ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO

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1 ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO ANÁLISIS COMPARATIVO DE DESEMPEÑO ENTRE CODECS DE AUDIO Y VIDEO PARA VIDEOCONFERENCIA SOBRE INFRAESTRUCTURA VPN JUAN CARLOS CEPEDA PACHECO Tesis presentada ante la Escuela de Postgrado y Educación Continua de la ESPOCH, como requisito parcial para la obtención del grado de Magíster en INTERCONECTIVIDAD DE REDES RIOBAMBA - ECUADOR

2 CERTIFICACIÓN El Tribunal de Tesis certifica que: El trabajo de investigación titulado: ANÁLISIS COMPARATIVO DE DESEMPEÑO ENTRE CODECS DE AUDIO Y VIDEO PARA VIDEOCONFERENCIA SOBRE INFRAESTRUCTURA VPN, de responsabilidad del Ingeniero JUAN CARLOS CEPEDA PACHECO ha sido prolijamente revisado y se autoriza su presentación. Tribunal de Tesis: Dr. Juan Vargas Guambo. PRESIDENTE DEL TRIBUNAL Ing. Ms.C. Wladimir Castro. TUTOR Ing. Ms.C. Gloria Arcos Medina. MIEMBRO Ing. Ms.C. Alberto Arellano Aucancela. MIEMBRO Escuela Superior Politécnica de Chimborazo Riobamba, julio de

3 DERECHOS DE AUTORÍA Yo, Juan Carlos Cepeda Pacheco, soy responsable de las ideas, doctrinas y resultados expuestos en esta Tesis; y el patrimonio intelectual de la Tesis de Grado pertenece a la ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO. Ing. Juan Carlos Cepeda Pacheco 3

4 ÍNDICE GENERAL CERTIFICACIÓN... Error! Marcador no definido. ÍNDICE GENERAL... 4 ÍNDICE DE TABLAS... 8 ÍNDICE DE FIGURAS ÍNDICE DE ABREVIATURAS DERECHOS DE AUTORÍA... Error! Marcador no definido. AGRADECIMIENTO DEDICATORIA RESUMEN SUMMARY CAPÍTULO I INTRODUCCIÓN IMPORTANCIA JUSTIFICACIÓN DEL TEMA OBJETIVOS GENERAL ESPECÍFICOS HIPÓTESIS CAPÍTULO II REVISIÓN DE LITERATURA QUÉ ES VIDEOCONFERENCIA? TIPOS DE ENLACES Y ASPECTOS TÉCNICOS LOS ESTÁNDARES ESTÁNDAR H ESTÁNDAR H TIPO DE ENLACES PUNTO A PUNTO

5 MULTIPUNTOS: PROTOCOLOS REQUERIMIENTOS EL CÓDEC MUESTREO CUANTIFICACIÓN CUANTIFICACIÓN UNIFORME CUANTIFICACIÓN NO UNIFORME CUANTIFICACIÓN DIFERENCIAL CODIFICACIÓN DECODIFICACIÓN CODECS DE VIDEO CODECS DE AUDIO REDES PRIVADAS VIRTUALES (VPNs) CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE LA SEGURIDAD REQUERIMIENTOS BÁSICOS TIPOS DE VPN VPN DE ACCESO REMOTO VPN PUNTO A PUNTO VPN OVER LAN TIPOS DE CONEXIÓN VENTAJAS CAPÍTULO III MATERIALES Y TÉCNICAS DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN TIPO DE ESTUDIO MÉTODOS, TÉCNICAS E INSTRUMENTOS VALIDACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS POBLACIÓN Y MUESTRA POBLACIÓN MUESTRA PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN AMBIENTE DE PRUEBA ESCENARIOS DE PRUEBA PLANTEAMIENTO DE LA HIPÓTESIS

6 3.10. DETERMINACIÓN DE LAS VARIABLES OPERACIONALIZACIÓN CONCEPTUAL DE VARIABLES OPERACIONALIZACIÓN METODOLÓGICA DE VARIABLES CAPÍTULO IV ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS DETERMINACIÓN DE PARÁMETROS DE COMPARACIÓN ANCHO DE BANDA NÚMERO DE PAQUETES PAQUETES PERDIDOS JITTER ESTUDIO COMPARATIVO CODECS DE VIDEO CODECS DE AUDIO MUESTRAS TOMADAS DEL PRIMER ESCENARIO MUESTRAS TOMADAS DEL SEGUNDO ESCENARIO GRÁFICAS DE LA VARIABLE INDEPENDIENTE TIPO DE DATO: VIDEO ÍNDICE I: ANCHO DE BANDA ÍNDICE II: NÚMERO DE PAQUETES TRANSMITIDOS ÍNDICE III: PAQUETES PERDIDOS ÍNDICE IV: JITTER GRAFICAS DE LA VARIABLE INDEPENDIENTE TIPO DE DATO: AUDIO ÍNDICE: ANCHO DE BANDA ÍNDICE II: NÚMERO DE PAQUETES TRANSMITIDOS ÍNDICE III: PAQUETES PERDIDOS ÍNDICE IV: JITTER VALORACIÓN CUANTITATIVA DE LAS MUESTRAS DE LA VARIABLE INDEPENDIENTE TIPO DE DATO: VIDEO ÍNDICE I: ANCHO DE BANDA ÍNDICE II: NÚMERO DE PAQUETES TRANSMITIDOS ÍNDICE III: PAQUETES PERDIDOS ÍNDICE IV: JITTER VALORACIÓN CUANTITATIVA DE LAS MUESTRAS DE LA VARIABLE INDEPENDIENTE TIPO DE DATO: AUDIO ÍNDICEI: ANCHO DE BANDA

7 ÍNDICE II: NÚMERO DE PAQUETES TRANSMITIDOS ÍNDICE III: PAQUETES PERDIDOS ÍNDICE IV: JITTER VALIDAR CADA UNO DE LOS RESULTADOS OBTENIDOS RESUMEN DE TABLAS MUESTRAS TOMADAS RESUMEN DE TABLAS VALORES CUANTITATIVOS COMPROBACIÓN DE LA HIPÓTESIS CONCLUSIONES RECOMENDACIONES BIBLIOGRAFÍA ANEXO I ANEXO II ANEXO III ANEXO IV

8 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Codecs de audio con pérdida, sin pérdida y de voz Tabla 2. Características de los equipos Servidor y Cliente Tabla 3. Ambiente de Prueba y Escenarios Tabla 4. Primera muestra de valores sin tráfico Tabla 5. Segunda muestra de valores sin tráfico Tabla 6. Tercera muestra de valores sin tráfico Tabla 7. Cuarta muestra de valores sin tráfico Tabla 8. Quinta muestra de valores sin tráfico Tabla 9. Sexta muestra de valores sin tráfico Tabla 10. Séptima muestra de valores sin tráfico Tabla 11. Octava muestra de valores sin tráfico Tabla 12. Novena muestra de valores sin tráfico Tabla 13. Décima muestra de valores sin tráfico Tabla 14. Primera muestra de valores con tráfico Tabla 15. Segunda muestra de valores con tráfico Tabla 16. Tercera muestra de valores con tráfico Tabla 17. Cuarta muestra de valores con tráfico Tabla 18. Quinta muestra de valores con tráfico Tabla 19. Sexta muestra de valores con tráfico Tabla 20. Séptima muestra de valores con tráfico Tabla 21. Octava muestra de valores con tráfico Tabla 22. Novena muestra de valores con tráfico Tabla 23. Décima muestra de valores con tráfico Tabla 24. Resultado pruebas Ancho de Banda CODECS de Video Tabla 25. Resultado pruebas Número de Paquetes Trasmitidos en Video Tabla 26. Resultado pruebas Paquetes Perdidos en Video Tabla 27. Resultado pruebas Paquetes Perdidos en Video Tabla 28. Resultado pruebas Ancho de Banda en Audio Tabla 29. Resultado pruebas Número de Paquetes Transmitidos CODECS de Audio 75 Tabla 30. Resultado pruebas Paquetes Perdidos CODECS de Audio Tabla 31. Resultado pruebas Jitter CODECS de Audio Tabla 32. Resultado Ancho de Banda valorado CODECS de Video Tabla 33. Resultado Número de Paquetes Transmitido valorado CODECS de Video. 78 Tabla 34. Resultado Paquetes Perdidos valorado CODECS de Video

9 Tabla 35. Resultado Jitter valorado CODECS de Video Tabla 36. Resultado Ancho de Banda valorado CODECS de Audio Tabla 37. Resultado Numero de Paquetes Transmitido Valorado CODECS de Audio 80 Tabla 38. Resultado Paquetes Perdidos Valorado CODECS de Audio Tabla 39. Resultado Jitter Valorado CODECS de Audio Tabla 40. Resumen valores obtenidos CODECS de Video Tabla 41. Resumen valores obtenidos CODECS de Audio Tabla 42. Resumen valores cuantitativos CODECS de Video Tabla 43. Resumen valores cuantitativos CODECS de Audio Tabla 44. Presentación de los Resultados Tabla 45. Frecuencias Observadas en la Investigación Tabla 46. Frecuencias Esperadas Tabla 47. Cálculo del valor total de X

10 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Ambiente de Simulación Figura 2.La Videoconferencia Figura 3.Recomendación H Figura 4.A) Señal analógica, b) Muestras ideales Figura 5.Modelo de cuantificación Uniforme Figura 6.Modelo de cuantificación no Uniforme Figura 7.Gráfica La Ley A (A-Law) Figura 8.Equivalente lógico de una Red Privada Figura 9.Diagrama de conexiones del ambiente de Prueba Figura 10.Gráfico Ancho de Banda utilizado para Video Figura 11.Gráfico Número de Paquetes transmitidos en Video Figura 12.Gráfico Número de Paquetes perdidos en Video Figura 13.Gráfico Jitter dentro de la transmisión para Video Figura 14.Gráfico Ancho de Banda utilizado para Audio Figura 15.Gráfico Número de Paquetes transmitidos en Audio Figura 16.Gráfico Número de Paquetes perdidos CODECS de Audio Figura 17.Gráfico Jitter CODECS de Audio Figura 18.Gráfica de la Función X Figura 19.Ubuntu Dapper Drake Live DVD mejorado con pantalla de Isabel Figura 20.Selección del Idioma Figura 21.Selección del mapa del Teclado Figura 22.Carga del Live CD Ubuntu Figura 23.Gnome ventana de propiedades de la red Figura 24.Configuración de red de la Interfaz: IP y del DNS Figura 25.Selección de la resolución de la pantalla Figura 26.Selección de idioma en el instalador de Ubuntu Figura 27.Selección de Ubicación en el instalador de Ubuntu Figura 28.Selección del tipo de teclado antes de instalar Ubuntu Figura 29.Creación de usuario en el Instalador de Ubuntu Figura 30.Opciones de partición para el instalador de Ubuntu Figura 31.Selección de partición personalizada Figura 32.Opciones de instalación para Ubuntu Figura 33.Progreso de la Instalación Figura 34.Reinicie el sistema para utilizar la copia instalada de Ubuntu

11 Figura 35.Menú Isabel Figura 36.Configuración de Parámetros Iníciales Figura 37.Iniciar una Sesión del Servidor Figura 38.Configuración Inicial del Servidor Figura 39.Iniciar una sesión del cliente Figura 40.Conectarse al Servidor

12 ÍNDICE DE ABREVIATURAS A ACL Asynchronous Connection-Less (Conexión menos asíncrona) AD-HOC Grupo de dispositivos inalámbricos que se comunican directamente entre ellos (punto a punto) sin la utilización de un punto de acceso. AES Advanced Encryption System (Sistema de Encriptación Avanzado) A/V Audio y Video B BD_ADDR Bluetooth Address (Dirección Bluetooth) BPSK Binary Phase Shift Keying (Modulación con desplazamiento de fase binaria) C CBT Computer-Based Training (Entrenamiento basado en computadoras) CD Compact Disc (Disco Compacto) CONATEL Consejo Nacional de Telecomunicaciones CSMA/CD Carrier Sense Multiple Access/Colission Detection (Acceso múltiple en dirección a la onda portadora con detección de colisiones) D DECT Digital Enhanced Cordless Telecommunications (Telecomunicaciones Inalámbricas Mejoradas Digitalmente) DLL Data Logic Link (Capa de Enlace de Datos) E ED Energy Detection (Detección de Energía) EDR Enhanced Data Rate (Transferencia de datos mejorada) ESPOCH Escuela Superior Politécnica de Chimborazo ETSI European Telecommunications Standards Institute (Instituto de Estándares de Telecomunicaciones Europeas) F FDM Multiplexación por División de Frecuencia FEC Forward Error Correction (Corrección de error hacia adelante) FHSS Frecuency Hopping Spread Spectrum (Espectro de Saltos de Frecuencia) 12

13 FSK Frecuency Shif tkeying (Modulación en Frecuencia) G GHz Giga Hertzios GFSK Gaussian Frequency ShiftKeying (Cambio de Frecuencia Gausiano) H HCI Host Control Interface (Interfaz de controlador del anfitrión) HEC Header Error Check (Chequeo de error de cabecera) HiFi High Fidelity (Alta Fidelidad) I IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers (Instituto de Ingenieros Electrónicos y Eléctricos) IrDA Infrared Data Association (Asociación de Datos por Infrarrojos) ISM Industrial, Scientific and Medical (Industrial Científica y Médica) ISO International Standarization Organization (Organización Internacional de Estandarización) L LR Low Rate (baja tasa, transmisión) LLC Logic and Link Control (Control de Enlace Lógico) LAN Local Area Network (Red de área local) M MAC Medium Acces Control (Controlador de Acceso al Medio) MB Megabyte MHz MegaHertzios MIT Massachusetts Institute of Technology (Instituto de Tecnología de Massachusetts) MMS Multimedia Messaging System (Sistema de Mensaje Multimedia) O OSI Open System Interconection (Interconexión de Sistema Abierto) P PAN Red de Área Personal 13

14 PC Personal Computer (Computador Personal) PDA Personal Digital Assistant (Ayudante personal digital) PDU Protocol Data Unit (Unidad de Protocolo de Datos) PHY Physical Signaling Layer (Señal de la Capa Física) PSK Phase-Shift Keying (Método de modulación de fase) Q QoS Quality of Service (Calidad de Servicio) QPSK Quadrature Phase Shift Keying (Modulación con desplazamiento de fase en cuadratura) R RF Ratio Frecuency (Radio Frecuencia) S SCO Synchronous Connection-Oriented (Conexión orientada síncrona) SIG Special Interest Group (Grupo de Interés Especial) SWAP Shared Wireless Access Protocol (Protocolo de Acceso Inalámbrico compartido) T TDD Time Duplex Division (Técnica de Duplex por División de Tiempo) TDMA Time Division Multiple Access (Acceso Múltiple por División de Tiempo) V VCR Video Cassette Recorder (Registro de Video Casetera) VPN Virtual Private Network (Red Privada Virtual) W WPAN Wireless Personal Area Network (Red de área personal inalámbrica) Z ZDO ZigBee Device Objects (Objetos y Dispositivos ZigBee) 14

15 AGRADECIMIENTO A Carlos y María, mis padres, Paulina mi hermana y toda mi familia por ser la guía de mis pasos. A mis amigos y compañeros de trabajo por el apoyo que siempre me han brindado. 15

16 DEDICATORIA Este trabajo lo dedico de una manera muy especial a mis padres, mi familia que siempre han estado pendientes de mí, ya que si no fuera por su impulso nada de esto sería posible. 16