5 AND RELATED SYSTEMS, cuarta edicin, de la siguiente manera: Estacin Base (BS): La BS es responsable de proveer la interfaz inalmbrica al MS. Otras funciones que pueden ser parte de la BS son las llamada de gestin para la micro movilidad, tal como: handoff triggering y tunnel establishment, radio resource management, QoS policy enforcement, traffic classification, DHCP (Dynamic Host Control Protocol) proxy, key management, session management, y multicast group management. Gateway de Red de Servicio de Acceso (ASN-GW): El gateway ASN normalmente opera como un punto de agregacin de trfico de la Capa 2 (enlace de datos). Otras funciones que pueden ser parte del ASN-GW son: control de admisin, almacenamiento de los perfiles de usuarios y claves de encriptacin, funcionalidad AAA (authentication, authorization and accounting), establecimiento y gestin del mobility tunnel entre la BS y el usuario, QoS, y enrutamiento al CSN. Red de servicio de conectividad (CSN): El CSN brinda conectividad a Internet, ASP, otras redes pblicas y/o redes corporativas. El CSN forma parte del NSP e incluye los servidores de AAA que soportan la autenticacin para los dispositivos, usuarios, y servicios especficos. El CSN brinda seguridad y asegura el QoS a cada usuario. Tambin es responsable por la gestin del direccionamiento IP, soporta roaming entre diferentes NSPs, gestiona las ubicaciones entre los ASNs, como as tambin la movilidad y el roaming entre ellos. Adems, el CSN puede brindar funciones de gateway o de interoperabilidad con otras redes, tal como la PSTN (public switched telephone network), 3GPP, y 3GPP2.

TIPO DE INVESTIGACIONEn la investigacin se va a empezar utilizando el mtodo exploratorio, antes de comenzar con el diseo de la red debemos buscar las tecnologas aplicables y su funcionalidad en las zonas de aplicacin, como no existe una red de internet en los sectores rurales de investigacin, no tenemos una referencia especfica para estos lugares, por lo cual vamos a buscar referencias generales y su aplicacin en zonas de similar situacin geogrficaLuego se procede a utilizar el mtodo descriptivo, necesitamos conocer datos sobre la situacin geogrfica, poblacin, que nos permita definir los parmetros dentro de los cuales se regir el diseo de la red, con esto puede definir el alcance que apreciamos obtener y el tipo de estructura a utilizar, ademar podemos estimar el nmero de usuarios que se podrn conectar con ptimos niveles de estabilidadFinalmente aplicamos el mtodo correlacional, una vez definida las caractersticas de la tecnologa a utilizar, necesitamos buscar la proporcionalidad de su efectividad, esto es muy importante para el diseo de la red, por lo cual relacionamos parmetros de alcance de los equipos a utilizar, con la geografa del medio, como se describe en el marco terico la tecnologa inalmbrica a implementar se ve afectada por factores externos, adems de esta referencia, tambin debemos hace relacin a la poblacin, el diseo tambin implica optimizar recursos y se hace necesario, optimizar la transmisin hacia las zonas de mayor poblacin donde habr mayor demanda de conexiones

HIPOTESISLa efectividad de la tecnologa inalmbrica WiMAX para la transmisin de internet ser considerablemente afectada por la situacin topogrfica de la parroquia de PintagUNIVERSO Y LA MUESTRALa parroquia de Pintag est ubicada al sur de Quito, en la provincia de Pichincha, cerca del Valle de los Chillos, ocupa un rea de 513.4 km2 y tiene una poblacin de aproximadamente 21.000 habitantes (VII Censo de Poblacin y VI de Vivienda 2010), los habitantes de Pintag sern el universo de nuestra investigacin.Como muestra se tomara un 1% de la poblacin es decir 210 habitantes

VARIABLESVariables Independientes Cantidad de usuarios que acceden a un mismo tiempo a Internet Requerimientos de los usuarios

Variables Dependientes Estructura y equipos para implementar la red

METODOS DE INVESTIGACION

Por la naturaleza del proyecto se considera que se va utilizar un mtodo de investigacin emprico sobre el diseo de una red inalmbrica WiMAX, buscando una solucin de conectividad para la parroquia de Pintag, rigindonos en estndares que rigen el estudio de este tipoSe utilizara en este proyecto los siguientes mtodos de investigacin:La observacin cientfica; ya que se tendr que detectar ciertos rasgos de loEstndares propuestos para las tecnologas de redes inalmbricas.

La medicin; Debido a que debemos medir los parmetros obtenidos, para saber si podemos cumplir los estndares de la tecnologa aplicada, y buscar soluciones a los problemas causados en casos de interferencia

TECNICAS DE INVESTIGACION

Las tcnicas de investigamos que se van a utilizar estn directamente relacionadas con los objetivos especficos de nuestro proyecto por lo cual los mencionaremos a continuacin Evaluar la tecnologa inalmbrica de transmisin de datos WiMAX, como la mejor alternativa para proporcionar servicios de internet en estas zonas que por su situacin geogrfica no permiten la implementacin de redes de fibra ptica o ADSL, por los elevados costos de obra civil que esto implicara

En este caso es conveniente realizar una entrevista para tener datos concretos sobre el uso de la tecnologa WiMAX en nuestro pas

Satisfacer las necesidades de los usuarios conectados a la red en trminos de conectividad y disponibilidad

La mejor forma de conocer las necesidades de unos usuarios es mediante una encuesta, ya que por medio de un cuestionario podemos recolectar valiosa informacin ENCUESTASe ha planteado una encuesta en base a preguntas concretas sobre la utilizacin del servicio, la preferencia del usuario y la comodidad del mismo, nuestro objetivo en esta encuesta es encontrar el tipo de usuarios al cual debemos enfocar nuestro servicio y saber cules son sus necesidades y enfocarnos en satisfacer las mismas

CUESTIONARIO1. Considera usted que un servicio de internet se aplica a su labor y necesidad?SI NO2. Cree necesaria la implementacin de acceso a internet en su comunidad?SI NO3. Ha utilizado algn servicio de acceso a internet?SI NO4. El servicio de internet utilizado es seguro y confiable?SI NO5. Satisface sus necesidades de acceso a internet el proveedor que ha utilizado?SI NOEn el caso de contestar NO, que necesita para sentirse totalmente satisfecho al utilizar internet.

6. Su acceso a internet es de uso: PERSONAL COMERCIAL EDUCATIVO

ENTREVISTALa entrevista est enfocada en recolectar informacin especfica generada por un experto, sobre el uso y eficacia de la tecnologa WiMAX, la cual ser indispensable en el desarrollo del proyecto, la persona escogida para la entrevista en este caso es el Ing. Santiago Morocho, Gerente de Operaciones de la empresa GEDATECU, una importante empresa de telecomunicaciones del Ecuador, que est enfocada en brindar servicios de redes e internet en varias ciudades del Ecuador, su experiencia en el mercado de nuestro pas nos dar una clara idea del uso de la tecnologa WiMAX, como medio de transmisin de internet

PREGUNTAS1. Indudablemente el acceso a internet ha crecido de manera considerable, sin embargo an existen zonas donde no hay una red de acceso a internet. Cree usted que es recomendable implementar internet en las zonas rurales?2. Considerando sus aos de experiencia en el mercado ecuatoriano. Piensa que la tecnologa inalmbrica WiMAX es una buena opcin de conectividad, considerando la mayor estabilidad de una red de ltima milla por cable?3. Cules son las ventajas estructurales y comerciales de implementar tecnologa WiMAX para acceso a internet y existe alguna desventaja considerable exceptuando la interferencia causada por factores externos?4. La implementacin de la tecnologa WiMAX, permitir la continua evolucin de la red implementada acorde a las necesidades de los usuarios, y mayor nmero de conexiones, o est limitada en su estructuracin?

BIBLOGRAFIA