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CAPÍTULO IV
ANALISIS DE RESULTADOS
A continuación el capítulo se realizará el Análisis e Interpretación de
los Resultados en fases correspondiente al desarrollo de los objetivos
específicos, sistematizado en el marco metodológico, el análisis de datos,
con la finalidad de cumplir los objetivos planteados en la investigación, bajo
una perspectiva crítica y fundamentada hacia la generación de conocimiento
en la temática, así cumplir el objetivo general Proponer lineamientos para
una plataforma tecnológica en áreas públicas de la ciudad de Valledupar.
1. ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS
Inicialmente, se realiza un análisis documental donde se fundamenta
teóricamente el contexto de la unidad de análisis, a través de fases
determinadas en la metodología aplicada correspondientes a los objetivos
específicos de la investigación, enfocados en los componentes,
requerimientos tecnológico y modelo para la solución de la red inalámbrica
para una plataforma tecnológica en áreas públicas de la ciudad de
Valledupar, un plan operativo para su levantamiento, para finalmente,
proponer lineamientos pertinentes con el objeto de investigación.
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1.1. Fase I. Identificación de los componentes de una plataforma En esta primera fase, corresponde al primer objetivo identificar los
componentes de una plataforma tecnológica para una interconexión de voz y
datos, tomando en cuenta la integración de una red inalámbrica de conexión
de internet para clientes presentes en áreas públicas en la ciudad de
Valledupar. En este punto hay que considerar dos redes, la red primaria
compuesta con un canal multiusuario, y un secundario compuesto por los
nodos.
Específicamente, se toma una unidad de análisis es la infraestructura de
plataforma tecnológico para plazas y parques de la ciudad de Valledupar,
capital del departamento del Cesar. Esta localidad incluye a 443. 414
habitantes, los cuales en telecomunicaciones disfrutan en la actualidad de
tres empresas dedicadas a la prestación del servicio de telefonía fija; y tienen
proyectados trabajos con fibra óptica para responder a la creciente demanda
de servicios de la población. Sin embargo, debido a costos y escalabilidad
en este momento, se propone una plataforma en una red inalámbrica, una
principal por wimax y en los entornos locales wifi, para cubrir esta demanda.
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Figura 8. Ubicación de Valledupar en Cesar
Fuente: Google Maps (2018)
Cuando se analizan opciones para la red de múltiples usuarios, se debe
considerar la fibra óptica dada su gran ventaja de alta velocidad y
características generales, sin embargo, su aprovechamiento será futuro
asociado con líneas de datos en la ciudad para dar un soporte al tráfico de
datos. Mientras tanto, el estándar de Wimax, que utiliza ondas a través del
aire es el estándar escogido, ya que éste es adecuado para redes
metropolitanas de mediano y gran alcance, cobertura de la ciudad desde el
punto central elegido. En estos casos, el estándar wifi, recomendable para
trabajar en redes de bajo alcance geográfico como plazas y/o parques, sería
la red secundaria de comunicación para llegar al usuario final.
Otro modo de acceso en áreas pública para la conexión es el uso de
teléfonos celulares, utilizando radio celulares a través de planes con las
operadoras telefónicas, sin embargo, considerando su costo y limitaciones de
cobertura cuando se incrementa el tráfico de personas esta opción queda en
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desventaja. La visión de la movilidad y disponibilidad de los usuarios en una
red pública para la conexión a internet en plazas en forma accesible, gratuita
y sin restricciones, conduce a otras alternativas.
Con el fin de proponer una tecnología inalámbrica que brinde la mejor
calidad de servicio para una demanda creciente, en número y calidad, se
tomará Wimax y wifi, en concordancia con Colmenarez (2010), quien afirma
como estas dos las alternativas más ventajosa para la prestación de servicio
de Internet. Más específicamente, la evaluación en términos de cobertura,
escalabilidad, rendimiento y calidad de servicio entre wifi 802.11 y Wimax
802.16, presentando los beneficios de estos dos estándares para banda
ancha en las comunicaciones inalámbricas especialmente de voz y datos.
En general, el esquema de funcionamiento será descrito en etapas como
una conexión que va desde la unión del proveedor de servicio y la red de
comunicación. La conexión a Internet se efectúa con los 4 routers VDSL del
ISP. Estos irán conectados mediante cableado UTP al Firewall que realizará
las funciones de seguridad y balanceo de carga. También, el conmutador
(switch) conectado por UTP con el servidor será conectado y realizará las
funciones de autenticación, PCs para administración y a las estaciones base.
Estas últimas se comunicarán mediante enlaces WiMAX con las estaciones
subscriptoras, las cuales se conectará a su vez con los APs Los APs
proporcionarán acceso a los usuarios mediante WiFi (figura 9).
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Figura 9. Elementos de conexión Fuente: elaboración propia (2018)
Para este sistema serán necesarios principalmente dos tipos de
dispositivos primordialmente. En primer lugar, un elemento que reciba la
conexión a Internet ofrecida por el proveedor de servicios y que además
ofrezca WIMAX a la ciudad entera. La red dispondrá también de otros
dispositivos que convertirán esta tecnología en WIFI para que los usuarios
tengan acceso a la red. Con este fin se interconectan los siguientes
dispositivos, en detalle:
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a) Conmutador.
Dado que se debe interconectar el servidor de acceso, los equipos de la
estaciones base de WiMax y el firewall será necesario un conmutador de
capa 2. Se tomará un Puentes punto a punto de Motorola PTP 400, con
antena de 23 dBi integrada, basada en el estándar 802.16e WIMAX, que
operan en las bandas de 5.8 GHz, 5.4 GHz y 4.9 GHz (seguridad pública)
con velocidades de datos de hasta 43 Mbps ofrecen hasta un 99.999% de
disponibilidad, incluso en los entornos sin línea de vista. Para este fin, estará
conectado a un firewall.
Figura 10. Puente Motorola PTP 400
Fuente: Motorola (2016)
b) Router
Se utilizarán 4 routers VDSL (Assymetric Digital Subscriber Line, es decir,
Protocolo de comunicaciones de banda amplia), para conexiones con el ISP,
así agrupar las líneas y distribuir el tráfico entre los usuarios. La finalidad de
este enlace es distribuir la línea provista por el ISP, el cual estará contratado
en términos del ayuntamiento de la ciudad de Valledupar para brindar un
servicio de conexión a internet efectivo a la comunidad.
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c) Firewall
Para la parte de seguridad, será utilizado un firewall para proteger la red
de accesos indeseados, ataques y de un uso fraudulento. Para ello he
elegido un firewall de gama alta, Cisco ASA 5525-X, que pertenece a la
nueva generación de Cisco 5500-X. Entre sus características más
destacadas por las que he realizado la elección de este equipo están las
siguientes:
- Puede inspeccionar hasta 2 Gbps de tráfico de tipo TCP (HTTP, SMTP,
DNS, etc.) que será el más habitualmente utilizado en este entorno por sus
características de uso.
Incorpora algoritmos de cifrado y encriptación 3DES y AES para aportar
mayor seguridad en las comunicaciones.
- Soporta hasta 200 VLANs configuradas.
- Admite hasta 500.000 sesiones simultáneas.
Figura 11. Cisco ASA 5525-X Firewall Edition
Fuente: Cisco (2015)
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d) Estación base
Como punto central, Alvarion Estación base AU-D-SA, equipado con
antena externa direccionable en 90º y 120º según su lugar de ubicación,
igualmente basada en el estándar 802.16e WIMAX, que opera en la banda
de 5 GHz
e) Estaciones suscriptoras.
Alvarion Cliente SU-A-5.4-6, receptora ideal para la base WIMAX AU-D-
SA, consiste en una unidad interna (IDU) y una externa (ODU) direccional.
Son un sistema de puente inalámbrico de alto rendimiento, que proporcionan
alta capacidad y velocidad en los enlaces punto a multipunto. También
pueden aplicar técnicas MIMO para poder realizar diversidad y duplicar la
cobertura.
También, para los nodos más cercanos se utilizará el equipo Alvarion
Breexe MAX PRO 5000, este modelo utiliza una red mixta formada por
equipos WiMax y WiFi, utilizando la misma marca Alvarion, compatible con la
estación base, es decir, dispone de un modelo de APs que pueden
suministrar tanto acceso WiFi b/g como acceso WiMax de forma simultánea
en los enlaces punto a punto, para el caso de enlaces de un primer contacto
(nivel 1).
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Figura 12. Dispositivo WiMax/WiFi
Fuente: Alvarion (2017)
f) Puntos de acceso.
Como puntos de acceso WIFI para conectar con el usuario se utilizó los
dispositivos Gemtek P-560, dispositivos basados en los estándares IEEE
802.11g e IEEE 802.11b, trabajando a la frecuencia de 2.4GHz. Es elegido
por su funcionalidad de punto de acceso WiFi, router IP y switch de 4
puertos, con control de acceso en estos nodos de comunicaciones útiles para
la red de comunicación del municipio. El número de puntos de acceso
dependerá del área de cobertura a conectar.
El ancho de banda efectivo que obtiene un cliente en caso de conectarse
es 1 Mbps agregados, que es el requerimiento mínimo exigido en cuanto a
ancho de banda. Se dejarán puertos disponibles en el elemento que
interconecta la red troncal secundaria con la red de acceso, para que sea
fácil la instalación de nuevos puntos de acceso en caso de que se pretenda
ampliar el número de clientes que se conectarán de manera simultánea a la
red. Soporta el estándar802.11g y además está configurado para ofrecer
encriptación avanzada (WPA) con clave dinámica por sesión y usuario, así
como control del ancho de banda para cada usuario.
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Figura 13. Punto de acceso WiFi Gemtek P-560
Fuente: Gemtek Systems (2016)
Con respecto a la gestión del punto central, será gestionable mediante
protocolo SNMP (Simple Network Managment Protocol). Esto permitirá que la
red completa sea monitorizada desde el centro de gestión de la red,
utilizando las herramientas software adecuadas para garantizar la seguridad
de la información y condiciones de uplink/dowlink para ser un cliente
satisfecho.
Esta integración de equipos de comunicación, presta el servicio de internet
en toda la ciudad de Valledupar, específicamente para sus plazas,
identificadas como áreas públicas con alto tráfico de datos, el cual funciona
de acuerdo a las necesidades del usuario, con disponibilidad 24 horas, en
acuerdo con un proveedor de internet contratado por el ayuntamiento con
una conexión WiMax/WiFi. El tipo de internet para un usuario con internet
de 1 Mbps.
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1.2. Fase II. Determinación de requerimientos tecnológicos.
La siguiente fase tiene como finalidad cumplir con el segundo objetivo
específico que expresa determinar los requerimientos tecnológicos de la
plataforma tecnológica en áreas públicas de la ciudad de Valledupar. Para
estos requerimientos se consideraron los aspectos funcionales de una red
inalámbrica pública hacia un usuario con una red de disponibilidad de 24
horas, un servicio con la calidad de descarga continua e igualdad de acceso.
Una red inalámbrica permite desplegar una red de área local sin cables.
Esta red proviene de una red troncalizada también en formato inalámbrico.
Es evidente que al emplear un medio compartido por cualquiera que se
encuentre en el ámbito de la cobertura, supone dividir un ancho de banda en
una señal desde el nodo al usuario final, a su vez, se multiplican las
amenazas de acceso no controlado a la información.
La primera característica de la red a especificar es el ancho de banda que
se contratará a un operador. Este valor ha de ser suficiente como para
abastecer un gran número de usuarios simultáneos, ya que se trata de cubrir
la ciudad entera, con un servicio fluido para sus aplicaciones Por otro lado,
el ancho de banda soportado será menor que el soportado por la red troncal
principal, pero estará dimensionado para soportar tanto el tráfico generado
en el propio servidor de internet dado por el proveedor, como el generado por
los usuarios que lleguen mediante la red de acceso WiFi.
Los requerimientos de cada enlace de la red troncal vendrán impuestos
por el ancho de banda que se ofrecerá a cada nodo interconectado a través
de la red troncal secundaria y por el ancho de banda requerido por los
usuarios de la red de acceso WiFi. Además, se deberá dejar un margen de
ancho de banda disponible para futuras expansiones de la red. El usuario
final, tiene un ancho de banda asignado de acuerdo al tipo de usuario se
indica en la Cuadro 5:
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Cuadro 5. Ancho de banda según el usuario
Tipo de usuario Ancho de banda Reúso ancho de banda Conmutador 43 Mbps Canal multiusuario Estación suscriptora 10 Mbps 1/10 Cliente inalámbrico 1 Mbps 1/2
Fuente: elaboración propia (2018)
En segundo lugar, por ser una red inalámbrica el control de acceso es un
punto de interés. Todos los equipos que emiten señal inalámbrica permiten
configurar el protocolo de seguridad con el que se quiere transmitir,
permitiendo así cubrir las dimensiones de control de acceso, confidencialidad
y, en algunos casos, autenticación. Además, este control de acceso está
relacionado con los datos de los usuarios, del acceso al servidor de la red
municipal y la garantía de un servicio disponible entre todos los usuarios.
Con respecto al control de acceso, en una red en la que se ofrece un
servicio inalámbrico de conexión a internet, es necesario controlar los
accesos de los usuarios (máxime dado los datos personales que pueden
dado la descarga personal de cada información de cada ciudadano). La
mejor forma de controlar los diferentes tipos de tráfico de red, es mediante un
Gateway de control de accesos.
Cuadro 6. Características del Gateway para el control de acceso
Protocolo Características Políticas de calidad de servicio QoS
priorizar el tráfico en función de las necesidades
servidor de acceso reconocer nuevos usuarios en la red y recambiar las diferentes configuraciones IP
SNMP Gestión de red. Gestión de fallos y continuidad
Fuente: elaboración propia (2018)
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Con el fundamento de este Gateway, que administrará el control de
acceso con la finalidad de un servicio de internet con criterios de acceso
restringido. De esta forma, el tráfico ya viajara filtrado, diferenciando el
tráfico de red procedente de cualquier usuario. Tal es el caso, en cada uno
de los protocolos que funcionan como una política para que los usuarios en
cuanto al ancho de banda, el resguardo de su data personal, y la
consideración de un posible ataque al servidor de dependencia municipal.
Además, aplicando políticas de calidad de servicio QoS, se podrá priorizar
el tráfico en función de las necesidades (tanto a nivel de usuario como de
anchos de banda), para clasificar los privilegios de acceso en cada caso. El
funcionamiento se basa en servicios que permiten crear accesos públicos
inteligentes, seguros, transparentes y de alta velocidad. Estos Gateway se
utilizarán igualmente para restringir y controlar el acceso de los usuarios
WIFI, mediante políticas de acceso controlado
En ese orden, para este servidor será necesaria la utilización de un
servidor de acceso capaz de reconocer nuevos usuarios en la red y
recambiar las diferentes configuraciones IP. Reencaminando configuraciones
como DHCP, DNS y proxy, además de IP privada y estática que estén
configuradas en los terminales de usuario para ganar acceso a internet sin
cambiar ninguna de estas configuraciones. Además, los equipos deben
implementar el protocolo SNMP, con el fin de que puedan ser monitoreados
remotamente utilizando las herramientas software adecuadas.
Por otra parte, la red objeto de estudio tiene acceso público, en
consecuencia, la red en general incluirá una serie de usuarios que demandan
información y disponibilidad al mismo tiempo, cuya entrada, que ha
demandado ancho de banda y control de acceso, también exige políticas de
calidad que garanticen la robustez del servicio para los usuarios. Los
equipos deben soportar la extensión, disponibilidad y operatividad necesaria
para ser efectiva. A ese respecto se consideran otros requerimientos
básicos.
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En el caso de la atenuación, los equipos utilizados en la red LAN (visto
desde los puntos de acceso), tiene una atenuación de -90 dBm alrededor de
la antena, es decir, una pérdida de 90 dB por metro para un canal apropiado
para los clientes finales. En el caso de la con estos valores de potencia se
estima un rango de cobertura de 300 m alrededor de la antena, siempre que
exista línea de visión directa hasta el cliente. Estos niveles de señal son
suficientes para velocidades de 1 a 2 Mbps, sin embargo, se tomó un valor
de 1 Mbps, para que los clientes tuvieran un acceso mínimo de 256 kbps por
línea.
Cuadro 7.
Requerimientos para la atenuación Atenuación Características
-90 dBm
Línea de visión directa. Ancho de banda mínimo 256 kbps (tasa mínima) Ancho de banda efectivo 1 Mbps Despliegue omnidireccional
Fuente: elaboración propia (2018)
Otro requerimiento, es la cobertura geográfica, ya que el área a cubrir
incluye plazas y parques de la ciudad de Valledupar que deben contar con un
servicio de internet 24 horas. Para tal fin, el área a cubrir tiene un radio
máximo de 4.07 km (distancia entre la estación base y el Parque de los
Algorrobillos), para lo cual se enfocan dos niveles: un primer nivel, para el
estándar Wimax con una Estación base de Alvarion Estación base AU-D-SA;
además, un segundo nivel en el entorno local, a través de Estaciones
suscriptoras Alvarion Breexe MAX PRO 5000, extendido con puntos de
acceso, para crear la conectividad del servicio. Esto se describe en la
siguiente gráfica.
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Figura 14. Áreas para cubrir en áreas públicas.
Fuente: Elaboración propia (2018)
En la figura 14 se distinguen 10 plazas y parques que representan áreas
de interés por parte del ayuntamiento en cubrir, distribuidas por la ciudad de
Valledupar, circunscritas a la estación base ubicado el Edificio Indepal. Esta
conectividad, se relaciona en una línea de vista directa (nivel 1) o una
topología de malla (nivel 2).
En el siguiente requerimiento, la disponibilidad del servicio será de 24
horas los 7 días de la semana, sin restricción, disponiendo de un servicio de
1 Mbps por usuario (con un mínimo de 256 kbps) acceso verificado por el
Gateway. El servicio será facilitado por proveedor de servicios de internet
(IPS), previo acuerdo con el ayuntamiento. Este acuerdo, deberá ser
favorable y con privilegios por ser un cliente gubernamental, esperando las
condiciones de servidor propio y dador de servicios.
A lo que se refiere la interferencia de los equipos, los dispositivos finales
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de conexión deben interoperar con WiFi. Para tal caso, deben tener una
tarjeta que la conecte a la red por ondas de radio, que permita la
interconexión a otra electrónica de red o a otros equipos radio directamente.
Los equipos deben poder ser configurables y actualizables utilizando el
interfaz aire, con el fin de poder llevar a cabo estas acciones de manera
remota. Los equipos inalámbricos deben emitir en canales de banda libre
según las normas y estándares propuesto por la Comisión de Comunicación,
en la banda de 2,4 GHz.
Cuadro 8.
Características del Gateway para el control de acceso Ancho de
Banda Estándar Requerimientos
2,4 GHz Wi-fi
- Interoperabilidad - Tarjeta de red. - Canal libre - Para la conexión inalámbrica se
hace una autenticación para la disponibilidad de la conexión, es decir, no hay contraseña y sólo se indica la intención de acceder.
- Es el más sencillo, pero más inseguro para esta red de acceso público.
5,4 GHz Wimax
- Disposición efectiva para canales de 1 Mbps.
- Multibroadcast - Servicio Reutilizable - Distribución de IPS - los equipos inalámbricos deben
emitir en canales de banda libre según las normas y estándares propuesto por la Comisión de Comunicación
Fuente: elaboración propia (2018)
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Esta plataforma para el acceso a internet, como un protocolo de acceso
para ambos estándares (WiMax y WiFi) llamado sistema abierto (open
system authentication). En cuanto al estándar WiMax, los equipos
inalámbricos deben emitir en canales de banda libre según las normas y
estándares propuesto por la Comisión de Comunicación, en la banda de 5,4
GHz., lo que le da acceso público para este acceso. Esta banda está
incluida en las bandas de los equipos de interconexión propuestas en el
conmutador del estudio, utilizado en la estación central.
Finalmente, el balance se torna en el ancho del canal hacia el usuario.
Eléctricamente, la salida del punto de acceso se ajustará de manera que no
se sobrepasen los 100 mW de la estación base, con estos valores se estima
un rango de cobertura de 300 m alrededor de la antena (niveles de señal de -
90 dBm, siempre que exista línea de visión directa hasta el cliente).
Para el canal de transmisión por usuario, desde el punto de acceso
Gemtek P-560 Plus (por encima de -72 dBm), se obtiene 54 Mbps, partiendo
de 10 clientes (como estaciones direccionales), repartiendo 54/10 = 5,4 Mbps
por usuario, que se adapta con creces al escenario planteado. Estos niveles
de señal son suficientes para velocidades de 1 a 2 Mbps, sin embargo, se
tomó un valor de 1 Mbps, para que los clientes tuvieran un acceso de 256
kbps por línea como balance del ancho de banda para la plataforma.
1.3. Fase III. Diseño de la plataforma tecnológico
La siguiente fase corresponde a dar respuesta al objetivo específico
diseñar la plataforma tecnológica para una interconexión de voz y datos en
áreas públicas de la ciudad de Valledupar, con lo cual se presenta una red
para conexión de internet inalámbrica compuesta de un enlace WiMax/WiFi,
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para usuarios finales en plazas y parques en un servicio de internet
inalámbrica por 24 horas 7 días a la semana.
La plataforma prevista incluye un grupo de áreas de acceso público
representadas por plazas (además, algunos parques) que ofrecerán áreas de
internet inalámbrica, con gran número de visitantes que serán clientes
inalámbricos del servicio. Este conjunto de áreas, está representada por la
lista de plazas de la ciudad de Valledupar se registran en la Cuadro 9, las
cuales son de interés para conectarse a grupos de usuarios.
Cuadro 9.
Plazas de la ciudad de Valledupar Plaza Dirección
Parque de los Algarrobillos Carrera 5ª #19b-38 Parque del Barrio Panamá b. 29, Calle 43 #65 Parque Cristo Rey Carrera 16 #26-87 Parque Garupal Carrera 23 Parque 1ro. De Mayo Calle 22b #195 Parque Don Carmelo Carrera 27 Parque Las Madres Carrera 9 Parque Villa Miriam Calle 16 con transversal
26 Parque La Victoria Carrera 46 Parque Las Marias Carrera 9
Fuente: elaboración propia (2018)
En estos espacios, como requisito se establecía que pudiera haber
conectados simultáneamente hasta 10 clientes. Para la mayor conectividad
los puntos de acceso se instalarán en puntos altos de los parques, en su
parte central. La centralización de la gestión está dada por la ubicación de la
estación base y la instalación de la infraestructura, debe hacerse en un punto
con conexión a internet de banda ancha que dé acceso a la red troncal
principal, que mantenga una ubicación de cobertura visual con el resto de
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puntos troncales y con disposición de albergar el acceso de alta
disponibilidad que se precisara.
Es de considerar, que al ser una red de interés municipal (y se toma como
un organismo oficial por parte del municipio), contratación de la conexión
mediante ISP, se deja en sus manos, al disponer de beneficios y ofertas
sobre las administraciones públicas, junto a la consideración del orden
público. Incluso, brindaría la oportunidad de escalar nexos para tener la
posibilidad de integrarse en algún nodo de conexión cableada de los
disponibles por una operadora.
Figura 15. Edificios dependientes del ayuntamiento.
Fuente: google maps (2018)
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Cuando un punto maneja esta red central, llámese “estación base”,
recomendable bajo la autoridad del ayuntamiento de la ciudad de Valledupar,
brinde un despliegue sencillo y escalable, además, la ventaja del alcance de
hasta 50 Km con línea de visión directa, permitirá la posibilidad de conexión
a dispositivos móviles y nodos, contemplada en la extensión 802.16e del
estándar WiMax. Para tal caso, se consideran instalaciones dependientes
del ayuntamiento de la ciudad de Valledupar como estación central, ubicados
como indica la figura 16.
Figura 16. Ubicación de la Estación Base Central con las plazas con acceso público
Fuente: elaboración propia (2018)
Se toma el edificio Indupal (nodo 0), ubicado al norte de la ciudad, el cual
es un edificio que pertenezca al ayuntamiento, donde es factible todas las
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condiciones señaladas para la red, legalmente administrada por él y que
facilita la disposición de espacio. Además, contar con suficiente altura para
dar una visual directa al resto de centros a cubrir. En este equipo, se
encuentra el punto central de comunicación: router para el IPS, switch para
conectar con el servidor, el firewall, y crea un enlace robusto punto a punto a
ciertos nodos. La relación del edificio con los objetos se expresa en la figura
17
Figura 17. Infraestructura
Fuente: elaboración propia (2018)
La red global a acometer, integra desde el punto central que el
ayuntamiento (como autoridad municipal), a través de la ciudad, hasta zonas
libres de WiFi que perciban los clientes inalámbricos en áreas públicas; esta
tiene dos anillos de comunicación: se compone de una red troncal primaria,
que organizara y orientará el tráfico generado y una segunda red troncal
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secundaria y de acceso WIFI que dará servicio a los puntos de conexión
inalámbricos. Dichos elementos se representan en la figura 17.
La infraestructura inalámbrica propuesta requiere un punto de distribución
central que disponga de buena visibilidad con el resto de instalaciones, con
la perspectiva de ser un edificio dependiente del ayuntamiento se tomará el
edificio Indupal, ubicado en el norte de la ciudad, específicamente en Cl. 9c
#19b1-41 a 19b-142, Valledupar, Cesar; ahí se ubica la Red Municipal. Esta
infraestructura de comunicaciones tiene como objetivo fundamental
proporcionar comunicación entre los diferentes clientes que el proyecto
requiere cubrir. En esta red se distinguen los siguientes enlaces:
- Nivel 1: Red troncal WIMAX de alta capacidad que soportará la
transmisión de los datos procedentes de las diferentes localizaciones.
Esta capa está formada por radioenlaces WIMAX Punto a Punto y dará
soporte a la red de distribución. Representa la red primaria.
- Nivel 2: Red de acceso o secundaria WIMAX, que dotará de acceso a
las dependencias separadas del edificio donde esté instalado el Nodo
de Nivel 1 correspondiente (Ayuntamiento y Plazas). Esta capa está
formada por radioenlaces WIMAX Punto- Multipunto, como estaciones
suscriptoras, desplegados hasta cada elemento y dispositivo completo.
Ayudará siendo un punto intermedio que servirá para establecer un
enlace de respaldo con nodos más distantes
- Nivel 3: Red de acceso Inalámbrico WIFI, que dotará de acceso
inalámbrico a los clientes que para la conexión a internet.
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Figura 18. Niveles de Enlace para la plataforma tecnológica.
Fuente: elaboración propia (2018)
Primeramente, se debe contar con el anillo primario de comunicación
representada por el Nivel 1 de acceso, lo cual describe a la red principal.
Esta descrita como una red troncal inalámbrica de banda ancha para la
interconexión del punto central de gestión que brinda el municipio, previo y
ventajoso acuerdo con un proveedor de servicio de internet, enlazados con
los diferentes núcleos localizados a partir de los cuales se desplegará la red
secundaria de conexión. Para determinar la red secundaria, está compuesta
por los equipos que interconectan las plazas de la ciudad con la red troncal
primaria a través de enlaces punto a multipunto. Describiendo cada uno de
estos niveles se presenta la figura 18.
Nivel 1:
Red troncal WIMAX Punto a Punto
Nivel 2:
Red de acceso o comunicación
Ayuntamiento y Plazas
WIMAX Punto-Multipunto,
Nivel 3:
Red de acceso Inalámbrico WIFI
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Figura 19. Esquema de distribución de la red
Fuente: Elaboración propia (2018)
Esta distribución se realiza por la ciudad, cuyos enlaces WiMax (estación
base) hacia la estación suscriptora en las plazas, que geográficamente se
distribuyan en las áreas públicas, específicamente las plazas
intencionalmente señaladas que son de mayor relevancia en la ciudad,
creando nodos de distribución, distribuidos en los enlaces para niveles 1, 2,
3. La distribución geográfica se indica en la figura siguiente:
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Figura 20. Red de Comunicación para redes de acceso público para la ciudad de
Valledupar Fuente: elaboración propia (2018)
Esta red de comunicación está compuesta por 9 nodos, distribuidos en
diferentes puntos de conexión, como se evidencia en la figura 21. Su
composición en el nivel 1, crea un enlace de línea directa en el estándar
WiMax, como una línea robusta de datos. Como respuesta en la extensión
de la red de comunicación aparece una topología de conexión para crear
enlaces de conexión que elijan canales según el tráfico.
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Figura 21. Nodos de la plataforma Fuente: elaboración propia (2018)
Considerando, el edificio Indepal ubicado como el punto central de la red
de conexión en toda la plataforma tecnológica en áreas públicas de la ciudad
de Valledupar, se conectan 9 nodos para el intercambio de datos; cada nodo
representa una estación suscriptora que pueda separar el ancho de banda
hacia la distribución en diferentes usuarios. En esta gráfica, se evidencian
tres enlaces con línea de vista directa y seis enlaces que crean trayectorias
con rutas para el transporte de datos, es decir, nivel 1 y nivel 2,
respectivamente. Este conjunto de nodos, se resume en la Cuadro 10,
donde se identifica el número del nodo que le corresponde según el enlace, y
su nivel en esta infraestructura.
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Cuadro 10 Plazas de la ciudad de Valledupar
Plaza Nodos Nivel Parque de los Algarrobillos 6 2 Parque del Barrio Panamá 8 2
Parque Cristo Rey 5 2 Parque Garupal 2 1
Parque 1ro. De Mayo 5 2 Parque Don Carmelo 7 2 Parque Las Madres 1 1 Parque Villa Miriam 3 2 Parque La Victoria 4 2 Parque Las Marias 9 1
Fuente: elaboración propia (2018)
En cuanto al tipo de conexión, para el nivel 1, la conexión es punto a
punto, ya que se vincula desde el enlace WiMax multiusuarios. La red en el
nivel 2, permite ofrecer tecnologías de conectividad punto a multipunto
(PMTP) inalámbrico que garantizan alta disponibilidad, estas pueden trabajar
bajo estándares 802.11a/g y IEEE 802.11n que proporcionan un rendimiento
mayor a (802.11a / g). El objetivo primario de los multipuntos es la
transmisión de datos, pero también puede transmitir VoIP.
El diseño de la red troncal se ha acometido teniendo en cuenta que se
necesita un ancho de banda grande y unos tiempos de respuesta bajos. Es
por esta razón que se han buscado interconectar ubicaciones entre las que
hubiera condiciones de línea de visión directa. Otra de las condiciones es
que las ubicaciones fueran propiedad del Ayuntamiento. La interconexión
llamado nivel 2, es un enlace de respaldo que entrará en funcionamiento
automáticamente en caso de que falle uno de los dos enlaces del nodo 0
(Ayuntamiento) con el enlace del nodo destinado al enlace de la plaza. De
esta forma, si fallara uno de estos enlaces, continuarían los núcleos
interconectados. Esta disposición, se expresa en el cuadro siguiente:
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Cuadro 11. Tabla de enrutamiento y observaciones
Nodo IP Ubicación Observaciones
0 1.1.1.0 Edificio Indepal Estación base. Contiene la red del ayuntamiento.
1 1.1.2.0 Parque las Madres Nivel 1. Línea de vista directa. 2 1.1.3.0 Parque Garupal Nivel 1. Línea de vista directa.
3 1.1.4.0 Parque Villa Miriam Nivel 2.
4 1.1.5.0 Parque La Victoria Nivel 2. 5 1.1.6.0 Parque 1 de Mayo Nivel 2.
6 1.1.7.0 Parque De Los Algarrobillos Nivel 2.
7 1.1.8.0 Parque Don Carmelo
Nivel 2. Es el punto más distante entre la
estación base y su suscriptora (4.07 km)
8 1.1.9.0 Parque Del Barrio Panamá Nivel 2.
9 1.1.10.0 Parque Las Marías Nivel 1. Línea de vista directa. Fuente: Elaboración propia (2018)
Para este diseño, la topología aplicada es estrella para la distribución en
los niveles 1 y 3, diferenciada en el enlace WiMax punto a punto y la red WiFi
de los puntos de acceso, respectivamente. En los enlaces nivel 2, orientado
a la conexión de mayor efectividad con el tráfico, y desde punto a multipunto
sirvan de respaldo, como se evidencia en la figura 22.
88
Figura 22. Topologías y distancias. Fuente: elaboración propia (2018)
La red troncal primaria debe soportar todo el tráfico generado por la red
troncal secundaria, y esta, a su vez, el tráfico generado por la red de acceso.
El ancho de banda que ha de soportar condiciona el equipamiento utilizado
para llevar la interconexión entre los diferentes puntos. En el anillo primario,
el estándar WiMax expone un canal multiusuario, hasta la estación
suscriptora para entrada de datos a las plazas, que serán distribuidas por los
puntos de acceso (WiFi) hasta los clientes inalámbricos.
En otro punto, la situación geográfica de los puntos a interconectar
determina áreas específicas. La zona a cubrir está representada inicialmente
por diferentes localizaciones municipales públicas, plazas y parques
89
descritos en la Cuadro 5, con acceso a WiFi (con una conexión inalámbrica a
internet en forma gratuita). Estas plazas representan centros de atención
para muchos usuarios que requieren de servicios múltiples para facilitar
tareas cotidianas, enfocadas en el teletrabajo, educación o sano
esparcimiento.
Para estas áreas, debido a ser un espacio exterior se tomará el modelo
del Parque Garupal, por ser el de mayor extensión, tomándolo como patrón
para las otras áreas. El modelo para la distribución de los Puntos de acceso
es el mosaico hexagonal, pues requiere menos puntos de acceso. Según la
configuración deseada con una resolución de posicionamiento de 3 metros
ya que se desea obtener una buena recepción de la señal a -30dBm, los
valores de “X” y “Y” son 10.7 m y 12.3 m respectivamente. Al haber fijado los
valores con los que se va a trabajar, se realizan los cálculos:
#퐴푃 =30.310.7 ∗
12.5푥12.3 = 2.8~3퐴푃푠
Figura 23. Vista superior del parque Garupal.
Fuente: google maps (2018)
90
Finalmente, se plantea en síntesis que el acceso a Internet es provisto
desde un proveedor contratado por el ayuntamiento, desde donde se
transmite la señal a la estación base, desde allí se extienden 9 nodos hacia
las estaciones suscriptoras que conectan los APs para el estándar WiFi. A
continuación, se indica las características principales de la red inalámbrica
para la plataforma tecnológica para áreas públicas en la ciudad de
Valledupar.
Cuadro 12.
Características de la red inalámbrica Características Red inalámbrica
Componentes de la red
Access point, estación de trabajo inalámbrico, antena WiMax
Costo comparativo Costo moderado Velocidad de transferencia
1-2 Mbps para usuario final
Alcance Diámetro de alcance aproximado de señal 5 km Ventajas Brindar un servicio gratuito y accesible para la
comunidad. Debido a la naturaleza de acceso público, es fácil incorporar nuevos clientes. Alta movilidad Contar con herramientas de software para el control de acceso y garantizar menos riesgos en la red
Fuente: elaboración propia (2018)
En general, se puede afirmar que el diseño de la red de comunicación
propuesta para el acceso a internet inalámbrica en áreas públicas de la
ciudad de Valledupar, enfocado en plazas y parques de acceso público están
compuesta en dos estándares: conexión desde la estación base a
estaciones de trabajo inalámbrico para convertir de wimax a wifi, comunicado
a través de los puntos de acceso, para un servicio seguro y disponible 24
horas, con una extensión que cubre toda la ciudad en 10 nodos de conexión
que llega hasta una extensión amplia para todo el municipio.
91
1.4. Fase IV. Desarrollo de un plan operativo.
La última fase de este trabajo, corresponde a responder el cuarto objetivo
específico que expresa Desarrollar un plan operativo para una plataforma
tecnológica en áreas públicas de la ciudad de Valledupar, con lo cual se
consolida el objetivo general de esta investigación. Esta plataforma
tecnológica es una red de infraestructura que tiene la finalidad de extender
los servicios de Internet a mayor velocidad, abarcando plazas y parques con
acceso público para disponer de una conexión gratuita y sin restricciones,
para propósitos proactivos de los usuarios.
En esta etapa de la investigación se proponen lineamientos operativos en
pro de una plataforma tecnológica en áreas públicas para la ciudad de
Valledupar, estableciendo: el acuerdo del ayuntamiento y el proveedor de
servicios de internet, quienes brindaran una conexión estable y continua, con
un ancho de banda para los servicios requeridos; así como, asume el
administrador la responsabilidad de brindar una seguridad y control de los
contenidos de la red, lo que lideran como actores este proceso.
Figura 24. Pasos para lineamientos de una plataforma tecnológica en áreas
públicas de la ciudad de Valledupar Fuente: elaboración propia (2018)
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En este orden de ideas, los lineamientos se estructuran en una secuencia
de enfoques, como lo indica la figura 24, cada una de estas partes
particulariza sus procedimientos a través del plan operativo, determinado por
objetivos, expresando las pautas que se deben conseguir. Además, de la
oportunidad de mejora en los resultados medibles a alcanzar, describiendo
las acciones a ejecutar para lograrlo, como los recursos tecnológicos para
lograrlo con un plan de acciones. Su finalidad es plantear mejoras
significativas y escalabilidad al modelo de comunicación en la ciudad de
Valledupar.
En términos generales, los principales hallazgos identificados son:
- Los componentes de la red de interconexión de voz y datos en áreas
públicas están basados en comunicaciones WiMax/WiFi, lo que
representa un modelo económico y sustentable que puede ser
administrado por el municipio, sin embargo, existen otras tecnologías que
proveen más velocidad para la red de acceso.
- La red inalámbrica debe certificar el control de acceso de los equipos
inalámbricos, así como el tipo de información que se puede enviar sobre
la red inalámbrica.
- Una red de acceso público debe tener una señal robusta para establecer
un canal de comunicación hasta el cliente inalámbrico en las plazas de la
ciudad de Valledupar.
- El diseño debe ser escalable y con un servicio de conexión a internet para
los usuarios 24 horas 7 días, determinando los factores de atenuación.
Así como enfocarse en nuevos servicios de conectividad para el municipio
en una expansión del modelo de red.
- Dificultad en la aplicación de normas y políticas para el control y manejo
de seguridad en la WLAN que ayuden a mantener una red segura.
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En lo que se refiere al primer paso, para el primer lineamiento se procede
a un estudio descriptivo de campo de una red de comunicación vista con los
diferentes componentes que la conforman desde el IPS, la estación base, las
estaciones suscriptoras que distribuyen el canal de datos hasta los puntos de
acceso para los clientes inalámbricos, con la finalidad de garantizar el
funcionamiento de los componentes básicos requeridos por la conexión
inalámbrica a internet.
Esta infraestructura está centrada principalmente en dos dispositivos: el
equipo de conexión WiMax y el dispositivo para el enlace WiFi, los cuales se
integran para una conexión a internet para los ciudadanos. Además, se
plantea el modelo de respaldo con una red “cableada” con velocidad con
enlaces de fibra óptica como medio de transmisión de una segunda red en la
ciudad. Se sintetiza en el cuadro 13.
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Cuadro 13. Lineamiento 1
Lineamiento Garantizar el funcionamiento de los componentes de una plataforma tecnológica para una interconexión de voz y datos en áreas públicas.
Objetivo Verificar enlaces de comunicación inalámbrica por el estándar WMAN (WiMax) combinada con la red WLAN (WiFi), para el mayor rendimiento de recursos del ayuntamiento. Nro. Resumen oportunidad de
mejora Tiempo
acordado Plan de acción
1 Se parte de la contratación de un IPS con el ayuntamiento (Ciudad de Valledupar), bajo un esquema preferencial como cliente gubernamental
Corto plazo
Iniciar una licitación con empresas operadoras para un plan de voz y datos favorables, que cubra una red interna para el ayuntamiento y como proveedor de servicios de datos.
2 El firewall conectado para controlar el acceso, debe tener una MAC restringida
Mediano plazo
Asignación de MAC para los dispositivos de capa 2 Hacer un checklist de páginas vinculadas con el ayuntamiento.
3 Sólo los administradores de red tienen el privilegio de ejecutar políticas sobre la red del servidor del ayuntamiento.
Largo plazo
Llevar una contabilidad separada de la explotación de la red WiFi: con la red del ayuntamiento. Definir listas de control de acceso basado en direcciones MAC lo cual proporciona una capa de seguridad que asegura de que solamente los dispositivos inalámbricos autorizados estén permitidos a conectarse con la red del ayuntamiento
Objetivo Expandir a redes ópticas de mayor velocidad de transmisión de las redes troncales de acceso. Nro. Resumen oportunidad de mejora Tiempo
acordado Plan de acción
4 La velocidad de transmisión está limitada al medio inalámbrico, mucho menor, a lo ofrecido por fibra óptica.
Largo plazo
Alianza estratégica con proyectos de desarrollo de redes de con fibra óptica. Propuesta de red de acceso con fibra óptica para tráfico de alta velocidad, para una red de respaldo para una red metropolitana con políticas de “zonas libres con WiFi” en diferentes puntos. Integración con interfaces de redes de banda ancha de alta velocidad con fibra óptica y redes WMAN, como respaldo en línea de datos y mucho tráfico.
Fuente: Elaboración propia (2018)
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Cuadro 14. Recursos para lineamiento 1
Lineamiento Garantizar el funcionamiento de los componentes de una plataforma tecnológica para una interconexión de voz y datos en áreas públicas. Nro. Meta Actores Recursos
tecnológicos Tiempo
acordado 1 Validar la
infraestructura para zonas libres de WiFi en plazas de la ciudad de Valledupar
Comisión Nacional de Comunicaciones.
-Firewall -UPS, para respaldo energético. -Arquitectura de hardware.
Mediano plazo
2 Proponer redes de acceso con fibra óptica como respaldo del servicio de internet y expansión de la misma.
-Operadoras de comunicaciones -Gerencia de operaciones, que promuevan acuerdos
Largo plazo
Fuente: Elaboración propia (2018)
Con la finalidad de hacer el seguimiento de la operatividad de los
componentes de una plataforma tecnológica para una interconexión de voz y
datos en áreas públicas, los elementos de seguridad como el firewall y la
arquitectura en base a normativas y reglamentaciones que promuevan
acuerdos de trabajo, además, considerando otras alternativas de conexión
como la fibra óptica para escalar el servicio.
Figura 25. Perfil de usuario
Fuente: Elaboración propia (2018)
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En el diagrama descrito se observa como el firewall representa un
elemento protagonista para definir cuáles serán los privilegios del usuario
final desde los requerimientos del acceso a internet, en forma accesible con
un formato de recepción denominado wifi, destinado a aplicaciones
académicas, de investigación y contacto a las redes sociales.
Cuadro 15
Lineamiento 2 Lineamiento
Documentar los recursos para conexión inalámbrica y de acceso público en conexiones inalámbricas de internet.
Objetivo Establecer los requisitos fundamentales de la conexión de los usuarios inalámbricos desde la red administrada por políticas y parámetros del ayuntamiento de la ciudad de Valledupar. Nro. Resumen oportunidad
de mejora Tiempo
acordado Plan de acción
1 Un usuario final sin restricciones de acceso de participación a la red pública.
Mediano plazo
Control de acceso, por las direcciones ip dinámicas para proteger la red por área. Gestión centralizada de protocolos de información y seguridad. Se recomienda una red privada virtual (VPN) para acceso de administradores/internos De esta forma, puede controlar quién y qué máquina se conectó y el nivel de acceso.
2 Ingreso al servicio de internet fuera de las áreas de cobertura.
Corto plazo. Distribución de puntos de acceso Evaluar la posibilidad de la instalación de firewalls en las estaciones suscriptoras que ayuden a proteger contra ataques de la red inalámbrica, ofreciendo una protección adicional de los puntos de acceso contra los intrusos que se pueden instalar en cualquier lugar
3 Ausencia de políticas sobre el tipo de información que se puede enviar sobre la red inalámbrica.
Largo plazo Establecer en convenios públicos difundidos por el ayuntamiento sobre la utilidad de la red suministrada por el municipio, es
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decir, el tipo de información que se puede enviar sobre la red inalámbrica. Aislar totalmente la parte inalámbrica de la parte del servidor de seguridad y de la red interna del ayuntamiento, utilizando firewall que establezca unas reglas adecuadas para permitir la unión de una forma segura
Garantizar la protección de los datos de carácter personal.
4 Se observó que los equipos inalámbricos deben reforzar las políticas de seguridad y acceso.
Evaluar la posibilidad de cambiar de protocolo de autenticación por un servidor.
Definir los diferentes perfiles de usuarios en la red.
Integrar políticas actuales de seguridad del nodo interno, para el usuario, e incluir lo siguiente: si el acceso a Internet es requerido, unidad responsable de la instalación y configuración de los puntos de acceso, tipo de información que se puede enviar sobre la red inalámbrica, descripción de la configuración de hardware y software de los equipos inalámbricos
Actualización de software de mejoras de la seguridad.
Fuente: elaboración propia (20108)
El segundo paso, se busca documentar los recursos para conexión
inalámbrica y de acceso público en conexiones inalámbricas de internet, con
lo cual se busca expresar los parámetros mínimos de funcionamiento para
percibir una conexión disponible de conexión a internet para una red
inalámbrica, tanto en el entorno metropolitano como el entorno local, ya que
es una plataforma del tipo inalámbrica y efectivo en espacios de acceso
púbico, lo cual incrementa el número y demanda de usuarios, exponiendo las
condiciones mínimas de transmisión y confort de los mismos.
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Cuadro 16.
Recursos para lineamiento 2 Lineamiento
Documentar los recursos para conexión inalámbrica y de acceso público en conexiones inalámbricas de internet. Nro. Meta Actores Recursos
tecnológicos Tiempo
acordado 1 Garantizar la
disponibilidad del servicio 24 horas 7 días a la semana
Soporte técnico Medidor de señales de salida
Servidor Computador.
Mediano plazo
Fuente: elaboración propia (2018)
Finalmente, como tercer paso se hace referencia a realizar seguimiento
para promover oportunidades de mejora en la plataforma tecnológica en
áreas públicas de la ciudad de Valledupar. Para este caso, se expresa
cuáles son las recomendaciones para la explotación de la red municipal en
función de la conexión a internet. Así como determinar cuáles son las
oportunidades de mejora de la misma infraestructura.
Cuadro 17.
Lineamiento 3 Lineamiento
Realizar seguimiento para promover oportunidades de mejora en la plataforma tecnológica en áreas públicas de la ciudad de Valledupar
Objetivo Verificar el funcionamiento de la plataforma tecnológica para áreas públicas. Nro. Resumen oportunidad de mejora Tiempo
acordado Plan de acción
1 Se observó que dentro del proceso de mantenimiento normal de la red inalámbrica no está definida una rutina de revisión periódica de las señales de salida de los puntos de acceso instalados, así como ajustes de los mismos
Mediano plazo
Incorporar en el proceso de mantenimiento normal de la red la revisión de las mediciones de señales y ajustes de forma periódica.
Definir el área responsable de realizar el monitoreo de puntos de acceso.
Explosión de la red pública. Mediano plazo
Notificación en la Comisión Nacional de Comunicaciones de redes
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públicas o la prestación de servicios de comunicaciones electrónicas: Los Ayuntamientos habrán de notificar el inicio de las actividades de explotación de redes y/o prestación de servicios de comunicaciones electrónicas a la CMT
Análisis de casos de éxito de diferentes tipos de redes WiFi en ayuntamientos como punto de comparación para propuestas y alternativas de mejora.
Conocer qué tipo de servicios se pueden a ofrecer a los ciudadanos a través de las redes WiFi municipales.
Comprender de una forma sencilla las implicaciones y requisitos legales que existen al instalar y explotar una red WiFi municipal.
Considerar enlace de
respaldo para el servicio de internet.
Corto plazo
Las topologías recomendadas en los enlaces WiMax es punto a punto, con una línea de vista directa. En el caso de una red para mayor alcance, se utiliza una topología de malla, así garantizar la disponibilidad del servicio.
En las redes WLAN se utiliza una red de tipo malla, para zonas de alta densidad de usuarios, partiendo de las redes troncales para garantizar la conexión a internet del usuario final.
Fuente: elaboración propia (2018)
Cuadro 18. Recursos para lineamiento 3
Lineamiento Realizar seguimiento para promover oportunidades de mejora en la plataforma tecnológica en áreas públicas de la ciudad de Valledupar Nro. Meta Actores Recursos
tecnológicos Tiempo
acordado 1 Brindar el
acceso a Internet a los ciudadanos en áreas públicas
El Ayuntamiento deberá decidir qué modelo de explotación quiere para la red.
Internet Mediano plazo.
Expandir la red inalámbrica a redes domésticas de interés social y/o difícil acceso
Soporte técnico de Redes, responsable de hacer mediciones de
Internet servidor
Largo plazo