CAPÍTULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

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1 CAPÍTULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

2 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 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. 56

3 57 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 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: (2013) 57

4 58 El adaptador powerline gigabit TL-PA Mbps de TP-LINK trabajaba bajo el estándar IEEE 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: (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: (2013)

5 59 El Kit amplificador de red inalámbrica Powerline AV trabaja con la Tecnología HomePlug AV 200Mbps y N, 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: (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.

6 60 Figura 5. Cisco WS-C L 8TC 8 puertos switch Catalyst 10/100MB Fuente: (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: (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).

7 61 Figura 7. Gigabit 8-port Fast Ethernet Switch ZBT-GS108 Fuente: (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: (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

8 62 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: (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 n. FIGURA 10. X1OOO Router inalámbrico N300 con módem ADSL2+ MODEM Fuente: (2013)

9 63 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

10 64 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.

11 65 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

12 66 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; Carga Us = λ U (15) Donde; λ es requerimiento del servicio por usuario U es la utilización del servicio por usuario Carga Us = 200kbps 0,583 = 116,66 kbps (16) De esta forma se puede hallar la carga por suscriptor, ya que se menciona que habrá cuatro (4) usuarios por suscriptor: (17)

13 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 (a 1 ) 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; Er1 (1, a) = = 9,32x10 (21)

14 68 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: Carga s = subscritores acesso carga S (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.

15 69 (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 a =, = 1,4 (28) Para una probabilidad de bloqueo de: Er1 (2, a) = (29) Er1 (1, a) = Er1 (2, a) = Er1 (3, a) = Er1 (4, a) = Er1 (5, a) =,,,, (,, ),, (,, ),, (,, ),, (,, ) = 0,583 (30) = 0,29 (31) = 0,12 (32) = 0,04 (33) = 0,01 (34)

16 70 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 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: Total de usuarios = x 29,58% = ,12 (35) Donde se conoce que: Carga Us = 200kbps 0,583 = 116,66 kbps (36) Carga Total = 116,66 kbps x ,12 = 49,27 Gbps (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:

17 71 Cuadro 3 Tecnologías Powerline TECNOLOGIA S TP-Link TL- PA511KIT con Adaptador AV500 Adaptador Ethernet Powerline AV500 (intellnet) PLWK400 Kit ampli ficador de red inalámbrica Powerline AV Adaptador PowerLine AV 500 DHP- 500AV ESTÁNDA R IEEE VELOCIDAD DE TRANSMICIO N 500 Mbps Qo S TECN. HomePlu g Fuente: Brito, Espinel y López (2013) DISTANCI A 200 MTS TOTA L 5 X X 3 X X X 2 X X 3 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 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

18 72 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-C L8TC para esta investigación y con ello culminar esta fase. Ver anexo 4 donde se encuentra su ficha técnica. TECNOLOGIA Modem Router TD-8840T Router Módem TP-LINK TD-W8968 ESTANDAR IEEE Cuadro 4 Tecnologías Modem VELOCIDAD DE TRANSMISION DE 100 Mbps PROTOCOLO IPV6 ETHERNET WAN FIREWAL 5 X 4 TOTA L Router inalámbrico N300 con módem X1OOO X 4 Fuente: Brito, Espinel y López (2013) TECNOLOGIA Cuadro 5 Tecnologías Switch 7 PUERTOS VELOCIDAD QoS RJ-45 DE 100 Mbps ESTANDAR TOTAL Cisco WS-C L 8TC 4 Cisco WS- C2960G-8TC-L 4 Ethernet Switch Gigabit 8-port Fast 4 Fuente: Brito, Espinel y López (2013)

19 73 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- C 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)

20 74 Por lo tanto, el sistema estará diseñado para manejar usuarios, que dividido entre 4, nos dará suscriptores, que divididos entre 6 da la cantidad de 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

21 75 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

22 76 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.

23 77 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

24 78 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.