SISTEMAS TELEMATICOS | Monografías, Ensayos de Ingeniería Telemática

Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD. Saavedra. Unidad 2 Tarea 3.

Resumen— La Unidad 2 corresponde a una fase intermedia, que tiene como objetivo el análisis de lecturas

relacionadas con la planificación e implementación una red. Donde, se describe el análisis detallado y claro

sobre la arquitectura de redes de telecomunicaciones y los principios del diseño, de igual manera se aborda con

una descripción de conceptos que permitirá crear el diseño de un servicio relacionado con ciudad inteligente.

Se darán respuestas a interrogantes generadoras dentro de la unidad y finalmente se investigará sobre

características, direccionamiento cobertura de diferentes redes.

Palabras claves planificación, redes, diseño, servicios.

INTRODUCCIÓN

EL DESARROLLO DE ESTA UNIDAD PERMITE

LA RELACIÓN DE CONCEPTOS BASES DE LOS

SERVICIOS TELEMÁTICOS DESDE SU

IMPLEMENTACIÓN EN DIFERENTES

INFRAESTRUCTURAS DE REDES

DESTINADAS A LAS TELECOMUNICACIONES

LOCAL O DE GRANDES SUPERFICIES.

ADEMAS SE COMPRENDIÓ ESTA

CONTEXTUALIZACIÓN PARA ORIENTARLA.

TENIENDO EN CUENTA, QUE ES UNA

SOLUCIÓN A PROBLEMAS AMBIENTALES,

URBANOS Y DEL SECTOR RURAL MEDIANTE

SU IMPLEMENTACIÓN EN SISTEMAS DE

PRODUCCIÓN AGRÍCOLA.

EJERCICIO 3: RESPUESTAS A LAS

PREGUNTAS GENERADORAS DE

LA UNIDAD.

¿Qué son servicios de

telecomunicaciones?

Acorde con la Recomendación UIT-F500

de la Unión Internacional de

Telecomunicaciones UIT, "Servicios de

Telecomunicación” es la utilidad o

provecho que resulta de la prestación, uso

y aplicación del conjunto de capacidades y

facilidades de la telecomunicación,

destinados a satisfacer intereses y

necesidades de los usuarios y al

mejoramiento de la calidad de vida de la

población.

¿Cuál es la diferencia entre servicios de

telefonía y de valor agregado?

Los servicios de telefonía permiten la

comunicación oral entre dispositivos

telefónicos ya sea fijo o móvil sin importar

la ubicación. Estos pueden ser teléfonos

tradicionales, celulares, fax, etc. Existen

varios niveles de comunicación, como

llamadas locales, donde se puede realizar

llamadas dentro de la zona primaria.

Llamadas a larga distancia nacional, se

establece comunicación con otras

localidades dentro del territorio nacional.

Llamadas internacionales, se puede

Saavedra, Cristian.

[email protected]

Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD

Mayo 2021

Explicar los servicios telemáticos y el

Dimensionamiento en la red de telecomunicaciones.

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Resumen — La Unidad 2 corresponde a una fase intermedia, que tiene como objetivo el análisis de lecturas relacionadas con la planificación e implementación una red. Donde, se describe el análisis detallado y claro sobre la arquitectura de redes de telecomunicaciones y los principios del diseño, de igual manera se aborda con una descripción de conceptos que permitirá crear el diseño de un servicio relacionado con ciudad inteligente. Se darán respuestas a interrogantes generadoras dentro de la unidad y finalmente se investigará sobre características, direccionamiento cobertura de diferentes redes. Palabras claves planificación, redes, diseño, servicios. INTRODUCCIÓN EL DESARROLLO DE ESTA UNIDAD PERMITE LA RELACIÓN DE CONCEPTOS BASES DE LOS SERVICIOS TELEMÁTICOS DESDE SU IMPLEMENTACIÓN EN DIFERENTES INFRAESTRUCTURAS DE REDES DESTINADAS A LAS TELECOMUNICACIONES LOCAL O DE GRANDES SUPERFICIES. ADEMAS SE COMPRENDIÓ ESTA CONTEXTUALIZACIÓN PARA ORIENTARLA. TENIENDO EN CUENTA, QUE ES UNA SOLUCIÓN A PROBLEMAS AMBIENTALES, URBANOS Y DEL SECTOR RURAL MEDIANTE SU IMPLEMENTACIÓN EN SISTEMAS DE PRODUCCIÓN AGRÍCOLA. EJERCICIO 3: RESPUESTAS A LAS PREGUNTAS GENERADORAS DE LA UNIDAD. ¿Qué son servicios de telecomunicaciones? Acorde con la Recomendación UIT-F de la Unión Internacional de Telecomunicaciones UIT, "Servicios de Telecomunicación” es la utilidad o provecho que resulta de la prestación, uso y aplicación del conjunto de capacidades y facilidades de la telecomunicación, destinados a satisfacer intereses y necesidades de los usuarios y al mejoramiento de la calidad de vida de la población. ¿Cuál es la diferencia entre servicios de telefonía y de valor agregado? Los servicios de telefonía permiten la comunicación oral entre dispositivos telefónicos ya sea fijo o móvil sin importar la ubicación. Estos pueden ser teléfonos tradicionales, celulares, fax, etc. Existen varios niveles de comunicación, como llamadas locales, donde se puede realizar llamadas dentro de la zona primaria. Llamadas a larga distancia nacional, se establece comunicación con otras localidades dentro del territorio nacional. Llamadas internacionales, se puede Saavedra, Cristian. [email protected] Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD Mayo 2021

Explicar los servicios telemáticos y el

Dimensionamiento en la red de telecomunicaciones.

establecer comunicación con diferentes países, este servicio está sujeto a tarifas adicionales establecidas por el proveedor. El valor agregado es una característica adicional que un producto o servicio ofrece, con el propósito de atraer al cliente y llevar el producto un paso delante de lo esperado. En la telefonía este valor agregado lo vemos como los datos asociados a las llamadas, identificación de estas, permitiendo controlar quien nos llama. Utilizaciones alternativas de las líneas telefónicas. Servicios avanzados sobre conversaciones telefónicas, retención, desvío, llamadas entre tres personas, etc. Servicios de almacenamiento, buzón de voz, atención incluso cuando no se encuentra la operadora (menú en las llamadas dando extensiones u opciones para comunicarnos con el área requerida) En resumen, la diferencia entre estos es que mientras que en un servicio telefónico se puede contactar un equipo telefónico con cualquier otro equipo, ya sea fijo o móvil, independiente del lugar a donde se quiera llamar, los servicios de valor agregado permiten o proporcionan la capacidad completa para el envío o intercambio de información, agregando otras facilidades al servicio soporte o satisfaciendo necesidades específicas de telecomunicaciones. ¿Q ué son servicios telemáticos, describe al menos tres servicios? Son aquellos que utilizando como soporte servicios básicos, permiten el intercambio de información entre terminales con protocolos establecidos para sistemas de interconexión abiertos. (Decreto modificatorio D.600-03): Forman parte de éstos, entre otros, los de telefax, publifax, teletex, videotex y datafax. Nos brindan una serie de comodidades, facilitando la interacción entre usuarios. Nos ofrecen varias ventajas como flexibilidad en la comunicación escrita, interacción con redes telemáticas como internet, fácil accesibilidad, entre otros. Como ejemplo de estos servicios tenemos: Correo electrónico: Es un servicio que se apoya en la internet para proporcionar el equivalente digital al correo postal, permite en envío de contenido como texto, datos, imágenes y cualquier tipo de contenido en tamaño moderado, de unos usuarios a otros, solo con dar a conocer la dirección de electrónica de destino del usuario. Este se ha convertido en un medio de comunicación importante en el ámbito personal y empresarial por su inmediatez, versatilidad y agilidad. Servicio de banca móvil y online : Este servicio muy popular permite a los usuarios realizar transacciones, pagos, compras, recargas a celulares entre otros servicios a través del sitio web o aplicación móvil del banco al que pertenecen, lo que le proporciona al usuario ahorro de tiempo y fácil accesibilidad a la hora de requerir realizar un proceso electrónico. Videoconferencias: Plataformas que permiten la comunicación simultanea bidireccional de audio y video, entre usuarios ubicados en sitios diferentes, incorporando además el intercambio de imágenes fijas, gráficos, transmisión de ficheros desde el ordenador, etc. Aportado así fuertemente al sector empresarial. ¿Que son los servicios web server? Un servicio web es una tecnología basados en unos estándares o protocolos y cuyo objetivo es intercambiar datos o información entre aplicaciones de

en el aire, niveles de ruido, temperatura, luminiscencia, humedad y presión atmosférica. El sistema de información deberá contar con el menos diez (10) puntos de medición. El estudiante investiga y describe sobre:

Características, direccionamiento de las redes y Cobertura del servicio ZigBee y 6LowPAN, IEEE 802.15.4, IEEE 802.15. ZigBee es una tecnología inalámbrica que opera a 2,4 GHz, de baja tasa de trasferencia, una velocidad de 250Kbps y bajo consumo de energía, se basa en el protocolo IEEE 802.15.4. Tiene varias ventajas significativas como platea al inicio de bajo consumo en sistemas complejos, seguridad superior, robustez, escalabilidad y capacidad de soportar un gran número de nodos. Esta tecnología está posicionada para marcar el camino del control de Wireless y las redes de sensores en aplicaciones IOT (internet de las cosas) y M2M (maquina a máquina). ZigBee se asienta sobre la capa física y de enlace, operando directamente por encima de estos niveles. La fabricación de un trasmisor ZigBee consta de menos circuitos analógicos de los que se necesitan habitualmente y un transceiver ZigBee puede ser alimentado con 2 pilas AA durante seis meses como mínimo o hasta dos años. Cada red Zigbee tiene un identificador de red único, lo que permite que coexistan varias redes en un mismo canal de comunicación sin problema alguno. Teóricamente pueden existir hasta 16,000~ diferentes redes en un mismo canal y cada red puede estar constituida por hasta 65,000~ nodos, obviamente estos límites se ven truncados por algunas restricciones físicas (memoria disponible, ancho de banda). Por otra parte, Zigbee también delimita las características de la red y esto lo hace en función del área de aplicación en la que se utilice. Es también un protocolo de comunicación multisalto, esto quiere decir que existe comunicación entre dos nodos aun cuando estén fuera del rango de transmisión, siempre y cuando existan otros nodos intermedios que los interconecten. Esta propiedad incrementa significativamente el área de cobertura de la red. Una de las características de mayor valor de Zigbee es su topología de malla (MESH), que permite a la red auto recuperarse de problemas en la comunicación aumentando su confiabilidad. 6LowPAN (IPv6 low-power Wireless personal área network) es una tecnología inalámbrica basada en IPv6 muy importante. Es un protocolo de red que permite mecanismos de encapsulado y comprensión de cabeceras; ofrece libertad de banda de frecuencia y capa física, por lo que puede ser usada a través de muchas plataformas de comunicaciones como Wi- Fi, 802.15.4, ethernet.
- Trabaja bien en conjunto a capas de enlace de bajo consumo como IEEE 802.15.4, narrowband ISM y bluetooth.
- Soporte para direccionamiento de 64 - bit y 16-bit usado en 802.15.
- Compresión de cabecera eficiente Cabeceras base y de extensión de IPv6, cabecera de UDP
- Autoconfiguración de la red usando neighbor Discovery
- Unicast, multicast and broadcast support – Multicast is compressed and mapped to broadcast
- Fragmentación – 1280 byte IPv6 MTU
  - 127 byte 802.15.4 frames

Soporte para IP routing (e.g. IETF RPL)
Soporte para el uso de link-layer mesh (e.g. 802.15.5) Esta red tiene topología malla robusta, escalable y auto regenerativa. IEEE 802.15.4 es un protocolo que se encuentra en el nivel 2 del modelo OSI, en la capa de enlace de datos. Es un estándar de comunicaciones inalámbricas para redes de área personal con tasas bajas de trasmisión de datos LR-WPAN. El estándar 802.15.4 ofrece la capacidad de operar en tres bandas de frecuencias libres ISM, no sujetas a las regulaciones y reservación explícita de los canales:
868 MHz (banda libre Europea) lo que permite un canal de 20 Kbps.
902 - 928 MHz que por ser más ancha (26 MHz), permite 10 canales de 40 Kbps.
2.4-2.48 GHz aún más ancha que la anterior (83.5 MHz) por lo que da la posibilidad de 16 canales de 250 Kbps. De estas bandas de frecuencias ISM una de la más utilizadas es la de 2.4GHz, brindando la capacidad de interconectar hasta 65536 dispositivos por red. IEEE 802.15.6 estándar para redes de inalámbricas de área corporal WBAN, su objetivo fue desarrollar un estándar de comunicaciones para dispositivos miniaturizados de baja potencia para ser implementados en el interior o sobre el cuerpo humano, ofreciendo una variedad de servicios de consumo médico y aplicaciones de entretenimiento. El propósito de la IEEE 802.15.6 es definir nueva capa MAC y capas PHY para WBAN. La capa PHY se encarga de la selección de las bandas de frecuencias en que va a trabajar la red, por lo general, utiliza las bandas ISM, así como bandas de frecuencia. La potencia que se consume en el modo de sueño o dormir no excede los 0.01 mW mientras que en el modo activo para una razón de transmisión de 500 Kbps alcanza un valor mínimo de 40mW. La potencia emitida para redes que operan en las proximidades del cuerpo están limitadas y su valor no debe exceder los 25 μW. El tamaño de la red es restringido hasta 256 nodos. Direccionamiento en las redes ZigBee y 6LowPAN, IEEE 802.15.4, IEEE 802.15. Proporciona un nivel de direccionamiento que se usa de manera conjunta con otros mecanismos como es el protocolo IEEE 802.15.4. una aplicación consiste en un conjunto de objetos los cuales se comunican entre sí y cooperan para llevar a cabo un trabajo, este generalmente es local a cada nodo en gran parte, por ejemplo, el control de cada electrodoméstico individual dentro de una vivienda. Este conjunto de objetos que conforman la red se comunica utilizando los servicios de la subcapa de soporte de aplicación (APS), los cuales son el servicio necesario para la transmisión de datos de aplicación entre dos o más dispositivos en la misma red y el servicio de descubrimiento y enlace de dispositivos, supervisado a su vez por las interfaces ZDO (Objetos de dispositivos ZigBee). Por ejemplo: hay un número de terminales (endpoints) que se pueden utilizar para identificar interruptores y bombillas. El terminal 0 está reservado para la gestión de dispositivos y es utiliza para direccionar los descriptores del nodo. Cada subunidad que se identifica en un nodo (como pueden ser los interruptores y las bombillas) se asigna a un terminal específico dentro del

tecnología proporciona grandes anchos de banda para alcances cortos Además de la velocidad de transmisión, su gran aliciente es la reducción drástica en el consumo de energía. Cobertura del servicio en las redes ZigBee y 6LowPAN, IEEE 802.15.4, IEEE 802.15. Zigbee es una tecnología inalámbrica que opera en las bandas libres ISM (Industrial, Scientific & Medical) de 2,4 GHz, 868 MHz (Europa) y 915 MHz (EE. UU.). Tiene una velocidad de transmisión de 250 Kbps y un rango de cobertura de 10 a 75 metros. en la banda 2,4 GHz usa la modulación de espectro expandido DSSS (direct sequence spread spectrum) a una velocidad de 250Kbps y a una potencia de 1 Mw cubre aproximadamente 13m de radio. 6LowPAN Anchos de banda bajos con velocidades de transferencia de hasta 250 Kbps, 40 Kbps y 20 Kbps previamente definidos por la capa física. El tamaño de paquete pequeño: 127 bytes en la capa física y en casos de sobrecarga de las capas anteriores, habrá sólo 81 bytes para los datos. Además, soporta direcciones MAC cortas de 16 bits o extendidas de 64 bits. Permite la configuración de topologías de malla, estrella o anillo. IEEE 802.15.4 Dentro de la trama un campo que identifica en qué red se origina el mensaje y cuál red es destino, denominado identificador de red (PAN ID). Las características de cobertura, latencia, canales y bandas de frecuencia del estándar IEEE 802.15.4 se muestran en la siguiente tabla: IEEE 802.15.6 El estándar en general está diseñado para funcionar en interiores a una distancia entre los 2cm y 5m. La razón de transmisión de datos alcanza un valor máximo de 10 Mbps. Como construiría una red de telecomunicaciones urbana donde conecte los diferentes servicios de una ciudad incluidos las redes de sensores inalámbricos (WSN) e Internet de las cosas (IoT). Cada estudiante propondrá una solución. Debe incorporar:

La red de sensores (Ejemplo: ZigBee o 6LoWPAN).
La interconexión entre sensores y entre nodos.
Direccionamientos para cada nodo (host).
Dimensionamiento para satisfacer la solución.
La arquitectura tanto física como lógica. Se plantea realizar una red ZigBee de sensores que midan la calidad del aire, niveles de ruido, temperatura, luminiscencia, humedad y presión atmosférica en una determinada ciudad. Los sensores estarán distribuidos espacialmente e interconectados por una red de comunicaciones inalámbrica

formando nodos, que estarán encargados monitorear de forma cooperativa condiciones físicas y ambientales requeridas. La topología será en malla y el distanciamiento de entre los nodos será de 50 metros, en donde se utilizarán los 255 nodos de una red ZigBee para tener la mayor cobertura posible de este tipo de red en nuestra zona urbana a analizar. Su direccionamiento será en IPv4 debido a la cantidad de nodos. Para construir una red de telecomunicaciones urbana donde conecte los diferentes servicios de una ciudad, se tiene que: La red de sensores apropiada para el departamento de medio ambiente de una ciudad que requiere medir diferentes variables en tiempo real como la contaminación en el aire, niveles de ruido, temperatura, luminiscencia, humedad y presión atmosférica sería la tecnología ZigBee ya que la comunicación inalámbrica permite que dos o más dispositivos se comuniquen sin cables que los unan. Los transmisores inalámbricos funcionan transmitiendo datos en forma de ondas de radio través del espacio mediante un proceso de radiación electromagnética en una frecuencia dada. El ZigBee siendo un conjunto de protocolos de alto nivel de comunicación inalámbrica para su utilización con radiodifusión digital de bajo consumo, basada en el estándar IEEE 802.15.4 de redes inalámbricas de área personal permite que se cree soluciones inalámbricas estandarizadas para utilizarlas en aplicaciones de gestión de la energía, aplicaciones comerciales y de consumo. En la figura se ilustra cómo se conectan diferentes servicios de una ciudad donde están incluidos las redes de sensores inalámbricos (WSN) e Internet de las Cosas (IoT) Las interconexiones entre sensores y entre nodos estaría dada por la topología usada en redes de sensores va desde el punto a punto, jerárquico y de malla. Es por ello por lo que se utilizará la topología de malla ya que permite la comunicación entre todos los nodos sensores y así poder tener una red más robusta y tolerante a fallos. Para elaborar la red de sensores se determinó que el área de estudio fuera la ciudad de Palmira Valle del Cauca la cual está ubicada al occidente del territorio colombiano con coordenadas Latitud: 3° 31' 1'' Norte Longitud: 76° 18' 0'' Oeste, sus dimensiones son de 1 km de ancho por 1 ,5 km de largo. El dimensionamiento para satisfacer la solución radica en se propone un sistema para la recolección de datos meteorológicos usando una Red de Sensores Inalámbricos, capaz de transmitir los datos en tiempo real ya que se caracterizan por su facilidad de despliegue y por ser auto configurables, pudiendo convertirse en todo momento en emisor, receptor, ofrecer servicios de encaminamiento entre nodos sin visión directa, así como registrar datos referentes a los sensores locales de cada nodo. También otra de sus características es su gestión eficiente de la energía, que les permite obtener una alta tasa de autonomía que las hacen plenamente operativas. En la actualidad se cuenta con varias tecnologías inalámbricas como Bluetooh, Wi-fi, ZigBee, entre otras que nos permitirán la construcción de las redes WSN. El sistema logra automatizar los procesos de obtención de datos de manera continua y a largo plazo, por medio de un módulo

los criterios a evaluar para la implementación, y los requerimientos del cliente. REFERENCIAS

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Da Paz, Texeira; José O. Una red de sensores para las Smart Cities. [Online]. Recuperado de https://eprints.ucm.es/34796/1/Memoria_Fina l_TFM_Jose_Teixeira.pdf Autores Saavedra, Cristian Ferney Ingeniería de servicios telemática. UNAD - Universidad Nacional Abierta y a Distancia Colombia Mayo 2021

SISTEMAS TELEMATICOS, Monografías, Ensayos de Ingeniería Telemática

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