PORTADA
SISTEMA DE COMUNICACIÓN INALÁMBRICO CON TECNOLOGÍA MIKROTIK Y SU CONTRIBUCIÓN EN LA TRANSMISIÓN DE VOZ Y DATOS EN EL TERMINAL TERRESTRE DEL CANTÓN JIPIJAPA
Jairo José Tóala Bacusoy Ingeniero en Computación y Redes. Edwin Antonio Mero Lino Ingeniero en Computación y Redes, Máster en Educación Informática. Actualmente profesor de la Universidad Estatal del Sur de Manabí. María Mercedes Ortiz Hernández Ingeniera en Sistemas, Máster en Informática Empresarial. Actualmente profesor de la Universidad Estatal del Sur de Manabí. Yenny Beatriz Mero Lino Ingeniera Forestal. Actualmente Técnica de Desarrollo Infantil. Ministerio de Inclusión Económico y Social. MIES.
Editorial Área de Innovación y Desarrollo,S.L.
Quedan todos los derechos reservados. Esta publicación no puede ser reproducida, distribuida, comunicada públicamente o utilizada, total o parcialmente, sin previa autorización. © del texto: los autores ÁREA DE INNOVACIÓN Y DESARROLLO, S.L. C/ Els Alzamora, 17 - 03802 - ALCOY (ALICANTE) info@3ciencias.com Primera edición: julio 2018 ISBN: 978-84-948995-7-7 DOI: http://dx.doi.org/10.17993/IngyTec.2018.42
RESUMEN La presente libro pretende informar sobre la creación del proyecto de investigación, basando su esencia en la tecnología de la información y comunicación inalámbrica para promover la interacción social entre los ciudadanos del cantón Jipijapa, convirtiendo al cantón en una ciudad digital, lo que es un derecho transcendental en el Plan Nacional de Desarrollo de la República del Ecuador. El presente proyecto nace a partir de la necesidad de los usuarios y turistas del terminal terrestre “Xipixapa”, que mediante encuestas se determinó la falta de un sistema de comunicación, considerando la deficiencia de un medio de comunicación y trasmisión de datos, en el establecimiento. Para la ejecución del proyecto ha sido necesario desarrollar objetivos que identifique y estructuren estrategias para la creación de un sistema de comunicación inalámbrica, abordando así un marco teórico con un punto de inflexión entorno a la informática todo ello basado en una investigación cuantitativa y cualitativa que promueve a través de un estudio detallado y técnico en el uso de las TIC’s. Concluye con una propuesta informática que pretende diseñar e implementar el sistema inalámbrico con tecnología Mikrotik contribuyendo directamente en la trasmisión de voz y datos a los usuarios del terminal terrestre del Cantón Jipijapa y fomentar el uso del servicio digital a través de Internet, por ejemplo mapas, información en tiempo real y video llamadas entre otros servicios, permitiendo de este modo que las personas se puedan conectar gratuitamente.
ÍNDICE CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN �����������������������������������������������������������������������������������������13 1.1. Contexto de la Investigación ���������������������������������������������������������������������������������������� 13 1.2. Justificación y Objetivos................................................................................................ 14 1.3. Hipótesis �����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������15 1.4. Método �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������15 CAPÍTULO 2. TRABAJOS RELACIONADOS ������������������������������������������������������������������������17 2.1. Sistema de comunicación inalámbrica para la lectura y transmisión de datos en el control de las rutas y tiempos del recorrido de buses urbanos de la ciudad de Ambato �������� 17 2.2. Diseño e implementación de un sistema de telecomunicación inalámbrico para el Infosolar de la fie-Espoch. Riobamba.................................................................................. 17 2.3. Diseño e implementación de una red inalámbrica para un proceso industrial utilizando protocolo Modbus................................................................................................................18 2.4. Sistema de comunicación para la transmisión de datos entre la matriz y las sucursales de la cooperativa de ahorro y crédito financredit ltda ������������������������������������������������������� 18 2.5. Red inalámbrica para acceso a internet en los parques y museos del casco central de la ciudad de Ambato utilizando el anillo de fibra óptica del gobierno autónomo descentralizado municipalidad de Ambato......................................................................... 19 2.6. Implementación y configuración de una red inalámbrica a través de Access Point para el laboratorio de redes de la carrera de ingeniería en informática y sistemas computacionales de la universidad técnica de Cotopaxi”............................................................................... 19 2.7. Desempeño de redes inalámbricas y redes industriales inalámbricas en procesos de control en tiempo real bajo ambientes industriales........................................................... 20 2.8. Diseño de una red inalámbrica privada con tecnología IP para el servicio de comunicaciones entre el municipio de Ambato y sus parroquias rurales ��������������������������������������������������������� 20 2.9. Estudio de QoS basado en el estándar IEEE 802.11e y alternativas de seguridad para las redes locales inalámbricas aplicado en la wlan de la universidad politécnica estatal del Carchi....................................................................................................................................20 2.10. Diseño de una red LAN inalámbrica para una empresa de Lima ������������������������������ 21 2.11. Seguridad y privacidad en las comunicaciones inalámbricas personales ����������������� 21 CAPÍTULO 3. FUNDAMENTOS TEÓRICOS ������������������������������������������������������������������������23 3.1. Definición de red inalámbrica...................................................................................... 23 3.2. Redes inalámbricas....................................................................................................... 23 3.3. Comunicación inalámbrica............................................................................................ 23 3.4. Tecnologías de comunicación inalámbricas.................................................................. 23 3.5. Tecnologías de comunicación para redes de potencia inteligentes de media y alta tensión..................................................................................................................................24 3.6. Tecnología y desarrollo en dispositivos móviles........................................................... 24 3.7. Sistema de comunicación utilizando tecnología Wireless............................................ 24 3.8. Red Inalámbrica y sistema de cableado estructurado para optimizar la comunicación interna en el GAD Municipal de Quito................................................................................. 25 3.9. Medios de transmisión................................................................................................. 25 3.10. Transmisión de datos: Problemas resueltos............................................................... 25 3.11. Redes y transmisión de datos..................................................................................... 25 3.12. Red inalámbrica para instrumentación de procesos.................................................. 26 3.13. Transmisión eficiente de datos multimedia en redes inalámbricas de sensores ����� 26 3.14. Redes locales...............................................................................................................26 3.15. Internet.......................................................................................................................27 3.16. Wifi..............................................................................................................................27 3.17. WiMAX........................................................................................................................27
3.18. Redes Locales Inalámbricas (WLAN)........................................................................... 27 3.19. Redes de Área Local (LAN).......................................................................................... 27 3.20. Redes de Área Metropolitana (MAN)......................................................................... 28 3.21. Estándares inalámbricos............................................................................................. 28 IEEE 802.11a.................................................................................................................... 28 IEEE 802.11b.................................................................................................................... 29 IEEE 802.11g.................................................................................................................... 29 IEEE 802.11n.................................................................................................................... 29 3.22. Tipos de antenas......................................................................................................... 29 Antena Direcciona........................................................................................................... 29 3.23. Antena omnidireccional............................................................................................. 30 3.24. Antena sectorial......................................................................................................... 30 3.25. Dispositivos para gestionar paquetes de datos.......................................................... 31 Switch............................................................................................................................... 31 Routers Mikrotik.............................................................................................................. 31 Repetidores...................................................................................................................... 32 3.26. Estándares de seguridad en redes inalámbricas........................................................ 32 Wired Equivalent Privacy (WEP)......................................................................................32 Wi-Fi Protected Access (WPA).........................................................................................33 Wi-fi Protected Access 2 (WPA2).....................................................................................33 Portal cautivo................................................................................................................... 33 3.27. Protocolo TCP/IP.......................................................................................................... 33 3.28. Protocolo de Internet.................................................................................................. 34 IPv4.................................................................................................................................. 34 IPv6.................................................................................................................................. 34 3.29. Espectro electromagnético......................................................................................... 35 3.30. Modos de transmisión................................................................................................ 35 Simplex (SX)...................................................................................................................... 35 Semidúplex (HDX, de half dúplex)....................................................................................35 Dúplex total (FDX, de full dúplex)....................................................................................36 Dúplex total/general (F/FDX, de full/full dúplex)............................................................. 36 3.31. Medios de transmisión guiados.................................................................................. 36 Cable par trenzado.......................................................................................................... 36 Cable coaxial.................................................................................................................... 37 Fibra óptica...................................................................................................................... 37 3.32. Tipos de transmisión de datos.................................................................................... 38 Transmisión paralela.......................................................................................................38 Transmisión serie............................................................................................................. 38 Transmisión asíncrona.....................................................................................................38 Transmisión síncrona.......................................................................................................39 3.33. Interferencia................................................................................................................39 3.34. Radio enlace................................................................................................................40 3.35. Telecomunicación....................................................................................................... 40 3.36. TIC’s.............................................................................................................................41 3.37. Topología de red......................................................................................................... 41 3.38. MPLS............................................................................................................................42 3.39. Puente inalámbrico..................................................................................................... 42 3.40. Filtración MAC............................................................................................................. 42 CAPÍTULO 4. RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN ����������������������������������������������������������45 Análisis e interpretación..................................................................................................45 Análisis e interpretación..................................................................................................46
Análisis e interpretación..................................................................................................47 Análisis e interpretación..................................................................................................48 Análisis e interpretación..................................................................................................49 Análisis e interpretación..................................................................................................50 Análisis e interpretación..................................................................................................51 Análisis e interpretación �������������������������������������������������������������������������������������������������52 Análisis e interpretación..................................................................................................53 CAPÍTULO 5. PROPUESTA DE LA INVESTIGACIÓN ������������������������������������������������������������55 5.1. Justificación ..................................................................................................................55 5.2. Factibilidad de aplicación.............................................................................................. 55 5.3. Factibilidad técnica........................................................................................................ 55 5.4. Factibilidad operativa.................................................................................................... 56 5.5. Factibilidad económica ................................................................................................ 56 5.6. Tipos de usuarios.......................................................................................................... 57 Usuarios internos............................................................................................................. 57 Usuarios externos............................................................................................................ 57 5.7. Implementación del sistema de comunicación inalámbrico........................................ 57 Diseño físico..................................................................................................................... 57 Diseño lógico.................................................................................................................... 58 5.8. Selección de equipos.................................................................................................... 58 Antena Ubiquiti Rocket M5 (5GHz MIMO)...................................................................... 58 Antena Ubiquiti Nano Station M5 CPE Exterior/Interior 5GHz....................................... 59 Router Mikrotik RM2011UiAS (2HnD–IN)....................................................................... 60 5.9. Conexión de los equipos............................................................................................... 60 5.10. Diagrama de cobertura............................................................................................... 61 5.11. Configuración de las antenas...................................................................................... 63 Configuración de la antena Ubiquiti Rocket M5............................................................. 63 Configuración de la antena Ubiquiti NanoStation M5.................................................... 67 Configuración del router Mikrotik RM2011UiAS............................................................. 70 4.12. Implementación del portal cautivo (Hotspot)............................................................ 75 Características del portal cautivo....................................................................................75 Configuración del portal cautivo.....................................................................................75 5.13. Diagrama de conexión para los usuarios.................................................................... 80 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................................83
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Redes WLAN.......................................................................................................27 Ilustración 2. Redes LAN..........................................................................................................28 Ilustración 3. Redes MAN.........................................................................................................28 Ilustración 4. Estándares inalámbricos. ����������������������������������������������������������������������������������29 Ilustración 5. Antena direccional.............................................................................................30 Ilustración 6. Antena omnidireccional.....................................................................................30 Ilustración 7. Antena sectorial................................................................................................31 Ilustración 8. Switch.................................................................................................................31 Ilustración 9. Routers Mikrotik.................................................................................................32 Ilustración 10. Repetidor..........................................................................................................32 Ilustración 11. Portal cautivo...................................................................................................33 Ilustración 12. Protocolo TCP/IP...............................................................................................34 Ilustración 13. IPv4...................................................................................................................34 Ilustración 14. IPv6...................................................................................................................35
Ilustración 15. Modo simplex..................................................................................................35 Ilustración 16. Half dúplex.......................................................................................................36 Ilustración 17. Full dúplex........................................................................................................36 Ilustración 18. Cable UTP.........................................................................................................37 Ilustración 19. Cable coaxial ���������������������������������������������������������������������������������������������������37 Ilustración 20. Cable de Fibra Óptica.......................................................................................37 Ilustración 21. Trasmisión paralela �����������������������������������������������������������������������������������������38 Ilustración 22. Transmisión serie ��������������������������������������������������������������������������������������������38 Ilustración 23. Transmisión asíncrona ������������������������������������������������������������������������������������39 Ilustración 24. Transmisión síncrona.......................................................................................39 Ilustración 25. Interferencia.....................................................................................................40 Ilustración 26. Radio enlace.....................................................................................................40 Ilustración 27. Telecomunicación �������������������������������������������������������������������������������������������41 Ilustración 28. Topología de red ���������������������������������������������������������������������������������������������41 Ilustración 29. MPLS.................................................................................................................42 Ilustración 30. Puentes inalámbricos.......................................................................................42 Ilustración 31. Diseño físico de la red completa......................................................................57 Ilustración 32. Antena Ubiquiti Rocket M5.............................................................................58 Ilustración 33. Antena Ubiquiti Nano Station M5 CPE............................................................59 Ilustración 34. Router Mikrotik................................................................................................60 Ilustración 35. Equipos del GAD Municipal conectados.......................................................... 61 Ilustración 36. Equipos conectados en el interior del Terminal Terrestre ����������������������������� 61 Ilustración 37. Terminal Terrestre “Xipixapa”..........................................................................62 Ilustración 38. Área de Cobertura del Terminal Terrestre “Xipixapa” ������������������������������������ 62 Ilustración 39. Área de Cobertura Planta baja........................................................................63 Ilustración 40. Entrando en el sistema de la antena...............................................................63 Ilustración 41. Configurando los parámetros de enlace......................................................... 64 Ilustración 42. Configurando la seguridad de la antena.......................................................... 64 Ilustración 43. Como agregar otras antenas para enlazarlas.................................................. 65 Ilustración 44. Configurando las IP de la Rocket M5...............................................................66 Ilustración 45. Pestaña de configuración general...................................................................67 Ilustración 46. Pestaña de configuración Wireless..................................................................68 Ilustración 47. Pestaña de configuración Wireless..................................................................68 Ilustración 48. Configuración del Network..............................................................................69 Ilustración 49. Configuración de Advanced.............................................................................69 Ilustración 50. Configuración del Main....................................................................................70 Ilustración 51. Programa “Winbox” para configurar el router................................................ 70 Ilustración 52. Programa “Winbox” para configurar el router................................................ 71 Ilustración 53. Habilitar puertos ether y la Wlan para la conexión......................................... 71 Ilustración 54. Configuración de las IP por medio de DHCP cliente....................................... 72 Ilustración 55. DHCP cliente....................................................................................................72 Ilustración 56. Asignación de IP a los puertos ether y Wlan................................................... 73 Ilustración 57. Configuración del NAT......................................................................................73 Ilustración 58. Parámetros del NAT..........................................................................................74 Ilustración 59. Configuración de la Wlan (Wi-Fi).....................................................................74 Ilustración 60. Habilitar en el router la opción del hotspot.................................................... 76 Ilustración 61. Configuración pasó a paso del hotspot...........................................................76 Ilustración 62. Direccionamiento de IP y DNS del hotspot..................................................... 77 Ilustración 63. Documento del hotspot una vez configurado................................................. 77 Ilustración 64. Configurando de parámetros de velocidad, tiempo y cantidad de usuarios. ����� 78 Ilustración 65. Configuración de otros Parámetros.................................................................78
Ilustración 66. Modificación de la interfaz Hotspot................................................................79 Ilustración 67. Vista final del hotspot desde una PC...............................................................79 Ilustración 68. Vista final desde un dispositivo móvil..............................................................80 Ilustración 69. Diagrama de conexión a la red inalámbrica del terminal terrestre................ 81
ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. El terminal terrestre cuenta con un sistema de comunicación inalámbrica. ����������� 45 Tabla 2. ¿Considera usted que con un sistema de transmisión de datos inalámbricos mejorará el servicio de la institución?.....................................................................................................46 Tabla 3. ¿Cree usted que con las nuevas tecnologías de información y comunicación ayudará en la comunicación entre usuarios?.........................................................................................47 Tabla 4. ¿Cree usted que una red inalámbrica (Wifi) con conexión a Internet hará que la espera de la salida de su transporte sea más agradable?....................................................... 48 Tabla 5. ¿Tiene usted conocimiento de lo que es un portal cautivo (medias de seguridad para una red inalámbrica)?...............................................................................................................49 Tabla 6. ¿Le gustaría contar con un servicio de red móvil en el terminal terrestre? ������������� 50 Tabla 7. ¿Cree usted que si se brinda Internet inalámbrico en el terminal terrestre mejorará la imagen del cantón?...............................................................................................................51 Tabla 8. ¿Cree usted que el Internet es importante en la actualidad?................................... 52 Tabla 9. ¿Considera usted que navegar por Internet en el terminal terrestre en la actualidad le será de mucha ayuda?..........................................................................................................53 Tabla 10. Presupuesto de la implementación �������������������������������������������������������������������������56 Tabla 11. Direccionamiento IP VLAM.......................................................................................58
ÍNDICE DE GRÁFICOS Gráfico 1. Conoce usted si el terminal terrestre cuenta con un sistema de Comunicación inalámbrica...............................................................................................................................45 Gráfico 2. ¿Considera usted que con un sistema de transmisión de datos inalámbricos mejorará el servicio de la institución?......................................................................................46 Gráfico 3. ¿Cree usted que con las nuevas tecnologías de información y comunicación ayudará en la comunicación entre usuarios?...........................................................................47 Gráfico 4. ¿Cree usted que una red inalámbrica (Wifi) con conexión a Internet hará que la espera de la salida de su transporte sea más agradable? ������������������������������������������������������ 48 Gráfico 5. ¿Tiene usted conocimiento de lo que es un portal cautivo (medias de seguridad para una red inalámbrica)?.......................................................................................................49 Gráfico 6. ¿Le gustaría contar con un servicio de red móvil en el terminal terrestre? ���������� 50 Gráfico 7. ¿Cree usted que si se brinda Internet inalámbrico en el terminal terrestre mejorará la imagen del cantón?...............................................................................................................51 Gráfico 8. ¿Cree usted que el Internet es importante en la actualidad? ������������������������������� 52 Gráfico 9. ¿Cree usted que si se brinda Internet inalámbrico en el terminal terrestre mejorará la imagen del cantón?...............................................................................................................53