CAPÍTULO IV

RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

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CAPÍTULO IV

RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

En este capítulo, se registran los resultados obtenidos luego del

desarrollo de cada fase, correspondientes a la metodología de diseño

previamente mencionada.

Estos resultados provienen de las técnicas de recolección de datos,

aplicación de conocimientos matemáticos e investigación de campo.

1. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS DATOS Y RESULTADOS

En este punto se presentan los resultados obtenidos de la aplicación de la

metodología que consta de cinco fases para definir el problema y la solución

del mismo a través de un proceso metodológico, las mencionadas fases son

apoyadas en las opiniones de Savant (2000) y Fitzgerald (2002) y la

experiencia del tutor académico para abordar las diferentes tecnologías de

acceso y los estándares utilizados, las cuales se explican a continuación.

1.1. DESARROLLO DE CADA FASE DE LA INVESTIGACIÓN.

A continuación se desarrollan de manera específica las cinco fases

encontradas en la investigación, correspondientes a la metodología de

diseño previamente mencionada.

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FASE I DEFINIR EL PROBLEMMA

Para lograr cumplir el primer objetivo de la investigación dirigido a analizar

la tecnología de conexión basado en el estándar IEEE-1901, comprendido en

la primera fase de la metodología, se realizó el análisis de la situación actual

de las tecnologías disponibles de acceso al medio para el municipio

Maracaibo

Cabe señalar, en primer término que para el servicio de Internet los

usuarios tienen muchas opciones las cuales le permiten conectarse a

Internet, a través de la línea eléctrica, en el mercado conseguimos una

variedad de equipos que hacen posible esto, esta fase va orientada a

conocer algunos de estos equipos que usen tecnología basada en el

estándar IEEE 1901.

A continuación se presentan una serie de equipos que son necesarios

para prestar el servicio de Internet basado en dicho estándar.

Figura 1 . Kit de inicio AV500 con adaptador Powerline gigabit TL-PA511KIT Fuente: http://www.tp-link.es (2013)

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El adaptador powerline gigabit TL-PA511 500 Mbps de TP-LINK

trabajaba bajo el estándar IEEE 1901. Además, permite mantener tasas de

transferencia de datos a alta velocidad de hasta 500 Mbps a una distancia

de 300 metros y cuenta con una calidad de servicios (QoS).

Figura 2 Adaptador Ethernet Powerline AV 500 (intellnet)

Fuente: http://www.Intellnet.com (2013)

Otro de los equipos con tecnología adecuada a la investigación es el

adaptador Ethernet Powerline AV500 INTELLINET NETWORK SOLUTIONS

el cual proporciona una velocidad de conexión a la red de hasta 500 Mbps,

este trabaja a una distancia de 300 metros y cumple con los estándares

indicados por Homeplug AV.

Figura 3. PLWK400 amplificador de red inalámbrica PowerlineAV Fuente: http://www.cisco.com (2013)

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El Kit amplificador de red inalámbrica Powerline AV trabaja con la

Tecnología HomePlug AV 200Mbps y 802.11N, para conseguir velocidades

de transferencia más rápidas, con velocidades de hasta 200 Mbps en la red

de cable existente, es capaz de trabajar como router y tiene un una calidad

de servicios integrados (QoS).

Figura 4. Adaptador PowerLine AV 500 DHP-500AV Fuente: http://www.dlink.com (2013)

Por último tenemos al adaptador Powerline AV 500 starter kit el cual es

capaz de de suministrar una velocidad de transferencia de datos de hasta

500 Mbps, trabaja a una distancia de 300 metros. Además, cuenta con una

calidad de servicios (QoS), también trabaja bajo el estándar IEEE 1901 y es

compatible con todos los dispositivos que trabajen bajo este mismo estándar.

A continuación se muestran las diferentes tecnologías de switch que nos

permitirán conectar los equipos anteriormente mencionados y al modem.

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Figura 5. Cisco WS-C2960-2960-L 8TC 8 puertos switch Catalyst 10/100MB Fuente: www.cisco.com (2013)

El swith WS-C2960-8TC-L cuenta con 8 puertos RJ-45 10/100Base-TX

LAN y un puerto y 1 puerto RJ-45 10/100/1000Base-T Uplink. Además, tiene

seguridad integrada y calidad de servicio (QoS).

Figura 6. Cisco WS-C2960G-8TC-L Catalyst 2960 de 8 puertos10/100/1000 Ethernet Switch

Fuente: www.cisco.com (2013)

El switch Cisco Catalyst 2960G, WS-C2960G-8TC-L cuenta con 7 puertos

puerto RJ-45 10/100/1000Base TX LAN. Además, tiene la Opción de Fast

Ethernet (transferencia de datos de 100 megabits por segundo) o Gigabit

Ethernet (transferencia de datos de 1000 megabits por segundo) y cuenta

con calidad de servicio (QoS).

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Figura 7. Gigabit 8-port Fast Ethernet Switch ZBT-GS108 Fuente: www.zbt.com (2013)

El Gigabit 8-port Fast Ethernet Switch cumple con los estándares IEEE

802.3, IEEE 802.3u, IEEE 802.3ab. Además tiene 8 puertos RJ45 con un

índice de transmisión de 10/100/1000Mbps y cuenta con calidad de servicios

(QoS).

Figura 8. ADSL2+ Modem Router TD-8840T Fuente: http://www.tp-link.com/ve (2013)

El modelo ADSL2/2 + Ethernet Modem Router con swith de 4 puertos TD-

8840T es un dispositivo 2-en-1 que combina la función de un módem DSL y

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un router de 4 puertos 10/100 Mbps. Además, es compatible con los últimos

estándares ADSL2/2, el TD-8840T proporciona un rendimiento de hasta

24Mbps.

Figura 9. Router Módem ADSL2+ USB Inalámbrico N de 300Mbps TD-W8968

Fuente: http://www.tp-link.com/ve (2013)

Otro de los dispositivos modem con la tecnología adecuada es el router

Módem ADSL2+ USB Inalámbrico N de 300Mbps, TD-W8968 de TP-LINK el

cual puede acceder a internet mediante el ADSL o Ethernet WAN (EWAN)

usando su puerto LAN/WAN intercambiable a velocidades inalámbricas de

300Mbps bajo el estándar IEEE 802.11n.

FIGURA 10. X1OOO Router inalámbrico N300 con módem ADSL2+ MODEM

Fuente: www.cisco.com (2013)

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El módem ADSL integrado se conecta de forma inalámbrica directamente

a Internet sin necesidad de módem ADSL adicional. El Linksys X1000

también puede actuar como router inalámbrico si se conecta el puerto WAN

Ethernet a un cable módem.

Además, cuenta con una alta velocidad inalámbrica. Este modem conecta

equipos, impresoras inalámbricas y otros dispositivos wifi a velocidades de

transferencia inalámbrica de hasta 300 Mbps.

. FASE II DEFINICION DE LOS REQUERIMIENTOS

Para dar cumplimiento a los objetivos propuestos en esta fase, primero se

realizó un análisis y adaptación de las tecnologías de acceso al medio al

estándar.

Se trabajó con el estándar IEEE 1901, en el cual se transmite datos e

información por medio de la vía de cobre de las líneas eléctricas, en el que

se transmite a una velocidad de hasta 500 Mbps y cubre una distancia de

300 metros, para esto tenemos el adaptador TP-LINK TL-PA511, El

PowerLine AV 500 de marca D-LINK y el Adaptador Ethernet Powerline

AV500 de INTELLINET NETWORK SOLUTIONS, los cuales trabajan bajo el

estándar que estamos utilizando y nos permiten crear una red para conectar

cualquier dispositivo que queramos y que este se encuentre en mismo

circuito eléctrico.

Una vez elegido el adaptador poweline, necesitamos de un switch que

permita conectar varios adaptadores powerline a un solo nodo y que este

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también se conecte a un modem, entre los switchs que mencionado en la

fase anterior, se tiene el Cisco WS-C2960G-8TC-L Catalyst 2960 de 8

puertos10/100/1000 Ethernet switch, el cual permite conectar hasta 8

adaptadores de powerline en un mismo nodo y también conectarse a un

modem.

Por último, se necesita un modem que pueda trabajar a velocidades de

100 Mbps y que permita la conexión al proveedor de internet.

Un modem que cumple con las características que el sistema exige es el

Router Modem TP-LINK modelo TD-W8968.

Mencionados los equipos que el sistema requiere, se determina la lista de

requerimiento para este.

Lista de requerimientos

1. Todas las casas deben tener la instalación de un circuito de cableado de

110v en óptimas condiciones.

2. Cada adaptador de powerline debe tener una velocidad de 500Mbps

3. Se debe trabajar con la tecnología homeplug.

4. Distancia máxima de 200 metros desde el punto de conexión hasta el

usuario.

5. Sistema Qos.

6. La red de servicio del usuario debe trabajar con 200kbps de descarga

7. Cada suscriptor debe tener un promedio de 4 usuarios.

8. Los usuarios van a estar agrupados en grupos de 6 en el nodo.

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9. Cada suscriptor debe de contar con 5 equipos Power Line.

10. Equipo MODEM con que maneje velocidades de transmisión de 100

Mbps.

11. Equipo Switchs con más de 6 puertos RJ-45.

FASE III RECABAR INFORMACIÓN GENERAL DE FONDO SOBRE LAS AÉREAS QUE AFECTARA EL SISTEMA PROPUESTO.

En esta fase se hace un análisis de las especificaciones técnicas de la

red, para el diseño de la misma, según los requerimientos de los usuarios,

que permite la elección de la tecnología para el sistema.

Según Hesselbach (2002, p. 100), la intensidad de tráfico se calcula con

la siguiente fórmula:

(12)

Donde;

“a” es la intensidad de tráfico del servicio (bps)

“λ” es el requerimiento del servicio por usuario (bps)

“µ” es la capacidad del servicio (usuarios)

De esta manera que, se tiene un requerimiento (λ) de 200 Kbps y por cada

usuario habrá cuatro usuarios por suscriptor.

Por otra parte, con la siguiente fórmula se puede determinar la

utilización, donde el servicio está dado para 14 horas de uso, con este dato

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se determina la utilización del sistema, a continuación los cálculos para

determinar lo mencionado:

(13)

Donde;

“Horas de uso” es el promedio de conexión por suscriptor

“Horas del DIA” cantidad de horas que trae un día

(14)

Con la siguiente fórmula se determina la carga por usuario;

퐶푎푟푔푎푈푠 = 휆 ∗ 푈 (15)

Donde;

“λ” es requerimiento del servicio por usuario

“U” es la utilización del servicio por usuario

퐶푎푟푔푎푈푠 = 200푘푏푝푠 ∗ 0,583 = 116,66푘푏푝푠

(16)

De esta forma se puede hallar la carga por suscriptor, ya que se

menciona que habrá cuatro (4) usuarios por suscriptor:

(17)

67

Los resultados obtenidos permiten saber el requerimiento por suscriptor,

para poder prestar un servicio basado en el estándar IEEE 1901 para el

municipio Maracaibo, conociendo esto se calcula la intensidad de tráfico (a1)

para este sistema:

(18)

Donde;

“λ” es el requerimiento por suscriptor

“µ” es la capacidad del equipo

(19)

El autor Hesselbach (2002, p. 103) hace referencia a fórmula de la

relación de recurrencia, que es la siguiente:

(20)

La cual, no es más que la probabilidad de bloqueo del sistema, Donde;

“m” la cantidad de servidores

“a” es la intensidad de tráfico = 9,33x10-4

De esta forma se puede decir que;

퐸푟1 (1,푎) =

= 9,32푥10 (21)

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Para determinar la probabilidad de bloqueo del sistema a nivel de

Ethernet, se repiten los cálculos;

(22)

Donde;

λ = 466,66 kbps

µ = 100 Mbps

(23)

Para una probabilidad de bloqueo de:

(24)

Conociendo la carga por subscriptor, se debe calcular la intensidad de

tráfico en el acceso al proveedor, para poder determinar la probabilidad de

bloqueo en este. Donde la cantidad de usuario se incrementa a seis (6),

debido a que se conoce que la carga por subscriptor es de 466,7 kbps, de

esta forma se realizan los siguientes cálculos:

퐶푎푟푔푎푠 = 푠푢푏푠푐푟푖푡표푟푒푠푎푐푒푠푠표 ∗ 푐푎푟푔푎푆 (25)

Donde;

“subscritores acceso” es la cantidad de subscriptores que se unen al

nodo de acceso al proveedor.

“carga s” es la carga por subscriptor.

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(26)

De esta forma, la intensidad de tráfico en el acceso al proveedor será:

(27)

Dónde:

“λ” es el requerimiento por suscriptores en el nodo de acceso al

proveedor.

“µ” es la capacidad del sistema

푎 = ,

= 1,4 (28)

Para una probabilidad de bloqueo de:

퐸푟1 (2,푎) =

(29)

퐸푟1 (1,푎) = , ,

= 0,583(30)

퐸푟1 (2,푎) = , ,( , , )

= 0,29(31)

퐸푟1 (3,푎) = , ,( , , )

= 0,12(32)

퐸푟1 (4,푎) = , ,( , , )

= 0,04(33)

퐸푟1 (5,푎) = , ,( , , )

= 0,01(34)

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Con este resultado se concluye que para tener una probabilidad de

bloqueo de 1%, son necesarios cinco (5) canales de 2 Mbps, que son 10

Mbps de trafico necesarios que debe brindar el proveedor para la cantidad de

usuarios antes mencionados.

Para determinar cuál será la intensidad de tráfico, el sistema necesitara

conocer la cantidad de usuarios que se conectaran a este, por lo tanto,

conociendo que el municipio Maracaibo maneja una población de 1.428.043

habitantes según la página oficial de la alcaldía, donde las tablas de

estadísticas de CONATEL (ver anexo 1) mencionan que el 29,58% de esta

población son usuarios de internet, con estos datos se sabrá la intensidad de

tráfico de la siguiente forma:

푇표푡푎푙푑푒푢푠푢푎푟푖표푠 = 1.428.043푥29,58% = 422.415,12 (35)

Donde se conoce que:

퐶푎푟푔푎푈푠 = 200푘푏푝푠 ∗ 0,583 = 116,66푘푏푝푠 (36)

퐶푎푟푔푎푇표푡푎푙 = 116,66푘푏푝푠푥422.415,12 = 49,27퐺푏푝푠 (37)

Con 50 Gbps de requerimiento, es recomendable que el proveedor

brinde un enlace dedicado, por lo tanto, no es necesario calcular la

probabilidad del error, debido a que en este servicio no hay variación en el

tráfico.

Hecho el análisis de los requerimientos para el servicio de Internet

basado en el estándar IEEE 1901 para el municipio Maracaibo, se procede a

la selección de la tecnología según las necesidades:

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Cuadro 3 Tecnologías Powerline

Fuente: Brito, Espinel y López (2013)

En el cuadro 3 se puede apreciar que la tecnología de equipo; TP-Link

TL-PA511KIT con Adaptador AV500, se adapta mejor a las necesidades de

esta investigación según su ficha técnica (ver anexo 2), por lo tanto, será

tomada por ser la más indicada para prestar el servicio de Internet basado en

el estándar IEEE 1901.

De igual manera a la anterior, se procede a seleccionar el MODEM para

este servicio, según los equipos del cuadro 4.

Con las comparaciones realizadas en el cuadro 4, se determina que el

equipo Router Modem TP-LINK TD-W8968, posee las características (ver

anexo 3) necesarias para prestar el servicio que esta investigación plantea.

Seleccionado el Modem a usar, el cual, manejara un tráfico de 6

TECNOLOGIAS

ESTÁNDAR IEEE-

1901

VELOCIDAD DE

TRANSMICION 500 Mbps

QoS

TECN. HomePlu

g DISTANCIA 200 MTS

TOTAL

TP-Link TL-PA511KIT con

Adaptador AV500

√ √ √ √ √ 5

Adaptador Ethernet

Powerline AV500

(intellnet)

√ √ X √ X 3

PLWK400 Kit ampli­ficador de red inalámbrica Powerline AV

√ X X √ X 2

Adaptador PowerLine AV

500 DHP-500AV

√ √ √ X X 3

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suscritores que estarán conectados a este por medio de un Switch, a

continuación presentamos el cuadro 5, donde se encuentran los Switchs

seleccionados en la fase I.

De esta forma se puede determinar que todos los equipos Switchs

seleccionados en la fase I cumplen con los requerimientos mínimos que el

sistema exige, por esta razón se toma la tecnología de cisco WS-C2960-

2960-L8TC para esta investigación y con ello culminar esta fase. Ver anexo 4

donde se encuentra su ficha técnica.

Cuadro 4 Tecnologías Modem

TECNOLOGIA ESTANDAR

IEEE 802.11

VELOCIDAD DE TRANSMISION DE 100 Mbps

PROTOCOLO IPV6

ETHERNET WAN FIREWAL TOTA

L

Modem Router TD-8840T √ √ √ √ √ 5

Router Módem TP-LINK

TD-W8968

√ √ √ X √ 4

Router inalámbrico N300 con

módem X1OOO

√ √ √ X √ 4

Fuente: Brito, Espinel y López (2013)

Cuadro 5

Tecnologías Switch TECNOLOGIA 7 PUERTOS

RJ-45 VELOCIDAD DE 100 Mbps QoS ESTANDAR

802.11 TOTAL

Cisco WS-C2960-2960-L 8TC √ √ √ √ 4

Cisco WS-C2960G-8TC-L √ √ √ √ 4

Ethernet Switch Gigabit 8-port Fast

√ √ √ √ 4

Fuente: Brito, Espinel y López (2013)

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FASE IV. CREAR DOCUMENTACIÓN.

En el diagrama que se presenta en la figura 11, se puede apreciar el

diseño de la red, el cual, posee 4 usuarios por suscriptor, para esto se

necesitaran 5 equipos TP-Link TL-PA511KIT con Adaptador AV500, estos

permitirán la conexión para cada uno de los usuarios, para un total de cuatro

Powerline End Device, el otro equipo estará conectado de un Switch, que

será identificado como Powerline Access Point, el cual, conectado al circuito

eléctrico del suscriptor y en conjunto con los otros 4 equipos permitirán la

conexión a los usuarios, por lo tanto, se instalara un Switch CISCO WS-

C2960-2960-L8TC, por cada 6 suscriptores, mismo que estará conectado al

equipo modem TP-LINK TD-W8968, este manejara un tráfico de 100 Mbps

que fueron definidos previamente en la fase III, así como, todos los equipos

del diagrama.

Figura 11. Diagrama del Sistema

Fuente: Brito, Espinel y López (2013)

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Por lo tanto, el sistema estará diseñado para manejar 422.415 usuarios,

que dividido entre 4, nos dará 70.402 suscriptores, que divididos entre 6 da la

cantidad de 11.734 nodos que el proveedor debe entregar, de esta forma

podemos decir que el diagrama presentado en esta fase se multiplicara

según la cantidad de nodos y todos estos estarán conectados al proveedor

que prestara el servicio de conexión a la nube.

FASE V. VALIDAR EL SISTEMA PROPUESTO BASADO EN EL ESTÁNDAR IEEE-1901

Para darle cumplimiento a esta actividad fue necesario construir un

prototipo en un software, el cual, por sugerencia del tutor académico fue

MATLAB.

En la figura 12 se puede apreciar el diagrama construido en el software,

donde se valida los cálculos hechos en la fase III como se observa en los

displays, que muestran los resultados.

También puede verse de manera gráfica los resultados obtenidos en la

figura 13, la cual muestra las probabilidades de bloqueo a nivel de

HomePlug, de Ethernet y la más crítica (por manejar todo el volumen de

usuarios), en el Acceso, para todos los casos de variación de usuarios y 14

horas de uso (hu), donde se observa que los porcentajes de bloqueos son

muy bajos, solo la gráfica del acceso (Er1A) posee los valores más altos con

1 % aceptable para este sistema.

Sin embargo, el fin de la simulación de esta tesis, es llevar el sistema

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hasta sus límites, por esto se varió las horas de uso y los usuarios

conectados a este, para observar el comportamiento en situaciones

extremas, con el fin de conocer los resultados, se realizó la simulación con el

diagrama que muestra la figura 14, en este se conectaron dos dispositivos,

uno varia en el tiempo la cantidad de usuarios conectados (u/s) y el otro varia

las horas de uso del sistema (uso H).

Figura 12. Prototipo en Software

Fuente: Brito, Espinel y López (2013)

En esta simulación se obtuvo una gráfica que muestra el

comportamiento del sistema cuando este es sometido a pruebas que lo

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llevan hasta el límite de horas de uso y usuarios conectados, en la figura 15

puede verse la gráfica que muestra que los porcentajes de bloqueo que son

superiores al 1 %, con tres usuarios a nivel de acceso cuando el uso es

mayor a 20 horas, y con cuatro usuarios este porcentaje llega a un máximo

del 6% con 24 horas de uso.

Figura 13 Grafica Simulación

Fuente: Brito, Espinel y López (2013)

A nivel de HomePlug y Ethernet, puede apreciarse que el porcentaje de

bloqueo está por debajo de los límites requeridos (1%).

También puede observase en la gráfica (Uso H), que la variación de las

horas de uso fue de 0,5 hasta 24.

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Figura 14 Simulación Crítica

Fuente: Brito, Espinel y López (2013)

Figura 15 Grafica Crítica

Fuente: Brito, Espinel y López (2013) Cabe señalar que este sistema solo llegara al 6% de probabilidad de

bloqueo si todos los usuarios se conectan las 24 horas del día, y que este

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valor no indica que el sistema va a fallar dado que el 6% es un valor

relativamente bajo y los usuarios no lo detectaran, el servicio que plantea

crear una red de acceso basada en el estándar IEEE-1901 para el municipio

Maracaibo por medio de esta investigación fue validado en esta fase por

medio de la simulación en Matlab.