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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL

FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS Y FÍSICAS

CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y

TELECOMUNICACIONES

ESTUDIO DE LA TECNOLOGÍA LI-FI COMO ALTERNATIVA

DE COMUNICACIÓN DE FORMA INALÁMBRICA EN LA

BIBLIOTECA DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN

NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

PROYECTO DE TITULACIÓN

Previa a la obtención del Título de:

INGENIERO EN NETWORKING Y

TELECOMUNICACIONES

AUTORES:

OYOLA PONCE IRVING

SAÑUDO ALVARADO CINTHIA

TUTOR:

ING. MARJORIE ARIAS, M.SC

GUAYAQUIL – ECUADOR

2016

REPOSITORIO NACIONAL EN CIENCIAS Y TECNOLOGÍA

FICHA DE REGISTRO DE PROYECTO DE TITULACIÓN

“ESTUDIO DE LA TECNOLOGÍA LI-FI COMO ALTERNATIVA DE COMUNICACIÓN DE FORMA

INALÁMBRICA EN LA BIBLIOTECA DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y

TELECOMUNICACIONES”

REVISORES:

INSTITUCIÓN: Universidad de FACULTAD: Guayaquil Ciencias Matemáticas y Físicas

CARRERA: Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones FECHA DE PUBLICACIÓN:

DE PÁGS.:

ÁREA TEMÁTICA: REDES

PALABRAS CLAVES: Red, Inalámbrica, Luz, Seguridad, Nuevo, LED

RESUMEN: El presente proyecto investigativo tiene como objetivo presentar lo más relevante

del sistema de comunicaciones inalámbricas denominado Li-Fi, el cual constituye una gran

innovación en el mundo de las telecomunicaciones al manejar la luz como medio para la

transmisión de datos, utilizando el espectro visible y dejando de lado el uso de ondas de radio

manejado por tecnologías antecesoras como Wi-Fi, Bluetooth, entre otros

N° DE REGISTRO: N° DE CLASIFICACIÓN:

DIRECCIÓN URL (tesis en la web):

ADJUNTO PDF SI x NO

CONTACTO CON AUTOR/ES: TELÉFONO: E-MAIL: Sañudo Alvarado Cinthia 0985292603 [email protected] Oyola Ponce Irving 0987840654 [email protected]

CONTACTO DE LA INSTITUCIÓN: NOMBRE: Ab. Juan Chávez A. Universidad de Guayaquil Facultad de Ciencias Matemáticas Y Físicas Email: [email protected]

TELÉFONO: 3843915

mailto:[email protected]

II

APROBACION DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del trabajo de investigación, “ESTUDIO DE LA

TECNOLOGÍA LI-FI COMO ALTERNATIVA DE COMUNICACIÓN DE FORMA

INALÁMBRICA EN LA BIBLIOTECA DE LA CARRERA DE INGENIERÍA EN

NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES“ elaborado por el Sr. OYOLA

PONCE IRVING & Srta. SAÑUDO ALVARADO CINTHIA Alumnos no titulados

de la Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de la Facultad

de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de Guayaquil, previo a la

obtención del Título de Ingeniero en Networking y Telecomunicaciones, me

permito declarar que luego de haber orientado, estudiado y revisado, la Apruebo

en todas sus partes.

Atentamente

Ing. Marjorie Arias, M.sc

TUTOR

III

DEDICATORIA

Dedico el presente proyecto

de titulación con todo mi

corazón y esfuerzo a Dios,

por guiarme siempre y dar

firmeza a cada uno de mis

pasos en mi carrera

estudiantil.

A mis padres: Pedro Sañudo

& Magdalena Alvarado, que

realmente son los dueños de

este sueño hecho realidad por

su apoyo incondicional en

cada una de mis metas, a mis

hermanas: Gloria y Pilar, a

mis sobrinos que son mi

impulso para seguir

avanzando día a día.

Cinthia Sañudo Alvarado

IV

DEDICATORIA

A Dios por permitirme

culminar mi objetivo, llenarme

de sabiduría y guiarme en

todo momento.

A mi esposa por su apoyo y

lucha incondicional, que

motivo a superarme cada día

para conseguir un futuro

mejor para nuestra familia.

A mi madre, por siempre estar

en los buenos y malos

momentos y con tus consejos

guiarme en la vida, este logro

es completamente tuyo por

ser mi fuente de motivación e

inspiración.

Irving Oyola Ponce

V

AGRADECIMIENTO

Agradezco a Dios por darme el

mejor regalo de la vida como lo

es mi familia, que con su apoyo

y sacrificio hoy son testigos de

este gran paso en mi vida

estudiantil.

Gracias a mi tutora Ing.

Marjorie Arias por guiarme en

todo este proceso de titulación

de la mejor manera, Mi eterna

gratitud hacia el Ing. Lenin

Morejón C. por su ayuda

incondicional durante el

proceso de titulación.

Cinthia Sañudo Alvarado

VI

AGRADECIMIENTO

Agradezco a mi tutora Ing.

Marjorie Arias por ser guía y

consejo en todo momento a lo

largo del proyecto, también a

los buenos docentes de esta

facultad que con su catedra

ayudaron a fortalecer la

búsqueda del conocimiento y

lograr mi objetivo. Al Ing. Lenin

Morejón por su importante

ayuda y esfuerzo en el

proyecto.

Irving Oyola Ponce

VII

TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN

Ing. Eduardo Santos B., M.sc

Decano De La Facultad

Ciencias Matemáticas Y Físicas

Ing. Harry Luna A., M.sc

Director De La Carrera

Ingeniería En Networking Y

Telecomunicaciones

Ing. Christian Antón C., M.sc

Profesor Revisor - Tribunal

Ing. Karina Real A., M.sc

Profesor Revisor - Tribunal

Ing. Marjorie Arias D., M.sc

Profesor Director Del Proyecto

De Titulación

Ab. Juan Chávez A. Secretario CISC - CINT

VIII

DECLARACIÓN EXPRESA

“La responsabilidad del contenido de este

Proyecto de Titulación, me corresponden

exclusivamente; y el patrimonio intelectual

de la misma a la UNIVERSIDAD DE

GUAYAQUIL”

OYOLA PONCE IRVING


IX



CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS NETWORKING

Y TELECOMUNICACIONES





Proyecto de Titulación que se presenta como requisito para optar por el título de

INGENIERO en NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES

Autores: OYOLA PONCE IRVING

C.I: 0926554379


C.I: 0926228461

Tutor: ING. MARJORIE ARIAS, M.sc

Guayaquil, 29 de noviembre del 2016

X

CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR

En mi calidad de Tutor del proyecto de titulación, nombrado por el Consejo

Directivo de la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas de la Universidad de

Guayaquil.

CERTIFICO:

Que he analizado el Proyecto de Titulación presentado por los

estudiantes OYOLA PONCE IRVING & SAÑUDO ALVARADO CINTHIA, como

requisito previo para optar por el título de Ingeniero en NETWORKING Y

TELECOMUNICACIONES, cuyo tema es:

ESTUDIO DE LA TECNOLOGÍA LI-FI COMO ALTERNATIVA DE

COMUNICACIÓN DE FORMA INALÁMBRICA EN LA BIBLIOTECA DE LA

CARRERA DE INGENIERÍA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES.

Considero aprobado el trabajo en su totalidad.

Presentado por:

OYOLA PONCE IRVING C.I: 0926554379

SAÑUDO ALVARDO CINTHIA C.I: 0926228461

Tutor: Ing. Marjorie Arias, M.sc

Guayaquil, 29 de noviembre del 2016

XI



CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y

TELECOMUNICACIONES

Autorización para Publicación de Proyecto de Titulación en Formato Digital

1. Identificación del Proyecto de Titulación

Nombre Alumno: Cinthia Sañudo Alvarado

Dirección: Huancavilca 1319 y Av. Quito

Teléfono: 0985922603 E-mail: [email protected]

Nombre Alumno: Irving Oyola Ponce

Dirección: Abel Gilbert 3 Mz. A 26 v. 12

Teléfono: 0987840654 E-mail: [email protected]

Facultad: Ciencias Matemáticas Y Físicas

Carrera: Ingeniería En Networking Y Telecomunicaciones

Proyecto de titulación al que opta: Ingeniero en Networking y

Telecomunicaciones

Profesor Guía: Ing. MARJORIE ARIAS, M.sc

Título del Proyecto de titulación: Estudio De La Tecnología Li-Fi Como

Alternativa De Comunicación De Forma Inalámbrica En La Biblioteca de

La Carrera De Ingeniería En Networking Y Telecomunicaciones

Tema del Proyecto de Titulación: Li-Fi Una Alternativa De

Comunicación Inalámbrica De Datos

XII

2. Autorización de Publicación de Versión Electrónica del Proyecto de

Titulación

A través de este medio autorizo a la Biblioteca de la Universidad de Guayaquil y

a la Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas a publicar la versión electrónica

de este Proyecto de titulación.

Publicación electrónica:

Inmediata X Después de 1 año

Firma de los Alumnos:

OYOLA PONCE IRVING SAÑUDO ALVARADO CINTHIA

3. Forma de envío:

El texto del proyecto de titulación debe ser enviado en formato Word, como

archivo .Doc. O .RTF y .Puf para PC. Las imágenes que la acompañen pueden

ser: .gif, .jpg o .TIFF.

DVDROM X CDROM

XIII

ÍNDICE GENERAL

APROBACION DEL TUTOR ................................................................................ II

DEDICATORIA ................................................................................................... III

AGRADECIMIENTO ............................................................................................ V

TRIBUNAL PROYECTO DE TITULACIÓN ........................................................ VII

DECLARACIÓN EXPRESA .............................................................................. VIII

AUTORES .......................................................................................................... IX

CERTIFICADO DE ACEPTACIÓN DEL TUTOR .................................................. X

AUTORIZACION PARA PUBLICACION ............................................................. XI

ÍNDICE GENERAL ........................................................................................... XIII

ABREVIATURAS ............................................................................................. XVI

SIMBOLOGÍA ................................................................................................. XVII

ÍNDICE DE TABLAS ...................................................................................... XVIII

ÍNDICE DE GRÁFICOS ................................................................................... XIX

RESUMEN ........................................................................................................ XX

ABSTRACT .................................................................................................... XXII

INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 1

CAPÍTULO I ......................................................................................................... 3

EL PROBLEMA ................................................................................................... 3

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................. 3

Ubicación del problema en un contexto....................................................... 3

Situación conflicto nudos críticos ................................................................ 3

Causas y consecuencias del problema ........................................................ 4

Delimitación del problema ............................................................................ 4

Formulación del problema ............................................................................ 4

Evaluación del problema ............................................................................... 5

XIV

Alcances del problema .................................................................................. 5

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN ................................................................. 7

Objetivo general ............................................................................................. 7

Objetivos específicos .................................................................................... 7

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN ............................. 7

CAPÍTULO II ........................................................................................................ 9

MARCO TEÓRICO .............................................................................................. 9

Antecedentes del estudio .............................................................................. 9

Fundamentación teórica .............................................................................. 11

Escenario ..................................................................................................... 29

Calculo de la escala ..................................................................................... 30

Fundamentación social ............................................................................... 32

Fundamentación legal ................................................................................. 33

Hipótesis ...................................................................................................... 35

Variables de la Investigación ...................................................................... 35

Definiciones conceptuales .......................................................................... 35

CAPÍTULO III ..................................................................................................... 38

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN ........................................................ 38

DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN ..................................................................... 38

Modalidad de la Investigación .................................................................... 38

Tipo de investigación .................................................................................. 38

Población y muestra .................................................................................... 39

Técnicas ....................................................................................................... 41

Instrumentos ................................................................................................ 42

Recolección de la información ................................................................... 42

Procesamiento y análisis ............................................................................ 43

Validación de la hipótesis ........................................................................... 51

Análisis de factibilidad ................................................................................ 52

Factibilidad Operacional ............................................................................. 52

Factibilidad Técnica ..................................................................................... 55

Factibilidad Legal ......................................................................................... 57

Factibilidad Económica ............................................................................... 58

XV

Etapas de la metodología del proyecto ...................................................... 59

Entregables del proyecto ............................................................................ 61

Criterios de validación de la propuesta ..................................................... 61

Criterios de aceptación del Producto o Servicio ....................................... 62

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..................................................... 63

XVI

ABREVIATURAS

UG Universidad de Guayaquil.

CINT Carrera de Ingeniería en Networking Y

Telecomunicaciones.

HTTP Protocolo de transferencia de Hyper Texto.

ING. Ingeniero/a.

CC.MM.FF Facultad de Ciencias Matemáticas y Físicas.

URL Localizador de Fuente Uniforme.

RF Radio frecuencia.

Ph.D Philosophie doctor/ Doctor en Filosofía.

TCP/IP Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet.

IP Protocolo de Internet.

VLC Comunicación por luz visible.

SSID Service Set Identifier, nombre de una red.

RFID Identificación por radiofrecuencia.

IEEE Instituto De Ingeniería Eléctrica y Electrónica.

LMDS Sistema de localización.

LED Diodo emisor de luz.

VHF Muy alta frecuencia.

OOK Codificación por manipulación de interrupción.

Li-Fi Light Fidelity.

OFDM Multiplicación por división de frecuencias ortogonales.

TCP Protocolo de control de transmisión.

CSK Modulación por desplazamiento de color.

VPPM Modulación por pulso variable.

RLL Codificación de datos a pulsos magnéticos.

SISO Una entrada una salida.

MIMO Múltiples entradas múltiples salidas.

RGB Red, Green, Blue/ Rojo, verde, azul.

OWD Retraso unidireccional.

CFL Lámparas compactas fluorescentes.

XVII

SIMBOLOGÍA

THz Terahertz

% Porcentaje

M Tamaño de la población

N Tamaño de la muestra

e Error de estimación

Kbps Kilobits por segundo

Gbps Gigabits por segundo

PTS Puntos

P.L Puntos Li-Fi

P.W Puntos Wi-Fi

RS Reed Salomon

K Número de símbolos

X Variable x

Y Variable y

m² Metros cuadrados

Km Kilómetros

Cm Centímetros

$ Dólar(es)

XVIII

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1. Comparación de características redes inalámbricas .................... 13

Tabla 2. Comparación entre LED´s, CFL´s e incandescentes.................... 20

Tabla 3. Comparación de LiFi - WiFi ............................................................... 18

Tabla 4. Cuadro distributivo de la población .................................................. 40

Tabla 5. Asistencia a biblioteca ........................................................................ 43

Tabla 6. Uso de Internet .................................................................................... 44

Tabla 7. Redes en la biblioteca ........................................................................ 45

Tabla 8. Velocidad de transmisión .................................................................. 46

Tabla 9. Instalación estética ............................................................................. 47

Tabla 10. Factores importantes de una red inalámbrica.............................. 48

Tabla 11. Transmisión de datos mediante la luz ........................................... 49

Tabla 12. Alternativa de comunicaciones ....................................................... 50

Tabla 13. Datos de factibilidad operacional ................................................... 54

Tabla 14. Datos De Factibilidad Técnica ........................................................ 55

Tabla 15. Datos de factibilidad técnica evaluando el prototipo ................... 57

XIX

ÍNDICE DE GRÁFICOS

Ilustración 1. Tipos de redes inalámbricas ..................................................... 12

Ilustración 2. Espectro visible de la luz ........................................................... 14

Ilustración 3. Experimentos de G. Bell. Fotófonos musicales ..................... 15

Ilustración 4. Como funciona Li-Fi ................................................................... 16

Ilustración 5. Símbolo del diodo LED y fotodiodo ......................................... 19

Ilustración 6. Funcionamiento del modelo PHY I .......................................... 23

Ilustración 7. Funcionamiento del modelo PHY II ......................................... 23

Ilustración 8. Funcionamiento del modelo PHY III ........................................ 24

Ilustración 9. Canal OFDM ................................................................................ 25

Ilustración 10. Modulación y demodulación de OFDM ................................. 25

Ilustración 11. Diagrama de comunicación por bloques .............................. 26

Ilustración 12. Especificaciones de Lantronix ................................................ 27

Ilustración 13. Diodo tipo SMD ......................................................................... 27

Ilustración 14. Dispositivo emisor de datos .................................................... 28

Ilustración 15. Circuito fotodiodo ...................................................................... 28

Ilustración 16. Dispositivo receptor .................................................................. 29

Ilustración 17. Configuración de dispositivo Lantronix ................................. 29

Ilustración 18. Maqueta de la Biblioteca de CISC-CINT de la UG ............. 30

Ilustración 19. Envió de datos mediante Hércules ........................................ 31

Ilustración 20. Porcentajes de asistencia a la biblioteca. ............................ 43

Ilustración 21. Porcentajes de aceptación del uso de Internet ................... 44

Ilustración 22. Numero de redes disponibles en la biblioteca ..................... 45

Ilustración 23. Importancia de la velocidad de transmisión de los datos .. 46

Ilustración 24. Porcentaje de aceptación de instalación del AP ................. 47

Ilustración 25. Factores importantes para una red inalámbrica .................. 48

Ilustración 26. Porcentaje de conocimiento de la transmisión de datos

mediante la luz .................................................................................................... 49

Ilustración 27. Aceptación de alternativa de comunicación inalámbrica ... 50

Ilustración 28. Prototipo de sistema LiFi en servicio público vehicular...... 53

XX


FACULTAD DE CIENCIAS MATEMATICAS Y FISICAS

CARRERA DE INGENIERIA EN NETWORKING Y TELECOMUNICACIONES





RESUMEN

El presente proyecto investigativo tiene como objetivo presentar lo más relevante

del sistema de comunicaciones inalámbricas denominado Li-Fi, el cual constituye

una gran innovación en el mundo de las telecomunicaciones al manejar la luz

como medio para la transmisión de datos, utilizando el espectro visible y

dejando de lado el uso de ondas de radio manejado por tecnologías antecesoras

como Wi-Fi, Bluetooth, entre otros, prometiendo así mayor rapidez en la

transmisión y recepción de información, confiabilidad y seguridad en la

conexión. Se detalla el estándar IEEE 802.15.7 el cual trabaja con las

frecuencias de luz visible, así como la técnica de comunicación que se basa en

el principio de multiplexación por división de frecuencias.

Autores:

OYOLA PONCE IRVING


Tutor: ING. MARJORIE ARIAS, Msc

XXI

Mediante la presente investigación, se ha logrado obtener un prototipo que

muestra cómo se realiza la transmisión y recepción de datos utilizando diodos

LED, simulando una conexión inalámbrica de la tecnología Li-Fi, de forma que

pueda contribuir a futuro para beneficio de las investigaciones y desarrollo de

nuevos dispositivos que aporten con el progreso de los estudiantes y la Carrera

de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones.

La existencia de una nueva alternativa de comunicación inalámbrica de datos

como Li-Fi, evidencia la constante evolución de las telecomunicaciones, las

cuales ofrecen soluciones tecnológicas y modernas, poniendo al alcance de los

usuarios beneficios que satisfacen sus necesidades con respecto a diversos

servicios como: Internet, videollamadas, Voip, chat, entre otros., y las diversas

aplicaciones que se puedan obtener en un futuro con el sistema Li-Fi.

XXII

UNIVERSITY OF GUAYAQUIL

FACULTY OF MATHEMATICS AND PHYSICAL

CAREER ENGINEERING NETWORKING AND TELECOMMUNICATIONS





ABSTRACT

This research project aims to present the most relevant wireless communications

system called Li-Fi, which is a major innovation in the world of

telecommunications to handle light as a medium for data transmission, using the

visible spectrum and leaving out the use of radio waves driven by predecessor

technologies like Wi-Fi, Bluetooth, etc., thus promising faster transmission and

reception of information, reliability and security in the connection. IEEE 802.15.7

standard which works with the frequencies of visible light as well as the

communication technique which is based on the principle of frequency division

multiplexing is detailed.

Authors:

OYOLA PONCE IRVING


Tutor: ING. MARJORIE ARIAS, M.sc

XXIII

Through this research, a prototype has been got to show how the transmission

and reception of data is performed using LEDs, simulating a Li-Fi wireless

technology connection, so that it can be a contribution in the near future for the

benefit of research and development of new devices that provide progress to the

students and the Career of Networking and Telecommunications.

The existence of a new alternative for wireless data communication as Li-Fi,

demonstrates the constant evolution of telecommunications, which offer

technological and modern solutions, making available for users benefits that meet

their needs for various services such as: Internet, video calls, Voip, chat, etc.,

and the several applications that can be obtained in the future with the Li-Fi

system.

1

INTRODUCCIÓN

La presente investigación detalla lo más relevante de la tecnología Li-Fi o Light

Fidelity, la cual promete revolucionar el futuro de las comunicaciones

inalámbricas, ofreciéndonos seguridad, ahorro de energía y disminución de ruido

visual, entre otros, utilizando la luz como medio de transmisión y como elemento

fundamental bombillas tipo LED.

Li-Fi se origina en el año de 1880 cuando Alexander Graham logra transmitir

sonido por medio de la luz, era el primer dispositivo capaz de realizar dicha

tarea, a este invento lo llamo fotófono, pero ante la invención del teléfono hizo

que esta tecnología quede en el olvido, es así que el profesor Alemán PhD.

Harald Haas decidió retomar el invento de Graham, y denomino a esta

tecnología como los datos a través de la luz, la idea surge desde la transmisión

por fibra óptica, pero esta vez el medio ya no sería un cable conductor sino

mediante una bombilla LED, estableciendo una comunicación no perceptible

para el ojo humano por la rapidez de la variación de la luz. 1,

Ofrecer una posible alternativa de comunicación dentro de la biblioteca de la

CINT, conocer nuevos conceptos utilizados dentro del sistema de

comunicaciones por luz visible, mostrar cuál es su mecánica, recomendar su

utilización e instalación, es el centro del presente estudio, con una tecnología

como Li-Fi que se apunta fielmente a transformar el futuro de las

telecomunicaciones ofreciendo un sin número de soluciones en aspectos

económicos, ambientales y técnicos.

El presente documento se divide en cuatro capítulos:

El primero orientado a la identificación del problema que sufre la red inalámbrica

dentro de la biblioteca de CINT, factores y posibles consecuencias de una

1Harald Haas: datos inalámbricos en cada foco incandescente | TEDGlobal2011 https://www.ted.com/talks/harald_haas_wireless_data_from_every_light_bulb?language=es

2

conectividad no deseada por los estudiantes, entre otros., ubicándonos en el

objetivo de desarrollar una investigación que ofrezca una alternativa que pueda

subsanar los problemas que aqueja el alumnado así como lo es la tecnología Li-

Fi, apoyando la presente investigación con la simulación la tecnología escogida

mediante un prototipo funcional con los requerimientos básicos a nivel de

conectividad y seguridad.

El segundo capítulo recopila información acerca de la evolución de las

tecnologías inalámbricas y la nueva solución Li-Fi como la alternativa de

comunicación: Conceptos, aplicaciones, imitaciones, ventajas, desventajas,

estándar, antecedentes, entre otros, además de contar con la fundamentación

legal y social que permitirá el desarrollo del sistema Li-Fi sin tener inconveniente

alguno dentro de las leyes y artículos reflejados en la Constitución de la

República del Ecuador y el Plan del Buen Vivir.

Dentro del tercer capítulo se detalla el análisis de los métodos de investigación

utilizados en el presente estudio como: Encuestas y entrevistas realizadas a los

alumnos que recurren con frecuencia a la biblioteca dentro de la CINT, apoyando

con datos reales a la validación de la hipótesis detallada.

En el cuarto capítulo se representan los puntos de factibilidad operacional,

técnica, legal, económica de la tecnología Li-Fi con tablas de peso evaluando

porcentualmente características más representativas a criterio de los autores vs

Wi-Fi, teniendo así un resultado favorable a la nueva tecnología de transmisión

mediante la luz y posesionándola como una alternativa robusta de comunicación

inalámbrica a futuro. Finalizando el documento con las respectivas conclusiones

y recomendaciones.

3

CAPÍTULO I

EL PROBLEMA

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Ubicación del problema en un contexto

La Carrera de Ingeniería Networking y Telecomunicaciones de la Universidad de

Guayaquil, dentro de su Biblioteca implementa y brinda para los estudiantes el

servicio de Internet mediante una red inalámbrica de datos, para fortalecer sus

conocimientos, promover la investigación y uso de nuevas tecnologías dentro de

sus instalaciones.

Actualmente en este escenario se lleva a cabo el desarrollo de investigaciones y

prácticas de nuevas herramientas disponibles en Internet. Sin embargo, la

disponibilidad, seguridad y conectividad de la misma se ve afectada, por motivos

en instalaciones, diseño de red, administración y control de la misma, lo que nos

da lugar mediante una investigación profunda, ofrecer una nueva alternativa de

conexión inalámbrica, viable e innovadora, que actualmente los estudiantes

requieren para beneficio de la facultad. Demostrando así el avance en las

telecomunicaciones en redes inalámbricas, motivando a los estudiantes a

conocer más sobre esta tecnología y así poder desarrollar más soluciones a la

problemática que aqueja la red de inalámbrica de la biblioteca de la CINT.

Situación conflicto nudos críticos

Los comentarios del alumnado referentes a la calidad de conexión que ofrece la

red inalámbrica ya existente dentro la biblioteca de la CINT, indican en su

mayoría: No poder navegar, existe una señal inestable y en ciertas ocasiones ni

siquiera pueden anclarse a la red, entre otros. Punto se justifica con una

4

encuesta realizada dentro de las instalaciones de la CINT a los alumnos que

concurren mensualmente al escenario tomado como parte de estudio.

Causas y consecuencias del problema

Algunas de las causas que ocasionan problemas en las redes de datos de forma

inalámbrica sin lugar a dudas aparecen por:

Mala administración de los equipos de comunicación.

Ancho de banda errado.

Falta mantenimiento en los equipos a nivel de software y hardware.

Consecuencias

Delimitaciones de usuarios muy baja comparada con la población en las

instalaciones, red sin encriptación, entre otros.

La velocidad de transferencia de datos no es la esperada.

Bajo rendimiento en los elementos de la red, daño en los equipos.

Delimitación del problema

Las necesidades que aquejan la red inalámbrica de la biblioteca de la Carrera de

Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de la UG, son tomadas como

puntos de inicio de la presente investigación, debido a que es el área más

concurrida por el alumnado dentro de las instalaciones, a la hora de realizar

diversos trabajos investigativos, dando así una solución viable que está

presentada en una maqueta a escala con sus respectivos prototipos funcionales.

Formulación del problema

¿Puede ser Li-Fi una nueva alternativa de red inalámbrica en la biblioteca de la

Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones?

5

Evaluación del problema

Delimitado: Enfocado solamente en la red inalámbrica de datos de la biblioteca

de la CINT.

Evidente: Los estudiantes que visitan la biblioteca al momento de anclarse a la

red inalámbrica no pueden navegar en Internet, no pueden descargar archivos,

en otras ocasiones ni siquiera encuentra el SSID correspondiente de la red, entre

otros.

Relevante: Es Importante que este problema sea solucionado, debido a que el

escenario tomado, es el núcleo de concentración del alumnado al momento de

realizar una investigación, proyectos y exámenes.

Contextual: El Internet es una herramienta vital actualmente, por lo cual una red

con velocidad y señal baja puede dar pie a que los estudiantes no tengan un

buen desenvolvimiento al momento de desarrollar sus respectos trabajos

investigativos.

Factible: La problemática se puede solucionar debido a que existe una nueva

tecnología ya existe como lo es “Li-Fi” que soluciona los problemas que aquejan

la red de la biblioteca de CINT, ya mencionados.

Identifica los productos esperados: Un estudio documentando que contiene

las características de la tecnología Li-Fi para considerarla como una nueva

alternativa de comunicación de datos y como valor agregado 2 prototipos

funcionales de reflejen la idea básica de transmitir datos mediante la luz.

Alcances del problema

El presente estudio explora y analiza a la tecnología LI-FI dando detalles como:

Conceptos, características, aplicaciones, medios de transmisión, elementos,

ventajas, desventajas, estándares, técnicas de comunicación, leyes que acogen

6

la aplicación de esta tecnología dentro de la Constitución del Ecuador, dando a

conocer así una posible alternativa de comunicación de datos de forma

inalámbrica que se mide de forma operacional, tecnológica y económica frente a

WI-FI utilizando tablas de peso, datos que se reflejan en el cuarto capítulo de la

presente investigación, misma que va de la mano con la presentación de un

prototipo electrónico funcional que demuestra que el envío y recepción de datos

Simplex mediante bombillas tipo LED es posible.

Esta propuesta abarca únicamente como escenario la biblioteca de la Carrera de

Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de la Universidad de Guayaquil,

la misma que está representada en una maqueta a escala, debido a que si se

considera el ambiente real, en conjunto con esta nueva tecnología que trabaja

con Faroles o bombillas tipo LED, estas tendrían que ser instaladas en cada uno

de los puntos de luz que se encuentran en la biblioteca, dicho cambio no está

contemplado dentro del desarrollo del presente estudio.

A demás de presentar una simulación de la mecánica del sistema guiado por la

luz, en la que intervienen los prototipos funcionales obtenidos junto a la maqueta

tipo escala, para una mejor captación visualización y entendimiento del nuevo

sistema de envío de datos, en esta simulación se cuenta con las medidas de

seguridad básicas necesarias que solicita una red inalámbrica de datos y así

cumplir con el conjunto de medidas preventivas para la seguridad de la

información (Integridad, confidencialidad y disponibilidad). Li-Fi tiene una ventaja

muy importante, ya que, al usar la luz como medio de transmisión, sólo transmite

los datos si se encuentra bajo la luminaria tipo LED la cuál al no traspasar las

paredes ofrece mayor seguridad a nuestra red, evitando así el robo de señal ya

que esta se limita específicamente al área iluminada. Se pretende que los

resultados obtenidos en el presente estudio se reflejen en un artículo de carácter

técnico/científico, para que se pueda documentar y publicar en una revista

científica de preferencia internacional por al menos un plazo de 3 meses, mismo

artículo que suma puntos a la excelencia académica de la Universidad de

Guayaquil.

7

OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN

Objetivo general

Elaborar un estudio de la tecnología LI-FI mediante la investigación y

recopilación de información y así determinar una alternativa aceptable de

conexión inalámbrica, dentro de las instalaciones de la biblioteca de la Carrera

de ingeniería en Networking Y Telecomunicaciones De La Universidad De

Guayaquil.

Objetivos específicos

Elaborar una investigación profunda acerca de la tecnología LI-FI

(diseño, estructura, conceptos y utilización).

Mostrar la mecánica de transmisión de datos mediante la luz de

bombillas LED.

Presentar un prototipo funcional (dispositivo electrónico) para

demostración de la conexión LI-FI y donarlo a la Carrera de

Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones, como punto de

partida de implementación de futuros prototipos.

JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN

El mundo de la tecnología nos sorprende día a día con mejoras y nuevos

avances, en aspectos técnicos, ambientales, monetarios, operacionales, entre

otros. Las redes inalámbricas no se quedan atrás, pero el crecimiento de

usuarios, necesidades de los mismos y vulnerabilidades crecen junto a las

mejoras que se presentan, es por esto que consideramos que el sistema Li-Fi,

debido a las ventajas que nos ofrece tales como: Seguridad, ahorro de energía,

disminución de ruido visual, amabilidad con el medio ambiente, entre otros. Se

8

presenta como una buena alternativa para ir acorde con las nuevas demandas

del mundo tecnológico. En base a esto podemos justificar la presente

investigación obteniendo el respaldo e información necesaria referente a esta

tecnología, para que un futuro no muy lejano si se llega a tomar en

consideración como la nueva forma de transmisión de datos, hacer los cambios

correspondientes dentro de la red de la biblioteca de la CINT.

9

CAPÍTULO II

MARCO TEÓRICO

Antecedentes del estudio

Al ser LI-FI una nueva tecnología, en estos últimos 5 años ha sido el núcleo de

investigación para aquellos que se dedican a innovar en la rama de

telecomunicaciones y redes informáticas, a continuación, se presenta 5

investigaciones similares al presente estudio:

1. Análisis prospectivo de las tecnologías de telecomunicaciones en el

Ecuador (escenario 2020) y diseño de estrategias para la Corporación

Nacional de Telecomunicaciones CNT E.P. , realizado en el año 2014,

nos brinda una pauta de la importancia de desarrollar del sistema LI-FI

dentro de Ecuador como metodología de comunicación de forma

inalámbrica y un análisis competitivo frente a diversos sistemas tales

como, WIMAX, CDMA-450, MOBILE-FI y UW; el cual nos dará una visión

clara con respecto a realidad de tener aceptar una nueva tecnología en el

país, dentro de un año. (Benítez Morejón, 2014). Magíster en Gerencia

Empresarial. Tesis. Universidad Politécnica Nacional.

2. Desafíos de las nuevas tecnologías: Un análisis a LIFI y otras

tecnologías, realizada en el 2013, nos brinda un resumen de ventajas y

desventajas del uso de la tecnología LI-FI y como optimizar su uso,

ayudará en nuestra investigación al momento de comparar a nuevo

sistema antes mencionado, frente a WI-FI, a su vez va de mano con

recomendaciones que se pueden considerar al momento de poner en

marcha los prototipos funcionales sobre el uso del nuevo sistema de

comunicación inalámbrica (Aravena, 2013).informe. Universidad Técnica

Federico Santa María.

10

3. Alcances del desarrollo de la nueva tecnología LI-FI para las

telecomunicaciones en Colombia, sirve fundamentalmente como guía

para poder crear de forma efectiva una red de iluminación Li-fi y a su vez

menciona productos destacados en el mercado junto a sus

especificaciones técnicas y que aplicaciones maneja, mismos productos

que podríamos tener en consideración al momento de realizar la

mecánica que envío y recepción de datos mediante la luz, también ayuda

con conceptos claves de la temática, que fortalecen la presente

investigación (Camargo Rodriguez, 2014). Ingeniero Electrónico y de las

telecomunicaciones. Tesis. Universidad Católica de Colombia.

4. Análisis de la Tecnología LI-FI: Comunicaciones por luz visible como

punto de acceso a Internet, una alternativa a transmisión de datos en las

comunicaciones inalámbricas. Detalla la evolución, descubrimiento y

desarrollo de la tecnología LI-FI, técnicas para implementar, alternativas

del sistema LI-FI, corrección y optimización, sin dudarlo es un estudio

similar al que realizaremos, lo cual nos beneficia como punto de

referencia en cada uno de los temas puntales que se detallan en la

presente investigación. (Peñafiel Peñafiel, 2015). Ingeniero Electrónico.

Tesis. Universidad Politécnica Salesiana, Cuenca.

5. Desarrollo de la nueva tecnología LI-FI para las telecomunicaciones en

Perú. Esta investigación menciona posibles aplicaciones, las cuales

podrían implementarse el sistema LI-FI, útiles para el usuarios las cuales

nos brinda ideas reales de aplicaciones seguras y de accesibilidad que se

podrían aplicar en un futuro dentro de la Carrera de Ingeniera en

Networking y Telecomunicaciones de la Universidad de Guayaquil, que

cubran los requerimientos pertinentes si es que se llegara implementar

este sistema y dejar de lado las conexiones de forma inalámbrica que

utilizan ondas de radiofrecuencias (Cieza Perez, 2015). Ingeniero en

Sistemas de cómputo y Telecomunicaciones. Tesis. Universidad Inca

Garcilazo De La Vega.

11

Fundamentación teórica

Red Inalámbrica

El termino red procede del vocablo latino “rete” que significa la estructura que

dispone de un patrón característico, usado en las telecomunicaciones para

definir al conjunto de equipos interconectados capaces de establecer una

comunicación y compartir servicios, información y recursos, inalámbrico lo

definimos como la comunicación entre nodos emisores y receptores sin

necesidad de cables.2

Por lo tanto, una red inalámbrica es un sistema de equipos y dispositivos

conectados mediante ondas electromagnéticas capaces de establecer una

comunicación entre nodos, sin el uso de algún medio físico de propagación,

siendo esta tecnología la de mayor aceptación en el mercado por sus beneficios,

reduciendo así sus costos de implementación, satisfaciendo las necesidades de

los clientes actuales.

Definimos como red inalámbrica (wireless network), a la conexión de nodos

usando ondas electromagnéticas, sin necesidad de un medio físico, siendo esta

una de las tecnologías de mayor aceptación en el mercado por sus beneficios

eliminando el cable Ethernet, reduciendo así sus costos.

Medios de trasmisión

Para establecer una comunicación se deberá contar con un medio el cual nos

permita realizar la transmisión de datos, utilizando medios no guiados, estos

pueden ser ondas de radio, microondas terrestres o por satélite, mediante

antenas que irradian potencia dependiendo de las necesidades para

comunicaciones entre nodos.

Tipos de redes inalámbricas

2 http://definicion.de/red-inalambrica/

12

Ilustración 1. Tipos de redes inalámbricas

Fuente: http://image.slidesharecdn.com/3-redesip-150113123851-conversion-

gate02/95/introduccin-a-redes-ip-37-638.jpg?cb=1424161876

Wireless Personal Área Network: Tipo de red basado para conexiones de

hogar, en lugares donde se requieren poco rango de cobertura. Existen

tecnologías como bluetooth basado para comunicaciones e intercambio de

datos, ZigBee que otorga una comunicación segura al tener una transmisión baja

y poco consumo de energía de los equipos utilizado en aplicaciones de

domótica, RFID dispositivo de transmisión de datos con un id mediante las ondas

de radio.

Wireless Local Área Network: Encontramos a las tecnologías Wi-Fi con todos

sus estándares IEEE 802.11 establecidos para comunicaciones locales.

Wireless Metropolitan Área Network: Tecnologías Wimax con una cobertura y

ancho de banda mejorado para grandes distancias con su estándar IEEE 802.16

también encontramos el sistema LMDS como comunicación en este tipo de red.

13

Wireless Wide Área Network: Usa tecnologías de red celular como GPRS,

EDGE, 3G, HSPA, para comunicación incluyendo las tecnologías nombradas en

WMAN.3

Tabla 1. Comparación de características redes inalámbricas

PAN LAN MAN WAN

Estándares Bluetooth

802.15.3 802.11

802.11

802.16

802.20

GSM

CDMA

Satélite

Velocidad < 1 Mbps 11 a 54

Mbps

10 - 100 +

Mbps

10 Kbps - 2

Mbps

Intervalo Cortocircuito Medio Medio -

largo Largo

Aplicaciones

Par a par

Dispositivo a

Dispositivo

Redes de

empresa

Acceso de

última milla

Datos

móviles

Dispositivos

Fuente: http://1.bp.blogspot.com/-

n1Iz2FNB0yc/UCiPILEQTmI/AAAAAAAAAcE/fYEWWtG7HZ8/s1600/de.png

Li-Fi

El desarrollo y evolución de las comunicaciones ante las necesidades que

involucran al usuario estar en constante comunicación, utilizando como factor

principal a la tecnología LED empleando corriente continua optimizada para

encontrar un amplio número de ventajas. Ante estos factores el desarrollo e

investigación científica se ha logrado desarrollar un sistema capaz de transmitir

datos a través de la luz denominado Li-Fi(Light Fidelity) que parte del principio

proporcionado por el método VLC (Visible Light Comunications) el cual utiliza el

espectro electromagnético entre 400 y 800 THz., para su comunicación. VLC es

un concepto global para transmitir datos de manera unidireccional a diferencia de

3 https://www.academia.edu/9410313/WMAN_Wireless_Metropolitan_Area_Network_WLAN_Wireless_Local_Area_Network_Actividades_WPAN_Wireless_Personal_Area_Network_WPAN_WLAN_WMAN_WWAN_Est%C3%A1ndares

14

Li-Fi que permite el acceso múltiple mediante una sola fuente de luz poder

conectar muchos usuarios al mismo tiempo permitiendo la movilidad entre las

luces sin perder la conectividad.4.

Ilustración 2. Espectro visible de la luz

Fuente:

http://iespoetaclaudio.centros.educa.jcyl.es/sitio/upload/img/espectro_visible.jpg

Esta tecnología está experimentando la transmisión de datos mucho más rápida

que su antecesor WIFI, Bluetooth, logrando alcanzar una velocidad de datos de

hasta 10 Gbps., estas pruebas se están llevando a cabo en la Universidad de

Edimburgo, en las cuales los miembros del grupo de investigación destacan que

esta tecnología no causa interferencias electromagnéticas, es una solución

ecológica y su costo en comparación con Wifi, es económico. Creando así en

una solución alternativa a las conexiones inalámbricas habituales.5

Inicios

En el año 1880 Graham Bell y Summer tainter inventaron el primer aparato de

comunicaciones sin cables, el fotófono, el cual permitía la emisión de sonido

mediante la luz, actualmente considerado como el diseño más sofisticado entre

4 http://purelifi.com/what_is_li-fi/the-lifi-story/

5 Wide-Area Wireless Computing - Network Computing

http://www.networkcomputing.com/netdesign/wireless1.html

15

los sistemas ópticos inalámbricos permitidos, pero este experimento fue muy

sensible a las interferencias por lo que fue abandonado, además del invento del

teléfono en esos tiempos.6

Ilustración 3. Experimentos de G. Bell. Fotófonos musicales

Fuente: http://proyectoidis.org/wp-content/uploads/2014/06/Photophony.jpg

Con el avance de la tecnología y dispositivos en este caso los LEDs, sumando

las características para variar su intensidad, y el uso del espectro visible de luz

como opción de comunicación en envió y recepción de datos motivan al alemán

PhD. Harald Haas retomar el invento de Graham, y denomina a esta tecnología

como los datos a través de la luz, surgiendo esta idea de la transmisión de datos

por fibra óptica, pero innovando la comunicación mediante bombillas LED,

estableciendo una comunicación no perceptible para el ojo humano por la

rapidez de la variación de la luz liberando así el espectro radioeléctrico. 7

PhD. Harald Haas

6 http://www.isciencemag.co.uk/blog/light-conversation/

7 Harald Haas: datos inalámbricos en cada foco incandescente | TEDGlobal2011 https://www.ted.com/talks/harald_haas_wireless_data_from_every_light_bulb?language=es

http://proyectoidis.org/wp-content/uploads/2014/06/Photophony.jpg

16

El profesor Haas recibió el doctorado de la Universidad de Edimburgo en 2001.

Posee actualmente la Cátedra de Comunicaciones Móviles de la Universidad de

Edimburgo, y es co-fundador y director científico de pureLiFi Ltd, así como el

Director de la Investigación y Lifi Centro de desarrollo de la Universidad de

Edimburgo. Sus principales intereses de investigación están en las

comunicaciones ópticas inalámbricas, comunicaciones inalámbricas y de RF

ópticos híbridos, modulación espacial y coordinación de la interferencia en las

redes inalámbricas. Se introdujo por primera vez y acuñó la modulación espacial

y Lifi fue incluido entre los 50 mejores inventos de la revista Time de 2011. 8

¿Cómo funciona Li-Fi?

Ilustración 4. Como funciona Li-Fi

Fuente: http://purelifi.co.uk/wp-content/uploads/2013/08/How_VLC_works.png

Cuando se aplica una corriente constante en una bombilla de luz LED, el flujo

constante de fotones son emitidos y se observa como luz visible, debido a que

las bombillas son dispositivos semiconductores la salida óptica puede ser

modulada a velocidades muy altas y son detectados por un dispositivo

8 (Haas, The University of Edinburgh 2015, s.f.)

http://purelifi.co.uk/wp-content/uploads/2013/08/How_VLC_works.png

17

fotodetector y luego convertirlo en corriente eléctrica, la rapidez de modulación

es imperceptible para el ojo humano haciendo que la comunicación sea

transparente.9

Capacidad

El espectro de la luz visible para la transmisión de datos es abundante 10 mil

veces más grande que el del espectro de ondas de radio, sin licencia y de uso

gratuito, y las velocidades en los datos pueden lograr a ser muy altas debido a la

baja interferencia. Además, utilizando la luz LED como factor de iluminación de

la infraestructura para poder tener un mayor espacio de cobertura, literalmente

podemos ver la zona determinada de conexión.

Eficiencia

Requiere menos componentes que la tecnología de radio. Las lámparas LED

son eficientes con el consumo de energía, así como la optimización de utilizar el

mismo dispositivo para realizar la comunicación, el LED puede llegar a transmitir

datos a velocidades que llegarían a los Gbps y también su costo es bajo.

Medio Ambiente

Li-Fi no usa el espectro de RF y contribuye con la mimetización y ruido ambiental

comparación de WiFi.

Seguridad

La transmisión de la luz evita el uso de frecuencias de radio que pueden interferir

con la conexión Li-Fi, el mismo se podrá utilizar solamente en el área de

cobertura donde es proyectada la luz y no viajara a través de paredes.10

9 (PureLiFi, s.f.) http://purelifi.com/what_is_li-fi/how-does-vlc-work/

10 (PureLifi, s.f.) http://purelifi.com/what_is_li-fi/li-fi-features/ (Pure-LiFi)

http://purelifi.com/what_is_li-fi/li-fi-features/

18

Comparaciones

Tabla 2. Comparación de LiFi - WiFi

CARACTERISTICA LIFI WIFI

Operación Transmisión de datos

mediante la luz usando bombillas LED

Transmisión de datos mediante ondas de radio utilizando un

router WIFI

La velocidad de transferencia de datos

5 Gpbs. Aun en desarrollo e investigaciones (22

Gbps)

Según su último estándar 6 Gbps. A 60

GHz.

Costo Se dice que puede ser

menos costoso que WIFI

alto

Interferencia Objetos de obstruyan el

paso de la luz

Ondas electromagnéticas en el espacio de propagación

de la señal

Tecnología Compatibles con IrDA Compatibles con WLAN 802.11 a / b / g / n / ac /

ad

Seguridad

No se propaga en los obstáculos, la conexión es visible, por lo tanto

es más segura

Se propaga libremente según su característica,

por lo que su vulnerabilidad aumenta

Impacto Ecológico Alto Bajo

La frecuencia de operación

10 mil veces espectro de frecuencias de la

radio

2,4 GHz, 4.9 GHz y 5 GHz

Distancia de cobertura Cerca de 10 metros Mayor a 10 metros

Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado

19

Elementos

El elemento utilizado en el transmisor de Li-Fi son los diodos LEDs y en el

receptor tenemos el fotodiodo que recibe la señal para obtener la comunicación.

Ilustración 5. Símbolo del diodo LED y fotodiodo


Diodo: Es un componente electrónico que además de emitir luz, permite el paso

de la corriente en un solo sentido, también se conoce como LED que significa

español diodo emisor de luz (Light Emitting Diode). Estos componentes tienen

como ventaja el consumo de menos energía en comparación de lámparas

normales, y su duración es superior a 100000 horas luz (11 años).11

Fotodiodo: Un componente electrónico de funcionamiento contrario al diodo,

este es capaz de convertir la luz en corriente eléctrica totalmente proporcional al

emisor dependiendo de la variación eléctrica del mismo, el cual indica el cambio

que se realizó en la iluminación al fotodiodo.

Actualmente en el desarrollo y proceso de investigaciones, se están diseñando

dispositivos receptores que funcionen para detectar velocidades que puedan ser

capturadas desde el emisor, pero se siguen basando en el principio del fotodiodo

como el dispositivo capaz de obtener estas variaciones.

11 http://www.ledtecnologia.com/que-es-un-led/

20

Tabla 3. Comparación entre LED, CFL e incandescentes

CARACTERÍSTICAS LED CFL Incandescentes

Ciclos continuados de encendido/apagado

Indefinido Acorta su vida útil

Indefinido

Tiempo de demora para encender

Instantáneo Algún

retardo Instantáneo

Emisión de calor Muy baja Baja Alta

Consumo eléctrico Bajo Bajo Alto

Eficiencia Alta Alta Baja

Sensibilidad a la baja temperatura

Ninguna Alta Poca

Sensibilidad a la humedad Ninguna Alguna Poca

Contenido de materiales tóxicos

Ninguno Mercurio

(Hg) Ninguno

Vida útil aproximada en horas de funcionamiento

50 000 10 000 1 000

Permite atenuación Algunos modelos

Algunos modelos

Todas

Precio Alto Medio Bajo

Fuente: http://www.asifunciona.com/tablas/leds_equivalencias/leds_equivalencias.htm

Aplicaciones de Li-Fi

El crecimiento y el uso de LEDs actualmente para la iluminación, ofrece la

oportunidad de incorporar la tecnología Li-Fi en una gran variedad de entornos.

Está orientado a las aplicaciones que exigen el consumo del ancho de banda,

video llamadas, transmisiones en vivo, audios en ambientes que esta tecnología

puede ser aprovechada para tener un mayor rendimiento de las comunicaciones.

21

Espectro RF: El exceso de demanda de capacidad de las redes celulares puede

ser de descargarse en redes Li-Fi donde esté disponible quiere decir que toda la

iluminación pública o privada que incluye lámparas de la calle se puede utilizar

para proporcionar puntos de acceso Li-Fi y las mismas comunicaciones y la

infraestructura sensor se puede utilizar para supervisar y controlar la iluminación

y datos.

La conectividad móvil: Los equipos que tengan incorporados dispositivos que

puedan tener acceso a esta tecnología sean computadoras, tablets, celulares,

pueden interconectar directamente a través de Li-Fi, aprovechando el corto

alcance para obtener una máxima velocidad.

Entornos complicados: Donde las inferencias electromagnéticas afectan a la

comunicación como las minas, petroquímicas, hospitales, aviones, lugares que

poseen una infraestructura de luces LED, implementar tecnología LiFi y así tener

acceso a la información en estos entornos inadecuados para la conexión,

brindando una solución flexible y segura.

Seguridad vial: Iluminaciones en carreteras y señales de tránsito podrían

implementar la comunicación Li-Fi para obtener información adecuada para la

correcta gestión del tráfico, señales de tránsito inteligentes, comunicación entre

vehículos, sistemas de información de estado del tiempo, carretera,

acontecimientos importantes. 12

Ventajas

La velocidad en conexión va desde los 15 Mbps hasta los 20 Gbps.

El ahorro de energía al contar con un dispositivo dual, el mismo que

brinda iluminación en el ambiente y conectividad a la red.

Puede ser utilizado en lugares donde se prohíbe Wi-Fi (aviones, equipo

médico, bajo el agua) ya que no interfiere la señal RF.

12 (Pure-LiFi) http://purelifi.com/what_is_li-fi/applications-of-li-fi/

22

Mayor seguridad al solo tener conexión donde está presente el emisor de

luz.

Contribuye con el medio ambiente y no causa daños en a la salud.

Adaptable a cualquier fuente luminosa, convirtiendo al LED en un punto

de comunicaciones.

Imperceptible para la vista humana.

El espectro de luz no está regulado.

Su implementación podría ser menos costosa que Wi-Fi.

Desventajas

No funciona bajo la luz solar directa.

No atraviesa paredes por lo que su cobertura se reduce al sitio de luz

proyectado.

Solo para dispositivos con receptores disponibles para esta tecnología.

La poca confianza de la tecnología al no contar aún con dispositivos

oficiales para su distribución.

En caso de interferencias de objetos entre emisores y receptor se pierde

la comunicación.

Corto alcance.

Estándar IEEE 802.15.7

El estándar IEEE 802.15.7 son protocolos que se utilizan para las

comunicaciones inalámbricas de tecnología Li-Fi. Este estándar que trabaja con

las frecuencias de luz visibles, defiende 2 características que son fundamentales,

la capa de acceso (MAC) y la capa física (PHY), con grandes velocidades de

datos, que son capaz de soportar audio, video, entre otros.

En la capa PHY este estándar lo divide en 3 tipos diferentes por características,

denominados como:

PHY I.

PHY II.

PHY III.

23

Modelo PHY I

Utilizado en ambientes exteriores con una velocidad de baja transmisión con un

rango de 11,67 Kbps a 267,6 Kbps. Los bits son codificados con el denominado

Reed Salomon (Rs), lo que hace es codificar K símbolos que son las palabras de

código a mensajes teniendo como consecuencia n símbolos cada una, para

posteriormente hacer un relleno de ceros utilizando padang, obteniendo un

intercalador que pasaran por un codificador convolucional, luego pasa por un

codificador RLL aplicando Manchester o 4B6B, dando como salida un símbolo

de 2.4 o 6 bits, y pasa por el modulador OOK o VPPM que se envía por el canal

emisor de luz. En el receptor se realiza el proceso inverso de demodulación de la

información para obtener los datos de la información enviada.

Ilustración 6. Funcionamiento del modelo PHY I

Fuente: http://www.rfwireless-world.com/images/LiFi-Physical-Layer-PHY-I-Type.jpg

Modelo PHY II

Utilizado en ambientes internos con un esquema más sencillo y eficiente que el

anterior modelo, su velocidad media va desde los 1,25 Mbps hasta 96 Mbps. Su

funcionamiento es similar al PHY I, los bits de entrada son codificados por el RS,

y la salida de esta, pasa por una codificación RLL donde el símbolo estará

formado por 2, 4, 6, 8 bits. Finalmente, en el transmisor se modulará con OOK o

VPPM. Cabe recalcar que ambo modelos mencionados hasta ahora envían

información a un solo LED esto se denomina SISO.

Ilustración 7. Funcionamiento del modelo PHY II

Fuente: http://www.rfwireless-world.com/images/LiFi-Physical-Layer-PHY-II-Type.jpg

24

Modelo PHY III

A diferencia de los anteriores modelos, PHYIII trabaja bajo un sistema MIMO

esto quiere decir múltiples entradas con múltiples salidas. Ofrece velocidades

con un rango desde 12 Mbps hasta 96 Mbps. Esto se puede utilizar en

aplicaciones con muchas fuentes y receptores de luz, los cuales realizan el envío

y recepción de las señales emitidas.

De igual manera se pasa por un bloque de codificación de RS el cual servirá

para convertir la cadena de bits en tramas, y nuevamente ser codificado por RS.

La diferencia y en punto clave está en la modulación CSK que es modulación

mediante incrustación de color, la cual trabaja con 3 de 7 grupos que existen en

el espectro de luz visible, cada uno con un código especifico, teniendo un valor

en x – y, que luego serán pasados a valores RGB, para ser enviado por los

LEDs. El receptor tiene 3 fotoreceptores con la función de detectar un color

diferente ya que tiene 3 longitudes de ondas distintas, para realizar el proceso

inverso y de corrección, así determinar los símbolos de cada conexión y pasarlos

al decodificar RS que obtiene los datos enviados.13

Ilustración 8. Funcionamiento del modelo PHY III

Fuente: http://www.rfwireless-world.com/images/LiFi-Physical-Layer-PHY-III-Type.jpg

Técnicas de comunicación

Las técnicas se basan en el principio de multiplexación división de frecuencia

ortogonal (OFDM) y en técnicas de modulación como son: La modulación óptica

y las modulaciones espaciales de luz.

13 http://tecnecoraee.blogspot.com/2016/04/ieee802.html

25

Multiplexación por División de frecuencia ortogonal (OFDM)

Técnica que permite dividir el canal de frecuencia en varias bandas, las mismas

que nos permite él envió de información por cada una de ellas manteniendo la

ortogonalidad, demostrando así una gran ventaja para que no exista

interferencia ni cruce de información, utilizando técnicas de modulación ópticas y

espaciales de luz.

Ilustración 9. Canal OFDM


Ilustración 10. Modulación y demodulación de OFDM

Fuente: http://www.scielo.org.mx/img/revistas/iit/v15n3/a4f11.jpg

26

Modulación Óptica

Formado por un emisor de luz que funciona como emisor de datos y un receptor

capturando las diferentes intensidades de luz en el espectro visible. Esta

modulación basa su principio en el esquema de comunicaciones ópticas

inalámbricas (OWC), con el proceso de convertir una señal eléctrica en óptica.

Mejorando así el ancho de banda dependiendo de los elementos utilizados en la

implementación.

Modulación espacial de luz

Esta modulación basa su funcionamiento en base a la luz emitida, con el proceso

denominado SML (Spatial Light Modulator) el cual varía la intensidad, fase y

polarización, para la transmisión. Actualmente para este tipo de modulación

existen equipos diseñados para aplicaciones específicas.14

Prototipo Funcional

El prototipo funcional de Li-Fi realiza la comunicación de información mediante la

luz, dicho dispositivo cuenta con revisiones técnicas para la transmisión simplex

de datos, para la comunicación entre dos equipos vía Ethernet, el mismo que

sigue el diagrama de comunicación por bloques presentado a continuación:

Ilustración 11. Diagrama de comunicación por bloques


14 Análisis de la tecnología Li-Fi, Autor Jesús Peñafiel Peñafiel 2015 http://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/7770/1/UPS-CT004629.pdf

27

Comunicación

Se cuenta con dos dispositivos:

Emisor:

Emisor: Tenemos la lámpara conectada al dispositivo Lantronix

(XP1002000-04R), el mismo que realiza él envió mediante pulsos de

una cadena de datos al emisor de luz.

Ilustración 12. Especificaciones de Lantronix


Emisor de luz: Compuesto por dos LEDs de tipo POWER SMD 10W,

conectados en paralelo a una placa disipadora que protegerá al led

del calentamiento.

Ilustración 13. Diodo tipo SMD


28

Ilustración 14. Dispositivo emisor de datos


Receptor: Módulo de 3 pines con un fotodiodo sensible que captura las

variaciones de luz, además cuenta con un potenciómetro ajustable que permite

regular la captura de la señal, cuenta con una salida de conmutación digital que

se transmite al dispositivo Lantronix para ser codificada y mostrar los datos

recibidos. El circuito disparador 74HC14N recibe los impulsos enviados desde el

modulo fotodiodo conectados a la salida para él envió correspondiente a la

recepción del dispositivo Lantronix.

En estos dispositivos Lantronix se realizaron configuraciones para la transmisión

y recepción de datos, utilizando el protocolo RS232 y trabajando a diferentes

velocidades de transmisión de prueba.

Ilustración 15. Circuito fotodiodo


29

Ilustración 16. Dispositivo receptor


Ilustración 17. Configuración de dispositivo Lantronix


Escenario

Para mostrar la mecánica del sistema Li-Fi, la biblioteca se trasladó a una

maqueta tipo escala 1:26 para así tener mejor visión de cómo se transmiten los

30

datos utilizando bombillas tipo LED debido a que el cambio de luminarias en el

escenario real no está contemplado dentro de la presente investigación

La biblioteca de la CINT según el reporte del 25 de junio del 2015 tiene las

siguientes medidas:

269 𝑚2

Área de procesos técnicos y fondo bibliográfico- circulación y préstamo:

11.30 m de largo

3,87 m de ancho

Área de sala de lectura:

18.34 m de largo

8.70 m el primer ancho (puerta de entrada)

9.90m en el segundo ancho (final de la sala)

6m de ancho. Último bloque final de los pilares a la pared final

Ilustración 18. Maqueta de la Biblioteca de CISC-CINT de la UG Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado

La presente información se obtuvo mediante una entrevista realizada a la Sra.:

Charito Mora Magallanes, encargada de la biblioteca el día 8 de junio del 2016.

Revisar ANEXO N° 2

Calculo de la escala

1834 𝑐𝑚

70 𝑐𝑚 𝑥 100= 0,262

31

Representando 1:26 (por cada centímetro en la maqueta, equivalen a 26

centímetros en la dimensión de la biblioteca).

Transmisión de datos.

Cada dispositivo Lantronix está configurado de manera que su velocidad de

transmisión, Ethernet bits y protocolo sean iguales para el envío y recepción de

los datos, conectándonos al puerto con una laptop. Los datos a enviar se

realizan mediante el programa Hércules vr. 3.2.8 que como cliente TCP

podemos realizar el envío de datos al emisor de luz.

Utilizamos luz como medio donde se propaga nuestra señal, aquí el fotodiodo

tiene el factor importante de capturar los parpadeos realizados por el emisor, su

ajuste de sensibilidad realizara el envío a nuestro circuito conectado al Lantronix

receptor.

Ilustración 19. Envió de datos mediante Hércules


32

Comprobando así todas las características positivas y exponiendo futuras

aplicaciones que se desarrollaran con esta tecnología, se demuestra la

comunicación simplex de los dispositivos, toda la transmisión se realiza de

manera transparente y no perceptible para el ojo humano.

Fundamentación social

El presente estudio, tiene como meta principal ser el inicio de nuevas

investigaciones y planteamientos de proyectos que ayuden a elevar la

excelencia académica de la universidad de Guayaquil, De tal modo que

docentes y estudiante sumen conocimientos de nuevas tecnologías amigables

con el medio ambiente así como lo es LI-FI, tratando de resolver problemas

futuros dentro del ámbito de las redes inalámbricas, estos puntos se contemplan

dentro de los objetivos y artículos del Plan del Buen Vivir, Tomo I vigente en

Ecuador desde 2013 hasta 2017.

Objetivo 4. Fortalecer las capacidades y potencialidades de la ciudadanía

4.5. Potenciar el rol de docentes y otros profesionales de la educación como

actores clave en la construcción del Buen Vivir

b) Fomentar la actualización continua de los conocimientos académicos de los

docentes, así como fortalecer sus capacidades pedagógicas para el desarrollo

integral del estudiante en el marco de una educación integral, inclusiva e

intercultural.

Objetivo 5. Construir espacios de encuentro común y fortalecer la identidad

nacional, las identidades diversas, la plurinacionalidad y la interculturalidad

5.2 Preservar, valorar, fomentar y resignificar las diversas memorias colectivas e

individuales y democratizar su acceso y difusión

33

b) Incentivar y difundir estudios y proyectos interdisciplinarios y

transdisciplinarios sobre diversas culturas, identidades y patrimonios, con la

finalidad de garantizar el legado a futuras generaciones.

Objetivo 7. Garantizar los derechos de la naturaleza y promover la sostenibilidad

ambiental, territorial y global

7.8. Prevenir, controlar y mitigar la contaminación ambiental en los procesos de

extracción, producción, consumo y posconsumo.

f) Fortalecer los estándares de calidad técnicos y científicos de los estudios de

impacto ambiental, para controlar y evaluar las actividades que generan

impactos negativos en el entorno natural y social.

Fundamentación legal

Constitución de la República del Ecuador

Dentro la constitución de la República del Ecuador aún vigente se cita varios

artículos relacionados con redes inalámbricas, innovación y acceso a las

tecnologías de información y comunicación, los cuales son de vital importancia

conocer si en algún momento se toma la iniciativa en el país de acoger a Li-Fi

como una alternativa de comunicación de datos.

Sección tercera

Comunicación e Información

Art. 16.- Todas las personas, en forma individual o colectiva, tienen derecho a:

2. El acceso universal a las tecnologías de información y comunicación.

3. La creación de medios de comunicación social, y al acceso en

igualdad de condiciones al uso de las frecuencias del espectro

34

radioeléctrico para la gestión de estaciones de radio y televisión

públicas, privadas y comunitarias, y a bandas libres para la

explotación de redes inalámbricas.

5. Integrar los espacios de participación previstos en la Constitución

en el campo de la comunicación.

Art. 17.- EI Estado fomentará la pluralidad y la diversidad en la comunicación, y

al efecto:

2. Facilitará la creación y el fortalecimiento de medios de comunicación

públicos, privados y comunitarios, así como el acceso universal a las

tecnologías de información y comunicación en especial para las 26

personas y colectividades que carezcan de dicho acceso o lo tengan

de forma limitada.

Sección Primera

Educación

Art. 350.- El sistema de educación superior tiene como finalidad la formación

académica y profesional con visión científica y humanista; la investigación

científica y tecnológica; la innovación, promoción, desarrollo y difusión de los

saberes y las culturas; la construcción de soluciones para los problemas del

país, en relación con los objetivos del régimen de desarrollo.

Sección Octava

Ciencia, tecnología, innovación y saberes

ancestrales

Art. 385.- El sistema nacional de ciencia, tecnología, Innovación y saberes

ancestrales, en el marco del respeto al ambiente, la naturaleza, la vida, las

culturas y la soberanía, tendrá como finalidad:

35

1. Generar, adaptar y difundir conocimientos científicos y tecnológicos.

3. Desarrollar tecnologías e innovaciones que impulsen la producción

nacional, eleven la eficiencia y productividad, mejoren la calidad de

vida y contribuyan a la realización del buen vivir.

Hipótesis

¿Es posible mejorar la calidad de servicio de la red inalámbrica de datos de la

Biblioteca de la CINT, mediante el uso de la tecnología Li-Fi?

Variables de la Investigación

Variable independiente

Implementación del sistema Li-Fi

Variable dependiente

Calidad del servicio

Disponibilidad del servicio (UP-TIME)

Definiciones conceptuales

Li-Fi: Tecnología desarrollada para la comunicación, utilizando la luz visible para

transmitir datos, de una manera más veloz y segura 15

Wi-Fi: Tecnología para comunicaciones a través de ondas de radio con la

principal ventaja de atravesar paredes en su transmisión de datos.16

15 http://www.lr21.com.uy/tecnologia/1276185-comercializa-lifi-tecnologia-transmision-datos-rapida-wifi 16http://www.portalprogramas.com/milbits/informatica/consejos-para-seguridad-en-redes-wi-fi.html

36

LED: Diodo fabricado de material semiconductor que emite luz al aplicar una

tensión eléctrica.17

VLC: Comunicación por luz visible, tiene el mismo significado que Li-Fi.

WIMAX: Siglas de Worldwide Interoperability for Microwave Access

(interoperabilidad mundial para acceso por microondas) su cobertura puede

llegar hasta 50 km, también son conocidas como tecnologías de última milla,

como vemos esta solución tecnológica se creó con el fin de conectar grandes

distancias.

MOBILE-FI: O también Mobile Broadband Wireless Access, es el nombre por el

que se conoce al estándar IEEE 802.20 cuyo objetivo es el desarrollo de un

protocolo de acceso inalámbrico de conmutación de paquetes y optimizado para

el soporte de servicios IP que posibilite el desarrollo de redes inalámbricas de

acceso móvil asequibles, interoperables y con la característica de

“permanentemente conectado”. 18

IrDA: “Asociación de Datos Infra-rojos”, define un estándar físico en la forma de

transmisión y recepción de datos por medio de rayos infrarrojos, soportan una

amplia gama de dispositivos electrónicos e informáticos que permiten la

comunicación bidireccional.

PHY: (Physical Signaling Layer) Establece la distancia máxima, la velocidad de

transmisión y el modo en el que la información se transmite.

RLL: (Run Length Limited codes) Esquema de codificación de datos a pulsos

magnéticos.

17 http://www.fundeu.es/recomendacion/el-plural-de-led-es-ledes-925/ 18 http://grouper.ieee.org/groups/802/20/

https://es.wikipedia.org/wiki/Microondas

http://grouper.ieee.org/groups/802/20/

37

Convolucional: Código corrector de errores, la codificación de una palabra

depende de la codificada anteriormente en memoria19

RS: Reed Salomon código de corrección de errores en bloques, aplicado a las

comunicaciones y almacenamiento digital.

VPPM: (Variable pulse position modulation) Técnica de modulación que ayuda a

tener un rango variable y velocidad de datos constante, mediante el ajuste del

pulso20

19 http://www.cesans.net/codigos/#/1

20 http://www.rfwireless-world.com/Tutorials/LiFi-OOK-VPPM-CSK-modulation-types.html

38

CAPÍTULO III

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN

DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN

Modalidad de la Investigación

La presente investigación consiste en presentar una nueva propuesta de

comunicación inalámbrica utilizando bombillas tipo led y la luz como medio de

transmisión, junto a la elaboración y desarrollo de tablas de pesos, que nos

brinden datos de factibilidad que ayuden a evaluar nuestra propuesta de forma

tecnológica, operacional y económica, para comprobar que es posible utilizar a

un futuro esta tecnología, se obtendrán prototipos de envío y recepción que

acrediten el presente estudio.

Tipo de investigación

Según Cervo y Bervian (1989) definen la investigación como: “Una actividad

encaminada a la solución de problemas. Su objetivo consiste en hallar

respuestas a preguntas mediante el empleo de procesos científicos”, Existen

diversos tipos de investigación estos se definen según el encaminamiento que

tiene la misma

De acuerdo a los parámetros reflejados dentro del presente estudio, su

desarrollo de investigación será de tipo:

Exploratorio: Tienen por objetivo, la formulación de un problema para

posibilitar una investigación más precisa o el desarrollo de una hipótesis.

Permite al investigador formular hipótesis de primero y segundo grados21.

21 C. Selltiz; M. Jahoda y otros “Métodos de investigación en las relaciones sociales” 4ª edición pp 67-70 Edit. RIALP Madrid 1970, p.69.

39

Aplicando esta metodología se presentará de forma clara y específica

todo a cerca de la nueva tecnología de transmisión de datos mediante la

luz como una alternativa válida frente a la comunicación por ondas

radioeléctricas.

Descriptivo: Sirven para analizar cómo es y cómo se manifiesta un

fenómeno y sus componentes. Permiten detallar el fenómeno estudiado

básicamente a través de la medición de uno o más de sus atributos22.

Mediante los prototipos obtenidos en el proceso investigativo, se dará a

conocer el funcionamiento de la transmisión de datos mediante la luz,

comprobando así que es la tecnología Li-Fi funciona efectivamente.

Población y muestra

Población

“Se Designa con este término a cualquier conjunto de elementos que tienen

unas características comunes. Cada uno de los elementos que integran tal

conjunto recibe el nombre de individuo. Debido a la imposibilidad en la mayoría

de los estudios de poder estudiar todos los sujetos de una población, se hace

necesario la utilización de subconjuntos de elementos extraídos de la población”.

(Juez Martel & Díez Vagas)

La población que tendrá el siguiente estudio de factibilidad, serán los estudiantes

de la CINT de la Universidad de Guayaquil que asisten regularmente a la

biblioteca.

Muestra

"Se llama muestra a una parte de la población a estudiar que sirve para

representarla". Murria R. Spiegel (1991).

22 Ander-Egg, E “Técnicas de Investigación Social” Lumen Argentina 1995 24º edición, p.35.

40

Ya que el presente estudio tiene como escenario la Biblioteca de la Carrera de

Ingeniera en Networking y Telecomunicaciones, para muestra tomaremos una

parte del número estudiantes que acuden mensualmente al escenario ya

mencionado, tomando en cuenta las estadísticas tomadas de la biblioteca de los

registros del mes de junio del año 2016.

Población Cantidad

Estudiantes 338

Total: 338

Tabla 4. Cuadro distributivo de la población


Fuente: Biblioteca de la Carrera de Ingeniería en Networking de la universidad de

Guayaquil

Cálculo de la muestra

Tomada por el segundo método

𝑛 =𝑚

𝑒2(𝑚 − 1) + 1

m= tamaño de la población (338)

e= error de estimación (6%)

n= Tamaño de muestra

Población total: 338

𝑛 =𝑚

𝑒2(𝑚 − 1) + 1 =

338

(0.06)2(338 − 1) + 1=

338

(0.0036)(338) + 1=

338

2.2132

= 152.72

𝑛 = 153

41

Instrumentos de recolección de datos

“Un instrumento de recolección de datos es, en principio, cualquier recurso de

que se vale el investigador para acercarse a los fenómenos y extraer de ellos

información” (Sabino, 1992)

Técnicas

Cuando se realiza una investigación de solución a una problemática, requiere de

técnicas y herramientas que auxilien al investigador a la realización de la misma.

Entre las técnicas más utilizadas y conocidas se encuentran:

1) Técnicas documentales.

2) Técnicas de campo:23

Técnicas Documentales: Las Técnicas de investigación documental, centran su

principal función en todos aquellos procedimientos que conllevan el uso óptimo y

racional de los recursos documentales disponibles en las funciones de la

información24. Una de las técnicas aplicada en el presente estudio para

conseguir información referente a la nueva tecnología fue:

Lectura Científica: “Tiene por objeto el conocimiento de la veracidad y

trascendencia del texto o, dicho de otro modo, la llamada interpretación y

crítica de las fuentes es el acto intelectual que permite la interpretación

correcta de lo leído bajo los condicionantes de tiempo, espacio y

persona” (López Yepez, 2011)

Técnicas De Campo: Utiliza estrategias dirigidas para obtener una

fundamentación óptima que pueda ampliar la realidad de la problemática tratante

dentro de un tema de investigación, Para elaborar un diagnóstico referente al

conocimiento que se tiene de la tecnología LI-FI se escogió la siguiente técnica:

23 http://profesores.fi-b.unam.mx/jlfl/Seminario_IEE/tecnicas.pdf 24 Pag 101, 102. Ortiz Frida, Garcia María del pilar. Metodologia de la investigación. Editorial Limusa. Mexico. 2005.

http://www.monografias.com/trabajos7/inci/inci.shtml#tipo

42

Encuesta: “Una investigación realizada sobre una muestra de sujetos

representativa de un colectivo más amplio, utilizando procedimientos

estandarizados de interrogación con intención de obtener mediciones

cuantitativas de una gran variedad de características objetivas y

subjetivas de la población” (García Ferrado).

Entrevista: “Es un intercambio verbal, que nos ayuda a reunir datos

durante un encuentro, de carácter privado y cordial, donde una persona

se dirige a otra y cuenta su historia, da su versión de los hechos y

responde a preguntas relacionadas con un problema específico”

(NAHOUM, 1996).

Instrumentos

Con la finalidad de utilizar el presente estudio como Material para futuras

investigaciones, Apoyo docente y estudiantil, se realizarán Encuestan con 8

preguntas cerradas dirigidas a los alumnos de mensualmente acuden a la

biblioteca de la Carrera de Ingeniería en Networking y Telecomunicaciones de La

Universidad de Guayaquil, obteniendo respuestas escritas para recolectar

información necesaria y de gran utilidad en nuestro caso de estudio,

identificando así las necesidades y variables de interés, estos ayudaran a

obtener las herramientas que pueden satisfacer estos requerimientos.

Para garantizar la confiabilidad y validez del instrumento, se aplicará el método

de consistencia interna, la encuesta se realizará una vez cada estudiante que

asiste a la biblioteca con intervalos de 30 minutos, en jornadas matutina y

nocturna.

Recolección de la información

Se realiza una encuesta a 153 alumnos en la biblioteca de la Universidad de

Guayaquil – CINT jornada matutina y nocturna. En el ANEXO N° 1 se encuentra

un ejemplar de la técnica aplicada.

43

Se realizó una entrevista a una de las encargadas de la biblioteca de la CINT,

para profundizar lineamentos de la información que existente del estado de la

red inalámbrica del escenario ya nombrado; Revisar ANEXO N° 2, con el

permiso debido aceptado por el Director de la CINT: ANEXO N° 3. Así también

se realizó una entrevista al docente guía de elaboración del prototipo, para

conocer sus aspiraciones con esta creación: ANEXO N° 4

Procesamiento y análisis

Pregunta #1

¿Con qué frecuencia, asiste usted a la biblioteca de la Carrera?

Tabla 5. Asistencia a biblioteca

Variable Conteo %

Siempre 121 79%

A veces 28 18%

Rara vez 4 3%

Nunca 0 0%

Total 153 100%


Fuente: Información directa (encuesta)

Ilustración 20. Porcentajes de asistencia a la biblioteca.

Elaborado por: Oyola Ponce – Sañudo Alvarado.

Fuente: Información directa (encuesta).

79%

18%3%

Asistencia a biblioteca

Siempre A veces Rara vez Nunca

44

Análisis pregunta # 1: Como resultado en esta pregunta tenemos que un 79%

de nuestra población asiste frecuentemente a la biblioteca.

Pregunta #2

¿Cree usted necesario el uso de Internet, para el desarrollo de investigaciones

dentro de la biblioteca?

Tabla 6. Uso de Internet

Variable Conteo %

Si 132 86%

No 21 14%

Total 153 100%



Ilustración 21. Porcentajes de aceptación del uso de Internet dentro la

biblioteca



86%

14%

Uso de internet dentro de la biblioteca

Si No

45

Análisis pregunta #2: Como estudiantes de una Carrera Tecnológica nos

vemos en la necesidad de tener conexión a Internet en la biblioteca la cual nos

va a permitir el desarrollo de investigaciones a plenitud.

Pregunta #3

¿Actualmente tienes conexión a alguna red dentro de la biblioteca (# así no sea

una red de la carrera)?

Tabla 7. Redes en la biblioteca

Variable Conteo %

3 o mas 57 37%

2 84 55%

1 12 8%

Ninguna 0 0%

Total 153 100%



Ilustración 22. Numero de redes disponibles en la biblioteca



37%

55%

8%

Redes disponibles dentro de la biblioteca

3 o mas 2 1 Ninguna

46

Análisis pregunta #3: Con los resultados de esta pregunta podemos denotar

que actualmente en la biblioteca los estudiantes pueden tener acceso a un

número igual o superior a 3 puntos de acceso a Internet, pero esto no asegura

tener disponibilidad y su seguridad en los datos.

Pregunta #4

¿Cree usted que actualmente la velocidad en la transmisión de datos de las

redes Wi-Fi, satisface las necesidades para el acceso Internet dentro de la

biblioteca?

Tabla 8. Velocidad de transmisión

Variable Conteo %

Si 29 19%

No 124 81%

Total 153 100%



Ilustración 23. Importancia de la velocidad de transmisión de los datos



19%

81%

Velocidad de transmision de datos

Si No

47

Análisis pregunta #4: Actualmente la velocidad disponible en el punto de

acceso de la biblioteca, no satisface las necesidades de los estudiantes, tales

como poder descargar archivos, navegar rápidamente, consultar en línea,

causando molestias al momento de acceder a la información requerida, es

necesario tener un nuevo recurso de conexión para los estudiantes y su

desarrollo investigativo.

Pregunta #5

Estéticamente ¿Cree usted que la instalación realizada del punto de acceso (AP)

dentro de la biblioteca necesita adecuaciones?

Tabla 9. Instalación estética

Variable Conteo %

Si 144 94%

No 9 6%

Total 153 100%



Ilustración 24. Porcentaje de aceptación de instalación del punto de acceso



6%

94%

Instalacion estetica

NO

SI

48

Análisis pregunta #5:

De acuerdo al porcentaje de aceptación al cambio, se sugiere tomar en cuenta

una nueva alternativa de comunicación de datos o mejorar la estética de la

conexión actual (cables de red, tomacorrientes, canaletas, soportes).

Pregunta #6

Señale 3 indicadores necesarios que debería tener actualmente una conexión

inalámbrica dentro de la biblioteca, para el desarrollo de investigaciones.

Tabla 10. Factores importantes de una red inalámbrica

Variable Conteo %

Seguridad 119 26%

Velocidad 120 26%

Instalaciones optimas 44 10%

Solución ecológica 37 8%

Cobertura 90 20%

Disponibilidad 24/7 49 11%

Total 459 100%



Ilustración 25. Factores importantes para una red inalámbrica



26%

26%9%

8%

20%

11%

Indicadores importantes requeridas para una red inalambrica

Seguridad Velocidad Instalaciones optimas

Solucion ecologica Cobertura Disponibilidad 24/7

49

Análisis pegunta #6: Podemos observar los 3 factores que tienen mayor

importancia, en los cuales la necesidad de contar con un punto de acceso que

cuente con: Seguridad, velocidad y cobertura es notable para los alumnos.

Pregunta #7

¿Tiene conocimiento de la transmisión de datos a través de la luz?

Tabla 11. Transmisión de datos mediante la luz

Variable Conteo %

Mucho 22 14%

Bastante 47 31%

Poco 66 43%

Nada 18 12%

Total 153 100%



Ilustración 26. Porcentaje de conocimiento de la transmisión de datos

mediante la luz



14%

31%

43%

12%

Transmision de datos usando la luz

Mucho Bastante Poco Nada

50

Análisis pregunta # 7: Como podemos observar ante el actual avance

tecnológico de las conexiones inalámbricas, el conocimiento de la transmisión de

datos a través de la luz es poca para los estudiantes. Con esto podemos

asegurar el avance constante para seguir con las investigaciones.

Pregunta #8

¿Cree usted necesario una alternativa de comunicaciones inalámbricas dentro

de la biblioteca, para facilitar el acceso a Internet?

Tabla 12. Alternativa de comunicaciones

Variable Conteo %

Si 132 86%

No 21 14%

Total 153 100%



Ilustración 27. Aceptación de una alternativa de comunicación inalámbrica



86%

14%

Alternativa de comunicaciones inalambricas

Si No

51

Análisis pregunta #8: Actualmente es necesario contar con una nueva

alternativa de comunicaciones inalámbricas dentro de la biblioteca, y satisfacer

los requerimientos de los estudiantes para acceder a Internet y realizar sus

investigaciones.

Validación de la hipótesis

Mediante la encuesta realizada en la biblioteca de la carrera podemos denotar la

necesidad de contar con una nueva alternativa de comunicaciones dentro del

lugar antes mencionado, a su vez cumplir con todos los requerimientos

necesarios para proporcionar una solución inalámbrica disponible para el

estudiante.

Es evidente la necesidad de contar con acceso a la información para realizar sus

respectivas investigaciones, así como la disponibilidad, confiabilidad e integridad

de los datos que estén disponibles, y también la velocidad de acceso.

Proporcionar a los estudiantes un nuevo sistema de comunicaciones

inalámbricas innovadora y para así contribuir con las futuras investigaciones

como carrera tecnológica estar a la vanguardia y contribuir con el estudio de

nuevas tecnologías que permitan satisfacer las necesidades futuras de

comunicaciones

52

CAPÍTULO IV

PROPUESTA TECNOLÓGICA

Análisis de factibilidad

Dentro del presente estudio se ha tomado en consideración los parámetros de

comparación como: Componentes, alcance, seguridad, manejo, mantenimiento y

desarrollo dentro de la tecnología Wi-Fi como mecanismo ya existente y estable,

frente al sistema Li-Fi, utilizando tablas de peso, que nos ayuda a tener una

mejor visión de cada uno de los puntos favorables si se llega a considerar a LI-FI

como nuevo sistema de transmisión de datos, mismas tablas que se puntuaran

porcentualmente en cada una de las características que se consideran

importantes en ambas tecnologías.

Factibilidad Operacional

Li-Fi, como tecnología en vías de desarrollo, tiene muy pocos equipos

desarrollados debido al desconocimiento porcentual a cerca de la misma. Harald

Haas, padre de esta tecnología, ayuda con aportes dentro de su página web, los

cuales son de suma importancia, si se desea desarrollar prototipos de

transmisión y recepción de datos utilizando bombillas tipo LED. Existen varias

implementaciones de esta tecnología que son muy destacadas tales como: Un

sistema de implementación de Li-Fi, para el control del sistema público vehicular

en Colombia; desarrollado por (Camargo Rodríguez, 2014) para el título de

Ingeniero Electrónico y de las telecomunicaciones en la Universidad Católica de

Colombia. En el cuál lo vehículos de servicio público tendrán en su parte superior

un sensor el cuál aprovechará la luz emitida por los faroles de alumbrado público

(siendo emitidas por bombillas de tipo led), cuando el vehículo tome su lugar

bajo el farol de bombillas led, será censado, recibiendo los datos como placa,

conductor, soat, orden, revisión, entre otros., esta idea nace como solución al

https://www.ted.com/talks/harald_haas_wireless_data_from_every_light_bulb

https://www.ted.com/talks/harald_haas_wireless_data_from_every_light_bulb

53

control de rutas y conductores en circulación y estado del vehículo, siendo así un

complemento de monitoreo solucionando problemas de tránsito vehicular.

Ilustración 28. Prototipo de sistema LiFi en servicio público vehicular

Fuente: http://repository.ucatolica.edu.co/

Acogiéndonos al material de apoyo y a los datos presentados de la encuesta

realizada a los estudiantes de la CINT de la UG, para saber cuál es el

conocimiento del alumnado sobre la tecnología Li-Fi. Una vez explicado el

sistema de transmisión de datos mediante la luz, como usurario ¿Optarían por el

uso esta tecnología de transmisión de datos de forma inalámbrica y con el

desarrollo de la misma?

Estos datos se reflejan en la tabla 10, para poder obtener datos de factibilidad

operacional entre la tecnología Li-Fi y Wi-Fi que es la tecnología inalámbrica

actual más utilizada, La cual tiene la siguiente descripción:

Tabla de factibilidad operacional

Elementos: Factores a considerar de las tecnologías a comparar.

Puntaje: Calificación máxima de cada factor.

54

Li-Fi: Características de Li-Fi considerando cada Factor de comparación.

Wi-Fi: Características de Wi-Fi considerando cada Factor de

comparación.

Tabla 13. Datos de factibilidad operacional

ELEMENTOS PUNTAJE LIFI P.L WIFI P.W

Mercado 20% Naciente 20% Desde el 2002 10%

Conocimiento 20% Bajo – Medio

10% Medio - Alto 15%

Manejo 20% Muy

Interesados 20% Medio - Alto 15%

Aplicabilidad 20% Muy

interesados 20% Alto 20%

Desarrollo 20% En vías de desarrollo

15%

Aplicada en la mayoría de

dispositivos: PCs, Smartphone,

tables, impresoras,

vehículos, entre otros.

20%

TOTAL 85% 80%



Conclusión de tabla 10

Li-Fi, aunque no desarrollada en su totalidad, se muestra interés por parte de

futuros usuarios, en querer adquirir conocimiento, poder manejar y probar este

mecanismo de transmisión de datos y así poder aplicarla dentro de su

arquitectura de redes inalámbrica, Li-Fi es un idea viable operacionalmente un

85% frente a Wi-Fi con un 80% sobre un 100% acogidos en los parámetros

estudiados dentro de la presente investigación a consideración propia. Puntaje

que es de suma importancia debido a que el objetivo de la tecnología es ganar

55

terreno para desarrollarse en su totalidad, lo que sería un avance más dentro del

ámbito de las redes inalámbricas.

Factibilidad Técnica

Considerando la obtención de los prototipos funcionales para demostrar la

hipótesis de transmisión de datos utilizando bombillas tipo LED y los resultados

tanto en alcance, conectividad, eficiencia, se armó la siguiente tabla para poder

definir porcentualmente qué sistema (Actual y futuro) es técnicamente más

eficiente utilizando como referencia los siguientes parámetros:

Tabla de Factibilidad Técnica

Tabla 14. Datos De Factibilidad Técnica

ELEMENTOS VALOR LIFI PTS WIFI PTS

ALCANCE 25%

Dependiendo de

las bombillas

leds que

contenga el

prototipo

20%

Dependiendo del

tipo y numero de

antenas que

tenga el equipo

20%

CONECTIVIDAD 25% Solo bajo la

luminaria Led 15%

En cualquier

lugar que el radio

del alcance

según las

antenas del

equipo emitan

señal óptima

25%

SEGURIDAD 50%

Máxima

(no se puedo

robar la señal)

50%

Vulnerable

( Muchas

brechas en su

señal)

5%

TOTAL 75% 50%



56

Parámetros: Medidas de Consideración a comparar más destacados

entre Li-Fi y Wi-Fi.

Puntaje: Calificación máxima de cada parámetro, puntaje que está dado

porcentualmente.

Li-Fi: Características de Li-Fi considerando cada parámetro de

comparación.

Wi-Fi: Características de Wi-Fi considerando cada parámetro de

comparación.

Conclusión tabla 11:

Basándonos en los datos obtenidos en las pruebas de nuestro prototipo

podemos decir que Li-Fi es un 75% más eficiente técnicamente sobre un 100% a

comparación de Wi-Fi, debido a la seguridad que ofrece este sistema de

comunicación inalámbrica, es la misma que persigue el usuario, ya que no sufre

de anclaje sin permiso a su red, robo de datos, entre otros, el único punto

desfavorable de la tecnología de comunicación de datos a través de la luz es

que tenemos que estar exclusivamente debajo del punto de acceso de

comunicación para establecer una transmisión de datos.

Para ayudar a los datos de factibilidad técnica evaluando el hardware, se toma

en consideración la siguiente tabla de peso, que contiene información de la

posibilidad de armar un prototipo Li-Fi vs uno de Wi-Fi:

Tabla de factibilidad técnica evaluando el prototipo

Características: Factores a considerar en la elaboración de un

prototipo de las tecnologías a comparar.

Puntaje: Calificación máxima de cada característica.

Li-Fi: Características de Li-Fi considerando cada Factor de comparación.

Wi-Fi: Características de Wi-Fi considerando cada Factor de

comparación.

57

Tabla 15. Datos de factibilidad técnica evaluando el prototipo

CARACTERISTICAS PUNTAJE LI-FI PTS WI-FI PTS

Complejo de realizar 25% No 25% No 25%

Pago por transmitir: Espectro radioeléctrico

25% No 25% Si 0%

Servicio adicional (energia)

25% No 25% Si 0%

Expandible (repetidor)

25% No 0% Si 25%

TOTAL 75% 50%



Conclusión tabla 12:

En referencia técnica, un prototipo Li-Fi es un 25% más eficiente que un de Wi-

Fi sobre un 100% tomando en consideración los elementos utilizados en la

transmisión de datos dependiendo de cada prototipo en dónde Li-Fi gana por no

pagar el uso de una banda para poder trabajar, así como también evita el doble

consumo de energía.

Factibilidad Legal

Al ser Li-Fi una tecnología futurista, no vulnera ninguna ley o articulo

reglamentario dentro de Ecuador, ni mucho menos dentro de los estatutos que

maneja la Universidad de Guayaquil, por el contrario, la puesta en marcha de

esta tecnología y la creación de prototipos de la misma están amparados por los

objetivos 4, 5 y 7 del Plan del Buen Vivir, Tomo I vigente en Ecuador desde

2013 hasta 2017 y dentro de la Constitución de la República del Ecuador,

vigente hasta la actualidad en el Segundo capítulo, Sección tercera

58

Comunicación en los artículos 16, 17, 350 y 385 como se detalla en el segundo

capítulo del presente estudio.

Factibilidad Económica

Como toda nueva tecnología tiene beneficios de servicios y algunos puntos en

contra en cuanto a costo e implantación, en la siguiente tabla de peso se reflejan

los datos que mediante la realización de nuestro prototipo logramos obtener en

cuanto a costo e implementación del sistema Li-Fi Y los beneficios que se

pueden obtener a utilizar esta nueva propuesta de comunicación de datos de

forma inalámbrica. Revisar ANEXO N° 5. (Tabla 5: Factibilidad Económica

costo/beneficios).

Los materiales y métodos que se requieren para la implementación de un

prototipo Li-Fi, depende de los parámetros que considere cada desarrollador, en

el caso de nuestro prototipo se utilizaron los siguientes elementos:

Bombillas Tipo Led de 30mm funcionales hasta con 7 y 12 voltios de

luz blanca.

Chips: SN74HC14N.

Convertidores de puerto serial a Ethernet (RJ45 A DB9). Equipo

Lantronix.

Resistencias.

Capacitores.

Disipador.

Fuente de alimentación.

Placas.

Multivueltas de sensibilidad.

Osciloscopio para verificación de ondas y transmisión.

Cable utp.

Pulsadores.

Modulo sensor de luminosidad Lm-393.

59

Dando un valor de elaboración del prototipo: $21.53 valor de elementos

(Factura)

9.58 $ (envío) y $ 11.53 (recepción). Sin contar con los valores adicionales de

gastos en compra de osciloscopio y fuentes de alimentación de energía. Para

consideración de precios de los elementos que conforman el prototipo obtenido:

Revisar ANEXO N° 6, 7 Y 8

Conclusión tabla 5 (ANEXO N°5): Li-Fi, tiene una factibilidad económica de

100% sobre los puntos tomados a consideración frente a 30% que puntúa Wi-Fi,

En cuando ahorro de energía eléctrica nos ayuda a economizar en facturas de

uso del servicio debido que utiliza la misma salida de iluminación para poder

transmitir datos, la misma que se realiza de forma segura comparándola con el

uso de ondas radioeléctricas, al utilizar este medio de transmisión nos ahorra el

gasto de gabinetes, etiquetas y de más accesorios que se utilizan en una red

inalámbrica común, lo cual favorece en su totalidad al bolsillo de los usuarios que

opten por este sistema.

Etapas de la metodología del proyecto

El Project Management Institute (PMI) es una organización sin fines de lucro más

grandes del mundo que cuenta con medio millón de miembros, que avanza la

profesión de la dirección de proyectos a través de estándares y certificaciones

reconocidas mundialmente, a través de comunidades de colaboración,

abarcando certificaciones, estándares mundiales, investigaciones, capacitación y

educación, de un extenso programa de oportunidades de desarrollo

profesional25.

Acogidos a los estándares que proporciona el PMI. La presente investigación

tomará esta metodología, misma que detalla las características mantenidas tales

como por ejemplo el comienzo y fin establecido que tiene el presente estudio, un

alcance que detalla las limitantes, así como los recursos a utilizar, entregables y

anexos que se detalla dentro del primer capítulo.

25 https://americalatina.pmi.org/latam/AboutUS/WhatisPMI.aspx

60

Según el PMI, los procesos para dirigir los proyectos caen en cinco grupos:

Iniciación

Planificación

Ejecución

Monitoreo y control

Cierre 26

Iniciación: El presente estudio dio inicio con la creación de un Anteproyecto, el

cuál plasmaba la idea principal de la presente investigación: Realizar un estudio

con las características más relevantes de la tecnología Li-Fi y presentar un

prototipo funcional, el cuál comprobará la hipótesis te transmitir datos mediante

la luz.

Planificación: Como todo proyecto, se debía de contar con una planificación de

cada uno de los eventos a realizar, para lo cual, se elaboró un cronograma

realizado en Project manager, mismo que contaba con 20 semanas, lapso

máximo para desarrollar el presente estudio. Revisar ANEXO N° 9

Ejecución: Una vez representados por fechas los eventos a ejecutar, se

procede a seguir rigorosamente el cronograma adjuntado en el ANEXO N° 9,

mismo que va ligado con la elaboración de la investigación correspondiente de

la tecnología Li-Fi, armar los 4 capítulos que contiene el presente documento,

puesta en marcha de la creación de los prototipos, pruebas de envío y recepción

de datos, toma de medidas de la biblioteca de la Carrera de Ingeniera en

Networking y Telecomunicaciones de la Universidad de Guayaquil, para realizar

la maqueta en la que se presentará como escenario la temática que realiza el

sistema de transmisión de datos de forma inalámbrica mediante la luz.

Monitoreo y control: Al manejar la creación de un prototipo, se debe tener un

monitoreo y control de los avances y funcionamiento del mismo, desde el

diagrama de bloques hasta la obtención del prototipo completo alojado en una

26 https://americalatina.pmi.org/latam/AboutUS/QueEsLaDireccionDeProyectos.aspx

61

placa. Paso que está dirigido por el Ingeniero José Lenin Morejón Campoverde,

Mentor del prototipo funcional a presentarse.

Cierre: Una vez realizadas todas las actividades reflejadas en el cronograma del

ANEXO N° 9, se da paso a la explicación y sustentación de los resultados de

factibilidad técnica, operacional y económica obtenidos en el proceso de

investigación, así como también demostrar la validez de los prototipos

funcionales, para con esto dar el cierre respectivo de la presente investigación

tomando en cuenta la fecha límite de entrega.

Entregables del proyecto

Se entregará a la CINT de la UG:

2 empastados del tomo I correspondiente al estudio de la tecnología Li-Fi

como alternativa de comunicación de datos de forma inalámbrica en la

biblioteca de la CINT.

1 cd que contiene el estudio de la tecnología Li-Fi, diapositivas, pdf de

forma digital.

1 cd de contenido multimedia con evidencia de transmisión de datos

utilizando bombillas tipo Led.

1 maqueta tipo escala de la biblioteca de la Carrera de Ingeniera en

Networking.

Prototipo de envío y recepción de datos utilizando bombillas tipo led y la

luz como medio de transmisión

Criterios de validación de la propuesta

Para la validación de nuestra propuesta hemos tomado el criterio de “Juicio de

expertos” ayudándonos del punto de vista del mentor de nuestro prototipo: José

Lenin Morejón Campoverde, Docente desde hace 22 años de la Universidad

Católica Santiago de Guayaquil, ex docente de la Universidad de Guayaquil en

la CINT, dueño de una gran experiencia dentro del área tecnológica, electrónica

y digital, para que haga constancia de los pasos a seguir para la adquisición del

62

prototipo, así como el funcionamiento del mismo, envío y recepción de datos de

manera exitosa. Revisar en el ANEXO N° 10 la carta de petición y ANEXO N° 11

juicio de experto.

Criterios de aceptación del Producto o Servicio

Dentro de los alcances y criterios de aceptación de entregables obtenidos dentro

de la presente investigación, se presenta un formato que se detalla en el ANEXO

12, en el que se califica porcentualmente y partes cada uno de los avances,

correcciones, lineamentos dentro del documento, así como también el ANEXO

N° 13 (Anexo N°5 del proceso de titulación) el informe presentado a secretaria el

día de la entrega de los anillados de parte de nuestra maestra guía Ing. Marjorie

Arias, una carta dirigida al director de la Carrera de Ingeniera en Networking y

Telecomunicaciones Ing. Harry Luna, para pueda recibir todos los entregables

obtenidos en el proceso de titulación, ver ANEXO N°14, así como también el

detalle del ANEXO N°15 de los avances, pruebas y análisis del prototipo

funcional de la mano el Ing. Lenin Morejón Campoverde.

Cada uno de los formatos contienen las condiciones y parámetros dentro de

nuestro alcance que debe cumplir, para así dar un nivel porcentual aceptable

que periódicamente se ven reflejados en la obtención del paper informativo y el

prototipo funcional y así dejar constancia del funcionamiento en su totalidad de

los mismo. En ANEXO N° 16 encontramos la matriz completa de los puntos a

tomar para cada punto plasmado en nuestro alcance, así como contenido,

identificación del problema, objetivos, resultados esperados, cumplimiento de

cronograma, entre otros. Con una observación adicional si cada uno de estos

puntos fueron cumplidos o no.

63

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusión

Con el desarrollo de la presente investigación se concluye que:

Li-Fi es una tecnología en vías de desarrollo, la cual no llega para

sustituir a sus antecesoras, sino más bien perfeccionar y sacar ventajas

ante ellas, prometiendo un alto nivel de seguridad frente a otras

tecnologías, debido al medio de transmisión que utiliza, además de no

usar el espectro de radiofrecuencia, es amigable con el medio ambiente y

con la salud humana.

Realizar un prototipo de la tecnología Li-Fi no tiene complejidad, antes de

ensamblarlo se debe elegir el modo de conexión (Simplex, dúplex. half

dúplex), teniendo en cuenta la velocidad de transmisión de los algunos

elementos como: el fotodiodo de recepción y el puerto de envío

(LANTRONIX en nuestro caso) que van a componer dicho prototipo.

En base a las pruebas realizadas con los prototipos obtenidos dentro del

proceso de titulación para mostrar la mecánica que utiliza el sistema de

transmisión de datos mediante la luz visible de bombillas LED,

comprobamos que: Se adapta sin problemas a cualquier fuente de luz, el

envío de datos es casi imperceptible a la vista humana, la transmisión y

recepción de datos depende mucho del tipo y número de bombillas que

se utilicen al implementarlo teniendo en cuenta la distancia entre emisor y

receptor así como también el entorno en el cuál va a funcionar.

Tomando en consideración estos puntos, podemos decir que Li-FI es una muy

buena alternativa futura de comunicación inalámbrica debido a que aún se

encuentra en etapa de desarrollo e investigación. Sería un gran avance

tecnológico si Li-Fi se llega a posesionar en el mundo de las redes, siendo esta

64

la más segura, ganando el apoyo de aquellos que buscan mantener la

integridad, confidencialidad y disponibilidad de sus datos.

Recomendación

En base a la investigación realizada podemos recomendar:

La implementación de Li-Fi debe ser ambientes cerrados, para evitar

interferencias por ruido y sombras.

Contar con elementos de avance tecnológico de gama media-alta, en

nuestro caso: Dispositivos Lantronix y fotodiodos. Para poder trabajar con

Lantronix es recomendable realizar pruebas con la velocidad de

transmisión con medidas iguales en bits en envío y recepción. Con

respecto a los fotodiodos se recomienda realizar varias pruebas de

sensibilidad y alcance con respecto a distancia que tiene con el emisor.

Dichas pruebas ayudan con mejoras en el alcance y la visibilidad del

parpadeo (para que sea imperceptible) del emisor al enviar datos.

Al obtener el emisor se debe escoger bien el tipo de bombilla que va a

formar parte del prototipo, debido a que según el tipo de luz (blanca,

amarilla) que emite se da su alcance.

65

BIBLIOGRAFÍA

Artículo Wireless data from every light bulb”. TED Global. Harald Hass,

Julio 2011

“Complete Modeling of Nonlinear Distortion in OFDM-Based Optical

Wireless Communication” Jornada de tecnologia IEEE. Tsonev, D.;

Sinanovic, S.; Hass, Harald, Septiembre 15

Tesis: “Análisis de la tecnologia Li-Fi”. Jesus Peñafiel Peñafiel, febrero

2015

“Seguridad en redes inalámbricas. Sistemas y Telematica. Madrid Molina

http://bibliotecadigital.icesi.edu.co/biblioteca_digital/handle/10906/400

The university of Edinburgh. Página web oficial y artículos de Harald

Haas. http://www.lifi.eng.ed.ac.uk/

PureLifi. Página web y artículos de HAaald Haas, http://purelifi.com/

Datos inalámbricos en cada foco incandesente, TED Global. Harald

Haas,

https://www.ted.com/talks/harald_haas_wireless_data_from_every_light_

bulb?language=es

Principles of LED Light Communications. Towards Networked Li-Fi; Silven

Dimitrov and Harald Haas; Cambridge University Press

ANEXOS

ANEXO N° 1

E N C U E S T A

Objetivo: Evidenciar la necesidad que tiene el alumnado de contar con

una red inalámbrica que brinde un servicio eficaz. Cuanto se conoce de

Li-fi y si esta tecnología se podría considerar como una alternativa de

comunicación de datos de la biblioteca de la CINT en la UG.

Área/ puesto de trabajo: Biblioteca Nombre:

1.- ¿Con qué frecuencia, asiste a la biblioteca de la carrera?

Siempre A veces Rara vez

Nunca

2.- ¿Cree usted necesario el uso de Internet, para el desarrollo de investigaciones

dentro de la biblioteca?

3.- ¿Actualmente tienes conexión a alguna red dentro de la biblioteca (# así no sea

una red de la carrera)?

3 o más 2 1 ninguna

4.- ¿Cree usted que actualmente la velocidad en la transmisión de datos de las

redes Wi-Fi, satisfacen las necesidades para el acceso a Internet dentro de la

biblioteca?

5.- Estéticamente ¿Cree usted que la instalación realizada del punto de acceso

(AP) dentro de la biblioteca necesita adecuaciones?

6.- Señale 3 indicadores necesarios que debería tener actualmente una conexión

inalámbrica dentro de la biblioteca, para el desarrollo de investigaciones.

Seguridad Solución ecológica

Velocidad Cobertura

Instalaciones optimas Disponibilidad 24/7

7.- ¿Tiene conocimiento de la transmisión de datos a través de la luz y que este

sistema tiene por nombre Li-Fi?

Mucho Bastante Poco Nada

8.- ¿Cree usted necesario una alternativa de comunicaciones inalámbricas dentro

de la biblioteca, para facilitar el acceso a Internet?

ANEXO N° 2

ENTREVISTA

Objetivo: Obtener información de estado de la red que se encuentra

dentro de la biblioteca de la carrera de ingeniería en Networking y

Telecomunicaciones de la Universidad de Guayaquil, así como una

estadística de mensual correspondiente al mes de mayo del 2016 de los

alumnos que acuden a la misma.

Nombre del entrevistado: Charito Mora Magallanes Área/ puesto de trabajo: Biblioteca Fecha: 8 de junio del 2016

1) ¿Cuántos alumnos de la CINT acuden en el mes a la biblioteca? -En total los alumnos que acudieron en todas las jornadas, que pertenecen a la Carrera de Networking en el mes de mayo, tanto hombres como mujeres, fue 338 Alumnos

2) ¿Qué medidas tiene este escenario contando desde la sala de

lectura hasta el fondo bibliográfico?

(Información enviada por correo institucional)

3) ¿Existe alguna conexión Wi-Fi dentro de la biblioteca?

- Si hay, pero nunca se puede conectar, es como que si no

funcionara

4) ¿Cuál es la situación de los equipos de comunicación

inalámbrica?

- Desconozco, esos aparatos están ahí, la gran mayoría de veces

pasa desconectado creo, ya que nunca hay Internet.

5) ¿Los alumnos se quejan constantemente del problema

existente con la red Wi-Fi? - Casi siempre, debido a que esta área es la más concurrida en la

época de exámenes.

6) Como Operadora en esta área ¿Le gustaría que se dé una solución eficaz a este problema?

- Claro que sí, de haber una solución sería más eficaz el proceso

de investigación que se lleva a cabo dentro de la biblioteca.

ANEXO N° 3

Petición para obtener información del estado de la red de la biblioteca

ANEXO N°4

ENTREVISTA

Objetivo: Relacionar el proyecto de titulación con los conocimientos y

pensamientos del maestro guía de elaboración del prototipo funcional

para profundizar lineamientos que se llevarán el proceso de obtención del

mismo.

Nombre del entrevistado: Ing. Lenin Morejón C. Área/ puesto de trabajo: Telecomunicaciones Fecha: 13 de junio del 2016

1) ¿Cuántos años de experiencia tiene en el ámbito de las

telecomunicaciones?

- 22 años aproximadamente como docente en la Universidad Católica

Santiago de Guayaquil, 2 años en la UG y en esta área de innovación

casi toda mi vida, ya son 51 años los que tengo

2) ¿Cuándo se dio cuenta que lo apasionaba esta área?

- Realmente desde que estaba en el Colegio Vicente Rocafuerte, en ese

tiempo no había lo que era un área de telemática, pero opte por la

electrónica, poco a poco fui adquiriendo más conocimientos y tal punto

que ya estoy por ser magister.

3) ¿Qué aspectos conoce de la tecnología Li-fi?

- Es una muy buena opción en cuanto comunicación inalámbrica, es una

nueva idea que se está desarrollando, algo un poco limitante, pero en

seguridad es la opción perfecta

4) ¿Cuál es su visión de poder obtener un prototipo de comunicación

mediante la luz?

- Que se puede realizar, cuando existe una investigación a fondo y el

conocimiento se puede obtener lo que uno se fije, podemos empezar con

un diagrama de bloques y luego ir descubriendo poco a poco hasta

obtener el transmisor y receptor de este prototipo

5) ¿Qué espera del futuro de las telecomunicaciones?

- El mundo de las telecomunicaciones es muy amplio y día a día las cosas

cambian, mejoran y sorprenden, cada equipo tiene una era, un

predecesor y un futuro, creo que yo que la era del futuro de las

telecomunicaciones está en proceso no muy lejano, lo que hoy llamamos

un boom, pronto será historia.

6) Como fututos ingenieros: ¿Qué nos podría aconsejar?

- Que estén siempre investigando, estudiando, no se queden solamente

con lo que la Universidad les da, cuando salgan a laborar en el campo de

las telecomunicaciones se darán cuenta que es un mundo muy amplio, y

que apasiona ver como ponemos un grano de arena para acortar

distancias e innovar con cada cosa que ya existe siguiendo sus principios

básicos

ANEXO N° 5 Tabla de comparación costo/beneficio LI-fi vs Wi-fi

Costo/Beneficio

VALOR

Li-Fi

PTS

Wi-Fi

PTS

Energía eléctrica:

Beneficio

Costo

15%

15%

Una sola fuente de

transmisión de datos y

alimentación a la vez

Bajo consumo

15%

15%

Fuente de alimentación para uno

más equipos para poder transmitir

datos

Doble uso de energía

5%

5%

Transmisión de

datos:

Beneficio:

Costo:

20%

20%

La trasmisión de datos se

hace de forma segura, debido

a que solo transmite estando

debajo de las bombillas tipo

led, esto quiere decir que

como no se propaga, la red

no es vulnerable a ataques

cibernéticos

No existe pago por utilización

del espectro radioeléctrico

20%

20%

Debido a que la trasmisión de

datos se realiza a través de ondas

radioeléctricas, se propaga por el

aire, la cual es vulnerable a

ataques de parte de tercero tal

como lo es el conocido “robo de

contraseña” para adquirir el

beneficio de transmisión de datos

Al tratarse las ondas

radioeléctricas tiene un costo

dependiendo las leyes estipuladas

en el país que se implemente

5%

5%

Ruido Visual

Beneficio

Costo

15%

15%

Al ser bombillas o luminarias

de transmisión evita la

aperción de equipos por

doquier

No se necesita gabinetes de

organización

15%

15%

Como punto transmisión repetible,

existe la aparición de más de

equipo que no siempre es

agradable para el usuario.

Dependiendo de la ubicación del

equipo, se necesita un accesorio

extra, como gabinetes o racks.

5%

5%

TOTAL 100% 30%

ANEXO N° 6

Factura de compra de componentes que conforman el prototipo funcional

ANEXO N° 7


ANEXO N° 8


ANEXO N°9

Print de pantalla de Diagrama de Gantt- Cronograma en Project

ANEXO N° 10

Carta de petición para validación por juicio de experto

Guayaquil, Agosto del 2016

Ing. Lenin Morejón Campoverde

Asunto: Validación de instrumento por juicio de Experto Saludos cordiales. Por la presente nos dirigimos a usted con el respeto y consideración

debida, como ex estudiantes de su cátedra, nos acogemos a su gran

experiencia y trayectoria profesional en el campo de las

telecomunicaciones, solicitamos su colaboración en emitir su JUICIO DE

EXPERTO para la validación del instrumento obtenido dentro del proceso

de titulación desarrollado bajo el tema: “ESTUDIO DE LA TECNOLOGÍA

LI-FI COMO ALTERNATIVA DE COMUNICACIÓN DE FORMA

INALÁMBRICA EN LA CARRERA DE NETWORKING Y

TELECOMUNICACIONES”

Por su dispuesta colaboración, quedamos de usted eternamente

agradecidos.

Atentamente:

____________________ _____________________

CINTHIA SAÑUDO A. IRVING OYOLA P.

ANEXO N° 11

ANEXO N° 12

Aceptación del proceso del trabajo de titulación por parte de la tutora

ANEXO N° 13

Aceptación por parte de la directora del proyecto

ANEXO 14 Petición de aceptación de entregables dirigida al Director de la CINT

ANEXO N °15

ANEXO N° 16

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