PFC Beatriz Salguero Hernandez1

UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRIDESCUELA POLITCNICA SUPERIORINGENIERA TCNICA DE TELECOMUNICACINSISTEMAS DE TELECOMUNICACIN

PROYECTO FINAL DE CARRERA

Propuesta de metodologa de diseo de redes inalmbricasextensas de banda ancha para zonas aisladas enpases en vas de desarrollo

Autora: Beatriz Salguero HernndezDirector: D. Francisco Javier Sim ReigadasTutor:D. Jess Cid Sueiro

Julio de 2009

ndice general

Resumen

xv

1. Introduccin

1

1.1.

Origen del trabajo

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

1.2.

Objetivo del proyecto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2

1.3.

Estructura del trabajo

2

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2. Contexto

5

2.1.

Realidad de las zonas aisladas de pases en vas de desarrollo . . . . . . . . . . . .

6

2.2.

Estrategia de intervencin del programa EHAS

7

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3. Metodologa de diseo de redes EHAS

11

3.1.

Obtencin de las coordenadas geogrcas de los establecimientos

3.2.

Arquitectura de la red

3.2.1.

. . . . . . . . .

11

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

12

Determinacin de la tecnologa para la salida a Internet y a la RTC, el diseode la red de acceso y la red troncal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3.

3.2.1.1.

Salida a Internet y a la Red Telefnica Conmutada (RTC)

3.2.1.2.

Red Troncal y Red de Acceso

12

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

Simulacin de radioenlaces RF mediante RadioMobile

3.3.1.

12

. . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . .

18

Determinacin de las especicaciones radioelctricas . . . . . . . . . . . . . .

18

3.3.1.1.

Criterios de diseo para enlaces HF y VHF . . . . . . . . . . . . . . . . .

18

3.3.1.2.

Criterios de diseo para enlaces WiFi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

3.3.2.

Determinacin del equipamiento dependiendo de la tecnologa y del tipo denodo

3.3.2.1.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

Tecnologa HF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

3.3.2.1.1.

Nodo cliente

3.3.2.1.2.

Nodo pasarela

3.3.2.2.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

Tecnologa VHF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

3.3.2.2.1.

Nodo cliente

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

21

3.3.2.2.2.

Nodo pasarela

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22

3.3.2.2.3.

Repetidor de Voz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

3.3.2.2.4.

Repetidor de Datos

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

Tecnologa WiFi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

23

3.3.2.3.

iii

NDICE GENERAL

iv

3.3.2.3.1.

Nodo cliente

3.3.2.3.2.

Nodo pasarela

3.3.2.3.3.

Nodo troncal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3.3.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

24

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

29

Localizacin y altura de antenas y repetidores

29

. . . . . . . . . . . . . . . . .

30

3.4.

Especicacin del sistema de soporte mecnico

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

3.5.

Dimensionamiento del sistema de suministro elctrico . . . . . . . . . . . . . . . .

31

3.6.

Diseo del sistema de proteccin elctrica

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33

3.7.

Diseo del sistema de puesta a tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

34

3.8.

Redaccin del documento tcnico con listado de materiales y planos de instalacinde los sistemas

3.9.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Clculo del presupuesto

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4. Metodologa y Herramientas4.1.

34

37

Metodologa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.1.1.

34

37

Metodologa especca para la realizacin de un experimento con el n deasegurar el aislamiento mutuo entre estaciones WiFi con mltiples interfacesradio

Problemtica

4.1.1.2.

Mtodo

4.1.1.2.1.4.2.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.1.1.1.

37

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

37

D-ITG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

42

Herramientas

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.2.1.

Entrevistas con el personal del programa EHAS

4.2.2.

Consulta de bibliografa y documentacin relacionada con la temtica

4.2.3.

RadioMobile

4.2.3.1.4.2.4.

. . . . . . . . . . . . . . . .

4445

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

45

Modelo de Propagacin Longley-Rice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

47

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

47

Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

48

5. Anlisis sistemtico de las carencias metodolgicas5.1.

44

. . . .

Laboratorio de comunicaciones inalmbricas

4.2.4.1.

37

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ausencia de un estudio de viabilidad ex-ante de los proyectos

51. . . . . . . . . . .

51

5.1.1.

Denicin de viabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

51

5.1.2.

Evaluaciones de un proyecto

52

5.1.2.1.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .

53

Delimitacin de deciencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

56

5.2.

Problemas en la obtencin de las coordenadas de los establecimientos de salud . .

56

5.3.

Posibilidad de utilizacin de tecnologas nuevas para el diseo de la red de acceso

5.1.3.

nica evaluacin ex-post sobre el Proyecto EHAS-@lis

y la red troncal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5.3.1.

802.16: WiMAX

5.3.2.

802.22 WRAN

57

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

57

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

59

5.4.

Incertidumbre en los valores de los parmetros del modelo de propagacin

. . . .

60

5.5.

Falta de consideracin de la cobertura de la Tierra en el diseo de la red . . . . .

61

5.6.

No consideracin de la interferencia mutua entre radios y antenas colocadas en lamisma torre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

63

NDICE GENERAL

v

5.6.1.

Anlisis de estudios previos existentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

63

5.6.2.

Problema pendiente de resolver . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

66

Deciencia en las tareas de mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

67

5.7.5.8.

Necesidad de una mayor capacitacin de los usuarios y a un mayor nmero detcnicos

5.9.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Falta de una gestin de red apropiada

5.9.1.

69

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

70

Paso de Zabbix a Nagios/Centreon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

73

5.10. Ausencia de uso de un sistema de gestin de incidencias

. . . . . . . . . . . . . .

6. Resultados obtenidos

74

77

6.1.

Anlisis de viabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

78

6.2.

Obtencin precisa de las coordenadas de los establecimientos de salud

. . . . . .

81

6.3.

Parmetros del modelo de propagacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

81

6.3.1.

Refractividad de la supercie, conductividad del suelo y Permitividad relativaal suelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.3.2.

Estudio de los porcentajes idneos para los distintos parmetros estadsticosdel modo de variabilidad

6.4.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

83

Denicin rigurosa del perl del terreno en RadioMobile . . . . . . . . . . . . . .

85

6.4.1.6.5.

Cobertura de la Tierra

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.5.1.

Anlisis de los resultados

99

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

99

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

101

6.5.1.1.1.

Modo 802.11a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

101

6.5.1.1.2.

Modo 802.11g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

102

6.5.1.1.3.

Ambos modos

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

103

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

103

Modo 802.11g . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

103

6.5.1.1.

6.5.1.2.

Tarjetas CM9

Tarjetas SR2

6.5.1.2.1.

Valoracin tcnica y econmica de las necesidades de mantenimiento y administracin de la red tras su instalacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.6.1.

Por qu es difcil el mantenimiento en zonas rurales?

6.6.2.

Requisitos

6.6.3.

106

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

106

Mantenimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

107

Mantenimiento preventivo

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.6.3.1.1.

Mantenimiento realizado por los usuarios nales

6.6.3.1.2.

Mantenimiento realizado por los tcnicos

6.6.3.2.

Mantenimiento Correctivo

6.6.3.2.1.

107

. . . . . . . . . . .

108

. . . . . . . . . . . . . . .

109

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

110

Valoracin econmica del stock inicial

. . . . . . . . . . . . . . . . .

113

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

115

RT: Request Tracker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

118

Sistema de gestin de incidencias

6.7.1.

104

. . . . . . . . . . . . .

6.6.3.1.

6.7.

90

Realizacin de un experimento para estudiar las condiciones necesarias que aseguran el aislamiento mutuo entre estaciones WiFi con mltiples interfaces radio .

6.6.

81

NDICE GENERAL

vi

7. Conclusiones y Lneas Futuras7.1.

Conclusiones

7.2.

Lneas futuras de investigacin

119

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

119120

A. Cdigo de los scripts utilizados en el experimento de interferencia mutua entreradios prximas123A.1. Lanzador.sh . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

123

A.2. Automatizacion.sh

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

126

A.3. Otras funciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

140

A.3.1. Emisor-Receptor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

140

A.3.2. Receptor-Emisor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

140

A.3.3. Emisor

140

A.3.4. Receptor

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

141

A.3.5. Matar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

141

B. D-ITG

143

B.1. Arquitectura

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

143

B.1.1. Protocolo de Especicacin de Trco: TSP (Trac Specication Protocol) .

144

B.1.2. Arquitectura del ITGSend

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

144

B.1.3. Arquitectura del ITGRecv

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

146

La autenticacin del ITGRecv . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

146

B.1.4. El canal de sealizacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

146

B.1.5. ITGLog . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

147

B.1.6. ITGManager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

147

B.1.3.1.

C. Marco de trabajo de proyectos TIC en pases en vas de desarrollo

149

D. Formularios de Mantenimiento

153

D.1. Percepcin de los usuarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

154

D.2. Informe del estado de la red . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

156

D.3. Registro de Actuaciones por Mantenimiento Preventivo . . . . . . . . . . . . . . .

157

D.4. Informe de Averas en Sistemas EHAS

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

159

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

160

D.5. Informe Tcnico de Atencin de Averas

E. RT: Request TrackerE.1. Requisitos para la instalacin

161. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

161

E.2. Elementos bsicos de RT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

161

E.3. Modo de uso

162

E.3.1.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Crear tickets

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

162

E.4. Tareas Administrativas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

170

E.4.1.

Crear/Actualizar Usuarios

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

170

E.4.2.

Crear grupos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

171

E.4.3.

Crear Colas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

172

E.5. Scrips

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

173

NDICE GENERAL

vii

E.5.1.

Condiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

175

E.5.2.

Acciones

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

175

E.5.3.

Plantillas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

175

E.6. Otras funcionalidades

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

176

Lista de Figuras

3.1.

Tecnologas de Acceso a Internet. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13

3.2.

Tecnologas utilizadas por EHAS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16

3.3.

Transceptor radio HF.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

20

3.4.

Transceptor radio VHF

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

22

3.5.

Componentes de un nodo cliente.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25

3.6.

Sistema de Telefona Analgico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

25

3.7.

Sistemas Empotrados.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

27

3.8.

Tarjetas Ubiquiti. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

3.9.

Tarjeta Mikrotik R52H.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

28

3.10. Colocacin de equipos en torres. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

30

3.11. Suministro elctrico basado en placas solares.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

32

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

33

3.13. Sistema de Puesta a Tierra. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

34

3.12. Pararrayos.

4.1.

Diseo de los escenarios del experimento de aislamiento mutuo entre interfacesradio.

4.2.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

mutuo entre interfaces radio.4.3.

39

Escenario con 3 nodos montado para llevar a cabo el experimento de aislamiento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

40

Escenario con 4 nodos montado para llevar a cabo el experimento de aislamientomutuo entre interfaces radio.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

41

4.4.

Interfaz dialog para lanzar las mediciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

43

4.5.

Mapas con los que trabaja RadioMobile.

46

4.6.

Cmara anecoica donde introdujimos los nodos colocados a los extremos (emisory receptor).

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

49

4.7.

Repetidor para el escenario de 3 nodos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

50

4.8.

Repetidor 1 y Repetidor 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

50

5.1.

Cmo trabaja WiMAX?.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

58

5.2.

Propiedades de las redes en RadioMobile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

60

5.3.

Enlace de Radio en RadioMobile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

62

5.4.

Diseo del escenario del experimento de interferencias entre antenas. . . . . . . .

64

5.5.

Modelo gestor-agente.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

71

5.6.

Sistema de gestin de redes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

71

ix

LISTA DE FIGURAS

x

5.7.

Zabbix 1.1.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

72

5.8.

Bloques componentes del gestor de red. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

72

5.9.

Arquitectura del gestor de red. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

73

6.1.

Margen Relativo de recepcin (Rx Relativo) simulado para diferentes porcentajesde situacin y tiempo.

6.2.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

86

Ajuste de los porcentajes de situaciones y tiempo en varios enlaces de la red delNapo.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

87

6.3.

Procedimiento del bloqueo de las unidades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

88

6.4.

Orgenes de los mapas SRTM3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

89

6.5.

Nmero de pixeles con el que visualizaremos el mapa. . . . . . . . . . . . . . . . .

90

6.6.

Nmero de registros empleados en el balance del enlace. . . . . . . . . . . . . . . .

91

6.7.

Representacin conceptual de una masa forestal indicando la altura media de lacobertura y la del centro de fase de dispersin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

92

6.8.

Tipos de proyecciones del mapa de LandCover.

93

6.9.

Introduccin de la ruta en la que se encuentra el mapa de LandCover.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . .

94

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

95

6.11. Visualizacin de LandCover. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

96

6.12. Prdida adicional por Bosque de 4,2 dB entre Hospital Regional y Petro Per. . .

97

6.10. Activacin e inclusin de Land Cover.

6.13. Comparacin de la denicin de las clases de vegetacin denidas por la Univer-

sidad de Maryland y por el IGBP-DIS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

98

6.14. Nmero de pixels en el rea de la primera zona de Fresnel y del bosque dentro de

la misma.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

99

6.15. Variacin de la cada de Throughput, en el escenario con 3 nodos y tarjetas CM9,

en funcin de los canales en 802.11a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

101


en funcin de los canales en 802.11a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

102


en funcin de los canales en 802.11g. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

103



104

6.19. Variacin de la cada de Throughput, en el escenario con 3 nodos y tarjetas SR2,


105

6.20. Variacin de la cada de Throughput, en el escenario con 4 nodos y tarjetas SR2,


105

6.21. Herramienta de control del Mantenimiento Preventivo realizado por los tcnicos. .

110

6.22. Clculo del nmero de elementos necesarios en la red.

. . . . . . . . . . . . . . .

114

6.23. Clculo y decisin del nmero de elementos en stock. . . . . . . . . . . . . . . . .

114

6.24. Gestin del stock. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

115

B.1. Componentes de la Arquitectura D-ITG.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

143

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

145

B.3. Generacin en modo ujo mltiple. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

145

B.2. Generacin en modo ujo nico.

LISTA DE FIGURAS

xi

B.4. Generacin en modo demonio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

145

B.5. ITGSend en modo demonio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

148

E.1. Acceso a RT.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

162

E.2. Pgina Principal de Request Tracker. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

163

E.3. Creacin de un ticket a travs del botn New Ticket in. . . . . . . . . . . . . . .

165

E.4. Visualizacin de la pgina Ticket. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

167

E.5. Aadir un criterio en la bsqueda de un ticket.

169

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

E.6. Eleccin de la informacin que queremos que se muestre al realizar la bsqueda de

un ticket.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

E.7. Creacin/Actualizacin de usuarios.

169

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

171

E.8. Creacin de grupos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

172

E.9. Aadir/eliminar miembros de un grupo concreto.

172

E.10. Creacin de una cola.

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

173

E.11. Campos de entrada Cc y AdminCc de la Cola Engineering. . . . . . . . . . . . .

174

E.12. Privilegios o permisos asignados a los grupos creados. . . . . . . . . . . . . . . . .

174

E.13. Informe de tickets resueltos por los usuarios pertenecientes a una cola concreta

(Customer Service).

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

177

Lista de Tablas

3.1.

Ventajas e inconvenientes de las diferentes tecnologas de acceso a Internet.

3.2.

Ventajas e inconvenientes de las diferentes tecnologas de la red de distribucin ytroncal.

. . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14

17

4.1.

Resolucin de los mapas que utiliza RadioMobile.

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

46

4.2.

Variables de entrada del modelo Longley Rice. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

48

5.1.

Probabilidades que afectan a cada Modo de Variabilidad.

61

6.1.

Clasicacin de los factores crticos de xito en funcin de las categoras de sostenibilidad.

. . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

82

6.2.

Valores de resistividad y permitividad del suelo en funcin del tipo de terreno. . .

83

6.3.

Valores de Refractividad en funcin del tipo de clima. . . . . . . . . . . . . . . . .

83

6.4.

Actividades de Mantenimiento Preventivo de usuarios nales.

6.5.

Actividades de Mantenimiento Preventivo de tcnicos.

6.6.

. . . . . . . . . . .

109

. . . . . . . . . . . . . . .

111

Sistemas de Gestin de Incidencias Open Source. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

118

E.1. Condiciones de Scrip.E.2. Acciones de Scrip.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

175

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

176

E.3. Plantillas bsicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

177

xiii

Resumen

Este trabajo se presenta como proyecto nal de carrera de Ingeniera Tcnica de Telecomunicacin. El objetivo es mejorar la metodologa empleada por el programa EHAS [EHA] en laplanicacin, el diseo, el despliegue y la puesta en funcionamiento de redes de comunicacionesrurales en pases en vas de desarrollo. Se pretenden solucionar las deciencias encontradas enesta metodologa persiguiendo la mejora y la sostenibilidad de esas redes.Este es un proyecto de reingeniera de procesos. Se ha revisado toda la cadena de procedimientos empleados por EHAS desde la identicacin de un proyecto de red hasta su puesta enoperacin, y se han propuesto los ajustes que mejoran cada etapa. Por esta razn, la profundidad con que se abordan distintas etapas es desigual; mientras que algunos aspectos se recogende forma casi descriptiva, en otros ha sido preciso profundizar para poder hacer propuestas demejora.Como corolario de la metodologa propuesta que se presenta en este trabajo se obtiene quehay que hacer hincapi en la importancia de la correcta realizacin de las primeras fases de lametodologa tradicional como son: la determinacin de la tecnologa para la red de acceso y latroncal y el correcto diseo de la red con la herramienta utilizada hasta el momento, RadioMobile.Adems se proponen algunas nuevas como el estudio de la viabilidad de los proyectos, el ajusteexacto de los parmetros del modelo de propagacin, la valoracin tcnica y econmica de lasnecesidades de mantenimiento de las redes tras su instalacin y el uso de un sistema de gestinde incidencias de la red.Asimismo, se estudia un nuevo paquete cartogrco para incluir en RadioMobile que permiteaadir la cobertura de la tierra a los mapas que esta herramienta utiliza. De esta forma, podemosajustarnos mejor a las caractersticas externas del entorno en el que se van a instalar las redes.Tambin se comentan nuevas lneas de investigacin en las que el programa EHAS estinvirtiendo su tiempo y recursos para buscar novedosas ventajas con la implementacin de nuevastecnologas a las que actualmente estn en uso.Finalmente, se realiza un experimento sobre interferencia mutua entre radios colocadas enuna misma torre para determinar la distancia horizontal mnima a la que se deben colocar parareducir al mximo este fenmeno.El resultado del proyecto es una metodologa mejorada cuya aplicacin permitir al programaEHAS la realizacin de proyectos con menos errores de diseo (y por lo tanto ms ecaces yecientes) y ms sostenibles.

xv

Captulo 1Introduccin

1.1. Origen del trabajoAvanzamos hacia sociedades estructuradas sobre la informacin y el conocimiento, dondelas Tecnologas de la Informacin y la Comunicacin (TIC) juegan un papel fundamental en eldesarrollo, y pueden ser decisivas para mejorar de forma ecaz las condiciones de vida de ampliossectores de poblacin marginada. Cada persona, cada institucin, cada pas debe identicaraquellos objetivos sobre los que puede inuir positivamente, valorar la forma ms apropiada decanalizar su aportacin, identicar los colaboradores que pueden ayudarle a hacer ms ecientesu trabajo, plantearse una meta a medio plazo y dar seguimiento y evaluar peridicamente elfruto de su actividad desde una perspectiva global.Esto es lo que analiz el programa EHAS y se cre con el n de promover el uso apropiado delas nuevas Tecnologas de la Informacin y la Comunicacin (TIC) para mejorar los procesos desalud en zonas rurales aisladas de pases en desarrollo. Para ello, hasta el momento, ha seguidouna metodologa en la que a lo largo de sus 5 aos de vida se han detectado una serie de fallos.En 2007, el programa EHAS llev a cabo el proyecto PAMAFRO enmarcado dentro delProyecto de Control de Malaria en las reas Fronterizas de la Regin Andina: Un enfoquecomunitario del ao 2006-2007, cuya zona de actuacin fue la provincia de Datem del Marany el distrito del Napo en la provincia de Maynas en Per y que constaba de 16 establecimientos enlos que se instalaron sistemas de telecomunicacin de voz y datos. Pocos meses despus, a nalesde 2007, se realiz una repotenciacin [Lea] [Lea07] sobre esta micro-red de salud instalada aorillas del ro Napo ya que se dieron problemas de baja disponibilidad de los sistemas de la red.Concretamente, los problemas que se detectaron fueron:1. Fallas de conectividad y cadas temporales de algunos enlaces entre nodos de la red.2. Comunicacin por voz entrecortada y cada de llamadas.3. Ancho de banda de 512 Kbps insuciente para aplicaciones de telemedicina, conferencias,usuarios de internet, etc.4. Servicios de red inutilizados: correo electrnico EHAS, conferencias, . . .5. Falta de explotacin de las posibilidades de la red: digitalizacin de la informacin, envode informes del MINSA en formato digital, reporte fotogrco de casos, . . .1

2

Captulo 1. Introduccin6. Dependencia de la conexin satelital a Internet a sistemas elctricos externos.7. Adecuacin deciente de los equipos exteriores al clima tropical.8. Inventario de equipos instalados poco able.9. Conocimientos y capacidades insucientes del personal sanitario en el manejo de los sistemas EHAS.10. Ausencia de personal tcnico capaz de realizar un mantenimiento bsico de la red y dereportar fallos mayores.

1.2. Objetivo del proyectoLo expresado en la seccin anterior hace que surja la necesidad de hacer ms estables y sostenibles las redes de EHAS. El n ltimo de este PFC es identicar cada una de las decienciaso fallos en las fases de planicacin, diseo, despliegue y puesta en funcionamiento de las redesEHAS para, proponer soluciones a algunos de ellos ofreciendo las herramientas necesarias paraconseguir eliminarlos y aportar nuevas consideraciones que podran mejorar esta metodologa.Es decir, revisando la metodologa tradicional se proponen mejoras en aquellas etapas que presentaban deciencias o errores que pudieran dar lugar a un resultado subptimo de las redesobtenidas, en trminos de funcionamiento y sostenibilidad.

1.3. Estructura del trabajoLa lnea de trabajo seguida para la realizacin de este proyecto n de carrera se ha divididoen varias fases.En primer lugar, hubo un acercamiento a la situacin de los pases en vas de desarrollo. Enesta fase las tareas realizadas fueron bsqueda de informacin y documentacin y anlisis de lamisma. Con ello se escribi el Captulo 2 en el que haremos un repaso del contexto en el quenos encontramos mencionando la realidad de las zonas en las que el programa EHAS opera yla metodologa de intervencin que lleva a cabo una vez que se le adjudica la realizacin de unproyecto.Una vez familiarizada con el problema, la segunda fase se basa en la lectura y anlisis de lametodologa de EHAS, por lo que en el Captulo 3 describiremos las fases que la componen.El tercer paso, y relacionado con la anterior, consisti en un intercambio de informacincon los componentes del programa EHAS, para hacerle saber los problemas detectados hasta elmomento con el n de tener un conocimiento de primera mano sobre los fallos ms comunes. Elcuarto fue el anlisis exhaustivo de la metodologa seguida hasta esa fecha detectando carenciasy fallos metodolgicos que se detallan en el Captulo 5, y aportando soluciones a cada una deellas en el Captulo 6, adems de aadir nuevas consideraciones para mejorar la intervencin enlos pases en vas de desarrollo.Para solucionar los problemas detectados y as mejorar la metodologa mencionada anteriormente, se hace uso de algunas herramientas que son explicadas en el Captulo 4. Entre ellas est

Captulo 1. Introduccin

3

RadioMobile, que es un programa que lleva siendo utilizado por el programa EHAS desde suscomienzos, y se aade una nueva, un generador de trco (D-ITG) que se explicar en dichocaptulo y que nos ayudar a realizar un experimento para determinar la distancia a la que sedeben colocar dos radios en una misma torre para disminuir el acoplamiento mutuo.Finalmente, se sacan las principales conclusiones del documento y se abren nuevas lneas detrabajo a partir de este estudio para continuar mejorando la metodologa revisada ms all delas aportaciones de este trabajo.

Captulo 2Contexto

El programa Enlace Hispanoamericano de Salud (EHAS) [EHA] fue diseado y ejecutadoen 1997 por el Grupo de Bioingeniera y Telemedicina [GBT] de la Universidad Politcnica deMadrid (UPM) y la ONGD Ingeniera Sin Fronteras Asociacin para el Desarrollo (ISF ApD)[ISF] con el objetivo de estudiar la utilidad de las Tecnologas de la Informacin y Comunicacin(TIC) para mejorar las condiciones de trabajo del personal de salud rural y la salud de loshabitantes de pases en vas de desarrollo. Las investigaciones que realizaban se centraban en eldiseo de sistemas y servicios de comunicacin apropiados a las necesidades del personal sanitariorural de los pases de Amrica Latina y desde la telemedicina (aplicacin de la telecomunicacin yla informtica a la salud) pretendan contribuir a la mejora de los sistemas pblicos de asistenciasanitaria en las zonas rurales.Despus de un perodo inicial de investigacin realizado en Madrid por el grupo GBT-UPM,se obtiene una importante conclusin: el acceso a Internet a travs de la tecnologa radio VHF/HFen zonas rurales aisladas de pases en desarrollo es viable tanto tecnolgica como econmicamente[Mar03]. Con el objetivo de implementar un primer proyecto piloto en Per, dos institucioneslocales de Lima se unen al Programa EHAS: la Facultad de Telecomunicaciones de la PonticiaUniversidad Catlica del Per (PUCP), actuando como contraparte tecnolgica, y la Facultadde Medicina de la Universidad Peruana Cayetano Heredia (UPCH), actuando como contrapartemdica. Este equipo multidisciplinar comienza a trabajar en el desarrollo de dos lneas principalesde accin: la tecnologa EHAS y los servicios EHAS.Fue en 2004 cuando UPM e ISF crearon la Fundacin EHAS (Enlace Hispano Americanode Salud) que es una institucin sin nimo de lucro cuyo n es promover el uso apropiado delas nuevas Tecnologas de la Informacin y la Comunicacin (TIC) para mejorar los procesosde salud en zonas rurales aisladas de pases en desarrollo. Tiene su sede en la Escuela TcnicaSuperior de Ingenieros de Telecomunicacin (ETSIT) de la UPM.En 2008 se ampli el patronato con la Universidad del Cauca de Colombia, la PonticiaUniversidad Catlica del Per y la Universidad Rey Juan Carlos (URJC).EHAS trabaja desde hace aos en Per, Colombia y Cuba, y est empezando a desarrollarsus actividades en Ecuador. Plantea cuatro grandes lneas de accin:1. La investigacin y el desarrollo de nuevas tecnologas de comunicacin y sistemas de accesoe intercambio de informacin adaptadas a las zonas rurales de pases en desarrollo.2. El asesoramiento, desarrollo y evaluacin de protocolos de actuacin para la mejora de los5

6

Captulo 2. Contextoprocesos de atencin de salud en las zonas rurales, con especial atencin en los relacionadoscon la salud materno-infantil.3. El diseo y la ejecucin de proyectos de cooperacin para el desarrollo que permitan validartanto la tecnologa como los protocolos de actuacin anteriores; y,4. El desarrollo de actividades de formacin, difusin, transferencia e incidencia poltica parapromover el uso adecuado de las TIC en el sector salud rural de pases en desarrollo.Adems, el programa EHAS piensa que la ciencia y la tecnologa son instrumentos que tienen

que ponerse al servicio global de la sociedad. Por ello las lneas de investigacin de EHAS seestructuran en cinco mbitos de trabajo:1. Estudio de necesidades de comunicacin y acceso a informacin del personal sanitario rural.2. Desarrollo de herramientas de telecomunicacin (transmisin de voz y datos) utilizandotecnologas inalmbricas de bajo coste.3. Desarrollo de servicios de intercambio y acceso a informacin (formacin a distancia, informatizacin del sistema de vigilancia epidemiolgica, teleconsultas, referencia-contrarreferenciade pacientes, gestin de emergencias y distribucin de medicamentos).4. Desarrollo de proyectos piloto demostrativos.5. Evaluacin de la viabilidad y el impacto producido por la introduccin de los sistemas yservicios EHAS en los procesos de atencin y en la salud de los pacientes.

2.1. Realidad de las zonas aisladas de pases en vas de desarrolloEntre los factores que afectan a la baja efectividad de los sistemas y servicios de atencinde salud en la mayora de las zonas rurales de pases en vas de desarrollo estn la falta deinfraestructura y equipamiento sanitario, los problemas de incomunicacin, la insuciencia depersonal y sus carencias de formacin.Los caminos posibles para mejorar las condiciones sanitarias de la poblacin rural de pases endesarrollo pueden comenzar en trabajar en la mejora de las condiciones higinicas de la poblacin,ofreciendo acceso a sistemas de agua potable y saneamiento y la nutricin a travs del desarrolloproductivo de la zona (ambas lneas estratgicas de Ingeniera Sin Fronteras). El programa EHASexplora una va complementaria: introducir sistemas de comunicacin para el personal sanitariorural que permitan un mejor uso de los recursos ya existentes y una mejor coordinacin delsistema completo de atencin de salud.Sin embargo, los establecimientos de salud

1 de la zona rural plantean unos condicionantes

que impiden una actuacin clsica para la instalacin de sistemas de comunicacin y serviciosde informacin:

1

Los establecimientos de atencin primaria en los pases en Amrica Latina donde EHAS acta pueden agru-

parse en dos categoras: Centros de Salud (tambin llamados policlnicos) y Puestos de Salud (o consultorios). Ladiferencia entre centro y puesto de salud radica en que los puestos de salud (PS) son los establecimientos de menorjerarqua dentro del sistema pblico de atencin primaria. Constituyen la puerta de acceso al sistema de saludpara la poblacin rural. Suelen estar situados en poblaciones aisladas y dispersas de no ms de mil habitantes, sin

Captulo 2. Contexto

7

Los ingresos de los establecimientos de salud rurales son tan bajos que descartan cualquiersolucin tecnolgica con altos costes de operacin.La mayora de estos establecimientos no cuentan con sistemas de suministro elctrico.Algunos centros de salud cuentan con lnea telefnica, pero prcticamente todos los puestosde salud carecen de ella.Existe una dicultad real para la realizacin de las tareas de mantenimiento y reparacin de sistemas sosticados de comunicacin en la zona rural (falta de recursos humanoscualicados y concentracin de los servicios tcnicos en las grandes ciudades).Podemos decir, entonces, que las condiciones generales que se dan en la atencin primariade salud en zonas rurales justican una intervencin centrada en el refuerzo de las capacidadesdel personal sanitario y en la dotacin de sistemas de telecomunicacin. Sin embargo, hay doscaractersticas que condicionan una intervencin de telemedicina: las limitaciones econmicas delos agentes de salud y las condiciones especcas del trabajo en las zonas rurales. La primeraaconseja el empleo de tecnologa de telecomunicacin apropiada y robusta, pero a su vez debajo mantenimiento y fcil de manejar, de bajo consumo y coste, pero sobre todo con unosgastos de operacin mnimos; mientras la segunda impone el empleo de contenidos formativosy de intercambio de informacin que estn especialmente diseados para el personal rural en suentorno de trabajo. Adems, si se quiere que la intervencin permita el desarrollo nacional alargo plazo, debe emplear una estrategia de intervencin que apueste por el refuerzo de capacidades en los agentes locales que puedan asumir desde dentro, el desarrollo de infraestructurade telecomunicacin rural y la generacin y provisin de servicios de informacin para la salud[Mar04].

2.2. Estrategia de intervencin del programa EHASEl programa EHAS ha desarrollado una metodologa y varias herramientas para la deteccinde necesidades de comunicacin y acceso a informacin del personal de salud rural por lo que,en los pases de actuacin, se han llevado a cabo encuestas a los trabajadores de los centros ypuestos de salud. Los resultados principales que se extraen de las mismas muestran que:Las tres cuartas partes del personal sanitario rural tiene sensacin de aislamiento profesional.La mayora de los establecimientos de salud rural estn dirigidos por tcnicos de enfermeraque es personal con escasa formacin que necesita comunicacin continua con su mdicode referencia para hacer consultas clnicas.lnea telefnica o alumbrado elctrico y mal dotadas de infraestructura de carreteras. Desde aqu los enfermos sondirigidos al centro de salud de referencia. Por otro lado, los centros de salud (CS) son establecimientos de mayorjerarqua que los PS, situados en capitales de distrito o en barrios de la capital provincial, donde podra llegarlnea telefnica. Un CS es centro de referencia de varios PS y posee cierta infraestructura y equipamiento pararealizar algunas pruebas diagnsticas. Son el lugar desde el que se coordinan las actividades de los puestos desalud asociados (distribucin de medicamentos, envo y recepcin de informes administrativos y epidemiolgicos,...)

8

Captulo 2. ContextoEntre uno y dos das a la semana los establecimientos rurales quedan desatendidos porviajes de coordinacin del personal asistencial.La media de tiempo necesaria para que un tcnico viaje hasta su centro de referencia (lugardonde encuentra a su mdico responsable) es muy alta (por ejemplo, en la provincia deAlto Amazonas (Loreto, Per) es de diez horas y media).Hay un alto gasto por el envo de informacin epidemiolgica y administrativa; media de 30dlares por viaje, lo cual supone un tercio del sueldo del tcnico de enfermera (los puestosde salud envan alrededor de cien hojas mensuales a su centro de salud de referencia, y loscentros de salud unas trescientas a la Direccin Provincial de Salud).El personal sanitario es muy joven (alrededor de 32 aos) y existe una alta rotacin (nopermanecen ms de dos aos en el mismo establecimiento).La mayora de los establecimientos de salud rurales no tiene posibilidad de instalar telfono,ni es una tarea que ste en los planes de medio plazo de las compaas telefnicas.No hay acceso a electricidad en la mayora de las poblaciones rurales.El programa EHAS se materializa de forma integral en cada pas como un sub-programa

denominado EHAS-Pas. La implantacin est diseada para realizarse en cuatro fases [EHA]:1. Identicacin, constitucin y capacitacin de las contrapartes en un nuevo pas.El proyecto EHAS se apoya en la existencia de una contraparte mdica y otra tecnolgica.Dichas contrapartes se buscan entre instituciones de investigacin locales y han de demostrar ciertas capacidades: estabilidad a medio y largo plazo, solvencia y responsabilidad parala gestin de fondos de cooperacin, experiencia en temas de acceso a informacin mdicaen el caso de la contraparte mdica y en telemtica y radiocomunicacin en el caso de lacontraparte tecnolgica.La fase de constitucin comprende la creacin del Centro Coordinador Nacional (CCN),en las dependencias de la contraparte sanitaria, y del Laboratorio de Comunicaciones deBajo Coste (LCBC), en las dependencias de la contraparte tecnolgica. Desde el CCN sedesarrollan y proveen los servicios de capacitacin y acceso a la informacin para el personalsanitario. En el LCBC se desarrolla y adapta la tecnologa de comunicacin de bajo costea aplicar en las zonas rurales del pas.2. Estudio de necesidades de comunicacin y acceso a informacin del personal sanitario rural.El programa EHAS dispone de varias herramientas de investigacin tanto cualitativa comocuantitativa para detectar qu departamentos o provincias del pas en cuestin tienenmayores dicultades y necesidades, as como cuales de ellas, segn la orografa y el clima,se adaptan mejor a una u otra de las tecnologas diseadas.3. Desarrollo de una experiencia piloto.El programa EHAS contempla la existencia de un demostrador del sistema en una provinciapiloto del pas. Una vez que el CCN est preparado para ofrecer los servicios de acceso a

Captulo 2. Contexto

9

informacin y capacitacin, se implementa la tecnologa de acceso a Internet por radio encuarenta establecimientos de salud rurales. El sistema permite un intercambio de mensajeslocales entre el personal que trabaja en los puestos de salud aislados y su centro de referencia(mejora del sistema de vigilancia epidemiolgica, coordinaciones, gestin de ambulancias,. . . ), as como entre los puestos aislados y el resto de Internet (acceso a los servicios del CCN,acceso completo a cualquier direccin Internet, . . . ). El Nodo Internacional, ubicado enMadrid, en coordinacin con las contrapartes locales se encarga de conseguir la nanciacinpara el proyecto piloto. El objetivo de este demostrador es medir el impacto que el usode dicha tecnologa produce en las labores del personal sanitario, as como comprobar larelacin coste/benecio del sistema. Con todo esto se pretende demostrar la validez delprograma frente al Ministerio de Salud del pas para poder as pasar a la siguiente y ltimafase del proyecto.4. Implantacin masiva de tecnologa EHAS en el resto del pas.Una vez que las autoridades sanitarias del pas han podido comprobar la eciencia de latecnologa y servicios, las contrapartes locales EHAS estn en disposicin de ofrecer losservicios de acceso a comunicacin e informacin mdica al resto del pas. El ente promotorde la implantacin masiva del programa EHAS ha de ser el propio Ministerio de Saludlocal, amparado por sponsors locales o internacionales.

Captulo 3Metodologa de diseo de redes EHAS

Hasta ahora, para el estudio y despliegue de todas las redes diseadas por EHAS se ha seguidola siguiente metodologa [Gar06]:1. Obtencin de las coordenadas geogrcas de los establecimientos que conforman la red.2. Arquitectura de la red.

a ) Determinacin de la tecnologa para la salida a Internet y a la RTC, el diseo de lared de acceso y la red troncal.3. Simulacin de los radioenlaces RF de la red con ayuda de RadioMobile.

a ) Determinacin de las especicaciones radioelctricas.b ) Determinacin del equipamiento dependiendo de la tecnologa y del tipo de nodo.c ) Localizacin y altura de antenas y repetidores.4. Especicacin del sistema de soporte mecnico.5. Dimensionamiento del sistema de suministro elctrico.6. Diseo del sistema de proteccin elctrica.7. Diseo del sistema de puesta a tierra.8. Redaccin del documento tcnico con listado de materiales y planos de instalacin de lossistemas.9. Clculo del presupuesto.

3.1. Obtencin de las coordenadas geogrcas de los establecimientosEl primer paso a la hora de disear una nueva red es la localizacin geogrca de cadauno de los establecimientos pertenecientes a ella. Debemos hacer especial nfasis en la correctarecoleccin de estas coordenadas ya que a partir de ellas procederemos al diseo de la red con elprograma RadioMobile.11

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Captulo 3. Metodologa de diseo de redes EHASUn posible agente que podra aportarnos esta informacin sera el Ministerio de Salud del

pas beneciario a travs de informacin de la ubicacin de cada uno de los hospitales, centrosde salud y puestos de salud involucrados en el proyecto. Otra fuente de informacin podran serlos mapas geogrcos del Instituto Geogrco Nacional del pas.

1

En determinados establecimientos de salud de la red del Napo , y cuando no se haba podidoobtener las coordenadas mediante ninguna de las fuentes anteriormente citadas, se utiliz el GPSpara determinar la ubicacin exacta de los mismos.Una buena recoleccin de esta informacin es el primer paso para el desarrollo de las siguientes fases de la metodologa ya que si tenemos bien ubicados todos los puestos, conseguiremosminimizar los errores reales al compararlos con lo obtenido en la simulacin.

3.2. Arquitectura de la redEn esta seccin describiremos las ventajas y desventajas de las tecnologas empleadas por elprograma EHAS en cada una de las tipologas de redes que despliega en zonas rurales de pasesen vas de desarrollo. Adems mostraremos imgenes de las arquitecturas de red propias de estastecnologas.

3.2.1. Determinacin de la tecnologa para la salida a Internet y a la RTC,el diseo de la red de acceso y la red troncalLas condiciones particulares de muchas regiones rurales carentes de infraestructuras y recursosconllevan a que las redes de operador, las infraestructuras cableadas y las redes satelitales seaninapropiadas. La inaccesibilidad de muchos lugares y la dispersin de la poblacin hace que lomejor sea el uso de tecnologas inalmbricas de largo alcance.En zonas rurales aisladas, donde gran parte del tiempo puede emplearse en desplazamientos,es esencial que la tecnologa minimice los tiempos y el coste de instalacin, administracin y elmantenimiento de la red.

3.2.1.1. Salida a Internet y a la Red Telefnica Conmutada (RTC)Adems de la importancia de elegir adecuadamente la tecnologa que se utilizar en la redhabr que hacer un estudio de la tecnologa que se emplear para la salida a Internet y a la redtelefnica. En cada red habr una o ms estaciones con salida a Internet a travs de ADSL oenlace satelital (Figura 3.1) dependiendo de las caractersticas y requisitos de la red.En la Tabla 3.1 se destacan las ventajas e inconvenientes de las tecnologas de acceso aInternet que considera el programa EHAS.Cuando alguna de las ubicaciones cuente con salida a Internet va ADSL se considerar comomejor opcin ya que aporta mayor abilidad y estabilidad al sistema con respecto a las conexionessatelitales. Sin embargo, en zonas rurales suele resultar difcil contar con un punto con conexin ala linea telefnica, y an ms improbable que sta tenga la posibilidad de conexin ADSL. Es porello que, en estos casos, pese a sus grandes costes de operacin, se hace necesaria la contratacin

1

Proyecto EHAS-PAMAFRO

Captulo 3. Metodologa de diseo de redes EHAS

(a)

Esquema de red ADSL.

(b)

Pasarela Satelital.

Figura 3.1: Tecnologas de Acceso a Internet.

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14


Ventajas

ADSL

Satlite

- Mayor calidad.- Conexin dedicada sin interrupciones.- Servicio independiente de la distancia.- Acceso mltiple de las aplicacionesde voz y datos.- Los enlaces asimtricos se adaptana los requerimientos de transferenciade datos entre una estacin centralque transmite mucha informacin aestaciones lejanas que respondencon poca.- Estabilidad de los costes de operacinde la red durante un largo perodode tiempo.- Amplia disponibilidad de soporte tcnico.- Uso de frecuencias sin licenciacon ciertas limitaciones de potencia.- Gestin centralizada de la red.- Servicio independiente de la distancia.- Cobertura global e inmediata.- Fcil y rpida implantacin enlugares de difcil acceso.- Los enlaces asimtricos se adaptan a losrequerimientos de transferencia de datosentre una estacin central que transmitemucha informacin a estaciones lejanasque responden con poca.- Facilidad de reconguracin y deampliacin de la red.- Se suele disear para tener unadisponibilidad de la red del 99.5 %del tiempo y con una BER de 107 .- Estabilidad de los costes de operacin de lared durante un largo periodo de tiempo.- Evita las restricciones que imponeuna red pblica en cuanto a costes ypuntos de acceso.

Inconvenientes

- Cobertura limitada dependiendo delpas y es posible que no est disponibleen la mayora de los emplazamientos.- Frecuentes cadas de la red por darservicio a muchos usuarios.- Coste elevado si se utiliza comotecnologa nica.

- Las inversiones iniciales son elevadas.- El punto ms crtico de la redest en el satlite.- Es sensible a interferenciasprovenientes tanto de la tierracomo del espacio.

Tabla 3.1: Ventajas e inconvenientes de las diferentes tecnologas de acceso a Internet.


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de enlaces satelitales para la salida a Internet. En este caso, estas salidas se ubicarn de maneraque se minimice el nmero de saltos promedio desde las estaciones nales.

3.2.1.2. Red Troncal y Red de AccesoDenamos en primer lugar a qu nos queremos referir con red troncal y red de acceso. Laprimera de ellas est formada por un conjunto de nodos (nodos troncales) convenientementedistribuidos por todo el territorio a cubrir, conectados entre s por enlaces troncales que formandicha red. Un enlace troncal es aquel que sirve a sistemas que dan servicio a otros, independientemente de que se trate de emplazamientos con o sin usuario. Los emplazamientos con usuario(nodo terminal cliente) forman parte de la red de acceso y, por tanto, sta proporciona coberturaa los nodos nales siendo el tramo de red que une a los clientes con el resto de la red.EHAS ha manejado hasta la actualidad las siguientes opciones tecnolgicas tanto para la redtroncal como para la red de acceso:Comunicaciones locales de voz por HF (canalizacin de 2.5 KHz), con la posibilidad deintroducir datos modulados, codicados y adaptados a un canal audio con un ordenadorcon tarjeta de sonido, a velocidades de hasta 2.5 Kbps.Comunicaciones locales de voz por VHF (canalizacin de 12.5 KHz) con la posibilidad deintroducir datos modulados, codicados y adaptados a un canal audio con un ordenadorcon tarjeta de sonido, a velocidades de hasta 9.6 Kbps.Comunicaciones de datos a alta velocidad (1-4 Mbps) localmente y hacia Internet, y comunicaciones de voz locales empleando VoIP, con posibilidad de contar con pasarela a laRed Telefnica Conmutada.Las tres opciones, que se representan esquemticamente en la Figura 3.2, tienen en comnque se trata de alternativas de comunicaciones de voz y datos de bajo coste comparadas con lascomunicaciones por satlite o la creaccin de infraestructuras celulares.En la Tabla 3.2 enumeramos las ventajas y desventajas de cada una de estas tecnologas. Sise quiere profundizar ms en las tecnologas UHF y VHF consultar [Gra07] y para WiFi, [WiF][Sim07].El hecho de que WiFi necesite lnea de vista hace necesario el uso de torres de gran alturaen escenarios en los que no existan puntos geogrcamente ms elevados, lo que conllevar a unaumento considerable de la partida dedicada a este equipamiento en el presupuesto del proyecto.Este hecho, se podr contrarrestar ya que al ser una tecnologa con un estndar ampliamenteconocido y fcil de congurar, el equipamiento es de bajo coste. Adems, estos equipos consumen poca potencia por lo que la partida referente a gastos de funcionamiento del equipamientodisminuir.

2

Dado que WiFi fue diseado para redes locales , si se quieren cubrir distancias elevadas entrepuestos, se podrn incluir repetidores siempre y cuando se d acceso a ms de un establecimientonal ya que en caso contrario el coste a asumir sera demasiado elevado.

2

Los protocolos de la familia de estndares IEEE 802.11 estn pensados para distancias de decenas o centenas

de metros

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(a)

Esquema de red HF.

(b)

(c)

Esquema de red VHF.

Esquema de red WiFi.

Figura 3.2: Tecnologas utilizadas por EHAS.


Ventajas

HF

VHF

WiFi

- La distancia no limita.- Se pueden alcanzar lugares conubicaciones complicadas sin necesidadde repetidores.

- Enlaces a largas distancias.- Requiere lnea de vista aunque puedensalvarse algunos obstculos vegetales.- Fcil reutilizacin de frecuencias.- La calidad de los enlaces es similarlas 24 horas del da al no verse afectadala propagacin por los cambiosclimticos.- Uso de frecuencias sin licencia perocon ciertas limitaciones de potencia.- Gran ancho de banda y velocidadde transferencia elevada.- Baja tasa de errores.- Tecnologa con estndar conocidoy fcil de congurar.- Bajo coste de los equipos.- Bajo consumo de potencia.- Flexibilidad.- Fcil instalacin.

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Inconvenientes

- Coste ms elevado para dotar de servicioa un solo emplazamiento.- Baja velocidad obtenida.- Enlaces con peor calidad; muchavariabilidad en cortos intervalos de tiempo.- Entorno muy sensible a errores.- Mayor consumo de energa que VHF(normalmente se utilizan transceptoresde 100W).- El uso de la banda requiere la obtencinocial de una licencia de servicio.- Velocidades menores que paraotras tecnologas.- Consumo elevado (en torno a 45W).- Al requerirse potencias mayores, los panelessolares debern ser de supercie muchomayor y las bateras de mayor capacidadcon el consecuente aumento del coste.

- Requiere lnea de vista directa.

Tabla 3.2: Ventajas e inconvenientes de las diferentes tecnologas de la red de distribucin y

troncal.

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Captulo 3. Metodologa de diseo de redes EHASDadas las caractersticas de los servicios ofrecidos por VHF, se valorar como segunda opcin

tecnolgica.Siempre se preferir tener redes homogneas debido a la eciencia del mantenimiento y lagestin de la red. Sin embargo, se podra proponer una red heterognea VHF/WiFi si hay al menos4 estaciones accesibles por cada una de las tecnologas. Conforme a este criterio es preferible quealgunas ubicaciones posibles queden fuera del diseo antes de mezclar tecnologas.A la hora de analizar la tecnologa a utilizar en una determinada zona, se considera tambinla homogeneidad externa. Hay que tener en cuenta el entorno en el que se instalar la red yaque si, por ejemplo, el resto de estaciones de la regin donde se instalar la red hacen uso de latecnologa VHF, se valorar esta tecnologa para permitir la comunicacin con otras estacionesajenas a la red aunque sus prestaciones no sean ptimas.

3.3. Simulacin de radioenlaces RF mediante RadioMobilePara realizar el diseo de la red es necesario calcular las prdidas de propagacin, interferencias, . . . Con este objetivo se debe usar una herramienta que incluya un modelo de propagacinque tenga en cuenta el tipo de medio, las distancias, las elevaciones de las antenas, las frecuencias de trabajo, . . . , entre otros muchos factores. Por ello, para realizar las simulaciones, elprograma EHAS utiliza el software denominado RadioMobile [RM] que implementa, con buenasprestaciones, el modelo de Longley-Rice [HLK82].Este programa es una herramienta para analizar y planicar el funcionamiento de un sistemade radiocomunicaciones jo o mvil. Utiliza mapas con datos digitales de elevacin del terreno ypermite operar en dos modalidades de trabajo: el modo de prediccin de rea y el modo puntoa punto. Este ltimo es capaz de predecir estadsticamente las prdidas de propagacin sobre untrayecto de propagacin determinista a partir de los datos caractersticos de radio y del entorno.El modo de prediccin de rea opera de forma similar pero no trabaja sobre un trayecto depropagacin determinista, sino que genera una proyeccin del rea de cobertura de un terminaldado en funcin de las caractersticas de cada terminal y las irregularidades del terreno.Mediante este software obtenemos los niveles de seal en distintos puntos, bien de un trayectoutilizable para el clculo y diseo de radioenlaces en el modo punto a punto o bien la coberturasobre una zona determinada para el anlisis y la planicacin de comunicaciones mviles en elmodo prediccin de rea.

3.3.1. Determinacin de las especicaciones radioelctricasDebemos hacer una distincin de cada una de las tecnologas de la red de acceso y la troncalpara comentar las especicaciones radioelctricas de cada una de ellas.

3.3.1.1. Criterios de diseo para enlaces HF y VHFLas consideraciones que hay que tener en cuanta, a nivel de seal, para estas tecnologas son:

1. Los enlaces sern viables siempre que el modelo de propagacin muestre que la seal recibida es suciente (20 dB por encima de la sensibilidad). Empricamente se ha determinado


19

que en la transmisin de datos debe existir un margen de recepcin de 15dB para que losdatos se recuperen con facilidad pero el programa EHAS limita este valor a 20 dB ya queuna vez que las redes estn desplegadas y en funcionamiento se observa una disminucinde dicho margen. Pretende ser pesimista durante el diseo mediante RadioMobile para,una vez que las redes estn operativas, los resultados reales obtenidos sean mejores a lossimulados.2. Inicialmente se considerar una atenuacin por cableado de 0.06 dB/m, y en casos extremosen que el enlace dependa de ello, de 0.03 dB/m.

3.3.1.2. Criterios de diseo para enlaces WiFiEl uso de una banda de frecuencias u otra depende de varios factores:En aquellos entornos urbanos donde pueda haber ms redes en 2.4GHz, se recomienda eluso de la banda de 5.8 GHz.Es preferible utilizar la banda de frecuencias de 2.4GHz para la red de distribucin y lade 5.8GHz para la red troncal, ya que esta ltima ofrece un mayor ancho de banda. Sinembargo, al usar un rango de frecuencias superior, est expuesta a mayores prdidas poratenuacin. Esto se puede compensar aumentando la altura de las torres aunque acarrearun incremento en el coste de la estacin por lo que hay que valorar, para cada caso, lasventajas del uso de una banda u otra.Los criterios de diseo que debemos considerar son:1. Aceptaremos un enlace si presenta un nivel de seal en recepcin de entre 20 y 25 dB porencima de la sensibilidad del receptor.2. Los enlaces debern tener, adems de visin directa, un despeje mayor al 60 % del radio dela primera zona de Fresnel. Se prestar especial atencin a si los enlaces WiFi atraviesanvegetacin teniendo en cuenta que la vegetacin que tengamos en la primera zona de Fresnelnos aadir atenuacin.3. No se tomar en cuenta la altura de las torres para calcular la atenuacin, ya que se considerar que los equipos van instalados en cajas estancas junto a las antenas. Se considerarnunas prdidas jas por conexiones de 1dB por sistema.4. Se podrn tener varios sistemas en cascada (conectados por Ethernet) y cada uno podrtener hasta tres interfaces WiFi, siempre que todas las interfaces radio de un mismo emplazamiento operen en canales no interferentes. Se asume que se pueden emplear hasta 3canales no interferentes en la banda de 2.4GHz y al menos 8 ms en 5.8GHz.

3.3.2. Determinacin del equipamiento dependiendo de la tecnologa y deltipo de nodoEn esta seccin describiremos el equipamiento necesario para cada tecnologa y distinguiremosdistintos tipos de nodos en cada una de ellas.

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Figura 3.3: Transceptor radio HF.

3.3.2.1. Tecnologa HFLos sistemas de radio de onda corta HF habilitan comunicaciones a travs de terrenos planos,elevados o montaosos, sin la necesidad de dispositivos de retransmisin, como los repetidores yaque la distancia entre estaciones puede ser del orden de cientos de kilmetros. Por lo tanto, estasredes estn compuestas nicamente por estaciones cliente que se comunican con una estacinpasarela que les permite conexin hacia el exterior.Al igual que la banda VHF, la banda HF tambin est destinada a la transmisin de vozy por sus caractersticas no es recomendable para la transmisin de datos. El canal HF tienecaractersticas (ruido, bajo ancho de banda, . . . ) que hacen difcil trabajar con l, por lo que losmdems de HF hasta ahora han sido extraordinariamente caros o muy lentos (tpicamente de100 a 300 bps para los de radioacionados).Por tanto, un nodo pasarela es un nodo dotado de conectividad nal a Internet y a la RTC,permitiendo al resto de nodos de la red inalmbrica acceder a travs de l a esas redes externas.Puede haber uno o varios de estos nodos en una red inalmbrica. Estos nodos frecuentementetendrn que desempear funciones como NAT o cortafuegos. Por otro lado, un nodo cliente seencuentra en los puntos de servicio a usuarios, establecimientos de salud en el contexto de estetrabajo.

3.3.2.1.1. Nodo clienteUna estacin cliente es un nodo nal en el que los usuarios pueden utilizar los servicios de lared. El elemento principal en esta estacin es el transceptor radio (Figura 3.3) que es el mismoque para la transmisin de datos por lo que, como slo puede usarse para comunicaciones de vozo datos, en estas estaciones hay que interrumpir la comunicacin de voz para poder enviar datos.Para el caso de las estaciones cliente HF suelen utilizarse antenas dipolo de banda ancha.Estas antenas pueden colocarse en varias conguraciones; lo ideal es que estn completamentehorizontales a una altura promedio de 10 metros. Si no existe la infraestructura necesaria paraconseguir este propsito, suelen colocarse en forma de V invertida, es decir, con el centro deldipolo ubicado lo ms alto posible (deseable 15 m) y los brazos extendidos hacia el suelo. Elngulo entre los brazos debe ser el mayor posible.

Sistema de comunicacionesPara transmitir datos a travs de las radios HF se hace uso de un sistema de comunicacionesque consta de un sistema empotrado, una tarjeta para control de radio y una tarjeta de sonidogenrica que cuente con conector USB. El ordenador del usuario tiene que conectarse fsicamente


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con el sistema de comunicaciones a travs de un cable de red y ste ltimo a la radio medianteun cable fabricado para el efecto. Adems, para posibilitar esta transmisin es necesario conectarla radio al sistema empotrado lo cual se lleva a cabo mediante una tarjeta de sonido y la tarjetade control de radio (Figura 3.2.1.2).

3.3.2.1.2. Nodo pasarelaUn nodo pasarela HF est situado en la frontera de la red con el exterior. Se compone deun transceptor radio HF y un servidor, al que le llegan las peticiones de forma directa desde elcliente, encargado principalmente de proporcionar los siguientes servicios:Conectividad a Internet.Servidor de correo para proporcionar cuentas de correo a los usuarios de la red.Servidor de gestin de red.

3.3.2.2. Tecnologa VHFEn las redes VHF la estacin que cuenta con salida al exterior (RTC y/o Internet) (nodopasarela) puede que no se encuentre en el centro geogrco de la red y por tanto puede estardemasiado lejos de algunas estaciones cliente como para tener comunicaciones de voz y/o datosde buena calidad. Por ello en esta tecnologa se utilizan repetidores de voz y de datos.Aunque esta banda est pensada solamente para la transmisin de voz y, por tanto, losequipos de radio se disean y fabrican para ese n, mediante software se puede conseguir utilizareste medio para comunicaciones de datos. Existen diferentes tipos de herramientas software parala transmisin de datos. Para poder ofrecer ambos servicios, se eligen radios VHF convencionalesque se utilizan normalmente para voz, pero que, intermitentemente, pasan a intercambiar datosentre un ordenador cliente y su servidor de referencia.Por tanto, para lograr comunicaciones de voz y datos sobre redes que utilizan VHF se puedendistinguir diferentes tipos de estaciones: estaciones cliente, repetidores de voz, repetidores dedatos y estaciones pasarela.En VHF se asumir que los equipos tendrn potencias de transmisin de 40W y sensibilidaden recepcin de -120dBm.

3.3.2.2.1. Nodo clienteAl igual que en la estacin cliente de HF, el componente principal para esta tecnologa estambin el transceptor radio, aunque en este caso estamos hablando de transceptor radio VHF(Figura 3.4). El resto de elementos constituyentes de un nodo cliente HF coinciden para estanueva tecnologa (Figura 3.2.1.2).Debido a que las estaciones cliente VHF en la mayora de los casos solamente deben apuntara una estacin pasarela o a un repetidor de voz, se suelen utilizar antenas directivas de 7 dBiaunque tambin se podrn usar omnidireccionales de 3 y 6 dBi. En cualquier caso es convenienteque las antenas tengan un buen ancho de banda y alta ganancia. Se puede utilizar la mismaantena para las comunicaciones de voz y datos.

22


Figura 3.4: Transceptor radio VHF

3.3.2.2.2. Nodo pasarelaLa estacin pasarela acta como gestor de las comunicaciones desde y hacia el exterior. Parala comunicacin de voz ha de contar con un software que acte como interfaz entre las siguientesredes: la RTC, la red local de VoIP y la red VHF, con el objetivo de realizar llamadas telefnicas

3

entre ellas . As pues, esta estacin proporciona una interfaz hacia Internet a los clientes VHFpara el uso de correo electrnico. En ella, a partir de un enlace VHF, se reciben las peticionesde los clientes, ya sea de manera directa o a travs de un repetidor de datos.El servidor de la estacin pasarela ha de instalarse en un ordenador con capacidad de procesamiento media/alta ya que ciertas aplicaciones lo pueden requerir y no se desea introducirretardo en las comunicaciones con la RTC.Para la comunicacin de voz, se deber utilizar un transceptor radio distinto al que se usa en latecnologa HF ya que ste no slo sirve para la conexin con la RTC, sino tambin para establecercomunicaciones con otras redes vecinas por lo que necesitar un nmero de canales mayor. Para lacomunicacin de datos se pueden utilizar los mismos transceptores que en las estaciones cliente.Por lo tanto, en el caso de que en la estacin pasarela se instale un servidor que proporcionecomunicaciones de voz y datos en VHF, sta constar de dos radios. Consecuentemente, hacenecesaria la instalacin de dos antenas, una para la comunicacin de cada tipo de trco.Para el acceso al servicio telefnico de los usuarios de radio VHF se utilizar un ATA quecuente con un puerto FXO, necesario para poder conectarse a la red telefnica. Para realizar lapasarela entre la red VHF y la RTC es necesario el uso de una interfaz que administre algunasfunciones de la radio, como el PTT y el CSQ (Carrier Squelch). Adems, este dispositivo actuarcomo adaptador de impedancias entre la tarjeta de sonido del servidor y la radio VHF, ya queno se puede conectar directamente debido a la diferencia de niveles de voltaje y corriente. Paraenviar y recibir audio de la radio se necesita una tarjeta de sonido compatible con el S.O. que setenga instalado.

Sistema de comunicacionesDe la misma manera que en las estaciones cliente, las estaciones pasarela tambin necesitanun sistema de comunicaciones para la transmisin de datos por VHF. En las estaciones pasarelano se usan sistemas empotrados sino ordenadores convencionales (trabajando como servidores).Esa diferencia, hace que la interfaz de comunicaciones de la estacin pasarela sea diferente a la

3

El servicio de conectar una red de radio VHF con la RTC se llama phonepatch. Para contar con este servicio

debe tenerse una interfaz que permita unir una red half-duplex (la red de radio) con otra full-duplex (la red detelefona).


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interfaz de la estacin cliente, reducindose sta ltima a slo dos componentes: tarjeta de sonidoy tarjeta de control de radio.Adems, si la estacin pasarela se conecta a Internet, el servidor posee una tarjeta de red quese conecta al router instalado por la empresa proveedora del servicio.

3.3.2.2.3. Repetidor de VozEl repetidor de voz es una estacin que permite recibir seales de radio por una frecuenciay retransmitirlas al mismo tiempo por otra. Estas estaciones se usan cuando dos o ms clientesde una red de VHF estn muy alejados entre s y, por lo tanto, no se garantiza la calidad devoz en enlaces directos. Para retransmitir simultneamente son necesarias dos radios como lasde las estaciones cliente (una para recibir y otra para transmitir), conectadas por medio de una

4 y un duplexor de seal5 .

interfaz llamada RIC (Repeater Interface Controller)

Dadas las caractersticas de transmisin y recepcin de un nodo repetidor de voz, es necesariala utilizacin de una antena omnidireccional, ya que los clientes con los que se comunica puedenestar en cualquier punto.

3.3.2.2.4. Repetidor de DatosLa repeticin de datos implica el uso de un ordenador que gestione un protocolo de transmisinde datos. Adems, mientras la repeticin de voz es instantnea, la de datos es diferida.El repetidor de datos adems de servir como servidor de datos al usuario local, permite recibiry retransmitir trco que proviene de usuarios remotos. Dado que algunas estaciones cliente nolograrn conectarse a la estacin pasarela por las grandes distancias que las separan, se puedenecesitar usar uno o varios repetidores de datos en cascada para poder transmitir la informacinentre ambos.Los equipos necesarios en un repetidor de datos son: un sistema empotrado con una tarjetade sonido USB y una pequea interfaz conectada al puerto de E/S digital para controlar laradio. En esta estacin no es necesario un ordenador de sobremesa, dado que su nica funcines almacenar los datos y reenviarlos ms tarde.Si en un mismo nodo se instalaran repetidores de voz y datos, cada uno de ellos tendr unconjunto de equipos independientes.Al igual que en el caso del repetidor de voz suele ser necesario instalar una antena omnidireccional dado que puede recibir datos desde cualquier direccin.

3.3.2.3. Tecnologa WiFiAntes de introducir el equipamiento radio que se utiliza en la tecnologa WiFi, haremos unasaclaraciones sobre algunos drivers que permiten modicar parmetros no especicados por elestndar. La presencia de uno u otro driver en los equipos inuir en las decisiones de utilizacinde los mismos.

4

El cable RIC sirve para enviar las seales recibidas por el receptor al transmisor (en esa nica direccin), y

para activar el Push To Talk (PTT) del transmisor.

5

El repetidor podra funcionar sin el duplexor pero esto implicara el uso de dos antenas, dos cable coaxiales y

elevar la altura de la torre por lo que este dispositivo evita todo esto y brinda mayor comodidad en la instalacin.

24

Captulo 3. Metodologa de diseo de redes EHASDado que para controlar el acceso al medio, se utiliza CSMA/CA y que adems todas las

transmisiones de datos unicast son conrmadas por el receptor mediante ACKs, el transmisoresperar un tiempo mximo ACKTimeout despus de transmitir para recibir la conrmacin. Sila conrmacin no llega, el transmisor tratar de realizar un determinado nmero de retransmisiones. Algo similar sucede con el tiempo CTSTimeout cuando se trabaja en modo RTS/CTS.Cuando el tiempo de propagacin es considerable (distancias de varios Km) se hace preciso modicar esos parmetros ms all de su valor estndar. Igualmente, el protocolo funciona mala largas distancias si no adaptamos tambin otro parmetro llamado SlotTime. En [Sim07] seanaliza detalladamente el MAC del estndar y se encuentra solucin a las distintas limitacionespara larga distancia a travs de la modicacin de estos parmetros.Con relacin a esto, actualmente existen dos drivers que se utilizan en Linux y que permitenmodicar estos parmetros de forma no estndar, la deshabilitacin de ACKs o el ajuste odeshabilitacin de retransmisiones. Destacamos:

Madwi: Permite modicar el valor de ACKTimeout, CTSTimeout y SlotTime. En laspruebas realizadas en campo se ha comprobado que se mejoraban sensiblemente las prestaciones del enlace al modicar estos parmetros.Hostap: En este caso no se pueden modicar los valores anteriores, sin embargo, algunastarjetas con chipset Prism 2.5 manejadas con Hostap tienen un ACKTimeout mayor (pordefecto), de manera que pueden ser usadas con prestaciones aceptables en enlaces largosde hasta 23 Km a 2 Mbps.

3.3.2.3.1. Nodo clienteLas estaciones cliente son aquellas que se benecian y hacen uso de todos los servicios que lared pone a su disposicin. Estos servicios son principalmente: correo electrnico, acceso a Internety transferencia de archivos entre todos los ordenadores de la red.Un nodo de acceso est formado por un telfono IP o, en su defecto, por un telfono analgicoy un ATA, un sistema informtico y un sistema de comunicacin tal y como se muestra en laFigura 3.5.Las antenas que se utilizan para realizar un enlace WiFi dependen de la distancia existenteal repetidor.

Sistema de TelefonaA nivel de usuario, el sistema de telefona consta de un terminal telefnico analgico y unadaptador de telfono analgico (ATA) (Figura 3.6). Estos dos equipos se pueden sustituir directamente por un telfono IP aunque, en algunos casos, podra causar dicultades de uso por partedel personal de salud. Adems, en caso de avera o rotura, podra ocasionar mayores problemaspara su sustitucin debido a una mayor dicultad para obtener este dispositivo en el mercado.Utiliza la red de datos para el transporte de trco de voz, aplicando protocolos de voz sobre IP(VoIP).En algunos telfonos se podrn habilitar servicios adicionales como buzn de voz, llamada atres, transferencia de llamadas, . . .


25

Figura 3.5: Componentes de un nodo cliente.

(a)

Terminal Analgico.

(b)

ATA.

Figura 3.6: Sistema de Telefona Analgico.

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Captulo 3. Metodologa de diseo de redes EHASSi en algn puesto de salud hemos considerado como mejor opcin tecnologa para el acceso

a Internet la conexin satelital debemos tener en cuenta que, adems del enlace para el envo yrecepcin de datos, ofrece acceso directo a la lnea telefnica.

Sistema InformticoLos usuarios nales, para hacer uso de herramientas omticas y para interconectarse conotros usuarios a travs del correo electrnico o aplicaciones web, utilizan un conjunto de equipos.Se denen dos modelos de sistemas informticos:Cliente: consta de un ordenador completo con monitor, teclado, ratn e impresora en casonecesario.Servidor o CPU: consta de una placa de ordenador y el software necesario para dotarla delos servicios de correo electrnico y de telefona IP.

Sistema de comunicacionesConsiste en una tarjeta compact ash en la que va instalado un sistema operativo diseado adhoc con todas las herramientas necesarias para el encaminamiento. Esta tarjeta se inserta sobreun enrutador inalmbrico o sistema empotrado optimizado en tamao y consumo que disponede una o varias ranuras para la conexin de las tarjetas inalmbricas. Las tarjetas inalmbricasalimentan a antenas de diferentes tipos.Algunas de las posibilidades existentes para la eleccin de los enrutadores inalmbricos puedenser Alix, Soekris o Mikrotik (Figura 3.7). En algunos modelos de los Soekris se puede disponer detres interfaces inalmbricas y proporcionan mejor robustez ante condiciones climticas adversas.La eleccin de tarjetas WiFi se basar en parmetros tales como la potencia de transmisin,sensibilidad de recepcin, temperatura y humedad soportadas en operacin, as como chipsetincorporado. La ventaja de las tarjetas con driver Madwi, como ya hemos dicho, es la posibilidadde ajustar varios parmetros del MAC que mejorarn las prestaciones en los enlaces de largadistancia. La sensibilidad segn el modelo de tarjeta inalmbrica elegida variar entre -96 dBmy -93 dBm para velocidades de 2Mbps en la banda de 2.4GHz y -94 dBm para tasas de 6Mbpsen la banda de 5.8GHz. Algunas tarjetas utilizadas por EHAS pertenecen a las marcas Ubiquiti(Figura 3.8) y Mikrotik (Figura 3.9).En [Ubi] y [Mik] se pueden consultar las especicacionestcnicas de cada una de ellas.Elegiremos un tipo de antena u otro dependiendo de la frecuencia de uso y la directividad.A 2.4GHz se podrn usar antenas directivas de 24dBi para enlaces punto a punto y antenassectoriales de 17dBi, con sectores de 90 o 120, o antenas omnidireccionales de 15dBi paraenlaces punto a multipunto. En WiFi a 5.8GHz se usarn antenas directivas de 27 o 29dBi ysectoriales de de 17 dBi con sector de 90.Deberemos seleccionar los equipos que se incluirn en la red teniendo en cuenta las limitaciones de potencia; es decir, la potencia que es legal transmitir en cada pas. Adems, tendrnque cumplir los estndares internacionales.En WiFi, se emplearn potencias de transmisin de 0.2W para distancias menores de 25Km,y de 0.4W para distancias mayores.


(a)

Alix.

27

(b)

(c)

Mikrotik.

Figura 3.7: Sistemas Empotrados.

Soekris.

28


(a)

(d)

SuperRange2.

XtremeRange2.

(b)

(e)

SuperRange5.

XtremeRange5.

Figura 3.8: Tarjetas Ubiquiti.

Figura 3.9: Tarjeta Mikrotik R52H.

(c)

SuperRange CardBus.

(f )

CM9.


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Si en el diseo se considera que las placas, tarjetas, . . . van instaladas en cajas estancas juntoa las antenas de las torres, estas cajas debern ser impermeables e incluirn un sistema deproteccin que se adece a condiciones climatolgicas propias de la regin en la que se instalen(por ejemplo, extremas de temperatura y humedad). Para alimentar las placas se puede haceruso de un sistema PoE consiguiendo llevar en un nico cable UTP datos y energa.La conectividad entre el sistema de comunicacin y los de telefona IP y datos se logra atravs del router instalado en el establecimiento de salud. Por tanto, habr que conectarle elcable UTP de la antena que baja por la torre, el ATA y los ordenadores, cliente o servidor.

3.3.2.3.2. Nodo pasarelaComo los servidores instalados en los enrutadores de los repetidores no manejan ecientementearchivos de sonido, los servicios de voicemail y conferencia los administra el servidor instaladoen la estacin pasarela. Adems, en sta se encuentran las herramientas software y hardwareencargadas de la comunicacin con la RTC.Esta estacin se compone de los mismos equipos que forman una estacin cliente WiFi aexcepcin del ATA y se encargar de proporcionar los mismos servicios de los que hablbamosen el caso de HF y VHF.

3.3.2.3.3. Nodo troncalLos repetidores son equipos que interconectan las estaciones cliente, ubicados en los cerros oen posiciones elevadas para as poder repetir la seal hacia estaciones nales u otros repetidorescon los que han de tener lnea de vista. Un repetidor est enlazado con un grupo de estaciones ala vez que se interconecta con otros repetidores formando la red troncal y por tanto, es el nodoencargado de conmutar comunicaciones con otros nodos.

Sistemas InformticosEn un nodo de la red troncal tendremos un servidor como en el caso del nodo cliente cuyafuncin es dotarlo del servicio de correo electrnico.

Sistema de comunicacionesDe nuevo, el elemento principal en este sistema es el enrutador inalmbrico cuya funcines recibir informacin proveniente de otro enrutador por una de sus interfaces (inalmbrica oEthernet) y transmitirla por otra interfaz hacia otro enrutador o estacin nal.Est compuesto por los mismos elementos que el sistema de comunicacin de un nodo clienteWiFi. Por ello, consiste en una tarjeta compact ash, en la que va instalado un sistema operativodiseado ad-hoc con todas las herramientas necesarias para el encaminamiento, insertada en sistema empotrado que dispone de una o varias ranuras para la conexin de las tarjetas inalmbricasque alimentan a antenas de diferentes tipos. La eleccin de la antena depende de la ganancianecesaria de la misma para poder realizar el enlace y de la frecuencia en la que se va a trabajar.

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Figura 3.10: Colocacin de equipos en torres.

3.3.3. Localizacin y altura de antenas y repetidoresLa altura de las torres vendr en funcin de las necesidades de los enlaces a los que sirve yde la elevacin del terreno en el que se vaya a ubicar. Dado el elevado coste de las torres, queadems es proporcional a su altura, siempre trataremos de que sean lo ms bajas posibles; porello, en el diseo de la red empezaremos a considerar desde 2 m de altura e iremos elevandohasta conseguir los objetivos de visibilidad, nivel de seal, etc. en los enlaces que involucran aese emplazamiento.Como puede observarse en la Figura 3.10 las antenas deben ser instaladas en el ltimo tramoo en los ltimos tramos de la torre. Tras ellas se instalarn los equipos de enrutamiento que vanen cajas metlicas y a una distancia de entre 1 y 1.5 m por debajo de las antenas. Por debajode estas cajas, a una distancia de entre 1 y 3 metros estarn la caja de la batera y los soportesde los mdulos solares. La colocacin de la batera a una distancia ms cercana al suelo permiteque al realizar alguna tarea de mantenimiento en la torre no se presenten grandes dicultades deacceso [Aea08].Si en el proceso de diseo no se pudiera establecer como viable la comunicacin directa entresistemas que deben comunicarse, se considerar necesaria la instalacin de repetidores; siempreque sea posible, se tratar de no colocarlos en lugares alejados de cualquier ncleo habitado paraas evitar problemas de accesibilidad con material y adems aumentar la seguridad fsica de losequipos frente a posibles robos. Si esto no es posible, se preferirn ubicaciones en las que yaexistan otros repetidores.

3.4. Especicacin del sistema de soporte mecnicoEl primer elemento que conforma la infraestructura propia de un nodo es la torre, en el casode que la haya, debido a que se requiera mucha elevacin o, en caso contrario, se suelen utilizarmstiles. La torre debe de servir de soporte para el montaje de las antenas, el pararrayos y elpanel solar.


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Normalmente, el programa EHAS utiliza torres ventadas para realizar sus enlaces debido aque suele ser la opcin ptima teniendo en cuenta las condiciones climatolgicas caractersticasde las zonas en las que trabaja y los costes. Otras opciones son las torres autosoportadas y losmonopolos deben tomarse en consideracin principalmente cuando se dispone de poca superciepara la base, no se requiere de una gran exibilidad estructural y el ambiente es corrosivo (salitre,. . . ). Hasta ahora, el programa EHAS ha trabajado siempre con torres ventadas de hasta 96metros.Las torres siempre debern ser calculadas para cada emplazamiento especco, teniendo encuenta las condiciones de entorno, los sistemas que van a cargarla y su altura, y se debe disearpreservando un margen de seguridad. Es conveniente sobrecalcular la altura de las torres aunqueluego se instale la altura calculada, para que tanto la seccin como la cimentacin estn previstasya ante la eventualidad de que sea necesario elevar la torre ms de lo previsto en tiempo deinstalacin; esto puede suceder si la previsin de la altura necesaria no era correcta por fallos enlos planos de elevaciones o en l

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PFC Beatriz Salguero Hernandez1