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f ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
ESCUELA DE INGENIERÍA
DISEÑO DE UNA RED INALÁMBRICA CON TECNOLOGÍA
SPREAD SPECTRUM ENTRE POZOS PETROLEROS Y
LA CENTRAL DE OPERACIONES PARA EL DESEMPEÑO DE UN
SISTEMA MÓVIL DE ADMINISTRACIÓN CON TERMINALES
POCKET PC
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERO EN
f
ELECTRÓNICA Y TELECOMUNICACIONES
JOFRE ENRIQUE GUEVARA ARMIJOS
JONATHAN MAURICIO V1LLACÍS NAVAS
DIRECTOR: ING. TARQUINO SÁNCHEZ ALMEIDA
Quito, Noviembre 2004
DECLARACIÓN
Nosotros, Jofre Enrique Guevara Armijos y Jonathan Mauricio Viifacís Navas,
declaramos que el trabajo descrito es de nuestra autoría; que no ha sido
previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y, que
hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este
documento.
A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad
intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional,
según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por
la normatividad institucional vigente.
Sr. Jofre Guevara Armijos §r. Jonalnan Villacís Navas
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Jofre Enrique Guevara
Armijos y Jonathan Mauricio Villacís Navas, bajo mi supervisión.
— JIng. Tarquino S,anehe"z Almeida
DIRECTOR DEL PROYECTO
AGRADECIMIENTOS
Deseo agradecer de manera profunda a todas las
personas, familiares y amigos que han estado a mi tado en las
diferentes etapas durante el proceso de mi educación,
respaldándome en todo momento para seguir adelante y
poder culminar con éxito esta importante meta.
Un agradecimiento especial al Ing. Tarquino Sánchez
por el soporte brindado, al Ing. Miguel Jaramillo y Costica
Amaricai, Superintendentes de Geopetsa por la atención
brindada y a María Fernanda Rodríguez por su permanente
apoyo durante todo el desarrollo del proyecto.
Jofre Enrique Guevara Armijos
f
t
DEDICATORIA
Este trabajo está dedicado a mi madre, Juana Judith
Armijos Ordóñez, por su inquebrantable respaldo en el
permanente proceso mi formación profesional, a la memoria
de mi padre, Jorge Aníbal Guevara Bonilla, por la inspiración y
los buenos ejemplos inculcados, A mis hermanos; Jorge,
Hugo y Anita que depositaron toda su confianza y ayuda para
culminar con éxito esta importante meta y a mi compañera
incondicional María Fernanda.
t
Jofre Enrique Guevara Armijos
AGRADECIMIENTOS
Agradezco de manera especial a mis padres, por su
respaldo a lo largo de todas las etapas de mi vida estudiantil,
a mi esposa por su apoyo incondicional en los últimos niveles
de mi carrera, a mis hermanos quienes siempre estuvieron
prestos a ayudarme cuando lo necesité, a mi familia, y a todas
las personas que estuvieron a mi lado y contribuyeron en la
consecución de esta meta.
Deseo agradecer también al Ing. Tarquino Sánchez por
su soporte brindado, y al Ing. Radu Mihail y al personal de
Geopetsa S.A. por su gran ayuda en la realización de este
Proyecto.
Jonathan Mauricio Villacís Navas
DEDICATORIA
A mis padres, copartícipes en todas las metas que he
alcanzado en mi vida y a mi hijo, ya que su presencia es la
mejor inspiración para el inquebrantable deseo de superación
personal.
Jonathan Mauricio Villacís Navas
RESUMEN
El presente Proyecto ha sido realizado con la finalidad de demostrar la
aplícabilidad de las comunicaciones inalámbricas en el ambiente de trabajo de
pozos petroleros a través de terminales móviles que brinden a los usuarios fácil
acceso a información propia de Geopetsa SA, empresa prestadora de servicios
petroleros, a través de la implementación de un sistema de administración de
procesos referentes a la operación en los campos de explotación.
Puesto que Geopetsa SA trabaja en diferentes pozos en los alrededores de
Francisco de Orellana, la información se centralizó en el Campamento Base o
Central de Operaciones de la organización en un servidor de base de datos y
aplicaciones, desde donde se transmite los datos mediante enlaces inalámbricos
hasta los lugares donde se encuentren trabajando el personal de la empresa y
hacia cada una de los terminales móviles.
Para este efecto se realizó en primer lugar una investigación de los estándares y
protocolos de comunicaciones móviles, de la que se eligió trabajar con el estándar
IEEE 802.11 b. Después de haber constatado las características geográficas y
ambientales del sitio, se procedió con el diseño de la red inalámbrica y la
demostración de la factibilidad para cada uno de sus enlaces de manera forma!.
Continuando con el desarrollo de la base de datos, la aplicación en el servidor, la
aplicación en los computadores de escritorio y en los terminales móviles,
concluyendo así la fase de diseño del Proyecto.
Como verificación de lo diseñado se realizó una serie de pruebas tanto de los
enlaces inalámbricos como del sistema desarrollado en ambientes muy similares
a los reales con resultados muy aceptables, finalizando con un estudio de
evaluación financiera que tiene como objetivo determinar la viabilidad de la
adquisición del Proyecto por parte de Geopetsa SA.
f
ÍNDICE
CAPITULO I ANÁLISIS TÉCNICO , 1
1.1. INTRODUCCIÓN.... 1
1.1.1. FUTURO DÉLAS COMUNICACIONES INALÁMBRICAS. 2
1.1.2. TERMINALES MÓVILES 3
1.7.3. PROBLEMA PROPUESTO DE COMUNICACIÓN DE DATOS DE GEOPETSA
S.A. 4
1.1 A. PLANTEAMIENTO DE LA SOLUCIÓN 4
1.2. ESTÁNDARES INALÁMBRICOS........ „ , 5
1.2.1. ORGANIZACIONES RELACIONADAS AL ESTUDIO Y DESARROLLO DE
TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS 5
1.2.2. ESTÁNDAR IEEE 802.11 (REVISIÓN DE 1999) 6
1.2.3. ESTÁNDAR IEEE 802.11a 37
12.4. ESTÁNDAR IEEE 802.11b 42
12.5. ESTÁNDAR ÍEEE 802.11d 47
12.6. ESTÁNDAR IEEE 802.11 e... 49
1.2.7. ESTÁNDAR IEEE 802.11f.,. 49
1.2.8. ESTÁNDAR IEEE 802.11g 50
1.2.9. ESTÁNDAR IEEE 802.11h.. 50
12.7a IEEE802.11L. 51
1.2.11. ESTÁNDAR IEEE 802.11j 53
12.72. ESTÁNDAR IEEE 802.15.1 (BLUETOOTH) 54
12.73. HIPERLAN.............. 56
12.74. HOMERFSWAP , 58
7.2.75. COMPARACIÓN DE ESTÁNDARES Y ELECCIÓN DE 802.11b 59
1.3. PROTOCOLOS PARA COMUNICACIONES MÓVILES........ .60
13.7. DCF (Función de Coordinación Distribuida) 67
7.3.2. PRIVACIDAD EQUIVALENTE A LA CABLEADA (WEP-WIRED EQUIVALENT
PRIVACY) 66
1.4. ANÁLISISTÉCNICO DEL LUGAR DONDE SE IMPLEMENTARf/H EL SISTEMA 67
7.4.1 ANÁLISIS GEOGRÁFICO 67
14.2. ANÁLISIS DE CONDICIONES AMBIENTALES 69
14.3. ANÁLISIS TOPOGRÁFICO 69
CAPITULO II DISEÑO DE LA RED 71
fr 2.1. POZOS PETROLEROS EN PERFORACIÓN 71
2.1.1. ESTRUCTURA, EXPLORACIÓN Y PERFORACIÓN DE LOS POZOS
PETROLEROS 72
2.2. INVESTIGACIÓN DE EQUIPOS DE COMUNICACIÓN INALÁMBRICA (Wl Fl)
DISPONIBLES EN EL MERCADO 77
2.2.7. TERMINALES MÓVILES 77
2.2.2. PUNTOS DE ACCESO (AP)..... 81
2.2.3. ANTENAS 82
2.3. SELECCIÓN DE EQUIPOS 84
2.3.7. TERMINALES SELECCIONADOS....... 84
2.3.2. PUNTOS DE ACCESO ELEGIDOS 85
2.3.3. ANTENAS SELECCIONADAS 86
^ 2.4. DISEÑO DE LA RED DE ÁREA LOCAL INALÁMBRICA 86
2.4,7. REQUERIMIENTOS Y EXPECTATIVAS DE GEOPETSA S.A. FRENTE A LA
RED DE COMUNICACIÓN. , 86
2.4.2. ANÁLISIS DE LOS REQUERIMIENTOS 87
2.4.3. DISEÑO DE CAPA FÍSICA 88
2.4.4. DISEÑO DE CAPA DE ENLACE DE DATOS 93
2.4.5. DISEÑO DE CAPA DE RED 95
2.4.6. DOCUMENTACIÓN DE LA IMPLEMENTACIÓN FÍSICA Y LÓGICA 96
2.5. INTERCONEXIÓN DE LOS POZOS PETROLEROS Y EL CAMPAMENTO BASE 99
2.5.1 DISEÑO DE UN RADIOENLACE 707
2.5.2. DIMENSIONAMIENTO DEL RADIOENLACE REPETIDOR 7 - ESTACIÓN
CENTRAL CAMPO COCA 702
2.5.3. DIMENSIONAMIENTO RADIOENLACE CAMPAMENTO BASE-REPETIDOR 7..773
^ 2.5.4. DIMENSIONAMIENTO RADIOENLACE REPETIDOR 1 - REPETIDOR 2 720
2.5.5. DIMENSIONAMIENTO RADIOENLACE REPETIDOR 2 - ESTACIÓN CENTRAL
CAMPO SACHA 726
2.5.6. DIMENSIONAMIENTO DE RADIOENLACE ENTRE NODOS LOCALES. ....737
3. CAPÍTULO III DESARROLLO DE LA APLICACIÓN 147
3.1. REQUERIMIENTOS ADMINISTRATIVOS DE GEOPETSA.. 147
3.7.7. ORGANIZACIÓN DE LA EMPRESA 747
3.7.2. NECESIDADES DE RECURSOS ADMINISTRATIVOS DE GEOPETSA 753
3.2. SOLUCIÓN ALTERNATIVA PARA LOS REQUERIMIENTOS DE COMUNICACIÓNDE GEOPETSA UTILIZANDO UN SISTEMA INFORMÁTICO 155
3.3. INVESTIGACIÓN DE HERRAMIENTAS DE PROGRAMACIÓN..... .......169
3.3.7. CARACTERÍSTICAS DE LA PROGRAMACIÓN 769
*
3.3.2. HERRAMIENTAS DE PROGRAMACIÓN PARA COMPUTADORES DE
ESCRITORIO , , 777
3.3.3. HERRAMIENTAS DE PROGRAMACIÓN PARA TERMINALES MÓVILES .774
3.4. DISEÑO DE UNA BASE DE DATOS PARA EL SISTEMA IFORMÁTICO DE
ADMINISTRACIÓN DE POZOS PETROLEROS 177
3.4.1 FASES DEL DISEÑO DE LA BASE DE DATOS 778
3.4.2. FASE DE DISEÑO DEL MODELO CONCEPTUAL DE LA BASE DE DATOS 779
3.4.3. FASE DE ELECCIÓN DEL SISTEMA DE GESTIÓN DE BASES DE DATOS 789
3.4.4. FASE DE TRANSFORMACIÓN AL MODELO LÓGICO DE LA BASE DE DATOS. 190
3.4.5. FASE DE DISEÑO DEL MODELO FÍSICO DE LA BASE DE DATOS 797
3.4.6. FASE DE PRUEBAS Y MANTENIMIENTO DEL SISTEMA....... 792
3.4.7. FASE DE IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE BASE DE DATOS 793
3.4.8. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS SISTEMAS DE BASES DE DATOS...193
3.5. APLICACIÓN DE LAS ESTACIONES FIJAS Y MÓVILES............. .,..194
3.5.7. EJEMPLO DE LA APLICACIÓN EN ESTACIONES FIJAS 794
3.5.2. EJEMPLO DE LA APLICACIÓN EN ESTACIONES MÓVILES 796
4. CAPÍTULO IV PRUEBAS EXPERIMENTALES... 198
4.1. CONFIGURACIONES POSIBLES DEL PUNTO DE ACCESO , 198
4.7.7. COMO PUNTO DE ACCESO 799
4.7.2. COMO CLIENTE INALÁMBRICO. 200
4.7.3. COMO PUENTE INALÁMBRICO 207
4.7.4. REPETIDOR ., 207
4.2. IMPLEMENTACIÓN A NIVEL DE LABORATORIO 201
4.2.7. CONFIGURACIÓN DE LAS ESTACIONES PARA EL FUNCIONAMIENTO DEL
SISTEMA 202
4.2.2. GENERALIDADES DE CONEXIÓN ENTRE PUNTOS DE ACCESO Y
TERMINALES MÓVILES Y FIJOS 202
4.2.3. ÁREAS DE COBERTURA OBTENIDAS EN LABORATORIO , 205
4.3. SIMULACIÓN DE UN ENLACE DE LARGA DISTANCIA ........206
4.3.7. INTERCONEXIÓN DE EQUIPOS , 207
4.3.2. ENLACE MONTESERRÍN- TUMBACO 270
4.3.3. ENLACE MONTESERRÍN - PIFO 274
4.3.4. MEDICIÓN DE VOLUMEN DE LA INFORMACIÓN Y TIEMPO DE
TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN.. 274
4.3.5. RESUMEN DE PRUEBAS REALIZADAS 276
5. CAPÍTULO V ANÁLISIS DE COSTOS 218
5.1. EVALUACIÓN FINANCIERA DEL PROYECTO... ................218
5.7.7. ASPECTOS GENERALES (GEOPETSA S.A- PROYECTO) 278
5.7.2. CRITERIOS UTILIZADOS PARA LA EVALUACIÓN DE PROYECTOS ..,.279
IV
5.7.3. FLUJO DE FONDOS 220
5.1.4. VALOR ACTUAL DE COSTOS 222
5.7.5. ALTERNATIVAS DE ¡MPLEMENTACIÓN DEL PROYECTO 223
6. CAPÍTULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES... 229
6.1. CONCLUSIONES........... .....229
6.2. RECOMENDACIONES. ..........236
BIBLIOGRAFÍA........ .....238
REFERENCIAS...., , 241
GLOSARIO ...244
ANEXOS. 248
ANEXO A (REGULACIÓN EN EL PAÍS) ...........249
ANEXO B (EQUIPOS WI FI) 259
ANEXO D (MANUAL DE USUARIO DE LA APLICACIÓN) 270
/•*
CAPITULO I
1. ANÁLISIS TÉCNICO
1.1. INTRODUCCIÓN
Hasta mediados de los 90, los computadores de escritorio dominaban el mercado
y su interconexión era sólo a través de cables. De igual forma, para las redes
locales, telefonía y demás, los sistemas de cableado estructurado eran
perfectamente funcionales.
Por supuesto, había aplicaciones que no se podían realizar con cables, o que
hacerlo con ellos implicaría un costo excesivo. En estos casos se empleaban
conexiones inalámbricas, a pesar de su alto precio y su dependencia de las
condiciones ambientales. Las transmisiones se realizaban utilizando microondas.
Pero para interconexiones locales no había ninguna alternativa.
A partir de 1991, el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE -
Institute of Eléctrica! and Electronics Engineers) comenzó a trabajar en el
desarrollo de una tecnología que de solución al mencionado problema, para
ofrecer conectividad inalámbrica a una red local con equipos fijos, portátiles y
móviles. Este proyecto necesitó seis años, y e! estándar fue aprobado en 1997.
Las comunicaciones de datos en redes inalámbricas han alcanzado un nivel de
desarrollo muy alto, en cuanto a capacidad de transferencia de información y
confiabilidad, mediante el descubrimiento de nuevas tecnologías tanto en el
procesamiento de señales como en las metodologías de transmisión por medios
no guiados. Desarrollo que además ha sido impulsado por las-ventajas que ofrece
la comunicación inalámbrica como son: facilidad de implementación en
situaciones difíciles de cablear, implementación de redes de igual a igual (Ad
hoc), movilidad, facilidad de transporte y costo en algunos casos.
Análisis Técnico
En la actualidad las comunicaciones de datos en redes inalámbricas frente a las
realizadas en redes cableadas son una buena opción para reemplazar o
complementar a las redes de área local y a las de área metropolitana.
1.1.1. FUTURO DE LAS COMUNICACIONES INALÁMBRICAS
Se prevé que las redes inalámbricas diseñadas para transmitir datos
reemplazarán casi en su totalidad a las que utilizan medios guiados, por sus
ventajas ya mencionadas, siendo a futuro el tipo de redes de datos más utilizadas,
para lo cual ya están en estudio nuevas tecnologías que permitirán igualar e
incluso superar en algunos casos a las prestaciones de las redes conocidas
actualmente en cuanto a velocidad de transmisión.
Por ejemplo : La ciudad ideal para un sistema inalámbrico de transmisión de datos
de este tipo sería situando diversas estaciones en los tejados de los edificios más
altos, con rangos de cobertura de unos 50Km, y frecuencias entre 2 y 11GHz,
ofreciendo una tasa de transferencia de unos 70Mbps en cada sector cubierto.
Haciendo una analogía con una Red de Área Local (LAN - Local Área Network)
clásica, las mencionadas estaciones cumplirían el papel de switches.
La señal de estas estaciones llegarían a puntos de acceso de Fidelidad
Inalámbrica (Wi-Fi - Wireless Fidelity) IEEE 802.11 x, situados en el resto de los
edificios, viviendas y oficinas. Estos puntos de acceso dividirían el tráfico entre las
distintas tarjetas Wi-Fi instaladas en los computadores, los cuales, a su vez
estarían dentro de una Red Inalámbrica de Área Personal (WPAN - Wireless
Personal Área Network) conectados con los periféricos mediante el estándar IEEE
802.15 (BlueTooth).
Esta es una visión a futuro en ei que todos los cables desaparecerán, y la
tecnología inalámbrica primará.
De acuerdo a investigaciones realizadas, en el futuro podrían imponerse
tecnologías de transmisión inalámbricas que utilizan señales con niveles de
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC.
potencia muy bajos y distribuidas en un espectro de frecuencia muy amplio como
es la de Banda Ultra Ancha [1] (UWB - Ultra Wide Band), que permitirían transmitir
todo tipo de datos como voz, video, audio, etc., a cientos de usuarios simultáneos
de manera segura y a velocidades superiores a los 11 Mbps.
1.1.2. TERMINALES MÓVILES
Es falso que la demanda de sistemas inalámbricos de transmisión de datos haya
sido originada por la existencia de dispositivos portátiles. Se debe diferenciar
claramente que un dispositivo portátil no tiene que ser necesariamente un
dispositivo móvil; puesto que la movilidad se ve en la capacidad de trabajar con
un equipo mientras el usuario está en movimiento aprovechando todos los
recursos que pueda ofrecer con gran facilidad de ser transportado a cualquier
lugar y en cualquier momento como son: un teléfono móvil o un Computador de
Bolsillo (Pocket PC), no siendo así un computador portátil (Laptop), el mismo que
podría o no tener opciones de movilidad de acuerdo a lo mencionado,
Un gran beneficio de utilizar terminales móviles se obtiene a! integrarlos a una red
inalámbrica, permitiendo una conexión con los recursos de red como: acceso a
información almacenada en equipos de la red interna, espacio en discos remotos,
cuentas de usuario, seguridad de datos almacenados, navegación en Internet,
eíc"
Hoy en día existen terminales móviles que disponen de sistemas operativos
compatibles con los de redes cableadas, tarjetas de red inalámbricas y alta
capacidad de procesamiento, conlos que podemos desarrollar actividades de tipo
empresarial y a nivel del hogar, con la misma facilidad que se tiene al trabajar en
equipos convencionales, pero agregando la movilidad. Un ejemplo de estos
terminales son los computadores de bolsillo.
Análisis Técnico
1.1.3. PROBLEMA PROPUESTO DE COMUNICACIÓN DE DATOS DE
GEOPETSAS.A.
Geopetsa S.A. no cuenta con un sistema de comunicación de datos que permita
la obtención y almacenamiento eficiente de información relevante acerca de las
operaciones realizadas en los pozos petroleros. Por ejemplo los reportes escritos
deben ser transportados físicamente desde los pozos hasta la oficina donde se
encuentra el encargado de manejar esta información, este traslado dura horas e
incluso días dependiendo de las circunstancias. No hay un sistema de
intercomunicación permanente entre las personas en operación que permita el
reporte de acontecimientos inesperados y/o consultas específicas, es por esto
que una solución por más simple que fuere demora el tiempo invertido en
conseguir una línea telefónica en una población cercana ó el uso de telefonía
móvil en las zonas limitadas de cobertura en el oriente ecuatoriano. Finalmente la
entrada y salida de materiales y herramientas de la bodega es manejado de forma
manual lo que conlleva muchos errores entre cantidades inventariadas y las
existentes, además impide la consulta instantánea de un elemento específico, por
lo que la espera es grande hasta conocer u obtener lo requerido.
1.1.4. PLANTEAMIENTO DE LA SOLUCIÓN
Se ha optado por plantear una solución de enlaces inalámbricos entre los
diferentes pozos petroleros y las oficinas centrales ubicadas en la ciudad de
Francisco de Orellana (Coca) dada la dificultad y poca disponibilidad de
implementación de redes de datos cableadas, ésta red permitirá la operación de
un sistema que maneje mensajería instantánea para el envío de información
sobre acontecimientos, consultas, disposiciones, etc., sobre temas relacionados al
trabajo, además permitirá el ingreso y revisión de los reportes de operaciones,
ambientales, de mantenimiento y reparación de equipos, enviándolos en forma
rápida para su respectivo tratamiento, del mismo modo permitirá la consulta de
datos e inventario de equipos y materiales, así como la realización de pedidos de
materiales de forma mucho más eficiente, lo que permite mejorar
significativamente los tiempos de respuesta en la solución de problemas, teniendo
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC,
como base en cuanto a hardware la red inalámbrica de espectro ensanchado y en
cuanto a software una aplicación que trabaje con una base de datos a la cual se
pueda acceder desde terminales móviles y fijos.
1.2. ESTÁNDARES INALÁMBRICOS
Existen estándares para redes inalámbricas creados por el Instituto de Ingenieros
Eléctricos y Electrónicos (IEEE), por el Instituto Europeo de Normalización de
Telecomunicaciones (ETSI), por organizaciones privadas y por otros organismos
de estandarización que han sido publicados o que están en estudio, con la
finalidad de normalizar la transferencia de datos inalámbricamente a velocidades
apreciables, de manera segura y con un bajo costo entre los que se encuentran;
IEEE 802.11, 802.11b, 802.11a, 802.11g, 802.11h, 802.15, Hiperl_AN2, HomeRF,
etc, los mismos que serán analizados en el presente capítulo.
1.1.5. ORGANIZACIONES RELACIONADAS AL ESTUDIO Y DESARROLLO
DE TECNOLOGÍAS INALÁMBRICAS
Debido al gran crecimiento de las redes inalámbricas han surgido nuevas
organizaciones en esta industria que se pueden agrupar en tres categorías:
alianzas de tecnología, organizaciones de estándares y asociaciones de la
industria.
• Alianzas de tecnología.- Una alianza de tecnología está formada para
introducir en el mercado una tecnología o protocolo específico y proveer
interoperabilidad y certificación de productos de diferentes compañías que
utilizan esa tecnología o protocolo.
• Organizaciones de estándares.-Esie tipo de organizaciones crean, definen
y proponen estándares internacionales oficiales abiertos a la industria.
• Asociaciones de la industria.- Estas organizaciones se crean para
promover el crecimiento de la industria a través de educación y promoción,
proveyendo información objetiva sobre la industria en general, tecnologías,
Análisis Técnico
tendencias, organizaciones, oportunidades independientemente de la
tecnología.
En la Tabla 1.1 se clasifican los tipos de organizaciones de normalización;
Tipo de Organización
Alianzas de tecnología
Organizaciones de
estándares
Asociaciones de (a
industria
Nombre
Blueíooth SIG
HiperLAN Alliance e
Hiperl_AN2 Global Forum
HomeRF
OFDM
WECA
IEEE
ETSI
WLANA (Wireless LAN
Association)
Finalidad
Basado en Bluetooth, utiliza la tecnología
de radio para proveer conectividad a
computadores portátiles y dispositivos
móviles
Organizaciones europeas que utilizan
enlaces de radio de alto rendimiento a
frecuencias en el rango de los 5 GHz
Basada en una especificación para
comunicaciones inalámbricas en hogares
a través del Protocolo de Acceso
Inalámbrico Compartido conocido por
sus siglas en inglés SWAP (Shared
Wireless Access Protocol)
Basada en una tecnología patentada
conocida como Multiplexación por
División de Frecuencia Ortogonal de
Banda Ancha (VVOFDM - Wideband
Orthogonal Frecuency División
Multíplexing)
La misión de la Alianza para la
Compatibilidad de Ethernet Inalámbrico
(WECA - Wireless Ethernet Compatibility
Alliance) es certificar la
interoperatibilídad del estándar conocido
como Fidelidad Inalámbrica (Wi-Fi —
Wireless Fidelity) que es una versión de
alta velocidad (11 Mbps) del estándar
802.11 de la IEEE
Organismo que emite estándares en su
mayoría de carácter internacional en
cuanto a electricidad y electrónica
Similar al IEEE a nivel europeo
Organización cuya misión es ayudar y
fomentar el crecimiento de la industria a
través de ¡a educación caracterizada por
asociaciones industriales y comerciales
Tabla 1.1. Organizaciones relacionadas
1.1.6. ESTÁNDAR IEEE 802.11 (REVISIÓN DE 1999)
El estándar original 802.11 fue publicado en 1997 y revisado en 1999
realizándose esencialmente cambios en lo que se refiere a la Base de Información
de Administración (MIB - Management Information Base), anteriormente de
acuerdo al modelo de gestión de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI - Open
System Interconnection) y con esta revisión rigiéndose al modelo de Protocolo
Diseno de una Red Inalámbrica can Tecnología Spread Spectrurn entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 7
Simple de Gestión de Red (SNMP - Simple Network Management Protocol). En
general, se realizaron cambios menores en el contenido del estándar.
Este estándar define el protocolo y la interconexión de equipos de comunicación
de datos inalámbricos; radio o infrarrojo, en una red de área local utilizando el
Protocolo de Acceso Múltiple con Escucha de Portadora con Prevención de
Colisiones (CSMA/CA - Carrier Sense Múltiple Access with Colusión Avoidance).
Este método soporta la intervención de Puntos de Acceso (AP - Access Point) así
como de estaciones independientes.
1.1.6.1. Arquitectura IEEE 802.11
La arquitectura del estándar contiene varios componentes que interactúan para
proveer el soporte suficiente para el funcionamiento de una Red de Área Local
Inalámbrica (WLAN - Wireless Local Área Network), los cuales se detallan en los
párrafos siguientes:
El Conjunto de Servicios Básicos (BSS - Basic Service Set), es el bloque más
elemental de la arquitectura IEEE 802.11. Consiste en un área de cobertura
dentro de la cual las estaciones miembros pueden establecer comunicación. La
LAN más pequeña de IEEE 802.11 consiste de tan sólo dos estaciones dentro de
un BSS.
Una red tipo ad hoc, sedefine en el estándar como un conjunto solamente de
estaciones que se comunican mutuamente por un medio inalámbrico. Una red de
este tipo se crea generalmente de manera espontánea, en espacios limitados y de
carácter temporal.
Un BSS Independiente (ÍBSS - Independent BSS), es un conjunto de servicios
básicos en el cual las estaciones están en capacidad de comunicarse
directamente, este tipo de redes se conoce como ad hoc.
Análisis Técnico
Para compensar las limitaciones de distancia en la comunicación de una estación
a otra, los BSS se pueden ¡nterconectar mediante un componente de la
arquitectura denominado Sistema de Distribución (DS - Distribution System).
El DS permite la movilidad de los dispositivos, puesto que provee los servicios
lógicos necesarios para controlare! direccionamiento en múltiples BSS.
Un punto de acceso (AP) es una estación que además de funcionar como tal,
proporciona acceso a los BSS hasta el DS. Puesto que los puntos de acceso son
estaciones, manejan esquemas de direccionamiento.
Las redes IEEE 802.11 están compuestas por varios conjuntos de servicios
básicos (BSS) interconectadas por un sistema de distribución para formar un
Conjunto de Servicios Extendido (ESS - Extended Basic Set),
La subcapa superior de la Capa de Enlace, Control Lógico del Enlace (LLC -
Logical Link Control), ve a un ESS de la misma forma que a un IBSS; las
estaciones dentro de un ESS pueden comunicarse y moverse con y hacia
diferentes BSS del mismo ESS, siendo esto un hecho totalmente transparente
para la subcapa LLC.
Un IBSS es utilizado frecuentemente para brindar soporte a una red tipo ad hoc
donde las estaciones se comunican directamente entre ellas. Normalmente un
IBSS puede ser un BSS único, el mismo que no está conectado a un DS, no está
integrado a una red LAN cableada y no utiliza Servicios del DS (DSS - DS
Services). Mientras que en un ESS contiene todos estos servicios.
Para la capa física, las áreas de cobertura bien definidas simplemente no existen
puesto que las características de propagación1 son dinámicas e impredecibles/Se
puede ver afectada seriamente la magnitud de una señal con pequeños cambios
en la posición o dirección de los dispositivos móviles. Aún cuando resulta poco
conveniente manejar el término de áreas, el estándar lo utiliza por razones de
comprensión.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specirum entre Pozos Petroleros y !a Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 9
Para integrar ia arquitectura 802.11 con una red de área local tradicional, se
introduce un componente final, el portal. Un portal es el punto lógico a través del
cual pasan las Unidades de Datos del Servicio de la Subcapa de Control de
Acceso al Medio (MSDU - MAC Service Data Unit) provenientes de otras redes
hacia el sistema de distribución de una red IEEE 802.11, es decir provee
integración lógica entre las redes cableadas existentes y la arquitectura IEEE
802.11.
Se denomina Red de Infraestructura a la que contiene: uno o más puntos de
acceso, puede no tener portales o incluir varios y un sistema de distribución.
En la Figura 1.1 se puede apreciarla arquitectura descrita:
BSS1 Componentes dejEEE 802.11
ESS
DSS
802.x LA
BSS2
Figura 1.1.-Arquitectura IEEE 802.11
Pueden existir dispositivos con características; de puntos de acceso y de portales,
en especial cuando un sistema de distribución es ¡mplementado con componentes
de una red IEEE 802. En el estándar no específica los detalles de implementación
de un DS, éste puede ser creado partiendo desde diferentes tecnologías; pero sí
especifica los sen/icios que se asocian a diferentes componentes de la
arquitectura.
m
Análisis Técnico -\
1.1.6.2. Servicios de la Arquitectura IEEE 802.11
El conjunto de servicios de IEEE 802.11 son:
• Autenticación
• Asociación
• Desautenticación
• Disociación
• Distribución
• Integración
• Privacidad
• Reasociación
• Entrega de MSDU
Estos servicios pueden estar provistos por cada estación, o por parte del sistema
de distribución.
Los Servicios de Estación (SS - Station Services) se especifican para uso de
entidades de la subcapa inferior de la Capa de Enlace, Control Acceso al Medio
(MAC - Médium Access Control). En un IBSS aplican solo servicios del tipo SS.
Servicios de estación
Autenticación.-
IEEE 802.11 define dos subtipos de servicios de autenticación:
• De sistemas abiertos
• * De (lave compartida
La autenticación utilizando sistemas abiertos es el algoritmo utilizado por defecto
y el más simple. Cualquier estación A que requiere ser autenticada con otra
estación B, se autentica si la estación B tiene configurado este sistema.
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para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC.
La autenticación no es necesariamente exitosa en cuyo caso no se establecerá
conexión alguna entre las estaciones.
En el proceso de autenticación se intercambian dos tramas: la primera lleva la
petición para autenticarse (emitida por la estación que desea autenticarse con
otra) y la segunda el resultado de la petición que puede ser exitosa o rechazada
por alguna razón indicada en el campo correspondiente al Código de Estado en la
trama.
El subtipo de llave compartida soporta autenticación de estaciones dividida en;
autenticación de estaciones que conocen o poseen la llave secreta, o
autenticación de aquellas que no. La llave compartida se apoya en el algoritmo de
Privacidad Equivalente a Cableada (WEP - Wired Equivalent Privacy) para poder
operar en las estaciones.
La llave secreta se entrega a las estaciones participantes de un evento especial a
través de un canal seguro independiente del estándar. Este proceso se da
mediante el intercambio de 4 tramas: La primera lleva la petición (estación que
desea autenticarse), la segunda la respuesta (estación que autentica), en caso de
ser exitosa incluye un texto de 128 octetos, la tercera tiene el texto encriptado con
la llave secreta (si la conoce) utilizando WEP (estación que desea autenticarse), y
finalmente la estación que autentica desencripta el mensaje y compara con el
original si coincide emite una trama de éxito que indica el comienzo de la
comunicación, de no coincidir emitirá una trama no exitosa que impedirá la
comunicación.
El subtipo utilizado se especifica en el cuerpo de la trama de administración de
autenticación. Las tramas de autenticación deben ser de tipo Unicast (dirigidas a
un solo receptor); la autenticación Multicast (hacia varios receptores) no se
permite.
La autenticación en una red de infraestructura será entre el punto de acceso y las
estaciones, en un IBSS será entre dos estaciones.
Análisis Técnico 12
Desautenticacíón.-
La desautenticación se produce cuando una autenticación existente se termina,
Este servicio no es una petición sino una notificación, para la cual las estaciones
partícipes no llegan a un acuerdo. Cuando un AP envía una notificación de
desautenticación, la comunicación se termina.
Privacidad.-
La privacidad en tecnologías inalámbricas ha sido siempre un problema, IEEE
802.11 especifica un algoritmo de confidencialidad de datos equivalente al de una
red cableada denominado Privacidad Equivalente a Cableada (WEP).
WEP tiene las siguientes propiedades:
• Permite cambios de la llave secreta y cambios frecuentes del Vector de
Inicialización (IV- Initialization Vector).
• Posee auíosincronización para cada mensaje.
• Es un algoritmo medianamente seguro y puede ser implementado tanto a
nivel de Hardware como de Software.
• Es exportable, es decir puede ser utilizado fuera de lo Estados Unidos de
América ya que fue aprobado por el Departamento de Comercio
Americano.
• Su implementación y uso es opcional en el estándar.
Para el control del acceso, el Área de Servicio ID1 de WLAN es programado en
cada puntode acceso y el cliente debe conocerlo para poder asociarse. Además
existen tablas de direcciones MAC en los APs, que restringen el acceso a esos
clientes cuyas direcciones MAC estén en la lista.
Para la encriptación de datos, el estándar proporciona una encriptación opcional
con un algoritmo de clave compartida y de 40 bits, el algoritmo RC4 PRNG de
1 Revisar los campos de las tramas MAC en el ítem 1.1.6.10
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 1 3
Seguridad de datos de RSA. Todos los datos enviados y recibidos mientras la
estación final y el punto de acceso están asociados pueden ser encriptados
usando esta clave. Además, cuándo se usa encriptación, el punto de acceso
enviará un paquete de prueba encriptado a cualquier cliente que intenta asociarse
con él. El cliente debe usar su clave para encriptar la respuesta correcta para
autentificarse y obtener acceso a la red.
Por encima de la Capa 2, el 802.11 para WU\Ns sostiene los mismos estándares
de seguridad que usan otras U\Ns 802 para el control de acceso (tal como logins
de sistema operativo de red) y encriptado (tal como IPSec o encriptado en el
plano de aplicación). Estas tecnologías de capa superior pueden usarse para
crear la seguridad de extremo a extremo (end-to-end) abarcando componentes
de LAN de cable y WLAN, teniendo la parte inalámbrica de la red seguridad
adicional extraordinaria como característica del 802.11.
Entrega de MSDU.~
Una vez que las estaciones han cumplido el proceso de autenticación, comienzan
a intercambiar tramas de información o MSDU encriptadas con WEP dentro y
fuera del BSS mientras haya datos que intercambiar hasta que una estación
decida terminar la comunicación y se procede a la desautenticación.
Los servicios provistos por el sistema de distribución son conocidos como
servicios del sistema de distribución (DSS); estos son accesados a través de una
estación que provee DSS como lo es un punto de acceso.
Servicios del Sistema de Distribución
Distríbución.-
Es el servicio primario que utilizan las estaciones. Conceptualmente es requerido
por cada mensaje que va de una estación a otra cuando este viaja por el DS.
Es trabajo del DS saber cual es la vía por la cual el mensaje llegará al punto de
acceso adecuado, para poder distribuirlos de manera eficaz. La información
Análisis Técnico "14
necesaria la obtiene de los tres servicios de asociación (asociación, reasociación
y disociación)
/ntegrac/on.-
Al distribuir un mensaje que tiene como destino no un BSS sino una red LAN
integrada, el mensaje se distribuye a un portal en lugar de un AP. Los mensajes
que van a un portal necesitan el servicio de integración.
Cuando viajan mensajes desde una red LAN integrada a una estación IEEE
802.11, éstos invocarán el servicio de integración antes que lleguen al sistema de
distribución.
Los detalles del servicio de integración dependen de la implementación específica
realizada, y no se incluyen el análisis en este estándar.
Asociación.-
Para entregar un mensaje dentro de un sistema de distribución, éste necesita
conocer a cual punto de acceso debe alcanzar para poder pasar el mensaje a una
determinada estación IEEE 802.11. Esta información suministra el servicio de
asociación. Para que una estación pueda enviar datos vía un punto de acceso,
deberá primero estar asociada con el AP, lo que implica que la estación tendrá
que estar plenamente identificada (mapeada) por el punto de acceso en el DS.
No se explica en el estándar cómo la información provista por el servicio de
asociación es almacenada y administrada dentro del sistema de distribución.
La asociación siempre es iniciada por una estación móvil, no por un punto de
acceso. El AP puede estar asociado con varias estaciones a la vez. Las
estaciones aprenden que puntos de acceso están presentes y entonces realizan
peticiones para establecer asociación con ellos. El proceso de aprendizaje de las
estaciones puede ser de exploración pasiva o de exploración activa.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. "1 5
Para llegar a ser miembro de un ESS valiéndose de exploración pasiva una
estación debe buscar tramas de alerta que contengan el parámetro denominado
Identificador del Conjunto de Servicios (SSID - Service Set Identifier) del ESS, y
activar en las tramas el servicio deseado; en este caso el de asociación.
En el caso de que una estación use exploración activa, ésta debe transmitir
tramas de búsqueda que contengan el SSID deseado.
Cuando la exploración se completa, la Entidad de Administración de la Subcapa
MAC (MLME - MAC Layer Managemet Entity) emite una confirmación del tipo
MLME-SCAN.confirm, indicando a todos los BSS la información de asociación en
este caso.
La asociación es necesaria, pero no suficiente para proveer comunicación a
estaciones en transición de un BSS a otro.
Reasociación.-
La reasociación da la funcionalidad de transición de estaciones de un BSS a otro.
Se invoca el servicio de reasociación para cambiar la asociación con un AP a
otro. Esto mantiene al DS informado de la relación de ubicación Punto de Acceso
- Estación. La reasociación la inicia siempre una estación móvil.
Disociación.-
La disociación se produce cuando una asociación se da por terminada. Este
servicio informa al Sistema de Distribución que actualice la información de
asociaciones existentes. La disociación no es una petición, es una notificación
que no puede ser rechazada por la otra parte. La notificación la da cualquier
miembro de la asociación: el punto de acceso o las estaciones.
Un punto de acceso, por ejemplo se disocia de sus estaciones para poder ser
habilitado en otra red en servicio. Una estación se disocia de un AP cuando quiera
abandonar la red.
Análisis Técnico 16
1.1.6.3. Relaciones entre servicios
Una estación mantiene dos variables de estado: de Autenticación y de Asociación,
por cada estación con la que necesita comunicarse directamente a través del
medio inalámbrico:
• Estado de Autenticación : Puede ser Autenticado o No Autenticado
• Estado de Asociación : Puede ser Asociado o No Asociado
Estas dos crean tres variables locales por cada estación remota:
• Estado 1: Estado inicial de encendido, No Autenticado, No Asociado
• Estado 2: Autenticado, No Asociado
• Estado 3: Autenticado y Asociado.
La Figura 1.2 gráfica las variables mencionadas:
Tramas
Clase 1
Notificación de
Desautenticación
Autenticación
Satisfactoria
Tramas
Clase 1 y 2
Tramas
Clase 1, 2 y 3
autenticado
Notificación de
Desautenticación
Estado 2:
Autenticado
No asociado
Notificación de
Disociación
Estado 3:
Autenticado
Asociado
Autenticación y
Reasociación
Satisfactoria
Figura 1.2.- Relación entre variables de estado y servicios
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 1 7
1.1.6.4. Capa Física (PHY)
Las tecnologías de capa física utilizadas se definen como parte del estándar y
serán analizadas en este capítulo. La mayoría de definiciones de capa física
contienen tres entidades funcionales:
• Función de Sistema Dependiente del Medio Físico (PMD - Physical
Médium Dependent)
• Función de Convergencia de la capa física
• Función de Administración de la capa.
Un servicio de capa física se provee a la entidad MAC en una estación a través de
un Punto de Acceso al Servicio (SAP - Service Access Point) denominado PHY-
SAP. Un conjunto de primitivas se podrían definir además, para describir la
interfaz entre la subcapa física de convergencia de protocolo y subcapa
dependiente del medio físico denominado PMD-SAP (Subcapas Físicas: verFigura 1.4).
Un servicio se especifica de manera formal con un conjunto de operaciones
denominadas primitivas disponibles para que el usuario u otra entidad de una
capa o subcapa accedan al servicio.
Estas primitivas ordenan al servicio que ejecute alguna acción o que informa de
una acción que haya tomado una entidad par (entidades del mismo nivel o capa).
Una forma de clasificar las primitivas de servicio es dividirlas en cuatro clases de
acuerdo a la Tabla 1.2:
Primitiva
Petición
Indicación
Respuesta
Confirmación
Significado
Una entidad desea que el servicio realice un trabajo
Se le informa a una entidad acerca de un suceso
Una entidad desea responder a un suceso
Ha llegado la respuesta a una petición anterior
Tabla 1.2, Primitivas de servicios
Análisis Técnico
1.1.6.5. Tecnologías de capa física utilizadas
Las tecnologías utilizadas para las comunicaciones inalámbricas incluyen la capa
física del modelo de referencia OSI, entre las que podemos indicar 3 que se
muestran en la Figura 1.3;
Capas de Niveles
Superiores
Capa Enlace
Capa Física
Niveles Superiores
LLC 802.2
MAC 802.11 x
FH DS IR
Modelo de referencia OSI Pila de protocolos
Figura 1.3.- Pila de protocolos
LLC: Control Lógico del Enlace (Lógica! Link Control)
MAC; Control de Acceso al Medio (Médium Access Control)
FHSS: Espectro Ensanchado por Saltos de Frecuencia (Frequency Hopping Spread Spectrum -1
y 2 Mbps)
DSSS: Espectro Ensanchado por Secuencia Directa (Direct Sequence Spread Spectrum - 1 y 2
Mbps)
IR: Infrarrojo (InfraRed - 1 y 2 Mbps)
IEEE 802.11 a nivel de capa física está dividido en dos subcapas como indícala
Figura 1.4:
Un sistema Dependiente del Medio Físico (PMD - Physical Médium
Dependent), que define las características, métodos de transmisión y
recepción de los datos a través de medios inalámbricos.
Procedimiento de Convergencia de la Capa Física (PLCP - Physical Layer
Convergence Procedure), proporciona una función de convergencia de las
MPDUs a un formato adecuado para su transmisión y recepción de datos
de usuario e información de administración entre dos o más estaciones de
acuerdo a su PMD asociada.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 19
- 8
re re
O
re
o
ir
cu
Q.
re
O
MAC SAP
Subcapa MAC
PHY^SAP
Subcapa PLCP
^ —
PMD SAP
Subcapa PMD -« —
Entidad de
Administración de
la Subcapa MAC
MLME_PLME_SAP
— *" 1
Entidad de
Administración de
la Subcapa PHY
— K
MLME_SAP
Entidad de
Administración de
la estación
PLME_SAP
Figura 1.4.- Gráfico de subcapas físicas y subcapa MAC
Las tecnologías de transmisión que el estándar define son tres;
• Espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS - Frecuency Hopping
Spread Spectrum), utiliza FSK2 como técnica de modulación para obtener
una velocidad de 1 Mbps, opcional para 2 Mbps con técnica de modulación
GFSK1.
• Espectro ensanchado por secuencia directa (DSSS — Direct Sequence
Spread Spectrum), utiliza DBPSK1 como técnica de modulación para
obtener una velocidad de 1 Mbps, opcional para 2 Mbps con técnica de
modulación DQPSK1.
Infrarrojo (IR - infrared), utiliza ondas :en el rango de 850 nm a 950 nm
para señalización. Esto es similar al espectro usado en los dispositivos
comunes como controles remotos infrarrojos o dispositivos de la asociación
de datos infrarrojos (IrDA - Infrared Data Association).
Las diferentes modulaciones utilizadas serán explicadas a lo largcfdel Presente Capítulo.
Análisis Técnico 2.0
1.1.6.6. Espectro ensanchado por salto de frecuencia (FHSS - Frequency Hopping
Spread Spectrum)|3'
La tecnología de espectro ensanchado por salto de frecuencia consiste en
transmitir una parte de la información en una determinada frecuencia durante un
intervalo de tiempo inferior a 400 milisegundos. Pasado este tiempo se cambia la
frecuencia de emisión y se sigue transmitiendo a otra frecuencia (ver Figura 1.5).
De esta manera cada tramo de información se va transmitiendo en una frecuencia
distinta durante un intervalo muy corto de tiempo. Cada una de las transmisiones
a una frecuencia concreta se realiza utilizando una portadora de banda estrecha
que va cambiando (saltando) a lo largo del tiempo. Este procedimiento equivale a
realizar una partición de la información en el dominio temporal. La banda entera
se usa y ello contribuye a aumentar la seguridad frente a escuchas y ayuda a
suprimir ruido e interferencia. Tiene 22 patrones de saltos predefinidos usando los
79 canales de 1 Mhz a un mínimo de 2.5 saltos por segundo.
El orden en los saltos en frecuencia que el emisor debe realizar viene
determinado según una secuencia pseudoaleatoria que se encuentra definida en
unas tablas que tanto el emisor como el receptor deben conocer. La ventaja de
estos sistemas frente a los sistemas DSSS es que con ésta tecnología podemos
tener más de un punto de acceso en la misma zona geográfica sin que existan
interferencias si se cumple que dos comunicaciones distintas no utilizan la misma
frecuencia portadora en un mismo instante de tiempo.
Si se mantiene una correcta sincronización de estos saltos entre los dos extremos
de la comunicación, el efecto global es que aunque vamos cambiando de canal
físico con el tiempo se mantiene un único canal lógico a través del cual se
desarrolla la comunicación. :
Para un usuario externo a la comunicación, la recepción de una señal FHSS
equivale a la recepción de ruido impulsivo de corta duración. El estándar IEEE
802.11 describe ésta tecnología mediante la Modulación por Desplazamiento en
Frecuencia (FSK - Frequency Shift Keying), y con una velocidad de transferencia
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specímm entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 21
de 1Mbps ampliable a 2 Mbps bajo condiciones de operación óptimas también
especificadas en el estándar.
En la Figura 1.5 se puede visualizar el salto de frecuencia en cada intervalo de
tiempo:
U)
_Qí
—
fl
— O)
C/í 3
o
O)
1—UL
8C
6C
4C
2C
2 3 4 5 6 7
Tiempo
Figura 1.5.- Modo de trabajo de la técnica FHSS
Modulación por desplazamiento en frecuencia (FSK-Frecuency Shift Keying) [4]
Es una técnica de modulación digital que permite enviar la información en la
frecuencia de la portadora. Los valores binarios se representan mediante dos
frecuencias diferentes próximas a la frecuencia de la portadora, la señal resultante
es;
s(t)
A cos(27ifit) 1 binario
A cos(27i;f2t) O binario
Donde f-i y f2 tienen la misma amplitud y el mismo desplazamiento de la frecuencia
de la portadora, resultando la fc (frecuencia de la portadora) central entre las dos.
La Figura 1.6 ilustra el funcionamiento de FSK:
Análisis Técnico 22
1 ra ráfaga 2da ráfaga
O
0
LL
• 1 ra ráfaga
• 2da ráfaga
Tiempo
Figura 1.6.- Gráficos FSK Amplitud Vs. Tiempo y Frecuencia Vs, Tiempo
Modulación Gaussiana por Desplazamiento en Frecuencia (GFSK— Gaussian Frecuency
ShiftKeying)
La modulación GFSK es básicamente igual a la FSK, la diferencia radica en que
la señal antes de pasar por el modulador FSK pasa por un filtro Gaussiano que
tiene como función limitar la densidad espectral. Si utilizamos para representar las
frecuencias f1= -1 y f2= 1; cuando salía la frecuencia de -1 a 1 las formas de onda
moduladas cambian rápidamente introduciendo distorsiones en el espectro. Si en
lugar de este cambio brusco, se realiza un cambio de manera progresiva (-1, -
0.98,-0.93, 0.96, 0.99, 1); este efecto sobre el espectro se reduce, mejorando
sustancialmente la eficiencia espectral.
Formato de trama PLCP
El formato se muestra en la Figura 1.7:
Preámbulo PLCP
SYNC SFD
Encabezado PLCP
PLW PSF HEC
MPDU
MAC
80 bits 16 bits 12 bits 4 bits 16 bits Número de bytes variable
Figura 1.7.- Formato de trama PLCP en FHSS
Los campos de preámbulo y de encabezado setransmiten a 1 Mbps.
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para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 23
Preámbulo PLCP (Preamble).-
• Sincronización (SYNC - Synchronization).- Campo de 80 bits con unos y
ceros alternados que permite sincronizar al receptor con la trama enviada.
• Delimitador de inicio de trama (SFD - Starí Frame Delimitar).- Consiste en
una secuencia de 16 bits (OCBD en hexadecimal) que indica el inicio de la
trama.
Encabezado PLCP (Header).-
• Tamaño de PSDU (PLW - PSDU Length Word).- Contiene 16 bits que
indican el número de octetos del campo PSDU (entre 001 y FFF en
hexadecimal).
• Señalización (PSF - PLCP Signaiing field).- es un campo de 4 bits que
determinan la velocidad de transmisión del campo PSDU según la tabla
1.3:
BitO (Reservado)
0
0
0
0
0
0
0
0
B¡t1
0
0
0
0
1
1
1
1
Bit 2
0
0
1
1
0
0
1
1
Bit 3
0
1
0
1
0
1
0
1
Velocidad de datos
1,0 Mbps
1,5Mbps
2,0 Mbps
2,5 Mbps
3,0 Mbps
3,5 Mbps
4,0 Mbps
4,5 Mbps
Tabla 1.3. Señalización de la trama PLCP en FHSS
Las velocidades obligatorias utilizadas son de 1 Mbps y 2 Mbps.
• • Chequeo de error del encabezado (HEC - Header Error Check).- Es de 16
bits y permite detectar errores en el encabezado, usa el polinomio
generador para codificación de redundancia cíclica CCITT CRC-16: G(x) =
x16 + x12 + x5 + 1. Este tipo de chequeo de error permite minimizar los
errores en la trama y tiene una alta eficiencia espectral debido a que evita
Análisis Técnico 24
picos de señal y minimiza el nivel de la señal DC. El proceso que se puede
explicar de la siguiente manera: dado un bloque de k bits, el transmisor
genera una secuencia de n bits, denominada secuencia de comprobación
de la trama (FCS - Frame Check Sequence), de tal manera que la trama
resultante con n + k bits, sea divisible por algún número predeterminado. El
receptor entonces dividirá la trama recibida por ese número y, si no hay
resto en la división, se asume que no ha habido errores. Este CRC detecta
todos los errores sencillos y dobles, todos los errores con un número impar
de bits, todos los errores en ráfaga de longitud 16 o menos, 99.997% de las
ráfagas de errores de 17 bits y 99,998% de las ráfagas de 18 bits mayores.
En la práctica el CRC casi siempre se lo ¡mplementa en hardware.
Campo de datos PLCP ÍPLCP data unit).-
Contiene 127 bits de la secuencia del aleatorizador3 (scrambler) seguido por los
datos codificados con el algoritmo S2/334 para minimizar el nivel DC de la señal.
El tamaño de este campo es variable, con un máximo de 4095 que se
proporcionan desde, o a la subcapa MAC.
1.1.6.7. Espectro ensanchado por secuencia directa (DSSS - Direct Sequence
Spread Spectrum)'3'
Esta técnica consiste en la generación de un patrón de bits redundante llamado
señal de chip para cada uno de los bits que componen la seña! de información y
la posterior modulación de la señal resultante mediante una portadora de radio
frecuencia (RF - Radio Frecuency). En recepción es necesario realizar el
proceso inverso para obtener la señal de información original.
i,
La secuencia de bits utilizada para modular cada uno de los bits de información es
la llamada secuencia de Barker y tiene la siguiente forma:
3
El aleaíorizador es un componente de hardware que permite eliminar las secuencias en la transmisión de señales.
Código que permite minimizar las secuencias grandes de ceros o unos seguidos, con eficiencia del 97 %,
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 25
Bit de datos "1"
Secuencia de
Barker para el
bit'T
Bit de datos "O"
Secuencia de
*— Barker para el
bit "O"
Figura 1.8.- Codificación de la información mediante la secuencia de Barker
En la gráfica 1.8 se muestra el aspecto de una señal de dos bits a la cual le
hemos aplicado la secuencia de Barker. DSSS tiene definidos dos tipos de
modulaciones a aplicar a la señal de información una vez, se sobrepone la señal
de chip tal y como especifica el estándar IEEE 802.11: la modulación de fase
binaria diferencial (DBPSK - Differential Binary Phase Shift Keying) y la
modulación de fase en cuadratura diferencial (DQPSK - Differential Quadrature
Phase Shift Keying) proporcionando unas velocidades de transferencia de 1 y 2
Mbps respectivamente.
En el caso de Estados Unidos y de Europa la tecnología de espectro ensanchado
por secuencia directa, DSSS, opera en el rango que va desde los 2.4 GHz hasta
los 2.4835 GHz, es decir, con un ancho de banda total disponible de 83.5 MHz.
Este ancho de banda total se divide en un total de 14 canales con un ancho de
banda por canal de 5 MHz de los cuales cada país utiliza un subconjunto de los
mismos según las normas reguladoras para cada caso particular. En Ecuador se
utiliza la misma canalización que en Estados Unidos, ésto se debe a que nuestro
país se rige por las normas de la Unión Internacional de Telecomunicaciones (ITU
- International Telecommunications Union).
Análisis Técnico 2.6
En topologías de red que contengan varias celdas, ya sean solapadas o
adyacentes, los canales pueden operar simultáneamente sin apreciarse
interferencias en el sistema si la separación entre las frecuencias centrales es
como mínimo de 30 MHz. Esto significa que de los 83.5 MHz de ancho de banda
total disponible podemos obtener un total de 3 canales independientes que
pueden operar simultáneamente en una determinada zona geográfica sin que
aparezcan interferencias en un canal procedentes de los otros dos canales como
se puede apreciaren la Figura 1.9. Esta independencia entre canales nos permite
aumentar la capacidad del sistema de forma lineal con el número de puntos de
acceso operando en un canal que no se esté utilizando y hasta un máximo de tres
canales.
CHANNELl CHANNEL7 CKANNEL13
2400 MHZ 2412 MHz 24¿2 MHz 2472 MHz 2-193.5 MHz
Figura 1.9.- Canales no solapados en DSSS
Modulación binaria diferencial por desplazamiento de fase (DBPSK - Differential Binary
Phase Shift Keying)[5]
Con este tipo de modulación son posibles dos fases de salida para una sola
frecuencia de portadora. Una fase de salida representa un 1 lógico y la otra un O
lógico, codificados diferencialmente. Conforme la señal digital de entrada cambia
de estado, la fase de la portadora de salida se desplaza entre dos ángulos que
están 180° fuera de fase. DBPSK es una forma de modulación de onda cuadrada
de portadora suprimida de una señal de onda continua.
Con BPSK normal hay una fase de referencia a partir de la cual la fase de la onda
transmitida cambia cuando es modulada. Con este tipo de sistema, tanto el
transmisor como el receptor tienen que mantener una referencia absoluta contra
la cual la señal recibida es comparada. Con Desplazamiento de Fase Binaria
Diferencial (DBPSK) la información es transmitida en forma de cambios de fase
discretos, donde la referencia es la fase de la señal previamente transmitida. La
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 27
-3*
ventaja de esta técnica es que una referencia de fase absoluta no tiene que ser
mantenida.
Modulación Diferencial en Cuadratura por Desplazamiento de fase (DQPSK- Differential
Ouadratitre Phase Shift Keying) w
De la misma forma que el cambio en DBPSK es relacionado con el estado de la
última fase transmitida, también lo es para DQPSK, excepto que hay cuatro fases
de cambio posibles permitidas. La referencia es tomada de la fase del último bit
recibido. La Figura 1.10 lo ilustra:
Datos
Cambio de fase
Fase Absoluta
+/-4 Niveles
de Voltaje por
Modulador de
Fase
180
135
90
45
n
-4O
-90
-135
-180
00
+45
+45
11
-135
-90
r
r
11
-135
+135
01
-45
+90
00
+45+135
00
+45
+180
10
+135
-45
_
t
t
t
i
Figura 1.10.- Niveles y fases en una codificación DQPSK
Ejemplo :
Considere la palabra de información 10010110.
Esta se divide en pares:
10 01 01 10
Cada uno de estos pares da un cambio de fase relativo a la fase previa. Por
ejemplo:
Datos: 1001 01 10
Cambio de fase relativa: +135 -45 -45 +135
Fase absoluta: +135 +90 +45 +180
Análisis Técnico 28
I
Para lograr esta fase absoluta, que es transmitida como DQPSK, un voltaje de +/-
4 niveles es generado para modular un modulador de fase. Debido a que pares de
bit son tomados, la cantidad de transiciones de fase son solamente la mitad del
número de transiciones de bit. Esto significa que la velocidad de transmisión en
baudios es la mitad de la velocidad de bits. Un resultado de esto es que DQPSK,
como QPSK, requiere solamente la mitad del ancho de banda de BPSK o FSK
para la misma tasa de información transmitida (bits por segundo).
Formato de la trama PLCP
En la Figura 1.11 se indica el formato PLCP
Preámbulo PLCP
SYNC
128 bits
SFD
16 bits
Encabezado PLCP
SIGNAL
8 bits
SERVICE
8 bits
LENGTH
16 bits
CRC
16 bits
MPDU
MAC
Figura 1.11.- Formato de trama PLCP en DSSS
El preámbulo y el encabezado se transmiten a 1 Mbps utilizando BDPSK
Preámbulo (Preamble.-)
• Sincronización (SYNC - Synchronization).- Consiste en 128 bits que
permiten al receptor realizar las acciones necesarias para la sincronización.
• Delimitador de inicio de trama (SFD - Starí Frame Delimiter).- Indica el
inicio de la trama, su valor es F3AO en hexadecimal.
Encabezado (Header).-
• Señalización PLCP (SIGNAL).- Indica la modulación que será usada en la
transmisión y recepción de la MPDU. La velocidad de transmisión de los
datos es igual al valor de este campo (8 bits) multiplicado por 100 Kbps
como se especifica en la tabla 1.4:
Valor del campo
(hexadecima!)
OA
14
Velocidad
1 Mbps
2 Mbps
Modulación
DBPSK
DQPSK
Tabla 1.4. Señalización de la trama PLCP en DSSS
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 29
Servicio PLCP (SERVICE).- Estos 8 bits están reservado para uso futuro,
su valor es de 00 en hexadecimal.
Longitud (LENGTH).- Contiene 16 bits que indican el número de
microsegundos (16 a 65535) requeridos para transmitir un MPDU.
Código de redundancia cíclica PLCP (CRC - Cyclic Redundancy Code).-
Los campos del encabezado están protegidos con la secuencia de
chequeo de trama (FCS - Frame Check Sequence) CCITT CRC-16,
basado en el polinomio:
MPDU.-
El campo de la unidad de datos de protocolo de la subcapa MAC (MPDU - MAC
Protocol Data Unit) son los datos que se envían desde, o a la subcapa MAC.
Pi1.1.6.8. IR(InfraRed)
Una tercera tecnología que no es muy utilizada a nivel comercial para
implementar WLANs, es la de infrarrojos. Los sistemas de infrarrojos trabajan en
altas frecuencias, justo por debajo del rango de frecuencias de la luz visible (1014
Hz). Las propiedades de los infrarrojos son, por tanto, las mismas que tiene la luz
visible. De esta forma los infrarrojos no pueden pasar a través de objetos opacos
pero se pueden reflejar en determinadas superficies.
Las longitudes de onda de operación se sitúan alrededor de ios 850 - 950 nm, es
decir, a unas frecuencias de emisión que se sitúan entre los 3,15 x 10e14 Hz y los
3,52 x 10e14 Hz. Los sistemas que funcionan mediante infrarrojos se clasifican
según el ángulo de apertura con el que se emite la información en el emisor en:
• Sistemas de corta apertura, de haz dirigido o de visibilidad directa que
funcionan de manera similar a los mandos a distancia de los aparatos de
televisión. Esto supone que el emisor y el receptor tienen que estar
Análisis Técnico 30
orientados adecuadamente antes de empezar a transmitir información, esto
quiere decir que si bien son sistemas inalámbricos, no son móviles.
• Sistemas de gran apertura, reflejados o de difusión que radian tal y como lo
haría una bombilla, permitiendo el intercambio de información en un rango
más amplio. La norma IEEE 802.11 especifica dos modulaciones para esta
tecnología: la modulación por posición de pulso 16 (PPM - Pulse Position
Modulation) y la modulación 4 PPM proporcionando unas velocidades de
transmisión de 1 y 2 Mbps respectivamente. Esta tecnología se aplica
típicamente en entornos de interior para implementar enlaces punto a
punto de corto alcance o redes locales en entornos muy localizados como
puede ser una aula concreta o un laboratorio.
Modulación por Posición de Pulso (PPM- Pulse Position Modulation)
Es un tipo de modulación por pulsos en que se mantiene constante la amplitud de
los pulsos enviados. La modulación se concentra en la variación de su posición
según el símbolo de la señal, tal como se indica en la Figura 1.12
PPM: Modulación por Posición de Pulso
Señal Análoga"
Variable: Posición cíe pulso
Constantes: Amplitud de pulso.
Posición cíe Pulso
Figura 1.12.- Modulación analógica PPM
Para señales digitales cada símbolo representa un número de bits. Es decir en
16-PPM se mapea cuatro bits en un símbolo de 16 posiciones, mientras que en 4-
PPM, se mapea 2 bits en un símbolo de 4 posiciones, por tanto en éste último
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Termínales Pocket PC. 31
utilizamos la cuarta parte de posiciones que en el anterior, por lo que podríamos
tener 4 símbolos en el mismo período de tiempo, es decir, el doble de número de
bits, y por ende el doble de velocidad.
Formato de la trama PLCP
El formato se muestra en la Figura 1.13
Preámbulo PLCP
SYNC SFD
Encabezado PLCP
DR OCLA LENGTH CRC
MPDU
MAC
57-73 slots 4slots 3 slots 32 slots 16 bits 16 bits Número variables
Figura 1.13.- Formato de Trama PLCP
Preámbulo (Preamble).-
• Sincronización (SYNC - Synchronization).- Consiste en 57 a 73 ranuras o
intervalos de tiempo alternadas de presencia o ausencia de un pulso que
permiten al receptor realizar las acciones necesarias para la sincronización.
Cada ranura tiene una duración de 250ns.
• Delimitador de inicio de trama (SFD - Start Frame Delimitar).- Indica el
inicio de la trama y consiste en una secuencia binaria de 4 ranuras, cuyo
valores 1001.
Encabezado (Header).-
• Velocidad de datos (DR - Data Rate).- Indica la velocidad que será usada
para la transmisión o recepción de datos de los campos de longitud, CRC y
PSDU. Este campo tiene 3 ranuras y sus valores son los que se indican en
la tabla 1.5:
Valor del campo
(binario)
000
001
Velocidad
1 Mbps
2 Mbps
Modulación
16 PPM
4 PPM
Tabla 1.5. Campo de Velocidad de datos para IR
Análisis Técnico 32
El 1 indica un pulso en la ranura, mientras que O significa ausencia de pulso en la
ranura de tiempo,
• Ajuste de nivel de corriente continua (OCLA - DC Leve/ Adjustment).-
Permite al receptor estabiliza el nivel DC después de los campos SYNC,
SFD y DR. Su longitud es de 32 ranuras y sus valores se indican en la
tabla 1.6 :
Valor del campo
(binario)
000000001 0000000000000001 0000000
00100010001000100010001000100010
Velocidad
1 Mbps
2 Mbps
Modulación
16 PPM
4 PPM
Tabla 1.6. Constantes para ajuste de nivel DC
Longitud (LENGTH).- Es un campo de 16 bits que indican el número de
octetos a ser transmitidos en el campo PSDU.
Código de redundancia cíclica PLCP (CRC - Cyclic Redundancy Code).-
Los campos del encabezado están protegidos con la secuencia de
chequeo de trama CCITT CRC-16, basado en el polinomio:
El campo de unidad de datos de servicio de PLCP (PSDU - PLCP Service Data
Unit) tiene un tamaño variable, con un mínimo de O y un máximo de 2500. Todos
los datos son modulados por posición de pulso básica (L-PPM).
1.1.6.9. Arquitectura MAC
La arquitectura MAC está subdivida en el estándar en dos partes:
- • Función de CoordinaciónDistribuida (DCF - Distributed Coordinaron
Function)
Función de Coordinación Puntual (PCF - Point Coordinaron Function)
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectnjm entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 3 3
La primera que equivale a la utilización de CSMA/CA5, que será implementada en
todas las estaciones ya sea de un IBSS o de cualquier configuración de red de
Infraestructura. Por lo tanto, las estaciones que deseen transmitir deben primero
escuchar el medio con la finalidad de conocer si está o no ocupado.
La función de coordinación puntual se incorpora sólo en redes de infraestructura y
utiliza un Punto Coordinador (PC) que operará en el punto de acceso del BSS el
mismo que otorgará el derecho de transmitir a las estaciones.
1.1.6.10. Formato de las tramas MAC
Las tramas MAC contienen los siguientes componentes básicos;
• Cabecera MAC, que comprende campos de control, duración,
direccionamiento y control de secuencia
• Cuerpo de trama de longitud variable, que contiene información específica
del tipo de trama
• Secuencia checksum (FCS) que contiene un código de redundancia CRC
de 32 bits
Las tramas MAC se pueden clasificar según tres tipos:
• Tramas de datos.
• Tramas de control. Los ejemplos de tramas de este tipo son los acuses de
recibo o ACKs, las tramas para multiacceso RTS (Request to Send -
Petición de Envío) y CTS (Clear to Send - Libre para enviar) , y las tramas
libres de contienda
• . Tramas de gestión. Como ejemplo podemos citar los diferentes servicios
de distribución, como el servicio de Asociación, las tramas de Beacon o
portadora y las tramas TIM o de tráfico pendiente en el punto de acceso.
Carrier Sense Múltiple Access with Colusión Avoidance (protocolo para acceso al medio en ambientes compartidos).
Análisis Técnico 34
Formato de la (rama MAC genérica
La Figura 1.14 ¡lustra el formato de la Trama MAC
Bytes:2 2 6 6 6 2 0-2312
Control de
trama
j
Duración
/ID
Dirección
1
Dirección
2
Dirección
3
Control
de
Dirección
4
fc~
Cuerpo
de trama FCS
Encabezado MAC
Figura 1.14.- Formato de trama MAC
Los campos que componen esta trama son;
• Campo de control.- Mostrado en la Figura 1.15
• Duración/lD.- En tramas del tipo PS o Power-Save para dispositivos con
limitaciones de potencia, contiene el identificador o AID de estación. En el
resto, se utiliza para indicar la duración del período que se ha reservado
una estación.
• Campos de Direcciones de 1 a 4.- Contiene direcciones de 48 bits donde
se incluirán las direcciones de la estación que transmite, la que recibe, el
punto de acceso origen y el punto de acceso destino.
• Campo de control de secuencia.- Contiene tanto el número de secuencia
como el número de fragmento en ia trama que se está enviando.
• Cuerpo de la trama.- Varía según el tipo de trama que se quiere enviar.
• FCS.- Es la secuencia de chequeo de trama (frame check sequence),
contiene un código CRC-16 para proteger los datos y el encabezado.
Los campos de control de trama tienen el formato indicado en la Figura 1.15:
80 B1 B2 B3 B4 B7 B9 B10 B11 B12 B13 B14 B15
Versión del
protocolo
Tipo Subtipo To
DS
Desde
DS
Mas
Frag
Retrans
misión
Adm
Poder
Más
Datos
WEP Orden
Bits: 2 2 4 1 1 1 1 1 1 1 1
Figura 1.15.- Formato de trama del campo de control
Diseño de una Red inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 3 5
• Versión.
• Tipo/Subtipo.- Mientras e! campo tipo identifica si la trama es del tipo de
datos, control o gestión, eí campo subtipo nos identifica cada uno de los
tipos de tramas de cada uno de estos tipos.
• A DS/ desde DS.- Identifica si la trama se envía o se recibe al/del sistema
de distribución. En redes ad-hoc, tanto ToDS (Hacia ó al DS) como
FromDS (Desde el DS) están a cero. El caso más complejo contempla el
envío entre dos estaciones a través del sistema de distribución. Para ello
situamos a uno tanto ToDS como FromDS.
• Más fragmentos.- Se activa si se usa fragmentación.
• Retransmisión.- Se activa si la trama es una retransmisión.
• Administración de Poder.- Se activa si la estación utiliza el modo de
economía de potencia.
• Más datos.- Se activa si la estación tiene tramas pendientes en un punto de
acceso.
• WEP.- Se activa si se usa el mecanismo de autenticación y encriptado.
• Orden.- Se utiliza con el servicio de ordenamiento estricto.
Ei formato para una trama de Gestión es independiente del subtipo de trama
como se aprecia en la Figura 1.16:
Bytes: 2 2 6 6 6 2 0-2312 4
Control
de trama
Duración DA SA BSSID Control
de sec
Cuerpo
de trama
FCS
Encabezado MAC
Figura 1.16.- Formato de tramas de gestión
Dentro de las tramas de gestión, los componentes que son obligatorios del campo
del cuerpo de la trama se conocen como Campos Arreglados y son:
• Campo de Número de Algoritmo de Autenticación
• Número de Secuencia de Transacción de Autenticación
• Intervalos de Alerta (Beacon Interval)
Análisis Técnico 36
Campo de Información de Capacidades, el cual se indica en la Figura 1.17:
BO B1 B2 83 B4 B5 B15
ESS IBSS CF
Pollable
Petición
CFPoll
Privacidad Reservado
Figura 1.17.- Campo de capacidades
• Dirección del Punto de Acceso actual
• Campo de Intervalo de Escucha
• Campo de Código de Razón
• Campo de Identificación de Asociación (AID)
• Código de Estado
• Campo de Marcas de Tiempo
1.1.6.11. Direccionamiento en modo infraestructura
A continuación se estudia de manera específica como funciona el
direccionamiento en modo infraestructura.
Como se ha comentado con anterioridad, el caso más complejo de
direccionamiento se produce cuando una estación quiere transmitir a otra ubicada
en otro BSS o sistema de servicios básicos.
En este caso los campos ToDS^FromDS-1 y (as direcciones de cada uno de los
componentes por los que pasa la trama toman el siguiente valor en la trama MAC,
quedando la dirección 1 como el nodo destino, la dirección 2 será la del punto de
acceso final, la dirección 3 sería la del punto de acceso origen y por último, la
dirección 4 sería la del nodo origen.
En la figura 1.18 podemos ver un ejemplo de transmisión del nodo A al nodo E.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y !a Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 37
Sistema de
Distribución
Dirección 1: nodo E, Dir2: AP-3, Dir 3: AP-1, Dir4: nodo A
Figura 1.18.- Gráfico de Direccionamiento en modo infraestructura
1.1.7. ESTÁNDAR IEEE 802.11a |6'
IEEE 802.11a publicado en 1999, toma como estándar base a IEEE 802.11 que
ya fue analizado, presentando algunos cambios en cuanto se refiere a
especificaciones de capa física para trabajar a 5 GHz; y con Multiplexación por
División de Frecuencia Ortogonal (OFDM - Orthogonal Frecuency División
Multiplexing), los mismos que se explican en el estudio de este estándar. Los
temas adicionales como son; la arquitectura, los servicios (SS y DSS), y las
especificaciones para la capa MAC; básicamente se mantienen igual.
1.1.7.1. Soporte Multivelocidad
Se tienen tecnologías de capa física que permiten implementaciones de
transferencia de datos de múltiples velocidades con el objeto de mejorar el
rendimiento de la transmisión,
Normalmente se varía la velocidad de las transmisiones de acuerdo al tipo de
tramas que se envía; así las tramas de control van a una velocidad o grupo de
velocidades que todas las estaciones podrán diferenciar.
De tal forma que para transmitir a la frecuencia de 5 GHz que es la utilizada en
este estándar, cambia el tiempo requerido para transmitir una trama de acuerdo a
la velocidad en la que se transmite.
Análisis Técnico 38
1.1.7.2. Tecnologías de capa física utilizadas
Las diferencias entre los estándares IEEE 802.11a y el 802,11 esque el presente
estándar se utiliza un sistema de Multiplexación por división de frecuencia
ortogonal (OFDM - Orthogonaí Frequency División Multiplexing) y que
adicionalmente se trabaja a frecuencias entre los siguientes rangos: 5.15 - 5,25,
5.25 - 5.35 y 5.725 - 5.825 GHz.
El sistema OFDM provee un LAN inalámbrica con una capacidad de
comunicación de carga útil de datos de 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 y 54 Mbps, El
soporte de transmisión y recepción a velocidades de datos de 6, 12 y 24 Mbps es
obligatorio,
El sistema utiliza 52 subportadoras que están moduladas usando modulación de
fase con desplazamiento de portadora binaria o en cuadratura (BPSK / QPSK),
modulación 16 amplitud en cuadratura (16-QAM - 16-Quadrature Amplitude
Modulation) o 64-QAM. El código de corrección de errores es usado con tasas de
codificación de 1/2, 2/3 o 3/4.
Miiltwlexaclón por división de frecuencia ortogonal (OFDM - Orthogonaí Frequencv
División Midtiylexins)
Un sistema multiportadora utiliza una banda de transmisión de una manera muy
eficiente, mediante su división en cientos de subcanales totalmente
independientes y aislados espectralmente unos de otros. Esto se lleva a cabo
habitualmente en un proceso llamado "subcanalización", y que consiste en
realizar ciertas transformaciones digitales ortogonales en bloques de datos. Cada
subcanal ocupa tan sólo una pequeña fracción del ancho de banda total del canal
de retorno, y sólo se solapa con los subcanales inmediatamente adyacentes.
Los sistemas multiportadora proporcionan, en definitiva, una utilización del
espectro más eficiente, adaptando el número de bits por subcanal a la relación
señal a ruido disponible.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 39
En una comunicación inalámbrica a alta tasa de bit, se requiere un gran ancho de
banda, en estos casos el canal es susceptible a ser selectivo en frecuencia (no
plano). Dividir el ancho de banda total en canales paralelos más angostos, cada
uno en diferente frecuencia (FDM), reduce la posibilidad de desvanecimiento por
respuesta no plana en cada subportadora. Cuando estas subportadoras son
ortogonales en frecuencia, se permite reducir el ancho de banda total requerido
aún más, como se muestra en la figura 1.19 :
Ch.l Ch.2 Ch.3 CM Ch.5 Ch.A Ch.7 Ch.8
Aronr- ce orcro
Figura 1.19.- a) Técnica Multiportadora convencional, b) Modulación con portadoras
ortogonales
Las portadoras individuales del sistema OFDM emplean modulación QPSK con
pulsos rectangulares, es decir, que e! espectro transmitido por cada una de ellas
tiene forma de sincfafT), donde T es el período de símbolo. Ver Figura 1.20.
N : número total de portadoras del sistema
f0: frecuencia de la primera portadora
T : es el período de símbolo de cada flujo de datos
fk = f0 + k/T ; frec de la portadora k,
con k= 1, 2,..., N-1
1/T : inverso del periodo de símbolo.
BW = N/T : anchura de la banda de paso
Potencia
Figura 1.20.- OFDM en el dominio de frecuencia
Análisis Técnico 40
Modulación en Amplitud en Cuadratura ÍOÁM - Ouadrature Amvlitiide Modidation)^
Esta técnica de modulación usa dos portadoras, cada una de la misma frecuencia
pero separadas en fase 90°. Esto significa que una portadora sigue a la otra
separada un cuarto de ciclo. En transmisiones digitales, cada una es modulada en
fase y amplitud por una porción de la señal de la entrada digital. Las dos señales
moduladas se combinan entonces y se transmiten como una sola forma de onda.
El equipo receptor sólo necesita invertir el proceso para producir una salida digital
que puede procesarse para producir imágenes u otra información útil.
Estas señales complejas pueden visualizarse gráficamente muy fácilmente. Si se
representara con un eje la primera portadora (llamémoslo la "en fase" o señal I) y
la otra señal (Q en Cuadratura) en un eje vertical para tener en cuenta el cambio
de fase de 90°. La combinación de estas dos señales es conocida como el
diagrama de la constelación que se muestra en la Figura 1.21.
Q
*
* *
* *o e
* * *
* * *
Q
« o • *
* » 0 *
• • • +
e e * *
* * » *
* • * ** • « «
« • * *
Figura 1.21.- Diagrama de constelación de 16-QAM y 64-QAM
Formato de la trama PLCP (Ver Figura!. 22)
Encabezado PLCP
Velocidad Reservado
4 bits 1 bits
Longitud Paridad
12 bits 1 bits
Cola
6 bits
Servicio
16 bits
PSDU Cola
6 bits
Bits de
Relleno
~~~---^ Código/OFDM Código/OFDM (La velocidad se
"^ (BPSK, r= 1/2) indica en Señalización)
',4 ^!4 _ h»
Preámbulo PLCP
12 símbolos
Señalización
Un símbolo OFDM
DATOS
Número variable de símbolos OFDM
Figura 1.22.- Formato de la trama PPDU
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administra don con Terminales Pocket PC. 41
Los parámetros de modulación dependen de la velocidad de datos y será
configurada según la tabla 1.7:
Velocidad
de datos
(Mbps)
6
9
12
18
24
36
48
54
Modulación
BPSK
BPSK
QPSK
QPSK
16-QAM
16-QAM
64-QAM
64-QAM
Tasa de
codificación
(R)
/2
%
Yz
3/4
1/2
VA
2/3
VA
Bits codificados
por subportadora
(NBPSC)
1
1
2
2
4
4
6
6
Bits codificados
por símbolo
OFDM
(NCBPS)
48
48
96
96
192
192
288
288
Bits de datos
por símbolo
OFDM
(NDBPS)
24
36
48
72
96
144
192
216
Tabla 1.7. Parámetros de velocidad de datos según la modulación
El preámbulo (SYNC - Synchronization).- Es usado para sincronización,
consiste en 10 símbolos cortos y 2 símbolos largos. En total es de 16
microsegundos.
El campo de señalización (SIGNAL) está compuesto por 24 bits y se
transmite a una velocidad de 6 Mbps, es decir se modula con BPSK y
utiliza código convolucional con R = 1/2. Se divide en:
Velocidad de datos (RAJE).- Depende de los valores indicados en la tabla
1.8:
Velocidad (Mbps)
6
9
12
18
24
36
48
54
R1 -R4
1101
1111
0101
0111
1001
1011
0001
' 0011
Tabla 1.8. Constantes para e! campo de velocidad
Longitud (LENGTH).- Indica el número de octetos en la PSDU (entero sin
signo de 12 bits).
Análisis Técnico 42.
• Paridad (P - Paríty), Reservado (R - Reservad) y señal de cola (SIGNAL
TAIL).- El bit 4 se reserva para uso futuro, e! bit 17 es la paridad de los bits
del O a!16 y los bits del 18 al 23 constituyen el SIGNAL TAIL y todos se
configuran en cero.
El campo de datos (DATA) está formado por:
• Servicio (SERVICE).- Tiene 16 bits, los bits desde el O al 6 se transmiten
primero y son ceros para sincronizar al descrambler en el receptor, los
restantes están reservados para uso futuro y se configuran en cero.
• Unidad de datos de servicio PLCP (PSDU - PLCP Service Data Unit).- Son
los datos de la subcapa MAC,
• Bits de cola del PPDU (TAIL)- Son seis bits en cero, los cuales son
requeridos para retornar la codificación convolucionai al estado cero.
• Relleno (PAD).- El número de bits en el campo de datos (DATA) debe ser
múltiplo de NCBPS, el número de bits codificados en un símbolo OFDM (48,
96, 192 o 288 bits), por lo que se rellena de ser necesario con ceros.
1.1.8. ESTÁNDAR IEEE 802.11b 191
Al igual que IEEE 802.11a, éste estándar toma como base a IEEE 802.11 y se
presentan cambios sólo en aspectos puntuales, los mismos que se presentan a
continuación:
1.1.8.1. Especificación de Espectro Ensanchado por Secuencia Directa (DSSS-
DirectSequence Spread Spectrum) de alta velocidad
Para este caso se creó una extensión del sistema DSSS para proveer 5.5 Mbps y
1.1 Mbps adicionalmente como velocidad de transmisión de datos de usuario a las
velocidades conocidas en IEEE 802.11: 1 y 2 Mbps. Para lograr mayores
velocidades, en éste estándar se introduce un esquema de modulación
denominado Código Complementario de Entrada (CCK - Complememtary Code
Keying) ocupando el mismo ancho de banda por canal que en IEEE 802.11.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petrolerosy la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pockeí PC. 43
La capa física básica de alta velocidad utiliza el mismo preámbulo y cabecera
PLCP que la capa física DSSS, de tal manera que ambas pueden coexistir en un
mismo BSS y pueden utilizar el mecanismo de cambio de velocidad (rate
switching) provisto.
De manera opcional se puede reemplazar la modulación CCK con:
• Codificación Convolucional de Paquete Binario (PBCC - Packet Binary
Convolutional Coding).
• Incrementar la velocidad hasta 11 Mbps acortando el preámbulo PLCP.
DSSS de alta velocidad pequeño (HR/DSSS/short) o trabajando con
PBCC: DSSS de alta velocidad utilizando PBCC pequeño
(HR/DSSS/PBCC/short).
Como se puede ver en la Figura 1.23 (a) y (b), en IEEE 802.11 b existen algunos
cambios en el campo de capacidades de la trama MAC; aumentándose tres
campos: Preámbulo Corto, PBCC, y agilidad de canal.
BO B1 B2 B3 B4 B5 B15
ESS IBSS CF
Pollable
Petición
CF Poli
Privacidad Reservado
h.
BO B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B15
ESS IBSS CF
Pollable
Petición
CFPoll
Privacidad Preámbulo
corto
PBCC Agilidad
de canal
Reservado
(b)
Figura 1.23,-Campo de Información de capacidades : (a) IEEE 802.11, (b) IEEE 802.11b
1.1.8.2. Tecnologías de capa física utilizadas
IEEE 802.11b al igual que IEEE 802.11 a nivel de capa física está dividido en dos
subcapas:
Análisis Técnico 44
• Un sistema Dependiente del Medio Físico (PMD - Physical Médium
Dependent),
• Procedimiento de Convergencia de la Capa Física (PLCP - Physical Layer
Convergence Procedure)
La tecnología de transmisión que éste estándar utiliza es espectro ensanchado
por secuencia directa (DSSS - Direct Sequence Spread Spectrum), permitiendo
obtener velocidades de 1, 2, 5.5 y 11 Mbps.
Código Complementario de. Entrada (CCK— Complememtary Code Kevins:)
En 1998 Lucent y Harris Semiconductors le propusieron a la IEEE un nuevo
estándar llamado 802.11 b, que introducía como novedad el método CCK
(Complemeníary Code Keying) con el fin de poder transmitir a 11 Mbps. Para
lograr dicho rendimiento cambiaron a CCK la forma de codificar los datos. En
lugar de usar el Código Barrer, utiliza series de secuencias complementarias que
cuentan con 64 palabras únicas. En contraposición al Código de Barker, por CCK
se pueden representar 6 bits de datos en una sola palabra y no 1 bit de datos por
palabra como hacía el Código Barker.
El 802.11 b especifica la modulación Complementary Code Keying (CCK), que
consiste en un conjunto de 64 palabras código de 8 bits. Como conjunto, estas
palabras código tienen propiedades matemáticas únicas que les permiten
distinguirse correctamente uno de otra por un receptor, incluso en presencia de un
ruido importante e interferencia multicamino. La tasa de 5.5 Mbps usa el CCK
para codificar 4 bits por portadora, mientras que la tasa de 11 Mbps codifica 8 bits
por portadora. Ambas velocidades usan la técnica de modulación QPSK. Así es
como se obtiene altas tasas de datos.
Formato de la siibcaya PLCP de alta velocidad
Tiene dos preámbulos y encabezados diferentes, uno largo a 1 Mbps (obligatorio)
y otro corto a 2 Mbps (opcional), como se puede apreciaren la Figura 1.24 :
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 45
SYNC
128 bits
\D
16 bits
Preámbulo PLCP
144 bits
SIGNAL
8 bits
SERVICE
8 bits
— -"
Encabezado PLCP
48 bits
LENGTH
16 bits
1 Mbps DBPSH
PSDU
*
CRC
16 bits
L^^
192 jis
PPDU
1 Mbps DBPSK
1 Mbps DQPSK
5,5 y 11 Mbps
Figura 1.24.- Formato PPDU de trama PLCP larga
El formato de la trama PLCP larga es similar al indicado en el estándar IEEE
802.11, con las siguientes excepciones:
• El preámbulo y el encabezado se transmiten a una velocidad de 1 Mbps.
• La codificación de la velocidad de transmisión de los datos en el campo de
señalización (SIGNAL) es igual al valor de este campo (8 bits) multiplicado
por 100 Kbps como se especifica en [atabla 1.9:
Valor del campo
(hexadecimal)
OA
14
37
6E
Velocidad
1 Mbps
2 Mbps
5,5 Mbps
11 Mbps
Modulación
DBPSK
DQPSK
CCK
CCK
Tabla 1.9. Campo de señalización en IEEE 802.11b
La utilización del campo de servicio PLCP (SERVICE) se define
específicamente para soportar alta velocidad. Estas características se
expresan en la tabla 1.10 :
BO
o
T3
£
0)
en
OJ
o:
Bl
o
•o
£
0)
w
cu
(T
b2
Bit para relojes
bloqueados
0 = no
1 = bloqueados
b3
Bit de selección
de modulación
0 = CCK
1 =PBCC
B4
o
-o
£
O)
co
0)
tr
b5
o
"O
£
<D
0)
0)
(X
b6
o
•o
rT
OJ
U)
CU
cr
b7
Bit de extensión
del campo
longitud
(LENGHT)
Tabla 1.10. Campo de Servicio en IEEE 802.11b
Análisis Técnico 46
El campo de longitud (LENGHT) contiene 16 bits que indican el número de
microsegundos (16 a 65535) requeridos para transmitir un PSDU. Para no tener
ambigüedad al indicar la velocidad sobre los 8 Mbps, se utiliza el último bit del
campo de servicio como se indica:
• 5.5 Mbps CCK, la longitud = número de octetos x 8/5.5, redondeando sobre
el siguiente entero.
• 11 Mbps CCK, la longitud = número de octetos x 8/11, redondeando sobre
el siguiente entero, el bit 7 del campo de servicio indica O si el redondeo
tomó menos de 8/11, o 1 si tomó más o igual a 8/11.
• 5.5 Mbps PBCC, la longitud - (número de octetos + 1) x 8/5.5,
redondeando sobre el siguiente entero.
• 11 Mbps PBCC, la longitud = (número de octetos + 1) x 8/11, redondeado
sobre el siguiente entero, el bit 7 del campo de servicio indica O si el
redondeo tomó menos de 8/11, o 1 si tomó más o igual a 8/11.
En la Figura 1.25 se muestra el formato de una trama PLCP corta:
Aleatorizado
con ceros
SYNCcorto
56 bits
^
SFD retrasado
SFDcorto
1 6 bits
DBPSK
Preámbulo PLCP corto
72 bits a 1 Mbps
SIGNAL SERVICE
8 bits 8 bits
2 Mbps
-— -^~
Encabezado PLCP corto
48 bits a 2 Mbps Variable
^^"---* . *.
LENGTH CRC
16 bits 16 bits
^^
PSDU
a 2, 5.5 o11 Mbps
^^
96 ¡os
PPDU
Figura 1.25.- Formato PPDU de trama PLCP corta
El formato de la trama PLCP corta es similar al formato de la trama PLCP larga,
con las siguientes excepciones:
El preámbulo se transmite a una velocidad de 1 Mbps, mientras que el
encabezado se lo realiza al doble de velocidad, es decir a 2 Mbps.
El campo de sincronización (shortSYNC) sólo consta de 56 bits y no de 128
como en el estándar IEEE 802.11. - - -
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 47
El campo de inicio de trama (shortSFD) tiene el valor de 05CF en
hexadecimal. Un receptor que no está configurado para usar la opción de
encabezado corto no detectará este SFD.
La codificación de la velocidad de transmisión de los datos en el campo de
señalización (SIGNAL) es igual a este valor multiplicado por 100 Kbps
como se especifica en la tabla 1.11 ;
Valor del campo
(hexadecimal)
14
37
6E
Velocidad
2Mbps
5,5 Mbps
11 Mbps
Modulación
DQPSK
CCK
CCK
Tabla 1.11. Campo se señalización en IEEE 802.11b
De acuerdo a la corrección realizada de este estándar en el año 2001, los niveles
máximos de potencia radiada son: 1000 mW para Estados Unidos, 100mW para
Europa y hasta 10 mW/MHZ en Japón.
Para finalizar, cabe mencionar que la implementación de redes inalámbricas de
acuerdo a éstos estándares (IEEE 802.11, 802,11a, 802.11b), está sujeta a la
certificación de los equipos y a los requerimientos de operación establecidos por
organismos regulatorios nacionales y regionales.
1.1.9. ESTÁNDAR IEEE 802.11d l i o i
IEEE 802.11 d de 2001 es un estándar que introduce mejoras y cambios en cuanto
a inclusión de información de países y dominios regulatorios basándose en las
ediciones de los ya analizados IEEE 802.11, 802.11a, 802.11b, los mismos que
son motivo de estudio sin ser tomados en cuenta los aspectos que se mantienen
igual respectoal estándar base IEEE 802.11. .
1.1.9.1. Tramas de Administración.-
IEEE 802.11d añade tres campos básicos a estas tramas para cuando la
Capacidad MultiDominio Activada es real, como se indica en la Tabla 1.12:
Análisis Técnico 48
Orden
A
B
C
Campos
Información de País
Parámetros FH
Tabla de Patrones de salto FH
Descripción
Estos elementos deben estar presentes cuando la
Capacidad Activada Multídomínio es real
Tabla 1.12. Campos añadidos a las tramas de Administración
Información de País.-
El elemento de Información de País contiene la información que permite a una
estación identificar el dominio regulatorio en el que está localizada y configurar su
tecnología de capa física de acuerdo al mismo. La longitud de este elemento es
variable (mínimo 8 octetos) de acuerdo al tipo de información que cambia
dependiendo de lo parámetros de cada país como son: El número del Primer
Canal, número de canales, y niveles de energía transmitida máximos.
Parámetros FH.-
Estos parámetros tienen la información necesaria que permite a una estación
calcular el código de familia a través de Códigos de Congruencia Hiperbólicos
(HCC- Hyperbolic Congruence Codes) y Códigos de Congruencia Hiperbólicos
Extendidos (EHCC-Extended Hyperbolic Congruence Codes).
Las secuencias de salto tipo HCC se derivan de una fórmula simple que utiliza
operaciones de campo en un grupo.
Tabla de Patrones de salto FH .-
Los patrones contienen la información necesaria para una implementación de
salto, capaz de crear secuencias para operar en un dominio regulatorio
(Regulaciones en cuanto a potencia y frecuencia dependiendo del País o Zona).
Este elemento es variable en longitud
Modo de Operación al ingresar en un Dominio Regulatorio.-
Una estación que puede operar a través de dominios regulatorios debe pasar por
defecto a un estado de exploración pasiva cuando pierda conectividad con su
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 4 9
/^ ESS; utilizando solo las capacidades de recepción de la estación, de esta forma
llega a ser compatible con los requerimientos del dominio.
AI ingresar al dominio la estación deberá comenzar un proceso de aprendizaje
para encontrar al menos un canal válido y poder recibir tramas de guía a través
de las cuales determinará los parámetros a los que debe configurarse para operar
normalmente.
1.1.10. ESTÁNDAR IEEE 802.11e[10[
Estándar creado para mejorar y administrar lo que se refiere a Calidad de Servicio
/ .> (QoS - Quality of Service). Calidad de Servicio es un tema que estudia el trato
diferenciado de las tramas de acuerdo a la información transmitida.
Las clases de servicio se presentan de la siguiente forma en este estándar:
• Transferencia de Voz
• Transferencia de video y audio
• Video Conferencia
• Distribución de datos fluidamente
Estas mejoras en combinación con las nuevas tecnologías de transmisión de capa
física incrementarán notoriamente el rendimiento de redes IEEE 802.11.
1.1.11. ESTÁNDAR IEEE 802.11f
'101
No se había definido un estándar o una adición a uno que resuelva el problema
de la operación de puntos de acceso de diferentes fabricantes en uno o más
sistemas de distribución, lo cual muchas veces impedía el crecimiento de las
redes inalámbricas. IEEE 802.11f corrige esto especificando la información que se
requiere intercambiar entre puntos de acceso, de tal forma que los-sistemas de
distribución puedan trabajar con diferentes AP.
La información a intercambiarse se especifica por uno o más sistemas de
distribución de manera suficiente de manera que si éstos contienen puntos de
acceso de diferentes fabricantes, se puedan comunicar.
Análisis Técnico 50
1.1.12. ESTÁNDAR IEEE 802.11g |101
IEEE 802. 11b, el más utilizado en redes de área local inalámbricas ha operado
mucho tiempo a velocidades de hasta 11 Mbps, lo cual es relativamente bajo
comparando con algunas redes cableadas actuales. Por ello el IEEE aprobó IEEE
802. 11g, después de un proceso de estandarización de más de tres años, que es
un adicional a la familia de estándares IEEE 802.11 el cual permite alcanzar una
velocidad de transmisión de hasta 54 Mbps.
Este aumento en la velocidad permite extender la capacidad de servir a cuatro o
cinco veces más usuarios de lo que actualmente se lo hace. Abriendo además la
posibilidad de utilizar en redes IEEE 802.11 aplicaciones como transmisión de
video multimedia y broadcast MPEG.
IEEE 802. 11 g posee la flexibilidad suficiente para coexistir con redes
implementadas bajo IEEE 802. 11 b, puesto que trabaja a 2,4 GHz, permitiendo la
¡nteroperabilidad entre equipos ya instalados con equipos nuevos diseñados bajo
este estándar.
1.1.13. ESTÁNDAR IEEE 802.11h [101
El objetivo de este estándar es cumplir con los reglamentos europeos para redes
WLAN a frecuencias de operación de 5 GHz.
En Europa para trabajar en la banda de 5 GHz se requiere que los productos
tengan control de la potencia de transmisión (TPC - Transmit Power Control) y
selección de frecuencia dinámica (DFS - Dynamic Frecuency Selection)
TPC limita la potencia transmitida al mínimo necesario para alcanzar al usuario
más alejado.
DFS selecciona el canal de radio en el punto de acceso para reducir
significativamente la interferencia con otros sistemas que trabajan a frecuencias
cercanas.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 5 "\c 1.1.14- IEEE802.11Í11011"1
^
Estándar de seguridad para redes 802.11. Surgió a raíz de las vulnerabilidades
de! 802,11b y será aplicable a redes 802.11a (54Mbps), 802.11b (llMbps) y
802.11g (54Mbps). Actualmente es un borrador de la IEEE y se encuentra en la
fase final de su diseño según la última reunión del grupo en Mayo del 2004, en
Albuquerque,
La seguridad se especifica principalmente a través del algoritmo WEP que
proporciona servicios de autenticación y cifrado con llaves secretas que va de 40
a 256 bits.
*
Ya se han extraído partes de otros estándares y publicaciones que se han
desarrollado completamente:
• Usa parte del estándar IEEE 802.1X.
• Acceso Protegido para Fidelidad Inalámbrica (WPA - Wi-Fi Protected
Access) y el Protocolo de Integridad de Llave Temporal (TKIP - Témpora!
Key Integrity Protocol).
TKIP es un mecanismo estándar para autenticar centralmente estaciones y
^ usuarios, es un estándar abierto, soporta diferentes algoritmos de encriptación. Se
apoya en el protocolo de autenticación EAP (Extensible Authentication Protocol),
en realidad es EAPoL (EAP over LAN) de forma que se puede usar en redes
ethernet, 802.11, Token-Ring y FDDI. Requiere cliente (suplicant), Punto de
Acceso y servidor de autenticación. EAP es soportado por muchos Puntos de
Acceso y por el Portal.
Variantes de EAP (Extensible Authentication Protocol):
• EAP-TLS (EAP- Transport Leve! Securíty).- Autenticación mutua, cifrada y
depende de certificados digitales.
Análisis Técnico 52
• EAP-TTLS (EAP Tuneied TLS).- No necesita ambos certificados, solo el de
el servidor para crear un túnel. Usado en redes inalámbricas.
• EAP-MD5.- El servidor envía un mensaje desafío al cliente y este contesta
con otro mensaje MD5 o no autentica. Fácil de implementar pero menos
fiable.
• LEAP (üghtweigth EAP).- Implementación de Cisco, autenticación mutua,
permite el uso dinámico de WEP.
• PEAP (Protected EAP).- Desarrollado por M$, Cisco y RSA, similar a
EAPTTLS.
Seguridad -802.1X [11]
802. 1X es un borrador de estándar para el control de acceso a redes basado en
puerto que se utiliza para proporcionar acceso a red autenticado para las redes
Ethernet. Este control de acceso a red basado en puerto utiliza las características
físicas de la infraestructura LAN conmutada para autenticar los dispositivos
conectadosa un puerto LAN.
Si el proceso de autenticación no se realiza correctamente, se puede impedir el
acceso al puerto. Aunque este estándar se ha diseñado para redes Ethernet con
cable, se puede aplicar a las redes LAN inalámbricas 802.1 1 .
Concretamente, en el caso de las conexiones inalámbricas, el punto de acceso
actúa como autenticador para el acceso a la red y utiliza un servidor del Servicio
de usuario de acceso telefónico de autenticación remota (RADIUS - Remote
Access Dial-up Service) para autenticar las credenciales del cliente. La
comunicación es posible a través de un "puerto no controlado" lógico o canal en el
punto de acceso con el fin de validar las credenciales y obtener claves para
obtener acceso a la red a través de un "puerto controlado" lógico. Las claves de
que dispone el punto de acceso y el cliente como resultado de este intercambio
permiten cifrar los datos del cliente y que el punto de acceso lo identifique. De
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. _ 5 3
este modo, se ha agregado un protocolo de administración de claves a la
seguridad de 802.11.
Los pasos siguientes describen el planteamiento genérico que se utilizaría para
autenticar el equipo de un usuario de modo que obtenga acceso inalámbrico a la
red.
• Sin una clave de autenticación válida, el punto de acceso prohibe el paso
de todo el flujo de tráfico. Cuando una estación inalámbrica entra en el
alcance del punto de acceso, éste envía un desafío a la estación.
• Cuando la estación recibe el desafío, responde con su identidad. El punto
de acceso reenvía la identidad de la estación a un servidor RADIUS que
realiza los servicios de autenticación.
• Posteriormente, el servidor RADIUS solicita las credenciales de la estación,
especificando el tipo de credenciales necesarias para confirmar su
identidad. La estación envía sus credenciales al servidor RADIUS (a través
del "puerto no controlado" del punto de acceso).
• El servidor RADIUS valida las credenciales de la estación (da por hecho su
validez) y transmite una clave de autenticación al punto de acceso. La
clave de autenticación se cifra de modo que sólo el punto de acceso pueda
interpretarla.
• El punto de acceso utiliza la clave de autenticación para transmitir de
manera segura las claves correctas a la estación, incluida una clave de
sesión de unidifusión para esa sesión y una clave de sesión global para
las multidifusiones.
• Para mantener un nivel de seguridad, se puede pedir a la estación que
vuelva a autenticarse periódicamente.
1.1.15. ESTÁNDAR IEEE802.11J
El propósito del Grupo de Tareas "J" es el de añadir una selección canal para
4.9 GHz y 5 GHz en Japón, de acuerdo a las reglas japonesas en lo que se refiere
Análisis Técnico 54
a: Modo de Operación, Velocidades de transmisión, potencia radiada, emisiones
no permitidas.
1.1.16. ESTÁNDAR IEEE 802.15.1 (BLUETOOTH) "2|
IEEE 802.15.1 se caracteriza por sus rangos de acción cortos, por lo que ha sido
denominado como una Red Inalámbrica Personal (WPAN - Wireless Personal
Área Network).
1.1.16.1. Tecnologías de comunicaciones WPAN
Conectar dispositivos personales es diferente a conectar dispositivos
computacionales; en el primer caso es más referido a un usuario y sus
dispositivos que lo rodean y en el segundo a una corporación situada
geográficamente en una localidad.
En WPAN para que exista comunicación no es necesario una línea de vista, por
esta razón estas redes emplean tecnologías de radio frecuencia (RF) para que la
señal llegue a dispositivos ocultos.
Las diferencias entre comunicaciones personales y comunicaciones en redes de
área local fundamentalmente son tres:
• Niveles de potencia y cobertura
• Control del medio :
• Tiempo de vida de la red
WPAN tiene áreas de cobertura de hasta 10 m y un consumo de poder reducido
normalmente de 1 mW
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrurn entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 5 5
WPAN Bluetooth
La tecnología inalámbrica Bluetooth emplea radioenlaces de cortos rangos que
han sido optimizados para reducir el consumo de poder, operar con baterías y en
dispositivos de pequeño tamaño.
Una red personal Bluetooth soporta ambas: comunicaciones sincrónicas en
canales de grado de voz de telefonía y comunicaciones asincrónicas en canales
para comunicaciones de datos.
Opera en la banda de 2.4 GHz. Un transceptor de gran frecuencia de salto (1600
saltos/seg) se utiliza para combatir la interferencia y la degradación de la señal en
esta banda.
Finalmente IEEE 802.15.1 utiliza una Modulación Gaussiana Binaria por
desplazamiento en frecuencia (GFSK) con una velocidad de señal de 1 millón de
símbolos por segundo
Topologías de conectividad Bluetooth WPAN
Este estándar define dos topologías: Piconet y Scatternet.
Piconet-
Una piconet es una red personal formada por un dispositivo Bluetooth
denominado Maestro y uno o más dispositivos denominados Esclavos. Cada
piconet se distingue por un cana! utilizando salto en frecuencia basado en la
dirección del maestro. Todos los dispositivos de la red se sincronizan utilizando el
reloj del Maestro.
Un dispositivo Maestro puede ser esclavo en una sesión y viceversa.
Scatternet-
Una scatternet es una colección de piconets operativas solapadas en tiempo y
espacio. Un equipo puede part¡cipar-en varias piconets a la vez; posibilitando así
Análisis Técnico 56
que la información pueda fluir más allá del área de cobertura de una piconet
simple.
Un dispositivo en una scatternet puede ser esclavo en varias piconets, pero
maestro en sólo una de ellas.
Una WPAN Bluetooth puede conectarse con otras redes IEEE 802 a través de un
Gateway de Agregación (AG - Attachment Gateway) como se ilustra en la figura
1.26.
Figura 1.26.- Integración de Bluetooth con otras redes.
1.1.17. HIPERLAN
HiperLAN (High Performance Radio Local Área Network) 1 es un estándar LAN de
radiofrecuencia creado por el Comité de Equipos y Sistemas de Radio 10
(RES 10 - Radio Equipment and Systems) del Instituto de Estandarización de
Telecomunicaciones Europeo (ETSI); diseñado para proveer comunicaciones de
alta velocidad (20 Mbps) entre dispositivos portátiles y móviles en el rango de
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spfead Spectmm entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 57
5 GHz. Se puede usar además como extensión a una red cableada y soporta
aplicaciones multimedia.
HiperLAN 2 opera en la banda de frecuencia de 5.2 GHz con velocidades de
transmisión de hasta 54 Mbps. Las funciones de administración del tráfico en
HiperLAN soportan calidad de servicio y permiten transferir por la red aplicaciones
de voz y video; en adición a esto HiperLAN 2 puede ofrecer interacción con
sistemas celulares 3G permitiendo a los usuarios moverse libremente entre
diferentes redes.
Características principales de HiperLAN 2:
• Tasa de transmisión de datos de hasta 54 Mbps y cobertura LAN
• 30 m de radio en lugares internos y 150 m en exteriores.
• Calidad de Servicio
• Seguridad de datos escalable
• Ahorro de energía
Topología
Una topología típica de HiperLAN 2 se muestra en la figura 1.27, los terminales
móviles (MT - Mobil Terminal ) se comunican con un punto de acceso a la vez
sobre una interfaz aire en movimiento, la misma que puede ir hacia otras celdas
realizando una asociación con el punto de acceso más cercano.
Fixed network (e g "a LAN)
Figura 1.27.-Topología de red HiperLAN
Análisis Técnico 58
Se contempla en HiperLAN también redes tipo Ad hoc, en las que los terminales
se comunican directamente.
Al igual que IEEE 802.11a HiperLAN 2 utiliza OFDM como tecnología de
transmisión de capa física.1.1.18. HOMERFSWAP1141
En marzo de 1998 el Grupo de Trabajo de Radio frecuencia en el Hogar
(HRFWG) desarrolló la especificación denominada Protocolo de Acceso
Inalámbrico Compartido (SWAP - Shared Wireless Access Protocol) para una
amplia gama de dispositivos dentro y alrededor del hogar.
A! igual que Bluetooth, utiliza la banda de frecuencia de 2.4 GHz.
A continuación se indican las principales características del estándar:
• Rango de frecuencia : 2.402 - 2.480 GHz
• Tasa de datos : hasta 2 Mbps con 4FSK
• Ancho de Banda por canal: 1 MHz
• Cobertura : hasta 100 m
• Potencia transmitida; Máximo 100 mW.
La tecnología SWAP puede operar en modo Ad hoc, o como una red
administrada bajo el control de un punto de conexión.
Topología de red
Una red Ad hoc, soporta únicamente comunicaciones de datos. Todas las
estaciones son iguales y el control de la red se distribuye entre las estaciones.
Un punto de conexión se requiere para comunicaciones críticas en el tiempo
como voz interactiva. El punto de conexión es la puerta de enlace a la red
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Termínales Pocket PC. 59
telefónica, y se puede conectar a un computador mediante una interfaz como la
de Bus Serial Universal (USB - Universal Serial Bus). Además el punto de
conexión controla la administración de energía, y realiza la invitación a estaciones
a transmitir para prolongar la vida de las baterías de los dispositivos móviles, de
esta forma ellos no tienen que emitir tramas de petición al punto de conexión.
1.1.19. COMPARACIÓN DE ESTÁNDARES Y ELECCIÓN DE 802.11b
Al momento de elegir una tecnología de transmisión de información vía
inalámbrica destinada a aplicarse dadas unas condiciones específicas, es
necesario establecer los requerimientos mínimos; en este caso:
• Aspectos regulaíorios de acuerdo al país o región
• Grado de complejidad de la tecnología vs. aplicación de la red
• Interoperabilidad de sistemas
• Velocidad de transmisión
• Escalabilidad y proyecciones a futuro
• Costo de implementación
• Beneficios obtenidos
• Impacto Ambiental
• Aceptación de la gente
Los mismos que se analizan en el desarrollo de este proyecto.
En la Tabla 1.13 se presenta una comparación de los estándares más relevantes
ya estudiados.
ORGANISMO
IEEE
IEEE
IEEE
IEEE
ETSI
BLUETOOTH
SIG
HRFWG
ESTÁNDAR
802.11
802.11 b
802.11a
802.11g
HiperLAN 2
Bluetooth
HomeRF SWAP
FRECUENCIA
2.4 GHz
2.4 GHz
5 GHz
2.4 GHz
5 GHz
2.4 GHz
2.4 GHz
CAPA FÍSICA
FHSS/DSSS '
DSSS
OFDM
OFDM/DSSS
OFDM
DSSS/FHSS
FHSS
VELOCIDAD
MÁXIMA
2Mbps
11 Mbps
54 Mbps
54 Mbps
54 Mbps
1 Mbps
2 Mbps
DISPONIBILIDAD
1999
2001
2002
2002
2003
2002
1998
Tabla 1.13. Comparación entre estándares inalámbricos
Análisis Técnico 60
Por los siguientes aspectos se ha optado por el estándar IEEE 802.11 b para la
realización de este Proyecto:
• Es uno de los más difundidos a nivel mundial.
• La tecnología Spread Spectrum está regulada en el Ecuador
(Ver Anexo A).
• Posee una tasa de datos adecuada y suficiente para las aplicaciones que
se utilizan en este proyecto (transferencia de información escrita).
• Los equipos a utilizarse son de menor costo que los correspondientes a
otras tecnologías.
• Sus distancias de cobertura son las requeridas.
• Sus equipos son compatibles con tecnologías y estándares nuevos que
ofrecen mayores prestaciones.
• Trabaja a una frecuencia de libre operación para interiores.
1.3. PROTOCOLOS PARA COMUNICACIONES MÓVILES m
En la capa de enlace según el modelo de referencia OSI, existen dos subcapas, la
subcapa MAC y la LLC, para asegurar la interoperabilidad entre los diferentes
estándares para redes LAN, los estándares inalámbricos definen la capa física y
la subcapa MAC, siendo la subcapa LLC compatible para todos los estándares.
A nivel de Capa Enlace, el estándar 802.11 se compone de dos funcionalidades
básicas: la función de coordinación puntual (PCF) y la función de coordinación
distribuida (DCF), como se ilustra en la Figura 1.28 :
Requerido para Servicios
libres de Contención *
MAC extendida
Point
Coordinatíon
Function
(PCF)
1
/ (
/
Disbribuited
Coordination Funcíion
(DCF)
Usado para Servicios de
Contención y base de PCF
Figura 1.28.-Arquitectura MAC
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 61
1.1.20. DCF (FUNCIÓN DE COORDINACIÓN DISTRIBUIDA)
Se define función de coordinación como la funcionalidad que determina, dentro de
un conjunto básico de servicios (BSS), cuándo una estación puede transmitir y/o
recibir unidades de datos de protocolo a nivel MAC a través del medio
inalámbrico. En el nivel inferior del subnivel MAC se encuentra la función de
coordinación distribuida y su funcionamiento se basa en técnicas de acceso
aleatorias de contienda por el medio.
El tráfico que se transmite bajo esta funcionalidad es de carácter asincrono ya
que estas técnicas de contienda introducen retardos aleatorios y no predecibles
no tolerados por los servicios síncronos.
Las características de DCF se las puede resumir en estos puntos:
• Requiere reconocimientos ACKs, provocando retransmisiones si no se
recibe.
• Utiliza el campo Duration/ID que contiene el tiempo de reserva para
transmisión y ACK. Esto quiere decir que todos los nodos conocerán
cuando el canal volverá a quedar libre.
• Implementa fragmentación de datos.
• Concede prioridad a tramas mediante el espaciado entre tramas (IFS).
• Soporta Broadcast y Multicast sin ACKs.
Protocolo de Acceso al medio CSMA/CA y MACA
El algoritmo básico de acceso a este nivel es muy similar al implementado en el
estándar IEEE 802.3 y es el llamado CSMA/tíA (Carrier Sense Múltiple Access /
Colusión Avoidance). Y se lo describe a continuación:
• Antes de transmitir información una estación debe monitorear el medio, o
canal inalámbrico, para determinar su estado (libre / ocupado).
Análisis Técnico 62
• Si el medio no esta ocupado por ninguna otra trama la estación ejecuta una
espera adicional llamada espaciado entre tramas (1FS).
• Si durante este intervalo temporal, o bien desde el principio, el medio se
determina ocupado, entonces la estación debe esperar hasta el final de la
transacción actual antes de realizar cualquier acción.
• Una vez finalizada esta espera debido a la ocupación del medio la estación
ejecuta el llamado algoritmo de Backoff, según el cual se determina una
espera adicional y aleatoria escogida uniformemente en un intervalo
llamado ventana de contienda (CW). El algoritmo de Backoff da un número
aleatorio y entero de ranuras temporales (slot time) y su función es la de
reducir la probabilidad de colisión que es máxima cuando varias estaciones
están esperando a que el medio quede libre para transmitir.
• Mientras se ejecuta la espera marcada por el algoritmo de Backoff, se
continúa escuchando el medio de tal manera que si el medio se determina
libre durante un tiempo de al menos 1FS, ésta espera avanza
temporalmente hasta que la estación consume todas las ranuras
temporales asignadas. Pero, si el medio no permanece libre durante un
tiempo igual o superior a IFS el algoritmo de Backoff queda suspendido
hasta que se cumpla esta condición.
Cada retransmisión provocará que el valor de CW, que se encontrará entre
CWmin y CWmax se duplique hasta llegar al valor máximo. Por otra parte, el valor
de la ranura de tiempo es 20 pseg.
CSMA/CA en un entorno inalámbrico y celular presenta dos principales problemas
que son:
. • Nodos ocultos.- Una estación cree que el canal está libre, pero en realidad
está ocupado por otro nodo que no escucha.
• Nodos expuestos. Una estación cree que el canal está ocupado, pero en
realidad está libre pues el nodo al que oye no le interferiría para transmitir aotro destino.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 6 3
La solución que propone 802.11 es MACA o MultiAccess Colusión Avoidance.
Según este protocolo, antes de transmitir el emisor envía una trama RTS
(Request to Send)6, indicando la longitud de datos que quiere enviar. El receptor
le contesta con una trama CTS (Clearto Send), repitiendo la longitud. Al recibir el
CTS, el emisor envía sus datos.
Los nodos seguirán una serie de normas para evitar los nodos ocultos y
expuestos:
• Al escuchar un RTS, se debe esperar un tiempo por el CTS.
« A l escuchar un CTS, se debe esperar según la longitud.
La solución final de 802. 11 utiliza MACA, sirviéndose de CSMA/CA para enviar los
RTS y CTS.
Espaciado entre tramas IFS
El tiempo de intervalo entre tramas se llama IFS. Durante este periodo mínimo,
una estación STA estará escuchando el medio antes de transmitir. Se definen
cuatro intervalos de tiempo para dar prioridad de acceso al medio inalámbrico:
• . SIFS (Short IFS).- Este es el período más corto. Se utiliza
fundamentalmente para transmitir los ACK. También es utilizado para
transmitir cada uno de los fragmentos de una trama. Por último, es usado
por una estación ó Punto de Control para enviar testigo a estaciones que
quieran transmitir datos síncronos.
• . PIFS (PCF).- Es utilizado por estaciones para ganar prioridad de acceso en
los periodos libres de contienda. Se utiliza para ganar la contienda normal,
que se produce al esperar DIFS.
• . DIFS (DCF).- Es el tiempo de espera habitual en las contiendas con
mecanismo MACA. Se utiliza para el envío de tramas MAC MPDUs y
tramas de gestión MMPDUs.
. RTS/CTS {Ready to send/Clear to send).- Señales utilizadas para indicar que el dispositivo está listo para enviar (RTS)
y el otro se encuentra listo para recibir (CTS).
Análisis Técnico 64
• . EIFS (Extended IFS). Controla la espera en los casos en los que se detecta
la llegada de una trama errónea. Espera un tiempo suficiente para que se
vuelva a enviar la trama u otra solución.
Conocimiento del medio
Las estaciones tienen un conocimiento específico de cuando la estación, que en
estos momentos tiene el control del medio, debido a que está transmitiendo o
recibiendo, va a finalizar su periodo de reserva del canal.
Esto se hace a través de una variable llamada NAV (Network Allocation Vector)
que mantendrá una predicción de cuando el medio quedará liberado.
Tanto al enviar un RTS como al recibir un CTS, se envía el campo Duration/ID
con el valor reservado para la transmisión y el subsiguiente acuse de recibo. Las
estaciones que estén a la escucha modificarán su NAV según el valor de este
campo Duration/ID. En realidad, hay una serie de normas para modificar el NAV,
una de ellas es que el NAV siempre se situará al valor más alto de entre los que
se disponga,
1.1.20.1. PCF (Función de Coordinación Puntual)
Por encima de la funcionalidad DCF se sitúa la función de coordinación puntual,
PCF, asociada a Jas transmisiones libres de contienda que utilizan técnicas de
acceso deterministas. El estándar IEEE 802.11, en concreto, define una técnica
de interrogación circular desde el punto de acceso para este nivel. Esta
funcionalidad está pensada para servicios de tipo síncrono que no toleran
retardos aleatorios en el acceso al medio.
Estos dos métodos de acceso pueden operar conjuntamente dentro de una
misma celda o conjunto básico de servicios 'dentro de una estructura llamada
supertrama. Un parte de esta superirama se asigna al período de contienda
permitiendo al subconjunto de estaciones que lo requieran transmitir bajo
mecanismos aleatorios. Una vez finaliza este lapso, el punto de acceso toma el
medio y se inicia un período libre de contienda en el que pueden transmitir el resto
de estaciones de la celda que utilizan técnicas deterministas.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum eníre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 6 5
Un aspecto previo a comentar el funcionamiento de PCF, es que es totalmente
compatible con el modo DCF, observándose que el funcionamiento es
transparente para las estaciones. De esta manera, una estación se asociará (se
dará de alta en un modo infraestructura) de modo que pueda actuar en el período
CFP, declarándose como CF-PolIable7, o por el contrario, se situará su NAV
según las indicaciones del punto de coordinación.
Existe un nodo organizador o director, llamado punto de coordinación o PC. Este
nodo tomará el control mediante el método PIFS, y enviará un CF-PoIl a cada
estación que pueda transmitir en CFP, concediéndole poder transmitir una trama
MPDU. El PC mantendrá una lista Pollable donde tendrá todos los datos de las
estaciones que se han asociado al modo CF-PolIable.
La concesión de transmisiones será por riguroso listado y no permitirá que se
envíen dos tramas hasta que la lista se haya completado.
El nodo utilizará una trama para la configuración de la supertrama, llamada
Beacon, donde establecerá una velocidad (CFRate) o tasa de períodos de
contienda. Pese a que el intervalo de contienda se puede retrasar por estar el
medio ocupado, la tasa se mantendrá en el siguiente período con medio libre.
Las estaciones que no usen el CF, situarán su NAV al valor del final del CF y
luego lo inicializarán otra vez para poder modificarlo en el período de contienda en
igualdad de condiciones.
Un problema importante que puede ocurrir en solapamiento de redes Inalámbricas
será cuando varios sistemas con coordinación puntual compartan una tasa de
velocidad semejante. Una solución suele ser establecer un periodo de contienda
entre PCs para ganar el medio esperando un tiempo DIFS+ BackOff (1-CWmin).
/•j|i Pollable es un término utilizado para indicar que en un sistema hay una entidad maestra y otras subordinas, la entidad
*•• maestra se encarga de preguntar quieren desean comunicarse con otras entidades, este poseso se denomina Poli.
Análisis Técnico 66
1.1.21. PRIVACIDAD EQUIVALENTE A CABLEADA (WEP - WIRED
EQUIVALENT PRIVACY)|151
El estándar IEEE 802.11 utiliza el protocolo WEP (Wired Equivalent Privacy) como
base de la mayoría de sus mecanismos de seguridad. WEP aparece para simular
la seguridad que existe en los entornos con cable fijo, que carecen de cifrado en
las dos primeras capas OSI, y no supone en ningún momento una solución de
seguridad de extremo a extremo. WEP es, por tanto, ei encargado de autenticar
las estaciones y de cifrar las comunicaciones, utilizando para ello claves de 40
bits de longitud, transformados en 64 bits al sumar un Vector de Inicialización (IV)
de 24 bits.
Algunas de las características principales de WEP son las siguientes;
• Basado en el algoritmo RC4
• Utiliza llaves de 64 ó 128 bits en realidad son 40/104 bits (24 == IV)
• La llave se puede generar a partir de una passphrase o ser introducida
directamente por el usuario
• La llave debe ser conocida por todos los clientes
1.1.21.1. Funcionamiento WEP
• Concatena la llave simétrica compartida, de 40 ó 104 bits, de la estación
con un vector de inicialización aleatorio (IV) de 24 bits, ésta estructura se
denomina "seed"
• El seed se utiliza para generar un número pseudo-aleatório, de longitud
igual al payload (datos + CRC), y un valor de 32 bits para chequear la
integridad (ICV)
. • Esta llave y el ICV, junto con el payload (datos + CRC), se combinan a
través de un proceso XOR que producirá el texto cifrado
• La trama enviada incluye el texto cifrado, y ei IV e ICV sin encriptar
• El ICV actúa como checksum, será utilizado por la estación receptora para
recalcularlo y compararlo con la recibida
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un SistemaMóvil de Administración con Terminales Pocket PC. 67
* • Si el ICV no concuerda con el ICV calculado, se descarta la trama e incluso
al emisor de la misma
• El IV se utiliza para desencriptar, junto con la llave simétrica compartida,
los datos y eí CRC de la trama
1.1.21.2. Debilidades
• Longitud del vector IV (24 bits) insuficiente
• El IV se repetirá cada cierto tiempo de transmisión continua para paquetes
distintos, pudiendo averiguar la llave compartida
•£> • Utilización de llaves estáticas, el cambio de llave se debe realizar
manualmente
• A pesar de todo, WEP ofrece un mínimo de seguridad
1.4. ANÁLISIS TÉCNICO DEL LUGAR DONDE SE
IMPLEMENTARÍA EL SISTEMA I161
1.1.22. ANÁLISIS GEOGRÁFICO
El sitio donde se implementaría el sistema de comunicaciones se encuentra
dentro de la provincia de Francisco de Orellana, cuyos datos principales son"
i*
• Sus límites geográficos son: Norte, provincia de Sucumbíos; Sur, provincia
de Pastaza; Este, provincia de Ñapo y al Oeste, Perú. Estos límites se
muestran en la figura 1.30.
• Tiene una superficie total de 22500 km2.
• Es la sexta provincia de la Amazonia y f.ue creada el 20 de julio de 1998.
• Población de 85000 habitantes aproximadamente.
• Sus cantones y parroquias son: Francisco de Orellana (Coca), Aguarico, La
Joya de los Sachas, Loreto.
• Su economía se basa en la explotación de recursos naturales como:
v¿§ madera, petróleo, etc; y en el turismo.
Análisis Técnico 68
ÑAPO
Loreto Q
SUCUMD10S
Pto. Francisco de
Orettana (Coca)
^ff
«• FÍÍ:
PASTAZA
PERÚ
Figura 1.29.- Límites de la provincia Francisco de Orellana
La capital de la provincia, es el Puerto Francisco de Orellana, ciudad que lleva el
nombre del descubridor del Río Amazonas. Se conoce a esta ciudad como Coca,
ya que se asienta en la desembocadura del río que lleva ese nombre. Está
situada a 280 metros sobre el nivel del mar, con una superficie de 5.364
kilómetros cuadrados y una población de 42,010 habitantes. Esta ciudad ha
crecido gracias a la presencia de colonos nacionales y extranjeros que se han
dedicado a la explotación del petróleo.
Figura 1.30.- Ciudad de Francisco de Orellana (Coca)
La infraestructura que existe en la provincia se puede resumir en:
Vial.- La red vial de la provincia de Orellana totaliza, 130.10 kilómetros
distribuidos en estatal, cantonal y provincial.
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para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 6 9
Turística.- Existe una importante infraestructura turística en servicios de
hospedaje, restaurante, bar, agencia de viajes, entre otros, prestados por
más de 15 establecimientos que operan en los cantones Orellana y Joya
de los Sachas.
Aeroportuaria.- El aeropuerto Francisco de Orellana, situado en la ciudad
del Coca, sirve al transporte aéreo con una pista que mide 1500 metros de
longitud.
• Portuaria.- Un importante papel dentro del desarrollo socioeconómico
provincial y de la región cumple el puerto fluvial Francisco de Orellana,
situado en la confluencia de los ríos Ñapo y Coca, donde funcionan los
muelles de Petroecuador y de la Marina Nacional, utilizados indistintamente
para las actividades de carga y operación turística.
1.1.23. CONDICIONES AMBIENTALES
El clima es tropical lluvioso, propio de la zona baja de la amazonia Ecuatoriana,
varia entre cálido y húmedo, con temperaturas de 25° centígrados promedio. Las
lluvias son muy frecuentes lo que requiere de mayor cuidado en la instalación de
equipos de comunicaciones.
1.1.24. ANÁLISIS TOPOGRÁFICO
El Oriente ecuatoriano y en particular la provincia de Francisco de Orellana, no
cuenta con elevaciones importantes, como se aprecia en la figura 1.32, la zona en
la que se implementaría el sistema es prácticamente plana con mucha
vegetación, éstas características propias del oriente ecuatoriano serán tomadas
en consideración en los cálculos de los redioenlaces que el sistema requiere.
Análisis Técnico 70
Figura 1.31.- Fotografía aérea del sector de Coca
CAPÍTULO II
2. DISEÑO DE LA RED
2.1. POZOS PETROLEROS EN PERFORACIÓN m
El petróleo es un recurso natural no renovable que aporta el mayor porcentaje del
total de la energía que se consume en el mundo.
La extracción del petróleo es un proceso que implica la realización de estudios
ambientales, geológicos, geográficos y topográficos, a través de técnicas diversas
aplicadas de acuerdo a las condiciones específicas de cada pozo.
El petróleo es una composición mayoritariamente de carbono e hidrógeno que se
encuentra en el subsuelo a profundidades de hasta 7600 metros (25.000 pies),
impregnado de formaciones de tipo arenoso y calcáreo. Puede estar en estado
sólido, líquido o gaseoso dependiendo de su composición y de la presión y
temperatura a la que se encuentran. Su densidad es menor que la del agua en
estado gaseoso y es inodoro e insípido.
En el subsuelo se encuentra por lo general encima de una capa de agua, y debajo
de una de gas.
Es necesario que se hagan presentes las siguientes condiciones para dar lugar a
un yacimiento que contenga petróleo:
• Una roca que lo almacene de carácter poroso y permeable, para que el
petróleo pueda moverse a través de sus poros microscópicos,
• Una roca impermeable que funcione como sello, de tal forma que el petróleo no
pueda escapar a la superficie.
Diseño de la Red 72
• El yacimiento debe tener forma de trampa; es decir, que las rocas
impermeables se hallen dispuestas de tal forma que el petróleo no se pueda
mover.
• Existencia de rocas cuyo contenido orgánico se haya convertido en petróleo
por efecto de la presión y la temperatura.
2.1.1. ESTRUCTURA, EXPLORACIÓN Y PERFORACIÓN DE LOS POZOS
PETROLEROS
Previo a la explotación del petróleo, las empresas petroleras realizan una
recolección de datos del posible lugar del que se obtendrá el hidrocarburo, siendo
éste un lugar explorado anteriormente o bien extensiones de los yacimientos
existentes; recolección que se realiza a nivel de campo y de oficina denominada
exploración. En la exploración se determina la estructura del pozo con la finalidad
de establecer las variables para realizar una perforación exitosa.
2.1.1.1. Estructura de los Pozos
El petróleo y el gas por lo general no permanecen en el lugar donde se originaron,
suelen migrar por las porosidades de la roca, logrando en algunos casos alcanzar
la superficie; en otros queda atrapado en trampas con barreras rocosas
impermeables; acceder a estas trampas es el objetivo.
La estructura en las profundidades de la tierra se indica en la Figura 2.1:
Figura 2.1.- Estructura de un Yacimiento de Petróleo
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírurn entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 7 3
En la mayoría de ocasiones llegar a la cercanía de estas trampas involucra
realizar perforaciones además de profundas, extensas; esto por las barreras que
se encuentran en las capas geológicas, lo cual en algunos casos provoca que los
pozos no sean solamente verticales, por el contrario siguen direcciones en
algunos casos horizontales con respecto a la superficie.
2.1.1.2. Exploración
En 1920 aparecieron en la industria del petróleo los métodos geofísicos de
exploración, técnicas que pueden determinar las condiciones de las capas
profundas del subsuelo mediante la medición de las propiedades físicas de las
rocas, desde la superficie o bien dentro de los pozos que se perforan. Por ejemplo
el registro sísmico que consiste en emitir ondas sonoras producidas por
detonación de dinamita o aire a presión, que viajan por los diferentes estratos del
suelo, se reflejan y son captadas en la superficie por aparatos utilizados para
detectar los ruidos subterráneos u ondas sonoras que se propagan por el suelo
denominados geóponos colocados a intervalos predeterminados, datosque son
luego registrados por los sismógrafos; con la finalidad de medir el tiempo que las
ondas se demoran en retornar a la superficie; lo cual es un indicio de la
profundidad de las formaciones y estratos.
Estos métodos han demostrado ser sumamente valiosos para la búsqueda del
petróleo. Sus resultados, interpretados adecuadamente con criterios geológicos,
han dado lugar al descubrimiento de casi 80 por ciento de las reservas actuales
del mundo.
A pesar de los avances alcanzados en las técnicas de producción, nunca se logra
sacar todo el petróleo que se encuentra (in situ) en un yacimiento. En el mejor de
los casos se extrae el 50 ó 60 por ciento.
Por tal razón, existen métodos de "recobro mejorado" para lograr la mayor
extracción posible de petróleo en pozos sin presión natural o en declinación, tales
Diseño de la Red 74
como la inyección de gas, de agua o de vapor a través del mismo pozo productor
o por intermedio de pozos inyectores paralelos a éste.
La exploración petrolera en nuestros días puede dividirse en varias etapas:
a) Trabajos de reconocimiento.
b) Trabajos de detalle.
c) Estudios para la localización de pozos exploratorios.
d) Análisis de los resultados obtenidos para programar la perforación de
nuevos pozos.
Con base en los descubrimientos logrados por los trabajos de exploración,
empiezan las actividades de explotación que desarrollan los campos petroleros.
Una vez que se ha aprobado la localización de un pozo se construye el camino de
acceso en caso de no existir, se transportan los materiales y el equipo y se inicia
la perforación.
2.1.1.3. Perforación'2'
Para comprobar la hipótesis de la exploración sobre la existencia de petróleo en
un lugar, se procede a la perforación de un hueco o pozo.
La profundidad de un pozo es variable; por ejemplo en Ecuador puede estar entre
los 600 y 7600 metros (2.000 y 25.000 pies) dependiendo de cada caso.
Existen varios métodos de perforación de pozos, siendo el más difundido el
método de perforación rotativa que consiste en perforar una superficie a través de
un taladro alternando períodos de perforación con períodos de remoción de
materiales acumulados en el fondo del pozo (principalmente ripio).
Para que el taladro entre en funcionamiento es necesario la existencia de
subsistemas que provean los recursos necesarios para hacer efectiva la
perforación los mismos que se mencionan a continuación ;
'41
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 7 5
Subsistema de Potencia : genera la energía aprovechable por el taladro
Subsistema de Levantamiento : levanta y desciende todo lo que se introduzca en
el pozo; incluye la torre, poleas, gancho, cable de perforación, elevador, brazos,
etc.
Subsistema Circulatorio : sistema por donde circula el fluido de perforación que
sirve principalmente para remover los ripios resultantes de los cortes de las rocas
y llevarlos a la superficie, mantener la presión hídrosíática de la columna de
perforación, formar en las paredes una costra de lodo impermeable, enfriar y
lubricar la broca y la sarta de perforación.
Subsistema Rotatorio : Proporciona la energía que permite que la sarta1 gire y
perfore, su componente principal es la mesa rotatoria; además posee una unión
rotatoria, un vastago de rotación y un cilindro de transmisión.
Subsistema de Sarta de Perforación : es parte del sistema rotatorio, se encarga
de transmitir peso y rotación a la broca; tiene como componentes a la broca,
tuberías de perforación, llaves, soportes, entre otras.
Subsistema de control de flujo de pozo : Se encarga del control de presión en el
pozo; posee un separador de gas, válvulas de estrangulado^ equipo para prevenir
"reventones", etc.
Subsistema de equipo misceláneo : Contiene los equipos que de alguna manera
sirven de apoyo para los demás grandes sistemas; como puede ser un
contrapozo, herramientas de manejo, registrador de perforación; entre otros.
La figura 2.2 ilustra una torre de perforación con sus subsistemas:
La Sarta es una serie de tubos que se unen al momento de la perforación. Puede ser de revestimiento o de producción.
Diseño de la Red 76
Tattques de todo
Ccníratodor ¡
de Érupciüna \a 2.2.- Torre de Perforación-Readecuación
La mayoría de materiales y equipo de perforación, así como asistencia logística,
administrativa, técnica y operacíonal están proporcionados desde la central de
operaciones o Campamento Base de la empresa de perforación el mismo que
puede prestar servicios de helipuertos, hangar, bodega, áreas de tubería,
combustible, dormitorios, oficinas, etc.
La ubicación de este Campamento Base se escoge en función de facilidades de
accesos (carreteras, ríos, etc) y que no se encuentre muy alejado del o los pozos
en perforación.
.En el caso de Geopetsa, el Campamento Base se encuentra en la provincia de
Orelíana específicamente en Francisco de Orellana.
La información de un pozo en perforación como la provista, resulta relevante para
la realización del proyecto, en especia! para conocer que personal va a manipular
los dispositivos móviles que se utilizarán, que consideraciones para la instalación
de los puntos de acceso y antenas se debe tener; y en función de las condiciones
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 77
y otros factores analizados posteriormente, poder elegir los equipos Wi Fi de una
forma adecuada.
La forma como se organiza la empresa y información y quien es responsable de la
misma, se indica con amplitud en el Capítulo IV.
2.2. INVESTIGACIÓN DE EQUIPOS DE COMUNICACIÓN
INALÁMBRICA (WI FI) DISPONIBLES EN EL MERCADO131
En esta sección del presente capítulo se realiza un análisis de los equipos y
elementos compatibles con el estándar IEEE 802.11 b.
2.2.1. TERMINALES MÓVILES
En una red inalámbrica pueden coexistir terminales fijos y móviles denominados
estaciones, los cuales son asociados a un BSS dentro de un ESS de acuerdo a
las necesidades de la red.
Actualmente, los terminales fijos por lo general superan en capacidad de
almacenamiento y velocidad de procesamiento de información a los móviles,
desventaja de éstos últimos especialmente producida por las características de
movilidad que deben tener y la facilidad de transporte (ligeros y pequeños),
puesto que las tarjetas principales, los procesadores, dispositivos de
almacenamiento y demás, requieren una circuitería más pequeña (lo cual implica
más avanzada tecnológicamente) que los correspondientes a los que poseen los
terminales fijos.
Sin embargo los terminales móviles han ido superando muchas de sus
limitaciones, [legando a ser útiles en redes de'comunicaciones inalámbricas hasta
el punto que pueden interactuar en una red como un terminal con capacidades
similares de emisión, recepción y procesamiento de información a las de los fijos,
sumado a esto las ventajas de la portabilidad, la movilidad y la facilidad de
transporte.
Diseño de la Red 78
Los fabricantes más difundidos en cuanto a terminales móviles y equipos Wi Fi
son: Intel, Palm, Compaq, Hewlett Packard, Toshiba, 3Com, D-Link, Cisco, etc.
2.2.1.1. Asistentes Digitales Personales (PDA's -Personal Digital Assistant)
Los asistentes digitales personales o PDA son dispositivos de tamaño pequeño
que se utilizan principalmente para gestionar contactos o datos. Las últimas
versiones de PDA permiten realizar documentos de texto, de hoja electrónica,
presentaciones, escuchar MP3 e incluso manejar correo electrónico y
conectívidad a redes inalámbricas.
La variedad de fabricantes y modelos disponibles en el mercado es amplia, y se
los puede clasificar como sigue;
• Palm.
• Pocket PC : Toshiba, Compaq, Hewlett Packard.etc
• Organizadores y agendas electrónicas de marca y genéricos,Clasificación realizada en base a la capacidad de procesamiento, funciones
específicas para las que fueron creadas, sistema operativo y fabricantes.
El Palm OS es uno de los sistemas operativos mas difundidos en el mercado y ha
ido evolucionando con el nuevo hardware y aditamentos que se ha integrado en
estos dispositivos.
Sin embargo las capacidades de procesamiento, almacenaje y de conectividad
inalámbrica sólo se incluye en los modelos más avanzados de Palm.
Las Pocket PC o computadores de bolsillo creados por fabricantes principalmente
de computadores personales y de sistemas informáticos de gran escala como
Acer, Toshiba, Hewlett Packard, etc, de tal manera que han tratado de asemejar y
hacer compatibles a los Pocket PC a medida de lo posible a computadores
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC, 7 9
personales, portátiles y en general informáticos, en cuanto a Hardware y Software
se refiere.
Cabe señalar que en el caso de computadores de bolsillo el sistema operativo no
necesariamente es el mismo ya que existen algunas versiones creadas por
Microsoft como: Windows Mobile y Microsoft Pocket PC con sus actualizaciones
periódicas respectivas, etc.
En cuanto a conectividad, los computadores de bolsillo tienen numerosos
modelos que incluyen Bluetooth, Puerto Infrarrojos y WLAN, como los expuestos
en los anexos; en muchos de los casos a precios inferiores que las Palm con
estas capacidades, y con un nivel de compatibilidad mayor por operar bajo
plataformas Microsoft.
En cuanto a organizadores y agendas electrónicas se refiere; son equipos
generalmente de procesamiento y almacenaje reducido, en su mayoría no
incluyen opciones de conectividad, y su sistema operativo es muy [imitado.
Existen fabricantes como : Casio, Intermec y otros genéricos.
2.2.1.2. Computadores Tablet PC's
El Tablet PC es un dispositivo que combina la potencia de un ordenador portátil y
la movilidad de un PDA, como se puede apreciar en la Figura 2.3.
Tiene la posibilidad de ser utilizado como una libreta de notas a través de un
esfero electrónico, reconoce la letra manuscrita, acepta comandos de voz, incluye
comunicaciones inalámbricas, etc.
Los fabricantes de estos revolucionarios ordenadores son: Hewlett-Packard,
Toshiba, Acer, ViewSonic y Fujitsu, entre otros.
Diseño de la Red 80
Manejan un sistema operativo de Microsoft denominado Windows XP Tablet PC
Edition.
Figura 2,3.- Modelo de Tablet PC
Pese a su reciente lanzamiento en el mercado, los Tablet PC han tenido gran
acogida en países desarrollados.
Estos dispositivos no se encuentran disponibles aún en el mercado nacional, pero
se conoce que su precio puede oscilar entre los $1000 y 2000 dólares
americanos, por lo que no conviene utilizar este tipo de terminales en el proyecto
desde el punto de vista económico.
Al realizar una comparación de las características básicas requeridas en el
proyecto; entre PDA y Tablet PC se puede determinar técnicamente que tipo de
dispositivo móvil conviene elegir para el proyecto.
En la Tabla 2.1 se puntualizan las carcterísticas de los PDA y Tablet PC
CARACTERÍSTICAS
Conectividad Wlan
Compatibilidad De Software
Nivel De Procesamiento
Almacenamiento
Movilidad
Tamaño
Diponibilidad
Precio
PDA
y
y
s/
y
y
y
y
•y
TABLET PC
s/
y
V
S
X
X
X
X
Tabla 2.1. Cuadro Comparativo de Dispositivos Móviles
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 81
En cuanto a movilidad y tamaño se refiere los modelos de Tablet PC son muy
grandes como para facilitar el traslado de un lado a otro, en especial en un
ambiente de trabajo como el de un pozo petrolero.
Aunque no son características técnicas, la disponibilidad y el precio de los Tablet
PC no son factores que los favorecen por el momento, menos aún en el Ecuador.
Por lo tanto los terminales mas convenientes son los PDA, y como se había
estudiado, los computadores de bolsillo son los que poseen mejores
características en relación a la necesidad del proyecto.
2.2.2. PUNTOS DE ACCESO (AP)
Como se describe en el Capítulo I los puntos de acceso son dispositivos que
permiten a las estaciones de un BSS comunicarse con otras en el mismo ó en
distintos BSS,
De igual manera que en el caso de los terminales móviles, los puntos de acceso
tienen distintos fabricantes y diversos modelos; lo que interesa es escoger uno
que básicamente cumpla con el estándar a ser aplicado (IEEE 802.11 b), que esté
disponible y sea escalable, que tenga garantía y respaldo técnico, y que su costo
esté acorde a sus prestaciones.
Entre las marcas más importantes de puntos de acceso están : 3Com, Intel,
D-Link, y Cisco que son fabricantes mundialmente conocidos, la mayoría con
representación directa en el Ecuador, por lo que se ha optado por hacer una
preselección mediante una comparación entre 4 de las marcas que gozan de
mayor reconocimiento y disponibilidad a nivel nacional; Cisco, 3Com, D-Link e
Intel.
Se requiere modelos que cumplan con condiciones básicas para el diseño de la
red como son: un alcance adecuado en campó abierto o outdoor (al menos 150 m
de radio), con funcionalidades de repetidor, de cliente de red, y de punto de
acceso; que permitan un número de usuarios no menor de 10 simultáneamente y
que posean al menos un puerto de conexión a redes cableadas. •
Luego de verificar que cumplan con estas condiciones se ha seleccionado los
siguientes equipos que pasarán a ser comparados:
Diseño de la Red 82
Intel PRO/Wireless 2011B LAN Access Point
Com Wireless LAN Access Point 8000
D-Link DWL-900AP+
• Cisco Aironet 350 Series
La Tabla 2.2 sirve para realizar la comparación de los mencionados AP.
CARACTERÍSTICAS
Administración de [a
energía
Funcionalidad de
Repetidor y Cliente
Inalámbrico
Sensibilidad
Conector con antena
desmontable
Puerto LAN (Mbps) .
Seguridad
Potencia de
transmisión de salida
Administra ble
Temperatura de
Operación
Rango de operación
outdoor
Humedad
3COM
ND2
NO
ND .
SI
10/100
RADIUS, IEEE
802.1X, WEP
128 bits
ND
SI
0-60 (°C)
305 m
95% MÁXIMO
INTEL
SI
NO
ND
SI
10/100
1EEE802.1X,
WEP 128 bits
ND
SI
0-55(°C)
300 m
95% MÁXIMO
CISCO
SI
NO
-85dBm
SI
SI
1EEE802.1X,
WEP 128 bits,
17dBm
SI
0-50 (°C)
244 m
90% MÁXIMO
D-LINK
ND
SI
-82dBm
SI
10/100
RADIUS, IEEE
802.1X, WEP
256 bits
17dBm
SI
0-55 (°C)
400 m
95% MÁXIMO
Tabla 2.2. Cuadro Comparativo de Puntos de Acceso
Por las características presentadas en cuanto se refiere a rangos de operación,
puerto LAN 10/100, seguridad, su disponibilidad y una característica especial:
puede trabajar como punto de acceso, repetidor, y cliente inalámbrico; lo cual será
útil al momento de enlazar entre pozos y el Campamento Base, se elige como
punto de acceso para el proyecto al D-Link DWL-900AP+.
Se refiere a que esa información no la da el fabricante comercialmeníe.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 8 3
2.2.3. ANTENAS
Los equipos como terminales y puntos de acceso transmiten sus señales a una
potencia máxima que depende del fabricante y de la región donde opera el
dispositivo de acuerdo al estándar IEEE 802.11 b.
En varios casos la potencia que llega del lado de recepción es muy pequeña
como para que el equipo pueda aceptarla y procesar correctamente la información
que viaja en la señal, por lo que es necesario incrementar la potencia ya sea del
lado de transmisión o recepción, o de ambos lados; o utilizar antenas que den una
ganancia a la señal, para esto muchos de los dispositivos inalámbricos
compatibles con IEEE 802.11b permiten reemplazarsus antenas por unas de
mayor ganancia, y en algunos casos permiten colocar antenas adicionales a las
que poseen.
Para el caso de requerir antenas en el diseño de la red se debe conocer los
modelos disponibles, la ganancia ofrecida y el tipo de antenas de acuerdo a su
característica de radiación; por lo que a continuación se realiza un estudio al
respecto.
2.2.3.1. Antenas Omnidireccionales
Las antenas omnidireccionales irradian la señal hacia todas las direcciones en un
plano, por lo que suelen utilizarse como punto central o base de terminales en sus
alrededores. Resulta útil instalar estas antenas en puntos de acceso los cuales
están sirviendo a un determinado número de estaciones simultánea y
constantemente, mas no en uno que sea extremo de un enlace directivo.
En el mercado se dispone de un conjunto diverso de modelos, marcas, y precios
de antenas omnidireccionales; mostrados en el Anexo B.
En el caso de nuestro proyecto se requieren antenas para exteriores y de ser
posible que incluyan herrajes de sujeción y conectores tipo SMA hembra para la
conexión con el punto de acceso.
Diseño de la Red _ 84
2.2.3.2. Antenas Direccionales
Este tipo de antenas irradian las ondas apuntando a una dirección específica,
mientras su ángulo de apertura (ángulo medido en (os puntos de media potencia
de! lóbulo de radiación principal) es menor, la antena posee mayor directividad y
por lo tanto es de mejor calidad, concentrándose más la energía radiada en una
dirección
Para el caso de los enlaces entre los pozos y con el Campamento Base se podría
utilizar una de estas antenas dependiendo del alcance requerido. (Consultar
Anexo B).
2.3. SELECCIÓN DE EQUIPOS
Después de haber realizado la investigación y comparación en cuanto a
características técnicas, fabricantes y disponibilidad de acuerdo a los
requerimientos de los equipos existentes y necesarios para el diseño se ha
optado por los siguientes:
2.3.1. TERMINALES SELECCIONADOS
Se ha escogido como terminales móviles a los equipos Toshiba de la serie e740
por sus capacidades incorporadas principalmente .de WLAN 802.11 b y de
procesamiento y almacenaje, la disponibilidad en el país, el costo razonable y la
compatibilidad (Características en los Anexos).
En la Figura 2.6 se ilustra el Terminal móvil seleccionado Toshiba e740.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 85
Figura 2.4.- Terminal Móvil Seleccionado Toshiba e 740
2.3.2. PUNTOS DE ACCESO ELEGIDOS
Se ha seleccionado un solo modelo de puntos de acceso que deberá operar en
algunos casos como tal y en otros como cuente inalámbrico, repetidor o puente
inalámbrico de acuerdo a lo requerido en el diseño de la red, éste es el D-Link
DWL 900 AP+ de la serie AirPlus como se muestra en la Figura 2.5, del
mencionado fabricante, por su disponibilidad, compatibilidad, seguridad,
capacidades de funcionamiento en campo abierto (outdoor), y simplicidad de
configuración y manejo. (Características adjuntas en los anexos).
Figura 2.5.- Punto de Acceso Elegido - D Link 900 AP PLUS
Diseño de la Red 86
,̂ 2.3.3. ANTENAS SELECCIONADAS
9
La elección de las antenas depende del diseño de los radioenlaces de (a sección
5.2.1, por lo que se ha postergado la selección de un tipo específico de antenas.
Sin embargo se puede adelantar que se requerirá tanto antenas
omnidireccionales como direccionales de ganancia relativamente alta
(Ver Anexo B).
2.4. DISEÑO DE LA RED DE ÁREA LOCAL INALÁMBRICA
El diseñar una red de área local (LAN) implica seguir una serie sistemática de
M:
^ pasos. Si una red no está diseñada de forma adecuada con una buena
planificación, pueden surgir muchos imprevistos y se puede poner en peligro su
crecimiento; por esto el proceso de diseño de la red es muy exhaustivo.
Los a pasos a seguir generalmente en el diseno son [4]
• Reunión de los requerimientos y expectativas del usuario
• Análisis de los requerimientos
• Diseño de capas 1, 2 y 3 de LAN
• Documentación de la implementación física y lógica
2.4.1. REQUERIMIENTOS Y EXPECTATIVAS DE GEOPETSA S.A. FRENTE
A LA RED DE COMUNICACIÓN,
El Proyecto fue planteado para facilitar el flujo de información dentro de los pozos
en que trabaja y entre el Campamento Base y los mismos, de manera
relativamente segura, de procesos técnicos y administrativos fundamentales en la
operación de Geopetsa S.A. como empresa de readecuación de pozos petroleros
a través de una red inalámbrica con terminales móviles.
Para esto se ha determinado que la naturaleza de la información, en general, será
del tipo datos de texto como son actualizaciones de informes: técnicos de
perforación diaria, ambientales, de situación del personal, de bodega, etc.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectmm entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 87
-^ Después del análisis en el primer capítulo se optó por realizar el diseño de la red
bajo el estándar IEEE 802.11b, y por la movilidad y procesamiento de información
requeridos simultáneamente por al menos 4 personas dentro del campo de
perforación se eligió como terminales a los ordenadores de bolsillo.
Geopetsa S.A. tiene como expectativas en general invertir en una solución de
telecomunicaciones para reducir los tiempos de respuesta de sus empleados que
laboran en diversas áreas relativas a la readecuación de pozos petroleros,
simplificando los procesos aplicados en este tipo de actividades y aumentando la
productividad de la empresa.
* Dado que la empresa no posee un sistema de transporte y almacenamiento de
información, necesitan implementar uno lo suficientemente confiable al punto que
no se pierda ni duplique la información, que ofrezca altas prestaciones en cuanto
a organización de reportes, consulta y actualización permanente de datos,
consultas emergentes, inventario de materiales y herramientas disponibles y base
de datos del personal en línea, todo esto bajo un esquema de autenticación de
usuario, tomando en cuenta que quien ingresa al sistema debe poseer un perfil de
acuerdo a su cargo o jerarquía en la empresa.
2.4.2. ANÁLISIS DE LOS REQUERIMIENTOS
JÉ Para implementar el proyecto basándose en los requerimientos de la empresa es
necesario contar en cuanto a hardware con : puntos de acceso como los elegidos
(D-Link 900 AP+), con la capacidad de soportar un número mínimo de usuarios
simultáneos y que operen a la velocidad de transmisión del estándar elegido.
La información a ser transmitida no necesita un gran ancho de banda (dato que se
confirmará en el Capítulo IV), por lo que es suficiente los 11 Mbps brindados por
el estándar, que como se conoce se reducirán por alteraciones de la señal
producidas por varias causas como: transmisiones realizadas en el mismo
instante, distancia, procesamiento de datos de control, administración y seguridad
'* de la información, entre otros.
Diseño de la Red
La distancia en que la red local debe permitir conectividad permanente es en la
mayoría de casos de 200 m a la redonda y operando las 24 horas del día. El
punto de acceso soporta hasta 400 m en ambientes exteriores (outdoor),
suficiente en los campamentos de perforación.
Los terminales móviles deben estar siempre disponibles cuando se los requiera
para aplicaciones de red, para esto los ordenadores de bolsillo Toshiba e 740
poseen baterías removibles recargables con un tiempo de duración estimado de
10 horas; suficiente para un turno de trabajo de 8 horas.
La seguridad de la información se la implementará a través del algoritmo WEP de
256 bits soportado tanto por los puntos de acceso como por los terminales, por el
momento suficiente para las condiciones donde operará el sistema, ya que no se
maneja datos críticos de la empresa y la posibilidad de robo de información es
mínima. Escalablea WPA con actualización de software tanto en el punto de
acceso como en los Pocket PC.
El personal que utilizará el sistema es calificado en su campo, mas no en uso de
sistemas informáticos, por lo que se debe realizar una adecuada capacitación de
manejo de la red y del sistema informático a ¡mplementarse.
La forma como se organizará y almacenará la información en los dispositivos, y
los requerimientos de la Empresa será tratada con mayor detalle en el Capítulo III.
A continuación se realizará un diseño por capas de la red local y en general para
todos los pozos siguiendo el modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI -
Open Systems Iníerconected).
2.4.3. DISEÑO DE CAPA FÍSICA Hl
El diseño de capa física generalmente comienza con un estudio para determinar
la topología de la red; esto se refiere a la disposición del medio físico de
transmisión.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC.
Para el caso en estudio, la topología de la red local no está exactamente definida
ya que la naturaleza inalámbrica no lo permite.
Sin embargo el estándar define 2 topologías ya mencionadas : Ad Hoc e
Infraestructura.
En este proyecto la primera no será utilizada puesto que no cumple con los
requisitos básicos necesarios de difusión de la información.
Por lo tanto se aplicará en la práctica una red tipo infraestructura en la que los
terminales móviles estarán dispuestos en una topología física dinámica.
El estándar no define áreas de cobertura, se limita a explicar la comunicación de
los terminales en un "área local"; por lo tanto la cobertura la dan o garantizan los
equipos terminales y los puntos de acceso dependiendo de los niveles de
potencia que manejen y la integración de antenas de los mismos.
Como parte del diseño de capa 1 se debe realizar un análisis que incluya cálculos
de magnitudes como son potencia de transmisión, de recepción, atenuación y
consideraciones a tomarse en cuanto a propagación de las señales entre los
terminales móviles y su punto de acceso de su respectivo BSS (esquema de
infraestructura) dentro de un pozo, considerando los datos más críticos que se
contemplen en el diseño y que lo permita el estándar, por esto el análisis a
continuación:
• Distancia estación - punto de acceso : 200,36 m (considerando que la torre
donde se instala el punto de acceso es central en el campamento)
• Frecuencia (canal intermedio): 2,4376 GHz (canal 6)
• Potencia de transmisión : 17 dBm
• Ganancia de antena del punto de acceso: 2,5 dB
• Condiciones ambientales promedio : clima tropical, lluvioso-húmedo, 270
msnm,
Diseño de la Red 90
12 m
200 m
Figura 2.6.-Vista de Perfil de la Red Local
Para el caso de los enlaces en un mismo pozo entre las estaciones y el punto de
acceso, de acuerdo a lo constatado siempre existirá línea de vista como se
aprecia en la Figura 2.6, por lo que una posible obstrucción de la Primera Zona de
Fresnel3 se descarta por la altura del punto de acceso y la regularidad del terreno
sobre el que se realiza la perforación y readecuación de los pozos.
Por el contrario, el análisis de un punto de reflexión si tiene efecto en este caso
por las condiciones ya expuestas del terreno; para lo cual partimos de la
suposición que existe un rayo reflejado que atenuará la señal recibida, pero como
no se va a utilizar sistemas de diversidad por razones económicas se va a
determinar eí valor de atenuación del rayo reflejado de acuerdo a la Tabla 2.3
Pérdidas según el
terreno (dB) /
Frecuencia
2GHz
4GHz
6GHz
11 GHz
Agua
0
0
0
0
Prado
2
2
2
2
Campo
4
6
6
8
Ciudad,
Bosque,
Montaña
10
14
14
16
Tabla 2.3. Atenuación del rayo reflejado de acuerdo al tipo de terreno [5]
Las Zonas de Fresnel son posibles trayectorias elipsoidales que puede tomar la señal en un enlace, aumentando la
distancia desde una zona a la inmediata superior en un factor de ^/-. Disminuyendo la intensidad de campo en zonas más
alejadas.
Diseño de la Red 92
Se desea dar una confiabilidad al sistema de ta! manera que esté fuera de
operación al año en total no más de diez minutos, para ello podemos calcular un
margen de desvanecimiento de acuerdo a la expresión de Barnett-Vignant.
Tomando en cuenta que el 100% son los 365 días, entonces la confiabilidad debe
ser del 99,999%.
FM = 30 log d(km) + 10 log (GABf(GHz)) - 10 log(1-R) - 70
Donde:
= 4 para agua o terreno plano
A = factor de rugosidad y puede ser; =l para terreno normal
= 0,25 para terreno montañoso
= 0.5 para áreas calientes y húmedas
B = factor de condiciones climáticas : = Q525 para áreas normales tierra adentro
= 03125 para áreas montañosas o muy secas
Para este caso A=1 y B=0.5
R = factor de confiabilidad (expresada en decimal) para una ruta de 400 km
Entonces:
FM= 30 log 0,20025 + 10 log (6x1x0,5x2.4376) -
10 !og(((1-0,99999)0,20025)7400) - 70
FM = -20,95 + 8,641 + 83,005- 70
FM = 0,693dB
Tomando en cuenta el margen de desvanecimiento para la señal recibida se
tiene:
PR=Pt+Gt + Gr-Lp-Lb- Lf-FM
PR= -73,757- (0,693) = - 74,268 dBm
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 9 3
,^ La sensibilidad del receptor, en este caso los puntos de acceso va en un rango de
9
-10 dBm a -82dBm trabajando a 11 Mbps. Dato extraído del manual.
De acuerdo a los datos que se obtienen podemos concluir que en el caso más
crítico de una estación en un pozo petrolero que acceda al punto de acceso (salvo
que se encuentre en un área de sombra producida por algún obstáculo), la
comunicación se puede realizar normalmente con un tiempo fuera de servicio de 5
minutos por año en condiciones de operación en un clima tropical-húmedo
lluvioso como es el del oriente ecuatoriano.
Cabe indicar que el fabricante de los puntos de acceso tal como se menciona en
el estudio y elección de los mismos, afirma brindar un rango de operación en
ambientes externos de 400 m, por lo que tanto en la demostración formal como en
los datos técnicos de los equipos, la comunicación está garantizada.
Por ser tecnología inalámbrica en su mayor parte la utilizada en el proyecto, la
estructura del cableado de datos será muy simple puesto que la interconexión con
la red fija en el Campamento Base se ía realiza a través de un cable único tipo
UTP CAT 5e que va del punto de acceso instalado en el mismo a un punto de red
.en la Estación Base con conexión Ehternet 10/100.
En lo que se refiere a la metodología como los bits viajan en el medio en cuanto a
modulación como en codificación y demás tratamiento de la señal, consta en el
Capítulo I como parte de la teoría del estándar IEEE 802.11.
2.4.4. DISEÑO DE CAPA DE ENLACE DE DATOS
El diseño de todo lo que se refiere a la capa de enlace de datos es muy
importante puesto que en éste se trata de temas de vital importancia como son: el
control de flujo, la detección y corrección de errores, entre otros que están
definidos a plenitud en un protocolo que se encuentra en el nivel de enlace de
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 9 3
,£ La sensibilidad del receptor, en este caso los puntos de acceso va en un rango de
9
-10 dBm a -82dBm trabajando a 11 Mbps. Dato extraído del manual.
De acuerdo a los datos que se obtienen podemos concluir que en el caso más
crítico de una estación en un pozo petrolero que acceda al punto de acceso (salvo
que se encuentre en un área de sombra producida por algún obstáculo), la
comunicación se puede realizar normalmente con un tiempo fuera de servicio de 5
minutos por año en condiciones de operación en un clima tropical-húmedo
lluvioso como es el del oriente ecuatoriano.Cabe indicar que el fabricante de los puntos de acceso tal como se menciona en
el estudio y elección de los mismos, afirma brindar un rango de operación en
ambientes externos de 400 m, por lo que tanto en la demostración formal como en
los datos técnicos de los equipos, la comunicación está garantizada.
Por ser tecnología inalámbrica en su mayor parte la utilizada en el proyecto, la
estructura del cableado de datos será muy simple puesto que la interconexión con
la red fija en el Campamento Base se la realiza a través de un cable único tipo
UTP CAT 5e que va del punto de acceso instalado en. el mismo a un punto de red
en la Estación Base con conexión Ehternet 10/100.
En lo que se refiere a la metodología como los bits viajan en el medio en cuanto a
modulación como en codificación y demás tratamiento de la señal, consta en el
Capítulo I como parte de la teoría del estándar IEEE 802.11.
2.4.4. DISEÑO DE CAPA DE ENLACE DE DATOS
El diseño de todo lo que se refiere a la capa de enlace de datos es muy
importante puesto que en éste se trata de temas de vital importancia como son: el
control de flujo, la detección y corrección de errores, entre otros que están
definidos a plenitud en un protocolo que se encuentra en el nivel de enlace de
Diseño de la Red 94
datos, con cierta particularidad en ia subcapa de Control de Acceso al Medio y a
la vez transparencia hacia la subcapa de Control Lógico deí Enlace.
Para el caso de la transmisión de señales de espectro ensanchado de acuerdo al
estándar IEEE 802.1 Ib, el protocolo de capa 2 utilizado es CSMA/CA. Siendo
éste el utilizado por los puntos de acceso y las estaciones de acuerdo a sus
fabricantes, por lo tanto escuchan del canal antes de acceder a él con algoritmos
ya mencionados en los literales 1.2.2.9 y en 1.3.1 para prevenir colisiones.
Como parte del diseño de capa de enlace, es necesario incluir un análisis de
direccionamiento físico o de capa 2 con la finalidad de facilitar la administración
de los equipos y protocolos que trabajan a este nivel.
2.4.4.1. Análisis de Direccionamiento Físico
Las direcciones MAC están representadas en numeración Hexadecimal, sistema
elegido por la facilidad de la representación de 8 bits (1 byte) con dos símbolos
hexadecimales.
Cada dirección tiene una extensión de 48 bits que se expresan como 12 dígitos
hexadecimales, de los cuales los 6 primeros son administrados por el IEEE e
identifican al fabricante; campo denominado como Identificador Exclusivo de
Organización (OUI-Organization Unique Identifier).
Los 6 dígitos restantes son utilizados para la numeración de serie o de ¡nterfaz de
cada equipo y son administrados por el fabricante.
Las direcciones MAC por lo general se agregan como cabeceras de las tramas de
protocolos de capa de enlace de datos, de manera que es posible identificar quien
está transmitiendo la trama y quien es el destinatario.
En lo que se refiere al diseño en capa de enlace de datos, el estándar es muy
claro en especial en la subcapa MAC que es hasta donde llega el estudio de IEEE
802.11; de tal manera que los equipos certificados WiFi operan por lo general de
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Termínales Pocket PC. 9 5
igual forma a este nivel, lo cual implica que no se puede particularizar el
funcionamiento de una red respecto a otra.
Por lo tanto, más que un diseño a nivel de enlace, se define los protocolos que
utilizarán el estándar y el tipo de equipos de networking que lleguen a este nivel.
2.4.5. DISEÑO DE CAPA DE RED
Puesto que el IEEE a través de la subcapa LLC independiza las tecnologías de
red de las manejadas en la capa 2, el diseño de capa 3 por un lado estaría fuera
del alcance del proyecto. Sin embargo se debe tomar en cuenta que los
terminales y los puntos de acceso requieren una dirección de red.
Haciendo un análisis del direccionamiento de capa red para el caso en estudio se
puede decir:
• El esquema de direccionamiento a ¡mplementarse será IP V4.
• Los equipos que manejan direcciones lógicas dentro de la red, poseerán
direcciones del tipo privado, con excepción de él o los equipos que tengan
acceso directo a Internet, en caso de haber.
• Los equipos móviles como los ordenadores de bolsillo no tendrán acceso
directo a Internet, por lo tanto sólo se manejarán con direcciones privadas.
• La asignación de direcciones dentro de la red será administrada por el
servidor DHCP4 local que viene incluido en los puntos de acceso, o se puede
asignar estáticamente una dirección privada a cada estación y punto de
acceso.
• No se manejará subredes, ya que el diseño no incluye el uso de equipos de
red de nivel 3; y las direcciones que se utilizarán serán privadas de clase C.
4 DHCP (Dynamic Host Configuratíon Protocol) es el Protocolo de Configuración Dinámica de Estaciones, de modo que un
servidor DHCP en una estación puede configurar atributos como la dirección IP.
Diseño de la Red ' 96
,£ • El protocolo enrutable utilizado en capa red es el Protocolo Internet (IP-
*9-'
Internet Protocol), de manera que la tecnología a nivel de capa 3 converge
en toda la red; bien sea del tipo cableado o inalámbrica.
• Un protocolo enrutable brinda la capacidad de asignación de un número de
red y un número de estación (host), a cada dispositivo por individual.
El alcance del proyecto y del protocolo IEEE 802.11 no llega a capas superiores
puesto que depende de otros factores ajenos al estudio del mismo, por lo tanto el
uso de protocolos de capas superiores se discriminará particularmente de
acuerdo a la aplicación realizada.
2.4.6. DOCUMENTACIÓN DE LA IMPLEMENTACIÓN FÍSICA Y LÓGICA
La documentación de la red que está en diseño ayuda a administrar los recursos
físicos y lógicos, a aislar y detectar posibles fallas y en general a mejorar el
rendimiento de la red. Para poder documentar la implementacíón es necesario
conocer las topologías física y lógica de la misma; por lo tanto se va a
particularizar para las necesidades actuales de Geopetsa S.A. la red a
implemeníarse.
2.4.6.1. Topología Física
^ La red para este caso se compone de estaciones móviles en diferentes lugares
dentro de un BSS para cada pozo en perforación y readecuación las mismas que
acceden a través de puntos de acceso a otros BSS dentro de pozos distantes
para comunicarse con otras estaciones muy eveníualmente, y a un BSS principal
en el Campamento Base de Geopetsa en Francisco de Orellana, muy
frecuentemente es donde se centraliza la información. Flujo de información que es
tratado con mayor detalle en el Capítulo III. Entonces la red en cuanto a topología
física se asemeja a una estrella extendida, no por la naturaleza inalámbrica de la
red, sino por la ubicación fija de los puntos de acceso en los pozos, en el
Campamento Base,
.•
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PG. ' 97
CAMPO SACHA
CAMPO COCA
CAMPAMENTO BASE
Figura 2.7.- Topología Física de Red
De acuerdo a la Figura 2.7, se puede determinar que los puntos de acceso fijos
serán en; el Campamento Base en la localidad de Francisco de Orellana, dos
puntos de acceso que hacen de repetidores localizados en la carretera Francisco
de Orellana - Joya de los Sachas, específicamente entre San Cristóbal y El
Paraíso a 8 km del Coca y en Yanayacu en la misma carretera, y puntos de
acceso ubicados en sitios cercanos a los pozos como las Estaciones Centrales de
el "Campo Coca" y de el "Campo Sacha", siendo éstos los nodos principales de la
red; los mismos que están compuestos por uno o más puntos de acceso, que son
.lugares donde Geopetsa S.A. opera.
En cada pozo existe un punto de acceso que sirve a la red local y un punto de
acceso que se enlaza a un nodo principal (Estaciones Centrales).
Losenlaces entre los puntos de acceso serán dimensionados mas adelante, sin
embargo, se puede mencionar que por la gran cantidad de pozos en los campos
nombrados y denominados, y por la similitud del perfil topográfico desde las
Estaciones Centrales a los Pozos ( como se puede ver en los mapas adjuntos en
la parte de diseño de radioenlaces); se realizará el dimensionamiento para un
enlace de cada Estación a un Pozo situado a una distancia crítica en cada campo;
y a parte el análisis de enlaces entre nodos principales
Diseño de la Red 98
2.4.6.2. Topología Lógica
La topología lógica muchas veces va de la mano de la topología física, en este
caso de acuerdo a los algoritmos manejados por el estándar en cada capa y por
la forma de transmisión de ía información por parte de las estaciones y los puntos
de acceso, la topología lógica también es una estrella extendida. Con un flujo de
información como el que se muestra en la Figura 2.8
ESTACIÓN SE COMUNICA CON
OTRA ESTACIÓN A TRAVÉS DEL
PUNTO DE ACCESO DE SU BSS
EL PUNTO DE ACCESO LOCAL
ENVÍA LA PETICIÓN A UNO DE LOS
NODOS PRINCIPALES
EL NODO PRINCIPAL SE COMUNICA
CON OTR9 PRINCIPAL Ó
REPETIDOR, Y ÉSTE CON SU PUNTO
DE ACCESO LOCAL
LA ESTACIÓN REQUERIDA
ESTÁ DENTRO DEL BSS
EL PUNTO DE ACCESO PASA LA
INFORMACIÓN A LA ESTACIÓN
REQUERIDA DIRECTAMENTE
EL PUNTO DE ACCESO LOCAL
ENVÍA LA INFORMACIÓN A LA
ESTACIÓN REQUERIDA
Figura 2.8.- Flujo de Información en la red.
De acuerdo a la Figura 2.7, los nodos principales son los que están en las
Estaciones Centrales y el que se encuentra ubicado en el Campamento Base. Los
puntos de acceso ubicados en cada pozo son los nodos secundarios o locales.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y !a Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 99
Por lo tanto se podría visualizar la información relevante de los elementos físicos
y lógicos de la red en la tabla 2.4:
DOCUMENTACIÓN
ELEMENTO
REPETIDOR 1
CAMPAMENTO BASE Y
ESTACIONES
CENTRALES
POZOS PETROLEROS
SAN CRISTÓBAL Y
YANAYACU
ENLACES
DIRECCIONES IP
DIRECCIONES MAC
TOPOLOGÍA FÍSICA
TOPOLOGÍA LÓGICA
DESCRIPCIÓN
NODO CENTRAL/
PRINCIPAL
NODOS PRINCIPALES
NODOS LOCALES
REPETIDORES/NODOS
PRINCIPALES
IEEE 802.11 b
PRIVADAS CLASE C
DE ACUERDO A LOS
EQUIPOS
ESTRELLA EXTENDIDA
ESTRELLA EXTENDIDA
Tabla 2.4. Documentación de la Red
2.5. INTERCONEXIÓN DE LOS POZOS PETROLEROS Y EL
CAMPAMENTO BASE
Dentro del alcance del Proyecto se contempla la interconexión entre pozos
petroleros ubicados dentro de un mismo campo de explotación, o en diferentes
campos; de acuerdo a la necesidad del usuario de la red. Para el caso puntual de
Geopetsa S.A., su rango principal de operaciones es en Francisco de Orellana y
alrededores, por lo que se ha considerado ¡nterconectar con el Campamento Base
los pozos del Campo Sacha y de el Campo Coca, situados a pocos kilómetros de
Francisco de Orellana utilizando la misma tecnología de la red local de cada pozo;
es decir IEEE 802.11b.
Para lograr la comunicación entre los pozos en necesario realizar un análisis de
propagación para cada caso de enlace como son los de:
Diseño de la Red ' 100
• Estación Central del Campo Coca - Repetidor 1
• Campamento Base - Repetidor 1
• Repetidor 1 - Repetidor 2
• Repetidor 2 - Estación Central del Campo Sacha
Por la gran cantidad de pozos existentes en los campos y por la regularidad del
terreno (como se puede apreciar en los mapas adjuntos) e igualdad de
condiciones ambientales, resultaría repetitivo realizar el proceso de estudio y
dimensionamiento de un radioenlace para cada caso desde las Estaciones
Centrales a un pozo determinado, por lo tanto se ha optado por escoger un pozo
en cada campo para realizar el análisis mencionado, constituyéndose éstos en
enlaces locales referidos a nivel de campos de explotación.
Los lugares escogidos y sus coordenadas tomadas de los mapas con curvas de
nivel son:
En el Campo Sacha, la Estación Central con las siguientes coordenadas:
Longitud : E 76° 52'40"
Latitud : N 0° 19'45"
En el Campo Coca, la Estación Central con las coordenadas:
• Longitud : E 77°4' 25"
Latitud : N 0° 24'42"
Las coordenadas del Campamento Base son:
Longitud : E 76° 59' 15"
Latitud : N 0° 28' 5"
En el Repetidor 1:
• Longitud : E 76° 59'40"
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 101
Latitud: N 0° 23' 20'
Repetidor 2:
Longitud : E 76° 57'20'
Latitud : N 0° 19' 10'
2.5.1. DISEÑO DE UN RADIOENLACE 16]
Para determinar (as variables de un radíoenlace se debe seguir una serie de
pasos de manera ordenada, que por lo general son los mismos para enlaces
terrestres, debiendo tener en cuenta consideraciones especiales de acuerdo a la
frecuencia, distancia, condiciones ambientales, ubicación geográfica; y como es
conocido de acuerdo a las necesidades específicas de operación del enlace.
Para el caso en estudio, se conoce las siguientes variables:
Frecuencia: va de 2,4 a 2,483 GHz (Spread Spectrum) existiendo 3 canales no
solapados con frecuencias centrales de 2,412 GHz (canal 1 asignado a enlace C-
R1 y R2-S); 2,437 GHz (canal 6 asignado a enlace R1-R2) y 2,462 GHz (canal 11
asignado a enlace E-R1).
$
Distancia: en los enlaces a realizarse entre 8 y 10 km.
Condiciones ambientales: clima tropical, vegetación abundante, terreno regular
por lo general liso.
Ubicación Geográfica: Oriente ecuatoriano, provincias del Norte y Centro del país
Se debe tener presente que un radioenlace a la frecuencia indicada es uno de
microondas en la banda UHF (Ultra High Frecuency), de tal manera que el
trayecto requiere de visibilidad directa y necesita repetidores para cursar grandes
distancias.
Diseño de la Red 102
A esta frecuencia la señal no se propaga por tierra (propiedad de señales de
frecuencia media) y tampoco se refleja en la ionosfera (propiedad de ondas de
frecuencia alta y media).
Adicionalmente se conoce que en este rango de frecuencias, las ondas no se
atenúan notablemente por efecto de vapores y gases ni por la lluvia.
Después de aclarar las variables y datos relevantes presentados, sigue el
procedimiento general para el diseño de un radioenlace.
• Determinar los puntos de conexión.
• Altura de las antenas.
• Levantamiento topográfico - Perfil topográfico.
• Cálculo del despeje — Zona de Fresnel (Atenuación causada por obstáculos).
• Determinación del Punto de Reflexión.
• Obtener la potencia recibida.
• Cálculo de un margen de desvanecimiento y un nivel de confiabilidad.
• Posibilidades frente al no cumplimiento de los objetivos de diseño.
Finalmente se aplica éste proceso para cada enlace, en los mismos que se podrá
apreciar la importancia y significado de cada uno de los pasos indicados.
2.5.2. DIMENSIONAMIENTO DEL RADIOENLACE REPETIDOR 1 -
ESTACIÓN CENTRAL CAMPO COCA
Para empezar debemos conocer el perfil topográfico de un punto al otro. El
levantamiento de datos fue tomado del mapa ó'e la Figura 2.9 de escala 1:50.000,
que se muestra a continuación :
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y !a Central de Operaciones
para eí desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 103
8 t , 69
Figura 2.9.- Mapa de Enlace Estación Central Campo Coca - Repetidor 1
Obteniéndose los resultados de la Tabla 2.5:
DISTANCIA (km)
Repetidor 1
0,363
0,733
1,099
1,465
1,831
2,197
2,563
2,929
3,295
3,661
4,027
4,393
ALTURA (m)
260
260
260
260
261
262
260
262
262
263
263
2260
260
DISTANCIA (km)
4,759
5,125
5,491
5,857
6,223
6,589
6,955
7,321
7,687
8,053
8,419
8,785
9,16 Est Coca
ALTURA (m)
264
263
261
260
259
260
260
260
260
265
268
267
272
Tabla 2.5. Muestras de Distancia/Altura de radioenlace E-R1
Diseño de la Red 104
Como se puedeapreciar la distancia aproximada desde el Repetidor 1 al Campo
Coca es de 9,16 km.
De los datos tabulados se puede trazar el perfil entre los extremos mencionados,
considerando que las antenas estarán ubicadas en el Repetidor 1 en una torre a
una altura de 28 m. y en la Estación Central del Campo Coca y del Campo Sacha
en torres de comunicaciones de 40 m de Petroecuador, Geopetsa deberá montar
torres de 30 m de alto en el sitio donde se ubicarán los repetidores.
En este radioenlace las antenas se encuentran a las siguientes alturas:
Repetidor 1 : 28 m
• Estación Central Campo Coca : 15 m
De acuerdo con esto se obtiene el perfil de la Figura 2.10:
288
284
280
276
272
268
284
260
— 288
284
280
276
272
268
264
260
256
Distancia (km)
Figura 2.10.- Perfil Repetidor 1 - Estación Central Campo Coca
Como se puede observar no se ha considerado gráficamente la curvatura de la
tierra en el perfil mostrado, mas no se la ha despreciado; pues en el mismo se
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pockeí PC. 105
incluye la línea de vista en color marrón y la media elipsoide de la primera zona
de Fresnel, la misma que ha sido trazada tomando en cuenta un factor que
relaciona la curvatura de la tierra y el radio del rayo transmitido K - 4/3 adecuado
para un clima tropical (es decir se ha considerado una atmósfera estándar) y
además garantizando la no obstrucción del 60% de la zona en cuestión. Criterios
que serán tomados en cuanta para todos los enlaces.
Gráficamente se ha garantizado la transmisión, sin embargo se debe comprobar
mediante el cálculo del despeje.
Cálculo del Despeje:
-i
El despeje es la distancia entre la línea de vista y el perfil del terreno a lo largo de
un trayecto.
Valiéndose del perfil se puede tomar el o los puntos que con mayor probabilidad
pueden obstruir el despeje para el cálculo a través de fórmulas del mismo, de tal
forma que al comparar los valores obtenidos gráficamente con los calculados,
deben resultar los primeros mayores que los obtenidos matemáticamente para
certificar el despeje en todo el tramo.
Del perfil de este enlace, tomamos el punto X1 como el peor para éste análisis
determinándose la distancia entre la línea de vista y el punto:
77 = 287-268 = 19777
Tomando en cuenta los datos más críticos de la curvatura de la tierra sobre el
tramo, y tomando la longitud de onda A en metros y las distancias en kilómetros
(tomadas del perfil) se tiene la siguiente ecuación:
39
donde C es el despeje en metros
Diseño de la Red 106
/ 2.462*1 09
= 0.122/77
i n /ai22(8,4)(0,76) . (8,4)(0,76) _ 1 n J0.779 . 6,384
— 1 7_ ( ' 1 — I ?„ |—; • + '
9,16 9,1639
C = 5,705
Por lo tanto h es mayor que C, de manera que a lo largo del tramo si existe un
despeje adecuado para la transmisión.
Determinación del Punto de Reflexión .-
Las reflexiones en el terreno pueden causar efectos muy importantes sobre la
señal recibida.
Existe un método práctico para el cálculo de la ubicación del punto de reflexión,
que consiste en asumir un lugar posible donde se pueda reflejar la señal y a
través de las fórmulas y el nomograma de la Figura 2.11, realizar un proceso
iterativo hasta llegar a determinar el sitio más probable.
;,; n,2 0.3 0,4 2,5 0.6 0,7 c.s o,? :.o
Figura 2.11.- Nomograma Parámetro b
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC, 1 07
Para obtener el valor del parámetro b del nomograma de la Figura 2.11 se calcula
c y m de la siguiente forma:
_h\-h2
d2
m = •
donde:
h1 = Altura de la antena transmisora respecto a la altura del punto de reflexión.
h2 = Altura de la antena receptora respecto a la altura del punto de reflexión,
a - Radio de la Tierra.
De tal forma que se puede calcular las nuevas distancias al punto de reflexión
Entonces se asume un punto en una zona relativamente plana y en la que el rayo
tenga posibilidades de llegar al receptor, en este caso se tomará a un punto
ubicado a dr1 = 6.6 km con una altura de 260 m, y se tiene:
h\ 288 -260 = 28w
h2 = 287 -260 = 27 m
98 — 97
c = - - — = 0,0182
28 + 27
=0,0449
4(6,37ÜX4/3)(55)
Del nomograma se puede apreciar que el valor obtenido de b es : 0,065. Por tanto
dr1 y dr2 serán:
drl= — (1 + 0.065) = 4,S78¿/77
2
dr2 = 9,16-4,878 = 4,282 ¿w
Diseño de la Red _ 108
Se realiza ahora la segunda iteración con los datos obtenidos del primer cálculo.
A una distancia de 4,878 km se tiene una altitud de 264 m; por lo tanto:
h\ 288 -264 = 24/7?
/?2 = 287 -264 = 23w
-
• = 0,0213
24 + 23
= 0,0525
4(6,370)(4/3)(47)
Entonces se obtiene b = 0,075. y:
drl = — (1 + 0,075) = 4,924 km
drl = 9,16 - 4,924 = 7.665 km
Realizando una iteración más la altitud a la distancia de 4.924 km es 263,5m¡ en
los cálculos:
M = 28 8-263,5 = 24>7
/?2 = 287-263,5-23,5m
^45~?3 5
' ' =0,0208
24,5 + 23,5
4(65370)(4/3)(48)
Entonces se obtiene b = 0,073. y :
drl = — (1 + 0,073) = 4,914 km
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Termínales Pocket PC. 109
Nótese que en las dos últimas iteraciones los valores de las distancias difieren
sólo con 10 metros, de tal manera que se puede concluir que el punto de reflexión
está aproximadamente en dr1= 4,914 km, de acuerdo al perfil el rayo no se
obstruye.
Por tanto se debe realizar un análisis adicional para verificar la rugosidad del
tramo y determinar una posible atenuación del rayo reflejado de la siguiente
manera:
- 288
284
280
278
272
268
264
260
256
drl
Distancia (km)
dr2
Figura 2.12.- Punto de Reflexión radioenlace R1-E
Se debe calcular el ángulo con que incide el rayo en la superficie de la tierra
respecto a la horizontal, por lo que se puede formar un triángulo rectángulo entre
el rayo incidente, la altura de la antena respecto al punto de reflexión y distancia
drl; por lo que el ángulo sería igual a:
(p = tan"
_/7J_
drl
= tan"
24,5
4.914
= 0,286
hm = •
I = 0,122
I6sen<p~ 0,0799
= 1.526
Diseño de la Red 110
A continuación se obtiene la longitud de la zona de reflexión en la que podría
incidir el rayo de la siguiente forma:
Mr\dr2 /0,122(4.914)(4.246)
d V 9.160
//I = 16,67 m
Relacionando este valor con el ángulo incidente se obtiene la distancia deseada:
=6679.193*
Sencp
Siendo el centro de esta distancia el punto de reflexión, se toma muestras de la
altura en pasos de al menos 2 km] para este caso se hará en intervalos de 366m
(intervalos con que fue graficado el perfil), con el fin de obtener una desviación
estándar de la siguiente forma:
X es el valor promedio de todas las muestras excluyendo los extremos definido
por:
Entonces las 19 muestras de acuerdo al perfil serían : (261, 262, 260, 262, 262,
263, 263, 260, 260, 264, 263, 261, 260, 259, 260, 260, 260, 260, 265); de las que
se obtiene un X ~ 261.118; entonces :
H = J—(50,852) =1,636
19
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 111
Comparando este valor con hm, de modo que sí H es mayor se concluye que el
terreno es rugoso, condición para la que se conoce que el rayo reflejado se
atenúa en valores superiores a los 10 dB, sin contar que el tipo de terreno ( en
este caso tipo bosque) también disminuye la magnitud de éste, de acuerdo a la
Tabla 2.2, en aproximadamente 10 dB.
Por lo expuesto se puede despreciar la incidencia del rayo reflejado en el
dimensionamíenío del radioenlace.
Potencia recibida.-
En primer lugar se debe calcular las pérdidas de trayectoria por espacio libre Lp
partiendo de la siguiente expresión:
Lp = 92,4 + 201og/(Gífe)+ 2Qlogd(km)
Lp = 92,4 + 20 iog(2,462) + 20 Iog(9Ji 6)
Lp = 92,4 + 7,826 +19,238 =: 119,464 dB
La atenuación de la señal en filtros y acopladores es un dato que normalmente
debe facilitar el fabricante, es este caso no lo proporciona, de manera que al igual
que en el diseño de capa física de LAN se asume un valor máximo de l_b= 2,4
dB.
Otro factor importante es la pérdida originada en las guías de ondas o cable
coaxial desde el equipo transmisor a la antena. Cabe mencionar la longitud de los
cables coaxiales que se utilizará (del tipo RG 8) del punto de acceso a la antena
para todos los casos no será mayor a 3 metros.
Él cable RG 8 es un cable coaxial grueso que posee una impedancia de 50 ohm
con pérdidas a la frecuencia del proyecto de 24dB cada 100 pies que equivale a
0,787dB por metro.
Diseño de la Red 112
/-^ La potencia de transmisión de los puntos de acceso es de 17 dBm (50mW).
Las antenas utilizadas en cada extremos el enlace son :
• Repetidor 1 : Antena de Grilla Direccional Hyperlink de 24 dBi
• Estación Central Campo Coca: Antena de Grilla Direccional Hyperlink de 24
dBi
Con estos datos finalmente se procede a calcular la Potencia en el lado de
recepción, la misma que será comparada con la sensibilidad de los equipos
(-82 dBm).
'<§
Pr = Pt + Gt + Gr - Lp - Lb - Lf
Pr = \7dBm + 24dB + 24dB - 1 1 9,464 - 2,4 - 0,787x3
Como la sensibilidad de los puntos de acceso es de — 82 dBm, se puede afirmar
que la señal es recibida de manera adecuada; sin embargo para relacionar un
margen de desvanecimiento frente a la contabilidad del enlace, se aplica la
fórmula de Barnett-Vignant de la siguiente forma:
FM~30 log d(km) + 10log (6ABf(GHz)) - 10 ¡og(1-R) - 70
$
Donde A y B asumirán los valores tomados en el diseño de la red local a lo largo
de todo el análisis de radioenlaces:
A= 1
Para un objetivo de contabilidad (1-R) = 99,9%, se obtiene el margen de
desvanecimiento:
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 113
FM = 30 log(9,l 6) + 10 log(6:cl jcO,5^2s462) -10 íog((0,00 1*9,1 6) 7400) - 70
FM = 28,857 + 8,684 - (-46,401) - 70
FyW = 13,943
Entonces la potencia recibida incluyendo el objetivo de confiabilidad es:
Pr'=Pr-FM
Pr'= ~59,225dBm -13,943 = -73,16&dBm
De tal forma que está dentro del rango de sensibilidad del equipo aún.
Con el objetivo de confiabilidad propuesto se puede tener el tiempo en el que el
enlace estará fuera de operación:
Tf = (l - Q,999)x365díasx24horas
Tf = 8,76 horas
Que equivale a 1 minuto con 44 segundos en un día si distribuimos
uniformemente el valor en horas obtenido para los 365 días del año.
Se puede afirmar que el tiempo fuera del enlace en un año es aceptable teniendo
en cuenta que el sistema permitirá almacenarla información en los instantes de
tiempo fuera, de tal forma que este radioenlace es bastante confiable, hecho que
se confirmará en la práctica en el Capítulo IV.
2.5.3. DIMENSIONAMIENTO RADIOENLACE CAMPAMENTO BASE -
REPETIDOR 1
En la Figura 2.13 se presenta el Mapa topográfico de la zona donde se efectuará
el enlace:
Diseño de la Red 114
Figura 2.13.- Mapa de Enlace Campamento Base - Repetidor 1 (C-R1)
El levantamiento de datos de acuerdo al mapa de la Figura 2.13 está en la Tabla
2.6:
DISTANCIA (km)
Camp. Base
0,353
0,706
1,059
1,412-
1,765
2,118
2,471
2,824
3,177
3,530
3,883
4,236
ALTURA (m)
242
242
242
243
243
243
245
248
250
254
258
262
268
DISTANCIA (km)
4,589
4,942
5,295
5,648
6,00
6,354
6,707
7,06
7,413
7,766
8,119
8,472
8;84 Repetidor 1
ALTURA (m)
266
264
260
255
250
250
252
254
255
254
258
258
260
Tabla 2.6. Muestras de Distancia/Altura de C-R1
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 115
De acuerdo a los datos tabulados y a las coordenadas tomadas del mapa, existen
8,84 km desde el Campamento Base al sitio donde se ubicará el Repetidor 1.
Resultando el Perfil de la Figura 2,14;
292
236
292
284
276
268
260
252
244
236
o o o
Distancia (km)
d2
Figura 2.14.- Perfil Campamento Base - Repetidor 1
De acuerdo al perfil se puede afirmar que existe línea de vista, y para este caso el
60 % de la primera zona de Fresnel está sin obstrucción alguna para K = 4/3;
afirmación que será asegurada con el cálculo del despeje.
Cálculo del Despeje:
En este enlace se ve que el punto X2 es el punto más crítico en cuanto a despeje
por lo tanto será tomado en cuenta para verificar el mismo.
Gráficamente se puede ver la altura de X2, las distancias dr1 y dr2 y de la línea
de vista en ese punto:
Diseño de la Red 116
Analíticamente se procede a determinar esta altura de igual forma que en el
enlace Repetidor 1 - Campamento Base
\M\d1 d\d2
V d + 39
c _ ,
x, = — = 5- =^> A = 0,124/77
/ 2,412*109
i n 0.124(4,2)(4,6) . (4,2)(4.6) 1Q 2,396 19,32
L = J V J i = ly !-•
V 8,8 39 "V 8,8 39
C = 5,668/77
Entonces el despeje está comprobado a lo largo del tramo.
Determinación del Punto de Reflexión.-
El proceso del cálculo de reflexión ya explicado en el diseño del enlace anterior
será utilizado para este proyecto ya que no introduce un mayor margen de error si
es aplicado adecuadamente.
Se asume un punto situado en un una zona central del enlace por la irregularidad
del perfil en un sitio que podría llegar el rayo reflejado; con la siguiente ubicación :
Distancia: 6,4 km
Elevación: 250 m
h\~hl
d2
m = •
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 117
De tal forma que se puede calcular las nuevas distancias al punto de reflexión.
M = 272 -250 = 22 m
/?2 = 290 -250 =
2^-40
c=- = -0,290
62
m = ^ = 0,0368
4(6,370)(4/3)(62)
Del nomograma 2.11 se puede apreciar que el valor obtenido de b es : 0,29. Por
tanto dr1 y dr2 serán;
drl = — (1-0,29) =3,1 24 km
dr2 = 8,8-3,1 24 = 5,67 6 km
Se realiza ahora la segunda iteración con los datos obtenidos del primer cálculo:
A una distancia de 3,124 km se tiene una altitud de 252 m; por lo tanto:
M = 272 -252 = 20w
/?2 = 290 -252 = 38/77
58
4(6,370X4/3)(5S)
Entonces se obtiene b = 0,3 y:
(1-0,3) = 3,
L = o:0393
Diseño de la Red 118
c!r2 = 8,8- 3.08 = 5,12 km
Al realizar esta segunda iteración se puede observar en ía Figura 2.15,
definitivamente el rayo se reflejará en un espacio que va desde 3 a 3,12 km, en el
perfil mostrado a continuación se aprecia que el rayo (legará muy atenuado al
receptor ya que está obstruido. Por lo que este caso no amerita realizar el cálculo
de rugosidad de suelo y de una desviación estándar.
292
284
„ 276
£
e
= 268
260
252
244
235
292
284
276
268
260
252
244
236
Figura 2.15.- Punto de Reflexión radioenlace C-R1
Potencia recibida.-
Las pérdidas de trayectoria por espacio libre Lp para este enlace son
Lp = 92,4 + 20 Iog/(G//z) + 20 ]ogd(km)
Lp = 92 A + 20 log(254 1 2) + 20 Iog(8,8)
Lp = 92,4 + 7,648 + 1 8,89 = I 1 8,937 dB
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 119
,̂ La atenuación de la señal en filtros y acopladores, la pérdida por guías de onda y
9'
cable coaxial y la potencia de transmisión se mantienen igual para todos los
casos.
Las antenas utilizadas en cada extremo el enlace son:
• Campamento Base : Antena de Grilla Direccional Hyperlink de24dBi
• Repetidor 1 : Antena de Grilla Direccional Hyperlink de 24 dBi
Entonces la potencia de recepción es:
^. Pr = Pt + Gt + Gr - Lp - Lb - Lf
Pr = I IdBm + 24dB + 24dB - i I 8,937 - 2,4 - 2,361
Pr = -5 8,69 8 dBm
La confiabiüdad del enlace se asumiráde 99,9%, aplicando Barnett-Vignant
resulta:
FM= 30 iog d(km) + 10 log (GABf(GHz)) - 10 log(1-R) - 70
FM =30 Iog(8,8) + I O Iog(6xlx0,5x2,412) - I O log((0,001x8,8) /400) - 70
FM = 28,334 + 8;595 - (-46,576) - 70
FM = 13,505
Entonces la potencia recibida incluyendo el objetivo de confiabilidad es:
Pr'=Pr-FM
Pr'- -58,698¿8w -13,505 = -72,2Q3dBm
Teniendo así el mismo valor de tiempo fuera en un año que el enlace anterior y
llegando a ser bastante confiable.
Tf = 8,76 horas
Diseño de la Red 120
2.5.4. DIMENSIONAMIENTO RADIOENLACE REPETIDOR 1 -
REPETIDOR!
Este radioenlace va desde el repetidor ubicado cerca de San Cristóbal al ubicado
en Yanayacu como lo indica la Figura 2.16.
Figura 2.16.- Mapa de Radioenlace Repetidor 1 - Repetidor 2 (R1-R2)
Los datos resultantes constan en la Tabla 2.7
DISTANCIA (km)
Repetidor 1
0,354
0,708
1,062
1,416
1,77
2,124
2,478
2,832
3,186
3,54
3,894
4,248
ALTURA (m)
260
254
254
255
258
260
262
265
265
262
260
260
260
DISTANCIA (km)
4,602
4,956
5,31
5,664
6,018
6,372
6,726
7,08
7,434
7,788
8,142
8,496
8,85 Repetidor 2
ALTURA (m)
260
262
264
265
264
266
268
270
270
271
271
271
272
Tabla 2.7. Muestras de Distancia/Altura de R1-R2
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 121
Se puede apreciar que la distancia entre los repetidores es de 8,85 km.
Resultando el perfil de la Figura 2.17;
304
296
264
256
248
304
296
290
272
264
256
248
~
Figura 2.17.- Perfil Radioenlace R1-R2
Entonces está garantizada la Primera Zona de Fresnel en un 60% y la línea de
vista.
Cálculo del Despeje:
Puede observarse en el perfil que el punto X3 es crítico en cuanto al despeje, por
lo que mediremos la distancia:
A-299-269=30w
Se procede a calcular C:
C = 19
Diseño de la Red 1 22
t
~/~ 2,437x10°
0.123(7,1)0,75) | (7,1)(U5)=19 1.528 ¡ 12,425
V 8,85 39 "V 8,85 39
C = 8,214/77
Por lo tanto h es mayor que C y el despeje está garantizado.
Determinación del Punto de Refiexión.-
Se asume un punto situado en un una zona central del enlace, como se pude ver
el rayo se puede obstruir por lo que se asume un punto que pueda llegar hasta el
receptor:
Distancia: 4,2 km
Elevación: 260 m
M-/z2
d2
m = •
De tal forma que se puede calcular la distancia entre las antenas y el punto de
reflexión:
h\ 289 -260 =2
h2 = 301 -260 = 41/77
29-41
c= =-Q,171
70
4(6,370)(4/3)(70)
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y !a Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 123
Del nomograma de la Figura 2.11 se puede apreciar que el valor obtenido de b es
igual a 0,18. Perianto dr1 y dr2 serán:
dr\=-(\ b)
2
dr2 = d-dl
drl = — (1 - 0,18) = 3,629km
dr2 = 8,85-3,629 = 5,222 km
A una distancia de 3,629 km se tiene una altitud de 260 m; por lo tanto:
hl = 289 -260 = 29w
¿2 = 301-260 = 41/w
29-41
c= =-0,171
70
, = 0,0329
4(6,370)(4/3)(70)
Por lo que se vuelve a obtener el mismo valor b = 0,3. y :
drl = 3,629 km
dr2 = 5,222 km
Al realizar esta segunda iteración se puede observar que definitivamente el rayo
se reflejará en un espacio alrededor de 3,629, de acuerdo al perfil se concluye
que el rayo no está obstruido por lo que llegará al receptor, por lo tanto, se
procede a calcular la rugosidad del terreno para saber si causa atenuación o no
en el mismo.
Diseño de la Red 124
304 304
296
280
272
264
256
248
Figura 2.18.- Punto de Reflexión radioenlace R1-R2
<p = tan"
drl
= tan"
29
5.629
= 0,458
fc/7/77 = °>123= -
\6senq> 0,128
no^= 0,962
A continuación se obtiene la longitud de la zona de reflexión en la que podría
incidir el rayo de la siguiente forma:
ri \Mr\dr1 0,123(3.629X5.221), ,
tf1 = J ;—' = J TT^ O")V 8.850
r/l = 16,227/77
Relacionando este valor con el ángulo incidente se obtiene la distancia deseada
= 4.060,159,,
Siendo el centro de esta distancia el punto de reflexión (dr1=3.629).
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 125
- La desviación estándar se la obtiene de la siguiente forma tomando muestras del
•9
terreno en está área, para este caso se las ha tomado cada 354 m :
X es el valor promedio de todas las muestras excluyendo los extremos definido
por;
Entonces las muestras de acuerdo al perfil serían : (260, 262, 265, 265, 262, 260,
260, 260, 260, 262, 264, 265); de las que se obtiene un valor ~X = 262; entonces :
De forma que se concluye que el terreno es rugoso, condición para la que se
conoce que el rayo reflejado se atenúa en valores superiores a los 10 dB, además
en este tipo de terreno (tipo bosque) se pierde también 1 0 dB,
Consecuentemente se desprecia el efecto de pérdidas por reflexiones en el
terreno.
Potencia recibida. -
Lp para este enlace son:
Lp = 92,4 + 20 log/(GHz) + 20 \ogd(km)
Lp = 92,4 + 20 log(2,437) + 20 Iog(8,85)
Lp = 92,4 + 7,737 -í- 1 8,'939 = 1 1 9,076 dB
Diseño de la Red 126
Las antenas utilizadas en cada extremos el enlace son :
• Campamento Base ; Antena de Grilla Direccional Hyperlink de24dBi
• Repetidor 1 : Antena de Grilla Direccional Hyperlink de24dBi
Entonces la potencia de recepción es :
Pr = Pt + Gt + Gr -Lp-Lb-Lf
Pr = 17dBm + 24dB + 24dB-119,076-2,4 -2,361
Pr = —58,837(^5/77
Para una contabilidad de 99,9%, aplicando Barnett-Vignant resulta :
FM = 30 log d(km) + lOlog (6ABf(GHz)) -10 log(l-R) - 70
FM-301og(8385) + 101og(6xlz055x2;437)-101og((03001x8;85)/400)-70
FM = 28,408 + 8,64 - (-46,55 i) - 70
FM = 136
Entonces la potencia recibida incluyendo el objetivo de contabilidad es:
Pr'=Pr-FM
Pr'= -58,837^/77 -13,6 = -14,437 dBm
De modo que el tiempo fuera en un año es:
Tf = 8,76 horas
2.5.5. DIMENSIONAMIENTO DEL RADIOENLACE REPETIDOR 2 -
ESTACIÓN CENTRAL CAMPO SACHA.
El radioenlace Repetidor 2 - Estación Centra! Campo Sacha denominado R2-S es
el último enlace a diseñarse que comunicará a cualquier usuario desde un pozo
dentro de este campo hacia otro en un pozo cualquiera de los campos Sacha y
Coca o al Campamento Base en Francisco de Orellana.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 127
Figura 2.19.- Mapa radioenlace Repetidor 2 - Estación Central Campo Sacha (R2-S)
El levantamiento topográfico fue hecho partiendo de la información que consta en
el mapa de la Figura 2.19; y se presenta en la Tabla 2.8:
DISTANCIA (km)
Repetidor 2
0,348
0,697
1,045
1,393
1,741
2,089
2,437
2,785
3,133
3,481
3,829
4,177
ALTURA (m)
272
271
272
271
272
274
275
275
275
276
276
276
277
DISTANCIA (km)
4,525
4,873
5,221
5,569
5,917
6,265
.6,613
6,961
7,309
7,657
8,005
8,353
8,71 Est Sacha
ALTURA (m)
282
284
292
310
325
315
315
320
310
310
312
310
315
Tabla 2.8. Muestras de Distancia/Altura de R2-S
Datos de los que se obtuvo el perfil de la Figura 2.20:
Diseño de la Red 128
350
340
330
310
300
290
280
270
260
350
340
330
320
310
300
290
280
270
260
Distancia íkml
•-¿-
d2
é-
->
-^
Figura 2.20.- Perfil radioenlace R2~S
Del perfil se puede concluir que gráficamente está garantizada la Primera Zona de
Fresnel en un 60% y la línea de vista.
Cálculo del Despeje:
Puede observarse en el perfil que e! punto X4 es crítico en cuanto al despeje, de
modo que la distancia respecto a la línea de de vista es:
= 335-324 =
Se procede a calcular C:
/ 2,412-rlO9
, n i _ .
A = 0.124/7?
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales PocketPC. 129
Q.124(5,9)(2,81) (5,9)(2,81)+ •
39
7 = 9,656 m
=19 2,056 16,579
8,71
;
39
Por lo tanto h es mayor que C y el despeje está garantizado.
Determinación del Punto de Reflexión.-
Nótese en la Figura 2.21 que el perfil de este radioenlace cualquier reflexión en un
determinado punto del terreno está obstruida, por lo que el cálculo de un posible
rayo reflejado será omitido en este caso, puesto que las pérdidas por obstrucción
y por tipo de terreno son relativamente altas frente al nivel de señal.
350
340
330
320
310
300
290
280
270
260
310
300
290
280
270
260
Figura 2.21.- Reflexiones en el Terreno R2-S
Potencia recibida.-
para este enlace son:
Lp = 92,4+20 \Qgf(GHz) + 20 logd(hri)
Diseño de la Red _ _ 130
¿p = 92,4 + 20log(2,412) + 20log(8,71)
lp = 92,4 + 7,648 + 1 8,8 = 1 1 8,848 dB
Las antenas utilizadas en cada extremo el enlace son:
• Campamento Base : Antena de Grilla Direccional Hyperlink de24dBi
• Repetidor 1 ; Antena de Grilla Direccional Hyperlink de 24 dBi
Entonces la potencia de recepción es:
Pr = 1 7dBm + 24dB + 24dB- 118,848 -2,4 -2,361
Para una contabilidad de 99,9%, aplicando Barnett-Vignant resulta:
FM = 30 log d(km) + lOlog (6ABf(GHz)) - 1 0 log(l -R) - 70
FM = 30 log(SJl) + 1 0 Iog(6:cbc0s5:c2,412) - 1 0 log((0,001xS,7 1) / 400) - 70
FM = 28,20 1 + 8,595 - (-46,620) - 70
FM = 13,416
Entonces la potencia recibida incluyendo el objetivo de confiabilidad es:
Pr'=?r-FM
Pr'= ~5S,6Q9dBm - 1 3,41 6 = -72tQ25dBm
Por los valores obtenidos en el margen de desvanecimiento y el objetivo de
confiabilidad se concluye que todos los enlaces entre nodos primarios tienen una
confiabilidad de 99.9%.
Realizado el dimensionamiento para todos los enlaces primarios, y la red local, el
siguiente paso es realizar el análisis de los enlaces entre los puntos de acceso
locales de las Estaciones Centrales y los ubicados en los Pozos.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 131
Como se había mencionado, la cantidad de pozos en cada campo es un limitante
para realizar un análisis particular de radioenlace, sin embargo gracias a la
regularidad topográfica del terreno es suficiente dicho estudio para un punto de
acceso lo más alejado posible a la Estación Central de cada campo.
De acuerdo a la ubicación de pozos de las Figuras 2.21 y 2.25a ubicación de
pozos Figuras 2.21 y 2.25 , se ha optado por elegir en el Campo Coca el Pozo No
13, y en el Campo Sacha el Pozo No 48.
2.5.6. DIMENSIONAMIENTO DE RADIOENLACE ENTRE NODOS LOCALES
Las Coordenadas de los Pozos 48 del Campo Sacha y 13 del Campo Coca son :
Pozo 48:
Longitud : E 76° 51' 4"
Latitud ; N 0° 16' 50"
Pozo 13:
Longitud : E 77° 2'50"
Latitud : N 0° 25'55"
Para el tipo de enlaces en un mismo campo, los puntos de acceso que se
conectan directamente vía cable ethernet a los que son nodos primarios, van a
tener instalada una antena omnidireccional cuya ganancia dependerá en cada
caso de las condiciones específicas, con la finalidad de hacer de este punto de
acceso un nodo central dentro de cada campo, al mismo que se conectarán los
puntos de acceso de cada pozo a través de antenas direccionales.
2.5.6.1. Enlace Estación Central Campo Sacha - Pozo 48
Para el caso de la comunicación entre los pozos del Campo Sacha con la
Estación Central y por lo tanto con toda red, se ha escogido un pozo alejado a
una distancia aproximada de 6 km; pese a que este no es el más alejado el radio
Diseño de la Red 132
de cobertura brindada por la antena omnidireccional cubre la mayor parte de los
pozos dentro del campo.
Figura 2.22,- Ubicación de Pozos Campos Sacha
HUMHYÁCUO3
\ h/f t
m
Cabe indicar que este radioenlace se diseñará para operar en el canal 11a 2,462
GHz.
Figura 2.23.- Mapa radioenlace Estación central Campos Sacha - Pozo48 (S-P48)
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 133
Se han tomado las siguientes 20 muestras del mapa de la Figura 2.23 para
realizar el perfil topográfico con los datos de la Tabla 2.9 :
DISTANCIA (km)
Est, Sacha
0,308
0,616
0,924
1,232
1,54
1,848
2,156
2,464
2,772
3,08
ALTURA (m)
315
300
290
290
289
287
287
286
286
288
288
DISTANCIA (km)
3,338
3,696
4,004
4,312
4,62
4,928
5,236
5,544
5,852
6,16 Pozo 48
ALTURA (m)
289
289
288
289
289
289
289
288
287
286
Tabla 2.9. Muestras de Distancia/Altura de S-P48
Estos datos tomados del mapa de la Figura 2.23, arrojan el perfil de la Figura2.24
sobre el que se determinará el despeje y la línea de vista.
La altura de las antenas para cualquier pozo es de 12 m máximo, limitante dado
por la altura de las torres de perforación y readecuación, mientras que para este
caso la altura de la torre de comunicaciones de Petroecuador donde se colocará
la antena en la Estación Central es de 30 metros.
312
Figura 2.24.- Perfil radioenlace S-P48
Diseño de la Red 134
Cálculo del Despe¡e:_
Se realizará el análisis del despeje respecto a la línea de vista con el punto Y1 de
la Figura 2.26:
Se procede a calcular C:
1A
= 19
M\d2 dld2
d 39
c 3;cl08(m/j)
— = - - - r¿
/ 2,462,rl09
A1^
= 0,122m
0.122(5,9)(0,26) ; (5a9)(0,26) = 0,187 1,534
6,16 6,16 39
Por lo tanto h es mayor que C y el despeje está garantizado.
Determinación del Punto de Reflexión.-
Por el ángulo de incidencia se puede observar en e! perfil que una posible
reflexión se puede producir relativamente cerca del receptor por lo que el punto
escogido para empezar el cálculo es:
Distancia: 5,5 km
Elevación: 289,5 m
Dato con el que se obtendrá estos parámetros:
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y !a Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 135
hl~h2
d~
m = •
4Ka(hl + til)
De tal forma que se puede calcular la distancia entre las antenas y el punto de
reflexión:
A l = 345-289,5 = 55,5m
/?2 = 296 -289,5 = 6,5/7?
c = 55,5-6,5
62
m=—(606):— 80
4(6,370)(4/3)(62)
Del nomograma 2.13 se puede apreciar que el valor obtenido de b es ; 0,76. Por
tanto dr1 y dr2 serán:
drl = - ( 1 -1- 0,76) = 5,42lkm
¿f/-2 = 6,16-5,421 = 0,
A dr1 = 5,421 km la altura es la misma por lo tanto se mantienen los valores de
h1 y h2, de modo que se puede afirmar que la zona de reflexión se encuentra en
los alrededores de este punto.
Diseño de la Red 136
Figura 2.25.- Punto de Reflexión radioenlace S-P48
Como se puede apreciar el perfil de la Figura 2.25 es bastante regular en la zona
mencionada, sin embargo se debe realizar el cálculo de la desviación estándar de
las altitudes del mismo para poder determinar si el rayo reflejado sufre o no
atenuación por efecto del terreno:
cp = tan"
dr\ tan"
55,5
5.421
= 0,587
hm =
\6sencp 0,164
= 0,744 m
A continuación se obtiene la longitud de la zona de reflexión en la que podría
incidir el rayo de la siguiente forma:
rfl =.
Adrldr2 _ |0,122(5.421)(739)
d V 6.160
rfl =8,907/?7
O)
Relacionando este valor con el ángulo incidente obtenemos la distancia deseada
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 1 37
077 - 1 7 " S S , ¿ m21 L —- - = - = l./Jó.ó 16/77
Sencp 5^(0,587)
Siendo el centro de esta distancia el punto de reflexión (dr1=5.421).
Repetimos el proceso de cálculo de la desviación estándar;
Las muestras tomadas para este caso son : (289, 289, 289, 289, 288, 287, 286);
de las que se obtiene un valor X = 288,143; entonces :
= 1,125
Nótese que aún cuando el perfil muestra un terreno muy regular en esta zona, la
desviación estándar es mayor que el valor calculado de hm, concluyendo
entoncesla rugosidad del terreno, y la poca incidencia del rayo reflejado sobre el
receptor.
Potencia recibida.-
Lp para este enlace son:
Lp = 92,4 + 20 log(23462) +20 log(6,l 6)
Lp = 92,4 + 7,826 +15,192 = \}6,Q\7dB
Diseño de la Red 138
Las antenas utilizadas en cada extremos Del enlace son :
• Estación Central Punto de Acceso Local : Antena Omnidireccional Outdoor
Hyperlink de 15 dBi
• Pozos Campo Sacha : Antena de Grilla Direccional Hyperlink de 24 dBi
Entonces la potencia de recepción es:
Pr = Pt + Gt + Gr-Lp-Lb- Lf
Pr = \ldBm + \5dB + 24^-116,017 -2,4-2,361
pr =-64,77 MEm
Para una confiabilidad de 99,9%, aplicando Barnett-Vignant resulta :
FM = 30 log d(km) + 10log (6ABf(GHz)) - 10 log(l-R) - 70
FM = 30 log(6,l 6) +10 log(6xLxO,5.t2,462) -10 log((0,001x6,16) / 400) - 70
FM = 23,687 + 8,684 - (-48,125) - 70
FM = 10,496
Entonces la potencia recibida incluyendo el objetivo de confiabilidad es:
Pr'=Pr-FM
Pr'= -64,17BdBm -10,496 = -15,214dBm
Por lo que se cumple con el objetivo establecido de confiabilidad.
2.5.6.2. Radioenlace Estación Central Campo Coca —Pozo 13 Campo Coca
Se eligió al pozo 13 (ver Figura 2.26) del Campo Coca por ser uno de los más
alejados de la Estación Central, dando así un margen de garantía para enlaces
con otros pozos más cercanos a la Estación.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum ente Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 139
Figura 2.26.- Ubicación de Pozos Campo Coca
Para el Campo Coca se deberá trabajar en el canal 1 a 2,412 GHz para evitar
posibles interferencias con el canal al que trabaja el radioenlace entre nodos
primarios E-R1 (canal 11).
Se han tomado 20 muestras del mapa de la figura 2.27 para realizar el perfil
topográfico:
51»
36S
2BS
Figura 2.27,- Mapa radioenlace Estación Central - Pozo 13 Campo Coca (E-P13)
Diseño de la Red 140
Las muestras constan en la Tabla 2.10:
DISTANCIA (km)
Est, Coca
0,185
0,37
0,555
0,74
0,925
1,11
1,295
1,48
1,665
1,85
ALTURA (m)
272
270
265
262
260
260
262
262
262
261
261
DISTANCIA (km)
2,035
2,22
2,405
2,59
2,775
2,96
3,145
3,33
3,515
3,70 Pozo 48
ALTURA (m)
261
261
260
260
260
258
256
255
254
254
Tabla 2.10. Muestras de Distancia/Altura de E-P13
Entonces el perfil es el que se muestra en la Figura
2.28:
254
250
o CN -q- (q r-- CT
o o o o o o
Distancia (km)
d2
Figura 2.28.- Perfil Estación Centra! Campo Coca -Pozo 13
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 141
La altura de la antena de la Estación Central del Campo Coca para el punto de
acceso local es de 14 metros como se puede observar.
Suficiente para garantizar la línea de vista y la Primera Zona de Fresnel.
Cálculo del Despeje:
Se realizará el análisis del despeje respecto a la línea de vista con el punto Y2 de
la Figura 2. 30:
h = 271 -259,5 =
Se procede a calcular C:
\M\d2 d\d2
o — i y., i • 4
n i _
= 0,124/7?
2,412;cl09
c = 19 0,124(2,8)(0,9) | (2,8X0,9) 0.312 ; 2,52
"V 3,7 39 "V 3,7 39
C = 5,586/77
Por lo tanto h es mayor que C y el despeje está garantizado a lo largo del vano.
Determinación del Punto de Reflexión.-
Asumimos un punto central en el perfil ubicado a:
Distancia; 1,9 km
Elevación: 261 m
Dato con el que se obtendrá estos parámetros:
Diseño de la Red 142
h\ h2
d~
m = •
De tal forma que se puede calcular la distancia entre las antenas y el punto de
reflexión:
hl = 286 -26 i =
/?2 = 266 -261-5/7?
- = 0667
30
m = — • = 0,0134
4(6;370)(4/3)(30)
Entonces b = 0,67; dr1 y dr2 serán :
Ó, r xdr\ —(l + ¿)
2
dr1-=d- di
— (1 + 0,67) =3,091fcH
A dr1 = 3,09 km la altura es 256 m. La segunda iteración arroja estos resultados:
M- 286 -256 = 30/77
/?2 = 266 -256 = 10/7?
30-10 n.
C= - =0,5
40
4(65370)(4/3)(40)
Entonces b = 0,49; dr1 y dr2 serán:
= 001
'
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Termínales Pocket PC. 143
dr\ — (1 + 0,495) = 2J66km
En dr1 - 2.766 la altura es de 260 m, y la tercera iteración tiene ios siguientes
resultados:
hl= 286 -260 = 26/7?
/?2 = 266 -260 = 6m
= 0,625
m= - - =0,0126
4(6;370)(4/3)(32)
Entonces b = 0,62; dr1 y dr2 serán:
O i-i
dr\=— (1 + 0,62) = 2,99 km'
dr2 = 3,7 -2,99 = Q,7lkm
La diferencia ente valores aún es relativamente amplia, por lo que amerita realizar
una iteración más.
Para dr1 = 2.99 km; la altura es 258m; entonces:
M = 286 -258 = 28/?7
h2 = 266 -25 8 = 8/77
?8-8
c = ̂ — 5. = 0,556
m = - - = 0,0112
4(6:370)(4/3)(36)
Diseño de la Red 144
Entonces b = 0,55; dr1 y dr2 serán:
3.7
dr\ —(1 + Opo) = 2,868™
dr2 = 3,7 -2,868 = 0,832^77?
A dr1 = 2,868 km la altura es 259 m, y en la última iteración se tiene:
M = 286-259 = 2
.97-7
c = ——- = 0.588
4(ó,370)(4/3)(34)
= 0,0119
Entonces b = 0,57; dr1 y dr2 serán:
1 '-y
drl = — (1 + 0,57) = 25905¿777
^2 = 3,7-2,905 =
De acuerdo a los datos de la última iteración se puede afirmar que el rayo se
reflejará en un punto a una distancia aproximada de 2.9km de la Estación Central.
Si nos remitimos al perfil de la Figura 2.29: , se observa que el rayo estaría
obstruido con el terreno de manera rasante, lo que produce que el rayo se atenúe
y no llegue de manera significativa al receptor.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 145
286
282
278
274
270
266
262
258
254
250
dr1
Distancia (km)
di2
Figura 2.29.- Reflexión atenuada radioenlace E-P13
Potencia recibida.-
Lp para este enlace son:
Lp = 92,4 + 20 logf(GHz) + 2Qlogd(km)
Lp = 92,4 + 20 log(2;412) + 20 log(3,7)
Lp = 92,4 + 1,648 +11,364 = 11 \,4\2dB
Las antenas utilizadas en cada extremos el enlace son:
• Estación Central Punto de Acceso Local : Antena Omnidireccional Outdoor
Hyperünk de 15 dB¡
• Pozos Campo Coca : Antena de Grilla Direccional Hyperiink de 24 dBi
Entonces la potencia de recepción es: :
Pr = - 1 11,412- 2,4 -2,361
Diseño de la Red 1 46
Para una confiabilidad de 99,99%, aplicando Barnett-Vignant resulta:
FM = 30 log d(km) + JO log (óÁBf(GHz)) - 10 log(l-R) - 70
FM = 1 7,046 + 8,595 - (-60,339) - 70
FM = 15,98
Entonces la potencia recibida incluyendo el objetivo de confiabilidad es:
Pr'=Pr-FM
Pr'= -60,1 IMEm - \8 = -76,1 53dBm
Está dentro del margen de sensibilidad de los equipos.
Como se ha cumplido con un mismo objetivo de confiabilidad para todos ios
enlaces (excepto los de la estación central coca a los pozos que es de 99.99%), y
los cálculos dan valores que favorecen al desempeño de [os mismos, resta
realizar las pruebas para verificar la veracidad de estos cálculos, pruebas que
serán realizadas en el Capítulo IV, incluyendo las aplicaciones propuestas en el
Capítulo III.
£ CAPÍTULO III
3. DESARROLLO DE LA APLICACIÓN
3.1. REQUERIMIENTOS ADMINISTRATIVOS DE GEOPETSA
Para analizar los requerimientos administrativos que tiene Geopetsa, se debe
comprender primero la organización de la empresa, las necesidades existentes
actualmente y plantear soluciones a cada una.
£ 3.1.1. ORGANIZACIÓN DE LA EMPRESA
Geopetsa es una empresa "prestadora de servicios petroleros", esto significa que
no es una empresa de producción de petróleo, sino que presta sus servicios a
empresas que realizan esta actividad. Los servicios proporcionados por
Geopetsa son en acondicionamiento (cuando se realiza la primera perforación
para producir un pozo) y reacondicionamiento de pozos petroleros (cuando se
realizan labores de reparación del pozo para que recupere el nivel de producción
deseado).
r^ Actualmente Geopetsa se encuentra prestando sus servicios a
^ PETROECLJADOR, es decir los taladrospertenecientes a Geopetsa deben
movilizarse a todos los lugares que sean requeridos por ¡a Operadora (empresa
que es dueña del campo o zona donde se extrae el petróleo, en este caso
PETROECLJADOR), por toda la extensión de los campos petroleros Sacha y
Coca.
Para realizar su labor diariamente Geopetsa cuenta con un número importante de
empleados que trabajan las 24 horas del día en diferentes turnos. Tiene una
organización jerárquica, cuya máxima autoridad en la parte Operativa de la
empresa es el Gerente de Operaciones que trabaja en Quito, mientras que la
s¿
9 persona encargada de esta tarea en el Oriente es el Superintendente de
Desarrollo de la Aplicación 148
Operaciones, quien realiza todas las labores necesarias para que la empresa
pueda cumplir con sus compromisos de trabajo.
En la figura 3.1 se indica la estructura administrativa en el Área de Operaciones
en Geopetsa.
Quito
No se incluye en el
proyecto directamente
Gerente de Operaciones
Quito
Oriente
Todos los involucrados están
incluidos en el proyecto
Superintendente
Base Coca
Jefe de Bodega
Base Coca
Coordinador
Base Coca
Supervisor Mecánico
Base Coca
Toolpusher
Jefe del Taladro
Toolpusher
Jefe del Taladro
Supervisor
(Ayudante del
Toolpusher)
Supervisor de
salud, seguridad
y ambiente
Electricista,
Mecánico
Personal de Cuadrilla
(5 a 10 personas)
Figura 3.1,- Organización de Geopetsa en el Área de Operaciones
Cada uno de los empleados de la empresa cumple funciones específicas que se
detallan a continuación:
3.1.1.1. Gerente de Operaciones
El Gerente de Operaciones es el encargado de coordinar todas las acciones
desde Quito vía telefónica o fax, sus decisiones dependen de las evaluaciones e
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specfrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 1 49
ft' informes que se realicen desde el Campamento Base de! Coca por el
Superintendente, el Coordinador, el Supervisor Mecánico y el Jefe de Bodega.
Las decisiones administrativas y relacionadas con adquisiciones las realizan
niveles superiores encargados específicamente de estas labores, es decir, el
departamento financiero se encarga de los desembolsos e ingresos de recursos
económicos, así como el departamento de adquisiciones se encarga de aprobar
todas las peticiones de equipos y materiales para las oficinas y los taladros, el
departamento de recursos humanos se encarga de realizar las actividades de
reclutamiento de personal, de asignación de horarios de trabajo y de solicitudes
£: de pagos a los empleados. Cabe indicar que la parte administrativa de las oficinas
en Quito, no se incluye en este proyecto, debido a que ya poseen un sistema
propio para el manejo de la información entre los empleados de los diferentes
departamentos, y debido principalmente a que éste no es uno de los
requerimientos de la empresa ni del proyecto planteado.
3.1.1.2. Superintendente
El Superintendente es el gerente regional de la empresa, con el poder necesario
para tomar decisiones independientes con respecto a adquisiciones por un monto
total de hasta 2000,00 USD mensuales en pedidos de materiales, sin previa
^ autorización desde las oficinas centrales en Quito.
&
Es la persona encargada actualmente de redactar los informes realizados por los
Jefes de Taladro y enviarlos a Quito vía fax. De la misma manera se procede con
los pedidos de materiales, y adquisición o reparación de equipos, es decir, los
informes elaborados en cada uno de los taladros y en la Bodega, son nuevamente
redactados para poder ser enviados a Quito. ;
Los informes y pedidos le son enviados, de ser urgente por radio1 o por los
conductores de los automotores de la empresa, que viajan constantemente entre
los taladros y el Campamento Base,
1 Geopetsa cuenta actualmente con un sistema de radio, que no es un canal de comunicaciones adecuado, puesto que no
ha recibido el mantenimiento requerido y no posee una funcionalidad total.
Desarrollo de la Aplicación _ 1 50
3.1.1.3. Coordinador
Es la persona encargada de coordinar las actividades de los taladros a través de
informes. Es quien continuamente visita los taladros para verificar su
funcionamiento, dar indicaciones al personal, llevar en ciertas ocasiones los
materiales solicitados y ofrecer su contingente para el buen desempeño de cada
uno de los taladros.
3.1.1.4. Supervisor Mecánico
Es la persona encargada de realizar los informes de mantenimiento de los
equipos, maquinaria y automotores, así como de realizar todos los pedidos de
material para estos fines. También se encarga de la planificación de las revisiones
mecánicas periódicas, necesarias para mantener la certificación ISO 9001 de la
empresa.
El Supervisor Mecánico es el encargado de dirigir todas las acciones de los
empleados del taller mecánico de la empresa, entre ellos se incluyen mecánicos,
electricistas, soldadores, pintores y ayudantes.
3.1.1.5. Jefe de Bodega o Administrador de Materiales
Es la persona encargada de realizar los ingresos y egresos de materiales en las
instalaciones de la empresa en el Campamento Base, de su cuidado,
administración e inventario, lo cual actualmente se realiza gracias a un sistema
denominado Kardex, el mismo que está basado en mantener una tarjeta de cada
uno de los elementos que existen en la bodega, donde se incluye el número
existente, los ingresos y egresos de cada elemento, y el estado de cada uno de
éstos. Adicionalmente, mantiene listados de respaldo de datos en Excel donde se
duplica esta información cada vez que es posible, existiendo un serio desbalance
entre estos dos sistemas.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 151
Al recibirse una solicitud de materiales, se verifica su aprobación tanto por e!
Superintendente como por el Supervisor Mecánico, posteriormente se verifica su
existencia en el inventario, para los elementos que no existan se genera una
orden de compra para que nuevamente se autorice por el Superintendente y se
envía a Quito para su aprobación o adquisición respectiva. No existe un inventario
en cada taladro, por ello no se tiene la certeza de los materiales que existen.
3.1.1.6. Toolpusher (Jefe de Taladro)
Es un nombre en inglés que se refiere al Jefe del Taladro (se suele utilizar
siempre el nombre en inglés), el cual es responsable por las tareas realizadas en
el taladro. El tiempo de permanencia de un Toolpusher en el sitio de trabajo es de
14 días continuos, y el mismo tiempo de descanso. Debe estar disponible las 24
horas del día durante este periodo de tiempo.
Figura 3.2.- Camper para oficina y habitación del Toolpusher
La estadía del Toolpusher es en un Camper (contenedor adaptado para este uso)
que cuenta con todas las comodidades necesarias incluyendo aire acondicionado
como se muestra en la figura 3.2.
El Toolpusher es el encargado de realizar todos los informes y solicitudes de
materiales necesarios para el funcionamiento del taladro. Además de mantener un
Desarrollo de la Aplicación 152
inventario de los materiales y equipo existente dentro del mismo, control del
personal y de operaciones, y de ser necesario o en ausencia del Supervisor de
Salud, Seguridad y Medio Ambiente, tomar las atribuciones de éste.
3.1.1.7. Supervisor
Es el encargado directamente de realizar las labores de dirección en el
acondicionamiento o reacondicionamiento de los pozos petroleros, su horario de
trabajo es de 12 horas u 8 horas continuas sin recesos. Es la mano derecha del
Toolpusher, y le ayuda a supervisar todo el trabajo mientras dure su turno,
realizando pequeños informes de los avances en la obra, y el estado de la misma,
los cuales son entregados posteriormente al Jefe del Taladro.
3.1.1.8. Supervisor de Salud, Seguridad y Medio Ambiente o SupervisorHSE
(Health, Security and Environment)
Su labor es de crucial importancia para el desempeño de los niveles deseados de
la empresa en cuanto a calidad del equipo, preparación de los obreros y
seguridad del personal. Sus labores se extienden a manejar los riesgos posibles
para la salud de los empleados que incluye alimentación, descanso, preparación
para desastres, prevención de accidentes y respuesta ante los mismos, asegura
que los trabajos realizados no repercutan en el medio ambiente o que su impacto
sea mínimo. Además se encarga de capacitar al personal en cuanto a seguridad
física, y verifica el estado de uso de los equipos para su correcto funcionamiento
durante todo el periodo de acondicionamiento o reacondicionamiento del pozo.
3.1.1.9. Mecánico y Electricista
Cumplen las labores propias de su trabajo, pero dentro del taladro. No presentan
ningún tipo de informe directamente, sino que su labor se ve reflejada en los
informes del Toolpusher y del Supervisor Mecánico.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectmm entre Pozos Petroleros y !a Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 153
3.1.1.10. Personal de la Cuadrilla
Son quienes se encargan del trabajo físico, entre ellos se encuentran el
perforador, encuellador, maquinista, 2 o 3 cuneros y ai menos 3 obreros de patio
como se aprecia en la Figura 3.3 (la cantidad cuneros y obreros de patio depende
del tamaño y tipo de taladro).
Figura 3.3.- Personal de cuadrilla durante las operaciones
3.1.2. NECESIDADES DE RECURSOS ADMINISTRATIVOS DE GEOPETSA
Como se ha mencionado anteriormente, la administración de los Taladros se la
realiza desde el Campamento Base, ya que todos los informes se transmiten por
radio y el Superintendente recepta el mensaje y redacta nuevamente cada
informe.
Los pedidos de material se envían con cualquier persona que visite a los taladros
(Coordinador, Supervisor Mecánico o Conductores), de ser urgente la solicitud se
la realiza por radio. De no funcionar la radio, se acude al teléfono más cercano
(frecuentemente de la Operadora) para realizar una llamada telefónica indicando
este particular.
Desarrollo de la Aplicación 154
Las necesidades administrativas de la empresa y las soluciones propuestas se
detallan en la tabla 3.1.
NECESIDAD ADMINISTRATIVA SOLUCIÓN PROPUESTA
Obtención de reportes, informes, peticiones y
control del personal al instante, ya que
actualmente los tiempos de respuesta llegan a
ser de hasta 24 horas.
Ingresar todos los datos al sistema de forma
instantánea, los mismos que son reportados a
todos los usuarios interesados
Resolver la escasa comunicación existente (vía
radio o a través de telefonía en el caso de
existir el servicio) con los sitios donde operan
los taladros, y evitar los repetidos viajes que se
realizan desde y hacia el Campamento Base,
con la finalidad de constatar e] desempeño del
personal en los pozos y transportar la
información escrita.
El sistema informático propuesto permite el
envío de informes, pedidos y la realización de
reportes a través de la red diseñada en el
Capítulo II, sin ningún tipo de movilización
Evitar la posible pérdida y mala manipulación
de la información originada en los diversos
puntos de presencia de la empresa.
Almacenar la información en un lugar
centralizado (servidor de Base de Datos)
aumentando la segundad de los datos
vulnerables por medio de autenticación de
usuarios.
Comunicación constante y confiable; se refiere
a que en la actualidad Geopetsa S.A no posee
un sistema de comunicación que permita
reportar o solicitar información importante al
momento requerido.
Proveer un nexo de comunicación constante al
personal a través del sistema a desarrollarse, tal
como la mensajería instantánea. Entiéndase
éste como un sistema de apoyo a la telefonía.
Cambiar el proceso de inventario actual (por
medio de tarjetas de estado de los materiales),
puesto que ha sido mal manejado, existiendo
divergencias entre el material inventariado y el
existente en Bodega; por uno que permita
conocer al personal (que lo requiera) a todo
momento lo existente y faltante de manera
confiable.
Incluir en el sistema propuesto una forma de
manejar el inventario más eficiente, que permita
realizar consultas y peticiones a Bodega, y que
facilite la administración de las herramientas y
materiales de la empresa.
Obtención de información actual y antigua al
instante, solicitada por el Superintendente o
personal que esté sobre él organizativamente
para facilitar la toma de decisiones.
Mediante una base de datos bien organizada y
manejada por filtros, brindar la posibilidad de
revisar cualquier tipo de información en ella
almacenada.
Realizar el mantenimiento y control de
maquinaria y vehículos de acuerdo a un
calendario, con la finalidad de no poner en
riesgo a éstos y extender su periodo de
funcionamiento óptimo.
Incluir en el sistema una agenda para recordar a
los usuarios los eventos pendientes, permitiendo
así cumplir con la planificación realizada.
Tabla 3.1. Necesidades administrativas de Geopetsa y soluciones propuestas
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 155
3.2. SOLUCIÓN ALTERNATIVA PARA LOS REQUERIMIENTOS
DE COMUNICACIÓN DE GEOPETSA UTILIZANDO UN
SISTEMA INFORMÁTICO
En la sección 3.1.2 se realizó una breve introducción a las soluciones propuestas
para los requerimientos administrativos de Geopetsa, es por ello que se propone
un modelo de administración basado en un sistema informático que permita
mejorar el desempeño de la empresa.
El Sistema Informático debe cumplir con los siguientes requisitos:
• Almacenar toda la documentación de la empresa como:
1. Reporte diario de Operaciones
2. Pedidos de material y solicitud de compra
3. Control del personal
4. Control de ingreso y salida vehicular
5. Inspección ambiental y seguridad
6. Control mensual de vehículos
7. Plan anual de mantenimiento vehicular y de equipos
8. Control diario, semanal y mensual de equipos
9. Control mensual de vehículos
10. Control de inventario
11. Ingreso y salida de material y equipos
• Debe almacenar los datos localmente cuando la infraestructura de
comunicación propuesta sufra algún desperfecto, para ser enviados al
momento de resolver el problema.
• Que permita la comunicación entre los diferentes usuarios, a través de uns
sistema de mensajería dentro de la aplicación, es importante considerar esto
Desarrollo de la Aplicación 1 56
ya que puede ser una forma de apoyo a la telefonía fija o celular cuando no
esté disponible.
• Facilidad de modificación según las necesidades de la empresa, que permita
que otras personas (no necesariamente quienes desarrollaron el sistema)
puedan ¡mplementar dichas modificaciones con rapidez.
• De simple implementación y poca capacitación, es decir el software debe ser
bastante intuitivo y debe tener los manuales necesarios.
• No eliminará la documentación ingresada y almacenada, ya que ésta podría
ser necesaria para Geopetsa, por lo que el sistema debe generar reportes y
estadísticas.
El modelo de comunicación y administración de la información a través del cual se
ha centrado el desarrollo del sistema es el que se aprecia en la figura 3.4.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para e! desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 157
Aplicación
para
estaciones
fijas
Computador del
Administrador del Sistema
(C)
Sistema de
Gestión de
Base de
Datos
Los usuarios Interaciúan con la aplicación
Computador del Computador de Bodega
Supervisor Mecánico (C)
Computador portátil Computador del
de un usuano Superintendente
Los datos se recuperan de la base de datos
a través de consultas
Servidor de Base de Datos
Aplicación en
terminales
móviles
Toolpusheraladro 2 (S ó E) Supervisor
HSE(SóE)
Toolpusher
aladro 1 (S ó E) Too|pusher
Taladro 3 (S ó E)
Los usuarios interacíúan con la aplicación
CAMPAMENTO BASE
CAMPO COCA
CAMPO SACHA
Figura 3.4.- Modelo del Sistema de Administración
3.2.1.1. Elementos que conforman el Sistema Informático de administración de
pozos petroleros (SASP)
Los elementos que forman parte del modelo de solución para los requerimientos
administrativos de Geopetsa son: :
• Sistema de Gestión de Base de Datos. Es el software que administra la
base de datos2.
Para conocer más sobre una base de datos se puede revisar la sección 3.4
Desarrollo de la Aplicación 158
• La aplicación para computadores de escritorio. Es el software a través del
cual los usuarios que dispongan de computadores de escritorio, pueden
acceder al sistema informático.
La aplicación para los terminales móviles (Pocket PC). Es el software que
permite que los usuarios móviles puedan acceder a los servicios del sistema
informático.
3.2.1.2. Diagrama de flujo del Sistema Informático para Geopetsa
En el diagrama de flujo se detalla la forma en la que funciona el sistema
informático, para lo cua! se tiene en cuenta los diferentes tipos de documentos e
información que cada usuario debe realizar cotidianamente, y cuyo resumen se
indica en la tabla 3.2.
USUARIO DEL SISTEMA
INFORMACIÓN POR
REVISAR
INFORMACIÓN QUE
INGRESA
Superintendente
Reporte diario de Operaciones
Pedidos de material
Control del personal
Control de ingreso y salida
vehicular
Inspección ambiental y
seguridad
Control mensual de equipos
Control mensual de vehículos
Plan anual de mantenimiento
vehicular y de equipos
Autorización de envío y
adquisición de material
Solicitud de compra
Coordinador
Inspección ambiental y
seguridad
Supervisor Mecánico Pedidos de material
Control diario de equipos
Control semanal de equipos
Control mensual de equipos
Control mensual de vehículos
Control ingreso y salida
vehicular
Cambio de aceite, filtros y
combustible en equipos
Plan anua] de mantenimiento
vehicular y de equipos
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specimm entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Termínales Pocket PC. 159
Jefe de Bodega
Toolpusher
Supervisor HSE
Pedidos de material
Solicitud de material
Ingreso y salida de material y
equipos
Control de inventarío
Reporte diario de Operaciones
Pedidos de material
Control mensual de equipos
Control del personal
Control de ingreso y salida
vehicular
Inspección ambiental y
seguridad
Tabla 3.2. Resumen de documentos que los usuarios revisan o transcriben
De acuerdo a lo expuesto en las tablas 3,1 y 3.2 se puede proceder con la
realización de un diagrama de flujo del sistema que permitirá tener una idea más
clara de los procesos que realizará internamente el programa a ser desarrollado y
la información que se presentará a los usuarios.
El diagrama de flujo del sistema informático se indica desde las figura 3.5 hasta la
3.12., se encuentra divido en secciones debidamente especificadas, por la
extensión del mismo, las mismas que se detallan a continuación:
Sección 1.- Se especifica que el ingreso al sistema debe ser con
autenticación de usuario , dependiendo del usuario se asignan ciertos
privilegios, para el caso del Superintendente, éste tiene la potestad de
revisar todos los informes, y pedidos, las otras tareas se especifican en la
sección 2. El usuario tiene una pantalla de bienvenida en la que se le
indica los asuntos que tenga pendientes y los enlaces hacia cada uno de
los mismos.
Sección 2.- Se indican otros niveles de acceso para el Superintendente, los
cuales son: control de personal, control vehicular, revisión de reportes de
medio ambiente y seguridad, donde en cada uno de ellos puede revisar los
informes de los respectivos usuarios del sistema y aprobarlos,
directamente desde el sistema.
Desarrollo de la Aplicación 160
• Sección 3.- En esta sección se indica otros privilegios del Superintendente
como: control mensual de equipos, control mensual de mantenimiento
vehicular, plan anual de mantenimiento vehicular y equipos, en la última no
sólo puede revisar los informes, sino puede ayudar en el proceso de
planificación y confirmación de dichos datos.
• Sección 4.- En esta sección se indica los privilegios para dos usuarios más,
el Coordinador Técnico y el Supervisor Mecánico; para el primer caso, sólo
se tiene acceso a la inspección ambiental; para el segundo caso, se tiene
acceso a pedidos y control de equipos, las tareas adicionales se indican en
la sección 5.
• Sección 5.- Oros privilegios del Supervisor Mecánico son: control mensual
de mantenimiento vehicular, control de ingreso y salida vehicular y plan
anual de mantenimiento vehicular y equipos, donde la diferencia más
importante es que para este usuario, tiene privilegios para ingresar los
reportes y para revisarlos.
• Sección 6.- En esta sección se especifica los privilegios de! Jefe de
Bodega, los cuales son: revisión de pedidos y generación de solicitudes de
compra, ingreso y salida de materiales de bodega, y control del inventario,
todas estos privilegios son de ingreso y revisión.
• Sección 7.- Se indican algunas de las características de acceso del
Toolpusher, las mismas que son: realizar los reportes diarios de
operaciones, realizar pedidos de material de ser necesario, control mensual
de los equipos y el control del personal, las otras actividades se indican en
la sección siguiente.
• Sección 8.- Se indica el privilegio de realizar el control de ingreso y salida
vehicular para el taladro en el caso del Toolpusher, mientras que para el
caso del Supervisor de Seguridad, se indica el privilegio de realizar e!
informe ambiental y de seguridad.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 169
3.3. INVESTIGACIÓN DE HERRAMIENTAS DE PROGRAiMACIÓN
Investigar todas las herramientas de desarrollo sería demasiado complicado y
extenso, por lo que en esta sección se ha decidido mencionar las principales
herramientas y explicar con más detalle a aquellas que se utilizarán para el
desarrollo del Sistema Informático.
Para comprender mejor las herramientas de desarrollo, se debe entender algunas
generalidades sobre programación y sus características importantes.
3.3.1. CARACTERÍSTICAS DE LA PROGRAMACIÓN m
La programación consiste en desarrollar Aplicaciones de Informática (software es
un término comúnmente utilizado) para procesar determinado tipo de información.
Los códigos deben ser claros y legibles para permitir la modificación o
mantenimiento de la aplicación a futuro.
Los lenguajes de programación son herramientas que nos permiten crear
programas (aplicaciones de informática) y software en general (como
controladores, herramientas utilitarias, etc.). Hay aplicaciones que pueden
manejar lenguajes distintos como: Delphi, Visual Basic, Visual C++, Java, C,
Visual .NET, Power Script, entre muchas otras existentes en el mercado.
Existen 2 tipos de lenguajes de programación:
• Los que utilizan compilador3.
.4• Los que utilizan un programa intérprete o traductor
El programador al desarrollar una aplicación debe seleccionar el tipo de
programación que se va a utilizar, esta puede ser:
3
El compilador es un programa que permite transformar el código del lenguaje de programación al código de máquina que
es el código que entiende un computador.
El intérprete o traductor es un programa que simula una máquina virtual, donde e! lenguaje de máquina es similar al
código del lenguaje de programación, es decir el intérprete de cada computador se encarga de traducirlo en código de
máquina.
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Desarrollode la Aplicación 170
• Programación Estructurada. Segmenta los procesos en estructuras lo más
simple posibles, las cuales están disponibles en todos (os lenguajes
modernos de programación en forma de sentencias. Combinando esquemas
sencillos se pueden llegar a construir sistemas amplios y complejos pero de
fácil entendimiento.
• Orientada a Objetos. Se basa en la idea de un objeto, que es una
combinación de variables locales y procedimientos llamados métodos que
juntos conforman una entidad de programación.
La mayoría de lenguajes modernos utilizan una combinación de las dos, las
sentencias están escritas en programación estructurada, pero el lenguaje de
programación se basa en objetos, donde una sentencia es un objeto.
La estructura de un objeto es la siguiente:
• Relaciones. Las relaciones entre objetos son, precisamente, los enlaces que
permiten a un objeto relacionarse con otros dentro de la aplicación.
• Propiedades. Son las características particulares de ese objeto, es decir
aquellas que lo diferencian de los demás de su mismo tipo o clase.
• Métodos. Es un programa escrito en cualquier lenguaje (función o rutina),
que está asociado a un objeto determinado y cuya ejecución sólo puede
desencadenarse a través de una llamada a dicho elemento.
Las principales características de la programación orientada a objetos son:
• Encapsulamiento y ocultación de la información.
• Polimorfismo. Es la posibilidad de construir varios métodos con el mismo
nombre, con comportamientos diferentes, pero con relación a la clase (tipo
de objeto) a la que pertenece cada uno.
• Herencia, Es el procedimiento por el cual un objeto obtiene los atributos del
objeto a partir del cual fue creado.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 171
La programación orientada a objetos permite una mayor facilidad para el
desarrollo de aplicaciones, es por este motivo que para este proyecto se ha
utilizado una herramienta basada en la Programación Orientada a Objetos (POO),
aunque también se dará una visión general de algunas herramientas que utilizan
programación estructurada.
3.3.2, HERRAMIENTAS DE PROGRAMACIÓN PARA COMPUTADORES DE
ESCRITORIO m
Las herramientas de programación, son aquellas que permiten realizar aplicativos,
programas, rutinas, utilitarios y sistemas para que la parte física del computador
funcione y pueda producir resultados.
Entre algunas de estas herramientas de programación tenemos:
• C y C++. El lenguaje C es un lenguaje estructurado, de alto nivel5, incluye
un sinnúmero de sentencias dentro de sus librerías. Por su flexibilidad es
empleado por muchos programadores. C++, es un superconjunto de "C", al
que añade una capa de soporte para POO, por lo tanto permite la definición,
creación y manipulación de objetos.
• Delphi. Es de programación orientada a objetos, consta de lenguaje de alto
y bajo nivel, lo que permite realizar cualquier tipo de aplicación, pero se
dificulta la tarea para sistemas complejos. Cuenta con una elaborada interfaz
gráfica llamada Ambiente de Desarrollo Integrado (IDE - Integrated
Development Environment).
• Visual Basic. Es una herramienta de propósito general, con lenguaje de alto
nivel, programación orientada a objetos y con tecnología de encapsulación
de objetos denominada ActiveX. Esta es:la herramienta más conocida en el
mercado, aunque una de las más simples y poco productivas.
• Visual C++. El lenguaje de programación es el mismo que C pero con una
interfaz gráfica más elaborada.
- Los lenguajes de alto y bajo nivel hacen referencia a su refinamiento en el código, los primeros utilizan sentencias más
elaboradas mientras que los segundos sólo las básicas.
Desarrollo de la Aplicación 172
• Visual Studio .NET. Es una herramienta muy completa para crear
aplicaciones para Microsoft Windows, el Web y dispositivos de cliente ligero,
Contiene ios lenguajes más utilizados, Visual Basic, Visual C++ y un nuevo
lenguaje llamada C# (se pronuncia sisharp). Permite crear aplicaciones
multiplataforma (aplicación que se ejecute sobre diferentes sistemas
operativos), para ello necesita del intérprete denominado Framework
instalado en el computador, si bien esta visión no es nueva en el mercado
(Java y PowerBuilder ya la desarrollaron mucho antes), es la primera en su
tipo desarrollado por Microsoft.
• Java. Es un lenguaje multiplataforma, orientado a objetos, utiliza sentencias
parecidas a las de C y C++, se basa en pequeños programas denominado
applets, por lo que se puede incluir dentro del código de una página Web (es
muy utilizado actualmente).
• PowerBuilder. El lenguaje de programación se llama Power Script, y posee
una implementación de la programación orientada a objetos muy completa.
Permite crear aplicaciones que sean multiplataforma. Está especialmente
diseñado para trabajo intenso con cualquier tipo de base de datos existente
en el mercado.
En la tabla 3.3 se resume las características principales de las herramientas de
programación:
Herramienta
' C y C++
Delphi
Visual Basic
Visual C++
Visual .NET
Java
PowerBuilder
Tipo de
Lenguaje
Estruc.
POO
" POO
POO
POO
POO
POO
Multiplataforma
V
V
V
Conexión
a Bases
de Datos
: V
V
V
V '
V
Interfaz
Gráfica
Elaborada
V
V
V
V
V
V
Mínima
Programación
V
V
Tabia 3.3. Herramientas de desarrollo para computadores de escritorio
Diseño de una Red inalámbrica con i ecnologia Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. . 173
PowerBuilder tiene un lenguaje de programación de alto nivel, orientado al 100%
para aplicaciones de gestión, con uso intensivo de base de datos, no está
pensado, ni diseñado para aplicaciones de cálculo intensivo, para programar
consoladores, rutinas a tiempo real, ni aplicaciones de dibujo.
En este Proyecto se utilizará una base de datos, por lo que esta herramienta es
óptima para nuestro propósito, cuya aplicación dentro del proyecto se puede
observar en la figura 3.13
- Mantenimiento de! Sistema
Computador del
Administrador del Sistema
Sistema de
Gestión de
Base de \s
Aplicación para
estaciones fijas
Desarrollado en
PowerBuilder
Computador del Computador de Bodega
Supervisor Mecánico
Computador portátil
de un usuario
Computador del
Superintendente
Los usuarios Interactúan con la aplicación
/ Los datos se recupera
1 a través di
n de la base de datos
consullas
Informes,
pedidos,
uso e
manlen
reparado
mensa
solíciludes,
'nventario,
Ttaterial,
míenlo y
n, reportes,
eria, ele
Aplicación en
terminales
móviles
Los usuarios Jnteracíúan con la aplicación
Figura 3.13.- Aplicación para estaciones fijas
La última versión de PowerBuilder es la 9.0, la cual se lanzó al mercado en este
año, por lo que su consolidación entre los desarrolladores de software, tomará
aún algún tiempo. La versión que se utiliza para la realización de este proyecto
es la versión 8.0.
Desarrollo de la Aplicación 174
3.3.3. HERRAMIENTAS DE PROGRAMACIÓN PARA TERMINALES
MÓVILES1'1
Existen pocas herramientas de programación para terminales móviles y todas
ellas se basan en las mismas características que sus similares para aplicaciones
de escritorio como PowerBuilder, Visual .NET, Visual Basic y Visual C++.
Antes de analizar las herramientas de programación para estos terminales, es
necesario describir el sistema operativo sobre el cual funcionan.
3.3.3.1. Sistema operativo Pocket PC 2002 |21 .
Es el sistema operativo embebido (incluido en la memoria ROM) de los
computadores de bolsillo y está basado en Windows Edición Compacta (CE -
Compact Edition).
Windows CE es un sistema cuya peculiaridad es su modularidad, es decir se
adapta a cualquier dispositivo, por lo que se crea una versión en particular para
cada uno. En el caso de los terminales Pocket PC lleva elmismo nombre que el
dispositivo.
La versión 3.0 de Windows CE es la que dio origen al sistema operativo Pocket
PC 2000, mientras que la edición 4.0, dio lugar el renovado sistema Pocket PC
2002,
La última versión es Windows CE 4.2 o llamada .NET, que incluye el .NET
Compact F-'ramework, el intérprete para aplicaciones diseñadas en Visual Studio
.NET. Esta edición es la que dio lugar a los sistemas operativos Windows Mobile
y a Pocket PC 2003.
Se tomará en consideración el sistema operativo Pocket PC 2002, ya que éste es
el que viene preinstalado por defecto en el terminal móvil (Toshiba e 740).
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 175
Las principales características de Pocket PC 2002 son:
• Trata de simular al entorno gráfico de Windows XP.
• Puede transcribir texto gracias a su pantalla táctil (Transcriber).
• Posee un teclado y reconocimiento de escritura por software.
• Posee características de seguridad avanzada, notificaciones, envío y
recepción por infrarrojo, sincronización con el computador mediante
ActiveSync (aplicación que permite conectarse con un computador para
instalar aplicaciones o copiar archivos) y posibilidad de actualizaciones
posteriores.
• Cuenta con características similares a las de escritorio como Pocket Outlook
(bandeja de entrada, contactos, tareas y notas), Pocket Word, Pocket Excel,
Calculadora, Explorador de archivos, etc.
• Permite compatibiiidad total de red ya sea con tarjetas adicionales tipo
Ethernet o Inalámbricas (IEEE 802.11b), con dispositivos de extensión de
memoria como tarjetas tipo Flash y unidades USB (Universal Serial Bus en
su versión 2.0).
3.3.3.2. Herramientas de programación
Las herramientas más utilizadas en la actualidad son:
• Windows CE Platform Builder. Esta herramienta permite desarrollar
aplicaciones para dispositivos basados en Windows CE, esto incluye la
mayoría de dispositivos móviles disponibles en el mercado. Utiliza las
Herramientas Visuales Embebidas (eMbedded Visual Tools) en su versión
3.0, similares a las herramientas de escritorio Visual Basic y Visual C++,
pero optimizadas para desarrollo de aplicaciones embebidas. Un
inconveniente muy importante de Platform Builder es su complejidad para
comunicación a través de la red, entre dos dispositivos y con bases de
datos, prácticamente se podría decir que no fue diseñado para crear este
tipo de aplicaciones.
Desarrollo de la Aplicación 176
• Visual Studio .NET. Esta herramienta incorpora la capacidad de desarrollo
para aplicaciones móviles a partir de la versión 2003. Las aplicaciones
móviles que se diseñan en esta herramienta deben incluir Microsoft .NET
Compact Framework que permite interpretar y ejecutar el lenguaje que esta
herramienta produce.
• Pocket PowerBuilder. Es similar a la herramienta PowerBuilder para
escritorio. Está diseñada para conectar dispositivos livianos en red con
acceso a bases de datos y permite crear verdaderas aplicaciones de gestión
empresarial en dispositivos móviles.
Las características importantes de estas herramientas se pueden apreciar mejor
en la tabla 3.4.
Herramienta
Platform
Builder
Visual .NET
Pocket
PowerBuilder
Acceso
¡a red
V
V
Múltiples
Dispositivos
V
V
Conexión
a Bases
de Datos
V
V
Interfaz
Gráfica
Elaborada
V
V
V
Mínima
Programación
V
V
Tabla 3.4. Herramientas de desarrollo para dispositivos móviles
Pocket PowerBuilder posee una gran compatibilidad y simplicidad para el
desarrollo de programas para dispositivos móviles, es por ello que se ha decidido
utilizar esta herramienta para el desarrollo de la aplicación en la Pocket PC, su
influencia en el sistema informático se puede apreciar en la figura 3.14.
Diseño de una Red Inaiámbríca con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 177
• Repolles y
es adisticas
Compuladordel
Administrador del Sistema
Sistema de
Gestión de
Base de
Datos
Mantenimiento oet Sistema
Los usuarios inleractúan con la aplicación
Los datos se recuperan de la base de dalos-
a través de consultas
'-• Todos los datos se almacenas en la base de datos-
Los usuarios ¡nteractúan con la aplicación
Toolpusher
Taladro 2 Supervisor
HSE
Figura 3.14.- Aplicación para terminales móviles
3.4. DISEÑO DE UNA BASE DE DATOS PARA EL SISTEMA
IFORMATICO DE ADMINISTRACIÓN DE POZOS
PETROLEROS |3'
Una base de datos es una serie de datos organizados y relacionados entre sí en
forma de tablas, con campos6 (columnas), registro7 (filas) y los valores o datos
Los campos son los distintos tipos de datos que componen la tabla, por ejemplo: nombre, apellido, domicilio.
Los registros constituyen la información que va contenida en los campos de la tabla, por ejemplo; el nombre del paciente,
el apellido del pacitíníe y la dirección de este.
Desarrollo de la Aplicación 178
-w que contendrá cada uno de esos campos, los cuales son recolectados y
w
explotados por el sistema informático de una empresa o negocio en particular.
Los componentes principales de una base de datos son;
• Datos. Los datos son los registros de la Base de Datos propiamente dicha.
• Hardware. El hardware se refiere a los dispositivos de almacenamiento en
donde reside la base de datos, así como a los dispositivos periféricos (disco
duro, canales de comunicación, etc.) necesarios para su uso.
• Software. Está constituido por un conjunto de programas que se conoce
como Sistema de Gestión de Base de Datos - SGDB por sus siglas en
, español (DBMS por sus siglas en inglés - Data Base Management System).
Este sistema maneja todas las solicitudes formuladas por los usuarios a la
base de datos.
• Usuarios. Existen tres clases de usuarios relacionados con una Base de
Datos:
o El programador de aplicaciones, quien crea programas de aplicación
que utiliza la base de datos,
o El usuario final, quien accesa a la Base de Datos por medio de un
lenguaje de consulta o de programas de aplicación.
o El Administrador de la Base de Datos (DBA - Data Base Administrator),
quien se encarga del control general del Sistema de Base de Datos.
3.4.1. FASEvS DEL DISEÑO DE LA BASE DE DATOS
Las fases en el proceso de diseño de una base de datos son:
1. Recopilación y análisis de requerimientos. Se debe conocer las expectativas
dei usuario sobre la base de datos.
2. Diseño del modelo conceptual de la base de datos. Es el esquema
independiente de cualquier SGBD, en el que se trata de representar el flujo
de información dentro de una organización y la estructura de una base de
v datos en forma gráfica y legible por el usuario.
Diseño de una Red Inalámbrica ron Tecnología Spread Specírurn entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 179
3. Elección de un SGBD, Se considera el más adecuado según diferentes
factores técnicos, económicos, etc.
4. Transformación al modelo lógico de la base de datos. Se trata de una
representación gráfica de la base de datos, mediante símbolos y signos
normalizados. Su objetivo es representar la estructura de los datos y las
dependencias de los mismos, garantizando la consistencia y evitando la
duplicidad, donde se incluye los esquemas externos necesarios según
SGBD seleccionado.
5. Diseño del modelo físico de ¡a base de datos. El modelo físico describe la
forma de almacenamiento de los datos en el computador, el formato de los
registros, la estructura de los ficheros y los métodos de acceso utilizados.
En función del SGBD empleado las regías de almacenamiento varían.
6. Pruebas y mantenimiento del sistema. El sistema de información debe
probarse aníss de utilizarlo, y el mantenimiento y su documentación
empiezan justamente en esta etapa.
7. ¡mpiementación del sistema de base de datos.Es la fase en la que se
convierte en realidad la base de datos, mediante la creación y la compilación
del esquema de bases de datos y de los ficheros de bases de datos, así
como de las transacciones, a través de las aplicaciones.
3.4.2. FASE DE DISEÑO DEL MODELO CONCEPTUAL DE LA BASE DE
DATOS
Para el diseno de la base de datos se utilizará la herramienta de Power Designer
para la reaíización del modelo conceptual, el modelo físico y para levantar la base
de datos el SGBD más adecuado. Se utilizará esta herramienta principalmente
por compatibilidad y facilidad de manejo.
PowerDesigner provee un modelo verdaderamente conceptual, lógico, físico y de
data warehouse (bases de datos de gran capacidad y disponibilidad), soportando
más de 40 SGBDs para generación de estructuras de bases de datos,
modificación, documentación e ingeniería reversa (de la base de datos ya
existente, se obtiene el modelo conceptual). La versión que se utilizará para la
Desarrollo de la Aplicación 180
realización de este proyecto es la 9.5, esta edición es Beta8, pero cumple con
todos los requerimientos para el desarrollo de este proyecto.
La representación de las tablas (entidad), sus campos (atributos) y las relaciones
entre ellas se puede apreciar en la figura 3.15.
Atributos o
campos de
la entidad
Clave de acceso
Nombre de la entidad / Mandataria, no permite
/ valores nulos
Relationshíp_1
bodega
Clave primaria de la tabla fepí») VA10 Í<M>
Descripción del material VA255
ldentífíer_l
Entidad vacía
Identificador de
clave primaria Tipo de dato
Relación entre
entidades
Figura 3.15.- Resultado de edición de los atributos en las entidades
En la Figura 3.16 se muestra el Diagrama del Modelo Conceptual, y en las
Figuras 3.17 a 3.21 consta el mismo diagrama dividido en 5 secciones para poder
apreciar de mejor manera los campos de cada una de las tablas.
La edición Beta es la última versión de prueba que se lanza al mercado, sin valor comercial.
Di
se
ño
 d
e 
un
a 
Re
d 
In
alá
m
br
ica
 c
on
 T
ec
no
lo
gí
a 
Sp
re
ad
 S
pe
cír
um
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nt
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 P
oz
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 P
et
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ler
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 C
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Op
er
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pa
ra
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un
 S
isí
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M
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de
 A
dm
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co
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Te
rm
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les
 P
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C.
18
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D
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M
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C
on
ce
pt
ua
l 
de
 l
a 
ba
se
 d
e 
da
to
s
REPORTE_AMBIENTAL_
Código de reporte
Fecha del reporte
Hora del reporte
Fecha
Pozo
SupervisorHSE
Toolpusher
Reviáón
Anotación
Superiníendente
Reviaón 2
Anotación 2
Coordinador Técnico
Reviáón 3
Anotación 3
Presencia de contaminación
Presencia de desechos
Obs del alio
Piscina
Tipo de geomembrana
Canalesde Drenaje
Bajo chivo
Bajo motores
Obsde uso de geomembrana
Basureros adecuados
Selección de basura
Lugarde combustión de basjra
Obsde desechos sólidos
Cubeta construida
Capacidad suficiente
Derrames
Estado de canarias de baño
Obsde aguasservidas
Obsde campers
Obsdel personal
Obsde la alimentación
Cantidad de extinguidores
Cargados
Rotulados
Obsde extinguidores
Suficientes rótulos
Falta de señalización
Obs de seguridad
Obsdel equipo
Obsde pasarnanosy seguridades
Obsde deficiencia en seguridad
SEGURIDAD
<pi> VA10 <M>
D
T
D
VA6
VA6
VA6
VA1
VA100
VA6
VA1
VA100
VA6
VA1
VA100
VA1
VA1
VA70
VA1
VA1
VA1
VA1
VA1
VA70
VA1
VA1
VA20
VA70
VA1
VA1
VA1
VA1
VA70
VA70
VA70
VA70
I
VA1
VA1
VA70
VA1
VA1
VA70
VA70
VA70
VA70
CARGO TURNO
TURNO_PERSONAL
Código de fumo <pi> VA12
Observación VASO
TURNO PERSONAL
TURNO
Código de tumo <pi> VA2 <M>
Tumo VA20
Abreviatura VA2
TIPO
TIPO_EMPLEADO
Código «=pi> VÁ2 <M>
Tipo de empleado VA20
Abreviatura VA2
TURNO
PERSONAL TURNO
PERSONAL
Código de reporte <pi>
Fecha del reporte
Hora del reporte
Fecha de inicio
Fecha de finalización
Toolpusher
Superintendente
Revisión
Anotación
Observaciones
VA10 <M>
D
T
D
D
VA6
VA6
VA1
VA100
VA 150
CONT ROL_M ENSUAL_M EC_ELEC_VvO RKOVER
Código del reporte
Fecha del reporte
Hora del reporte
Fecha de Inicio
Fecha de finalización
Supervisor Mecánico
Mecánico
Eléctrico
<pi> VA10 <M>
D
T
D
D
VA6
VA6
VA6
Calibración de los motores VA1
Motoresde arranque
Alternadores
VA1
VA1
Cajas angulares mesa y coronas VA1
Estado de Eascadenas
Lubricación de malacate
Extintores del equipo
blind rams y pipe rams
aceite y filtros
^
VA1
VA1
VA1
VA1
VA1
/
CONTROL-SEMANAL_MEC_ELEC_VvORKOVER
Código del reporte <pi> VA10 <M>
Fecha del reporte D
Hora del reporte T
Fecha de Inicio D
Fecha de finalización D
Supervisor Mecánico VA6
Mecánico VA6
Eléctrico VA6
Limpiarlosradiadores VA1
Sopletearlosfiltros VA1
Limpiarlosfiltros VA1
Limpiar los equipos VA1
Templar lasbandas VA1
Chequeo del nivel del agua VA1
Nivelar los equipos VA1
Chequeo de fijación VA1
Control de válvulas VA1
Control de lospasamanos VA1
Engrasar malacate VA1
Chequeo de loscarrosde dotación VA1
Chequeo de lasherramlentas VA1
Observaciones VA255
f
LOCACION_REP_AMBIENTAL LOCACION_CONTROL_MENSUAL LOCACION_CONTROL_SEMANAL LOCACION_PERSONAL
Figura 3.17.- Sección 1 del Modelo Conceptual de la base de datos
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 183
CARGO
Código del cargo <pl> VAS <M>
Cargo VA120
Descripción de funciones VA255
ESTADO_CIVIL
Código de estado <pi> VA1 <M>
Estado civil VA15
PROVINCIAS
Código de provincia <pi> VA2 <M>
Nombre de provincia VA30
Abreviatura VAS
o
CARGO EMPLEADO
ESTADO CIVIL EMPLEADO
EMPLEADO
JL
Código del Empleado
Nombre del Empleado
Segundo Nombre
Apellido Paterno
Apellido Materno
Número de Cédula
Número de Libreta Militar
Ciudad
Sector o Barrio
Dirección .Domicilio
Número deTelefóno casa
Número de telefono celular
Dirección correo electrónico
Tipo de Sangre
Fecha de Nacimiento
Fecha de ingreso, a la empresa
Fecha de Salida de la Empresa
Núrnero.d&Camé.del ÍESS
Titulo obtenido
Nivel de educación
Nombre del Familiar cercano
Teléfono del Familiar
Tipo de Visa
^J
PROVINCIA EMPLEADO
NACIONALIDAD EMPLEADO
NACIONALIDAD
Código de la nacionalidad <p¡> VA3
Nacionalidad VA60
País VA60
EMPLEADO USUARIO
USUARIO
Código del usuario <pi> VA3
Nombre del usuario VA30
Clave de acceso VASO
Conectado VA1
HISTORIAL
USUARIO MENSAJERÍA
EMPLEADO Código del mensaje
Fecha
Hora
Destinatario
Mensaje
Bandeja
Archivo
MENSAJERÍA
pi VA15
D
T
VAS
VA255
VA1
VA100
USUARIO NIVEL ACCESO
NIVEL ACCESSO
Código <pi> VAS <M>
Valor VA1
HISTORIAL EMPLEADO
Código del historial
Fecha de inicio
Fecha de finalización
VA10 <M>
D
D ACCESO NIVEL ACCESO
ACCESO
Código de acceso
Nombre de acceso
Detalle
VA3 "
VASO
VA255
LOCACIÓN HISTORIAL EMPLEADO
Figura 3.18.- Sección 2 del Modelo Conceptual de la base de datos
Desarrollo de la Aplicación 184
LOCACIÓN CONTROL DIARIO
CONTROL_DI ARI 0_M£C_ELEC_VYORKOVER
Código del reporte
Fecha da] reporte
Hora del reporte
Fecha
Supervisor Mecánico
Mecánico
Eléctrico
Nivel de agua
Chequeo de parámetros
Fugas de aceite
Existe fugas
Lugar de) a fuga
Ruidos anormales
Existe luidos anormales
Lugar de los ruidos
Colocación de abrazaderas
Verificar á hay fugas de chispas
Verificar fuga de aire
Sangrarlos tanques de aire
Apretar pernos
Engrasarswibel
Engrasar rotaría
Engrasar rulirnán
Engrasar ástema de freno
Engrasar válvulas
Engrasar sistema de dirección
Engrasar crucetas
Chequeo de cables
Chequeo del BOP
Chequeo de tierra
Anotar Hlometraje
Abastecimiento de combuálble
Observaciones
<pí> VA10 <M>
D
T
D
VA6
VA6
VA6
VA1
VA1
VA1
VA1
VASO
VA1
VA1
VASO
VA1
VA1
VA1
VA1
VA1
VA1
VA1
VA1
VA1
VA1
VA1
VA1
VA1
VA1
VA1
VA1
VA1
VA255
REPORTE_DlARiq_OPERACÍONES
Código de Reporte <pi>
Fecha de reporte
Hora de reporte
Fecha de operación
Qlente
Campo
Pozo
Superintendente
Revisión
Anotación
Coordl nador Técnico
Revisión 2
Anotación 2
Supervisor Mecánico
Revtáón 3
Anotación 3
Toolpusher
Nombre del Companyman
Día s de operación.
Horas de operación
Resumen de operacionesOperación actual
Operación águiente
Corte de Cable
Viajes Redondos
Longitud de Corte
VA10 <M>
D
T
D
VAS
VA3
VA6
VA6
VA1
VA100
VA6
VA1
VA100
VA6
VA1
VAIOO
VA6
VASO
I
I
VA255
VA1ÓÓ
VA100
I
1
1
^J _
,-, r-K-n
-O KtK_
i--. REP
LOCACIÓN REP OPERACIONES
HISTORIAL POZO TALADRO
Código del historial dei taladro <p¡> VA10 <M>
Fecha de ingreso D
Hora de ingreso T
Fecha de salida D
Hora de salida T
TALADRO HISTORIAL
POZO HISTORIAL
POZO
Código del pozo <pl> 'VAB
Nombre del pozo VASO
Abreviatura VA10
CAMPO POZO
CAMPO
Código del campo petrolero <pf> VA3
Nombre del campo VASO
Ubicación VA255
CL1ENTS CAMPO
Código del diente <pi> VA3 <M>
Nombre de la empresa cliente VASO
Dirección de la empresa diente VA2S5
Teléfono VAIS
USQ_EQUIPO
Código de uso del equipo <pí> VA1Z <M>
Obsarvadones VA60 [uSO EQUIPO
-QP ERAGIONES^USQ^EQUI PO
REP^OP ERAGI ONES^USO^MATERIAL—
USOJrfATERIAL
Código de uso de! material <pi> VAÍ2 <M>
Cantidad I
Observaciones VA60
USO MATERIAL
Figura 3.19.- Sección 3 del Modelo Conceptual de la base de datos
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 185
LOCACIÓN HISTORIAL EMPLEADO TIPO LOCACIÓN
TOCAClOn PÉRSOÑÁT.
LOCACIÓNJ5OÑTROL SEMANAL: .
~L"0"CACrOÑ_CONTROL;lM ENSÜAL°~
L.OCWCTOTrREP~A"MBTENTAL~~
LOCACIÓN" CONTRpL_DIARrO ̂
"TOCACIOfrREP OPERACIOTÍÉS
TIPO LOCACIÓN
Cdfgo del tipo de locación
Nombre de la locación
Descripción
Tipo de locación
pi VA3
VASO
VA25S
VA1
LOCACIÓN
Código de la locación <pl> VA3 <M>
Nombre de la locación VASO
Dirección VA255
Teléfono VA1S
'LOCACIÓN INVENTARIO
LQCACION_CQNTROLJNVENTARIO
TALADRO HISTORIAL
LOCACIÓNjlANJdANT
LOCACIÓN CONTROL EQUIPOS
LOCACIÓN i HISTORIAL EQUIPO
EQUIPO
Código del equipo <pi> VAS <M>
Nombre del equipo VA255
USO
EQUIPO DETALLE MANT
HISTORIAL EQUIPO
Código del historial
Fecha de inicio
Hora de inicio
Fecha de finalización
Hora de finalización
Superintendente
Fecha de aprobación
Hora de aprobación
Solicitante
Fecha de solicitud
Hora de solicitud
Encargado
VA10 <M>
D
T
D
T
VAS
D
T
VA6
D
T
VA6
DETALLEJYIANTENIMIENTO
Código de detalle de materiales <pl> VA15 <M>
Elemento a verificar VA60
DFTAL1 F UANT EOUIPO
CONTROL MENSUAL EQUIPOS
Código del reporte
Fecha del reporte
Hora del reporte
Fecha de inicio
Fecha de finalización
Toolpusher
Mecánico
Eléctrico
Jefe de mantenimiento
Superintendente
Gerente de Operaciones
<pt> VA10 <M>
D
T
D
D
VA6
VA6
VA6
VA6
VA6
VA6
MANTENIMIENTO_EQUIPO
~VÁÍ6~
D
D
VA60
VA60
Código de mantenimiento
Fecha de Inicio
Fecha de finalización
Trabajo realizado
Observaciones
EQUIPO
V
SITUACIÓN! MANT
SITUACIÓN
Código de la átuación
Situación
Abreviatura
<pi> VA2
VA20
VA2
ESTADO
Código del eáado <pí> VA2 <M>
Estado del equipo VA20
Abreviatura VA2
CONTROL MANT
PLAN IMANT
P LAN_M ANT_EQUI PO
Código del plan <pi> VA6
Año de mantenimiento D
Supervisor Mecánico VA6
Fecha de aprobación D
Superintendente VA6
Fecha de aprobación 2 D
Gerente de Operaciones VA6
Fecha de aprobación 3 D
MANT USO EQUIPO
-O
ESTADO MANT
A
USO_MANT_EQUIPO
Código del uso
Cantidad utilizada
Observaciones
<pi> VA10 <M>
I
VA60
MATERIAL USO EQUIPO
Figura 3.20.- Sección 4 del Modelo Conceptual de la base de datos
Desarrollo de la Aplicación 186
INVEhíTARlO
Código de inventario
Fecha de Inventario
pi VA10
D
<M>
UNIDAD MEDIDA
Código de unidad
Unidad de medida
<pj> VA3
VA1 5
LOCACIONJNVENTARIO
"LOCAaON"CONTROL INVENTARIO
LOCACIÓN" PEDIDO^ UNIDAD MATERIAL
INVENTARIO CONTROL
MATERIAL CONTROL INVENTARIO
_A
CONTROL INVENTARIO
Código del control de inventario <pi> VA15
Fecha de control D
Hora de control T
Cantidad mínima requerida LI
Cantidad máxima necesaria Ll
Cantidad actual Ll
MATERIAL
Código del material <pi>
Nombre dd material
Breve descripción
Marca
Número de Placa
Número de serie
Tipo
VA10 <M>
VA100
VA120
VA60
VA10
VASO
VASO
MATERIAL DETALLE PEDIDO
SOLiaTUD MATERIAL
Código del pedido
Fecha del pedido
Hora del pedido
Solicitante
Supervisor Mecánico
Fecha de aprobación
Superintendente
Fecha de aprobación 2
cp¡> VA10
D
T
VA6
VA6
D
VA6
D
MATERIAL DETALLE
PEDIDOlCOMPRA PEDIDO DETALLE
DETALLE SOLICITUD
Código de detalle
Cantidad pedida
Cantidad aprobada
Uso que se dará
<pl> VA20 <M>
Ll
Ll
VASO
COMPRA
Código de compra <pt>
Fecha
Hora
Solicitante
Superintendente
Fecha de aprobación
Gerente de Operaciones
Fecha de aprobación 2
Gerente General
Fecha de aprobación 3
VA20 <M>
D
T
VA6
VA6
D
VA6
D
VA6
D
COMPRA DETALLE
COMPRA
PROVEEDOR
Código de proveedor <p¡> VA5
Nombre del proveedor VASO
Dirección VA100
Teléfono VA15
Teléfono 2 VA15
DETALLE COMPRA
Código de detalle de compra <pi> VA20
Stock actual Ll
Cantidad autorizada Ll
Cantidad comprada Ll
Fecha de adquisición D
PROVEEDOR COMPRA
MATERIAL USO EQUIPO
USO MATERIAL
figura 3.21.- Sección 5 del Modelo Conceptual de la base de datos
Diseño de una Red 'nalámbnca con Tecnolooia Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móv! de ¿dinin ütración con Terminales Pocket PC. 187
3.4.2.1. Detalle de tablas y relacion.es en el modelo conceptual
Una base de datos está formada por tablas (entidades) y sus relaciones entre
ellas. Los atributos de una tabla (columnas) son los campos en los cuales se
pueden almacenar datos, en cada una de ellas se indica su nombre, su código
(nombre con el que se accede en la programación) y el tipo de dato que
contendrá.
La Tabla 3.5 muestra la lista de entidades.
NOMBRE
ACCESO
CAMPO
CARGO
CLIENTE
COMPRA
CONTROL INVENTARIO :
CONTROL DIARIO MEC
_ELEC_WORKOVER
CONTROL MENSUAL
_EQUIPOS
CONTROL MENSUAL MEC
_ELEC_WORKOVER
CONTROL SEMANAL MEC
_ELEC_WORKOVER
DETALLE_COMPRA
DETALLE_MANTENIMIENTO
DETALLE_SOLÍCITUD
EMPLEADO
EQUIPO
CÓDIGO
ACCESO
CAMPO
CARGO
CLIENTE
COMPRA
CONTROLJNVENTARIO
CONTROL DIARIO MEC
_ELEC_WORKOVER
CONTROL MENSUAL
^EQUIPOS
CONTROL MENSUAL MEC
_ELEC_WORKOVER
CONTROL SEMANAL MEC
_ELEC_WORKOVER
DETALLE_COMPRA
DETALLE_MANTENIMIENTO
DETALLE_ SOLICITUD
EMPLEADO
EQUIPO
FUNCIÓN
Contiene la tabla de valores
que indican el nivel de
acceso de un usuario
Contiene la información de
los campos petroleros en el
oriente ecuatoriano
Diferentes cargos que
existen en la empresa y su
descripción de funciones
Contiene la lista de todos los
clientes de la empresa
Datos generales de todos las
solicitudes de adquisiciones
Indica las cantidades
mínimas, óptimas y actual
para cada elemento del
material
Detalle de los reportes del
mantenimiento diario de los
equipos de workover
Detalle de los reportes del
control mensual de los
equipos de workover
Detalle de los reportes del
mantenimiento mensual de
los equipos de workover
Detalle de los reportes del
mantenimiento semanal de
los equipos de workover
Detalle de cada una de las
solicitudes de compra
Mantiene el detalle del
mantenimiento realizado a
equipos
Detalle de cada una de las
solicitudes para pedido de
material
Mantiene los datos de cada
empleado de la empresa
Mantiene la ¡ísta de todos los
equipos o maquinaria de la
Desarrollo de la Aplicación 188
!
ESTADO
ESTADO_ClVIL
HISTORIAL_EMPLEADO
HISTORIAL^EQUIPO
HISTORIAL_POZO_TALADRO
INVENTARIO
LOCACIÓN
MANTENlMIENTO_EQUIPO
MATERIAL
ESTADO
ESTADO_CIVIL
HISTORIAL_EMPLEADO
HISTORIAL_EQUIPO
HISTORIAL_POZO_TALADRO
INVENTARIO
LOCACIÓN
MANTENIMIENTO_EQUIPO
MATERIAL
MENSAJERÍA j MENSAJERÍA
NACIONALIDAD NACIONALIDAD
NIVEL_ACCESO NlVEL_ACCESO
PERSONAL
PLAN_MANT_EQUIPO
POZO
PROVEEDOR
PERSONAL
PLAN_MANT_EQUIPO
i
POZO
PROVEEDOR
PROVINCIAS PROVINCIAS
REPORTE AMBIENTAL
SEGURIDAD
REPORTE DIARIO
_OPERACIONES
REPORTE AMBIENTAL
SEGURIDAD
REPORTE DIARIO
^OPERACIONES :
SITUACIÓN SITUACIÓN
SOLICITUD_MATERlAL SOLICITUD_MATERIAL
TIPO_LOCACION
TIPO_EMPL£ADO
. TIPOJ-OCACION
TIPO^EMPLEADO
empresa
Indica los diferentes tipos de
estados posibles de un
equipo o maquinaria
Indica los diferentes tipos de
estado civil
Guarda los datos la
ubicación y tiempo de los
empleadosGuarda los datos la
ubicación y tiempo de los
equipos
Guarda los datos la
ubicación y tiempo de
duración de los taladro
Mantiene un ideníificador
para cada inventario que se
realice
Contiene los datos de cada
locación
Indica los datos acerca del
mantenimiento de cada
equipo
Mantiene un listado de todo
el material existente
Contiene todos los mensajes
enviados y recibidos
Lista de las nacionalidades
posibles
Indica los privilegios de cada
usuario del sistema
Contiene los reportes
referentes al personal de
cada taladro
Almacena los datos
generales de cada plan de
mantenimiento
Almacena la lista de todos
los pozos de los campos
Coca y Sacha
Lista de los proveedores de
la empresa
Lista de las provincias del
Ecuador
Contiene todos los reportes
ambientales y de seguridad
Contiene todos los reportes
de operaciones de cada uno
de los taladros
Indica la situación actual en
la que se encuentran los
equipos, el trabajo realizado
Contiene los datos generales
de cada solicitud de material
Indica si es campamento
base, taladro, etc.
Contiene una tabla con las
características generales de
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 189
TURNO
TURNO_PERSONAL
UN!DAD_MEDIDA
USO_EQUIPO
USOJV1ANT_EQUIPO
USOJVIATERIAL
USUARIO
TURNO
TURNO_PERSONAL
UNÍDAD_MEDIDA
USO_EQUIPO
USO_MANT_EQUIPO
USOJVIATERIAL
USUARIO
un empleado
Tabla con los turnos
generales de la empresa
Indica el turno realizado en
cada reporte del personal
Contiene una lista de las
unidades de medida
Contiene el detalle de la
utilización de un equipo
Indica el material utilizado
para cada mantenimiento de
equipo
Indica la utilización de
material en un reporte diario
de operaciones
Mantiene la lista de los
empleados que pueden
acceder al sistema como
usuarios
Tabla 3.5. Lista de entidades
3.4.3. FASE DE ELECCIÓN DEL SISTEMA DE GESTIÓN DE BASES DE
DATOS (SGBD)
Existe software especializado en bases de datos, los llamados servidores de
bases de datos, los rnás comunes son SQL-SERVER de Microsoft, ORACLE
Serverde Oracle, MYSQL Open Source y Adaptive Server Anywhere de Sybase.
Adaptive Server Anywhere es una base de datos relaciona! (que permite la
comunicación entre las entidades a través de las relaciones entre ellas), que
permite transacciones SQL9 (Structure Query Languaje) ya sea de manera local o
en red. Adaptive Server Anywhere puede funcionar sobre varios sistemas
operativos como: Windows 95, 98, NT 4.0, ME, 2000, Windows CE, Pocket PC,
Palm OS.
En este proyecto se ha decidido que el Sistema de Gestión de Bases de Datos
sea Adapííve Server Anywhere, esta decisión se ha tomado principalmente por
compatibilidad con las herramientas de programación para aplicaciones fijas y
móviles como se indica en la figura 3.22.
SQL es un lenguaje que permite la manipulación de los datos dentro de una base de datos, es un estándar y lo utilizan la
mayoría de SGBDs
Desarrollo de la Aplicación 190
Manteamiento del Sistema
Computador del
Administrador del Sistema
Sistema de Gestión de
Base de Datos ;
(Adapíwe Server r .
Anywhere) i •
Apiicación
para
estaciones
fijas
Los usuarios ínleractúan con la aplicación
Los datos se recuperan de la base de datos
a través de consultas
• Todos los datos se almacenas en la base de datos-
Aolicación en l~os usuar"os ínteractúan con la aplicación
terminales
móviles
Figura 3.22.- Sistema de Gestión de Base de Datos
Cabe indicar que el modelo conceptual es el mismo cualquiera sea el Sistema de
Gestión de Bases de Datos. Es decir, el mismo modelo conceptual se puede
levantar en la base de datos que Geopetsa decida implementar en su empresa,
esta es decisión interna de dicha entidad. Para fines de este proyecto se
implementará ei Sistema de Gestión en Adaptive Server Anywhere 8.0.
3 A A. FASE DE TRANSFORMACIÓN AL MODELO LÓGICO DE LA BASE DE
DATOS
El modelo lógico se trata de una representación gráfica, mediante símbolos y
signos normalizados, de la base de datos. Su objetivo es representar la estructura
de los datos y las dependencias de los mismos, garantizando la consistencia y
evitando la duplicidad.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specirum entre Pozos Pelroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sisiema Móvil de Administración con Termínales Pocket PC. 191
En la herramienta utilizada para elaborar el modelo conceptual se incluye las
características para evitar la duplicidad e inconsistencias, por lo que esta fase se
encuentra ya incluida en la sección 3.4.3.
3,4.5. FASE DE DISEÑO DEL MODELO FÍSICO DE LA BASE DE DATOS.
La generación del modelo físico de la base de datos se la puede realizar en
PowerDesigner, y su representación podemos apreciar en la figura 3.23,
EMP_FECHA_IN6
EMPJESS
EMP_TITULO
EMP_EDUCACIQN
EMP_FAMIL1AR
EMP_TLF_FAMILJAR vafcha<15)
EMP_V1SA vatchan;i5)
Tip3 de dato real
INVENTAR LOCACIÓN LOCACIQN-
I
FK EMPLEADO TALADRO E LOCACIÓN
INVENTARIO
BOD_CODIGO
LOC^CODIGO
MAT~CODIGO vaichar(10)
BOGJDENTIFICADQR varcha<20)
BOe_ESTAOO
Código de los.
atributos
LOCACIÓN
LQC_COD|GO
TLO_COD|GO
LOC_NOMBRE
LOC_DIRECCION
LOC_TELEFONO
LOCJÍESPONSABLE
vareharflS)
va rchart? 55)
varohar(16)
Clave foránea
Se obtiene por la relación cot
CIN_CODIOO
MAT_COD|GO
LOC_COD|GO
CIN_M!NIMO
CIN_CANTIDAüZ
XDRO
mp
mp
A FK_LOCACION_T IP O_LO C A_T IP 0_LO C Clave primaria
FK HISTORIA TALADRO H LOCACIÓN
Código de la
e ntidad
TIPO LOCACIÓN.
TLOiCODlOO vaichaiíS)
'TtTo_NOMBRE vaichar(50)
TLO^DESCRIPCION vatohar(255)
TLO_TIPO vatchat(1)
Figura 3.23.- Resultado de modelo físico
^
Una diferencia importante entre la representación del modelo físico y el modelo
lógico es que en éste último se indica el código de cada elemento y no su nombre
como en el modelo físico. En la propiedad Nombre de cada elemento, se coloca
una breve descripción de dicha entidad, sirve para entender mejor el modelo en
diseño, y mientras que en el Código el nombre con el cual se levanta a la base de
datos, es decir, es el nombre a través del cual se accede a dicha entidad desde la
aplicación externa.
Esta diferencia se puede apreciar en la figura 3.24 donde se indica la diferencia
entre la sección 1 del modelo conceptual indicado en la figura 3.17 y su respectivo
modelo físico.
Desarrollo de la Aplicación 192
A
REPORTE_AMBIENTAL_
Código de reporte
Código de la locación
Fecha del reporte
Hora del reporte
Fecha
Pozo
Supervisor HSE
Toolpudier
Revisión
Anotación
Superintendente
Revisión 2
Anotación 2
Coordinador Técnico
Revisión 3
Anotación 3
Presencia de contaminación
Presencia de desechos
Obsdel sitio
Piscina
Tipo de geomembrana
Canalesde Drenaje
Bajo chivo
Bajo motores
Obsde uso de geomembrana
Basureros adecuados
Selección de basura
Lugar de combustión de basura
Obsde desechos sólidos
Cubeta construida
Capacidad suficiente
Derrames
Estado de carterías de bafio
Obsde aguas servidas
Obsde campéis
Obsdel personal
Obsde la alimentación
Cantidad de extinguidores
Cargados
Rotulados
Obsde extinguidores
Suficientes rótulos
Falta de señalización
Obsde seguridad
Obsdel equipo
Obsde pasamanosy seguridades
Obsde deficiencia en seguridad
CONTROL_MENSUA
SEGURIDAD
varchar(1 0} <pte-
varcharfS) <fk>
date
time
date
varchar{6)
varchar(6)
varchar{6J
varchar{l)
varcharílOOJ
varchar{6)
varchar{1)
varchar(tOO)
varchar(G)
varchar(1)
varchar(100)
varcharÓ)
varchar(1 )
varcharó'O)
varchar(1)
varchar(1 )
varchar{1 )
varchar(1J
varchar(1}
varchar(70J
varchar(1J
varchar(1)
varchar(20J
varchar(70)
varchar(1)
varchar{l)
varchar(l)
varchar{l)
varchar(70)
varchar(70)
varchar(70)
varchar(70)
Integer
varchar(l)
varchar(1)
varchar[70)
varchar{1)
varchar(1)
varchar(70)
varchar(70)
varchar{70)
varchar(70}
L_MEC_ELECJAQRK
FK TURNO PE CARGO TUR CARGO
TUFW_PERSONAL
FK TURNO PE TURNO PER TURNO
TURNO
Código de tumo varchar(2J
Tumo varchar{20J
Abreviatura varchar(2}
FK TURNO PE TIPO TURN ¡TIPO EMP
TIPO EMPLEADO
Código varchar(2) <pk*Tipo de empleado varchar(20}
Abreviatura varchar(2)
FK TURNO PE RELATIOf̂ IS PERSONAL
PERSOt'lAL
Código de reporte
Código de la locación
Fecha del reporte
Hora del reporte
Fecha de Inicio
Fecha de finalización
Toolpusher
Superintendente
Reviáón
Anotación
Observaciones
varcharílO) <pl̂
varcharf.3) <fk>
date
time
date
date
varchar(6)
varchar(6)
varcharflj
varchar{100)
varchar(150J
CONTROL_M ENSUAL_
Código del reporte
Código de la locación
Fecha del reporte
Hora del reporte
Fecha de inicio
Fecha de finalización
Supervisor Mecánico
Mecánico
Eléctrico
MEC_ELECJAORKOVER
varchar(10) <pl?»
varchar{3) <1ti>
date
time
date
date
varchar(6)
varchar{6)
varchar(6)
Calibración de losmotores varchar(1)
Motoresde arranque
Alternadores
varchar(1)
varchar(1 }
Cajasangularesmesaycoronas varchar(1)
Esíado de lascadenas
Lubricación de malacate
Extiníoresdel equipo
blind ramsy pipe rams
aceite y filtros
OCACION_LOCACION
varcharfl }
varchar(1)
varchar(1)
varchar{1)
varchar(1)
CONTROL_SEMANAL_MEC_ELEC_V\ORKOVER
Código del reporte
Código de la locación
Fecha del reporte
Hora del reporte
Fecha de Inicio
Fecha de finalización
Supervisor Mecánico
Mecánico
Eléctrico
Limpiar los radiadores
Sopletea ríos filtros
Limpiarlos filtros
Limpiar los equipos
Templar lasbandas
varchar(10) <p\o
varchar(3) <fk>
date
time
date
date
varchar{6)
varchar(S)
varchar(6)
varcharílj
varchar(1 )
varchar(1 )
varchar(1 )
varchar{1 )
Chequeo del nivel del agua varchar(1)
NI velar ios equipos
Chequeo de fijación
Control de válvulas
Control de los pasamano1
Engrasarmalacate
varchar(l)
varchar(1)
varchar(1 )
5 varchar{1)
varchar{1)
Chequeo de los carros de dotación vaichar(1 )
Chequeo de las herramientas varchar(1)
Observaciones
FK_CONTROL_LOC
varchar(255)
^cia^LLocAaoNFK_REPORTE
FK CONTROL LOCACIÓN LOCACIÓN FK PERSONAL LOCACIÓN LOCACIÓN
Figura 3.24.- Modelo físico de la sección 1 del modelo conceptual
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specirum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Adminislración con Terminales Pockeí PC. 1 93
3.4.6. FASE DE PRUEBAS Y MANTENIMIENTO DEL SISTEMA
Las pruebas del sistema se incluyen en el Capítulo IV.
3.4.7. FASE DE BVJPLEMENTACION DEL SISTEMA DE BASE DE DATOS
La implementación de la base de datos y su configuración se pueden revisar en la
configuración propia de cada sistema de gestión dependiendo de la herramienta a
utilizarse para este fin.
3.4.8. VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LOS SISTEMAS DE BASES DE
DATOS
Los sistemas de bases de datos presentan numerosas ventajas que se pueden
dividir en dos grupos: las que se deben a la integración de datos y las que se
deben a la interfaz común que proporciona el SGBD.
Las ventajas de la integración de datos son las siguientes:
• Control sobre la redundancia de datos.
• Consistencia10 de datos.
• Más información sobre la misma cantidad de datos.
• Compartición de datos.
• Mantenimiento de estándares.
Las Ventajas por ia existencia del SGBD son las siguientes:
• Mejora en la integridad de datos.
• Mejora en la seguridad.
• Mejora en la accesibilidad a los datos.
La consistencia de datos quiere decir que un mismo fichero no contenga dos datos diferentes.
Desarrollo de la Aplicación 194
• Mejora en la productividad.
• Mejora en el mantenimiento gracias a la independencia de datos.
• Aumento de la concurrencia11.
• Mejora en los servicios de copias de seguridad y de recuperación ante fallos.
Mientras que los inconvenientes de los sistemas de bases de datos son:
• Complejidad.
• Tamaño.
• Costo económico del SGBD,
• Costo del equipamiento adicional.
• Costo de la conversión.
• Prestaciones para una mayor cantidad de aplicaciones.
• Vulnerable a los fallos por ser un sistema centralizado.
3.5. APLICACIÓN DE LAS ESTACIONES FIJAS Y MÓVILES
En base a los requerimientos de Geopetsa que se indican en la sección 3.1.2 y el
modelo de solución de ia sección 3.2, se ha desarrollado el sistema informático
denominado Sistema de Administración para empresas de Servicios
Petroleros - SASP, del cual se muestra un ejemplo para las estaciones fijas y
para las estaciones móviles.
Los archivos de código fuente (archivos donde se encuentra la programación) y
los archivos ejecutables se adjuntan como anexo en medio óptico, adicionalmente
todas las pantallas creadas para el adecuado funcionamiento de SASP se
incluyen en los anexos.
3.5.1. EJEMPLO DE LA APLICACIÓN EN ESTACIONES FIJAS
SASP incluye una interfaz gráfica que reemplaza la forma tradicional (reportes
llenados a mano, figura 3.25) de manejar reportes y pedidos de manera sencilla,
La concurrencia es el acceso simultáneo a un mismo fichero, es posible que el acceso interfiera entre los usuarios de
modo que se pierda información o, incluso, que se pierda ia integridad.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectfum enire Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Termínales Pocket PC. 195
ingresando a través del computador los datos necesarios que la aplicación
automáticamente solicita como se muestra en la figura 3.26.
GEOPETSA
RECORTE DIARIO DE OPERACIÓN
FECHA DE OPERACIÓN: REPORTADO POR: FECHA DE REPORTE:
HORA:
CUENTE
POZO
D/AS+HORAS OPER
COMPANYMAN
SUPERINTENDENTE
COORD. TÉCNICO
TOOLPUSHER
RESUMEN DE
OPERACIONES
OPERACIÓN
ACTUAL
PRÓXIMA
OPERACIÓN
CORTE DE CABLE
YIAJES REDONDOS
LONG. DEL CORTE
GEOMEMBRANAS
TRASTEOS
PROX. POZO
D!STANC!A
TRANSPORTISTA
RIG GP/Oi
COMBUSTIBLE -: USDO ACUM
DIESEL
GASOLINA
LUBRICANTE
ACEITE ¡40
ACEITE 90
ACEITE 40
ACEITE 25 :
A CE/TE 10
GRAS
OTROS
MATERIALES
.\U.\0 RECIB
RÍG GP/Q2
USDO ACUM MANO RECIB
RIG GP/03
USDO ACUM MANO RECIB
Figura 3.25.- Actual reporte diario de operaciones (llenado a mano)
Desarrollo de la Aplicación 196
Toolpusher:
Datos Geuerzies-
Superintendente:
Sup Mecánico:
Cliente:
Campo:
Fecha: Hora:
Fecha Operación: | OQ/DO/DOOO
Coordinador:
Company Man:
Pozo:
- Datos í/e ta O/>erac/ófí-
Dias de operación:
Resumen:
Horas de operación:
Operación actual:
Operación siguiente:
Corte de cable: Viajes redondos: Longitud de corte:
Aceptar .Cancelar j
Figura 3.26.- Formulario de ingreso de reporte diario de operaciones
3.5.2. EJEMPLO DE LA APLICACIÓN EN ESTACIONES MÓVILES
Para el mismo caso anterior (reporte diario de operaciones), la aplicación
diseñada para terminales móviles introduce cambios respecto a la de las
estaciones fijas, facilitando el ingreso de datos, permitiendo que en la mayoría de
los casos, los campos sean llenados sólo a través de selección directa a través de
la pantalla táctil; incluyendo adicionalmente modificaciones en e! tamaño de las
pantallas y distribución de los elementos como se puede apreciar en las figuras
3,27 y 3.28.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 197
lia INGRESO DE REPORTES IT
Reporte: Detalle G_rabar
¡REPORTE DIARIO OEQPERACIQN
P ETR 0 EC U AD 0 RCliente j
Pozo: | SACHA 07
Días Op.: J3 Horas Op.:
Company Man:[ JUAN ANDRÉS MARTÍNEZ * |
Tool Pusher: |PATRICIO ESTEBAN LOPE *r|
Coordinador: ] PABLO ESTÜARDQ IZURI1 ^¡
Resumen Operación:
[Tubería punta libre.fin de operaciones
Operación Actual:
Isacha 07
Figura 3.27.- Ingreso de datos en el reporte diario de operaciones
\e Operaciones
Descripción | Usado) Acum| íufanL^I
DIESEL 130 I 1925 4Í.L=Ji i i
GASOLINA
ACEITE 140
ACEITE 25
0 ] 4 | í
o] ÍÍJ i
Insertar .Borra .Grabar
Figura 3.28.- Ingreso de materiales del reporte diario
Las demás pantallas creadas en la aplicación se pueden ver en el Anexo C.
A lo largo de este capítulo se ha desarrollado y analizado el sistema informático
para suplir las necesidades administrativas de Geopetsa, su funcionalidad y
efectividad será puesta a prueba en el Capítulo IV.
CAPITULO IV
4. PRUEBAS EXPERIMENTALES
4.1. CONFIGURACIONES POSIBLESDEL PUNTO DE ACCESO
Los puntos de acceso D-Link 900 AP+, ofrecen un software simple para ia
administración y configuración de los mismos como el que se aprecia en la Figura
4.1, al cual se accede a través de un navegador de Internet1 instalado en un
computador de cualquier tipo, mediante una conexión Ethernet directa o
inalámbrica entre el equipo y la estación de trabajo.
DWL-900AP+
Enhan€cd2.4GH3lVIrclQS0 Acceso Polnl
Home
AP Ñame: DWL-9QOAP+
SSID: default
Channeí: |B \^\: O Enabled <*> Disabled
WEP Encryption: |B4Bit
Key1 : ® OOOOQOODOO
Key2: Q 0000000000
Key3: Q |OODDDOOODD
Key4: Q OOOQOOOODO
Apply Cancel Help
Figura 4.1.- Interfaz gráfica de configuración del Punto de Acceso DLink 900AP+
Dentro de ésta interfaz de configuración existen varias opciones para establecer
ias pautas de funcionamiento del D-Link 900AP+; opciones que se explicarán a
continuación.
El navegador pede ser Internet Explorer o Netscape Navigator a partir de sus versiones 4,0.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 199
4.1.1. COMO PUNTO DE ACCESO
Para que el punto de acceso funcione como tal, se debe configurar inicialmente
parámetros generales como:
• La dirección IP y mascara de subred del AP (por defecto 192.168.0.50,
255.255.255.0) (Figura 4.2),
Home Advanced Tools Status
LA» Senimjs
LAN IP O DynamicIP Address
<*> StoticIP Address
IP Address [TggJSaZsb |
Subnet Mask [2S5.2~55.255.0~"
Figura 4.2.- Configuración de Dirección IP (Internet Protocol)
Elegir un nombre de SSID y un canal de operación para diferenciarse de
otras redes (por defecto default y canal 6).
Configurara! AP para que utilice WEP y 802.1X; encriptación de 64,128, 256
bits; clave en hexadecimal ó ASCII, parámetros de red de un servidor
Radius2 como: dirección IP, puerto y llave compartida, de acuerdo al nivel de
seguridad requerido.
Advanced Tools Status
AP Ñame : DWL-90QAP*
SSID : |default_
Channel : |6 1^1
IZZH
WEP : O Enabled <•> Dlsobled
WEP Encryption
Key Type
Keyl
Key2
Key3
Key4 O IOGOODOOOOO
Figura 4.3.- Configuración de las claves para el protocolo de seguridad WEP
Radius (Remote Authentícation D¡al-in User Service) es un servidor de acceso centralizado basado en UDP que se utiliza
para el control de acceso hacia una red.
Pruebas Experimentales 200
Una vez que se ha definido estas opciones se configura al equipo como punto de
acceso verificando que los clientes inalámbricos se hayan configurado en la
misma red (en el caso por defecto una red privada clase C), como se indica en la
figura 4.4.
Home Tools Status
AP Mocle
© Access Point
O Wireless Client
O Wireless Bri<l<je
O Miilti-point Biiilíje
O Repeater
Remote AP MAC
Remote Bridge MAC
Remote AP MAC
Site Survey
Figura 4.4.- Modos de operación del Punto de Acceso
Como se aprecia, simplemente se elige la opción de Punto de Acceso y
automáticamente el equipo funciona como tal. De similar manera para los otros
modos de operación.
4.1.2. COMO CLIENTE INALÁMBRICO
Como cliente inalámbrico el equipo comunica a cualquier dispositivo que tenga
una interfaz de red Ethernet con una red inalámbrica. Es decir el D-Link 900 AP+
se puede transformar en un dispositivo con atributos similares a las de una
estación inalámbrica dentro de un BSS controlado por otro AP, para brindar
conectividad a la red a una interfaz Ethernet.
Para elegir esta funcionalidad, simplemente se debe hacer un ciick en la opción
Wireiess Client de la figura 4.4. Si se dispone de la dirección MAC del punto de
acceso al cual se va a asociar, se ia especifica en el campo mostrado a la
derecha de la opción; caso contrario existe un botón con la opción de Site Survey
que realiza una búsqueda de posibles redes o APs disponibles a los que se puede
asociar.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y ia Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 201
Cabe mencionar que el equipo funciona en un solo modo de operación
simultáneamente.
4.1.3. COMO PUENTE INALÁMBRICO
El equipo en modo de operación de puente inalámbrico permite conectar dos o
más redes inalámbricas entre sí. La interfaz de configuración incluye dos opciones
para este modo:
• Conexión entre dos redes (Wireless Bridge).- Se requiere un D-Link 900
AP+ por cada red, configurados con ia misma opción y haciendo referencia a
la dirección MAC de! equipo remoto.
• Conexión entre más de dos redes (Multi-Point Bridge).- Se configura a
un equipo como Puente Multi-Punto de manera que estará lógicamente en la
mitad de las redes que deberá comunicar.
4.1.4. REPETIDOR
Este modo permite extender el alcance o cobertura de un punto de acceso a
través de otro de éstos. De manera que si ubicamos al repetidor entre el punto de
acceso y las estaciones o clientes inalámbricos, éstos podrán estar más distantes
del AP del BSS gracias al repetidor.
En este modo de operación el equipo se comporta como un equipo de capa física,
es decir no es posible acceder o esperar una respuesta de él bajo una petición
específica; es un dispositivo que simplemente toma la señal del AP y la difunde
amplificada en una determinada dirección dependiendo del tipo de antena.
4.2. IMPLEMENTACÍÓN A NIVEL DE LABORATORIO
En el proyecto se ha planteado realizar pruebas con la red diseñada en el
Capítulo II y con el Sistema Informático creado en el Capítulo III. Pruebas
necesarias, puesto que es la única manera de realizar una evaluación del sistema
Pruebas Experimentales 202
que fue propuesto en el proyecto, con el fin de poder obtener las conclusiones
respectivas.
Se han realizado pruebas experimentales a nivel de laboratorio, en io que a
pruebas se refiere puesto que al tener éxito en esta instancia será más fácil poner
a prueba al sistema en condiciones similares a las reales.
4.2.1. CONFIGURACIÓN DE LAS ESTACIONES PARA EL SISTEMA
La aplicación que se diseñó debe estar instalada en el directorio C:\Archivos de
Programa\SASP\n el Servidor, adicionalmente debe tener instalado el Sistema
de Gestión de Bases de Datos (Adaptive Server Anywhere, para que acceda a los
datos), la base de datos también se copia a este mismo directorio con el nombre
de sasp.db. Para que la base de datos se encuentre activa, se debe levantar este
servicio en el panel de control del sistema operativo utilizado.
Es necesario que se encuentren compartidas las carpetas C:\Archivos de
Programa\SASP\Reportes\ ...\Mensajes\ ...\Sistema\ ya que a través de ellas
se comunican los terminales.
En la Pocket PC sólo es necesario instalar la aplicación respectiva diseñada en
Pocket Power Buiider específicamente para este tipo de terminales,
adicionalmente cabe indicar que para otros computadores que deseen conectarse
al sistema se ha diseñado otra aplicación para terminales que sean computadores
portátiles o de escritorio.
Para estas pruebas se ha considerado como servidor a un computador portátil, a
la cual la pocket PC se conecta, poniendo a prueba el sistema.
4.2.2. GENERALIDADES DE CONEXIÓN ENTRE PUNTOS DE ACCESO Y
TERMINALES MÓVILES Y FIJOS.
Antes de empezar con las pruebas, cabe aclarar que a nivel de laboratorio se
puede simular el funcionamiento de la red local con las distancias reales y con
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectmm entre Pozos Petroleras y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 203
condiciones lo más cercanas posibles a las que se tendrá en el lugar de
operación. Pruebas que tendrán efecto en el Campus de la Escuela Politécnica
Nacional. Mientras que la ¡mplementación de los enlaces se simulará en las
condiciones lo más similares posible a las reales, en especial tomando en cuenta
la distancia (la más crítica), línea de vista y la configuración de los equipospara
un enlace.
4.2.2.1. Interconexión de equipos
La red local consta de un punto de acceso y estaciones a su alrededor que
interactúan entre sí, o que se comunican con dispositivos remotos en los
diferentes pozos.
A nivel de laboratorio se ha optado por realizar pruebas con un AP y una Pocket
PC de los elegidos en el Capítulo II, además de un computador portátil, de
manera que se comunicarán como se indica en la figura 4.5.
TOSHIBA E 740
Figura 4.5.- Interconexión de equipos
Pruebas Experiménteles 204
El punto de acceso ha sido configurado con una dirección IP privada de clase C,
operando en un determinado canal y con un Identificador de Conjunto de
Servicios (SSID) específico: canal 6 y "pozo" respectivamente. Por lo que los
equipos que a él quieren asociarse deben estar configurados con estos mismos
parámetros.
Al momento de encender las tarjetas de red WiFi de la Pocket PC, y del
computador portátil, comienza el proceso de asociación y/o autenticación
mencionado en el Capítulo I definido por el estándar IEEE 802.11 b de manera
que los terminales reconocerán que hay un equipo al cual podrían asociarse; en el
caso que se los hayan configurado en el mismo canal y con el mismo SSID,
automáticamente pasarán a ser clientes inalámbricos del AP. Sin embargo hay
que tomar en cuenta que en el punto de acceso se pudo haber elegido la opción
de que trabaje con WEP, en cuyo caso la estación debe conocer una de las
cuatro posibles llaves secretas que se pueden configurar en el AP y antes de
poder asociarse, ésta deberá enviar la llave y esperar que el punto de acceso la
verifique de acuerdo al proceso de WEP.
Es importante mencionar que la estación no se autoconfigura con los parámetros
de red necesarios para asociarse con él o los puntos de acceso que haya
reconocido con su proceso de aprendizaje, la configuración del canal y del SSID
debe ser de manera estática, con la opción de configuración de la dirección IP de
manera estática o dinámica (cuando el AP se haya configurado como servidor
DHCP).
En cuanto a la velocidad de transmisión puede ser de 1, 2, 5.5, y 11 Mbps. El
punto de acceso tiene la opción de transmitir a 22 Mbps, pero la estación sólo
puede hacerlo hasta 11 Mbps, por lo que la velocidad máxima de transmisión
estará determinada por la estación en este caso.
Las pruebas fueron realizadas con éxito fijando al punto de acceso en el quinto
piso del edificio de Eléctrica-Química con una altura aproximada de 20 m, en la
parte oriental del ala noite. Y los terminales mencionados fueron llevados a varias
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 205
partes del campus, obteniendo conectividad al punto de acceso en sitios como: El
edificio de Ingeniería en Sistemas, la cancha de basket de la Escuela de
Tecnología, las canchas de fútbol, basket y volley principales de la EPN; desde
los que se puso en operación el sistema informático. Cabe indicar que la Pocket
PC fue llevada en un vehículo en los lugares que permiten la circulación,
simulando así el efecto del Camper en el que se aloja el Tooipusher. Ver Figura
4.6.
AMBIENTE DE RED LOCAUMA
TORRE DE PERFORACIÓN / READGCÜACtÓN
AMBIENTE SIMULADO EN EL CAMPUS POLITÉCNICO
= = =
EDIFICIO DE1NG. ELÉCTRICA/QUÍMICA VEHÍCULO D£ PHUEflA!
Figura 4,6.- Simulación en ambiente de red local
Con esto se pudo comprobar el funcionamiento de la solución propuesta
experimentalmente obteniendo una cobertura mayor a 200 m.
4.2.3. ÁREAS DE COBERTURA OBTENIDAS EN LABORATORIO
En el diseño de la red se analizó ya la cobertura de los puntos de acceso y el
alcance que puede tener un enlace con antenas de mayor ganancia; ahora ya
puesto en práctica el sistema, se verificó las zonas de cobertura a nivel de
laboratorio de la red local.
En los lugares de prueba mencionados se distinguieron dos factores principales
que afectan a la comunicación:
Distancia.- Como es conocido una señal que viaja en el medio ambiente
sufre atenuación por espacio libre dependiendo de la distancia y la
frecuencia. Particularmente en una señal DSSS a 2.4 GHz se pudo
Pruebas Experiménteles 206
comprobar que este es un factor importante a tener en cuenta, ya que al
exceder una distancia límite la conectividad decae abruptamente.
• Obstrucción de la línea de vista.- Cuando se ubicaron los terminales tras
edificios o estructuras importantes, se pudo notar que la calidad del enlace
disminuyó considerablemente e incluso se llegó a cortar la comunicación en
algunos casos, por ejemplo tras el edificio de Ingeniería en Sistemas; siendo
éste factor aún más crítico que la distancia.
Se notó que la distancia más grande que se pudo cubrir fue de 250 m desde el
edificio de Ingeniería Eléctrica - Química hasta el extremo sur de la cancha de
fútbol principal de la universidad, sin verse afectada la velocidad de transmisión.
Adicionalmente se realizó una prueba de cobertura en ambiente de área loca! en
un lugar despejado en el norte de la ciudad por el sector del El Condado, en la
que se obtuvieron resultados satisfactorios ya que se logró alcanzar una distancia
de aproximadamente 350 m.
4.3. SIMULACIÓN DE UN ENLACE DE LARGA DISTANCIA
Para probar el funcionamiento de todos los enlaces se ha decidido realizar la
simulación en condiciones similares del enlace con la mayor distancia posible. Es
por ello que se ha optado tomar como referencia la del enlace Repetidor 1 -
Estación Base del Campo Coca cuya distancia es de 9,16 kilómetros.
Las pruebas fueron realizadas desde Monteserrín en Quito hasta Pifo, se escogió
Monteserrín por su estratégica ubicación en el nororiente de Quito con visibilidad
total hacia los valles.
Cabe mencionar que en Monteserrín se obtuvo el permiso para realizar las
pruebas desde un edificio en construcción de ia empresa Naranjo Ordóñez,
quienes facilitaron el penthouse y las instalaciones requeridas para el efecto.
Mientras que en Pifo un local de venta de carpas facilitó su terraza a una altura de
8 m.
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 207
Adicionalmente se realizó una prueba preliminar desde un Subcentro de Salud del
Seguro Social en el centro de Tumbaco hasta el edificio de Monteserrín para
comprobar la confiabilidad del enlace a diferentes distancias.
4.3.1. INTERCONEXIÓN DE EQUIPOS
El modelo utilizado en estas pruebas es el que se representa en el esquema de la
figura 4.7.
ESTACIÓN 2.1
Figura 4.7.- Esquema de configuración de un enlace en general
Se puede observar que aún cuando estén solapadas las zonas de cobertura de
cada punto de acceso, no se interfieren ya que están en distintos canales. Se
aprecia también que el cliente inalámbrico de un AP, se comunica cableadamente
con otro AP de otro BSS el mismo que tendrá su cliente inalámbrico en el
siguiente nodo principal conectado a un tercer punto de acceso; de esta manera
se logra la interconexión de toda la red utilizando un solo tipo de equipos.
Específicamente se realizó la conexión indicada en la figura 4.8, para la
simulación mencionada.
ESTACIÓN 2.1
Figura 4.8.- Interconexión para enlace de prueba
Pruebas Experimentóles 208
Con el direccionamiento IP de la Tabla 4.1:
EQUIPO
Estación 1.1
Access Poínt 1
Cliente
Inalámbrico 1
Access Point 2
Estación 2.1
Estación 2.2
DIRECCIÓN IP
192.168.0.10
192.168.0.2
192.168,0.50
192.168.0.1
192.168.0.100
192.168.0.11
DIRECCIÓN MAC
00-DO-09-7F-03-2D
00-Od-88-bc-d9-e9
00-Od-88-ab-14-fe
00-Od-88-95-cf-eO
00-DO-09-5G-05-4K
00-DO-09-8J-08-9I
BSS
BASE
BASE
BASE
POZO
POZO
POZO
CANAL
6
6
6
11
11
11
Tabla 4.1. Direcciones IP para prueba de enlace
El esquema de conexión real se ilustra en la Figura 4.9:
Di
se
ño
 d
e 
un
a 
Re
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In
al
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 T
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no
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R
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ta
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al
Pruebas Experimentales 210
Las antenas utilizadas son de grilla direccionales con una ganancia de 24 dBi
como la que se aprecia en la figura 4.9. (Para mayor información remitirse al
Anexo B).
Figura 4.10.- Antena de grilla direccional de 24 dB¡
4.3.2. ENLACE MONTESERRIN - TUMBACO
Este enlace tiene las siguientes características:
MÓnteserrín ' .-
v. ¿v^y.:̂ * _Tümbaco-;
t< Figura 4.11.- Mapa de enlace Montesernn -Tumbaco
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 211
La Figura 4.11 muestra la zona en la que se encuentran los dos extremos del
enlace.
Datos Geográficos:
LUGAR
MONTESERRIN
TUMBACO
LATITUD
N 0°9'23"
N 0°12'42"
LONGITUD
E78°27'8"
E78°24'16"
ALTITUD
2800
2330
Distancia Kilómetros: 8,137
Después de conectar los equipos en cada extremo se verificó en primera instancia
a través del comando ping entre las diferentes estaciones de cada extremo,
posterior a esto se realizó varias transacciones vía red para comprobar la
estabilidad y confiabilidad de este sistema.
Se pudo observar que mientras los equipos estén bien conectados entre sí, y
mientras las antenas estén bien alineadas la comunicación es estable con
mínimos retardos en la transferencia de archivos.
Figura 4.12.- Vista de Monteserrín desde Tumbaco
Pruebas Experimentales 212
fa)
Figura 4.13.- (a) Monteserrín (b) Tumbaco
Las Figuras 4.12 y 4.13 son fotografías tomadas desde Tumbaco a Monteserrín y
en los dos extremos respectivamente.
4.3.3. ENLACE MONTESERRÍN - PIFO
Este enlace tiene las siguientes características:
Figura 4.14.- Mapa de enlace Monteserrín - Pifo
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specímm entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 213
Se puede apreciar en la Figura 4.14 los dos extremos de el segundo enlace de
pruebas.
Datos Geográficos:
LUGAR
MONTESERRIN
PIFO
LATITUD
N 0°9'23"
N0°12'53"
LONGITUD
E78°27'8"
E78°21'13"
ALTITUD
2800
2545
Distancia Kilómetros: 12,74
En este enlace se pudo comprobar que incluso en una distancia superior a los
9,16 kilómetros, esta tecnología permite una conexión confiable. Cabe mencionar
que las estaciones estuvieron conectadas permanentemente por un espacio de 30
minutos (tiempo desde que se conectó los equipos hasta que se los desenergizó)
sin interrupción alguna. Las transacciones realizadas fueron las mismas para
ambos casos; sin percibirse un mayor retardo que el observado en la prueba
preliminar.
Figura 4.15.- Vista desde Pifo a Monteserrín
Pruebas Experimentales 214
(a) ib]
Figura 4.16.- (a) Monteserrín (b) Pifo
Las Figuras 4.15 y 4.16 son fotografías correspondientes a las pruebas del
segundo enlace : Monteserrín-Pifo.
A través de la herramienta de mensajería implementada en el sistema se verificó
su óptimo funcionamiento a larga distancia bajo las circunstancias más críticas
(255 caracteres máximo) en las dos pruebas anteriormente mencionadas, sin
haber resultado ningún mensaje perdido.
4.3.4. MEDICIÓN DE VOLUMEN DE LA INFORMACIÓN Y TIEMPO DE
TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN
El Sistema informático tiene el proceso que se indica en la figura 4.17 para el
envío y recepción entre los terminales y el servidor.
La mensajería se la envía en forma aleatoria entre los usuarios, cada mensaje
tiene un tamaño inferior a 1 Kb con un mensaje de 255 caracteres como máximo,
este archivo se lo guarda en la carpeta compartida de Mensajería en el servidor.
Ei sistema toma estos archivos y los pasa a la base de datos, generando otro
documento que se almacena en la carpeta Sistema para que la aplicación en e!
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y ta Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 215
terminal acceda a sus mensajes cada 10 segundos y un documento de acuse
para el remitente, en caso de solicitarlo.
Los reportes se almacenan en la carpeta compartida Reportes\ el sistema los
transmite directamente a la base de datos, enviando una confirmación a!
generador del reporte, la misma que se almacena en la carpeta SistemaV. Estos
reportes son llenados principalmente en las primeras horas de la mañana y al final
del turno diurno, ésto es a las 6 pm, por lo que el sistema debe soportar la mayor
carga en este período de tiempo, estos archivos tienen un tamaño no mayor a
2kB.
Directorio raíz
C:\Archivos de Programa\Sasp\o de mensaje en forma aleatoria
(< 1 kB)
Envío de reportes a horas pico 6 am y 6 pm
(aprox de 1 kB a 2 kB)
^Actualizaciones periódicas cada 10 minutos
(aprox de 1 a 500 kB)
Recepción de mensaje cada 10 segundos
(< 1 kB)
Peticiones de reportes o consultas aleatorias
(< 1 kB)
Aplicación en terminales
Desktop
Figura 4.17.- Proceso de envío y recepción de información
El sistema permite la actualización selectiva de los archivos de configuración,
estos archivos son necesarios para conocer los datos principales para los
reportes, esto es usuarios del sistema, empleados, inventario, pozos, etc. Cada
Terminal sólo consulta cada 10 minutos un archivo que indica las actualizaciones
a realizar, es por ello que si no existen actualizaciones sólo se verificaría este
documento cuyo tamaño es menor a 1 kB, de existir actualizaciones, el sistema
accede a otros archivos donde constan las actualizaciones, que pueden llegar
incluso a 500 kB.
Pruebas Experimentales 216
Cada usuario mantiene una comunicación independiente con el servidor, por lo
que cada uno de ellos necesita utilizar una porción del medio o canal para
transmitir su información. Cabe recalcar que cada transacción realizada en la
aplicación, implica que la información viajará al menos 2 veces : de la estación al
servidor y viceversa, por lo que existirá 2 intervalos de tiempo de transmisión y de
propagación.
Tomando en cuenta que las tramas pueden transportar 2.312 octetos de
información de capas superiores cada una y que de acuerdo a la Figura 4.17 cada
usuario requiere transmitir y recibir 505 KB diarios de información, entonces cada
usuario transmitirá 219 tramas por lo menos.
Los retardos producidos aumentarán conforme el número de usuarios se
incrementé por ser un protocolo de contienda el utilizado a nivel de enlace.
4.3.5. RESUMEN DE PRUEBAS REALIZADAS
Las pruebas realizadas en los diferentes lugares se las puede resumir como
exitosas ya que se obtuvo los resultados esperados en cuanto a distancia y
retardo en la comunicación, además se pudo comprobar el buen desempeño de la
aplicación.
En la tabla 4,2 se presenta un resumen de todas las pruebas realizadas.
LUGAR
Campus EPN
Parque
Metropolitano
Enlace
Montes e rrrín -
. Tumbaco
Enlace
Monteserrrín-
Pifo
DISTANCIA
150 m
>200 m
8,137 km
12,74krn
CONFIGURACIÓN
Red Local Punto -
Multipunío
Red Local Punto -
Multipunío
Enlace Punto -
Punto
Enlace Punto -
Punto
CONECTIVIDAD
Si
Si
Si
Si
TIPO DE
ANTENAS
Omni (2,5 dBi)
Omni (2,5 dBi)
Grilla direccional
(24 dBi)
Grilla direccional
(24 dBi)
Tabla 4.2. Resumen de pruebas realizadas
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrumentre Pozos Petroleros y la Centra! de Operaciones
para e! desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 217
Con esto se concluye la parte referente al diseño y evaluación del proyecto desde
el punto de vista técnico, por lo tanto se dará paso a! análisis financiero en el
siguiente capítulo.
CAPITULO V
5. ANÁLISIS DE COSTOS
5.1. EVALUACIÓN FINANCIERA DEL PROYECTO
Una vez realizada la fase de diseño y pruebas del proyecto, es necesario hacer
un análisis financiero del mismo, de manera que se pueda tener otro punto de
vista además del técnico, para determinar de mejor forma la viabilidad del
proyecto.
Una forma de conseguir la perspectiva financiera es a través de la evaluación de
proyectos, la misma se basa en la identificación de gastos operativos, gastos de
inversión, ingresos y análisis de indicadores.
5.1.1. ASPECTOS GENERALES (GEOPETSA S.A.- PROYECTO)
El proyecto está planteado como una herramienta que facilitará la administración
a una empresa de servicios petroleros.
En el caso Geopetsa S.A., como prestadora de este tipo de servicios en el oriente
ecuatoriano, deberán implementarlo en su lugar de operación previamente
definido, para lo cual debe realizar una inversión por concepto de equipos, de
licencias de software, permiso de uso de frecuencia, capacitación de personal,
entre otros.
El proyecto es escalabie, por lo que con las debidas actualizaciones cuando sean
requeridas, puede ser utilizado permanentemente por la empresa; siendo el
limitante en el tiempo, la vida útil y durabilidad de los equipos, además de
cambios de las políticas y razón social de la empresa que puedan darse.
Los beneficios que tendrá la empresa al implementar este proyecto no serán
cuantificables en cifras monetarias, ya que no se obtendrá ingresos económicos
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 219
por el uso del mismo, pero agilitará y automatizará varios procesos
administrativos en el área de operaciones de perforación y readecuación de pozos
petroleros.
5.1.2. CRITERIOS UTILIZADOS PARA LA EVALUACIÓN DE PROYECTOS
En la evaluación financiera de proyectos se definen dos criterios para llevarla a
cabo:
• Costo-beneficio : Permite la cuantificación de los beneficios y costos, con el
fin de estimar el impacto financiero de un proyecto. Criterio utilizado en la
mayoría de proyectos cuyo objetivo es el rendimiento de una inversión.
• Costo-eficiencia: A diferencia del primero en éste solo se cuantifican los
costos del proyecto, mas no los beneficios, éstos únicamente son valorados.
Utiliza indicadores e índices para comparar los posibles beneficios de cada
alternativa.
El criterio que más se ajusta al proyecto, por el hecho de no poder cuantificar
monetariamente los ingresos o beneficios, es el de costo-eficíencia, por lo que el
análisis será realizado en base a éste.
La evaluación con el criterio de costo-eficiencia, es muy útil en proyectos en los
que se pueda identificar fácilmente los costos para su desarrollo, y para identificar
los beneficios se requiere indicadores e índices.
Los indicadores determinan cómo se reconocerá si se cumple con un objetivo
fijado en el inicio del proyecto, señalando el logro en términos de calidad, cantidad
y tiempo.
El índice es la relación entre lo que se quiere lograr con lo que realmente se ha
logrado.
Análisis de Cosíos 220
, . Comportamiento de ¡a variable actual
índice
Comportamiento esperado
La evaluación financiera utiliza en general una herramienta de evaluación
denominada flujo de fondos.
5.1.3. FLUJO DE FONDOS
La evaluación financiera tiene una fase inicial de presentación de costos y
beneficios realizada a través de un flujo de fondos. El flujo de fondos presenta la
información mencionada que se genera en un proyecto en un período establecido.
5.1.3.1. Ingresos
Son los fondos que percibe la empresa por concepto de prestación o venta de un
bien o servicio que pueden ser cuantificados en un período de tiempo de
operación de la empresa.
Para el caso de implernentación de la solución planteada en este proyecto, la
organización no percibirá ningún ingreso adiciona! que pueda ser cuantificado.
5.1.3.2. Costos de Inversión
Se refieren a ía inversión que debe realizarse para poner en marcha el proyecto,
en este caso para impíenlentar la solución.
Los costos de inversión son los principales en este tipo de proyectos puesto que
constituyen la mayor parte de egresos para la empresa.
5.1.3.3. Costos de Operación
Estos egresos son principalmente por concepto de utilización periódica de
recursos dentro del ciclo productivo proyecto como son :
• Arrendamientos
Diseno de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sisíema Móvil de Pdmhistradón con Terminales Pocket PC. 221
• Servicios Públicos
• Gastos de Mantenimiento
• Insumes
• Mano de obra calificada
En el proyecto planteado, debe considerarse el arrendamiento de un espacio en
las torres de Andinatel en Francisco de Orellana, y las torres de los repetidores y
de las Estaciones Centrales de los Campos Sacha y Coca de Petroecuador, que
incluyen energía eléctrica permanente; costos que han sido consultados con el
personal de ambas empresas y que ascienden a $ 375 USD mensuales.
Cabe mencionar que tanto la parte de Hardware como la de Software no se ven
afectados en cuanto a su configuración lógica cuando existan cortes de energía,
los equipos se reestablecen por si mismos.
5.13.4. Depreciación
La depreciación es el coste de un bien mueble o inmueble distribuido a lo largo de
su vida útil.
Se la toma eri cuenta en el Flujo de Fondos por que afecta a la base gravable de
impuestos. Es una variaíDle necesaria para el cálculo del Valor de Salvamento,
Cabe mencionar que los impuestos se los toma en cuenta en un flujo de fondos
cuando se conoce los ingresos de la empresa, por lo que la depreciación para
este caso es un dato que no se utilizará.
5.1.3.5. Valor de Salvamento
Es el valor de los activos ai final del proyecto sin importar si se venden o no.
Para este caso, Geopetsa S.A. no considera la venta de los activos al final del
proyecto, puesto que han entendido las ventajas de la flexibilidad y escalabilidad
Análisis de Costos 22.2
de la solución, por lo que al cabo de 5 anos, se planifica la renovación del permiso
para seguir utilizando !a frecuencia adjudicada, con los cambios necesarios y
actualizaciones en el sistema de modo que siga beneficiando a la empresa.
5.1.4. VALOR ACTUAL DE COSTOS
Es un indicador que se utiliza en los proyectos que se evalúen a través del criterio
Costo-Eficiencia.
Para determinar el valor actual de costos se puede recurrir al siguiente
procedimiento:
1. La sumatoria de las componentes de cada período genera el "Valor por
Período de Costos de! proyecto" (VPC).
2. Se traslada el VPC de cada período a precios del período inicial y se suman
los datos.
VPC, VPC, VPC, VPCH
Donde;
VAC = Valor actual de costos el proyecto
TD = Tasa de descuento
n = Período de vida útil de! proyecto
Se realiza este cálculo para todas las alternativas posibles que se quieran
evaluar, siendo la mejor opción aquella cuyo VAC sea menor, cuando los
beneficios sean similares. :
5.1.4.1. Tasa de Descuento (Td)
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 223
Es el rendimiento frente al cual se comparan los resultados de los proyectos.
Corresponde a los rendimientos que se dejan de percibir por realizar una
inversión.
Se puede tomar como base la tasa del mercado financiero, tasas de créditos,
entre otros. El objetivo es identificar el mejor uso alternativo y utilizar esta tasa
para la identificaciónde rendimientos del proyecto.
Si Geopetsa S.A., decidiera no invertir en el proyecto planteado, tendría la
alternativa de invertir en otro proyecto o simplemente ganar intereses del dinero
en un banco.
La tasa de oportunidad de un banco actualmente es de alrededor de 15%. Por lo
que utilizaremos ésta como tasa de descuento para calcular el Valor Actual de
Costos.
5.1.5. ALTERNATIVAS DE IMPLEMENTACIÓN DEL PROYECTO
Cuando una empresa decide utilizar una solución con la finalidad de optimizar
algunos procedimientos internos, lo hace después de haber analizado varias
alternativas de implementación de la misma.
Para el caso de un sistema como el diseñado en el presente proyecto, se pueden
presentar las siguientes alternativas:
• Adquirir el sistema como un activo de la empresa, aunque sin propiedad
intelectual
• Alquilar el sistema como Empresa Prestadora de Servicios a Geopetsa S.A.
De las dos planteadas se escogerá la mejor a través de la evaluación con el
indicador VAC, para lo cual se requiere conocer los costos que implica cada una.
5.1.5.1. Adquisición del Sistema (Caso A)
Análisis de Costos 224
Es la alternativa para la cual los costos de inversión y de operación serían
tomados en cuenta de acuerdo a las Tablas 5.1 y 5.2 :
No
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Descripción
Licencia Base de Datos SQL
Anywhere
Pocket PC Tosiba £740
Punto de Acceso D-Link 900
AP+
Antena Oireccíonal 24 dBi
Antena Omnidireccional 15
dB¡
Pigtail SMA hembra-N macho
Protectores de Ruido
Ccnecíor tipo N
Cable Coaxial RG 3
Cable Gemelo AWG 16
Hub de 8 puertos
Caja Metálica para los AF
Estuche de cuero para Pocket
PC
Permiso de Red Privada
(Senatel, 5 años)
Capacitación persona!
Cantidad
1
5
19
12
2
14
14
28
70 m
400 m
1
10
5
1
1
Costo Unitario
600,00
450,00
95,00
59,95
139,95
18,95
29,95
3,00
0,80
0,12
20,00
15
12
500,00
200,00
Total
Valor Tota!
600,00
2250,00
1805,00
719,40
279,90
265,30
419,30
84,00
56,00
48,00
20,00
150,00
60,00
500,00
200,00
7.456,90
Tabla 5.1. Costos de Inversión Caso A
En la tabla 5.1 se detalla los equipos, software y la inversión por otros conceptos
que se debe realizar para ia implementación del proyecto en base al diseño de los
Capítulos I y II, de acuerdo a precios del mercado local:
En este caso la empresa que requiere el sistema, lo adquiere por un período de
vida útil de 5 años, tras haber invertido en los equipos y herramientas necesarias
para el funcionamiento de la solución, costeando lo requerido para la operación y
buen desempeño del mismo.
No
1
2
3
Descripción
Arrendarnisrito Torres de
Comunicación
Permiso de uso de frecuencia
(Seratel)
Salario Administrador del
Costo Mensual
375,00
13,75
300,00
Costo Anual
4500,00
165,00
3600,00
Diseño de una Ri.-d Inalámbrica con Tflcnolcfli-a Snraad Spectrum entre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de in Sistema Móvil tíe £¡ími "¡stración con Terminales Pocket PC. 225
| Sistema
| Total 888,75 8.265,00
Tabla 5.2. Costos de Operación Caso A
En cuanto a mantenimiento se refiere, la empresa puede optar por capacitar a una
persona para que lo reaiics periódicamente, tarea que puede ser complementaria
a la de un empleado de la empresa; por ejemplo el caso de un electricista. De no
ser así podría contratar.- ;,T. administrador del sistema que será el encargado de
mantener el proyecto implernentado.
El mantenimiento incluye la revisión general de los equipos, la configuración y/o
reconfiguración en algunos casos de los mismos, mantenimiento en general de
los cables e instalaciones de energía eléctrica y de microondas, y principalmente
la administración del sistema informático diseñado.
5.1.5.2. Alquiler del Sistema (Caso B)
Cuando se alquila una solución de esta índole, se debe considerar muchas
componentes que al ser integradas arrojan un costo mensual de acuerdo al tipo
de servicio contratado, que deberá ser cubierto por la empresa que lo requiere.
Las componentes que h'iervienen al momento de alquilar esta solución, son las
mismas del Caso A mas un porcentaje de ganancia para la empresa que presta el
servicio.
Para poder determinar un costo mensual que se debería pagar por el servicio, se
puede sumar ei costo mensual de operación, mas una cuota mensual de la
inversión (suponiendo que se ha hecho un préstamo a un banco a 5 años con un
interés de 14,5% para cubriré! costo de la inversión) y mas un 15% de ganancia.
La Tabla 5.3 indica los costos de operación para éste caso;
No
1
2
DESCRIPCIÓN
Costos de operación
Cuota por costos de inversión
Costo Mensual
(USD)
888,75
214,38
Costo Anual
(USD)
10.665,00
2.572,63
Análisis de Costos 226
3 Porcemaje se Ganancia (15%)
TOTAL
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10
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.490
,20
,83
Tabla 5.3. Costos de Operación Caso B
5.1.5.3. Flujo de Fondos > YAC para cada alternativa
A continuación en las Tablas 5.4 y 5.5 se determina el Flujo de Fondos y el Valor
Actual de Cosíos para cada alternativa de las planteadas, con la finalidad de
determinar la más conteniente, de acuerdo a los criterios de análisis ya
expuestos.
Por lo que se llega a determinar que la opción más conveniente para la empresa
es la del Caso A, desde el punto de vista del Costo Mínimo.
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CAPITULO VI
6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
6.1. CONCLUSIONES
• El sistema planteado en el objetivo general, se diseñó de acuerdo a las
necesidades de GeopetsaS.A. y se verificó su adecuado funcionamiento; el
mismo que permitirá mejorar el control y la administración de los pozos
petroleros en perforación y readecuación, desde un lugar centralizado como
e! Campamento Base o Central de Operaciones.
• Se realizó un estudio de los estándares para comunicaciones inalámbricas
de datos, del mismo que se optó por utilizar para este proyecto el estándar
IEEE 802.11 b. Se puede concluir de lo investigado que es el estándar más
difundido mundialmente en esta línea tecnológica, siendo escalabie y
compatible con los nuevos.
• Se verificó que las compañías prestadoras de servicios petroleros en el
oriente ecuatoriano, en un 80% carecen de infraestructura de
comunicaciones de datos; por lo que la solución diseñada es una muy buena
opción de conectividad para las mismas.
• Con el desarrollo de la aplicación para la comunicación en tiempo real, se ha
mejorado sustancialmente los tiempos por concepto de conocimiento,
almacenaje, organización y consultas de información, así como también los
tiempos de respuesta a acontecimientos dentro de los taladros de
perforación y reacondicionamiento, en tasas que se explican en la tabla 6.1.
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Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectmm eníre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 234
La aplicación desarrollada brinda la oportunidad a los empleados de revisar
sus informes desde cualquier punto de la red, de mantener conversaciones
para informar de acontecimiento de forma inmediata, de realizar consultas
en bodega, solicitudes de materiales y envío y almacenamiento de reportes,
sin salir de sus sitio de trabajo, lo que mejora el desempeño del personal en
e! taladro, ya que no tienen necesidad de dejar las tareas propias del pozo
para realizar labores administrativas.
Los puntos de acceso disponibles en la actualidad pueden costar desde
$ 60,00 hasta $1.000,00 dólares americanos , mientras que los terminales de
bolsillo manejan un rango menor de costos que está entre $ 300,00 y
$ 800,00 dólares americanos, dependiendo de las capacidades
almacenamiento, integración de componentes y procesamiento.
En ambientes interiores la cobertura de los puntos de acceso es muy
variable de acuerdo a los obstáculos y objetos cercanos, se pudo notar por
ejemplo que la calidad de la señal al interponerse una pared de concreto de
25 cm. de espesor, se reduce por lo menos en un 50%, y si la señal se
obstaculiza por más de tres paredes de este tipo, prácticamente se pierde.
En las pruebas realizadas de enlaces a larga distancia se pudo alcanzar una
distancia de hasta 12,7 km, con antenas direccionales de 24 dBi, con
conectividad a 11 Mbps estable, lo que significa de acuerdo a las
especificaciones técnicas de los equipos utilizados que el nivel de señal
recibido al menos fue de -82 dBm (en la tabla 6.2 se muestran los niveles de
sensibilidad versus la velocidad de transmisión).
Nivel de señal (dBm)
-89
-86
-85
-82
Velocidad (Mbps)
1
2
5.5
11
Modulación
BPSK
QPSK
CCK
CCK
Tabla 6.2. Niveles de señal versus velocidad
Diseño de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum enire Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para el desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 235
Los puntos de acceso D-Link 900AP+ pueden cubrir un área local sin
antenas adicionales de hasta 300 m de radio en ambientes exteriores.
Se pudo desarrollar un sistema informático sólido que se adapta a las
necesidades y a los planteamientos de proyecto, en el cual se incluyen el
sistema de gestión de base de datos, la aplicación para manejar esta
información, y la aplicación para terminales móviles y fijos.
En cuanto a pruebas de la aplicación en la red local, tanto con terminales
pocket PC y fijos, éstas fueron realizadas de manera exhaustiva por que se
garantiza la funcionalidad requerida.
Se realizó 2 pruebas de los enlaces punto-punto, a distancias de 8.13 y
12,74 km, obteniéndose 100% de conectividad y verificando la funcionalidad
de la aplicación sin error alguno en todos sus componentes,
Al elaborar una evaluación financiara de! proyecto, considerando para ello
dos alternativas de implementación, se reveló que la más conveniente es la
de una adquisición total del sistema por parte de Geopetsa S.A., evaluación
apoyada por el criterio de costo mínimo.
Conclusiones y Recomendaciones 236
6.2. RECOMENDACIONES
• El sistema diseñado presenta una gran degradación de la señal cuando se
interponen uno o más obstáculos, por lo que es recomendable
especialmente en los enlaces a larga distancia garantizar la línea de vista y
la primera zona de Fresnel.
• En la actualidad existe actualizaciones del protocolo IEEE 802.11, como la
versión IEEE 802.11 g, que permite mayores velocidades de transmisión.
Muchos de los equipos WiFi operan a todas las velocidades definidas de los
protocolos IEEE 802.11, pero hay equipos como los primeros en salir al
mercado, que no incluyen las velocidades mas altas, siendo éstos los cuales
limitan la velocidad de un BSS. Por lo tanto se recomienda utilizar en una red
inalámbrica equipos de una misma serie o con similares características de
transmisión, de modo que se pueda aprovechar al máximo las prestaciones
de todos los dispositivos de la red.
• Con la finalidad de implementar una red que permanezca actualizada
tecnológicamente y sea escalable, se recomienda adquirir puntos de acceso
que sean administrables, que posean interfaces de redes cableadas y que
se los pueda actualizar descargando una versión de software de Internet.
• El sistema desarrollado envía archivos de texto plano a través de la red, si
se desea tener una mejor seguridad sobre estos documentos, se puede
¡mplementar dentro de la aplicación, códigos para encriptación de dicha
información.
• Cuando se utiliza la interfaz de red inalámbrica de una Pocket PC, la batería
de la misma tiene un 30% menos tiempo de vida útil respecto a cuando no
se la utiliza, ya que la interfaz mencionada invierte una cantidad
considerablemente de energía para recibiry enviar tramas entre otras
estaciones. Por esto es recomendable encender la interfaz WiFi cuando ésta
Diseno de una Red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum eníre Pozos Petroleros y la Central de Operaciones
para e/ desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket PC. 237
va a ser utilizada, posterior a esto se recomienda desconectar la interfaz y
trabajar con la estación no conectada a la red, para tener una mayor tiempo
de vida útil de la batería.
Evitar al máximo que objetos en especial metálicos y de concreto obstruyan
la señal, es recomendable con ia finalidad de evitar grandes atenuaciones.
Con modificaciones ligeras en la base de datos y la aplicación se puede
utilizar este mismo sistema en otros ambientes de trabajo como por ejemplo;
o Universidades: Consultas de biblioteca, control administrativo, Internet
móvil.
o Hospitales: Acceso a historial médico de pacientes, inventario de
farmacia y pedidos de recetas, control de personal
o Aeropuertos: Control de equipaje, bodega, enlaces inalámbricos desde
oficinas de aerolíneas hasta el aeropuerto, Internet móvil
o Hot Spots: Lugares públicos o privados de acceso inalámbrico a
Internet y a consulta local de información dependiendo del lugar
Bibliografía 238
BIBLIOGRAFÍA
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Forcé Cambridge Research Center —Air Research and Development
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Bibliografía 239
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PÁGINAS WEB
• http://standards.ieee.org
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• http://www.redlibre.net
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• http://www.tec-mex.com.mx
• http://www.palowireless.com
• http://www.dlink.com
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• http://www.arinet.org.mx
• http://www.appie.com/airport/
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[8] http://www.aniret.org.mx; "QAM LA GUÍA COMPLETA", Luis Gabriel Sierra,
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[9] http://standards.ieee.org; Wireless LAN Médium Access Control (MAC) and
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[10] http://standards.ieee.org
[11] http://www.virusprot.com; "SEGURIDAD EN REDES SEGURIDAD EN
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[12] http://standards.ieee.org; Wireless Médium Access Control (MAC) and
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[13] http://portal.etsi.org/bran/kta/Hiperlan/hiperlan2.asp
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-48
[15] http://pof.eslack.org/wireless ; "(INSEGURIDAD EN REDES 802.11B", Pau
Oliva, páginas 22 - 32,
[16] http://www.explored.com.ee
CAPÍTULO II
[1] EL PROCESO HIDROCARBURIFERO EN LA AMAZONÍ ECUATORIANA,
Petroecuador-Universidad Central del Ecuador, Editorial Univesitario, Quito
2002, Cap II y III.
Referencias 243
[2] http://www.mtas.es/insht/EncOIT/pdf/tomo3/75.pdf
http://www.seed.slb.com/es/watch/nmr/chalienge.htm
[3] http://www.diink.com; http://www.hp.com/go/iPAQ;
http://www.apple.com/airport/; http://www.cisco.com;
http://www.3com.com/wireless; http://www.proxim.com;
http://www.hyperiinktech.com; http://www.waymovil.net;
http://www.knowware.co.uk/0rinoco/.
[4] http://cisco.netacad.net; Curriculum CISCO-CCNA, Semestre 1, Versión
2.1.
[5] "DISEÑO DE UN RADIOENLACE", página 55 (pendiente página web)
[6] POINT TO POINT RADIO RELAY SYSTEMS 44MHz TO 13,OOOMHz, Air
Forcé Cambridge Research Center — Air Research and Development
Center, Publicado por RCA Service Company, Octava Impresión, 1972,
Cap I, II, III y Vil.
[7] "CROQUIS DE UBICACIÓN DE POZOS", J Sánchez, Petropoducción,
Departamento de Ingeniería Civil, Topografía y Geodesia, 2000, Láminas
de Campos Sacha y Coca - Payamino
CAPÍTULO III
[1 ] http://Ienguajes-de-programacion.com
http://wwwjawebdelprogramador.com
http://directorio.adfound.com/Programacion/Lenguajes_de_programacion
[2] http://www.microsoft.com/Iatam/windowsce
http://www.microsoft.com/windows/Embedded
http://www.todopocketpc.com
[3] http://www.programacion.com/bbdd
http://www.abcdatos.com/tutoriales/tutorial/o755.html
Glosario 244
* GLOSARIO
,̂
Algoritmo de Backoff Algoritmo de capa de enlace de datos útil para evitar
colisiones repetitivas, generando tiempos de espera múltiplos a dos veces el
tiempo de propagación en un intervalo de O a 2n-1 ranuras de tiempo, al alcanzar
la décima colisión el intervalo permanece fijo en un máximo de 1023 ranuras,
hasta que llega a ía décimo sexta colisión, es entonces cuando la recuperación de
la comunicación pasa a manos de capassuperiores.
ASCII Código de 128 caracteres de 8 bits (7 bits de datos y uno de paridad). En
modo extendido es de hasta 256 caracteres (no utiliza paridad).
Banda Ultra Ancha Tecnología de transmisión inalámbrica con niveles de
potencia muy bajos en un espectro muy amplio de frecuencia.
Base de Información de Administración (MIB) Es una colección de objetos o
variables de datos que representan aspectos del agente de gestión.
Compact Flash Tecnología utilizada para almacenamiento de datos a través de
memorias tipo flash, en dispositivos compactos.
Computadores de Bolsillo Terminales con un nivel de procesamiento y
almacenamiento menor a un Terminal fijo, con la característica que posee un
tamaño muy reducido lo que permite gran movilidad.
Controladores Programas que contienen la forma de operar de un dispositivo
en un sistema específico.
Curvas de Nivel Curvas marcadas en una carta topográfica, que indican la
altitud del sitio por donde pasan las mismas.
Difracción Fenómeno referido a la redistribución de energía de un frente de
|| onda cuando pasa cerca del extremo de un objeto opaco.
Glosario 245
Encabezado Parte de una trama que se transmite antes de ios datos de usuario
con funciones de control como: sincronismo, tipo de datos, control de errores, etc.
Encriptación Proceso por el cual se cambia la información a un formato no
legible con la finalidad de transmitirlo con mayor seguridad.
Ethernet Tecnología creada por Xerox en 1976 operando con CSMA/CD a
2,94 Mbps para conectar más de 100 estaciones con un cable de 1 km.
FDDI Red que se compone de un anillo de fibra óptica de alto desempeño que
interconecta hasta 1000 estaciones para operar a 100 Mbps en distancias de
hasta 200 km.
Hardware Componentes físicos de un sistema que desempeñan un determinada
función.
Internet Red mundial que interconecta todas las redes de diferentes fines como:
universidades, gobiernos, compañías, etc.
Ionosfera Capa de la atmósfera a una altura superior a los 60 km sobre el nivel
del mar, con niveles de temperatura y presión muy bajos que producen ionización
de la atmósfera por espacios de tiempo largos,
Línea de Vista Se refiere a la ausencia de obstáculos entre dos puntos elegidos
para enlazarse con ondas electromagnéticas.
Lista de Control de Acceso Sentencias programadas en un equipo de
interconexión, que permiten o deniegan el acceso desde o hacia un lugar o
estación.
Microondas Ondas con una frecuencia por encima de 1 GHz.
Glosario 246
Modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos Modelo creado por la
Organización Internacional de Estandarización (ISO), que define 7 capas con la
finalidad de separar y organizar las funciones referentes al tratamiento y
íransmisión de la información de usuario a usuario.
Preámbulo Parte inicial de tramas específicas con funciones de sincronismo y
control.
Protocolo Simple de Gestión de Red (SNMP) Protocolo creado en 1990 para
supervisar y administrar una red de cómputo,
* Readecuación (Workover) Término utilizado en el campo de extracción de
petróleo que describe la manera por la cual se recupera los niveles de producción
de un pozo ejerciendo varias actividades sobre él mismo,
Red de Área Local Conjunto de computadores interconectados en longitudes
no mayores a 1 km.
Red de Área Metropolitana Conjunto de computadores interconectados en
distancias de hasta 10 km.
Red Inalámbrica de Área Personal Dispositivos conectados inalámbricamente
9 en distancias menores a 10 m.
Reflexión Fenómeno por el cual una onda incidente choca contra una barrera
existente entre dos medios, penetrando parte de la energía en la barrera y ia otra
parte rebota o se refleja.
Refracción Es el cambio de dirección de un rayo conforme pasa oblicuamente
de un medio a otro, con diferentes velocidades de propagación.
Repetidor Equipos que reciben una señal pudiendo tratarla o no (dependiendo
* si son pasivos o activos) y la reenvían hacia un destino específico.
Glosario 247
Reporte Ambiental Reporte elaborado por una persona dentro de un pozo en
perforación o readecuación que registra las condiciones ambientales del lugar
como : temperatura, humedad, componentes del aire, etc.
Reporte Diario de Operaciones Reporte diario elaborado por el Tool Pusher
en el que se resumen las actividades realizadas en un día y se detalla el consumo
de materiales y combustible y el uso de herramientas.
SAP(Punto de Acceso al Servicio) Direcciones a las cuales la capa superior
accede para solicitar un servicio a través de éste a una inferior.
Scrambler Equipo utilizado para evitar la periodicidad de una señal, [levándola
a una de espectro continuo a través de secuencias aleatorias.
Subcapa MAC Subcapa inferior de la capa de enlace de datos en la que se
específica la forma como los terminales acceden al medio para transmitir
información.
Switch Equipo de interconexión que utiliza las direcciones físicas para
retransmitir la información de una estación a otra, sin difundirla hacia todas.
Tasa de Transferencia Es la cantidad de información transmitida en un
intervalo de tiempo.
Token Ring Red en anillo que interconecta a de 4 a 16 Mbps hasta 260
computadores a distancias de hasta 300 m.
Trama Información encapsulada en la capa de enlace de datos que añade
datos de control del enlace.
Vector de Inicialización 24 bits aumentados a una llave simétrica compartida
utilizados para poder desencriptar una trama.
Anexos 248
ANEXO A (REGULACIÓN EN EL PAÍS)
REQUISITOS PARA EL REGISTRO BE SISTEMAS DE ESPECTRO
ENSANCBADO
El tiempo de registro es de cinco (5) años, renovables por periodos iguales a solicitud del
interesado, presentada con (30) días de anticipación al vencimiento del plazo.
1. Solicitud dirigida al Secretario Nacional de Telecomunicaciones.
2. Permiso de Operación de Red Privada.
3. Estudio técnico de ingeniería presentado en formulario disponible en la SNT, suscrito por
un Ingeniero en Electrónica y Telecomunicaciones colegiado en el país.
4. Número del certificado de homologación del equipo a utilizar.
5. Copia de la información técnica de los equipos.
6. Recibo de pago de la contribución del 1/1000 del valor del contrato que exceda de USD 12
conforme lo determina el artículo 26 de la Ley de Ejercicio Profesional de Ingeniería.
«
Anexos 249
REGLAMENTO PARA EL OTORGAMIENTO DE TÍTULOS BA^ILITANTES
PARA LA OPERACIÓN DE REDES PRIVADAS
(Resolución No. 017-02-CONATEL-2002)
CONSEJO NACIONAL DE TELECOMUNICACIONES CONATEL
Considerando:
Que, el literal d) del artículo ¡nnumerado tercero del artículo 10 de la Ley Reformatoria a la
Especial de Telecomunicaciones faculta a! Consejo Nacional de Telecomunicaciones a expedir
normas para regularla prestación de los servicios de telecomunicaciones;
Que, es necesario que la instalación de redes privadas cumpla con los requisitos que constan
en la legislación vigente; y,
En uso de sus facultades legales y reglamentarias,
Resuelve;
EXPEDIR EL SIGUIENTE REGLAMENTO PARA EL OTORGAMIENTO DE TÍTULOS
HABILITANTES PARA LA OPERACIÓN DE REDES PRIVADAS
Capítulo I
GENERALIDADES
Art. 1.- Objeto.- El presente reglamento tiene por objeto regular los procedimientos para la
instalación y el otorgamiento de títulos habilitantes, para la operación de redes privadas de
acuerdo a lo establecido en el Reglamento General a la Ley Especial de Telecomunicaciones.
Art. 2.- Definición.- Redes privadas son aquellas utilizadas por personas naturales o jurídicas
exclusivamente, con el propósito de conectar distintas instalaciones de su propiedad que se
hallen bajo su control. Su operación requiere de un permiso.
Una red privada puede estar compuesta de uno o más circuitos arrendados, líneas privadas
virtuales, infraestructura propia o una combinación de éstos. Dichas redes pueden abarcar
puntos en e! territorio nacional y en el extranjero. Una red privada puede ser utilizada para la
transmisión de voz, datos, sonidos, imágenes o cualquier combinación de éstos.
Art. 3.- Las definiciones de los términos técnicosusados en el presente reglamento serán las
establecidas en la Ley Especial de Telecomunicaciones y su reglamento general.
Art. 4.- Las redes privadas serán utilizadas únicamente para beneficio de un solo usuario y no
podrán sustentar bajo ninguna circunstancia la prestación de servicios a terceros. Las redes
privadas no podrán interconectarse entre sí, n¡ tampoco con una red pública. Se considerará
como un solo usuario a:
a) Cualquier grupo de personas naturales dentro del cuarto grado de consanguinidad o
segundo de afinidad; o,
b) Dos o más personas jurídicas, si:
1) El cincuenta y uno por ciento (51%) o más del capital social de una de ellas pertenece
directamente o a través de terceros a la titular del permiso; o,
2) El cincuenta y uno por ciento (51%) del capital social de cada una de ellas se encuentra bajo
propiedad o control de una matriz común.
Art. 5.- Una red privada no podrá ser utilizada, directa o indirectamente, para prestar servicios
de telecomunicaciones en el territorio nacional o en el extranjero. Por lo tanto, no podrá realizar
transmisiones a terceros hacia o desde una red pública dentro del país. Un representante
debidamente autorizado por cada título habilitante para operar una red privada entregará
anualmente a la Superintendencia un certificado confirmando que dicha red está siendo
operada de conformidad con este reglamento.
Anexos 250
Art. 6.- Título habilitante.» La operación de redes privadas, requiere de un título habilitante,
que será un permiso otorgado por la Secretaría Nacional de Telecomunicaciones, previa
autorización, del Consejo Nacional de Telecomunicaciones,
Capítulo II
DE LOS PERMISOS
Art. 7.- Cualquier persona natural o jurídica, domiciliada en el país, podrá solicitar a la
Secretaria Nacional de Telecomunicaciones un permiso para la operación de redes privadas. El
plazo de duración de los permisos será de cinco (5) años, prorrogables por igual período, a
solicitud escrita deí interesado, presentada con tres meses de anticipación al vencimiento del
plazo original, siempre y cuando haya cumplido con los términos y condiciones del título
habilitante. Cumplido el plazo el permiso caducará ex lege.
Art. 8.- Requisitos.- Las solicitudes para el otorgamiento de títulos habilitantes para la
operación de redes privadas deberán acompañarse con los documentos y previo el
cumplimiento de los requisitos determinados en el Reglamento General a la Ley Especia! de
Telecomunicaciones:
a) Identificación y generales de ley del solicitante;
b) Proyecto técnico de la red a operar; y,
c) Requerimientos de conexión.
Art. 9.- Proyecto técnico.- El proyecto técnico, elaborado por un ingeniero en electrónica y
telecomunicaciones, contendrá:
a) Descripción de los equipos, sistemas, recursos principales, y los requisitos de conexión
interna y externa;
b) Descripción técnica detallada de la red propuesta, incluyendo los puntos geográficos de
conexión; con redes existentes en caso de existir circuitos alquilados como parte de la red
privada; y,
c) Identificación de los recursos del espectro radioeléctrico necesarios para operar la red y la
respectiva solicitud de concesión.
En caso de utilizar los servicios de cualquier servicio portador, el solicitante deberá adjuntar
copia simple del contrato respectivo.
Para efectos de la conexión se sujetará a lo dispuesto en el respectivo reglamento.
Toda la información anterior será considerada confidencial con excepción de la identificación
del solicitante.
Art. 10.- El título habilitante especificará por lo menos:
a) El objeto;
b) La descripción de la red privada autorizada y ubicación geográfica; y,
c) Las causales de revocatoria y caducidad del permiso.
No se otorgarán títulos habilitantes de índole genérica, abierta o ¡limitada.
Capítulo III
DEL TRÁMITE DE LOS TÍTULOS HABILITANTES Y AMPLIACIONES
Art. 11.- En el caso de títulos habilitantes que no requieran de concesión para el uso de
frecuencias, la Secretaría entregará su informe al Consejo Nacional de Telecomunicaciones en
el término de veinte (20) días contados a partir de la fecha de presentación de la solicitud. Si el
informe de ia Secretaría es favorable y no hay oposición, la solicitud se considerará aprobada a
menos que el Consejo Nacional de Telecomunicaciones emita una decisión negativa, en el
término determinado en el Reglamento General a la Ley Especial de Telecomunicaciones. Para
Anexos 251
efectos de oposición de terceros, la Secretaria publicará, en su página electrónica las
solicitudes presentadas mientras transcurre el término para presentación de su informe.
Cuando estén involucradas concesiones para el uso de espectro radioeléctrico los efectos del
silencio administrativo se sujetarán a las normas del reglamento respectivo.
Art. 12.- Oposición. En caso de oposición de un legítimo interesado, las partes podrán ejercer
su derecho de legítima defensa presentando pruebas y exposiciones de conformidad con lo
establecido en el reglamento pertinente.
Art. 13.- Los títulos habilitantes para operación de una red privada otorgados por el Consejo
Nacional de Telecomunicaciones, que requieren uso del espectro radioeléctrico deben obtener,
además, el correspondiente título habilitante para la asignación del espectro radioeléctrico,
debiendo realizarse los dos trámites simultáneamente. Una vez aprobados los documentos y
calificado el estudio técnico por la Secretaría Nacional de Telecomunicaciones se procederá a
la entrega y registro del título habilitante para la operación de la red, previa autorización del
Consejo Nacional de Telecomunicaciones.
Art. 14.- Modificaciones de la Configuración de la Red.- Toda modificación o adición a la
infraestructura sobre la que se soporta la red debe ser reportado a la Secretaría Nacional de
Telecomunicaciones así como a la Superintendencia de Telecomunicaciones.
La Secretaría Nacional de Telecomunicaciones registrará los cambios de configuración en el
Registro Nacional de Telecomunicaciones.
Art. 15.- Derechos.- Por concepto de derechos por los títulos habilitantes, los permisionarios
pagarán el valor de 500 dólares de los Estados Unidos de América. Todo anexo o modificación
al permiso original será gratuito siempre y cuando no implique el uso de espectro radioeléctrico
o servicios que se encuentren sujetos a tasas, gravámenes, pago de derechos u otros, en cuyo
caso deberá pagarse los correspondientes valores.
Art. 16.- Los costos de administración de contratos, registro, control y gestión serán retribuidos
mediante derechos fijados por los, organismos competentes, en función de los gastos que
demanden dichas tareas para los organismos de administración y control.
Art. 17.- Renovaciones.- Si la configuración de la red hubiese cambiado, el titular deberá
presentar las actualizaciones de la misma. Si no hubiese cambiado la configuración de la red
se procederá a la renovación con la actualización del certificado de existencia legal, la
presentación del Registro Único de Contribuyentes y la cancelación del valor correspondiente
por concepto de renovación. La renovación procederá solamente, si e! permisionario ha
cumplido con las obligaciones que le imponen la ley, los reglamentos y el título habilitante
respectivo.
Art. 18.- Revocatorias.- El incumplimiento de las condiciones y términos del título habilitante
conllevará la caducidad del mismo, previa declaratoria de la Secretaria Nacional de
Telecomunicaciones- sin perjuicio de la aplicación de las causales aplicables que consten en el
Estatuto Jurídico de la Función Ejecutiva. El permiso podrá ser revocado en cualquier momento
por razones de oportunidad o legitimidad porta Secretaría Nacional de Telecomunicaciones.
Capítulo III
DE LA REGULACIÓN Y CONTROL
Nota:
La numeración del presente capítulo es la que consta en el Registro Oficial,
Art. 19.- La operación de las redes privadas, esta sujeta a las normas de regulación, control y
supervisión, emitidas por el Consejo Nacional de Telecomunicaciones, la Secretaría Nacional
de Telecomunicaciones y la Superintendencia de Telecomunicaciones,de conformidad con las
potestades que corresponden a dichos organismos.
Art. 20.- Control. La Superintendencia de Telecomunicaciones podrá realizar los controles que
sean necesarios a la operación de las redes privadas con el objeto de garantizar el
cumplimiento de la normativa vigente y de los términos y condiciones bajo los cuales se hayan
otorgado los títulos habilitantes, y podrá supervisar e inspeccionar, en cualquier momento, las
instalaciones de dichas redes, a fin de garantizar que no estén violando lo previsto en el
presente reglamento. Los titulares deberán facilitar las labores de inspección de la
Superintendencia y proporcionar la información indispensable para fines de control.
Art. 21.- El titular deberá permitir y facilitar los controles que la Superintendencia de
Telecomunicaciones requiera así como proporcionar la información técnica necesaria para la
administración del contrato y supervisión de la red.
Anexos 252
Art. 22.- Delegación Administrativa.- El Secretario Nacional de Telecomunicaciones podrá
delegar a las direcciones regionales la capacidad de tramitar, para su posterior aprobación, por
el Consejo Nacional de Telecomunicaciones, dentro del ámbito de su competencia, los
correspondientes títulos habilitantes de operación de redes privadas, así como el cobro de tos
correspondientes derechos. Sin embargo toda la, documentación deberá reposar, en originales,
en el Registro Nacional de Telecomunicaciones.
DISPOSICIÓN TRANSITORIA
Las redes privadas que se encuentren actualmente operando tendrán un plazo de 60 días
contados a partir de la expedición del presente reglamento para cumplir con las obligaciones
aquí establecidas.
El presente reglamento entrará en vigencia a partir de la fecha de su publicación en el Registro
Oficial.
Dado en Quito, 29 de enero del 2002.
FUENTES DE LA PRESENTE EDICIÓN DEL REGLAMENTO PARA EL OTORGAMIENTO DE
TÍTULOS HABILITANTES PARA LA OPERACIÓN DE REDES PRIVADAS
1.- Resolución 017-02-CONATEL-2002 (Registro Oficial 528, 6-III-2002).
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Anexos 255
DIRECCIÓN GENERAL DE GESTIÓN
DE LOS SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES
SOLICITUD PARA HOMOLOGACIÓN DE EQUIPOS QUE UTILIZAN TECNOLOGÍA DE
ESPECTRO ENSANCHADO
Quito, a.. de...................del
Señor(a) Ingeniero(a)
DIRECTOR(A) GENERAL DE GESTIÓN
DE LOS SERVICIOS DE TELECOMUNICACIONES
Presente
Yo, ....por mis propios derechos y en calidad de
representante legal de la firma........... ............solicito se me extienda el
Certificado de Homologación del equipo cuyas características y especificaciones se
detallan en el anexo adjunto y que básicamente son las siguientes:
MARCA:.......
MODELO:..
FCC-ID:.....
TIPO DE TRÁMITE (IMPORTACIÓN/INDIVIDUAL):
Para lo cual estoy adjuntando toda la documentación requerida para el efecto:
() Manuales Técnicos.
() Certificado de Características Técnicas; (solo para equipos de gran alcance).
() Constitución de la Compañía.
() RUC/CI
() Nombramiento del representante legal.
( ) Fotocopia de la cédula de identidad, (del representante legal para el caso de ser
compañía).
Domicilio:
Teléfono y Fax:
Dirección electrónica:.
Declaro que la información suministrada es fidedigna y que me someto a las
disposiciones emitidas para el efecto por la Secretaría Nacional de
Telecomunicaciones:
Firma del solicitante
Anexos 256
ANEXO HOMOLOGACIÓN DE EQUIPOS CON TECNOLOGÍA DE ESPECTRO
ENSANCHADO
REFERENCIA DE PAÍSES DONDE SE ENCUENTRE OPERANDO EQUIPOS
SIMILARES:
OBJETOS DE LA SOLICITUD
() Homologar un equipo nuevo
() Homologar equipo vuelto a presentar
() Homologar identificación del equipo
() Homologar cambio de identificación
() Cambios en el Certificado de Homologación
() Renovación del Certificado de Homologación
() Otros, especificar.
™ DOCUMENTACIÓN ADJUNTA
() Manual Descriptivo
() Manual de instalación
() Manual de operación y mantenimiento
() Especificaciones técnicas
() Resultados de las pruebas en fábrica o en la institución internacional en donde haya
sido homologado el equipo,
() Documentos de importación.
() Otras, especificar.
MUESTRAS DISPONIBLES
MARCA:
MODDELO:
TIPO:
CANTIDAD:
ACCESORIOS:
i
GARANTÍA TÉCNICA Y MANTENIMIENTO.
DURACIÓN DE LA GARANTÍA TÉCNICA......
TIPO DE GARANTÍA QUE OFRECE...
DURACIÓN DE DISPONIBILIDAD DE REPUESTOS...
DISPONE DE UN CENTRO DE MANTENIMIENTO....................
DESCRIPCIÓN DEL CENTRO DE MANTENIMIENTO O
LABORATORIO.............
Anexos 257
DATOS DEL EQUIPO
DATOS DE LA EMPRESA:
NOMBRE DE LA EMPRESA:
DIRECCIÓN:
CIUDAD:
PAÍS:
APARTADO DE CORREO:
TELEFONO:
FAX:
IDENTIFICACIÓN DEL EQUIPO:
NOMBRE COMERCIAL:
MARCA:
MODELO:
PAÍS DE FABRICACIÓN (ENSAMBLAJE):
DESCRIPCIÓN, APLICACIÓN Y USO DEL EQUIPO:
NORMA NACIONAL O INTERNACIONAL A LA CUAL ESTA SUJETO EL EQUIPO (DEBE
ADJUNTAR UNA CERTIFICACIÓN DE UN ORGANISMO REGULADOR)
Anexos 258
ANEXO B (EQUIPOS WI FI)
DISPOSITIVOS MÓVILES
PalmMIOO
Sistema Operativo Palm OS 43.5
Pantalla escala de grises
Tarjeta de 2 MBytes de memoria
Transferencia de datos vía infrarrojo
con otros dispositivos
Conexión internet a través de un
teléfono móvil
Peso : 125 g
Dimensiones : 11.8 cm de alto, 7.9 cm
de ancho y 1.8 cm de espesor
Palm M1 30
Sistema Operativo Palm OS 4.1
Pantalla a color
Tarjeta de 8 MBytes de memoria
Interfaz USB para sincronización de
datos con otros dispositivos
Ranura de expansión para tarjetas
adicionales
Conexión internet a través de un
teléfono móvil
Peso:125g
Dimensiones : 11.8 cm de alto, 7.9 cm
de ancho y 1 .8 cm de espesor
Anexos 259
Palm Zire
Sistema Operativo Palm OS 4.1
Monitor monocromático
Tarjeta de 2 MBytes de memoria
Interfaz Mini USB para sincronización
de datos con otros dispositivos
Procesador Motorota DragonBall EZ
16MHz
Peso : (3,8 oz)
Dimensiones : (4.4 in de alto, 2.9 in de
ancho y 0.6 in de espesor)
"ttjirj
xltób
.u.
:
PalmTunqsten C
Sistema Operativo Paim OS 5.2.1
Monitor TFT 65000 colores
64 MBytes de memoria
Equipo certificado Wi Fi
Procesador Intel 400 MHz
Teclado incorporado
Peso : (6.3 oz)
Dimensiones : (4.8 in de alto, 3.07 in
de ancho y 0.65 in de espesor)
Precio : $ 499 USD
Anexos 260
HPÍPAQ Pocket PC h 1940
• Procesador Samsung de 266 MHz
• Memoria SD RAM de 64 MB
• Sistema Operativo Windows Mobile
2003
• Tarjeta adicional SDIO1 IEEE 802.11 b
para conectividad inalámbrica
• Bluetooth integrado
• Micrófono, parlante, conector hembra
para audífonos, MP3 estéreo
• Batería removible/recargable con
tiempo estimado de duración de 8
horas
• Touch Screen
• Costo : $ 299 USD
Toshiba Pocket PC e 740
Procesador Intel PXA 250 400 MHz
Memoria SD RAM de 64 MB, 32 MB
Flash ROM
Sistema Operativo Microsoft Pocket
PC 2002
Pantalla Color TFT reflectiva de3.5 "
LAN inalámbrica 802.11 b Wi-Fi
Bluetooth Opcional
Infrarrojos incorporado
Batería removible/recargable con
tiempo estimado de duración de 10
horas
Touch Screen para dedo o puntero
Costo : $ 400 USD
1 SDIO es un proyecto lanzado por el grupo BSQUARE que tiene como fin desarrollar el proceso de implementación de
dispositivos basados en tecnología con formato SD (Seguridad Digital).
Anexos 261
¡PAQ Pocket PC 3870
• Procesador Intel StrongArm 206 MHz
con 32-bitRISC
• Memoria SD RAM de 64 MB, 32 MB
Flash ROM
• Sistema Operativo Microsoft Windows
Pocket PC 2002
• Pantalla TFT reflectiva a color con
65,000+ colores. Pantalla sensible al
tacto
• Bluetooth integrado
• Infrarrojos incorporado
• Batería removible/recargable ,
Costo : $ 300 USD
HPiPAQ H 5550 Pocket PC
Procesador Intel Xscale de 400 MHz
Memoria SD RAM de 128 MB
Sistema Operativo Microsoft Windows
Mobile 2003 Premium Edition
Pantalla TFT reflectiva a color con
65,000+ colores, sensible al tacto
WLAN 802.11 b integrado
Bluetooth integrado
Infrarrojos incorporado
Batería removible/recargable .
Costo : $ 649.00 USD
Anexos 262
ANTENAS OMNIDffiECCIONALES
Antena 24-0400 4 dBí
APTA PARA
INTERIORES
APTA PARA
EXTERIORES
HERRAJES INCLUIDOS
GANANCIA
COBERTURA
VERTICAL
COBERTURA
HORIZONTAL
ALCANCE
DIMENSIONES: ALTO,
ANCHO, ESPESOR
TIPO DECONECTOR
SI
NO
NO
4dB¡
40 GRADOS
360 GRADOS
200 metros
19cm x 6cm x
4 cm
ESPECIAL
Antena 24-0500 5 dBí
APTA PARA
INTERIORES
APTA PARA
EXTERIORES
HERRAJES INCLUIDOS
GANANCIA
COBERTURA
VERTICAL
COBERTURA
HORIZONTAL
ALCANCE
DIMENSIONES: ALTO,
ANCHO, ESPESOR
TIPO DECONECTOR
SI
SI
NO
5dB¡
32 GRADOS
360 GRADOS
400 metros
33cm x 33cm
x 1 cm
N
ANT24-0510 HvperG RanqeXtender QmniDir 5dB
APTA PARA
INTERIORES
APTA PARA
EXTERIORES
HERRAJES
INCLUIDOS
GANANCIA
COBERTURA
VERTICAL
COBERTURA
HORIZONTAL
ALCANCE
DIMENSIONES: ALTO,
ANCHO, ESPESOR
TIPO DECONECTOR
SI
SI
NO
5dB¡
40 GRADOS
360 GRADOS
500 metros
15cm x Ocm x
0 cm
SMA
Anexos 263
ANT24-0800 OmnidirSdBi
APTA PARA INTERIORES
APTA PARA
EXTERIORES
HERRAJES INCLUIDOS
GANANCIA
COBERTURA VERTICAL
COBERTURA
HORIZONTAL
ALCANCE
DIMENSIONES: ALTO,
ANCHO, ESPESOR
TIPODECONECTOR
NO
SI
SI
8 dB¡
15 GRADOS
360 GRADOS
800 metros
63cm x 1 cm x
1 cm
N-SMA
ANT24-Q8Q8 HvperG QmniDir8.5 dBí (Mástil)
APTA PARA
INTERIORES
APTA PARA
EXTERIORES
HERRAJES INCLUIDOS
GANANCIA
COBERTURA
VERTICAL
COBERTURA
HORIZONTAL
ALCANCE
DIMENSIONES: ALTO,
ANCHO, ESPESOR
TIPODECONECTOR
NO
SI
SI
8.5 dB¡
15GRADOS
360 GRADOS
900 metros
50cm x 2cm x 2
cm
N-SMA
ANT24-0150 HvperG RanaeXtreme Pro QmniDir 15dB¡
APTA PARA
INTERIORES
APTA PARA
EXTERIORES
HERRAJES INCLUIDOS
GANANCIA
COBERTURA
VERTICAL
COBERTURA
HORIZONTAL
ALCANCE
DIMENSIONES: ALTO,
ANCHO, ESPESOR
TIPO DE CONECTOR
SI
Si
SI
15 dB¡
8 GRADOS
360 GRADOS
2000 metros
I03cm x 10cm
x 10 cm
N-SMA
Anexos 264
ANTENAS DIRECTIVAS
ANT24-0801 Direc. 8.5dBi. Interior v Exterior.-
APTA PARA
INTERIORES
APTA PARA
EXTERIORES
HERRAJES INCLUIDOS
GANANCIA
COBERTURA
VERTICAL
COBERTURA
HORIZONTAL
ALCANCE
DIMENSIONES: ALTO,
ANCHO, ESPESOR
TIPO DECONECTOR
NO
SI
SI
8.5 dB¡
65
GRADOS
70
GRADOS
1000 metros
12cm x
1 2cm x 4 cm
N-SMA
ANT24-120Q Direc, 12dBI, Interior
APTA PARA INTERIORES
APTA PARA
EXTERIORES
HERRAJES INCLUIDOS
GANANCIA
COBERTURA VERTICAL
COBERTURA
HORIZONTAL
ALCANCE
DIMENSIONES: ALTO,
ANCHO, ESPESOR
TIPO DECONECTOR
SI
SI
SI
12dBi
23 GRADOS
80 GRADOS
1500 metros
28cm x 4cm x
8 cm
SMA
ANT24-1210 Direc HyperG Yagi 12dBi Exterior
APTA PARA INTERIORES
APTA PARA
EXTERIORES
HERRAJES INCLUIDOS
GANANCIA
COBERTURA VERTICAL
COBERTURA
HORIZONTAL
ALCANCE
DIMENSIONES: ALTO,
ANCHO, ESPESOR
TIPO DECONECTOR
NO
SI
SI
12dBi
45 GRADOS
45 GRADOS
2000 metros
49cm x 9cm x
0 cm
N-SMA
Anexos 265
PAR24-2400 Direc Parabólica. 24dBi. Exterior
APTA PARA
INTERIORES _,
APTA PARA
EXTERIORES
HERRAJES INCLUIDOS
GANANCIA
COBERTURA
VERTICAL
COBERTURA
HORIZONTAL
ALCANCE
DIMENSIONES: ALTO,
ANCHO, ESPESOR
TIPO DECONECTOR
NO
SI
SI
24dB¡
8 GRADOS
8 GRADOS
10000 metros
100cm x 60cm
x 12 cm
N-SMA
Las antenas que se utilizará en el proyecto son :
" Antenas direccionales de Grilla de 24 dB¡
• Antenas Omnidireccionales tubulares de 15 dBi
Figura 1.1.- Antenas de24dBi y 15 dBi
Las Características de las Antenas son :
Anexos 266
CARACTERÍSTICA
MARCA
MODELO
FRECUENCIA
GANANCIA
RELACIÓN FRENTE ATRÁS
IMPEDANCIA
POTENCIA MÁXIMA DE ENTRADA
TIPO DECONECTOR
COBERTURA HORIZONTAL
COBERTURA VERTICAL
DIMENSIONES
OMNI 15dBi
HYPERGAIN DE
HYPERLINK
HG2415U-PRO
2,400-2.500 MHz
15dBi
50 OHM
CONECTORTIPO N
HEMBRA. (CONECTOR
BAJO PEDIDO)
360U
8U
LONGITUD 100 cm
DIRECCIONAL24dBi
HYPERGAIN DE
HYPERLINK
HG2424G
2.400-2.500 MHz
24dB¡
24 dB
50 OHM
50 WATTS
BAJO PEDIDO, CON UN
PIGTAIL1 DE60cm
8U
8U
1 00 cm DE ALTO x 60cm
DE ANCHO
Como características generales en la antena de 24 dBi, los reflectores de la grilla están construidos en
aluminio antioxidable, soportando vientos de hasta 220 km/h.
La antena omnídireccional está recubierta de fibra de vidrio gris y puede soportar vientos de hasta 240
km/h, su recubrimiento la hace resistente a lluvias y humedad; además incluye dos herrajes de
sujeción de acero.
Los diagramas de radiación horizontales de las antenas en polarización vertical (como funcionará el
proyecto), consecuentemente son, en el caso de la direccional con un lóbulo principal con ángulo de
apertura estrecho y para el caso de la omnidireccional será un solo lóbulo que cubra todas las
direcciones alrededor.
Anexos 267
A continuación se presentan los diagramas de radiación para las antenas :
Antena Direccíonal 24 dBi:
iao'
210-VV' />-.L.Jr-r\ %
: * ^
VERTICAL
Antena Omnidireccional de 15 dBi:
130'
150
100'
HORIZONTAL
20.0 10.0 0.0 -10.9 0.0 10,0 20.0
VERTICAL
O'OSl-
HORIZONTAL
Anexos 268
ANEXO D (MANUAL DE USUARIO DE LA APLICACIÓN)
CONTENIDO
D.1 INTRODUCCIÓN... 1
D.2 INGRESO AL SISTEMA.. 2
V D.3 NIVELES DE ACCESO 3
D.4 MENÚS ..................7
D.4.1 MENÚ ARCHIVO ............ 7
D.4.2 MENSAJERÍA 8
D.4.3 MENÚ INGRESO DE REPORTES 10
D.4.4 MENÚ REVISIÓN DE REPORTES 14
0.4.5 AYUDA... 15
•*•*-
MANUAL DE USO DE LA APLICACIÓN 269
ACERCA DE ESTE MANUAL
Este manual está orientado al personal que trabaja en los taladros de perforación
y reacondicionamiento dentro de empresas prestadoras de servicios petroleros.
El contenido es de muy fácil comprensión y detalla la forma en la que se debe
acceder a los servicios y recursos del sistema, mas no a la forma en la que se
deben ingresar los datos, ya que ésta es un área que los profesionales del campo
conocen a fondo y no se indica en el presente documento.
MANUAL DE USO DE U APLICACIÓN 1
D.l INTRODUCCIÓN
Este sistema ha sido desarrollado como Proyecto de Titulación para la Carrera de
Ingeniería de Electrónica y Telecomunicaciones de la Escuela Politécnica
Nacional.
En este proyecto se enfatiza la comunicación inalámbrica que permite el
funcionamiento del software presentado en el este manual, es debido a ello que
las utilidades desarrolladas en el software son de limitada capacidad, ya que el
objetivo principal no es el de la aplicación.
El presente manual es un resumen de las opciones posibles que se tiene a través
del software, y en forma general se describe su funcionamiento. No profundiza en
su detalle, debido a las razones ya mencionadas.
Los desabolladores de la aplicación son los señores Jofre Guevara y Jonathan
Villacís, el profesor tutor es el Ing. Tarquino Sánchez Almeida, esto se puede
apreciar al iniciar la aplicación como se muestra en la figura
Sistema «Je Administración para Empresas
*Íe Servicios Petioleíos
SASP
Desaiiollailo por:
Dhífjitlo |>oi:
Jofie '^iiev.na A.
Jonalhon Villacís N.
Imj. T(ii<|iiiiio Sánchez
Figura D.1.- Inicio de la aplicación
Diseño de una red Inalámbrica con Tecnología Spread Specírum eníre Pozos Petroleros
para el Desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket Pe
D.2 INGRESO AL SISTEMA
El ingreso al sistemadepende de ios usuarios que consten en la base de datos, la
pantalla inicial se muestra en la figura D.2.
Figura D.2.- Pantalla de ingreso al sistema
Cada usuario tiene su identificador de usuario y su clave personalizada, como se
muestra en la figura D.3.
arf,
*f& SASP - Autenticación de usuario
:' ¿C6|>t«-ir; I
Figura D.3.- Login y clave de usuario
Al acceder al sistema, cada usuario tiene sus opciones personalizadas, esto se
debe a los permisos de acceso según el cargo que tenga. La pantalla que el
usuario puede observar es la que se aprecia en la figura D.4.
Diseño de una red Inalámbrica con Tecnología Spread Speclrum enfre Pozos Petroleros
para el Desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket Pe
03
04
05
Reporte ambiental y seguridad
Reporte de control de personal
Permite solicitud de material
MANUAL DE USO DE LA APLICACIÓN
Archivo densaieria Revisión 2.
Figura D.4.-Ventana de la aplicación de escritorio
Al acceder a la pantalla principal, sí el usuario tiene actividades pendientes como
llenar un formulario, un reporte, solicitar material, mensajes nuevos, etc, se
muestra todo esto en una pequeña ventana de tareas pendientes, como se puede
apreciar en la figura D.5.
Figura D.5.-Ventana de tareas pendientes
Al hacer clic sobre la tarea pendiente, accede directamente a la pantalla para
trabajar sobre esa tarea.
D.3 NIVELES DE ACCESO
Las funciones que a las que se pueden acceder dentro del sistema se detallan en
la tabla D.1.
ÍTEM
01
02
FUNCIÓN
Permite imprimir
Accede al reporte de operaciones
Diseno de una red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum enire Pozos Petroleros
para el Desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Fockei Pe
03
04
05
06
07
08
09
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
Reporte
Reporte
ambiental y seguridad
de control de personal
Permite solicitud de materia!
Reporte
Reporte
Reporte
Reporte
Reporte
Reporte
Revisión
Revisión
Revisión
Revisión
Revisión
Revisión
Revisión
Revisión
Revisión
Revisión
Revisión
Revisión
Revisión
Solicitud
Solicitud
control diario de estado mecánico
control semanal de estado mecánico
control mensual de estado mecánico
control mensual de equipos de workover
control mensual de vehículos
control mensual de equipos de emergencia
reporte de operaciones
reporte ambiente y de seguridad
control del personal
solicitud de material
control diario del estado mecánico
control semanal del estado mecánico
control mensual de! estado mecánico
control mensual de equipos de workover
control mensual de vehículos
control mensual de equipos de emergencia
plan anual de equipos de workover
plan anual de vehículos
plan anual de emergencia
de material
de compra
Ticket de transferencia
Ingreso y salida de material
Inventario
Estadísticas
Tabla D.1.- Funciones del sistema de administración
MANUAL DE USO DE LA APLICACIÓN O
Cada una de estas funciones se encuentran instaladas dentro del sistema, pero
dependiendo del Cargo del usuario que está conectando al sistema, se le
activarán solamente aquellas opciones necesarias para su trabajo. Al resto de
funciones no se puede tener acceso sí no se cuenta con e! permiso necesario
para hacerlo.
El nivel de acceso de cada usuario se basa en el cargo que tiene en la empresa y
puede ser modificable, e! formato por defecto del sistema es el que se indica en la
tabla D.2.
CARGO FUNCIÓN
Superintendente Permite imprimir
Revisión reporte de operaciones
Revisión reporte ambiente y de seguridad
Revisión control del personal
Revisión solicitud de material
Revisión control mensual de equipos de workover
Revisión control mensual de vehículos
Revisión control mensual de equipos de emergencia
Revisión pian anual de equipos de workover
Revisión plan anual de vehículos
Revisión plan anual de emergencia
Solicitud de material
Solicitud de compra
Ticket de transferencia
Estadísticas
Coordinado
Técnico
Permite imprimir
Revisión reporte ambiente y de seguridad
Estadísticas
Supervisor
Mecánico
Permite imprimir
Permite solicitud de material
Revisión solicitud de material
Revisión control diario del estado mecánico
Diseño de una red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros
para el Desempeño de un Sistema Móvil de Administración con Terminales Pocket Pe 6
Revisión control semanal del estado mecánico
Revisión control mensual del estado mecánico
Revisión control mensual de equipos de workover
Revisión control mensual de vehículos
Revisión control mensual de equipos de emergencia
Revisión plan anual de equipos de workover
Revisión plan anual de vehículos
Revisión plan anual de emergencia
Solicitud de material
Ticket de transferencia
Jefe de Bodega Permite imprimir
Permite solicitud de material
Revisión solicitud de material
Solicitud de material
Solicitud de compra
Ticket de transferencia
Ingreso y salida de material
Inventario
Toolpusher Permite imprimir
Accede al reporte de operaciones
Reporte ambiental y seguridad
Reporte de control de personal
Permite solicitud de material
Reporte control diario de estado mecánico
Reporte control semanal de estado mecánico
Reporte control mensual de estado mecánico
Reporte control mensual de equipos de workover
Reporte control mensual de vehículos
Reporte control mensual de equipos de emergencia
Revisión reporte de operaciones
Revisión reporte ambiente y de seguridad
Revisión control del personal
Revisión solicitud de material
MANUAL DE USO DE U APLICACIÓN
Supervisor HSE
Revisión
Revisión
Revisión
Revisión
Revisión
Revisión
Reporte
Revisión
control
control
control
control
control
control
diario del estado mecánico
semanal de! estado mecánico
mensual del estado mecánico
mensual de equipos de workover
mensual de vehículos
mensual de equipos de emergencia
ambiental y seguridad
reporte ambiente y de seguridad
Tabla D.2.- Niveles de acceso según el cargo
D.4 MENÚS
Los menús principales son los de Archivo, Mensajería, Ingreso de Reportes,
Revisión y Ayuda
D.4.1 MENÚ ARCHIVO
A través de este menú podemos acceder a las funciones generales de la
aplicación, las cuales podemos observar en la figura D.6.
ty SASP Sistema de Administración para Empresas de Servicios Petroleros GEOPETSA - |TI fx]
Mensajería Revisión ?
Figura D.6.- Menú Archivo
Cerrar sesión (F3).- El usuario puede cerrar su sesión para que otro usuario
ingrese ai sistema. Solo se puede tener una sesión activa por computador.
Diseño de una red Inalámbrica con Tecnología Spread Spectrum entre Pozos Petroleros
para el Desempeño de un Sisiema Móvil de Administración con Terminales Pocket Pe
Imprimir (Ctrl+P).- Opción para imprimir los documentos, esta opción está
presente sólo para los menús de revisión.
Salir (Alt+F4).- Sale del sistema y cierra el programa.
D.4.2 MENSAJERÍA
A través de este menú se tiene acceso a todos los servicios de mensajería
instantánea, y las diferentes opciones se las puede observaren la figura D.7.
Bandeja de entrada CtrH-E
Elementos nuevos
Elementos enviados
Elementos recfoidos
Figura D.7.- Menú Mensajería
Enviar nuevo mensaje.- Envía un nuevo mensaje a la lista de usuarios del
sistema, aquellos usuarios que están conectados recibirán el mensaje
inmediatamente, mientras que aquellos que no están conectados, recibirán los
mensajes cuando ingresen al sistema. Se puede enviar archivos anexos.
Figura D.8.- Enviar mensaje nuevo
MANUAL DE USO DE LA APLICACIÓN ^
Bandeja de entrada.- En esta opción se puede tener los mensajes que ei usuario
desea almacenar, no existe límite para el número de elementos. Desde esta
ventana se puede borrar los elementos que no sean de importancia, se puede
revisar aquellos de mayor interés, leer los mensajes o copiar y ver los archivos
adjuntos enviados en cada correo.
QfSfll
| Remitente
O Jorre Guevara
Q Jofre Guevara
O ••íofre Guevara
Q Jofre Guevara
(3 Jofre Guevara