REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD PRIVADA Dr. RAFAEL BELLOSO CHACÍN FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE ELECTRÓNICA MENCIÓN: TELECOMUNICACIONES RED DE ACCESO PARA EL SERVICIO DE INTERNET BASADO EN EL ESTÁNDAR IEEE-1901 PARA EL MUNICIPIO MARACAIBO TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA MENCIÓN: TELECOMUNICACIONES PRESENTADO POR: BRITO, GERARDO ESPINEL, CARLOS LÓPEZ, NERIO ASESORADO POR MSc. GABRIEL VILLA MSc. ELIZABETH PEREZ MARACAIBO, ABRIL DE 2013 RED DE ACCESO PARA EL SERVICIO DE INTERNET BASADO EN EL ESTÁNDAR IEEE-1901 PARA EL MUNICIPIO MARACAIBO VEREDICTO ii VEREDICTO iii VEREDICTO iv DEDICATORIA A Dios y a la Virgen Milagrosa por estar conmigo en los momentos más difíciles y felices a lo largo de esta carrera. A mis padres Manuel y Bertha, les dedico por completo este logro, por ser siempre mi mayor fuente de apoyo y mis guías en toda mi carrera y a lo largo de toda mi vida, por sus consejos, ayudas y formación para ser la persona de bien que soy. A mis tíos y todos mis amigos por darme ánimo y buenos consejos siempre para continuar hacia adelante. A mi esposa Adriana que me acompaña siempre, por sus consejos, por su apoyo en este proyecto y por confiar siempre en mi le dedico con todo mi amor este logro. A mi hija Adriana Valentina que es y siempre será mi mayor inspiración, la luz de mis ojos y a quien también le dedico con todo mi amor este logro. Y por último, a todas las personas que no están mencionadas en esta dedicatoria mis compañeros de estudio que fueron fundamentales para lograr todo esto, por los que siguen a mi lado y por los que ya no están, muchas gracias. Gerardo Brito. v Le dedico este trabajo a mi madre Ana Gisela y a mi padre Edgar que siempre me dieron su apoyo incondicional.} A mis hermanos que siempre estuvieron a mi lado y me ayudaron con cualquier duda que tuviera. A Dios y a la Virgen por su grandeza y guiarme en los logros de todas mis metas. Carlos Espinel A Dios por darnos salud, ser la guía que nos lleva hasta el final sin permitir que desviemos nuestro rumbo. A mis padres, Zaida y Nerio que aunque no están siempre me aconsejaron lo importante que es culminar los estudios y que fueron fuente de inspiración, este logro se lo dedico primeramente a ellos. A mis hermanos que siempre me han apoyado para culminar mis metas, siempre han sido un apoyo incondicional durante todo el estudio de mi carrera. A mi esposa que siempre me ha apoyado y siempre me ha hecho las cosas un poco más fáciles, contando siempre con sus palabras alentadoras. Nerio López. vi AGRADECIMIENTOS Ante todo le agradecemos a Dios, por permitirnos estar aquí, por no desampararnos y darnos la fortaleza para seguir adelante y cumplir nuestra meta. A nuestros tutores de tesis, Gabriel Villa y Elizabeth Pérez por su orientación, dedicación y mucha paciencia durante nueve meses para realizar este proyecto. A nuestros padres que fueron parte de la inspiración para lograr esta meta tan anhelada. A nuestros familiares, amigos, seres queridos y todas aquellas personas que estuvieron con nosotros a lo largo del camino. Brito, Espinel y López. vii BRITO GERARDO, ESPINEL CARLOS Y LOPEZ NERIO. RED DE ACCESO PARA EL SERVICIO DE INTERNET BASADO EN EL ESTANDAR IEEE1901 PARA EL MUNICIPIO MARACAIBO. UNIVERSIDAD Dr. RAFAEL BELLOSO CHACIN. FACULTAD DE INGIENERIA. ESCUELA DE ELECTRONICA. MENCION TELECOMUNICACIONES. MARACAIBO 2013. RESUMEN Esta investigación tiene como objetivo el diseño de una red de acceso para el servicio de internet basado en el estándar IEEE- 1901 para el municipio Maracaibo. Con el uso de dispositivos powerline, switches y módems, los cuales nos proporcionan la conexión a internet. Las bases teóricas fueron apoyadas en los autores Raya (1995) en el área de red, en el estándar IEEE-1901 y en Hesselbach (2002) en la parte de teoría de cola. La investigación fue realizada bajo la modalidad de proyectiva y descriptiva, y por ser un diseño de campo y no experimental. La investigación se sustentó metodológicamente bajo el punto de vista de los autores Fitzgerald (1988) y Savant (2000), quedando estructurada en 5 fases; definir el problema, definir los requerimientos del sistema propuesto para formar una imagen global del sistema, recabar información general de fondo sobre las áreas que afectará el sistema propuesto, crear documentación, validar el sistema propuesto basado en el estándar IEEE-1901. Las técnicas e instrumentos de recolección de datos fueron la observación directa y la revisión documental. Esta investigación se corroboro mediante una simulación en el software MATLAB. La tecnología utilizada en la investigación (PLC) ofrece ventajas con respecto a las conexiones a internet comúnmente usadas, no se tiene que hacer ningún cambio en la infraestructura para la conexión a internet debido a que se utiliza las conexiones ya existente y solo se tiene que revisar la red eléctrica ya instalada.viii Palabras claves: Red de acceso. Servicio. Internet. viii BRITO GERARDO, ESPINEL CARLOS AND LOPEZ NERIO. NETWORK ACCESS FOR INTERNET SERVICE BASED ON THE STANDARD IEEE1901 FOR THE MUNICIPALITY OF MARACAIBO. UNIVERSITY Dr. RAFAEL BELLOSO CHACIN. ENGINEERING FACULTY. School of Electronics. MENTION TELECOMMUNICATIONS. MARACAIBO 2013. ABSTRACT This research aims to design an access network for Internet service based on the standard IEEE-1901 for the municipality of Maracaibo. With the help of powerline devices, switches and modems which provide us with the internet connection. The theoretical basis for the authors were supported Raya (1995) in the network area, on the standard IEEE-1901 and Hesselbach (2002) on the queue theory. The research was conducted in the form of projective and descriptive, and for being a field design and not experimental. The research is methodologically support the point of view of the authors Fitzgerald (1988) and Savant (2000), being structured in 5 phases, define the problem, define the requirements of the proposed system to form an global image of the system, gather general information background on the areas that affect the proposed system, creating documentation, validate the proposed system based on the standard IEEE-1901. The techniques and tools for data collection were direct observation and document review. This research was corroborated by a software simulation MAHTLAB. The technology used in the research (PLC) offers advantages over the commonly used internet connections, it does not have to make any changes in the infrastructure for the internet connection because it uses the existing connections and only needs to be review the grid installed. Keywords: Network Access. Service. Internet. ix ÍNDICE GENERAL Pág. VEREDICTO ........................................................................................... iii DEDICATORIA ....................................................................................... vi AGRADECIMIENTOS............................................................................. vii RESUMEN .............................................................................................. x ABSTRACT ............................................................................................ xi INDICE GENERAL ................................................................................. viii INDICE DE CUADROS ........................................................................... xii INDICE DE FIGURAS ............................................................................. xiii INTRODUCCIÓN .................................................................................... xiv CAPÍTULO I. EL PROBLEMA 1. DESCRIPCIÓN DE LA SITUACION OBEJETO DE ESTUDIO ........... 3 1.1. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA ............................................. 4 2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN................................................ 5 2.1. OBJETIVOS GENERAL ............................................................. 5 2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS ...................................................... 5 3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN......................................... 6 4. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN .......................................... 7 CAPÍTULO II MARCO TEÓRICO 1. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN .................................... 9 2. BASES TEÓRICAS ............................................................................. 12 2.1. RED ............................................................................................ 13 x 2.1.1. VENTAJAS DE UNA RED ................................................ 14 2.1.2. SERVIDORES DE UNA RED ........................................... 15 2.1.3. CLASIFICACIÓN DE LAS REDES ................................... 15 2.1.4. ARQUITECTURA DE UNA RED DE TELECOMUNICACIONES 16 2.1.4.1 REDES DE ACCESO ............................................ 17 2.1.4.2. RED CENTRAL O NUCLEAR ............................. 17 2.2. TRANSMISIÓN ........................................................................... 18 2.2.1. MEDIOS DE TRANSMISIÓN ........................................... 19 2.2.1.1. LÍNEAS ABIERTAS DE DOS HILOS .................... 19 2.2.1.2 LÍNEA DE PAR TRENZADO ............................... 20 2.2.1.3 CABLE COAXIAL ................................................ 21 2.2.1.4. CABE DE FIBRA ÓPTICA ................................... 22 2.2.2 MEDIOS ALÁMBRICOS ................................................. 22 2.2.3. REDES LOCALES INALÁMBRICAS ................................ 23 2.3. NORMAS ESTÁNDAR ............................................................. 23 2.3.1. EL MODELO DE REFERENCIA OSI .............................. 23 2.3.1.1 CAPAS DEL MODELO DE REFERENCIA OSI ..... 24 (A) CAPA 7: LA CAPA DE APLICACIÓN ............. 25 (B) CAPA 6: LA CAPA DE PRESENTACIÓN ....... 25 (C) CAPA 5: LA CAPA DE SESIÓN ..................... 26 (D) CAPA 4: LA CAPA DE TRANSPORTE ........... 26 (E) CAPA 3: LA CAPA DE RED ............................ 27 xi (F) CAPA 2: LA CAPA DE ENLACE DE DATOS . 27 (G) CAPA 1: LA CAPA FÍSICA ............................. 28 2.3.2 NORMA IEEE 802 ........................................................... 28 2.3.3 NORMA IEEE1901 .......................................................... 29 2.3.4. CONTROL DE LA COMUNICACIÓN ............................... 31 2.4. SEGURIDAD .............................................................................. 32 2.4.1. SEGURIDAD FÍSICA DEL SERVIDOR ............................ 32 2.4.2. SEGURIDAD DE LOS DATOS ......................................... 32 2.5. INTERNET.................................................................................. 33 2.5.1. COMUNICACIÓN CON EL EXTERIOR ........................... 33 2.5.2. IDENTIFICACIÓN DE INTERNET .................................... 34 2.5.3. TIPOS DE ACCESO A INTERNET .................................. 35 2.5.4. NORMAS DE USO DE LA RED ....................................... 35 2.6. TEORÍA DE COLA..................................................................... 36 2.6.1. LA COLA M/M/M. ERLANG C ......................................... 37 2.6.1.2. PROBABILIDAD DE ESTADO. ............................. 38 2.6.2. LA COLA M/M/M/M. ERLANG B ..................................... 40 2.6.2.1. MODELO DE COLA. .............................................. 40 2.6.2.2. PROBABILIDADES DE ESTADO. ......................... 40 2.6.2.3. SITUACIÓN DE BLOQUEO. FUNCIÓN DE ERLANG B. ............................................................................ 41 2.6.2.4. RELACIÓN DE RECURRENCIA. .......................... 43 xii 3. SISTEMA DE VARIABLE .................................................................. 43 3.1. DEFINICIÓN NOMINAL……………………………………………. 44 3.2. DEFINICIÓN CONCEPTUAL………………………………………. 44 3.3. DEFINICIÓN OPERACIONAL……………………………………… 45 CAPÍTULO III MARCO METODOLOGICO 1. TIPO DE INVESTIGACIÓN................................................................ 46 2. DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ..................................................... 47 3. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE DATOS ... 48 4. METODOLOGÍA SELECCIONADA ................................................... 49 5. CUADRO Y CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Y RECURSOS .... 51 CAPÍTULO IV RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN 1. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS .................................................... 1.1 DESARROLLO DE LA TECNOLOGÍA…………………………... 55 55 CONCLUSIONES ................................................................................... 79 RECOMENDACIONES ........................................................................... 81 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ........................................................ 82 ANEXOS……………………………………………………………………… xiii ÍNDICE DE CUADROS CUADROS: Pág. 1. ACTIVIDADES Y RECURSOS .......................................................... . 51 2. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES .................................................. . 53 3. TECNOLOGÍAS POWERLINE........................................................... . 70 4. TECNOLOGÍAS MODEM .................................................................. . 71 5. TECNOLOGÍAS SWITCH .................................................................. . 72 xiv ÍNDICE DE FIGURAS FIGURAS: PÁG. 1. KIT DE INICIO AV500 CON ADAPTADOR POWERLINE GIGABIT TLPA511KIT .......................................................................................... 48 2. ADAPTADOR ETHERNET POWERLINE AV 500 (INTELLNET)........ 49 3. PLWK400 KIT AMPLIFICADOR DE RED INALÁMBRICA POWERLINE AV ................................................................................. 50 4. ADAPTADOR POWERLINE AV 500 DHP-500AV .............................. 58 5. CISCO WS-C2960-2960-L 8TC 8 PUERTOS SWITCH CATALYST 10/100MB............................................................................................ 59 6. CISCO WS-C2960G-8TC-L CATALYST 2960 DE 8 PUERTOS10/100/1000 ETHERNET SWITCH ......................................................................... 59 7. ETHERNET SWITCH GIGABIT 8-PORT FAST .................................. 60 8. ADSL2+ MODEM ROUTER TD-8840T ............................................... 60 9. ROUTER MÓDEM ADSL2+ USB INALÁMBRICO N DE 300MBPS TD-W8968........................................................................................... 61 10. X1OOO ROUTER INALÁMBRICO N300 CON MÓDEM ADSL2+ MODEM…………………………………………………………………… 61 11. DIAGRAMA DEL SISTEMA .............................................................. 73 12. PROTOTIPO EN SOFTWARE ........................................................ 75 13. GRÁFICA SIMULACIÓN ................................................................... 76 xv 14. SIMULACIÓN CRÍTICA ..................................................................... 77 15. GRÁFICA CRÍTICA ........................................................................... 77 xvi INTRODUCCIÓN A mediados del año 1995 se populariza en Venezuela el amplio mundo del internet abriendo una gran ventana de posibilidades para el desarrollo mundial y una herramienta de uso diario en la actualidad, en su inicio se podía tener acceso a través del cable telefónico con una tecnología llamada Dial-up la cual no solamente interrumpía el uso de las llamadas telefónicas cuando estaba en pleno uso el servicio de internet sino que también poseía una velocidad de transmisión demasiado baja en comparación con la que se tiene hoy en día pero que en su período fue lo mejor, a medida que pasa el tiempo se van creando nuevas tecnologías y de forma paralela evolucionan y se adaptan a grandes cambios, obligando a crearse estándares de uso para obtener una mayor velocidad de transmisión del servicio prestado inclusive al momento de realizar una conversación vía telefónica al mismo tiempo que se disfruta del mundo virtual. Con el transcurrir de los años las exigencias se hacen cada vez mayor por lo que se ha desplegado un mayor número de ideas que plantean y dan solución a los requerimientos que los usuarios desean percibir de esta red mundial.En el país, el servicio de internet en los últimos diez años ha crecido de manera descomunal, sin embargo existen zonas en la actualidad que se ven limitadas de este servicio resultando en consecuencia que algunas personas no puedan acceder al mismo, por cuanto esta investigación está dirigida a la solución de dicho problema, debido a que en la actualidad existe 2 una gran gama de tecnologías que se han desarrollado desde hace unos tres años los cuales ayudarían a resolver las limitantes que poseen los habitantes porque las compañías que actualmente prestan el servicio no poseen la infraestructura en algunas zonas y por lo tanto no hay conexión a internet por medios alámbricos. La presente investigación propone el diseño de una red de acceso para el servicio de internet basado en el estándar IEEE-1901 para el Municipio Maracaibo, el cual se comprende de cuatro capítulos los cuales llevara a cumplir el objetivo que ésta investigación plantea. El Capítulo I comprende el planteamiento, descripción, delimitación y los objetivos del problema;el Capítulo II señala los antecedentes aquellas definiciones, conceptos y formulas a desarrollar y todas en esta investigación en lo que se entiende como bases teóricas, así como también lo es el desarrollo de un sistema de variables, de igual manera se investigan y analizan las tecnologías disponibles; el Capítulo III define el tipo y diseño de la investigación, las técnicas e instrumentos utilizados para la recolección de datos y la metodología seleccionada para la realización de la mencionada investigación, a este nivel se adapta la tecnología a utilizar como acceso al medio; por ultimo llegamos al Capítulo IV en el que se presentan los resultados obtenidos a través del análisis de datos y concluyendo en la construcción de un prototipo en el software Matlab, finalmente validado dicho diseño por expertos.