REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD “RAFAEL URDANETA” FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERIA DE TELECOMUNICACIONES MARACAIBO, ESTADO ZULIA. H C E ER D E ES R S O S DO A V R TÍTULO: DISEÑO DE UNA RED INALÁMBRICA PARA EL SERVICIO DE INTERNET UTILIZANDO TECNOLOGÍA WIMAX. Trabajo Especial de Grado para optar al Título de Ingeniera de Telecomunicaciones. PRESENTADO POR: Br. MARIANA I. CHÁVEZ U. CI: 18370565. Maracaibo, abril de 2011. VEREDICTO Este Jurado aprueba el trabajo Especial de Grado” Diseño de una Red Inalámbrica para el Servicio de Internet utilizando Tecnología Wimax”, que la bachiller Mariana Isabel Chávez Urribarri C.I.Nº 18370565, presenta ante este jurado en cumplimiento de los requisitos señalados en el Reglamento General de la Universidad para optar al Titulo de Ingeniera de Telecomunicaciones. ______________________________________ Nombre del Tutor: H C E ER D E ES R S O C.I.Nº: S DO A V R ______________________________ _________________________ Nombre: Nombre: C.I.Nº: C.I.Nº: AGRADECIMIENTO A Dios Todopoderoso por haber guiado mis pasos y por permitirme cumplir felizmente con esta nueva meta. A mi Universidad por abrirme sus puertas y permitirme alcanzar este logro tan importante para mí. A todos mis amigos y compañeros de escolaridad, especialmente a Estefani, Arsenio (el chino), Eduardo (el guaro), Melissa, Paola, quienes supieron compartir en beneficio de todos. A todos mis profesores y profesoras. Nombrarlos seria una lista interminable, quienes durante mi carrera me brindaron su apoyo y sus conocimientos. A Eduardo por su comprensión y apoyo. S DO A V R A todas aquellas personas que de una manera u otra aportaron su valiosa colaboración H C E ER D E ES R S O desinteresadamente. A todos gracias. Mariana Isabel DEDICATORIA A Dios Todopoderoso y a la Virgen Santísima Maria, quienes en todo momento están a mi lado, guiándome por el camino del bien. A una mujer muy especial, mi madre: Luzmila Urribarri, pilar sólido de mis anhelos y aspiraciones, quien siempre ha estado conmigo ayudándome, apoyándome y brindándome todo el amor del mundo……. A ti mamá va mi triunfo. A mi hermano Agustín Rafael y Maria Isabel por su apoyo incondicional. A mi papá por apoyarme y ayudarme. A la memoria de mis abuelos: Lucas Urribarri e Isabel de Urribarri, quienes hoy no S DO A V R comparten este triunfo conmigo y desde el cielo me guían y me bendicen por siempre vivirán SE E R A mis tías Liliana y Rosario quienes OS de una forma u otra siempre me apoyaron. H C E Estas líneas se las R E D dedico a una persona muy especial mi tía Zulia, quien siempre ha en mi corazón y mis recuerdos. estado conmigo apoyándome y ayudándome en los momentos difíciles, gracias, muchas gracias. A mi tío Alejandro por apoyarme. A Eduardo por apoyarme. Mariana Isabel… RESUMEN Chávez U, Mariana I. “Diseño de una Red Inalámbrica para el Servicio de Internet utilizando Tecnología Wimax.” Trabajo especial de grado para optar al título de Ingeniera de Telecomunicaciones. Universidad Rafael Urdaneta. Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería de Telecomunicaciones Maracaibo, Estado Zulia. El propósito de la investigación fue diseñar una Red Inalámbrica para el Servicio de Internet utilizando Tecnología Wimax para una alcaldía. . La investigación se define como descriptiva ya que hace una descripción detallada a cerca de la variable y su comportamiento sin hacer modificación alguna, igualmente se considera un proyecto factible, el tipo de diseño de esta investigación esta basada en un estudio de campo por cuanto las medidas se practicaron en un universo real: La Alcaldía del Municipio Cabimas, la cual se constituyo en el ámbito de la investigación y el lugar donde se recogió la información. La población objeto de estudio esta conformada por todos los dispositivos y componentes de comunicación de la Red WIMAX. La muestra de esta investigación correspondió a la población de la misma, Para la recolección de los datos se tomaron como fuentes primarias la técnica de campo, la observación directa, mesas de trabajo además de la técnica de la entrevistas; como fuentes secundarias la revisión bibliografíca. La metodología utilizada fue una selección de cinco fases que son las siguientes: Fase I: Análisis de la situación actual de la red inalámbrica para el servicio de Internet. Fase II: Identificación de parámetros y requerimientos para el diseño de la red. Fase III: Selección de la tecnología. Fase IV: Diseño de la arquitectura y Fase V: Elaboración de la propuesta de red. La aplicación de dicha fases en la investigación arrojo como resultado que el diseño planteado en la investigación es viable, debido a que en la propuesta de red se detallan las especificaciones de los equipos, además que dicha tecnología ofrece mayor cobertura, seguridad y velocidad para la transmisión de información, utilizando una de las tecnologías más novedosas en la actualidad, como las redes inalámbricas específicamente con tecnología WIMAX. H C E ER D E ES R S O S DO A V R Palabras claves: Red Inalámbrica, Servicio de Internet, Tecnología Wimax. INDICE GENERAL ACTA DE VERECDITO…………………………………………………………..i AGRADECIMIENTO………………………………………………………………ii DEDICATORIA……………………………………………………………………iii RESUMEN…………………………………………………………………………iv INDICE GENERAL………………………………………………………………..v LISTA DE CUADROS……………………………………………………………vii LISTA DE TABLAS………………………………………………………………viii LISTA DE GRAFICOS……………………………………………………………ix LISTA DE FIGURAS……………………………………………………………….x INTRODUCCION………………………………………………………………… 1 OS D A V R Planteamiento del problema………………………………………..4 E RES Formulación del O problema………………………………………….7 S Hinvestigación………………………………………..7 C E Objetivos de la ER DJustificación de la investigación…………………………………….8 CAPITULO I: EL PROBLEMA Delimitacion de la investigación………………………………….. ..9 CAPITULO II: MARCO TEÓRICO Breve descripción de la empresa…………………………………....10 Antecedentes de la investigación……………………………………13 Bases teóricas………………………………………………………..17 Operacionalizacion de la variable…………………………………...35 Definición de términos básicos……………………………………...38 CAPITULO III: MARCO METODOLOGICO Tipo y diseño de la investigación…………………………………...41 Fases de la investigación………………………………………….....42 Población……………………………………………………………44 Muestra……………………………………………………………...45 Técnicas e instrumentos de recolección de datos…………………...46 CAPITULO IV: ANALISIS DE LOS RESULTADOS Análisis de los resultados……………………………………………49 CAPITULO V: CONCLUSIONES, RECOMENDACIONES Conclusión...…………………………………………………………71 Recomendaciones…………………………………………………...73 Bibliografía………………………………………………………….74 H C E ER D E ES R S O S DO A V R LISTA DE CUADROS CUADRO Nº pp. 1.- Operacionalizacion de la variable…………………………………36 2.- Características técnicas de sistemas WiMAX..................................54 3.- Parámetros técnicos de la AU- ODU…………………………….. 60 4.- Parámetros técnicos del Terminal Si-CPE WiMAX………………63 5.- Equipos por Instalar Estación Base ……………………………….67 H C E ER D E ES R S O S DO A V R LISTA DE TABLAS TABLA Nº pp. 1.- Requerimientos técnicos mínimos del Sistema Wimax……………...57 H C E ER D E ES R S O S DO A V R LISTA DE GRAFICOS GRAFICOS Nº. pp. 1.- Organigrama de Alcaldía Bolivariana de Cabimas……………….12 2.- Criterio de selección de equipamiento para red Wimax…………..65 H C E ER D E ES R S O S DO A V R LISTA DE FIGURAS FIGURAS Nº. pp. 1.- Red de Área Local (LAN)…………………………………………19 2.- Red de Área Metropolitana (MAN)………………………………..20 3.- Red de Área Amplia (WAN)……………………………………….20 4.- Red Privada Virtual (VPN)…………………………………………21 5.- Topología en Malla para cinco dispositivos………………………...23 6.- Topología en Estrella………………………………………………..24 7.- Topología en Árbol………………………………………………….25 8.- Topología en Bus……………………………………………………26 OS D A V R 10.- Arquitectura Wimax desplegada.......................................................57 E ES R 11. Micro Estación Base BrezzeMax Alvarion ………………………...58 S O H C Eantena outdoor, AU- ODU………………………………59 12. Unidad de R E D 9.- Topología en Anillo…………………………………………………26 13. Terminal WiMAX indoor IDU – DV……………………………….61 14. Terminal WiMAX indoor Si – CPE…………………………………62 15. Estación Base Modular BreezeMax…………………………………66 16. Arquitectura software Asterisk………………………………………68 17. Red WIMAX…………………………………………………………70 INTRODUCCIÓN La rápida revolución de las telecomunicaciones ha permitido la aparición de tecnologías digitales de banda ancha para ofrecer acceso a Internet a velocidades considerables vía cable (DSL, Cable-Modem) y vía radio (3G o UMTS7). La aparición es al hecho de que cada vez hay y ha habido más organizaciones, escuelas, empresas y residenciales donde el acceso a Internet es primordial, ya sea por temas de negocio, académicos o de ocio, hecho que hace que aumente la cantidad de usuarios que se quieren conectar. Es por esta razón que se tuvo que aumentar el ancho de banda de los sistemas para soportar la conectividad de más usuarios a altas velocidades. No obstante, el acceso a Internet con estas tecnologías se abastece principalmente a zonas OS D A V de servicios. Esto significa que R ejemplo las ciudades, un objetivo principal de los proveedores E ES de la ciudad y también de las centralitas R aquellos sitios con densidad de población, apartados S O H C E de los mismos proveedores, ER no podrán aprovechar los beneficios de las tecnologías anteriores D al elevado coste del cableado. Este es el caso de las zonas rurales, por ejemplo. con una alta densidad de población y probabilidad elevada de frutos económicos como por Es por ello, que en la actualidad las telecomunicaciones presentan la imperiosa necesidad de la evolución y adaptación constante a nuevas tecnologías, asociados a factores importantes como: normalización, garantías de interoperabilidad de equipos, donde la suma de estos factores se traduce en la mayor disponibilidad de los servicios de comunicación verbal o de transferencia de datos y por ende se conlleve al éxito y a la vanguardia tecnológica de las grandes corporaciones. Las redes inalámbricas están emergiendo como un nuevo nivel en el ecosistema de la tecnología de información. Gracias a los avances y reducción de costos en dispositivos electrónicos y de comunicación inalámbrica, es posible pensar en Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas (Wimax) como una tecnología inalámbrica que intentará competir para ganarle el puesto a las tecnologías por cable. Además de todo esto la ventaja que Wimax tiene comparada con otras redes inalámbricas es su gran tasa de transmisión debido a que puede llegar y sobrepasar a la tasa de un ADSL. Wimax para su emisión no requiere visión directa con la base y su cobertura es de entre 30 y 50 Km. La aceptación que está teniendo esta tecnología se está viendo respaldada por las mas de 100 organizaciones que están trabajando en el desarrollo de la tecnología por ejemplo Intel está creando chips que serán el cerebro para el 80% de ordenadores del mundo y Nokia y Siemens están creando chipset para sacar nuevos móviles y PDAS que implementen estas tecnologías. El presente estudio esta dirigido a diseñar una red inalámbrica para el servicio de Internet utilizando tecnología WiMax para la Alcaldía Bolivariana de Cabimas, se esquematizó en capítulos distribuidos de la siguiente manera: Capítulo I, El Problema; agrupa la contextualización del problema, los objetivos: general y específicos, la justificación y la delimitación de la investigación. S O D A Capítulo II, Marco Referencial; contentivo de los antecedentes V y las bases teóricas que R E ES de igual forma la definición de términos fundamentan las variables objeto de la investigación, R S HelOestudio y el sistema de variables. básicos que guardan relación con C E DER Capítulo III, Marco Metodológico; en este apartado se desarrolla todo lo relacionado con la metodología que se empleará, definida esta por la modalidad, el tipo de investigación, las técnicas de recolección de datos y las técnicas de análisis de la información necesaria para el estudio. Capítulo IV, Análisis de los Resultados; en este capitulo se describen y analizan los resultados obtenidos de la investigación realizada a las tecnologías actuales para la implantación de una red de telecomunicaciones propia y segura, con el fin de permitir el manejo de información (voz, data y video), con una alta confiabilidad y en tiempo real. Capitulo V, Donde se plantean las conclusiones, recomendaciones, bibliografía utilizada y los anexos. CAPITULO I: EL PROBLEMA PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Desde el comienzo de los tiempos el hombre se ha dado a la tarea de mejorar su calidad de vida, tratando cada vez de hacer las cosas más rápidas y sencillas. Con el pasar del tiempo se han venido suscitando nuevos descubrimientos y nuevas invenciones que han hecho que el ser humano mejore su calidad de vida, acontecimientos que en la actualidad parecen insignificantes pero que han sido pioneros en la evolución de actual tecnología. El siglo XXI se caracteriza por ser el siglo donde la tecnología ha rebasado las barreras de S O D A participes de estos acontecimientos, por tanto la educaciónV universitaria se ve envuelta en toda R E S esta tecnología y a avanzado a lo largo deR la E historia jugando un papel muy importante tanto S HOsocio-industrial del país en general. en la economía como enE el desarrollo C DER lo imposible, donde se desarrollan nuevas tecnologías y en donde los Venezolanos somos En efecto, la llegada del nuevo milenio trajo consigo un sinfín de impactos tecnológicos, políticos, económicos y sociales que engloban la gestión empresarial e institucional de cualquier organización de manera que se hace necesaria la adquisición de nuevas tecnologías para dinamizar la comunicación interna y externa en las organizaciones. Así mismo, ya se tiene varios años hablando de conexiones Wi-Fi, una tecnología inalámbrica que en sus diferentes versiones (802.11a, b y g) puede ofrecer transferencias desde 11 hasta 54 Mbps, encontrándose en los denominados puntos Wi-Fi dentro de hoteles, aeropuertos, estaciones de servicio, centros de convenciones y comerciales, entre otros, brindando acceso a Internet, en muchos casos de forma gratuita. Sin embargo, estos puntos Wi-Fi mantienen aún varias limitaciones, incluyendo un bajo radio de cobertura de unos pocos cientos de metros. Pero la realidad es que estas limitaciones para los usuarios de computadores portátiles y agendas electrónicas pueden llegar a su fin con la nueva tecnología WiMax. Durante los últimos años se han creado expectativas y realidades en torno al acceso de banda ancha de última generación. El cableado representa altos costos de instalación que no siempre justifican su tendido hasta áreas rurales o geográficamente inaccesibles. Llevar servicios de banda ancha a estas áreas no es económicamente efectivo para los operadores de telefonía. El operador de cable tradicional aún se encuentra en el proceso de transición hacia el transporte de datos, y la tecnología celular sólo permite tasas de velocidad limitadas. Estas y otras limitaciones tecnológicas y topográficas, aunadas a la rápida adopción del acceso a Internet, han motivado el desarrollo de este nuevo estándar inalámbrico denominado WiMax. Así mismo, la aparición de cualquier nueva tecnología de transmisión con características de última generación como WiMax genera en el sector comercial menor costo de adquisición; ahora las operadoras, en lugar de desplegar múltiples puntos de acceso S DO A V R inalámbricos Wi-Fi, más el cableado y el suministro de energía, solo necesitarán establecer un E ES R S O punto de acceso WiMax para suplir una misma área. H C E ER D Por otro lado, la interoperabilidad con redes WiMax públicas proporcionan bajos costos de conexión, dado que muchas empresas están uniendo esfuerzos para apoyar esta nueva tecnología, los usuarios de un entorno corporativo podrán interconectarse por medio de redes públicas, para acceder a las redes internas de las empresas, y así tener conexión en todo momento. De igual modo, se utiliza sin lock-in: ya que el WiMax Forum solo certificará aquellos dispositivos que permitan la interoperabilidad, no seremos dependientes de las implementaciones de una empresa en particular, lo cual supone que el mercado será competitivo y los precios serán accesibles. Bajo esta óptica, se puede evidenciar que la batalla por el predominio en el mercado de redes inalámbricas de cuarta generación ha comenzado. WiMax lleva dos años de ventaja a otras tecnologías emergentes, lo cual le permitirá disponer de una buena base instalada para el año 2012, estimada para 95 millones de equipos conectados y 200 millones de periféricos móviles. En el 2009 comenzó Wimax a hacer furor, existiendo un gran interés por parte de las operadoras por esta tecnología. El impacto comercial que WiMax genera en el sector de las telecomunicaciones inalámbricas es gigante, debido a que se presentan menores restricciones y barreras para llegar a los clientes, posee mejores tarifas para la interconexión y transmisión, según la relación costo-beneficio. Así mismo, surgen mejores herramientas para ofrecer productos de transmisión, aparecen nuevos jugadores, con un aumento de la competencia dentro del mercado, presentando nuevas ofertas de servicios; obligando al sector a reducir costos de operación, así como mejorar procesos, para poder ofrecer tarifas competitivas. Es por ello que muchas empresas e instituciones están cambiando su tecnología por la tecnología WiMax; ya que esta hace posible la sustitución del cableado por un enlace inalámbrico, además ofreciendo mayor cobertura y comodidad para la transmisión y eliminando las limitantes por problemas de interconexión, seguridad y compatibilidad, S permitiendo, finalmente hacer posible la integración de redes inalámbricas de mayor señales de cobertura. DO A V R SE E R En este contexto, se puede citar OelScaso de la institución Alcaldía Bolivariana de Cabimas H C E es decir, cambiar las tecnologías existentes por tecnologías de que no escapa de esta realidad; R E D transmisión de última generación, que le ofrezca menor costo de adquisición, amplio soporte y menores costos de administración. El análisis presentado anteriormente, da cabida para estudiar las limitaciones tecnológicas existentes en la Alcaldía Bolivariana de Cabimas, en efecto, en una entrevista no estructurada llevada a cabo por la investigadora al Director del Departamento de Informática manifestó que no existía una tecnología apropiada para ser utilizada por los empleados y cada dirección que conforman la Alcaldía. La situación expuesta anteriormente es un indicador de la obsolescencia y mala condición en que se encuentra la comunicación e información de dicha Alcaldía. Por lo tanto se hace necesario diseñar una red inalámbrica para Internet utilizando tecnología WiMax, la cual va ha generar menor costo de adquisición; ahora las operadoras, en lugar de desplegar múltiples puntos de acceso inalámbricos Wi-Fi, más el cableado y el suministro de energía, solo se necesitará establecer un punto de acceso WiMax para suplir una misma área. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. Por lo anteriormente expuesto, se formula la siguiente interrogante: ¿Cómo diseñar una red inalámbrica para el servicio de Internet utilizando tecnología WiMax en la Alcaldía Bolivariana de Cabimas? OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN Objetivo General S Diseñar una red inalámbrica para el servicio de Internet utilizando tecnología WiMax. E ES R S O Caso: Alcaldía Bolivariana de Cabimas. H C E ER ObjetivosD específicos DO A V R Analizar la situación de la red de comunicación existente en la Alcaldía Bolivariana de Cabimas. Determinar los requerimientos técnicos, funcionales y operacionales para el diseño de la red inalámbrica en la Alcaldía Bolivariana de Cabimas. Seleccionar la topología de la red inalámbrica. Definir los esquemas de enlace de la red inalámbrica. Establecer los medios de acceso para la red inalámbrica. Determinar las características técnicas de los equipos. Realizar la propuesta de la red inalámbrica para el servicio de Internet utilizando tecnología WiMax. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN La investigación se justifica por los aportes técnicos brindados específicamente en el sector de las telecomunicaciones, ya que este estudio servirá de modelo para aquellas instituciones que requieran de evaluar la tecnología utilizada en sus comunicaciones internas y externas. Por otro lado, esta investigación esta justificada operativamente, ya que tiene como propósito proporcionar a la Alcaldía Bolivariana de Cabimas de nueva tecnología utilizando para ello bajos costos de enlace y facilitando la conexión en todo momento. Así mismo, esta nueva tecnología incluye mecanismos de modulación adaptativa, mediante los cuales la estación base y el equipo de usuario se conectan utilizando la mejor de S las modulaciones posibles, en función de las características del enlace radio. Para ello utiliza topología punto-multipunto y de malla. ES R S O E DO A V R Al mismo tiempo se justifica puesto que esta nueva tecnología tendrá como propósito H C E ER mejorar las comunicaciones internas entre cada departamento que existe en la Alcaldía. D Desde el punto de vista metodológico, la investigación se considera de gran importancia porque servirá de marco referencial para futuras investigaciones relacionadas con el diseño de redes; así como el soporte coordinado y organizado de la metodología que enmarca el estudio en cuestión. Este diseño de red permitirá, de ser implementado, aumentar el nivel de seguridad y confiabilidad para la transferencia de información entre cada departamento, además de ofrecerles a las asociaciones, empresas y comunidades que limiten con la Alcaldía un servicio gratis de Internet. Desde el punto de vista teórico-práctico, la investigación se justifica por presentar un marco referencial basado en el diseño de una red con nueva tecnología en el sector de las comunicaciones internas y externas en las instituciones o empresas. Considerándose que para los actuales momentos la institución objeto de estudio esta en la búsqueda de alternativas teórico-prácticas para el mejoramiento de la comunicación tanto interna como externa. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN DELIMITACIÓN ESPACIAL: El presente trabajo de investigación se realizara en la Alcaldía Bolivariana de Cabimas, ubicada en el Centro Cívico de Cabimas. Municipio Cabimas Estado Zulia. DELIMITACIÓN TEMPORAL: Se desarrollará en un lapso que consta de 6 meses, a partir de la aprobación del anteproyecto. H C E ER D E ES R S O DELIMITACIÓN CIENTÍFICA: S DO A V R Se ejecutará en el ámbito de la Ingeniería en Telecomunicaciones, en las áreas de Redes de Comunicación y Telemática, particularmente en el campo de Transmisión de Datos. CAPITULO II: MARCO TEÓRICO BREVE DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA Alcaldía Bolivariana del Municipio Autónomo Cabimas. La Alcaldía Bolivariana es una institución al servicio de las nueve parroquias que conforman al Municipio Cabimas, tiene como misión desarrollar planes y programas orientados al desarrollo sostenible del Municipio Cabimas, mediante la participación de la comunidad en el desarrollo económico, social y político y la prestación de servicios públicos que permitan y fomenten el mejoramiento de la calidad de vida de los ciudadanos y de sus comunidades. Convertir al Municipio Cabimas en el eje del desarrollo industrial del Zulia, de S DO A V R Venezuela y del mundo a través del Complejo Criogénico de Occidente. SE E R El 23 de noviembre de 2008, O Félix SBracho Navas es electo alcalde del Municipio para un H C E- 2012), por el partido oficial PSUV, siendo proclamado en sesión periodo de 4 añosE (2008 R D especial de la Cámara Municipal realizada en el Domo de Cabimas el 1ero de Diciembre del mismo año, y decreta el restablecimiento del nombre de Alcaldía Bolivariana de Cabimas. Esta conformada por los siguientes departamentos o direcciones: Despacho del Alcalde: Félix Bracho. Dirección General: Dr. Adelis Nava. Departamento de Recursos Humanos: Ingra. Lesbia Rodríguez Departamento Ingeniería Municipal: Ingro. Frank Rincón. Departamento de Informática: Ingra. Priscila Gómez Departamento Consultoría Jurídica: Dr. Pedro Chinchilla. Departamento de Cultura y Turismo: Licda. Aracelis Nava. Departamento de Tierras: Ingro. Edgar Romero. Departamento de Seguridad y Transito Terrestre. Departamento de Deporte y Recreación. Sala de Mezzanine y Atención a las Comunidades. Su misión es desarrollar planes y programas orientados al desarrollo sostenible del Municipio Cabimas, mediante la participación de la comunidad en el desarrollo económico, social y político y la prestación de servicios públicos que permitan y fomenten el mejoramiento de la calidad de vida de los ciudadanos y de sus comunidades. Convertir al Municipio Cabimas en el eje del desarrollo industrial del Zulia, de Venezuela y del mundo a través del Complejo Criogénico de Occidente. Nuestra visión es llegar ser una instancia eficiente y con iniciativa, encargada de Fortalecer la imagen institucional, de la Alcaldía Bolivariana del Municipio Cabimas generando información de calidad en los distintos medios de comunicación que facilite la difusión de los acontecimientos, culturales, sociales, deportivos, servicios, convenios, eventos y el desarrollo mismo de la Institución en el ámbito local, regional y nacional. Se encuentra ubicada en el Centro Cívico, Edificio Rental. - Zulia – Cabimas. Venezuela. Teléfono(s): +58 (0264) 2412769 / (0264) 2613840 / Fax: (0264) 2411808 Organigrama de la empresa S DO A V R SE E R El grafico 1. Muestra la estructura OSorganizativa de la Alcaldía Bolivariana de Cabimas, H C Eel Departamento de Informática, en el cual se desarrolla la presente donde se puede observar R E D investigación. H C E ER D E ES R S O Grafico 1: Organigrama de Alcaldía Bolivariana de Cabimas Fuente: www.alcaldiabolivariandecabimas.gov.ve S DO A V R ANTECEDENTES Como primer antecedente se considera la investigación de pregrado realizada por Faria, Endrina (2007), titulada Acceso a servicios de voz y datos punto multipunto banda ancha en la Industria Petrolera Nacional. Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín. Facultad de Ingeniería. En la Industria Petrolera Nacional (IPN), la mayoría de las aplicaciones están caracterizadas por un alto consumo del recurso de ancho de banda. La IPN actualmente dispone de 3 sistemas de telecomunicaciones con tecnología punto multipunto (SR-100, SR500, DRMASS), los cuales no cubren la demanda actual de comunicación. OS D A V las necesidades actuales de R datos punto multipunto de banda ancha inalámbrica,E que satisfaga ES de 3 sistemas inalámbricos terrestres de R comunicación en la IPN, basándose en el estudio S O H C E banda ancha punto multipunto para usuarios fijos: Multichannel Multipoint Distribution ER D Services (MMDS), Local Multipoint Distribution Services (LMDS) y Worldwide El propósito de esta investigación es realizar una propuesta de acceso a servicios de voz y Interoperability for Microwave Access (WIMAX). El objetivo general planteado fue: Diseñar una propuesta inalámbrica de acceso a servicio de voz y dato punto multipunto de banda ancha que satisfaga las necesidades actuales de comunicación del IPN. Los objetivos específicos de la investigación fueron: Describir la problemática actual en la red de telecomunicaciones de la IPN. Identificar los requerimientos técnicos, funcionales y operacionales de seguridad enmarcados en lo que mas se ajuste a las exigencias de la IPN. Definir una matriz de evaluación técnico – económico que indique las ventajas y desventajas de cada tecnología inalámbrica punto multipunto banda ancha existente en el mercado de acuerdo a los requerimientos actuales de la comunicación en la IPN. El presente estudio es una investigación de campo de la modalidad proyecto factible, no experimental. La población estudiada estuvo conformada por 67 empleados de la Gerencia de Telecomunicaciones de PDVSA Occidente, realizándose un censo poblacional y prescindiéndose de esta manera del uso del muestreo y de muestra alguna. Se utilizó como instrumento de recolección de datos un cuestionario de 18 ítems de preguntas cerradas, a través del cual se lograron conocer los problemas técnicos, económicos y de seguridad que actualmente afectan a la red de telecomunicaciones de PDVSA Occidente y cuáles son sus requerimientos y necesidades más importantes. La metodología utilizada para el presente estudio se basó en el Método de Ciclo de Vida para el desarrollo de sistemas de información. Se realizó un análisis sobre las ventajas y desventajas de los 3 sistemas inalámbricos punto multipunto banda ancha estudiado, concluyendo que la mejor alternativa para la IPN es la tecnología WIMAX. Finalmente, se diseñó una propuesta de acceso a servicios de voz y datos punto multipunto banda ancha para la IPN, basándose en la tecnología escogida. OS D A V Dr. Rafael Belloso Chacín. R Por otro lado, Albornoz, Osvaldo (2007). Universidad E REStitulado “Metodología para la correcta Facultad de Ingeniería. RealizoOun estudio S H el cual tuvo como objetivo general desarrollar una C E implantación de Voip Sobre Wimax”; ER D metodología para la correcta implementación de VoIp sobre WIMAX, para ello se identifican las principales características de las tecnologías, en que casos son necesarias su aplicación, que beneficios económicos y técnicos proporcionan entre otros aspectos importantes a considerar. El objetivo general planteado fue: Desarrollar una metodología para la correcta implantación de Voip sobre Wimax. Los objetivos específicos fueron: Identificar las principales características de la tecnología 802.16x. Reconocer los principales casos donde se debe aplicar 802.16x. Enumerar los beneficios de Voip/802.16x. Analizar técnicamente la tecnología Wimax. Generar un plan genérico de implementación de Voip/802.16x. El tipo de investigación es descriptiva, con un diseño no experimental. La tecnología de voz sobre ip trata de transformar la voz en "paquetes de información" manejables por una red IP (con protocolo Internet, materia que también incluye a las intranets y extranets). Gracias a otros protocolos de comunicación, como el RSVP, es posible reservar cierto ancho de banda dentro de la red que garantice la calidad de la comunicación. La arquitectura de red WIMAX es una tecnología inalámbrica basada en estándares que proporciona conexiones de banda ancha y alta velocidad a largas distancias de forma inalámbrica. WIMAX se puede utilizar para una serie de aplicaciones, como conexiones de banda ancha de "última milla" o bucle de abonado, hotspots y transmisión inalámbrica al punto central, y conectividad de alta velocidad para empresas. En cuanto a los instrumentos utilizados se tiene el cuestionario y el análisis documental. Los mismos permitieron obtener los conocimientos necesarios sobre el funcionamiento de las tecnologías de VoIP y WIMAX. Con respecto al análisis documental este se llevo a cabo revisando la documentación existente como revistas especializadas, artículos, publicaciones disponibles en Internet. Finalmente se obtuvo como resultado una metodología de implantación la cual esta constituida por consideraciones de diseño, seguridad, pruebas y OS D A V R topologías y arquitecturas adecuadas como Ethernet,E implementación de firewall, entre otras. S E SR O H C(2008), Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín. Facultad de E Colina S., Amelia C R DE Ingeniería. En su investigación titulada “Análisis del algoritmo de seguridad en Redes puesta en marcha, en los que destacan estudios preliminares de los ambientes tecnológicos, Wimax “, el cual tuvo como propósito el análisis de las vulnerabilidades del algoritmo de seguridad de las redes inalámbricas 802.16x, a fin determinar las debilidades establecidas en el nivel de control de acceso MAC, generalmente en este aspecto, un atacante podría capturar tramas de lugares autorizados y formar nuevas tramas para modificarlas y retransmitirlas, de igual modo, también puede capturar una trama válida reenviarla constantemente, sin modificar, con el fin para colapsar el ancho de banda, por eso es necesario tener sistemas que detecten tramas retransmitidas y mecanismos de autenticidad de datos. El objetivo general planteado fue: Analizar el algoritmo de la seguridad en redes inalámbricas Wimax. Los objetivos específicos fueron: Identificar las características del protocolo de seguridad de las redes inalámbricas 802.16x. Explicar el funcionamiento del algoritmo de seguridad en redes Wimax 802.16x. Determinar los ataques de seguridad de redes más comunes 802.16x. Reconocer las principales vulnerabilidades para la optimización del algoritmo de seguridad en redes inalámbricas 802.16x. La metodología de investigación se encuentra enmarcada dentro del tipo de estudio de campo y su diseño se considera no experimental. Para ello, se desarrollaron tres fases, la primera implicó la recolección de documentación y criterios de análisis, luego se establecieron las fallas de manera concreta y posteriormente se establecieron las recomendaciones para cada tipo de vulnerabilidad definida. Los defectos mas obvios sobre el diseño de IEEE 802.16 son la carencia de definiciones explícitas en cuanto la autorización SA y la necesidad de la autentificación mutua puesto que las amenazas contra los datos SA se aplican directamente sobre la BS y la única manera de proteger al cliente contra la falsificación es sustituir el esquema de autentificación del estándar por uno que proporcione autentificación de la BS y de las asociaciones de seguridad SA. Se concluyó que insertando valores aleatorios a las identificaciones de los certificados OS D A V eran fácilmente detectados y R falsificaciones de BS y SS autorizadas, ya que anteriormente E ES R reutilizados. Asimismo el generar O la llave HMAC con los valores de las llaves del downlink y S H las SS y BS que conocen el AK pueden descifrar la C E el unplink se garantiza que únicamente ER D llave y construir el intercambio de mensaje de manera correcta. digitales de la BS y la SS, se mejora considerablemente la probabilidad de generar Por su lado, Araujo, Magliany (2008) Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín. Facultad de Ingeniería. En su investigación titulada “Infraestructura Inalámbrica Basada en Tecnología Wimax para el Enlace entre la Universidad Rafael Belloso Chacín (URBE) y el Colegio Universitario Dr. Rafael Belloso Chacin (CUNIBE)”, la presente investigación tuvo como objetivo el Diseño de una Infraestructura Inalámbrica basada en tecnología WIMAX para el enlace entre la Universidad Rafael Belloso Chacín (URBE) y el Colegio Universitario Dr. Rafael Belloso Chacín (CUNIBE). El objetivo general planteado fue: Diseñar una infraestructura inalámbrica basada en tecnología Wimax para el enlace entre la Universidad Rafael Belloso Chancin (URBE) y el Colegio Universitario Dr. Rafael Belloso Chacin (CUNIBE). Los objetivos específicos fueron: Describir la infraestructura de enlace entre las dos instituciones. Analizar las características del funcionamiento de la tecnología Wimax. Determinar los requerimientos técnicos necesarios para el diseño de una infraestructura inalámbrica basada en tecnología Wimax. Las bases teóricas se sustentaron en las teorías de los autores: Black (1997), Grabianowski y Brain (2006), Huidrobo y Roldán (2004), Pareek (2006), entre otros. Con relación a los objetivos planteados, la investigación se catalogó como proyectiva, documental y de campo. Para la recolección de datos se tomaron como fuentes primarias la observación directa, además de entrevistas a expertos; como fuentes secundarias la revisión de textos especializados en el tema de interés y como fuentes terciarios el uso de textos bibliográficos. Las fases de esta investigación se desarrollo utilizando la metodología empleada para el diseño de redes de telefonía de Clint Smith (1999), y adaptando a la realización de la propuesta del diseño de una infraestructura inalámbrica basada en tecnología WIMAX estructurada en cinco fases, las cuales son: Análisis de la situación actual de la tecnología, determinación de los requerimientos técnicos, funcionales y operacionales, análisis y OS D A Vinfraestructura de interconexión R WIMAX y evaluación de la propuesta de diseñoEde la ES R WIMAX. S HO C E ER D Las principales conclusiones obtenidas por medio de entrevistas a expertos se expuso que selección de las alternativas tecnológicas, propuesta del diseño del enlace con tecnología la propuesta de este diseño es factible, debido a que en la propuesta de red se detallan las especificaciones de los equipos, para ser comparada, además que dicha tecnología ofrece mayor cobertura, seguridad y velocidad para la transmisión de la información, utilizando la tecnología mas novedosa existentes en la actualidad, como red inalámbrica. Se recomienda la implantación de dicho enlace debido a que este ofrece mayor velocidad en la transferencia de información, seguridad, entre otros. BASES TEÓRICAS Internet Red internacional que utiliza los protocolos TCP/IP y que posee más de diez mil redes enlazadas. Esta compuesto, por tanto, por un conjunto de redes locales conectadas entre si por medio de un ordenador llamado Gateway que se encuentra en cada red. Los diferentes Gateway se encuentra interconectados entre si por diferentes medios (fibra óptica, línea telefónica, etc.). La información que se debe mandar a un ordenador remoto es etiquetada con la dirección computarizada con la dirección de dicho ordenador, esta dirección puede tener diferentes formatos. Una vez que la información ha sido etiquetada, esta sale de la red donde s ha creado a través de la puerta (Gateway), a partir de hay va encaminada de puerta a puerta hasta llegar a la red local, donde figura el ordenador de destino. No existe ningún ordenador central que controle todo el entramado de la red y que dirija los flujos de información dentro de ella. La tecnología de Internet es una precursora de la llamada 'superautopista de la información', un objetivo teórico de las comunicaciones informáticas que permitiría proporcionar a colegios, bibliotecas, empresas y hogares acceso universal a una información de calidad que eduque, informe y entretenga. (Enciclopedia de Informática, 2002) Red OS D A V físico. Un nodo puede ser una R denominados nodos) conectados por enlaces de un medio E S Edispositivo R computadora, una impresora o cualquier otro capaz de enviar y/o recibir datos S O H C Ede la red. generados por otros nodos R E D Según Forouzan (2002, p.4) una Red es una conjunto de dispositivos (a menudos En Cisco Systems (Inc. 2007, p.44) se encuentra que una red son múltiples computadoras conectadas entre ellas que utilizan un sistema de comunicaciones. El objetivo de una red es que las computadoras se comuniquen y compartan archivos. Según Huidobro (2004, p.297) una red es un conjunto de recursos interconectados entre si (líneas de transmisión y nodos de conmutación) que gestionados de algún modo interaccionan para satisfacer las necesidades de los usuarios que las utilizan, permitiendo la comunicación entre los usuarios de los terminales. De acuerdo a lo expresado por estos autores, se llega a la conclusión que una red es la unión de varios equipos terminales que brindan la facilidad de comunicación, tanto para enviar como para recibir y ofrecer comodidad al usuario. Tipos de Redes La tipología de redes existente es muy variada y cubre desde redes pequeñas que interconectan computadoras y terminales localizados en un mismo recinto o dependencia, hasta redes con extensión de ámbito mundial que interconectan equipos dispersos por todo el planeta. Entre los tipos de red se encuentran: Red de Área Local (Red LAN), Red de Área Metropolitana (Red MAN), Red de Área Amplia (Red WAN) y Red Privada Virtual (VPN). Red de Área Local (LAN, Local Área Network) Una Red de Área Local, suele ser una red de propiedad privada que conecta enlaces de una única oficina, edificio o campus. Dependiendo de las necesidades de la organización donde se instale y del tipo de tecnología utilizada, una LAN puede ser tan sencilla como dos PC y una impresora situados en la oficina de la casa de alguien o se puede extender por toda una empresa en incluir voz, sonidos y periféricos de video. En la actualidad, el tamaño de las LAN esta limitado a unos pocos de kilómetros. Las LAN están diseñadas para permitir compartir recursos entre computadoras personales o estaciones de trabajo. H C E ER D E ES R S O S DO A V R Figura 1: Red de Área Local (LAN) Fuente: Enciclopedia de Informática (2002) Red de Área Metropolitana (MAN, Metropolitan Área Network) La Re de Área Metropolitana ha sido diseñada para que se pueda extender a lo largo de una ciudad entera. Puede ser una red única, como una red de televisión por cable, o puede ser una forma de conectar un cierto número de LAN en una red mayor, de manera que los recursos puedan ser compartidos de LAN a LAN y de dispositivo a dispositivo. Una MAN puede ser propiedad totalmente por una empresa privada, que será su operadora, o puede ser un servicio proporcionado por una empresa de servicio público, como una empresa de telefonía local. Figura 2: Red de Área Metropolitana (MAN) Fuente: Enciclopedia de Informática (2002) S SE E R S Network) Red de Área Amplia (WAN, Wide OÁrea H C E R E D DO A V R Una Red de Área Amplia proporciona un medio de transmisión a larga distancia de datos, voz, imágenes e información de video sobre grandes áreas geográficas que pueden extenderse a un país, un continente e incluso el mundo entero. Una WAN que es propiedad de una única empresa, que es la única que la usa, se denomina habitualmente red de empresa. Figura 3: Red de Área Amplia (WAN) Fuente: Enciclopedia de Informática (2002) Red Privada Virtual (VPN, Virtual Private Network) Una Red Privada Virtual, es una tecnología de red que permite una extensión de la red local sobre una red pública o no controlada, como por ejemplo Internet. Ejemplos comunes son, la posibilidad de conectar dos o más sucursales de una empresa utilizando como vínculo Internet, permitir a los miembros del equipo de soporte técnico la conexión desde su casa al centro de cómputo, o que un usuario pueda acceder a su equipo doméstico desde un sitio remoto, como por ejemplo un hotel. Todo ello utilizando la infraestructura de Internet. Con la llegada más accesible de tecnologías de banda ancha, los negocios pequeños y medianos ahora pueden usar el Internet y las Redes Privadas Virtuales (VPN) para evitar el alto costo de las conexiones tradicionales de acceso remoto y WAN. Una VPN permite a una S DO A V R compañía aprovechar los beneficios del acceso remoto, sin el alto costo de la infraestructura H C E ER D E ES R S O técnica compleja. Figura 4: Red Privada Virtual (VPN) Fuente: www.ciscosystems.com Clasificación de redes según la tecnología de transmisión Asegura Forouzan (2004, p.23) que las redes según su tecnología de transmisión se divide en Redes de Difusión y Redes Punto a Punto, estas se describen a continuación: Redes de Difusión Las redes de difusión son aquellas redes en las que la transmisión de datos se realiza por un solo canal de comunicación, compartido entonces por todas las maquinas de la red. Cualquier paquete de datos enviado por cualquier maquina es recibido por todas las de la red. Redes Punto a Punto Las redes de conmutación son aquellas en las que existen muchas conexiones entre parejas individuales de maquinas. Para poder transmitir los paquetes desde una maquina a otra a veces es necesario que estos pasen por maquinas intermedias, siendo obligado en tales casos un trazado de rutas mediante dispositivos (routers). Clasificación de redes por modo de transmisión En Forouzan (2004, p.28) se encuentra que los modos de transmisión se pueden definir como el intercambio de una línea. Estos se pueden clasificar en: Simplex, Half-duplex y Fullduplex. H C E ER D E ES R S O Redes de transmisión Simplex o Unidireccional S DO A V R Son aquellas redes en las que los datos solo pueden viajar en un sentido. Redes de transmisión Half-duplex Son aquellas en donde los datos pueden viajar en ambos sentidos, pero solo en uno de ellos en un momento dado. Es decir, solo puede haber transferencia en un sentido a la vez. Redes de transmisión Full-duplex Son aquellas redes donde los datos pueden viajar en ambos sentidos a la vez. Topología de Redes Según Forouzan (2002, p.22) la topología de una red es la representación geométrica de la relación entre todos los enlaces y los dispositivos que los enlazas entre si, habitualmente llamados nodos. Existen cinco topologías básicas: malla, estrella, árbol, bus y anillo. Topología en Malla En una topología en Malla, cada dispositivo tiene un enlace punto a punto, es decir, que el enlace conduce al tráfico únicamente entre los dos dispositivos que conecta. Por tanto, una red en malla completamente conectada necesita n(n-1)/2 canales físicos para enlazar n dispositivos y para acomodar tantos enlaces, cada dispositivo de la red debe tener n-1 puertos de entrada/salida. Una de las ventajas de esta topología es el uso de los enlaces dedicados garantiza que cada conexión solo debe transportar la carga de datos propia de los dispositivos conectados, eliminando el problema que surge cuando los enlaces son compartidos por varios dispositivos. OS D A V a punto hacen que se puedan R no desconecta todo el sistema. Finalmente, los enlaces punto E REElStrafico se puede encaminar para evitar los identificar y aislar los fallos masO fácilmente. S H C E enlaces que pueden de los que ER se sospecha que tienen problemas. Además ofrece privacidad y D seguridad, cuando un mensaje viaja a través de una línea dedicada, solamente lo ve el receptor Otra ventaja seria que, una topología en Malla es robusta, es decir, que si un enlace falla, adecuado. Figura 5: Topología en Malla para cinco dispositivos Fuente: Forouzan (2002) Topología en Estrella En la topología en estrella cada dispositivo solamente tiene un enlace punto a punto dedicado con el controlador central, llamado concentrador. Los dispositivos no están enlazados entre si. A diferencia de la topología en malla, la topología en estrella no permite el tráfico directo de dispositivos. El controlador actúa como un intercambiador, es decir, si un dispositivo quiere enviar quiere enviar datos a otro, envía los datos al controlador, que los retransmite al dispositivo original. En una topología en estrella, cada dispositivo necesita solamente un enlace y un puerto de entrada/salida para conectarse a cualquier numero de dispositivos. Este factor hace que también se ha mas fácil de instalar y reconfigurar, además es necesario instalar menos cables, y la conexión, desconexión y traslado de dispositivos afecta solamente una conexión. H C E ER D E ES R S O S DO A V R Figura 6: Topología en Estrella Fuente: www.ciscosystems.com Topología en Árbol La topología en árbol es una variante de la de estrella. Los nodos del árbol están conectados a un concentrador central que controla el tráfico de la red. Sin embargo, no todos los dispositivos se conectan directamente al concentrador central, la mayoría de los dispositivos se conecta a un controlador secundario que, a su vez, se conecta al concentrador central. Figura 7: Topología en Árbol Fuente: www.ciscosystems.com Topología en Bus E ES R S O S DO A V R H C E En la topología DEenRbus un cable largo actúa como una red troncal que conecta todos los dispositivos en la red. Los nodos se conectan al bus mediante cables de conexión y sondas. Cuando las señales viajan a través de la red troncal, parte de su energía se transforma en calor, por lo que la señal se debilita a medida que viaja por el cable. Por esta razón, hay un límite en el número de conexiones que un bus puede soportar y la distancia entre estas conexiones. Entre las ventajas de la topología en bus se incluye la sencillez de su instalación, ya que el cable troncal puede tenderse por el camino más eficiente y, después, los nodos se pueden conectar al mismo mediante líneas de conexión de longitud variable. Entre sus desventajas se encuentra lo difícil de su reconfiguración y del aislamiento de los fallos. Un fallo o rotura en el cable del bus interrumpe todas las transmisiones, incluso entre dispositivos que están en la parte de red que no falla. Figura 8: Topología en Bus Fuente: www.ciscosystems.com Topología en Anillo S DO A V R SE E R S En una topología en anillo cada tiene una línea de conexión dedicada y punto Odispositivo H C E a punto solamenteEcon D Rlos dispositivos que están a sus lados. La señal pasa a lo largo del anillo en una dirección, o de dispositivo a dispositivo, hasta que alcanza su destino. Cada dispositivo del anillo incorpora un repetidor, cuando un dispositivo recibe una señal para otro dispositivo Figura 9: Topología en Anillo Fuente: www.ciscosystems.com DISPOSITIVOS DE RED Para la interconexión de las redes como indica Cisco Systems (Inc. 2007) es necesaria una serie de dispositivos de red los cuales permiten la instalación a continuación los detalles de cada uno: REPETIDORES Recibe una señal, la regenera, y la transmite. El propósito de un repetidor es regenerar y retemporizar las señales de red de los bits para permitir que estos viajen a mayor distancias a través de los medios de transmisión. PUENTES (BRIDGES) S DO A V R SE E R Los puentes operan en la capa de enlace de datos del modelo de referencia OSI. La OS H C E decisiones inteligentes con respecto a pasar señales o no al función del puente es tomar R E D segmento siguiente de la red. SWITCHES Se describe a veces como un puente multipuertos. Mientras que un puente típico puede tener solo dos puertos que enlace dos segmentos de red. El switch puede tener varios puertos, según la cantidad de segmentos de red que se han necesarios conectar sin dejar atrás que es un dispositivo más sofisticado y complejo. ENCAMINADOTES (ROUTERS) Dispositivo de capa de red que usa una o más métricas para determinar la ruta optima a través de la cual se debe enviar el tráfico de la red. Los routers envían paquetes desde una red a otra basándose en la información de la capa de red. PASARELA (GATEWAY) Se refiere a un dispositivo con fines especiales que ejecutan con versión de capa de aplicación de la información de una pila de protocolos a otra. MEDIOS DE TRANSMISIÓN GUIADOS Los medios de transmisión guiados están constituidos por un cable que se encarga de la conducción (o guiado) de las señales desde un extremo al otro. Las principales características de los medios guiados son el tipo de conductor utilizado, la velocidad máxima de transmisión, las distancias máximas que puede ofrecer entre repetidores, la inmunidad frente a interferencias electromagnéticas, la facilidad de instalación y la S DO A V R capacidad de soportar diferentes tecnologías de nivel de enlace. SE E R La velocidad de transmisión depende OS directamente de la distancia entre los terminales, y H C E de si el medio se utiliza para realizar un enlace punto a punto o un enlace multipunto. Dentro R E D de los medios de transmisión guiados, los más utilizados en el campo de las comunicaciones y la interconexión de computadoras son: par trenzado, cable coaxial y fibra óptica. PAR TRENZADO Consiste en un par de hilos de cobre conductores cruzados entre sí, con el objetivo de reducir el ruido de diafonía. A mayor número de cruces por unidad de longitud, mejor comportamiento ante el problema de diafonía. CABLE COAXIAL Es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado vivo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla o blindaje, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. Entre ambos se encuentra una capa aislante llamada dieléctrico, de cuyas características dependerá principalmente la calidad del cable. Todo el conjunto suele estar protegido por una cubierta aislante. FIBRA ÓPTICA Es un medio de transmisión empleado habitualmente en redes de datos; un hilo muy fino de material transparente, vidrio o materiales plásticos, por el que se envían pulsos de luz que representan los datos a transmitir. El haz de luz queda completamente confinado y se propaga por el núcleo de la fibra con un ángulo de reflexión. Las fibras se utilizan ampliamente en telecomunicaciones, ya que permiten enviar gran cantidad de datos a una gran distancia, con velocidades similares a las de radio y/o cable. Son el medio de transmisión por excelencia al ser inmune a las interferencias electromagnéticas, también se utilizan para redes locales, en donde se necesite aprovechar las ventajas de la fibra óptica sobre otros medios de transmisión. OS D A V MEDIOS DE TRANSMISIÓN NO GUIADOS OE DER TRANSMISIÓN INALÁMBRICA S E SR O H C no guiados son los que no confinan las señales mediante E Los medios de transmisión R DE ningún tipo de cable, sino que las señales se propagan libremente a través del medio. Entre los medios más importantes se encuentran el aire y el vacío. Tanto la transmisión como la recepción de información se llevan a cabo mediante antenas. A la hora de transmitir, la antena irradia energía electromagnética en el medio. Por el contrario en la recepción la antena capta las ondas electromagnéticas del medio que la rodea. La configuración para las transmisiones no guiadas puede ser direccional y omnidireccional. En la direccional, la antena transmisora emite la energía electromagnética concentrándola en un haz, por lo que las antenas emisora y receptora deben estar alineadas. En la omnidireccional, la radiación se hace de manera dispersa, emitiendo en todas direcciones pudiendo la señal ser recibida por varias antenas. Generalmente, cuanto mayor es la frecuencia de la señal transmitida es más factible confinar la energía en un haz direccional. Entre los medios de transmisión no guiados se encuentran: Microonda Terrestre y Microonda por Satélite. MICROONDA TERRESTRE Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexionas a larga distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas. Se suelen utilizar en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y amplificadores, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usan para transmisión de televisión y voz. MICROONDA POR SATÉLITE El satélite recibe las señales y las amplifica o retransmite en la dirección adecuada .Para mantener la alineación del satélite con los receptores y emisores de la tierra, el satélite debe ser geoestacionario. Se suele utilizar este sistema para: Difusión de televisión. Transmisión telefónica a larga distancia. Redes privadas. E ES R S O S DO A V R H C E El rango de frecuencias DER para la recepción del satélite debe ser diferente del rango al que este emite, para que no haya interferencias entre las señales que ascienden y las que descienden. Debido a que la señal tarda un pequeño intervalo de tiempo desde que sale del emisor en la Tierra hasta que es devuelta al receptor o receptores, ha de tenerse cuidado con el control de errores y de flujo de la señal. BANDA ANCHA Es un sistema de transmisión de datos a larga distancia en una red. Para ello transformamos las señales digitales producidas por el ordenador en analógicas y las modulamos con una señal portadora. (Enciclopedia de Informática 2002) RED WIMAX Wimax son las siglas de Worldwide Interoperability for Microwave Access (interoperabilidad mundial para acceso por microondas). Es una norma de transmisión de datos usando ondas de radio. Es una tecnología dentro de las conocidas como tecnologías de última milla, también conocidas como bucle local que permite la recepción de datos por microondas y retransmisión por ondas de radio. El protocolo que caracteriza esta tecnología es el IEEE 802.16. Una de sus ventajas es dar servicios de banda ancha en zonas donde el despliegue de cable o fibra por la baja densidad de población presenta unos costos por usuario muy elevados (zonas rurales). El único organismo habilitado para certificar el cumplimiento del estándar y la interoperabilidad entre equipamiento de distintos fabricantes es el Wimax Forum: todo equipamiento que no cuente con esta certificación, no puede garantizar su interoperabilidad con otros productos. Los perfiles del equipamiento que existen actualmente en el mercado; compatibles con S DO A V R WiMAX, son exclusivamente para las frecuencias de 2,5 y 3,5 Ghz como puede comprobarse SE E R Existe otro tipo de equipamiento (no estándar) que utiliza frecuencia libre de licencia de 5,4 OS H C E fijo. Si bien en este caso se trata de equipamiento que no es ínter Ghz, todos ellos para acceso R E D en la base de datos de WiMax Forum. operativo, entre distintos fabricantes (PRE Wimax, incluso 802.11a). Existen planes para desarrollar perfiles de certificación y de interoperabilidad para equipos que cumplan el estándar IEEE 802.16e (lo que posibilitará movilidad), así como una solución completa para la estructura de red que integre tanto el acceso fijo como el móvil. Se prevé el desarrollo de perfiles para entorno móvil en las frecuencias con licencia en 2,3 y 2,5 Ghz. (Wikipedia 2009). Según Huidobro (2006, p.110) una Red WiMAX es la creación de una estructura de red implementando como base principal la utilización de tecnología inalámbrica WiMAX (802.16d - 802.16e) como forma para que los equipos se conecten entre sí y a Internet, orientada a zonas de uso extenso, Barrios, Ciudades, Zonas Industriales, Campus universitarios. . Una definición breve sería como si existiera un enchufe de red en cualquier punto dentro de la zona de cobertura WiMAX. ESTANDARIZACIÓN DE WIMAX Afirma Huidobro (2006, p.115) que a pesar que el proyecto para la creación de un nuevo estándar se gesto hace 6 años en el IEEE, no fue hasta abril del 2002 que la primera versión del mismo, la 802.16 se publico, y se refería a enlaces fijos de radio con una visión directa entre transmisor y receptor, pensada para cubrir la “ultima milla” (o la primera según donde la mire), utilizando eficientemente varias frecuencias entre la banda 10 a 66 Ghz. Un año mas tarde, en marzo del 2003, se ratifico una nueva versión, el 802.16a y fue entonces cuando WIMAX, como una tecnología de banda ancha inalámbrica empezó a cobrar relevancia. También se pensó para enlaces fijos, pero llega a extenderse el rango alcanzado de entre 40 a 70 Km., operando en la banda de 2 a 11 Ghz, parte del cual es de uso común y no requiere licencia para su operación. S DO A V R SE E R Es valido para tecnologías punto OSa multipunto, y opcionalmente para redes en mallas, y H C no requiere de línea de E división directa. Emplea las bandas de 3,5 Ghz y 10,5 Ghz, validas R E D internacionalmente, que requieran licencia (2,5 a 2,7 Ghz en Estados Unidos), y las de 2,4 Ghz y 5,725 – 5,825 Ghz que son de uso común y no requieren disponer de licencia alguna. Un aspecto importante del estándar 802.16a es que define un nivel MAC (Media Access Lyer) que soportan múltiples enlaces físicos. Esto es esencial para que los fabricantes de equipos puedan diferenciar sus productos y ofrecer soluciones adaptadas a diferentes entornos de uso. CARACTERÍSTICAS DE LA RED WIMAX Una red Wimax tiene como característica: Distancias de hasta 50 kilómetros, con antenas muy direccionales y de alta ganancia. Velocidades de hasta 70 Mbps, 35+35 Mbps, siempre que el espectro esté completamente limpio. Facilidades para añadir más canales, dependiendo de la regulación de cada país. Anchos de banda configurables y no cerrados, sujeto a la relación de espectro. Permite dividir el canal de comunicación en pequeñas subportadoras (Dos tipos Guardias y Datos). APLICACIONES DE LAS REDES WIMAX Según Huidobro (2006, p.127), las primeras versiones de Wimax están pensadas para comunicaciones punto a punto o punto a multipunto, típicas de los radios enlaces por microondas. Las próximas ofrecerán total movilidad, por las que competirán con las redes celulares. Los primeros productos que están empezando aparecer en el mercado se enfocan a proporcionar un enlace de alta velocidad para conexiones a las redes fijas públicas o para establecer punto a punto. Así, WiMAX puede resultar muy adecuado para unir hot spots Wi-Fi a las redes de los operadores, sin necesidad de establecer un enlace fijo. El equipamiento Wi-Fi es relativamente barato pero un enlace E1 o DSL resulta caro y a veces no se puede desplegar, OS D A R provee una seria alternativa o complemento a las redes 3G,V según como se mire. E S E SR O H C alternativa a contemplar, ya que el coste puede ser hasta 10 E Para las empresas, es una R DE veces menor que en el caso de emplear un enlace E1 o T1. De momento no se habla de por lo que la alternativa radio parece muy razonable. WiMAX extiende el alcance de Wi-Fi y WiMAX para el acceso residencial, pero en un futuro podría se una realidad, sustituyendo con enorme ventaja a las conexiones ADSL, o de cable, y haciendo que la verdadera revolución de la banda ancha llegue a todos los hogares. Otra de sus aplicaciones encaja en ofrecer servicios a zonas rurales de difícil acceso, a las que no llegan las redes cableadas. Es una tecnología muy adecuada para establecer radioenlaces, dado su gran alcance y alta capacidad, a u coste muy competitivo frente a otras alternativas. En los países en desarrollo resulta una buena alternativa par el despliegue rápido de servicios, compitiendo directamente con las infraestructuras basadas en redes de satélites, que son muy costosas y presentan una alta latencia. La instalación de estaciones base WiMAX es sencilla y económica, utilizando un hardware que llegará a ser estándar, por lo que por los operadores móviles puede ser visto como una amenaza, pero también, es una manera fácil de extender sus redes y entrar en un nuevo negocio en el que ahora no están, lo que se presenta como una oportunidad. FUNCIONAMIENTO DE LAS REDES WIMAX Como dice la enciclopedia Wikipedia 2009, el proveedor despliega una red de estaciones bases (BS), luego cada BS tiene antenas emisoras/receptoras capaces de soportar el servicio de unas 200 estaciones suscriptoras (SS), las cuales funcionan en un radio de unos 50 Km. Entre BS y SS pueden existir obstáculos físicos como montañas, que impidan su visión directa. Las SS actúan como repetidores mediante una antena exterior de Wifi normal que cubra un radio de unos cuatrocientos metros, dentro de los cuales puede conectarse simultáneamente múltiples PC’s. VENTAJAS DE LA RED WIMAX OS D A V mas resaltantes de esta nueva R Según Huidobro (2006, p. 122) una de las E ventajas ES por canal, con un gran ancho de banda y R tecnología es que soporta varios cientos de usuarios S O H C E es adecuada tanto E D paraRtráfico continuo como a ráfagas, siendo independiente de protocolo. También menciona que soporta las llamadas antenas inteligentes (smart antenas), propias de las redes celulares de 3G, lo cual mejora la eficiencia espectral, llegando a conseguir 5 bps/Hz, el doble que 802.11a. Estas antenas inteligentes emiten un haz muy estrecho que se puede ir moviendo, electrónicamente, para enfocar siempre al receptor, con lo que se evitan las interferencias entre canales adyacentes y se consume menos potencia al ser un haz más concentrado. También, se contempla la posibilidad de formar redes malladas para que los distintos usuarios se puedan comunicar entres sí, sin necesidad de tener visión directa entre ellos. Ello permite, por ejemplo, la comunicación entre una comunidad de usuarios dispersos a un coste muy bajo y con una gran seguridad al disponerse de rutas alternativas entre ellos LIMITACIONES DE LAS REDES WIMAX Afirma Huidobro (2004 p.133) que una de las principales limitaciones en los enlaces a larga distancia vía radio es la limitación de potencia, para prever interferencias con otros sistemas, y el alto consumo de batería que se requiere. Sin embargo, los más recientes avances en los procesadores digitales de señal hacen que señales muy débiles (llegan con poca potencia al receptor) puedan ser interpretadas sin errores, un hecho del que se aprovecha WiMAX. Con los avances que se logren en el diseño de baterías podrá haber terminales móviles WiMAX, compitiendo con los tradicionales de GSM, GPRS y de UMTS. OPERACIONALIZACIÓN DE LA VARIABLE Nombre de la variable: Diseño de una red inalámbrica Wimax. Definición conceptual de la variable: Diseñar una red Wimax, consiste en crear un sistema que posea un medio físico capaz de transportar mas de un canal de voz utilizando la tecnología inalámbrica Wimax, cuyo propósito es remplazar o competir con otras redes por mayor fiabilidad, calidad y velocidad en transmisión. OS D A Vla investigación se define una red R Definición operacional de la variable: Para efectos de E ESentre si que, gestionados en algún modo, R como un conjunto de recursos interconectados S O H C E interaccionan paraEsatisfacer D R las necesidades de los usuarios en la Alcaldía Bolivariana de Cabimas y para la comunidad. El diseño de una red inalámbrica Wimax consiste en crear una red multi-salto y puede ser extendida en un área amplia a los alrededores de la institución a grandes velocidades. Cuadro de Variable: Describe la operacionalización de la variable con sus objetivos específicos, y las respectivas subvariables e indicadores, para cumplir el propósito de la presente investigación, como se ilustra en el cuadro 1. Cuadro 1. OPERACIONALIZACION DE LA VARIABLE. Objetivo General: Diseñar una red inalámbrica para el servicio de Internet utilizando tecnología WiMax. Caso Alcaldía Bolivariana de Cabimas. OBJETIVOS VARIABLE DIMENSIÓN O SUBVARIABLE INDICADORES Analizar la situación de la red de comunicación existente en la Alcaldía de Cabimas DISEÑO DE UNA RED INALÁMBRICA WIMAX Situación actual de la red de comunicación OS H C E DER Determinar los requerimientos técnicos, funcionales y operacionales para el diseño de la red inalámbrica Wimax Seleccionar la topología de la red inalámbrica S ADO V R E ES R Requerimientos técnicos, funcionales y operacionales para el diseño de la red inalámbrica Topología más adaptable a los requerimientos Definir los esquemas de enlace de la red inalámbrica Esquemas de enlace de la red inalámbrica Tecnología de los equipos Capacidad de operación de equipos Potencia de transmisión de equipos Forma de alimentación de los equipos Protocolos de comunicación Arquitectura de la red Tiempo de transmisión Velocidad de transmisión Pérdidas del sistema Tiempo de transmisión Velocidad de transmisión Confiabilidad y seguridad Intervalo de muestreo de información Protocolo de comunicación Compatibilidad entre equipos Tipo de topología Disponibilidad de equipos Protocolos de comunicación Compatibilidad entre equipos Velocidad de Transmisión Capacidad de Transmisión Estándares de comunicación Cálculo de pérdidas Cálculo de ganancias Cálculo de la potencia en el receptor Potencia de transmisión Capacidad de transmisión Velocidad de transmisión Tiempo de disponibilidad Continuación. Operacionalización de la variable OBJETIVOS DIMENSIÓN O SUBVARIABLE VARIABLE INDICADORES Establecer medios de accesos para la red inalámbrica Medios de Acceso para la red inalámbrica OS H C E DER Determinar las características técnicas de los equipos DISEÑO DE UNA RED INALÁMBRICA WIMAX S O AD R V R E ES Características técnicas de los equipos Formular la propuesta del sistema de comunicación inalámbrica utilizando tecnología Wimax Propuesta de la red Fuente: Chávez, M (2010). Frecuencia de operación de los equipos Velocidad de transmisión Tecnología de los equipos Protocolo de comunicación Estándares de comunicación Disponibilidad de equipos Tecnología de los equipos Protocolos de comunicación Velocidad de transmisión Capacidad de almacenamiento en los equipos Compatibilidad entre equipos Antena Wimax Forma de alimentación de los equipos Tecnología de los equipos Compatibilidad entre equipos Protocolos de comunicación Estándares de Comunicación Arquitectura de red Router Switch Cableado DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS ADSL: son las siglas de Asymmetric Digital Subscriber Line ("Línea de Suscripción Digital Asimétrica"). ADSL es un tipo de línea DSL. Consiste en una transmisión de datos digitales (la transmisión es analógica) apoyada en el par simétrico de cobre que lleva la línea telefónica convencional o línea de abonado, siempre y cuando la longitud de línea no supere los 5,5 Km. medidos desde la Central Telefónica, o no haya otros servicios por el mismo cable que puedan interferir. (Wikipedia 2009) Datos: consiste en la colección de resultados compuesta por caracteres, números y símbolos, almacenados en el ordenador de forma que pueden ser procesados. Los datos se diferencian de la información en la forma como son agrupados y almacenados por el ordenador, ya que una S DO A V R vez procesados pasan a ser comprendidos por los usuarios, es decir, se convierten en H C E ER D E ES R S O información. (Diccionario de Informática 2002) Diafonía: es el nombre que recibe el problema que ocurre en la transmisión de una señal en un circuito, por culpa de la interferencia del otro. Se manifiesta por ruidos o por una señal muy débil. (Diccionario de Informática 2002) Enlace: es el medio de comunicación físico que transfiere los datos de un dispositivo a otro. (Forouzan 2002) Estándar: es un modelo de desarrollo que hace posible que un producto o tecnología funcione adecuadamente con otros sin tener en cuenta quien lo ha fabricado. (Forouzan 2002) Frecuencia: se puede definir como el número de veces que sucede un fenómeno en una unidad de tiempo. Su unidad de medida es el hercio (Hz), que se define como el número de ciclos por segundo. IEE: corresponde a las siglas de Instituto de Ingenieros Electricistas y Electrónicos, una asociación técnico-profesional mundial dedicada a la estandarización, entre otras cosas. Es la mayor asociación internacional sin fines de lucro formada por profesionales de las nuevas tecnologías, como ingenieros electricistas, ingenieros en electrónica, científicos de la computación, ingenieros en informática, ingenieros en biomédica, ingenieros en telecomunicación e Ingenieros en Mecatrónica. (Wikipedia 2009) Modulación: es el proceso de traslación de una señal desde su margen de frecuencias en banda base hasta un margen de frecuencias más altas. (Pierce &Noll, 1995). Multipunto: es una configuración donde varios dispositivos comparten el mismo enlace. Solo existe una línea de comunicación cuyo uso está compartido por todas las terminales en la red. En este tipo de configuración la información fluye de forma bidireccional. El uso del medio puede realizarse basándose en la utilización de la configuración de línea compartida espacialmente, donde las terminales pueden utilizar el medio de manera simultánea, y a partir de la configuración de línea de tiempo compartido, donde solo una de las terminales pueden utilizar el medio, la terminal que primero lo encuentre disponible es la que primero lo va a utilizar. (Forouzan, 2002). OS D A Vdeben ser compatibles entre los R acuerdo se determina que aspectos de la comunicación E ES R terminales como por ejemplo, el lenguaje de programación, codificación de los datos, formato S O H C E que componen la red no poseen protocolos de comunicación de mensaje, etc. SiE las terminales R D Protocolo de comunicación: representa un acuerdo entre las partes a comunicar, en este compatible, puede que exista la conexión, pero nunca habrá comunicación entre las partes. (Tanenbaum, 1997). Punto a punto: cada canal de datos se utiliza para comunicar únicamente dos nodos, por lo que se dice que se proporciona un enlace dedicado entre dos dispositivos. Para poder transmitir los paquetes desde una máquina a otra, a veces, es necesario que éstos pasen por máquinas intermedias, siendo obligado en tales casos un trazado de rutas mediante dispositivos routers. Las estaciones reciben sólo los mensajes que les entregan los nodos de la red, éstos previamente identifican a la estación receptora a partir de la dirección de destino del mensaje. Toda la capacidad de canal se reserva para la transmisión entre ambos dispositivos. (Forouzan, 2002). Protocolo de comunicación: representa un acuerdo entre las partes a comunicar, en este acuerdo se determina que aspectos de la comunicación deben ser compatibles entre los terminales como por ejemplo, el lenguaje de programación, codificación de los datos, formato de mensaje, etc. Si las terminales que componen la red no poseen protocolos de comunicación compatible, puede que exista la conexión, pero nunca habrá comunicación entre las partes. (Tanenbaum, 1997). Protocolo de Internet. El estándar que define cómo se transmiten los datos a través de Internet. Paquetes IP de datos, incluyendo e-mail, fax, voz, llamadas y mensajes, y de otros tipos, en "paquetes", con el fin de transmitir a través de redes públicas y privadas. Parsons, June; McDaniel, Carl (2008). Red Troncal: Es la parte de la Red de Acceso (para Municipios menores a 100.000 habitantes o Red Coaxial solamente), que comprende desde el Punto de Conexión a la Cabecera hasta los Puntos de Distribución Final. (Wikipedia 2009). Semiduplex: en este modo de transmisión la comunicación es bidireccional pero no simultanea. Esto quiere decir que los todos los terminales están en capacidad de enviar y recibir información, pero deben esperar a que el otro terminal deje de transmitir y que este el S DO A V R canal libre. Este modo de transmisión se aplica para las comunicaciones con walkie-talkies. (Forouzan, 2007). E ES R S O H C E ER de comunicación que utilice el modo simplex, el movimiento de flujo Simplex: en un Dsistema de datos se puede realizar solo en una dirección. Solo una de las estaciones terminales puede ser capaz de enviar información, las otras solo la reciben. Este es el caso de las redes de televisión y radio comerciales. (Forouzan, 2007). Sondas: es un conector que, o bien se conecta al cable principal, o se pincha en el cable para crear un contacto con el núcleo metálico. (Forouzan 2002) Topología: define la configuración física o lógica de los enlaces de una red. (Forouzan 2009). CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO TIPO Y DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN “Se considera investigación no solo a aquella orientada hacia el descubrimiento de leyes universales, sino todo tipo de indagación que conduzca también al conocimiento y comprensión de situaciones específicas o particulares”. (Barrera, Pág. 15, 1996). El presente estudio se encuentra enmarcado dentro del paradigma positivista que según Padrón (2007), lo define como el conocimiento fiable que se produce y se valida a partir de datos recogidos por vía sensorio perceptiva en aquellas situaciones en que típicamente ocurren los eventos estudiados. S DO A V R Así mismo, es importante señalar que el estudio es de tipo descriptivo, ya que hace una E ES R S O descripción detallada a cerca de la variable y su comportamiento sin hacer modificación H C E exponer el fenómeno DERestudiado haciendo una enumeración detallada de sus características, de alguna, tal como lo refiere Hurtado, J.(2008) en la investigación descriptiva el propósito es modo tal que en los resultados se pueden obtener dos niveles de análisis, dependiendo del fenómeno y del propósito del investigador, igualmente se considera un proyecto factible. Según criterios de Hernández, Fernández y Baptista (2006; Pág.60), los “proyectos factibles son los que permiten la elaboración de una propuesta de un modelo operativo viable, o una solución posible, cuyo propósito es satisfacer una necesidad o solucionar un problema”. Se considera una investigación de proyecto factible porque busca satisfacer una necesidad existente en la Alcaldía Bolivariana del Municipio Cabimas. Según Chávez, (2000; Pág.45), el tipo de diseño depende del paradigma que seleccione el investigador, el cual constituye la estructura y representación del estudio. Por lo tanto, esta investigación esta basada en un estudio de campo por cuanto las medidas se practicaron en un universo real: La Alcaldía del Municipio Cabimas, la cual se constituyo en el ámbito de la investigación y el lugar donde se recogió la información. FASES DE LA INVESTIGACIÓN FASE I: Análisis de la situación actual de la red inalámbrica para el servicio de Internet. Para el cumplimiento de esta fase se realizaron las siguientes actividades: Se entrevistó al personal que labora en el Departamento de Informática con la finalidad de recopilar información sobre los equipos de comunicaciones existentes, así como también de los protocolos de comunicaciones, las formas de alimentación de los equipos, entre otros indicadores. Esta recopilación de información fue realizada con el apoyo de un cuaderno de notas. OS D A institución pública. Partiendo de lo anterior fue posible V conocer el posicionamiento R E ESlos modelos que se presentan en la red, así geográfico de los equipos de comunicación, R S O C como la arquitectura deH la red actual. E DER Se llevó a cabo el análisis de diferentes documentos técnicos proporcionados por la Al conocer los tipos y modelos de equipos de comunicaciones se llevó a cabo una revisión de las especificaciones técnicas de los mismos, determinando así parámetros de comunicación, como lo son, las ganancias, potencias de transmisión, sensibilidades de recepción y alcances de propagación de los equipos. Considerando los parámetros de comunicación mencionados anteriormente, fue posible realizar ciertos cálculos teóricos que permitieron conocer los valores del margen de cobertura y las pérdidas, entre otros, de manera que fuera posible determinar las condiciones de los equipos de transmisión inalámbricos y su efectividad dentro de la red actual. FASE II: Identificación de parámetros y requerimientos para el diseño de la red. Partiendo de consultas al personal del Departamento de Informática, se realizó una recopilación de información, con el propósito de conocer las necesidades y requerimientos de comunicación de la institución pública. FASE III: Búsqueda de las diferentes tecnologías comunicacionales aplicables para sistemas de banda ancha WiMAX. Las actividades realizadas en esta fase fueron: Búsqueda de las diferentes tecnologías comunicacionales aplicables al uso en redes de banda ancha para servicio de Internet. Comparación entre las características técnicas de las tecnologías comunicacionales encontradas, con los requerimientos establecidos por la institución pública. Selección de las tecnologías que mejor se ajustan a los requerimientos de la institución. H C E ER D E ES R S O FASE IV: Diseño de la arquitectura S DO A V R Las actividades realizadas para lograr el cumplimiento de esta fase fueron: Determinación de los equipos de comunicaciones a utilizar. Determinación del estándar a utilizar Definición de las bandas de frecuencias a utilizar Definición del tipo de topología a utilizar. Definición del protocolo de comunicaciones. Determinación para la conexión de los equipos. Determinación del direccionamiento y orientación entre la antena y los equipos. FASE V: Elaboración de la propuesta de red Las actividades realizadas en esta fase fueron: Selección de las tecnologías inalámbricas de banda ancha para el servicio de Internet más adaptables a la red actual de la Alcaldía Bolivariana de Cabimas. Determinación de la compatibilidad entre los equipos de comunicaciones. Identificación de la ubicación de los equipos de comunicaciones. Definición del estándar de comunicaciones. Definición del protocolo de comunicaciones. Análisis de los resultados obtenidos de la planificación del enlace y la conexión de los equipos. POBLACIÓN Y MUESTRA POBLACIÓN. E ES R S O S DO A V R H C E R “la población o universo se refiere al conjunto para la cual serán Según Arias (2004), DE validadas las conclusiones que se obtengan, a los elementos o unidades (personas, instituciones o cosas) involucradas en la investigación” (p.49). Según criterios de Hernández, Fernández y Baptista (2005), esta debe responder a quienes van a ser medidos, ello depende de precisar de manera clara el problema y los objetivos de la investigación (p.207) En este sentido, Sierra Bravo (2006), define la población como el conjunto de unidades que se quiere estudiar y que podría ser observado individualmente en el estudio (p.21). Siguiendo estas definiciones la población objeto de estudio esta conformada por todos los dispositivos y componentes de comunicación de la Red WIMAX. MUESTRA. Según criterios de Hernández, Fernández y Baptista (2005), “la muestra suele ser definida como un subconjunto de la población” (p.210). Para seleccionar la muestra deben delimitarse las características de la población. En ocasiones, es necesario que la muestra comprenda números relevantes de factores a estudiar, en esta investigación, se consideraron relevantes a todos los elementos de comunicación de la red de WiMAX. Debido a esto, la muestra de esta investigación correspondió a la población de la misma, por lo que Seijas (2006), expresa que las encuestas censales son muestras totales, es decir; modelos en donde el tamaño de la muestra coincide con el de la población (p.83). Para la realización tanto del análisis de la situación actual de la red, como del diseño de la nueva red, se estudiaron todos los componentes de comunicación existentes y se determinaron las condiciones de operación de los mismos, esto se hizo con la finalidad de conocer si los equipos de la red actual eran de utilidad o no para el diseño de la nueva red. OS D A V técnicas como por ejemplo la R ejecutaron teniendo como base algunas especificaciones E ElaSatenuación, compatibilidad y protocolos de R velocidad y tiempo de transmisión así como S O H C E comunicación a utilizar. DER La selección de los equipos que fueron propuestos en el diseño de la nueva red se TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS. TÉCNICAS. Según Arias (2004), las técnicas de recolección de datos “son las distintas formas o maneras de recoger información. Los instrumentos son los medios materiales que se emplean para recoger datos y almacenar información” (p.53). La recolección de información de esta investigación estuvo dada a través de fuentes primarias y fuentes secundarias como se muestra a continuación: Fuentes primarias Según Méndez (2003), “las fuentes primarias están conformadas por información oral o escrita que es recopilada directamente a través de los relatos o escritos transmitidos por participantes en un suceso o acontecimiento” (p.152). Siguiendo el aporte de este autor, las técnicas utilizadas fueron las siguientes: Técnica de campo Según los autores Fernández, Chamorro, C. (2005), es un proceso sistemático, metódico y racional de recolección, comprobación, análisis e interpretación de datos, producto del contacto directo con el evento o proceso de la realidad en sus condiciones naturales (p.141). En este caso especifico en la Alcaldía Bolivariana de Cabimas. Observación directa Según Muñoz (2005), “la observación directa es la inspección que se hace directamente a un fenómeno dentro del medio en que se presenta, a fin de contemplar todos los aspectos inherente a su comportamiento y características dentro de ese campo” (p.125).En estos caso el S DO A V R observador entra en contacto directo con el fenómeno observado, pudiendo permanecer H C E ER D E ES R S O aislado del mismo o participar en el. La observación directa, permitió una familiarización directa entre la investigación y los actores, corroborando así la necesidad existente en la Alcaldía Bolivariana de Cabimas del diseño de una red inalámbrica para el servicio de Internet utilizando tecnología wimax, todo esto con el fin de manejar los datos con mayor seguridad y certeza. Mesas de trabajo Según Arias (2004), “mesas de trabajo es una acción de grupo para lograr un fin común” (p.62). Así mismo, la investigadora (2010), la conceptualiza como el conjunto de personas que deliberan sobre un tema en común para concretar resultados. Por consiguiente, las mesas de trabajo permitió unificar criterios relacionados con el tema objeto de estudio como lo es el diseño de una red inalámbrica para el servicio de Internet utilizando tecnología wimax. Caso: Alcaldía Bolivariana de Cabimas. Estas mesas de trabajo estuvieron conformadas por el director de informática y la directora de recursos humanos; estos aportaron su valiosa colaboración a través de sus expectativas, experiencias y conocimientos sobre el tema en cuestión. La técnica de la entrevista La entrevista para Luna (2006), es una técnica que se utiliza para recabar información por medio del cuestionario que consiste en una serie de preguntas formuladas directamente a los sujeto. Igualmente Seijas (2006) considera la recolección de esta información como “encuesta total o exhaustiva, cuando se entrevista toda la población, se dice comúnmente que la población fue censada” (p.75). Caso referido a la presente investigación. Fuentes secundarias Según Méndez (2006), determina que las fuentes secundarias es información escrita que ha sido recopilada o transcrita por personas que han recibido tal información a través de otras S DO A V R fuentes escritas o por un particular en un suceso o acontecimiento (p.105). H C E ER Revisión bibliográfica D E ES R S O Según Chávez (2006), la revisión de literaturas es el análisis critico de otras investigaciones relacionadas con el problema estudiado. Tiene un carácter selectivo y se inicia con los estudios mas recientes, destacándose la coincidencia y contradicciones sobre la base de fuentes originales o directas conectadas con muestras de la investigación (p.105). Esta técnica ha permitido la revisión bibliográfica a través de diferentes fuentes tales como: investigaciones previas al estudio, folletos, bibliografías, textos, diccionarios, entre otros, los cuales complementaron la investigación a través de diferentes criterios. CAPÍTULO IV: ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS En este capitulo se describen y analizan los resultados obtenidos de la investigación realizada a las tecnologías actuales para la implantación de una red de telecomunicaciones propia y segura, con el fin de permitir el manejo de información (voz, data y video), con una alta confiabilidad y en tiempo real. Basados en la interpretación de los resultados obtenidos, se realizara una propuesta para la implantación de una red de telecomunicaciones. FASE I: Análisis de la situación actual de la red inalámbrica para el servicio de Internet. La fase de análisis y diagnóstico de la situación actual alude al hecho en el cual se verifican las condiciones dadas en el lugar donde se desea implantar la red Wimax, OS D A R observó el sistema de la red de comunicación de la V Alcaldía Bolivariana de Cabimas, E S E evidenciando la calidad de servicio prestada S Rpor la red para el servicio de Internet existente O H EC que ésta tiene produce ineficacias en la comunicación a cuenta en la empresa, el E bajoR alcance D de distorsión, caída del sistema, caída del servidor de Internet, entre otras. determinando por qué se considera necesario hacer el diseño del mismo. En ese sentido se El análisis del sistema actual de la red inalámbrica para el servicio de Internet de la alcaldía Bolivariana de Cabimas, se realizó empleando la entrevista no estructurada y observación directa de la problemática en estudio. En ese sentido, el investigador se dirigió al departamento de informática de la institución pública, donde reposan los equipos que proveen los servicios de acceso a telefonía y datos. Por consiguiente, la diagnosis arrojó que hoy en día la institución pública comprende un área de cobertura local necesitando aumentar su máximo de abarcamiento con una red de cobertura a todos los espacios locales y a la comunidad general que se encuentra adyacente a la institución. Lo anterior permitió constatar las necesidades concernientes a la red de comunicación, a través de las personas implicadas y de la visualización personal del inconveniente en la transmisión de datos, infiriendo que el número de usuarios actual de ésta forma de comunicación por redes en la empresa supera los 1.000 individuos. De este modo, se evidenció que el sistema de comunicación existente hoy en día en la Alcaldía Bolivariana de Cabimas, en materia de calidad de servicio de comunicaciones, no cumple con el gran abordaje que implica la transmisión de información en una organización pública importante para el desarrollo del municipio. De allí que la calidad de servicio que provee la red para Internet existente en la organización, se hace notoria por la ineficiencia que ella conlleva, entendida ésta como un carácter significante en el deterioro de la comunicación, distorsión, caída del sistema, entre otras, particularidades que imposibilitan un desempeño en la red. Además, se comprobó que la situación descrita es producto de la escasez de ancho de banda establecido con respecto al tráfico de red o los grandes lotes de información con los cuales se deben producir los canales de datos. El constante uso de la red por los diversos usuarios que el sistema implantado precisa, el auge por ése tipo de comunicación y el cargado de datos en el mismo tiempo en que los distintos usuarios precisan enviar información generando un tráfico de red pesado e inoportuno para una institución publica con una gran demanda. S DO A V R SE E R Al mismo tiempo, es pertinente mencionar el creciente deterioro de la red actual para OS H C E servicio de Internet con escaso ancho de banda (64 a 256 Kbps) implantados en la institución R E D para aportar servicios de comunicación y datos, traducidos en la lentitud de los procesos relativos a las informaciones administrativas, unidades operativas e investigación de información. FASE II: Identificación de parámetros y requerimientos para el diseño de la red. La Alcaldía Bolivariana de Cabimas, cuenta en términos generales con los requerimientos necesarios para dar servicio de Internet inalámbrico mediante una red Wimax, es así como se evidenció que la misma posee una red que requiere mantener la calidad de la comunicación siendo necesario aumentar la velocidad neta de transmisión entre los equipos de usuarios y el servidor a Internet. En primer lugar, como especificaciones generales se describe la importancia de aplicar una Red WiMAX por poseer más alcance para las labores que impliquen transmisión de información evitando que la comunicación de datos de la organización colapse. Asimismo, se debe atribuir seguridad de red al sistema que se desea instalar para evitar fallos, colación de información, robo de información, modificación de la misma, por lo explicado es necesario la incorporación de un protocolo de seguridad que abarque redes grandes, requiriendo WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2) el cual provee niveles altos de seguridad en la red mediante cifrados donde sólo los usuarios autorizados (administrador, directores de los diferentes departamentos, supervisores, entre otros), tengan acceso a la misma. Por otra parte, y como requisito para la red WiMAX es necesario una Estación Base, entendido como el equipamiento fijo transmisor/receptor de radio que sirve como nexo (hub) de la red de área local inalámbrica. También puede servir como pasarela entre las redes inalámbricas y fijas, para cubrir el área a la que se pretende prestar el servicio, en este caso a la Alcaldía Bolivariana de Cabimas. La misma, debe estar compuesta por equipos electrónicos servidores del establecimiento y mantenimiento de la comunicación, equipos electrónicos exteriores o interiores encargados de la conexión de la estación base con la red final, antenas OS D A Vpredominante en la localidad. el correcto funcionamiento de la estación en épocas E de R calor ES R S O H C E En otro aspecto, una exigencia vital para la propuesta de la red WiMAX es el equipo de DER para la transmisión y recepción de la señal, baterías y un sistema de refrigeración que permita abonado, por cuanto es importante incorporar una puerta de enlace de red con router de banda ancha, integrado con el intercambio de propiedad intelectual y capacidades de seguridad, con puertos Ethernet de alto alcance, y una amplia cobertura en interiores de 28-100 metros. Es preciso sumar una unidad externa al sistema que posea módem, radio y sea capaz de facilitar la gestión y procesamiento de datos desde la unidad de suscriptor a una antena independiente para llevar los datos y señales de control e indicación. Se acota, que además de todo lo señalado como requerimiento para una red Wimax que cumpla con el servicio de comunicación en institución publica es indispensable integrar una antena extensa que transmita y reciba ondas de radio, la cual debe estar guiada por la línea de transmisión en ondas electromagnéticas que se pueden transmitir al aire libre. FASE III: Selección de la tecnología. La selección de la tecnología es un aspecto importante dentro del diseño de la red, existen fabricantes de equipos WiMAX, que ofrecen una variedad de equipos, con diferentes características técnicas. Es importante que las empresas fabricantes sean miembros del WiMAX Forum18, para garantizar la interoperabilidad de distintas soluciones y dispositivos (terminales móviles), y así evitar la dependencia de alguna marca específica. Aparte de las consideraciones técnicas del sistema, existen aspectos importantes en la selección de una solución WiMAX, como el aspecto económico, la complejidad de instalación, escalabilidad, confiabilidad, respaldo y garantía del fabricante. A continuación se detallan los requerimientos mínimos que garantizan el correcto funcionamiento de la red, estos se resumen en el tabla 1: Parámetro Valor Frecuencia 3,5 GHz PTX >11,9 dbm URX -90 dbm GTX 18 dbm S DO A V R 18 dbm SE E R Tabla 1. Requerimientos OStécnicos mínimos del Sistema Wimax H C E R E D GRX Aparte de las consideraciones técnicas del sistema, existen aspectos importantes en la selección de una solución WiMAX, como el aspecto económico, la complejidad de instalación, escalabilidad, confiabilidad, respaldo y garantía del fabricante. AIRSPAN TELSIMA ALVARION HiperMAX™ StarMAX™ 6400 (E) BreezeMAX™ 3500 PARÁMETRO Solución Estación Base ESTANDAR 802.16e D Modulación adaptativa BPSK, QPSK, 16 QAM y 64 QAM E --- ES R S O H C E ER S DO A V R Banda de frecuencia 3.5GHz Velocidad de Tx. máxima 33Mbps 25Mbps 25Mbps Potencia de Tx. 4x +40dBm +36 dBm +38 dBm Sensibilidad de recepción -100 dBm -103 dBm -80 dBm (64QAM) -98 dBm (BPSK) FDD/TDD --- TDD TDD Puerto Ethernet 4-puertos Ethernet 1000BaseT Ethernet, conectores RJ45 VLAN para IEEE 802.1Q 1000BaseT Ethernet 4 Sectores de RF Ancho de banda del canal 20MHz, 10MHz, 7MHz, 5MHz, 3.5MHz, 1.75MHz 5 MHz, 10 MHz 3.5 MHz, 5 MHz, 7 MHz, 10 MHz QoS y Seguridad BE, rt-PS, nrt-PS, ertPS, UGS QoS y Seguridad SAS (Smart Antenna Systems) 4 o 8 canal 2x2 y 4x2 configuración MIMO MIMO A/B, STC Software de administración Ganancia de antena > 17dBi Calidad de Servicio WiMAX VPN Sistema de antenas D S 60° 90° 120°, OSectorial D A 176.5dBi, RV E ES R S O H C E ER IPSec, PPTP y LT2P V-Pol22 Cuadro 2. Características técnicas de sistemas WiMAX En el cuadro 2 se presenta la descripción de las soluciones WiMAX de las empresas: Airspan, Telsima y Alvarion, se tomó en cuenta estas marcas por su disponibilidad en el mercado y por sus equipos de última generación. Las soluciones consultadas cubren los requerimientos establecidos, sin embargo, la solución Telsima presenta una desventaja al no soportar el modo Fixed (fijo y móvil), el cual permite brindar el servicio de internet fijo. Para efectos de este diseño de red, y por las ventajas que se describen a continuación, se escoge la opción que brinda la empresa Alvarion, BreezeMAX™ 3500, está solución ofrece las siguientes características: Cumple con los requerimientos mínimos establecidos en la tabla 1X, asegurando el correcto cumplimiento del presupuesto del enlace. Soporta Fixed WiMAX (Fijo y Móvil), y proporciona la posibilidad de función punto a punto (backbone), y punto a multipunto (Acceso). Brinda alta potencia de transmisión y una baja sensibilidad de recepción. Permite optimizar el espectro al manejar una diversidad de anchos de banda del canal de enlace. Los equipos presentan excelentes características para la implementación de VPN. Alvarion ofrece una solución fácilmente escalable, completa, que incluye radio, antenas y cables con lo que se simplifica el diseño, brinda una amplia gama de equipos finales que son parte de la solución 4Motion. La sección de distribución está formada por la estación base (BS) del sistema WiMAX, gestionando los servicios que se den al usuario final según sea la demanda de estos en un determinado momento. La parte de acceso está formada por un Networking Gateway para la conexión LAN de las computadoras, además este tendrá el punto de conexión para la comunicación VoIp. S DO A V R SE E R Cada dispositivo de acceso oO terminal S tiene su dirección IP configurada, siendo esta H C Epara las computadoras por un servidor DHCP, así como un asignada dinámicamente R E D direccionamiento fijo para los dispositivos de acceso, Wireless Network Gateway (WNG). Los servicios de VoIp igualmente poseen direccionamiento fijo con el propósito de ser identificados en la central de acuerdo a la numeración que se le asignó al momento de la programación. Aunado a todo lo planteado para la red WiMAX, como componente lógico se empleó AlvariSTAR de modo que coordine todos los componentes de sistema para comunicar la red WiMAX, proporcionando todos los elementos de gestión, monitorización, configuración y control de fallos que se requieren para maximizar la eficacia de la red, al mismo tiempo que se minimizan los recursos invertidos y los gastos. Como agregado, AlvariSTAR permite simplificar el despliegue y el mantenimiento de la red WiMAX diseñada, gestiona fallos, proporciona exhaustiva gestión de configuración y visualización de la red con vistas geográficas, lógicas y físicas, atribuye la monitorización en Tiempo Real y recolección programada de estadísticas de tráfico y ejecución, coadyuvando a enfatizar la efectividad de la Red WiMAX diseñada. FASE IV: Diseño de la arquitectura WiMAX asegura la interoperabilidad con el estándar para redes de áreas metropolitanas inalámbricas o WMAN desarrollado por la ETSI (European Telecommunications Standards Institute) y conocido como HiperMAN (High Performance Radio Metropolitan Área Network), de objetivos muy similares a WiMAX. Para poder determinar los parámetros técnicos que tienen que cumplir este tipo de redes y garantizar la interoperabilidad, se deben considerar las normas internacionales que establecen la UIT y las normas nacionales que establecen los entes reguladores de cada país, aquí en Venezuela es CONATEL. WiMAX define una capa física en OFDM con organización TDM/TDMA, cuyo formato de trama (tanto ascendente como descendente) se define en tiempo real, trama a trama, S mediante un intervalo de tiempo (slot o descriptor de trama) ubicado al comienzo de cada DO A V R trama descendente que se encarga de definir todas las características (n° de slots, composición E ES R S O de los mismos, modulaciones, tipos de servicios, etc.). Este aspecto dota al sistema de una H C E ER así como de las características de propagación existentes a cada servir en cadaD momento, flexibilidad máxima, optimizando sus prestaciones en función del número y tipo de clientes a instante. El sistema contempla un juego de modulaciones adaptativas para ser capaz de elegir (vía negociación entre la Estación Base y el equipo de abonado), la más eficiente posible, en cada circunstancia. El juego se compone de BPSK, QPSK, 16 QAM y 64QAM, de las que son mandatorias QPSK y 16 QAM. También contempla los dos métodos de duplexación; FDD y TDD, con lo que ayuda a situaciones variadas de asignación de bloques de frecuencia (dos bandas, solo una banda, etc.). También la tecnología WiMAX define la capa MAC, la cual tiene como filosofía de Petición/Asignación de ancho de banda, con distintas variantes (asignación por conexión, asignación por terminación de cliente (CPE), pudiendo ser esta asignación vía polling en tiempo real, polling no en tiempo real o en régimen de mejor esfuerzo. También existe la asignación de banda no solicitada, si el sistema entiende que es necesaria. Todos estos mecanismos anteriores posibilitan el poder ofrecer Calidad de Servicio (QoS) y Clases de Servicio (CoS) garantizadas, en ancho de banda y latencia, para acomodar todo tipo de servicios y aplicaciones (video, voz, emulación de líneas alquiladas de datos, etc.), Sin merma de disponibilidad y con total garantía. La figura 10 muestra la arquitectura y funcionamiento de los equipos de la estación base y equipos abonados. H C E ER D E ES R S O S DO A V R Figura 10. Arquitectura Wimax desplegada Descripción de la estación base WiMAX BreezeMAX es una tecnología diseñada por la empresa Alvarion basada en el estándar de WiMAX IEEE 802.16/ETSI HIPERMAN para poder ofrecer un gran múltiple de servicios a bajo coste y alta velocidad a través de un medio radiado a un conjunto de organizaciones clientes (clientes en zonas empresariales, en zonas residenciales, en zonas educativas, etc.) que forman una red inalámbrica de área metropolitana (WMAN). La banda licenciada que ofrecen los equipos BreezeMAX está comprendida en 3-4 GHz. Existen en concreto 3 bandas frecuenciales: 3.3 GHz, 3.5 GHz y 3.6 GHz. Figura 11. Micro Estación Base BrezzeMax Alvarion La microestación base uBST provee toda la funcionalidad necesaria para comunicarse con sus SUs o unidades suscritoras y conectarse al backbone del ISP. La pBST soporta full duplex, alta potencia y múltiples portadoras (debido a la modulación multiportadora de OFDM). La 1iBST ha sido diseñada para proporcionar una alternativa a la estación base OS D A V (i.e: áreas de comunidades). R suscritoras esta limitado y solo uno o dos sectores son necesarios E S Esiete R S La estación base modular puede ofrecer hasta sectores. La 1iBST está formado por la O H C E interna y la unidad radio externa. La unidad interna provee toda la unidad micro estación base R E D modular BreezeMAX y una solución de bajo coste en lugares donde el número de unidades funcionalidad necesaria para poder dar servicio a dos sectores. Existen dos modelos: uno que se alimenta de AC (110 o 220 V) y el otro que se alimenta en DC(-48y). Terminal externo de la estación base AU-ODU (Antena Unit-Outdoor Unit) Según manual técnico de Alvarion, conocido también como ODU (outdoor unit), es la unidad que contiene todos los componentes activos (módem, radio, gestión y procesamiento de datos) de la unidad de suscriptor, con conexión a una antena independiente. La unidad radio exterior ha sido diseñada para soportar una ganancia elevada de sistema, robustez a interferencias utilizando una alta potencia de transmisión y baja figura de ruido. El AU-ODU soporta un ancho de banda hasta 14 MHz, permitiendo posibilidades futuras tales como un aumento de la capacidad a través del uso de un multiplexor o de canales anchos (Ej. 7/14 MHz). La conexión entre la unidad de antena indoor y la unidad de antena externa AU-ODU de la 1iBST se realiza a través de un cable de FI (frecuencia Intermedia) que transporta señales datos en modo full duplex, señales de control, de gestión así como de potencia (48 VDC) y además un reloj de 64 MHz de referencia para la sincronización. Las frecuencias de Tx y Rx son 240 MHz y 140 MHz respectivamente. Existen dos versiones del AU-ODU: - AU-ODU (estándar): Potencia de salida máxima de 28 dBm. - AU-ODU-HP (High Power ODU): Potencia máxima de salida de 34 dBm. El AUODU-HP esta actualmente disponible en las bandas de 3.5 GHz (3.5a y 3.5b). En el proyecto se utiliza la versión AU-ODU estándar de la figura 12. H C E ER D E ES R S O S DO A V R Figura 12. Unidad de antena outdoor, AU- ODU Parámetro Descripción Frecuencia Banda Uplink (MHz) AU-ODU- 34503500 3550 Downlink (MHz) 3600 Modo de operación Full duplex, FDD Ancho de banda decanal 1.75MHz – 3.5 MHz Resolución de la frecuencia central 0.125 MHz Puerto de Antena (AU-ODU) Tipo N, 50 Ohm. Máxima potencia de entrada al puerto de antena (interfaz ODU) D E ES R S O H C E ER S DO A V R -50 dBm antes de saturación, -17 dBm antes de deterioro Rango de potencia de salida al puerto de antena (interfaz ODU) 13 dBm-28 dBm. Modulación Modulación OFDM 256. BPSK, QPSK, QAM16 y QAM64 Multiplexado TDMA Cuadro 3. Parámetros técnicos de la AU- ODU (Terminal externo) Terminal WiMAX de emplazamiento fijo (IDU-DV o IDU-1D2V) El terminal WiMAX IDU-1D2V es un equipo pensado para poder ofrecer a los usuarios una combinación de telefonía IP o VoIP54 y servicios de datos de banda ancha. Este terminal dispone de una interfaz Ethernet y dos interfaces POTS55 para servicios de voz primarios y cuyos tipos de conectores pueden ser: RJ-11 o un terminal block. El IDU-1D2V es un gateway de voz, es decir, permite interconectar redes con protocolos y arquitecturas completamente diferentes a todos los niveles de comunicación, y se rige sobre los protocolos estándares H.323 y SIP56 para el establecimiento de llamadas IP. Soporta codecs de habla estrechos (comprimidos) o anchos (descomprimidos), supresión del silencio, cancelación del eco de línea y parámetros de telefonía regionales. Los servicios de clase 5 tales como llamada en espera, desvío de llamada y llamada a 3 también están soportados. El IDU-1D2V soporta además de telefonía-IP, acceso a Internet o a cualquier otro servicio basado en Ethernet. La unidad puede estar instalada detrás de un router/NAT ya que tiene soporte para NAT permitiendo que los paquetes de voz. El gateway de voz puede manejar hasta 16 VLAN558 simultáneamente permitiendo ofrecer diferentes servicios a usuarios finales que se encuentren conectados detrás del terminal. Dos unidades IDU-DV pueden ser conectadas en cascada proporcionando de esta manera 4 líneas POTS independientes sobre una sola unidad radio externa (outdoor) ODU. H C E ER D E ES R S O S DO A V R Figura 13. Terminal WiMAX IDU – DV Descripción de los equipos WiMAX de abonado (CPE) Se disponen de dos tipos de terminales WiMAX de abonado: - Un terminal WiMAX de fácil instalación para el cliente. Este terminal no requiere de orientación a la estación base, con sus 6 antenas integradas, por lo que en principio no se requiere servicio técnico especializado. Es un terminal ligero y portable en un entorno doméstico. La nomenclatura del terminal es Si-CPE. - Un terminal WiMAX conectado a una antena externa que se orienta a la dirección de la estación base. Por lo tanto no es un terminal portátil a diferencia del Self Instali sino que tiene que permanecer en un emplazamiento fijo. Por el hecho de que se requiere una alineación de la antena con la estación base se requiere de un servicio técnico especializado con sus medidores de campo adecuados. La nomenclatura de este terminal es IDU-CPE-1D2V SIP-RJ. Las unidades outdoor (ODU) de estos equipos WiMAX están pensados para estar ubicados en la parte más alta del edificio, soportados con un mástil. El terminal WiMAX Si-CPE es una plataforma eficiente para una gran variedad de servicios de banda ancha y conexiones de datos a la estación base, por sus características y para obtener los resultados buscados se selecciona este equipo de abonado. H C E ER D E ES R S O S DO A V R Figura 14. Terminal WiMAX Si – CPE Parámetros Descripción Llplink (MHz) 3399.5-3500 Downlink (MHz) 3499.5-3600 Frecuencia Modo de operación FDD, Half duplex. Ancho de banda de canal • 1.75 MHz • 3.5MHz Resolución de la frecuencia central 0.125 MHz Antenas Integradas Matriz de conmutación de haz compuesto de 6 antenas de 60° de azimut y9 dBi de ganancia Puerto de antena externa E 50 Ohm SSMA, E R OS H C E ER Máxima potencia de entrada (al puerto de antena) D S DO A V R -20 dBm antes de saturación O dBm antes de deterioro Rango de potencia de transmisión (al puerto de antena) [-24 dBm, 22 dBm] usando 1 dBm de resolución. Potencia de Tx máxima: 22 dBm +1-1 dB. Modulación Modulación OFDM 256 BPSK, QPSK, QAM16, QAM64 Cuadro 4. Parámetros técnicos del Terminal Si-CPE WiMAX FASE V: Elaboración de la propuesta de red La presente propuesta consistente en el diseño de una red WiMAX para dar servicio de comunicación a la Alcaldía Bolivariana de Cabimas, se refiere a la permisión del acceso inalámbrico a Internet de alta velocidad en coberturas de varias decenas de kilómetros. Es así como nace la necesidad de cumplir con la transmisión inalámbrica de datos que proporcione accesos concurrentes en áreas de hasta 30 Km. de radio y a velocidades de hasta 70 Mbps, utilizando tecnologías que no requieren visión directa con las estaciones base establecidas en las instituciones adyacentes. De ese modo, se busca proponer el diseño de una red WiMAX que facilite los servicios comunicacionales inherentes a las labores, aportando así mismo eficacia y eficiencia en la plataforma de comunicaciones de transmisiones de datos del Municipio Cabimas. En ese sentido, la propuesta se fundamenta en cubrir necesidades informativas con la implantación de mayor ancho de banda para el manejo de datos a altas velocidades de transferencia, además de proveer servicio telefónico para las plataformas fijas y móviles ubicadas en diversas locaciones del área. La red WiMAX para el servicio de Internet en la Alcaldía Bolivariana de Cabimas está constituida por componentes interrelacionados, desarrollados con miras a cubrir las deficiencias en transmisión de datos; necesarios para el funcionamiento a cabalidad de la emisión y recepción comunicacional de la institución publica y sus adyacencias. OS D A R En respuesta a la selección de equipos requeridos de V una red WiMAX con el fin de dar E S E servicios de comunicación a la O Alcaldía S RBolivariana de Cabimas se diseñó el esquema H EC estructural con laE finalidad de finiquitar aquellos equipos que contribuirán a implementar la R D red funcional, los mismos se especifican en el grafico 2. Grafico 2. Criterio de selección de equipamiento para red Wimax Fuente: Chavez, M. 2010. La selección de equipos estuvo direccionada tomando como base el estándar Alvarion por ser uno de los principales fabricantes de soluciones de banda ancha inalámbrica, diseño y despliegue de soluciones Wimax, el mismo integra como componentes físicos la línea BreezeMax la cual es una plataforma Wimax que representa la base de la solución 4Motion OPEN WiMAX de Alvarion, por lo tanto, ofrece estaciones base y antenas para instalaciones con cobertura y capacidades óptimas, ASN-GW centralizado y distribuido, y una arquitectura central de red y gestión. Ahora bien, como componente lógico para el monitoreo de la red que se desea implementar se seleccionó AlvariSTAR entendido como un completo Sistema de Gestión de Red (NMS) Crrier-Class para Redes de Acceso Inalámbrico de Banda Ancha de Alvarion. El mismo, se ha diseñado para los Centros de Operación de Red (Network Operation Centers - OS D A Vconfiguración y control de fallos R proporciona todos los elementos de gestión, monitorización, E ElaSred, al mismo tiempo que se minimizan los R que se requieren para maximizar la eficacia de S O H C E recursos invertidosE los gastos. D yR NOC) de compañías y operadores de comunicaciones más avanzados, AlvariSTAR De acuerdo a lo planteado, en primera instancia como factor fundamental se eligió la Estación Base Modular que presenta una central de red y una arquitectura de gerencia diseñada para alta disponibilidad, redundancia avanzada y una variedad de esquemas diversos, la misma se observa en la figura 15 Figura 15. Estación Base Modular BreezeMax. Fuente: Chavez, M. 2010. En torno a ello, la Estación Base Modular está formada por el Chasis de nueve ranuras Euro dobles (6U de alto) y seis ranuras Euro individuales (3U de alto), la Unidad de Procesamiento de la Red que trabaja como CPU controlando los componentes de la Estación Base y las SU, además de evaluar el tráfico de los módulos AU y transferirlos al Backbone IP a través de una Interfaz Ethernet dedicada. Igualmente, es inminente el uso de la Unidad de Acceso integrada por el canal del servicio del IDU-ODU en 14 MHz que sirve para señalización bidireccional de control, estado y de gerencia. Por su parte, la Unidad de interfaz de energía (PIU) la cual filtra y estabiliza la energía de entrada de la Estación Base y protege el sistema de problemas de energía tales como sobre voltaje, conexión inversa de la polaridad y cortocircuitos. OS D A V Cada chasis de la Estación R unidad de la fuente de alimentación del estante CPCI (48VDC). E ESPSU que proporcionan configuración de R Base puede contener hasta cuatro módulos S O H C E redundancia, en otra instancia la Unidad de ventilación (AVU) incluye para el diseño de la red ER D Wimax un compartimiento integral de 1U de alto para la circulación de aire de la entrada y Por su parte, la Unidad de alimentación (PSU) está especificado como un estándar de la una bandeja de ventilador de 1U de alto con un módulo de alarma interno. Como complemento, la ODU proporciona a la estación base para la red Wimax alta ganancia en el sistema y robustez de interferencia para garantizar la estabilidad del sistema utilizando una alta potencia de transmisión y baja figura de nivel ruido y la Unidad interna (IDU o WNG) generará la conexión de alta velocidad para múltiples usuarios, y ofrecerá conexión inalámbrica de banda ancha de alta velocidad a redes residenciales con funcionabilidad LAN inalámbrica 802.11b/g. Además, para el diseño de la propuesta se determinaron aquellos mecanismos por instalar especificando el tipo de equipo, nombre y código asignado y la descripción del mismo, con el propósito de conocer los dispositivos. Tipo de Equipo Nombre Código Rack Modular Para Estación Base BMAX-BST-SH BMAX-BSTNPU BMAX-BSTAU-IDU-4CH BMAX-BSTPSU BMAX-BSTPIU Equipo de Radio Para Estación Base BMAX-BSTAU-ODU Manejo de Red AlvariSTAR Descripción Plataforma de Estación Base Unidad Procesadora de Red Modulo de Interfaz de Radio para Acceso Inalámbrico Unidad de Alimentación Unidad de Interfaz para Alimentación Unidad de Radio Externa Arquitectura de múltiples niveles sobre la cual pueden instalarse unidades de accionamiento de dispositivos BreezeMax E ES R S O S DO A V R Cuadro 5. Equipos por Instalar Estación Base H C E R para la red Wimax que dará servicio de Internet a la Alcaldía El protocolo seleccionado DE Bolivariana de Cabimas, ésta orientada a la central IP basado en Asterisk y consiste de una completa central software que proporciona todas las funciones esperadas de una central profesional, en otro aspecto es un mecanismo de comunicación completo que trabaja con voz sobre IP. De acuerdo a ello, para el diseño de la red propuesta con miras a soportar los servicios de voz sobre IP, la central Asterik está basada en una tarjeta TE410P, funcionando con slots PCI de 3v en arquitecturas 64bits. La TE410P tolera configuraciones E1 / T1 seleccionables a través de un jumper en la propia tarjeta generando condiciones favorables a la red WiMAX. Ver figura 16: E ES R S O S DO A V R Figura 16. Arquitectura software Asterisk H C E ER D La frecuencia de trabajo tomada para el diseño de la red Wimax de acceso a servicios de voz y datos de banda ancha corresponde a los canales de frecuencia del espectro de 2,5 a 2,7 GHz por ser una banda que permite ser licenciada para operar en ella. Dicha frecuencia, fue seleccionada de acuerdo a la ubicación de la estación base, es relevante acotar que se siguió el lineamiento propuesto por CONATEL para la operación de los equipos WiMAX en ambos planos, por lo que la utilización en el sistema es viable no causando interferencias a ningún equipo instalado en el área. La estación base se instalara en el interior de la institución pública, ofreciendo servicio de Internet a los usuarios de esta, y además proporcionar una cobertura a la comunidad adyacente a la organización, donde se podrían instalar estaciones remotas. El área de cobertura máxima seria hasta 30 Km. desde la estación base hasta las estaciones remotas con el propósito de garantizar la confiabilidad y disponibilidad del canal de comunicación, en tanto los niveles de radiación de la estación base que van desde -57 dBm a -89 dBm cuando se trata de la máxima distancia a cubrir. Finalmente, al referir la antena especial para la instalación del sistema se optó por una antena de rejilla con una ganancia de 19 dbi y de 3 pies diámetro, con capacidad de polarización sencilla, abertura del haz de propagación de 30º y rango de operación de 2,5 a 2,7 GHz., con la utilización de la antena se obtiene estabilidad en la relación señal ruido del servicio. Realizadas las especificaciones, necesidades y selección de equipos, se procedió a diseñar la red WiMAX para el servicio de comunicación en la Alcaldía Bolivariana de Cabimas. El diseño de la red amplificadora del espectro comunicacional beneficia el alcance de una mejora en la transmisión actual de datos, garantizando la disponibilidad de un canal de banda ancha que permita establecer ciertos criterios de servicio adaptados a las necesidades de cada usuario, además se logra dar paso a un proceso de migración basado en las tecnologías emergentes. La sección de distribución está formada por la estación base (BS) del sistema WiMAX, OS D A V R al usuario final según sea la demanda de estos enEun determinado momento. La parte de S E acceso está formada para la creación S deRdiferentes redes para la conexión LAN de las O H C E computadoras, además este R DE tendrá el punto de conexión para la comunicación VoIp. que será la puerta de enlace de las estaciones remotas, gestionando los servicios que se den Aunado a todo lo planteado para la red WiMAX, como componente lógico se empleó AlvariSTAR de modo que coordine todos los componentes de sistema para comunicar la red Wimax, proporcionando todos los elementos de gestión, monitorización, configuración y control de fallos que se requieren para maximizar la eficacia de la red. Como agregado, AlvariSTAR permite simplificar el despliegue y el mantenimiento de la red Wimax diseñada, gestiona fallos, proporciona exhaustiva gestión de configuración y visualización de la red con vistas geográficas, lógicas y físicas, atribuye la monitorización en Tiempo Real y recolección programada de estadísticas de tráfico y ejecución, coadyuvando a enfatizar la efectividad de la Red WiMAX diseñada. H C E ER D E ES R S O S DO A V R Figura 17. Red WIMAX. El diseño de una red WiMAX para dar servicio de Internet a la Alcaldía Bolivariana de Cabimas, resulta viable por cuanto en la corporación se cuenta con los requerimientos y condiciones necesarios para concebir una red que incremente la calidad de la comunicación y señales en general. En tanto, resulta viable en cuanto a tiempo, porque el desarrollo e implantación en la institución alcanza un tiempo no mayor a 6 meses lo que asegura la prontitud de solución al problema y evitar que el mismo se incremente o varíe. CAPITULO V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. CONCLUSIONES El sistema WiMAX, en su versión fija, está indicado para sustituir al tendido del cableado telefónico. Tecnológicamente, esta opción es viable, puesto que el coste de instalar una estación base enlazada mediante canales de radio es mucho menor que el de utilizar 2 o 3Km de cable. Por lo tanto, WiMAX se presenta como una alternativa para ofrecer el acceso de última milla en aquellas zonas donde la cobertura de Banda Ancha es insuficiente (zonas rurales o suburbanas), donde el tendido de cable es prácticamente imposible de realizar. S La tendencia actual en telecomunicaciones es la convergencia de servicios, tecnologías, DO A V R estándares; los cuales deben estar soportados por accesos de banda ancha, en la actualidad E ES R S O este tipo de acceso está limitado a las grandes ciudades y a los sectores con recursos H C E ER económicos para utilizar estos servicios. D Dada la tendencia de los usuarios residenciales de adquirir accesos de banda ancha, es altamente probable que WiMAX surja como la tecnología de acceso a Internet para los usuarios finales. Existe la tendencia mundial, al incremento de las aplicaciones multimedia en Internet por lo que cada vez aumenta la necesidad de más ancho de banda. Los sitios en Internet cada vez son más interactivos por lo que exigen más velocidad de conexión. WiMAX es una solución que ya ha encontrado su espacio en la banda ancha inalámbrica ya sea para hacer funciones de backhaul de redes Wi-Fi, redes celulares, o para ofrecer servicios tipo DSL a hogares o negocios. Evidentemente, al producirse una convergencia se podrá ofrecer VoIP, (actualmente ya se da a través de DSL o Cable), y movilidad, lo que significa que el usuario no va a desterrar una tecnología sobre otra. Los Costos de infraestructura de estos sistemas, no son baratos, pero sus costos de operación son muy bajos. Así se mejoraría la conectividad y la comunicación digital, con todas sus ventajas. Estos sistemas pueden ser compartidos entre varias organizaciones, aumentando la sostenibilidad, formando redes privadas, independientes de la red nacional y la infraestructura existente. Así mismo, la aparición de cualquier nueva tecnología de transmisión con características de última generación como WiMax genera en el sector comercial menor costo de adquisición; ahora las operadoras, en lugar de desplegar múltiples puntos de acceso inalámbricos Wi-Fi, más el cableado y el suministro de energía, solo necesitarán establecer un punto de acceso WiMax para suplir una misma área. H C E ER D E ES R S O S DO A V R RECOMENDACIONES Para promover el uso de los estándares WiMAX, es necesario que los fabricantes de dispositivos electrónicos lleguen a acuerdos para desarrollar esta tecnología, dando lugar a certificaciones que aseguren la compatibilidad y la interoperabilidad de antenas, procesadores o receptores. Teniendo en cuenta la convergencia de servicios, la autoridad reguladora deberá promover el uso eficiente del espectro radioeléctrico, facilitando la prestación de múltiples servicios en una misma banda de frecuencias. Las condiciones de funcionamiento deben respetarse para evitar cualquier riesgo en cuanto a los posibles efectos de las emisiones OS D A V de forma que se detecten fallas R Implementar mantenimientos periódicos a la Red Wimax, E ESllevados a cabos en la empresa. R S e inconvenientes en los procesos comunicacionales HO C E ER Fomentar D el uso de la Red Wimax desde el momento de su implantación hasta después de radioeléctricas sobre la salud de las personas. realizado dicho procedimiento, de forma que se aproveche a cabalidad la funcionalidad del sistema con el fin de beneficiar las labores empresariales direccionadas al uso de transferencia de información. Impulsar el uso de la Red Wimax en empresas, instituciones e industrias del Estado que manejen volúmenes altos de información transmitida mediante voz y datos, innovando los procesos comunicacionales contribuyendo al desarrollo sustentable de la corporación. BIBLIOGRAFIA Albornoz, Osvaldo (2007). Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín. Facultad de Ingeniería. Realizo un estudio titulado “Metodología para la correcta implantación de Voip Sobre Wimax” Alegsa (2010). Redes y Comunicaciones. [Documento en línea] Disponible: http://www.alegsa.com.ar [Consulta: 2010, junio 10.] Araujo, Magliany (2008) Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín. Facultad de Ingeniería. “Infraestructura Inalámbrica Basada en Tecnología Wimax para el Enlace entre la Universidad Rafael Belloso Chacín (URBE) y el Colegio Universitario Dr. Rafael Belloso Chacin (CUNIBE)” S DO A V R SE E R Arias, F. (2006). El Proyecto deO Investigación. Introducción a la Metodología científica. S H C EEditorial Episteme Quinta edición. 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