escuela politecnica nacional escuela de ingenieria

283 Pages·2006·12.94 MB·Spanish

ESCUELA POLITECNICA NACIONAL

ESCUELA DE INGENIERIA

DISEÑO DE UNA RED INALAMBRICA PARA INTERCONECTAR LA
MATRIZ DE LA CADENA DE FARMACIAS PHARMACY’S CON SUS
DIFERENTES SUCURSALES UBICADAS EN LA CIUDAD DE QUITO

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN
ELÉCTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES

JUAN PABLO QUINAPALLO MORALES

DIRECTOR: ING. ERWIN BARRIGA

Quito, 02 Agosto del 2006
DECLARACIÓN

Yo, Juan Pablo Quinapallo Morales, declaro bajo juramento que el trabajo aquí
descrito es de mi autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún
grado o calificación profesional; y, que he consultado las referencias bibliográficas
que se incluyen en este documento.

A través de la presente declaración cedo mis derechos de propiedad intelectual
correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo
establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la
normatividad institucional vigente.

Juan Pablo Quinapallo Morales
CERTIFICACIÓN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Juan Pablo Quinapallo
Morales, bajo mi supervisión.

ING. Erwin Barriga
DIRECTOR DEL PROYECTO
AGRADECIMIENTO

Agradezco a mi familia por su apoyo incondicional en los momentos de mi vida
que más los necesite, agradezco a mi hermano Fernando por la ayuda prestada
para la culminación de este proyecto, a la empresa PHARMACY`’S por abrirme
las puertas en el desarrollo del proyecto, a mis amigos Los Tristes y Bieléctricos
ya que fue importante su apoyo en el día a día, y en especial a mi director de tesis
Ing. Erwin Barriga y a la Escuela Politécnica Nacional por permitir cristalizar con
éxito mis anhelos.

Juan Pablo Quinapallo Morales
DEDICATORIA

Dedico este trabajo a Dios que siempre esta conmigo, me protege y me ilumina, a
mis hermanos Homero, Janeth, Fernando y Verónica por su constante apoyo y
compañía en todo el transcurso de mi vida, a mis sobrinos y sobrinas Kimy, M
José, Saraí, Carlitos, Cristian y Samel por hacer de mi vida diaria una constante
felicidad, a mi padre Luís Alberto por el apoyo para que mis ideales se cumplan, y
muy especialmente a mi madre M Beatriz y a mi hermana Sandy por el amor que
me han sabido entregar, por su ejemplo de trabajo y enseñanza para hacer de mi
una persona de bien.

Juan Pablo Quinapallo Morales
i
INDICE

CAPÍTULO 1: ANÁLISIS DE TRÁFICO…………………………………….…………1
1.1 REQUERIMIENTOS DE COMUNICACIÓN DE LA CADENA DE FARMACIAS PHARMACY’S……………….…..............1
1.2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ACTUAL DE COMUNICACIONES DE LA CADENA DE FARMACIAS PHARMACY’S…3
1.2.1 DESCRIPCIÓN GENERAL…...………………….….....................................................................................................3
1.2.2 DESCRIPCION DEL SISTEMA DE COMUNICACIONES DE LA MATRIZ................................................................4
1.2.2.1 DESCRIPCIÓN DE LA RED DE DATOS........................................................................................................4
1.2.2.1.1 TECNOLOGÍA DE TRANSMISIÓN..................................................................................................5
1.2.2.1.2 EQUIPOS EXISTENTES EN LA RED…………..……………………................................................6
1.2.2.1.3 APLICACIONES…...…………………….………..……………………................................................9
1.2.2.2 DESCRIPCIÓN DE LA RED DE VOZ...........................................................................................................10
1.2.2.2.1 COSTOS DE OPERACIÓN DE LA RED DE VOZ…..….…………...............................................12
1.2.3 INFRAESTRUCTURA ACTUAL DE LAS FARMACIAS............................................................................................13
1.2.3.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS EQUIPOS EXISTENTES EN UNA FARMACIA TIPO……………................14
1.2.3.2 TOTAL EQUIPOS DE COMUNICACIÓN EXISTENTES EN LAS FARMACIAS TIPO……….…..................15
1.3 ANÁLISIS DE TRÁFICO……………………………………………………………………………………………………..….….15
1.3.1 CARACTERIZACIÓN DEL TRÁFICO………………………………………….............................................................16

1.3.2 CÁLCULO DE LOS REQUERIMIENTOS DE ANCHO DE BANDA…...……...………………………….......……......17
1.3.2.1 REQUERIMIENTOS DE ANCHO DE BANDA PARA DATOS.....................................................................17
1.3.2.2 REQUERIMIENTOS DE ANCHO DE BANDA PARA VOZ SOBRE IP........................................................21
1.3.2.2.1 MÉTODOS DE CODIFICACIÓN……………………..…………..…................................................22
1.3.2.2.2 DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE CANALES DE VOZ…..…................................................25
1.3.2.3 REQUERIMIENTOS DE ANCHO DE BANDA PARA VIDEOVIGILANCIA................................................29
1.3.2.3.1 TRANSMISIÓN DE VIDEO……...…………………..…………..…................................................29
1.3.2.3.2 TÉCNICAS DE COMPRESIÓN …..….……………….………..…................................................30
1.3.2.3.3 VIDEOVIGILANCIA SOBRE IP…………………….…….……..…................................................32
1.3.2.3.4 ESTIMACIÓN DEL ANCHO DE BANDA REQUERIDO PARA EL SISTEMA DE VIDEO
VIGILANCIA IP……………………………………………………….………………………………….35
1.3.3 RESULTADOS DEL ANÁLISIS DE TRÁFICO………………………………..............................................................39
1.4 PROYECCIÓN DE TRÁFICO A 10 AÑOS……………………………………………………….………………….…..............40
ii
CAPÍTULO 2: CONCEPTOS GENERALES SOBRE LA TECNOLOGÍA WIMAX
Y SUS ASPECTOS REGULATORIOS EN EL ECUADOR……………………….....45
2.1 INTRODUCCIÓN……………………………………………...…………………………………….………………….…..............45
2.2 ESTANDARES DE WiMAX…..……………………………...…………………………………….………………….…..............46
2.3 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE WiMAX…..……...…………………………………….………………….…..............47
2.4 BANDAS DE FRECUENCIA.…...……….…..……………....…………………………………….………………….…..............48
2.5 PROPAGACIÓN.…..……………………..…………………...…………………………………….………………….…..............50
2.5.1 PROPAGACIÓN NLOS VS. LOS……………………………………………….............................................................50
2.5.1.1 TECNOLOGÍA OFDM………..…………………………...…………….............................................................51
2.5.1.2 SUBCANALIZACIÓN.…….….…………………………...…………….............................................................52
2.5.1.3 ANTENAS PARA APLICACIONES INALÁMBRICAS FIJAS..….………………………………...…...............53
2.5.1.4 DIVERSIDAD DE TRANSMISIÓN Y RECEPCIÓN……………………………………………………….……..53
2.5.1.5 MODULACIÓN ADAPTIVA………….…………….......…………………………………………………….……..54
2.5.1.6 TÉCNICAS DE CORRECCIÓN DE ERRORES.....……………………………………………………….……..54
2.5.1.7 CONTROL DE POTENCIA….……….………….........…………………………………………………….……..55
2.6 ARQUITECTURA DEL PROTOCOLO 802.16-2004..…..……………………..…………………...................….…..............55
2.6.1 CAPA MAC……………………………………………….……………………….............................................................57
2.6.1.1 SUBCAPA DE CONVERGENCIA……..………………….………….............................................................58
2.6.1.1.1 CS ATM……………………………………..…………..…..……..…................................................58
2.6.1.1.2 CS PACKET………………………………..…………..…..……..…................................................59
2.6.1.2 SUBCAPA DE PARTE COMÚN…………..………...……………….............................................................60
2.6.1.2.1 TOPOLOGÍA PUNTO MULTIPUNTO……………….…………..……...........................................61
2.6.1.2.2 TOPOLOGÍA EN MALLA (MESH)….……………….…………..……...........................................63
2.6.1.2.3 FORMATO DEL PDU MAC.………………………….…………..……...........................................64
2.6.1.2.4 TRANSMISIÓN DE MAC PDUs.…………………….…………..……...........................................65
2.6.1.2 SUBCAPA DE SEGURIDAD………...……….……...……………….............................................................66
2.6.2 CAPA FÍSICA PHY…………………….………………………………………..............................................................67
2.6.2.1 WIRELESSMAN-SC PHY……….…...……….……...……………….............................................................67
2.6.2.2 WIRELESSMAN-SCA PHY.…..…….….……...........……………….............................................................68
2.6.2.3 WIRELESSMAN-OFDM PHY….……....…………....……………….............................................................68
2.6.2.3.1 DESCRIPCIÓN DE SÍMBOLOS OFDM……………..…………..……...........................................69
2.6.2.3.2 PARÁMETROS DE OFDM……….………………………………….…...........................................70
iii
2.6.2.4 WIRELESSMAN-OFDMA PHY….……...….….…....……………….............................................................70
2.6.2.4.1 PARÁMETROS DE OFDMA…….…….……..……………………..…...........................................71
2.6.2.5 TÉCNICAS DE DUPLEXACIÓN FDD Y TDD.…....….…………...…………...............................................71
2.6.2.6 ESTRUCTURA DE TRAMA…………......……….……...…………..............................................................72
2.7 CALIDAD DE SERVICIO (QOS).……………………………………………………………………...................….…..............73
2.8 APLICACIONES …………...............................................……………...…………...............................................................76
2.8.1 BACKHAUL………………………………..…………………….……………………….....................................................77
2.8.2 BANDA ANCHA POR DEMANDA……….....….…......................................................................................................78
2.8.3 BANDA ANCHA EMPRESARIAL...............................................................................................................................78
2.8.4 CONEXIONES EN ÁREAS NO URBANAS...............................................................................................................79
2.8.5 WIPS…………………………………………................................................................................................................79
2.9 ASPECTOS REGULATORIOS…………………………………………………………………….………………….…..............80
2.9.1 NORMA PARA LA IMPLEMENTACION Y OPERACION DE SISTEMAS DE MODULACION DIGITAL DE BANDA
ANCHA ……………………………………………………………………………………..………………………………...80

2.9.1.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS SISTEMAS DE MODULACIÓN DIGITAL DE BANDA
ANCHA……………………...……………………..………………………………..........................................81
2.9.2 FORMULARIOS NECESARIOS PARA SISTEMAS DE MODULACIÓN DIGITAL DE BANDA ANCHA……...…….83
2.8.4 PLAN NACIONAL DE FRECUENCIAS PARA SISTEMAS DE MODULACIÓN DIGITAL DE BANDA ANCHA…....84

CAPITULO 3: DISEÑO DE LA RED DE COMUNICACIONES…….……………...86
3.1 DISEÑO DE LAS REDES DE AREA LOCAL CON TECNOLOGIA FAST ETHERNET……………….……….…..............86
3.1.1 DISEÑO DE LA RED DE LA MATRIZ…….…………………...………………………….………………….…..............87
3.1.1.1 DISEÑO DEL CABLEADO ESTRUCTURADO…..………….…...……………….………….…….…..............87
3.1.1.2 DISEÑO DE LA PARTE ACTIVA…..…………..…………………………………….………….…….…..............92
3.1.2 DISEÑO DE LA RED DE UNA FARMACIA TIPO………………….……………………….………….…….…..............97
3.1.2.1 DISEÑO DEL CABLEADO ESTRUCTURADO…..…..……….…...……………….………….…….…..............97
3.1.2.2 DISEÑO DE LA PARTE ACTIVA…..…………….....……………………………….………….…….…..............99
3.2 DISEÑO DE LOS ENLACES INALÁMBRICOS…………………………………………………..……….……….................103
3.2.1 PARAMETROS A CONSIDERAR EN EL DISEÑO DE LOS ENLACES INALÁMBRICOS..0………….................103
3.2.1.1 PERFIL TOPOGRÁFICO.………..…..….…………….………………………………………………................104
3.2.1.2 FACTOR K: RADIO EQUIVALENTE DE LA TIERRA.………….…….......……..…………………................104
3.2.1.3 PRIMERA ZONA DE FRESNEL.………..…….………………..………...………..…………………................105
iv
3.2.1.4 PÉRDIDAS POR ESPACIO LIBRE…..………………………..…………………….………….…….…............107
3.2.1.5 PÉRDIDAS POR HIDROMETEOROS………………………...…………………….………….…….…............107
3.2.1.6 DESEMPEÑO DEL SISTEMA ……………….………...……...…………………….………….…….…............109
3.2.1.6.1 UMBRAL DEL RECEPTOR...………......……………………...………..…………………................110
3.2.1.6.2 MARGEN DE DESVANECIMIENTO...………………………...………..…………………................110
3.2.1.6.3 CONFIABILIDAD DEL SISTEMA..…….…….….……………...………..…………………................112
3.2.2 DISEÑO DE LA RED INALÁMBRICA PROPUESTA PARA LA CADENA DE FARMACIAS PHARMACY’S.……112
3.2.2.1 UBICACIÓN GEOGRÁFICA DE LOS PUNTOS A ENLAZAR.………………....…………………................113
3.2.2.2 GRÁFICOS DEL PERFIL TOPOGRÁFICO.……………………….……………..…………………................115
3.2.2.2.1 CÁLCULO DE LA PRIMERA ZONA DE FRESNEL…......……….....…………….…….…............116
3.2.2.3 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA………...…………….….…….…………….…………………................118
3.2.2.3.1 DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE LOS EQUIPOS.....……......……….…............119
3.2.2.3.2 OPCIONES DE EQUIPOS……......………..……………………….…………………….…............123
3.2.2.3.3 CÁLCULO DE LA CONFIABILIDAD Y DISPONIBILIDAD DE LOS ENLACES….….…............136

CAPITULO 4: ANALISIS DE COSTOS……………………………………………...140
4.1 INTRODUCCIÓN…….………………...……………………………………………………………..……….……….................140
4.2 COSTOS DE LOS EQUIPOS Y MATERIALES NECESARIO……………...…….………………...………………..............140
4.2.1 COSTOS DE LAS REDES DE ÁREA LOCAL………………………...…….………………...………………..............140

4.2.2 COSTOS DE LOS ENLACES INALAMBRICOS………………..………...………………...………………..............144
4.2.2.1 COSTOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LOS RADIOENLACES CON EQUIPOS AS.MAX DE
AIRSPAN.…….……………………………………….………………………………………………………...144
4.2.2.2 COSTOS PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LOS RADIOENLACES CON EQUIPOS TERAMAX DE
PROXIM.…….…………………………………………………………………………………………………..145
4.2.2.3 COSTO POR LA CONCESIÓN DEL TÍTULO HABILITANTE Y POR EL USO DE FRECUENCIAS DEL
ESPECTRO RADIOELÉCTRICO.…….……………………………………………………………………...146
4.3 ELECCIÓN DE LA MEJOR OPCIÓN PARA LA EMPRESA…………….………………...……………..…………..............153
4.4 BENEFICIOS DE LA IMPLEMENTACION………………………………………………..……….………………...…............154
4.4 EVALUACION DEL PROYECTO…………………………………………………………..……….………………...…............156
v
CAPITULO 5: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………………….…..162

5.1 CONCLUSIONES…………………………..………………………………………………..……….………………...…............162
5.2 RECOMENDACIONES..…………………..………………………………………………..……….………………...…............165

BIBLIOGRAFÍA……………..……..………………………………………………..……….……………………...…............168
ANEXOS..…...………..……..…..…………………………………………..……….………………………………..…..............170

ANEXO A: GRAFICA DE TRÁFICO
(cid:131) GRAFICA DEL TRÁFICO DE DATOS
ANEXO B: REGULACION
(cid:131) FORMULARIOS NECESARIOS PARA SISTEMAS DE MODULACIÓN DIGITAL DE
BANDA ANCHA
ANEXO C: PLANOS
(cid:131) PLANOS DE CABLEADO ESTRUCTURADO
ANEXO D: EQUIPOS
(cid:131) ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS EQUIPOS
ANEXO E: PERFILES TOPOGRAFICOS
(cid:131) GRÁFICAS DE LA PRIMERA ZONA DE FRESNEL DE LOS ENLACES
INALÁMBRICOS