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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD RAFAEL BELLOSO CHACÍN
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE ELECTRÓNICA
MENCIÓN TELECOMUNICACIONES
ARQUITECTURA DEL SISTEMA VOIP BASADO EN EL TRÁFICO DE
REDES DE COMUNICACIONES PARA INSTITUCIONES HOSPITALARIAS
PÚBLICAS
TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE
INGENIERO ELECTRÓNICO
PRESENTADO POR:
AÑEZ, JACKELINNE
MADRIZ, JOSDIN
PARRA, JOSE
ASESORADO POR:
PÉREZ, ELIZABETH
OSORIO, GUILLERMO
MARACAIBO, ABRIL 2012
ARQUITECTURA DEL SISTEMA VOIP BASADO EN EL TRÁFICO DE
REDES DE COMUNICACIONES PARA INSTITUCIONES HOSPITALARIAS
PÚBLICAS
iii
1. VEREDICTO
iv
v
vi
DEDICATORIA
Dedico este proyecto deinvestigación principalmente a Dios por estar siempre
presente en cada momento de mi vida. A mi madre ya que sin su apoyo
incondicional no podría lograr lo que hasta ahora he logrado y por ser un pilar
fundamental en mi vida. A mi padre que aunque no está físicamente sé que me guía
para hacer las cosas bien. A mis hermanos y familiares por nunca dejarme sola en
este camino. A mis amigos y compañeros de tesis por ser una ayuda incondicional
para la realización de este proyecto. Y por último a mis tutores de tesis por
ayudarnos y apoyarnos en cada momento de la realización de este proyecto
especial de grado.
Jackelinne Añez
Principalmente quiero dedicar este proyecto a Dios por permitirme conseguir y
lograr todo lo propuesto, en segundo lugar a mis padres que me ayudaron y dieron
apoyo en todo momento y me guiaron por el camino correcto. Finalmente pero no
menos importante a todos mis compañeros, amigos, profesores y tutores por darme
las herramientas necesarias para culminar con éxito toda la investigación, y me
ayudaron con sus sabias palabras.
Josdin Madriz
Ante todo le dedico este proyecto a Dios por haberme dado la vida y ser mi guía
en todo momento. A mis padres por haber sido quienes me trajeron al mundo y
haberme dado la educación y todo lo necesario para poder alcanzar mis metas. A
mis hermanos por haber estado siempre a mi lado y apoyarme en todo momento.
Tambiénagradezco a la universidad y todo el personal que labora en ella,
principalmente a los profesores ya que cada uno de ellos me aporto parte del
conocimiento que me servirá de mucho en un futuro incluyendo a mis tutores de
tesis que fueron quienes nos guiaron en el desarrollo de este proyecto de
investigación. Y por último a mis compañeros de tesis ya que juntos logramos la
culminación de este proyecto.
Jose Parra
vii
AGRADECIMIENTOS
Le damos gracias infinitas a Dios por estar siempre con nosotros en todo
momento y por otorgarnos toda la sabiduría necesaria y colocar todo a
nuestro favor para realizar este proyecto de investigación satisfactoriamente.
A su vez le agradecemos a nuestros padres por apoyarnos siempre en la
realización de nuestras metas y ser el pilar fundamental en nuestra carrera. A
nuestros tutores por ser parte clave para la creación de este proyecto de
investigación aportando sus conocimientos y experiencias en cada una de
sus áreas y finalmente le agradecemos a la Universidad Rafael Belloso
Chacín por ser nuestra casa durante 10 periodos.
viii
Añez, Jackelinne; Madriz, Josdin y Parra, José. Arquitectura del sistema VoIP basado en el tráfico de redes de comunicaciones para instituciones hospitalarias públicas. Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín. Ingeniería. Electrónica. Telecomunicaciones. Maracaibo. 2012.
RESUMEN
El propósito de la presente investigación fue desarrollar la arquitectura del sistema VoIP basado en el tráfico de redes de comunicaciones para instituciones públicas hospitalarias, para la realización de este proyecto se analizaron distintas bibliografías, de las cuales las más relevantes fueron Huidobro (2003) yForouzan (2002). De tal modo dicho proyecto se puede definir como una investigación proyectiva, descriptiva, de campo y noexperimental. Para reunir información para dicha investigación se utilizaron métodos de recolección de dato los cuales fueron entrevistas no estructuradas y revisión documental. En cuanto a la metodología utilizada en la investigación se tomó una metodología para el diseño de redes de comunicaciones propuesta por Jerry Fitzgerald (1993), ya que este da una propuesta completa para desarrollar el proyecto los cuales está constituido por diez (10) pasos de los cuales solo se utilizaron cuatro (4) pasos de estos, los cuales se definen el problema y los requerimientos necesarios para el sistema, así como también el diseño de la propuesta del sistema para sí posterior validación. Para el proceso del diseño se calcularon ciertos parámetros necesarios, basado en ello se seleccionaron los equipos utilizados. Finalmente, se diseño un modelo de arquitectura para una red de Voz sobre IP basándose en el trafico realizado en un software de simulación de redes (Cisco Packet tracer). Se observó que esta es una tecnología totalmente escalable y factible en un sin número de aplicaciones.
Palabras claves: Red; VoIP; Tráfico; Arquitectura; Comunicación.
ix
Añez, Jackelinne; Madriz, Josdin y Parra, José. Architecture VoIP System basedin communications network traffic forpublic hospitals. Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín. Engineering Faculty. Electronics School. Telecommunications Mention. Maracaibo, 2012.
ABSTRACT
The purpose of this research was to develop an Architecture VoIP System based in communications network traffic for public hospitals , for this project various bibliographies were analyzed, of which the most relevant were Huidobro (2003) and Forouzan (2002). Thus this project can be defined as a projective, descriptive, and no experimenta l research. To gathering formation for this research used data collection method swhich were unstructured interviews and document review. Regarding the methodology used in the investigation for designing communication networks proposed by Jerry Fitzgerald (1993), as this gives a full proposal to develop the project which consists of ten (10) steps which used only four (4) steps of these, which de fine the problem and the requirements for the system, as well as the design of the proposed sub sequent validation system itself. For the design process required certain parameters were calculated, were selected based on the equipment used. Finally, we designed a model of architecture for a VoIP network based on the traffic carried into a network simulation software (Cisco Packet Tracer). It was noted that this technology is fully scalable and feasible in a number of applications.
Key words: Red; VoIP; Traffic; Architecture; Communication.
x
ÍNDICE GENERAL
Pág.
VEREDICTO............................................................................................................... iii
DEDICATORIA ........................................................................................................... vi
AGRADECIMIENTOS.............................................................................................. vii
RESUMEN ................................................................................................................ viii
ABSTRACT................................................................................................................. ix
ÍNDICE GENERAL ..................................................................................................... x
ÍNDICE DE FIGURAS........................................................................................... xviii
ÍNDICE DE CUADROS........................................................................................... xix
ÍNDICE DE TABLAS ................................................................................................ xx
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 1
CAPITULO I............................................................ ¡Error! Marcador no definido.
3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ........... ¡Error! Marcador no definido.
3.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ........ ¡Error! Marcador no definido.
4. OBJETIVOS DEL TRABAJO .......................... ¡Error! Marcador no definido.
4.1. OBJETIVO GENERAL .............................. ¡Error! Marcador no definido.
4.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................... ¡Error! Marcador no definido.
5. JUSTIFICACIÓN ............................................... ¡Error! Marcador no definido.
xi
6. DELIMITACIÓN................................................. ¡Error! Marcador no definido.
CAPITULO II........................................................... ¡Error! Marcador no definido.
1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN ¡Error! Marcador no definido.
2. BASES TEÓRICAS .......................................... ¡Error! Marcador no definido.
2.1. ARQUITECTURA DEL SISTEMA VOIP ¡Error! Marcador no definido.
2.2. TRAFICO DE RED .................................... ¡Error! Marcador no definido.
2.3. RED.............................................................. ¡Error! Marcador no definido.
2.4. RED HOSPITALARIA ............................... ¡Error! Marcador no definido.
2.4.1. HISTORIAS CLÍNICAS ................... ¡Error! Marcador no definido.
2.4.2. IMÁGENES MÉDICAS .................... ¡Error! Marcador no definido.
2.4.2.1. RAYOS X .................................... ¡Error! Marcador no definido.
2.4.2.2. RESONANCIA MAGNÉTICA .. ¡Error! Marcador no definido.
2.4.2.3. ECOGRAMA .............................. ¡Error! Marcador no definido.
2.4.2.4. ULTRASONIDO......................... ¡Error! Marcador no definido.
2.4.2.5. TOMOGRAFÍA ........................... ¡Error! Marcador no definido.
2.4.2.6. MAMOGRAFÍA .......................... ¡Error! Marcador no definido.
2.5. RED DE TELECOMUNICACIONES ....... ¡Error! Marcador no definido.
2.5.1. ESTRUCTURA DE REDES............ ¡Error! Marcador no definido.
2.5.1.1. RED DE ACCESO .................... ¡Error! Marcador no definido.
xii
2.5.1.2. RED DE TRANSPORTE .......... ¡Error! Marcador no definido.
2.5.1.3. RED DE CONMUTACIÓN ....... ¡Error! Marcador no definido.
2.5.2. CLASIFICACIÓN DE REDES ........ ¡Error! Marcador no definido.
2.5.2.1. LAN (LOCAL AREA NETWORK) .............¡Error! Marcador no
definido.
2.5.2.2. MAN (METROPOLITAN AREA NETWORK) ¡Error! Marcador
no definido.
2.5.2.3. WAN (WIDE AREA NETWORK) ..............¡Error! Marcador no
definido.
2.5.2.4. REDES PÚBLICAS, PRIVADAS Y RPV. ¡Error! Marcador no
definido.
(A) RED PÚBLICA ............................... ¡Error! Marcador no definido.
(B) RED PRIVADA ............................... ¡Error! Marcador no definido.
(C) RED PRIVADA VIRTUAL (RPV) . ¡Error! Marcador no definido.
2.5.2.5. TOPOLOGÍA FÍSICA ................ ¡Error! Marcador no definido.
(A) BUS .................................................. ¡Error! Marcador no definido.
(B) ANILLO ............................................ ¡Error! Marcador no definido.
(C) ESTRELLA...................................... ¡Error! Marcador no definido.
(D) MALLA ............................................. ¡Error! Marcador no definido.
xiii
2.5.2.6. TOPOLOGÍA LÓGICA .............. ¡Error! Marcador no definido.
(A) DIFUSIÓN ....................................... ¡Error! Marcador no definido.
(B) TRANSMISIÓN DE TESTIGO ..... ¡Error! Marcador no definido.
2.6. INTERCONEXIÓN DE REDES ............... ¡Error! Marcador no definido.
2.6.1. CONCENTRADORES (HUB) ......... ¡Error! Marcador no definido.
2.6.2. REPETIDORES ................................ ¡Error! Marcador no definido.
2.6.3. PUENTES (BRIDGES) .................... ¡Error! Marcador no definido.
2.6.4. ENRUTADORES (ROUTERS)....... ¡Error! Marcador no definido.
2.6.5. PASARELAS (GATEWAYS) .......... ¡Error! Marcador no definido.
2.6.6. CONMUTADORES (SWITCH)....... ¡Error! Marcador no definido.
2.6.7. PRIVATE BRANCH EXCHANGE (PBX)¡Error! Marcador no definido.
2.6.8. PRÍVATE BRANCH ECGHANGE IP (IP-PBX)¡Error! Marcador no definido.
2.6.9. TELÉFONO IP .................................. ¡Error! Marcador no definido.
2.6.10. CÁMARAS IP .................................... ¡Error! Marcador no definido.
2.7. PROTOCOLOS INDIVIDUALES ............. ¡Error! Marcador no definido.
2.7.1. PROTOCOLO IP .............................. ¡Error! Marcador no definido.
2.7.1.1. DIRECCIONAMIENTO ............. ¡Error! Marcador no definido.
2.7.1.2. ENRUTAMIENTO...................... ¡Error! Marcador no definido.
2.7.2. PROTOCOLO TCP .......................... ¡Error! Marcador no definido.
xiv
2.7.3. CONJUNTO DE PROTOCOLOS TCP/IP ¡Error! Marcador no definido.
2.7.4. PROTOCOLO PUNTO A PUNTO (PPP)¡Error! Marcador no definido.
2.7.5. PROTOCOLO DE RESOLUCIÓN DE DIRECCIONES (ARP)¡Error! Marcador no definido.
2.7.6. PROTOCOLO D DATAGRAMA DE USUARIO (UDP)¡Error! Marcador no definido.
2.7.7. PROTOCOLO DE ARRANQUE (BOOTP)¡Error! Marcador no definido.
2.7.8. PROTOCOLO DE CONFIGURACIÓN DINÁMICA DEL
SERVIDOR (DHCP)......................... ¡Error! Marcador no definido.
2.7.9. SISTEMA DE NOMBRES DE DOMINIO (DNS)¡Error! Marcador no definido.
2.7.10. PROTOCOLO DE TRANSFERENCIA DE ARCHIVOS
TRIVIAL (TFTP)................................ ¡Error! Marcador no definido.
2.7.11. PROTOCOLO DE TRANSFERENCIA DE ARCHIVOS (FTP)¡Error! Marcador no definido.
2.7.12. PROTOCOLO DE TRANSFERENCIA DE HIPERTEXTO
(HTTP)................................................ ¡Error! Marcador no definido.
2.7.13. PROTOCOLO SIMPLE DE TRANSFERENCIA DE CORREO
(SMTP) ............................................... ¡Error! Marcador no definido.
2.7.14. PROTOCOLO DE OFICINA DE CORREO VERSION 3
(POP3) ............................................... ¡Error! Marcador no definido.
2.8. MODELO TCP/IP ....................................... ¡Error! Marcador no definido.
2.9. VOZ SOBRE IP (VOIP)............................. ¡Error! Marcador no definido.
2.9.1. CALIDAD DE VOZ EN REDES DE PAQUETE¡Error! Marcador no definido.
xv
2.9.2. DISPONIBILIDAD DE LAS REDES DE VOZ SOBRE
PAQUETES ....................................... ¡Error! Marcador no definido.
2.9.3. PASARELAS DE VOZ SOBRE PAQUETES¡Error! Marcador no definido.
2.9.3.1. CODIFICACIÓN DE VOZ ........ ¡Error! Marcador no definido.
2.9.3.2. CANCELACIÓN DE ECO ........ ¡Error! Marcador no definido.
2.9.3.3. SUPRESOR DE JITTER .......... ¡Error! Marcador no definido.
2.9.3.4. GENERACIÓN Y DETECCIÓN DE TONOS ¡Error! Marcador
no definido.
2.9.3.5. TRANSMISIÓN POR MODEM ¡Error! Marcador no definido.
2.10. QoS (CALIDAD DE SERVICIO) ......... ¡Error! Marcador no definido.
2.10.1. LIMITACIONES TECNOLÓGICAS DE LA VOZ SOBRE EL
PAQUETE.......................................... ¡Error! Marcador no definido.
2.11. ESTÁNDARES DE VOIP ..................... ¡Error! Marcador no definido.
2.11.1. PROTOCOLOS DE SEÑALIZACIÓN¡Error! Marcador no definido.
2.11.1.1. SIP/SDP (SESSION INITIARION PROTOCOL/SESSION
DESCRIPTION PROTOCOL)................... ¡Error! Marcador no definido.
2.11.1.2. MGCP (MEDIA GATEWAY CONTROL PROTOCOL) ... ¡Error!
Marcador no definido.
2.11.2. ESTÁNDAR H.323 ........................... ¡Error! Marcador no definido.
xvi
2.11.2.1. COMPONENTES DE UNA RED H.323...¡Error! Marcador no
definido.
(A) CÓDEC DE AUDIO ....................... ¡Error! Marcador no definido.
(B) CÓDEC DE VIDEO ....................... ¡Error! Marcador no definido.
2.12. CONCEPTUALIZACIÓN DE VIDEO.. ¡Error! Marcador no definido.
2.12.1. TECNOLOGÍAS DE VIDEO SOBRE IP ¡Error! Marcador no definido.
2.12.2. VIDEO BROADCAST SOBRE IP .. ¡Error! Marcador no definido.
2.12.3. VIDEOCONFERENCIA SOBRE IP ¡Error! Marcador no definido.
2.12.4. NORMAS PARA VIDEO SOBRE IP ¡Error! Marcador no definido.
2.13. MEDIOS DE TRANSMISIÓN .............. ¡Error! Marcador no definido.
2.13.1. MEDIOS GUIADOS ......................... ¡Error! Marcador no definido.
2.13.1.1. CABLE PAR TRENZADO ........ ¡Error! Marcador no definido.
(A) CABLE DE PAR TRENZADO SIN BLINDAJE (UTP) ......... ¡Error!
Marcador no definido.
(B) CABLE PAR TRENZADO BLINDADO (STP) ...¡Error! Marcador
no definido.
2.13.1.2. CABLE COAXIAL ...................... ¡Error! Marcador no definido.
2.13.1.3. FIBRA ÓPTICA .......................... ¡Error! Marcador no definido.
2.13.2. MEDIOS NO GUIADOS .................. ¡Error! Marcador no definido.
xvii
2.13.2.1. ASIGNACIÓN DE RADIOFRECUENCIA ¡Error! Marcador no
definido.
2.13.2.2. PROPAGACIÓN DE ONDAS DE RADIO .....¡Error! Marcador
no definido.
2.13.2.3. MICROONDAS TERRESTRES ................¡Error! Marcador no
definido.
2.13.2.4. COMUNICACIÓN VÍA SATÉLITE ............¡Error! Marcador no
definido.
3. SISTEMA DE VARIABLES.............................. ¡Error! Marcador no definido.
3.1. DEFINICIÓN NOMINAL............................ ¡Error! Marcador no definido.
3.2. DEFINICIÓN CONCEPTUAL................... ¡Error! Marcador no definido.
3.3. DEFINICIÓN OPERACIONAL ................. ¡Error! Marcador no definido.
CAPITULO III ......................................................... ¡Error! Marcador no definido.
1. TIPO DE INVESTIGACIÓN............................. ¡Error! Marcador no definido.
2. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS. ... ¡Error!
Marcador no definido.
3. METODOLOGÍA SELECCIONADA............... ¡Error! Marcador no definido.
4. CUADRO DE ACTIVIDADES. ........................ ¡Error! Marcador no definido.
CAPITULO IV ......................................................... ¡Error! Marcador no definido.
xviii
1. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS ............... ¡Error! Marcador no definido.
1.1. DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA ¡Error! Marcador no definido.
CONCLUSIONES .................................................. ¡Error! Marcador no definido.
RECOMENDACIONES......................................... ¡Error! Marcador no definido.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................... ¡Error! Marcador no definido.
ANEXOS ................................................................. ¡Error! Marcador no definido.
ANEXO A ............................................................ ¡Error! Marcador no definido.
ANEXO B ............................................................ ¡Error! Marcador no definido.
ANEXO C ............................................................ ¡Error! Marcador no definido.
ANEXO D ............................................................ ¡Error! Marcador no definido.
ANEXO E ..........................................................¡Error! Marcador no definido.6
ANEXO F ............................................................ ¡Error! Marcador no definido.
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURAS Pág.
1. Arquitectura árbol jerárquico y estrella .......... ¡Error! Marcador no definido.
2. CISCO ASR 1013 Router ................................ ¡Error! Marcador no definido.
3. CISCO Catalyst 4500E Supervisor Engine 7-E¡Error! Marcador no
definido.
xix
4. El CISCO UCS B440 M2 Blade Server ......... ¡Error! Marcador no definido.
5. Panasonic IP-PBX KX-TDE200 ...................... ¡Error! Marcador no definido.
6. Panasonic KX-DT333 ....................................... ¡Error! Marcador no definido.
7. 3CXPhone Software ......................................... ¡Error! Marcador no definido.
8. LENOVO THINKCENTRE EDGE 71 (1577-E6S)¡Error! Marcador no
definido.
9. CABLE UTP Categoría 6 ................................. ¡Error! Marcador no definido.
10. CISCO Packet Tracer v5.3.2 ........................ ¡Error! Marcador no definido.
11. Arquitectura de red VoIP Implementada ..... ¡Error! Marcador no definido.
12. Servidores, Call Manager y Router .............. ¡Error! Marcador no definido.
13. Distribución de los switches y los departamentos¡Error! Marcador no
definido.
14. Teléfono IP (Discado de llamada) ................ ¡Error! Marcador no definido.
15. Repique del terminal IP .................................. ¡Error! Marcador no definido.
16. Comunicación establecida entre los teléfonos IP ¡Error! Marcador no
definido.
xx
ÍNDICE DE CUADROS
CUADROS Pág.
1. CUADRO DE ACTIVIDADES.......................... ¡Error! Marcador no definido.
2. CANTIDAD DE REGISTROS SEGÚN EL TIPO DE INFORMACIÓN. ¡Error!
Marcador no definido.
3. PESOS DE LOS REGISTROS Y TOTAL EN BITS ¡Error! Marcador no
definido.
xxi
ÍNDICE DE TABLAS
TABLAS Pág.
1. Extracto de la tabla de pérdida de la fórmula de Erlang ¡Error! Marcador
no definido.
xxii
INTRODUCCIÓN
El desarrollo que existe en cuanto a redes se refiere ha sido de gran
importancia, especialmente con la aparición de los sistemas basados en
VoIP el cual consiste en enviar señales de voz digitalizadas y encapsula en
un paquete de datos.
En la actualidad se pueden encontrar distintos tipos de redes de hospitales
con gran variedad de diseños pero en muchos casos difícilmente presentan
un buen desempeño.
Es por esto que el presente proyecto, tiene como objeto Desarrollar la
arquitectura del sistema VoIP basado en el tráfico de redes de
comunicaciones para instituciones públicas hospitalarias.
El trabajo realizado se organizó de la siguiente manera: en el capítulo I, El
Problema, se señaló la situación actual, objetivos del proyecto (general y
específicos) y además se justificó teórica, metodológica y prácticamente la
investigación finalizando con la delimitación. El capítulo II, comprende el
Marco Teórico y señala los antecedentes del proyecto, enfoque teórico en el
cual se sustenta el trabajo de investigación y sistema de variable. El capítulo
III, Marco Metodológico contiene las estrategias procedimentales o fases del
proyecto y los recursos técnicos utilizados para el mismo.
Finalmente el capítulo IV, contiene el resultado de la Investigación, el cual
consta del análisis de los resultados de las diferentes fases, la proposición
del diseño del sistema propuesto, su funcionabilidad, el análisis de
factibilidad, la validación del diseño y por último las conclusiones y
recomendaciones propias del proyecto.