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UNIVERSIDAD FERMIN TORO
VICE-RECTORADO ACADEMICO
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE TELECOMUNICACIONES
DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRANSMISION DE FALLAS Y AVERIAS DE
LA RED DE COBRE DE PLANTA EXTERNA PERTENECIENTE A LA
CENTRAL MORAN DE LA EMPRESA C.A.N.T.V UBICADA EN LA
CIUDAD DE BARQUISIMETO EDO. LARA
Autor: Br. Javier Ortegano
Tutor: Ing. Naudy Arteaga
Cabudare, Agosto de 2013
UNIVERSIDAD FERMIN TORO
VICE-RECTORADO ACADEMICO
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE TELECOMUNICACIONES
DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRANSMISION DE FALLAS Y AVERIAS DE
LA RED DE COBRE DE PLANTA EXTERNA PERTENECIENTE A LA
CENTRAL MORAN DE LA EMPRESA C.A.N.T.V UBICADA EN LA
CIUDAD DE BARQUSIMETO EDO. LARA
Trabajo de grado presentado para optar por el título de Ingeniero de
Telecomunicaciones
Autor: Br. Javier Ortegano
Tutor: Ing. Naudy Arteaga
Cabudare, Agosto del 2013
ÍNDICE GENERAL
p.
DEDICATORIA…………………………………………………………………iii
AGRADECIMIENTO…………………………...……………………………...iv
INDICE GENERAL……………………….,……………………………………v
LISTA DE FIGURAS………………………………………………………….viii
LISTA DE CUADROS………………………………………………………....ix
RESUMEN………………………………………………………………………x
INTRODUCCION………………………………………………….…………..11
CAPÍTULO
I EL PROBLEMA
Planteamiento del problema……………………………………………15
Objetivos de la Investigación…………………………………………..17
Objetivos General………………………………………………….…...17
Objetivos Específicos…………………………………………….……18
Justificación e Importancia……………………………….………….…19
Alcances………………………………………………………….…….20
Limitaciones……………………………………………………………21
II MARCO TEÓRICO
Antecedentes de la Investigación……………………………………….23
Bases Teóricas……………………………………………………….….26
Glosario de términos básicos……………………………………………63
III MARCO METODOLÓGICO
Naturaleza de la Investigación…………………………………….….65
Población………………………………………………………….….67
Muestra………………………………………………………….…...68
Técnicas de recolección de Datos………………………………..…..68
Fases de la investigación……………………………………….….…69
Fase I: Diagnóstico…………………………………………….…….69
Fase II: Factibilidad……………………………………………….…70
Fase III: Diseño del proyecto…………………………………….…..74
LISTA DE FIGURAS
FIGURAS p.
1 Redes que integran la planta telefónica 27
2 Regletas en distribuidores central Barquisimeto Centro de CANTV 28
3 Fosa de cables central Barquisimeto Centro de CANTV 29
4 Tipos de conectores empleados para fibra óptica 32
5 Cable Coaxial 33
6 Conectores empleados en cables coaxiales 34
7 Cable Multipar PCM 35
8 Cable multipar con capacidad de 150” pares 36
9 Funciones de los cables en la Red Telefónica 38
10 Armario de Distribución Secundaria 39
11 Armario de Distribución Secundaria Zona Industrial II 40
12 Terminal Slic 42
13 Red Directa 44
14 Red Flexible 45
15 Empalme Recto 45
16 Empalme Derivado 46
17 Empalme de Sangría 47
18 Esquema de conexiones de los elementos de un sistema SCADA 52
19 Esquema de conexiones de la RTU 53
20 Dynatell 965AMS/ADSL2+ Implementada como herramienta
en el área de Planta externa para localización de fallas y averías 76
LISTA DE CUADROS
CUADROS p.
1 Ejemplo de (pico) de potencia de transmisión 59
De una tarjeta inalámbrica IEEE 802,11a/b
2 Valores típicos de pérdida en los cables para 2,4GHz. 60
3 Pérdidas en Espacio Abierto (PEA) en dB 62
Para diferentes distancias y frecuencias
4 Valores típicos de la sensibilidad del receptor 63
De las tarjetas de red inalámbrica
UNIVERSIDAD FERMIN TORO
VICE-RECTORADO ACADEMICO
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE TELECOMUNICACIONES
DISEÑO DE UN SISTEMA DE TRANSMISION DE FALLAS Y AVERIAS DE
LA RED DE COBRE DE PLANTA EXTERNA PERTENECIENTE A LA
CENTRAL MORAN DE LA EMPRESA C.A.N.T.V UBICADA EN LA
CIUDAD DE BARQUISIMETO EDO. LARA
Autor: Br. Javier Ortegano
Tutor: Ing. Na.udy Arteaga
RESUMEN
Las telecomunicaciones se han convertido en una necesidad del día a día, que ha ido
evolucionando de manera indetenible. En nuestro país Venezuela se ubica una de las
empresas pioneras de las telecomunicaciones, La Compañía Anónima Nacional de
Teléfonos de Venezuela mejor conocida como CANTV. La cual ofrece servicios de
telefonía básica e Internet (ABA) principalmente a través de redes de cobre de planta
externa, donde muchas veces surge la problemática de fallas en el sistema que pueden
llegar a dejar sin servicio al abonado. Por esta razón se desea diseñar el siguiente
sistema, basado en el polo de de investigación II hombre, ciudad y territorio bajo la
línea de investigación sistemas analizadores y/o simuladores aplicados a las
telecomunicaciones en beneficio de la sociedad, el cual consiste en el diseño y
construcción de un prototipo para el monitoreo de las redes locales de planta externa
específicamente en la central Moran a través del Software/Hardware SCADA en
complemento con sensores encargados de medir la continuidad de la misma para
poder detectar fallas o averías causadas por hilos abiertos, baja aislación, pares
traspuestos y pares trocados. Mientras que la comunicación entre la red de cobre y el
sistema operativo se realizara a través de un modulo Xbee. Todo esto con el objetivo
principal de que el problema sea solventado antes de que el abonado se percate que se
encuentra sin servicio.
Descriptores: Red de planta externa, sistema operativo SCADA, alarma, sensores y
Redes Inalámbricas Zigbee.
INTRODUCCION
Actualmente convivimos en una sociedad de propensos cambios, especialmente
el área de las telecomunicaciones, ya que hoy en día es fácil y cotidiano
comunicarnos a cualquier parte del país o del planeta. Sin embargo no solo podemos
implementar la comunicación de voz, sino también la transmisión y recepción de
información a través de las redes de datos, bien sea para investigaciones
documentales, descargas de archivos, video llamadas, videoconferencias, sistemas de
monitoreo, etc. Este último nos permite hoy en día poder estar al tanto de lo sucedido
en un área determinada.
A través de los sistemas de monitoreo podemos llevar a cabo el control bien sea
de la producción de mercancía de una empresa, instituciones que cuenten con
sistemas automatizados que requieran del control y vigilancia constante, entre otros.
Con el fin de detectar fallas en dichos sistemas para que estas sea solucionadas lo
antes posible.
Para el siguiente proyecto de investigación, se muestra el desarrollo y
aplicación de un sistema de monitoreo a través del software denominado SCADA
(Adquisición, Supervisión y Control de Datos) para las redes de cobre de planta
externa de la empresa CANTV (Compañía Anónima Nacional de Teléfonos de
Venezuela) específicamente las pertenecientes al armario de distribución secundaria
ADS67 de la central Moran correspondiente a la misma empresa.
El objetivo de este sistema sobre las mencionadas redes es llevar el control y
supervisión de Averías y Fallas de cable que se presentan en ellas, ya que estas
ocasionan molestias a los usuarios, por quedarse sin el servicio de telefonía básica e
Internet ABA; a su vez no es conveniente para la empresa el reporte constante de
estas fallas debido a que esto afecto sus niveles de producción.
Con dicho sistema de monitoreo se desea lograr la eficiencia y rapidez en
cuanto a la reparación de fallas y averías de cable, ya que a través del mismo se
lograra detectar y reparar la eventualidad antes del que el abonado percate tal
situación. El proyecto a desarrollar, está estructurado en tres (3) capítulos:
El Capitulo I, denominado Planteamiento del Problema, contiene la
problemática de estudio planteada, la cual se busca solucionar, así como también los
objetivos generales y específicos que se desean alcanzar a través de dicho proyecto de
investigación, aquí también se resalta la justificación, alcances y limitaciones del
mismo.
En el Capítulo II, denominado Marco Teórico, donde se desarrollan los
antecedentes y bases teorías que sustentan dicho proyecto de investigación. Allí
también se ubica el glosario de términos básicos, que se refiere a los términos poco
conocidos y muy utilizados dentro del desarrollo de la investigación.
En el Capítulo III, denominado Marco Teórico, aquí se desarrolla la
metodología de investigación implementada, el diagnostico de la situación
problemática el cual puede ser documental o en el mismo campo donde se desarrolla
la investigación; las factibilidades y fases del diseño que se llevara a cabo para dar
solución a la problemática presente.
CAPITULO I
EL PROBLEMA
Planteamiento del Problema
La compañía Anónima Nacional de Teléfonos de Venezuela CANTV, fundada
en 1930, es la pionera de las Telecomunicaciones en nuestro país; desde sus inicios su
objetivo ha sido poder interconectar a los venezolanos desde cualquier punto del
territorio nacional incluyendo los sitios más remotos a través del servicio de telefonía
básica e Internet mejor conocido como ABA (Acceso a Banda Ancha) para ofrecer
una mejor comodidad y calidad de vida.
Actualmente CANTV. Tiene a su cargo el departamento de IR que significa
Instalación y reparación de averías, en este caso nos enfocaremos en el área de
reparación la cual consiste en el mantenimiento de la red de cobre perteneciente al
área de planta externa en cuanto a fallas del servicio de telefonía básica y ABA
(Acceso a Banda Ancha) por causa de hilos abiertos, pares trocados, pares traspuestos
y baja aislación en ellos, entre otros que generalmente se presentan en las rede de
cobre de planta externa debido a factores climáticos como descargas eléctricas a
causa de tormentas, fallas por agentes físicos y externos como cortaduras,
perforaciones, roturas causadas por maquinarias o trabajadores, contactos con cables
de alta potencia, electrolisis, corrosión y otros agentes de naturaleza química o
eléctrica.
Cada vez que se presentan fallas en el servicio de determinado usuario, este
reporta la falla del mismo a través de un número telefónico de atención al cliente, una
vez hecho el reporte este es transferido al sistema de administración de averías TAS
por sus siglas en ingles Trouble Administration System. Este sistema consiste en
medir el tiempo desde que el usuario reporta la problemática del servicio por
cualquier tipo de causa que lo afecte. El reporte de avería tiene un lapso de tiempo
para su vencimiento, específicamente 72 Horas para averías de cable y 4 horas para
averías de ABA, en caso de que dicho reporte caduque, se mostrara nuevamente en el
sistema pero esta vez como repetido, lo que afecta la productividad de la empresa ya
que la misma es medida por un indicador de producción laboral.
Para la gestión del mantenimiento del servicio de las redes planta externa.
existe un personal técnico especializado en el área, que se encarga de solventar estas
fallas y cancelar el reporte de avería antes de la fecha de vencimiento a través del
sistema TAS insertando una clave de acceso personal y códigos de cancelación que
posee cada empleado de la empresa. Sin embargo para poder llevar acabo su labor en
cuanto a reparación de fallas o averías de cable en las redes de cobre planta externa,
se necesita el reporte del abonado al cual se le presenten problemas en el servicio.
Dicha situación es insatisfactoria e incómoda tanto para la empresa como para
el cliente debido al retraso de atención por el personal técnico que muchas veces se
presenta debido a factores climáticos, vías obstruidas, protestas, entre otros así como
también la cancelación del reporte de averías en el servicio de telefonía básica e
Internet por parte del personal sin haber solventado el problema y el no poder ubicar
al cliente dentro del hogar para poder realizar las pruebas necesarias que permitan
solventar tal situación, el factor tiempo que muchas veces no permite que se puedan
atender gran cantidad de clientes en un solo día lo que ocasiona el vencimiento de los
reportes de averías debido a que estos cuentan con horas de caducación, las
condiciones de la zona de trabajo, es decir, si la zona es de alto riesgo y requiere de
una hora específica para trabajar en ella. Todos estos factores antes mencionados
generan pérdidas de producción y ganancias para la empresa.
Por tal motivo al establecer dicho problema, surgen las siguientes interrogantes:
¿Es posible que este sistema mejore los niveles de producción dentro de la
empresa y la satisfacción del cliente con respecto al servicio?
¿Serán compatibles los elementos o dispositivos que conforman el sistema de
monitoreo SCADA con los elementos ya existentes en la red de planta externa?
¿Sera factible a nivel económico y de proyección, la instalación de dicho
sistema?.
¿Sera posible llevar a cabo el desarrollo de un prototipo que permita demostrar
la solución al problema planteado?
Objetivos de la Investigación
Objetivo General
Diseñar un sistema de transmisión de fallas y averías de la red de cobre, de
planta externa perteneciente a la central Morán de la empresa CANTV ubicada en la
Ciudad de Barquisimeto Edo. Lara.
Objetivos Específicos
1. Evaluar el nivel de producción laboral actual de la empresa con respecto al
sistema de administración de averías TAS, la eficiencia y rapidez para
solventar las necesidades de los clientes.
2. Comparar los elementos del sistema de monitoreo a implementar con los
elementos existentes en la red de planta externa.
3. Estudiar las factibilidades operativas, técnicas y económicas para llevar a cabo
el sistema de monitoreo.
4. Desarrollar un prototipo que permita demostrar el funcionamiento y
factibilidad del sistema de monitoreo para las redes de locales de planta
externa a través del software SCADA.
Justificación e Importancia
El servicio de las telecomunicaciones en Venezuela, específicamente la
telefonía básica e Internet ABA que ofrece la empresa CANTV a los usuarios que se
benefician de la central Moran es sumamente una necesidad imperiosa además de ello
la central Moran es una de las centrales que presenta más averías en sus redes
diariamente. Durante el transcurrir de los años se ha buscado poder ofrecer el servicio
más optimo de los mismos, implementando equipos y herramientas que puedan
contribuir al mantenimiento preventivo de las redes de cobre de planta externa; sin
embargo no se ha dejado de presentar el problema constante de las averías o fallas de
cable, las cuales son situaciones tediosas que llegan a impedir la fluidez del servicio
de uno o varios abonados a la vez.
Actualmente para combatir esta problemática, una de las medidas que se
implementa es el sistema FORTEL, un sistema antiguo que se encarga de ubicar
averías específicamente en los ADS (Armarios de Distribución Secundaria), mas no
es implementado en los NGN (Nodos de Nueva Generación) debido a que no cuenta
con la capacidad necesaria para ubicar averías en este tipo de mini centrales
telefónicas. Para hacer uso del sistema FORTEL es necesario que el reporte de
averías este abierto; tal sistema funciona realizando una llamada a través de un
teléfono convencional al número destinado para este (1814), es allí donde el técnico
realiza las pruebas necesarias de cada numero reportado por el cliente, a través de
estas pruebas se mide continuidad para la localización de pares abiertos y de baja
aislación, mas no detecta pares traspuestos o en Split.
En cuanto a los equipos que se utilizan para facilitar la localización de averías
en la red de cobre, se encuentra la Dynatell, un instrumento de medición que actúa
como localizador de fallas en la red telefónica, ya que es capaz de tomar medidas de
voltaje, aislación, decibeles, pares abiertos, pares en Split o trocados. Sin embargo
este equipo tiene un alcance de medida de hasta 30.000Mts además de ello este
equipo es costoso y su adquisición se encuentra fuera del país. Otro de los equipos
que se implementa para este trabajo es el localizador de pares abiertos 230M, este
equipo de medición es analógico y se encuentra fuera del mercado; consiste en tomar
medidas de corriente con alcances de 2Km desde el ADS, NGN o desde una manga
terminal y a través de estas medidas indica a cuantos metros es posible que este la
falla en la red de cobre.
A pesar de que existe un sistema y equipos con los que ha buscado facilitar el
trabajo de mantenimiento integral para las redes de cobre de planta externa, no se ha
podido lograr la meta de llevar el indicador de averías, el cual es el medidor de
producción a un 120% de manera constante o mensual como es el deber ser. Por ello
la importancia del diseño de este sistema de monitoreo en las redes de planta externa,
el cual está basado en el polo de de investigación II hombre, ciudad y territorio bajo
la línea de investigación sistemas analizadores y/o simuladores aplicados a las
telecomunicaciones en beneficio de la sociedad. Que contribuiría a elevar el
mantenimiento preventivo de la misma a un nivel mas optimo que permita la fluidez
y calidad de productividad en la empresa así como la satisfacción de los usuarios de
dichos servicios.
Alcances y Limitaciones
Alcances
Con dicho sistema de monitoreo se pretende elevar el nivel de productividad la
y efectividad de la gestión de mantenimiento integral, específicamente en reparación
de averías de cable presentes en la redes locales de planta externa, además de ello
ofrecer un optimo servicio de comunicación a los usuarios existentes y futuros. En el
caso de presentarse una falla en las redes locales, esta será resuelta de manera rápida
y eficiente para evitar quejas de los abonados con respecto a la empresa y al servicio
de Telecomunicaciones.
Con base a lo planteado, se diseñara un sistema de monitoreo que estará
constituido por un medio operativo a través del software/Hardware SCADA; para el
cual se establecerá la ruta de la red local perteneciente a la central Moran, en la cual
se podrá observar gráficamente las redes aéreas como subterráneas, empalmes,
terminarles y otros elementos que la conforman, así como también se observara la
continuidad de los hilos de cobre a través de la información que recolectara el sistema
en una base de datos propia. El proceso de monitoreo se observara a través de un
computador convencional, este a su vez se comunicara por medio de una Interfaz
RS232 a un modulo de comunicación Xbee, el cual actuara como receptor de la
información proveniente de otro modulo de transmisión Xbee.
Por otra parte, se tomara un pequeño tramo de cable con capacidad de veinte
pares (20”) que tendrá como fuente de alimentación un circuito generador de bits el
cual se encargara de inyectar a los hilos de cobre un bit para generar una corriente
que sea detectada por los sensores que estarán ubicado en los puntos de empalme de
la red, el circuito generador de bits estará conformado por un microcontrolador
AT89C51 para que esta actúe sobre los hilos de cobre cada cierto tiempo para así
realizar las pruebas de continuidad necesarias.
Por otra parte, al cable implementado para el prototipo se le realizara dos
empalmes de diez pares cada uno, a dichos empalmes se les conectara un sensor
medidor de corriente ACS714; estos se conectara a un convertidor analógico/digital el
cual será el encargado de transmitir la información de los valores de corriente a un
segundo microcontrolador AT89C51, el cual tendrá configurando una comunicación
serial a través de una interfaz RS232 para establecer la conexión entre el mismo y el
modulo transmisor Xbee, este ultimo será el encardo de llevar la información de
modo inalámbrico al modulo receptor antes mencionado.
Limitaciones
Son muchos los factores que pueden llegar a dejar sin servicio telefónico o de
Internet al usuario. Es por ello que las fallas que se presenten en la redes locales de
planta externa no son las únicas que afectan tales servicios, es decir, existen otros
tipos de averías que se presentan dentro del hogar del cliente, como por ejemplo
conectores RJ11 sulfatados, línea interna deteriorada, micro filtros en mal estado,
Modem o aparato telefónico dañado, cable ramal partido entre otros.
Gracias a estas circunstancias el sistema de monitoreo que se desea
implementar en este proyecto de grado, es limitado para determinar este tipo de fallas
que afectan el servicio del abonado. Sin embargo reparar una avería dentro del hogar
del cliente es mucho más fácil debido a que se localiza rápidamente a diferencia de
una avería en la red local de planta externa para la cual en muchas ocasiones se
requiere hacer recorrido de las mismas para lograr ubicar la falla del sistema.
Otra de las limitantes del sistema monitoreo de transmisión de fallas y averías,
es que el mismo solo puede ser implementado para cables de menor capacidad (diez y
veinte pares). Esto se debe a que el circuito generador de bits está conformado por un
microcontrolador que solo tiene capacidad para realizar pruebas de continuidad a 20
pares de hilos de cobre.
CAPITULO II
MARCO TEORICO
Antecedentes de la Investigación
Para desarrollar un proyecto de investigación, es necesario contar con bases o
fundamentos que permitan fortalecer dicho proyecto. Es por ello que se debe tomar
en cuenta los antecedentes, los cuales son la presentación de la información que va
directamente relacionada con nuestro tema de estudio, donde se exponen detalles
claros y precisos referentes a nuestro proyecto de investigación, que además sirven de
apoyo para desarrollar el diseño de algún sistema novedoso o simplemente la
búsqueda de solución a una problemática actual. En este orden de ideas se presentan
algunos autores quienes culminaron con éxito sus estudios, tal es el cado de:
Veliz F. (2009) Diseño un sistema de transmisión y monitoreo de
parámetros ambientales a través de una red inalámbrica (802.11b) para las
empresas COFERCA C.A y CONRIEGO C.A Para optar por el título de
Ingeniero de Telecomunicaciones de la universidad “Fermín Toro”. Con el objetivo
de garantizar las condiciones adecuadas de trabajo de la empresa, por medio del
diseño desarrollado se estrecharon las comunicaciones entre estas dos empresas
minimizando riesgos en cuanto al monitoreo de los valores ambientales, facilitando el
análisis de datos utilizando tecnología inalámbrica. Este sistema monitoreaba
parámetros específicos de tiempo, iluminación y ruido.
Este tema de investigación aporta estudios en la factibilidad de las redes
inalámbricas, para ser implementadas en el sistema de transmisión de fallas y averías
de la red de cobre de planta externa perteneciente a la central Moran, específicamente
las redes sensoriales Zigbee, que son redes Inalámbricas .que permiten establecer
comunicación entre varios puntos.
País Pinto E. (2009) Desarrollo un sistema de monitoreo en tiempo real del
rendimiento de cosechas de cultivos por medio de redes integradas de datos
para la hacienda San Francisco en Acarigua Edo. Portuguesa. Para optar por el
título de Ingeniero de Telecomunicaciones de la universidad “Fermín Toro”. Con el
objetivo de aportar al sector agrícola de la región un instrumento que facilite un
sistema de adquisición de datos para coadyuvar en un mayor rendimiento de la
cosecha, de manera que se solucione el problema presentado por los propietarios de la
hacienda, el cual se refiere, que no cuentan con un dispositivo ni con una base de
datos que permita saber el rendimiento y calidad de la cosecha. Este sistema hace uso
de las redes de datos para el proceso de adquisición de los mismos, los cuales son
transmitidos a un computador para observar el rendimiento de la cosecha.
El aporte de este proyecto de investigación para con el sistema de monitoreo de
transmisión de fallas y averías en la red de cobre, es la implementación de
transmisión de datos en tiempo real que permitirán detectar cualquier eventualidad
que se presente.
Bastidas F. (2010) desarrollo el diseño de un sistema de monitoreo para la
sala de transmisión del nodo UA5000 en Urachiche Edo. Yaracuy para la
empresa CANTV. Para optar por el título de Ingeniero de Telecomunicaciones de la
universidad “Fermín Toro”. Esta idea tenía como finalidad crear un prototipo que
consiste en un modulo de transmisión, el cual recolectara los datos para luego ser
enviados por un medio guiado hasta acoplar una tarjeta llamada “alarm box”, ubicada
en el nodo la cual se utiliza para adaptar el prototipo y enviar la información por fibra
óptica.
El aporte de esta investigación tiene que ver con el estudio del funcionamiento
en la transmisión de datos entre las redes de cobre de planta externa y el sistema
operativo SCADA específicamente en la configuración del sistema de alarma.
W. Delgado (2010) desarrollo un sistema de monitoreo de fallas vía
microondas para la central telefónica CANTV Atarigua- Estado Lara, Para optar
por el título de Ingeniero de Telecomunicaciones de la universidad “Fermín Toro”.
Dicho sistema consistía en verificar continuamente el estado de funcionamiento de las
tarjetas troncales que conforman la central telefónica y enviar la información vía
microondas a la oficina de control ubicada en la ciudad de Barquisimeto. Con la
finalidad de mejorar el funcionamiento de la central evitando y corrigiendo los cortes
que intervienen en las señales de transmisión y así mismo el descontento de los
usuarios por los inconvenientes.
Este proyecto de investigación contribuye al análisis del tipo de fallas que se
pueden monitorear y detectar más allá de las tarjetas troncales, específicamente en las
redes de cobre de planta externa a través del software/Hardware SCADA.
Bases Teóricas
La Red de Telecomunicaciones
En sus comienzos estuvo diseñada para las transmisiones de signos
telegráficos, luego, para la comunicación telefónica; seguidamente el envió de
señales de televisión, datos, gráficos, correspondencia electrónica, alarmas etc. La red
no solo es soporte para interconectar personas y maquinas, sino que es un medio para
disponer de información.
Una red de telecomunicaciones permite la comunicación dentro de un área
urbana, de un país o a escala internacional, tal como se escribe en la actualidad se
puede diferenciar en varias redes de acuerdo a su uso.
A. La red urbana
B. La red Interurbana
C. La red Internacional
Figura Nro. 1
Redes que integran la planta telefónica
Fuente: Guía Generalidades de Planta Externa del Centro de Estudios Técnicos
CANTV (1996)
Elementos de la planta externa: A lo largo del recorrido del cable, desde el
distribuidor principal hasta llegar al cliente, hay una serie de elementos diferenciados
con funciones específicas y agrupadas en elementos internos y externos, formando los
enlaces telefónicos los cuales son parte de ambos elementos.
Elementos Internos: Son todos aquellos que se encuentran en el interior del
edificio de la central, estos son:
Distribuidor principal: Se denomina así al conjunto de bastidores en una
central telefónica conteniendo regletas verticales y horizontales, donde se conectan
cables distintos (par telefónico) que permiten la conexión entre los pares de la red
urbana y los números telefónicos por medio de un jumper de acuerdo a una
asignación preestablecida. También permiten la conexión entre los pares troncales de
cable a fin de interconectar entre si las centrales telefónicas, permite la interconexión
de líneas para larga distancia, entre otras. El distribuidor principal constituye el
primer elemento de la planta Externa y es donde comienza la red telefónica.
Figura Nro.2
Regletas en distribuidores central Barquisimeto Centro de CANTV
Fuente: Fotografía tomada por Rodríguez (2008)
Fosa de cables: Es la construcción subterránea ubicada generalmente debajo de
la central donde concurren todos los cables que viene de la calle para ser conectados
al distribuidor principal.
Figura Nro.3
Fosa de cables central Barquisimeto Centro de CANTV
Fuente: Fotografía tomada por Rodríguez (2008)
Elementos externos: Son todos aquellos que están fuera del edificio de la
central telefónica, estos son:
A. Cables: Es el medio físico a través del cual se establece la comunicación y
pueden ser de dos tipos, como cables de fibra óptica y cables de cobre.
B. Cables de fibra óptica: Es una fibra de vidrio altamente refinada de un
diámetro aproximado al cabello humano (125 Micras) y a través del cual se
pueden transmitir grandes cantidades de información mediante la
modulación de la intensidad de la luz. Su funcionamiento se basa en trasmitir
por el núcleo de la fibra un haz de luz, tal que este no atraviese el núcleo,
sino que se refleje y se siga propagando, este medio de transmisión presenta
las ventajas de un peso y diámetro reducido, ancho de banda de gran
capacidad, sistemas de multiplexación que permiten enviar 32 haces de luz a
una velocidad de 10Gb/s cada uno por una misma fibra, dando lugar a una
velocidad total de 320Gb/s. Su atenuación es muy baja, además es inmune al
ruido electromagnético y la materia prima con la que se fabrica es
abundante. Sin cuenta con las desventajas de la fragilidad de las fibras,
necesidad de usar transmisores y receptores más caros, los empalmes entre
fibras son difíciles de realizar, especialmente en el campo, lo que dificulta
las reparaciones en caso de rotura del cable. La fibra óptica está clasificada
en los siguientes tipos de acuerdo a su modo de propagación:
Fibra Multimodo: Este tipo de fibra puede propagarse en más de un
modo de luz, se usan comúnmente en aplicaciones de corta distancia,
menores a 1km. Es simple de diseñar y económica.
El núcleo de una fibra multimodo tiene un índice de refracción inferior, pero del
mismo orden de magnitud, que el revestimiento. Debido al gran tamaño del núcleo de
una fibra multimodo, es más fácil de conectar y tiene una mayor tolerancia a
componentes de menor precisión.
Dependiendo el tipo de índice de refracción del núcleo, tenemos dos tipos de
fibra multimodo.
1. Índice escalonado: en este tipo de fibra, el núcleo tiene un índice de
refracción constante en toda la sección cilíndrica.
2. Índice gradual: En este tipo, el índice de refracción no es constante.
Fibra monomodo
En esta fibra sólo se propaga un modo de luz. Esto se logra reduciendo
el diámetro del núcleo de la fibra hasta un tamaño que sólo permite un
modo de propagación, se utiliza en aplicaciones de larga distancia, a
más de 100Km.
Componentes de la fibra óptica:
Estos elementos se encargan de conectar las líneas de fibra a un elemento, ya
puede ser un transmisor o un receptor. Los tipos de conectores disponibles son muy
variados, entre los que podemos encontrar se hallan los siguientes:
FC que se usa en la transmisión de datos y en las telecomunicaciones.
FDDI se usa para redes de fibra óptica.
LC y MT-Array que se utilizan en transmisiones de alta densidad de datos.
SC y SC-Dúplex se utilizan para la transmisión de datos.
ST se usa en redes de edificios y en sistemas de seguridad.
Figura Nro. 4 Tipos de conectores empleados para fibra óptica
Fuente: es.wikipedia.org
C. Cable de cobre o cable multipar: es el que está constituido por hilos de
cobre cubiertos de un aislante de plástico y una chaqueta protectora, estos
cables se clasifican en cable coaxial, cable PCM, y cable multipar a
frecuencia vocal.
D. Cable coaxial: El cable coaxial es similar al cable utilizado en las antenas de
televisión: un hilo de cobre en la parte central rodeado por una malla
metálica y separados ambos elementos conductores por un cilindro de
plástico, protegidos finalmente por una cubierta exterior. La denominación
de este cable proviene que los dos conductores comparten un mismo eje de
forma que uno de los conductores envuelve al otro.
La malla metálica exterior del cable coaxial proporciona una pantalla para las
interferencias. En cuanto a la atenuación, disminuye según aumenta el grosor del hilo
de cobre interior, de modo que se consigue un mayor alcance de la señal. El cable
coaxial es menos susceptible a interferencias y ruidos que el cable de par trenzado y
puede ser usado a mayores distancias que éste. Además puede soportar más
estaciones en una línea compartida siendo un medio de transmisión muy versátil con
un amplio uso. Los más importantes son: Redes de área local, tr5ansmision telefónica
a larga distancia y distribución de televisión por cable. Transmite señales analógicas y
digitales, su frecuencia y velocidad son mayores que las del par trenzado.
El gran inconveniente de este tipo de cable es su grosor, superior al del cable de
par trenzado, lo que dificulta mucho su instalación, encareciendo ostensiblemente el
coste por mano de obra. Los elementos necesarios para la conexión del cable coaxial
pertenecen a la familia denominada BNC. Los principales son:
Conector BNC, en forma de T, conecta la tarjeta de red del ordenador con el
cable de red.
Terminador, se trata de una resistencia de 50 ohmios que cierra el extremo del
cable. Su finalidad es absorber las señales perdidas, y así evitar que reboten
indefinidamente.
Conector acoplador, denominado barrel, utilizado para unir dos cables y así
alargar su longitud.
Figura Nro. 5 Cable Coaxial
Fuente: redesdosfess.blogspot.com
Figura Nro. 6
Conectores empleados en cables coaxiales
(Conector BNC, Terminador y Conector Acoplador)
Fuente: cablematic.es
E. Cable PCM: Es un multipar que posee una pantalla que separa la
transmisión de la recepción y trabaja a alta frecuencia. La comunicación en
este cable se basa en la modulación de impulsos eléctricos. El mismo se
emplea en las redes de planta externa, específicamente en los terminales que
contienen los empalmes; estableciendo la conexión la red de cobre y los
cabalotes que contiene el terminal. Para dar corriente a los cables ramales
que van hasta la caja de protección ubicada en el hogar del cliente.
Figura Nro. 7 Cable Multipar PCM
Fuente: diamart.com
F. Cable multipar a frecuencia vocal: Es el cable que por sus características
permite transmitir señales de baja frecuencia hasta 4KHZ. Ya que es
empleado para canales telefónicos y es el principal medio de transmisión
empleado generalmente en la red de cobre de planta externa. Este medio de
transmisión de cobre, se rige por el siguiente código de colores, el cual se
muestra en la siguiente tabla a continuación:
COLOR Nro. DE PAR
HILO A HILO B
Blanco Azul 1
Blanco Naranja 2
Blanco Verde 3
Blanco Marrón 4
Blanco Gris 5
Rojo Azul 6
Rojo Naranja 7
Rojo Verde 8
Rojo Marrón 9
Rojo Gris 10
Tabla Nro. 1: Código de Colores Implementado para las Redes de Cobre
Fuente: Guía Generalidades de Planta Externa del Centro de Estudios Técnicos
CANTV (1996)
A través de este código se puede identificar el número de par que le
corresponde a cada abonado y por el cual se le asigna su servicio telefónico, de
Internet o ambos a la vez.
Figura Nro. 8Cable multipar con capacidad de 150” pares, implementado para
el servicio de telefonía básica Fuente: Fotografía Tomada por Hurtado (2011)
Por las funciones que cumplen de dentro de la red, a todos los cables se le
asignan las siguientes denominaciones:
Cable troncal: Es el cable que interconecta las diferentes centrales y puede
ser del tipo multipar, fibra óptica o cable PCM. Los pares contenidos en
estos cables se llaman pares troncales.
Cable central: Es el cable que interconecta el distribuidor principal con un
armario de distribución primario (ADP) o con un armario de distribución
secundaria (ADS). Los pares contenidos en estos cables se llaman pares
centrales.
Cable primario: Es el que interconecta un armario de distribución primaria
con uno o más armarios de distribución secundarios. Los pares contenidos en
este cable se denominan pares primarios
Cable eslabón: Es el que interconecta dos armarios de distribución primaria o
secundaria y se instala con carácter provisional cuando en la zona servida
por un armario de distribución, la demanda del servicio ha sido mayor a la
prevista y se han agotado los pares centrales.
Cable secundario: Es el cable que va desde el armario de distribución
primario hasta los terminales (Puntos de dispersión) de donde salen los cable
ramales que van hasta los clientes.
Cable local: Es el cable que va desde el armario de distribución secundaria
hasta los terminales. Y se distribuye de igual forma que un cable secundario,
con la diferencia que proviene desde un ADS.
Cable directo: Es el cable que va desde el distribuidor principal hasta los
puntos terminales.
Figura Nro. 9 Funciones de los cables en la Red Telefónica
Fuente: Fuente: Guía Generalidades de Planta Externa del Centro de Estudios
Técnicos CANTV (1996)
Armarios de distribución
Estos armarios están constituidos por un conjunto de regletas debidamente
dispuestas y protegidas por una caja metálica o de fibra a la cual concurren cables de
entrada y parten cables de salida. El puenteado para la continuidad del par telefónico,
se establece a través de cortos trozos de par telefónico denominados “JUMPER”, los
cuales son fijados por sus extremos a las regletas. Los armarios de distribución
pueden ser: Armario de Distribución Primaria (ADP) y Armario de Distribución
Secundaria (ADS).
Armario de Distribución Primaria
Este armarios está constituido por un conjunto de regletas debidamente
dispuestas y protegidas por una caja metálica o de fibra, a la cual concurren los cables
centrales que luego han de distribuirse en cables primarios o secundarios. Un primer
grupo de regletas, contiene los extremos finales de los pares centrales que convergen
en el ADP. Un segundo grupo, contiene los extremos iniciales de los pares primarios
o secundarios que parten de este armario.
El puenteado en las regletas que entran (Centrales) con las regletas que salen
(Primarias o Secundarias) se realizan con trozos de pares de calibre 0.4 ó 0.63 mm de
colores amarillo/rojo o blanco/negro, llamados “JUMPERS”
Figura Nro. 10
Derecha: Cuenta del cable central 4 y 5 de la central Pate e ‘Palo de CANTV,
Izquierda: ADP Armario de Distribución Secundaria
Fuente: Fotografía tomada por Hurtado (2010)
Este armario está constituido por los mismos elementos que constituyen un
armario de distribución primario (ADP). Aquí concurren cables Centrales (CC) o
cables primarios (CP), para luego distribuir a los cables locales.
El puenteado de las regletas centrales o primarias se realiza con jumper, la
cantidad de pares locales siempre es el doble de pares centrales representando una
relación de 2:1. Por ejemplo si el armario tiene capacidad para 300” pares centrales,
la capacidad para pares locales debe ser de 600” pares.
Figura Nro. 11
Armario de Distribución Secundaria ubicado en la Zona Industrial II Central
Santa Isabel de CANTV
Fuente: Fotografía tomada por Hurtado (2010)
Terminales
Son los elementos que constituyen los extremos finales de los cables telefónicos
de la red de distribución, (Cables Directos, Locales y Secundarios) y los extremos
iniciales de la red de dispersión (Cables Ramales), es decir, termina la red de
distribución y comienza la red de dispersión. La capacidad mínima de los terminales
es de 10” mientras que su máxima capacidad es de 20” pares.
Figura Nro.12
Terminal Slic perteneciente a la Central 5134 Rio Claro de la empresa CANTV
Fuente: Fotografía tomada por Hurtado (2011)
Tipos de Red y sus Características
Una red telefónica está formada por un circuito de dos hilos, al que se le
denominan normalmente “PAR”, entre el distribuidor principal de la central y el
aparato telefónico. Todos los abonados están unidos a la central mediante pares. Este
par está compuesto por dos conductores de cobre uno denominado hilo A (TIP) y el
otro denominado hilo B (Ring).
Por razones de economía estos pares se agrupan estos pares se agrupan en un
cable multipar cuya capacidad es el numero de pares o abonados que deben alimentar
del servicio. Estos cables salen desde el distribuidor principal de la central y llegan a
un punto de distribución, de donde se ramifican hacia los clientes. Dependiendo de la
forma como se agrupen estos puntos de distribución las redes en CANTV, se
clasifican en dos tipos principales: Redes Directa y Redes flexibles.
A. Red Directa: En este tipo de red los conductores se prolongan
eléctricamente de una sección de cable a otra mediante empalmes, de este
modo todos los pares quedan directamente conectados desde el distribuidor
principal en la central hasta el punto de distribución final (Terminal). Este
tipo de red es económica en zonas donde la densidad telefónica es muy
reducida o en zonas urbanas muy cercanas a la central. Sus ventajas estriban
en una mayor economía en los puntos de distribución (No necesitan armarios
o cajas de distribución especial), menor probabilidad de averías y
simplicidad de registros, mientras que sus inconvenientes estriban en que
toda reorganización de los pares en los empalmes ocasionan u trabajo
considerable por lo cual es necesario proveer un número elevado de reservas.
B. Red Flexible: Se denomina red flexible aquella red en la cual el recorrido
del cable desde el distribuidor principal de la central hasta el teléfono del
abonado tiene dos o más puntos de distribución (Armario de Distribución
Secundario y Terminal). La red flexible tiene las siguientes ventajas:
Las secciones de la red pueden ampliarse independientemente, lo que permite
hacer frente con mayor facilidad a situaciones imprevistas.
Existe facilidad de hacer mediciones y desconexiones en los puntos de
distribución, para la localización de averías
Permite una utilización más completa de los pares disponibles en los cables
principales antes de proceder a la instalación de nuevos cables; lo que es muy
importante en zonas de desarrollo lento.
Cuando hay que tender nuevos cables, el método del empalme resulta más
sencillo ya que todos los cables resultan en los puntos de distribución.
Desventajas de la Red Flexible:
Gastos suplementarios ocasionados por las instalaciones y mantenimiento de
los puntos de dispersión (Empalmes)
Dificultad para la instalación de ciertos puntos de distribución
Aumenta el peligro de averías, debido a que estos puntos son de uso casi
continuo y sujeto a las variaciones climáticas en nuestro país, así como
también a los accidentes por terceros.
Figura Nro. 13
Red Directa
Fuente: Guía Generalidades de Planta Externa del Centro de Estudios Técnicos
CANTV (1996)
Figura Nro. 14 Red Flexible
Fuente: Guía Generalidades de Planta Externa del Centro de Estudios Técnicos
CANTV (1996)
Tipos de Empalme
1. Empalme Recto: se efectúa cuando es necesario seccionar un cable por
diferentes, entre las cuales figuran:
Cambio de ruta en ángulos rectos
Largo máximo de fabricación
Desniveles muy pronunciados en la ruta
Los empalmes rectos tienen la característica que tanto el cable de entrada como
el cable de salida son de igual capacidad.
Figura Nro. 15 Empalme Recto
Fuente: Guía Generalidades de Planta Externa del Centro de Estudios Técnicos
CANTV (1996)
2. Empalme Derivado: Este empalme se efectúa cuando es necesario dividir el
cable en dos o más ramificaciones. Se recomienda se recomienda tener un
máximo de tres ramificaciones, cuando estas comprenden cables mayores de
1000” y hasta un máximo de cuatro cuando se trata de cables menores a 200”.
En caso de ser necesario sacar más ramificaciones de las aconsejadas es
preferible hacer dos empalmes para así disminuir el número de ramificaciones
por empalmes. Los empalmes derivados al igual que los rectos, se efectúan
generalmente en cables que aun no están en servicio (aun cuando no es
descartable que se realicen en cables con servicio) y no ameritan de trabajos
extras en el distribuidor principal y/o armarios.
200” 1-200 200” 1-200
Figura Nro. 16 Empalme Derivado
Fuente: Guía Generalidades de Planta Externa del Centro de Estudios Técnicos
CANTV (1996)
3. Empalme de Sangría: Es la operación en que se abre un cable para hacer una
prueba o empalmar un cable de capacidad menor en una sección donde no
exista empalme. Este tipo de empalme se ejecuta por razones de demanda
telefónica, y por existir un empalme cerca de esta demanda, se hace necesario
abrir el cable en un punto estratégico a lo largo de su tramo, para tomar una de
las cuentas de las capas exteriores del cable que llevara servicio al lugar de
demanda.
200” 1-200
100” 1-100
100” 101-200
Figura Nro. 17 Empalme de Sangría
Fuente: Guía Generalidades de Planta Externa del Centro de Estudios Técnicos
CANTV (1996)
Sistema Operativo SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Datos)
Los sistemas SCADA (Supervisory Control And Data Adquisition) son
aplicaciones de software, diseñadas con la finalidad de controlar y supervisar
procesos a distancia. Se basan en la adquisición de datos de los procesos remotos. Se
trata de una aplicación de software, especialmente diseñada para funcionar sobre
ordenadores en el control de producción, proporcionando comunicación con los
dispositivos de campo (controladores autónomos, autómatas programables, etc.) y
controlando el proceso de forma automática desde una computadora. Además, envía
la información generada en el proceso productivo a diversos usuarios, tanto del
mismo nivel como hacia otros supervisores dentro de la empresa, es decir, que
permite la participación de otras áreas como por ejemplo: control de calidad,
supervisión, mantenimiento, etc.
Cada uno de los ítems de SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de
datos)involucran muchos subsistemas, por ejemplo, la adquisición de los datos puede
estar a cargo de un PLC (Controlador Lógico Programable) el cual toma las señales y
las envía a las estaciones remotas usando un protocolo determinado, otra forma
podría ser que una computadora realice la adquisición vía un hardware especializado
y luego esa información la transmita hacia un equipo de radio a través de un puerto
serial, y así existen muchas otras alternativas.
Las tareas de Supervisión y Control generalmente están más relacionadas con el
software SCADA, en él, el operador puede visualizar en la pantalla del computador
de cada una de las estaciones remotas que conforman el sistema, los estados de ésta,
las situaciones de alarma y tomar acciones físicas sobre algún equipo lejano, la
comunicación se realiza mediante buses especiales o redes LAN. Todo esto se ejecuta
normalmente en tiempo real, y están diseñados para dar al operador de planta la
posibilidad de supervisar y controlar dichos procesos. Estos sistemas actúan sobre los
dispositivos instalados en la planta, como son los controladores, autómatas, sensores
actuadores, registradores, etc. Además permiten controlar el proceso desde una
estación remota, para ello el software brinda una interfaz gráfica que muestra el
comportamiento del proceso en tiempo real.
Un software SCADA debe ser capaz de ofrecer al sistema:
Posibilidad de crear paneles de alarma, que exigen la presencia del operador
para reconocer una parada o situación de alarma, con registro de incidencias.
Generación de datos históricos de las señale de planta, que pueden ser
volcados para su proceso sobre una hoja de cálculo.
Ejecución de programas, que modifican la ley de control, o incluso anular o
modificar las tareas asociadas al autómata, bajo ciertas condiciones.
Posibilidad de programación numérica, que permite realizar cálculos
aritméticos de elevada resolución sobre la CPU del ordenador.
Existen diversos tipos de sistemas SCADA dependiendo del fabricante y sobre
todo de la finalidad con que se va a hacer uso del sistema, por ello antes de decidir
cuál es el más adecuado hay que tener presente si cumple o no ciertos requisitos
básicos:
Todo sistema debe tener arquitectura abierta, es decir, debe permitir su
crecimiento y expansión, así como deben poder adecuarse a las necesidades
futuras del proceso y de la planta.
La programación e instalación no debe presentar mayor dificultad, debe contar
con interfaces gráficas que muestren un esquema básico y real del proceso
Deben permitir la adquisición de datos de todo equipo, así como la
comunicación a nivel interno y externo (redes locales y de gestión)
Deben ser programas sencillos de instalar, sin excesivas exigencias de
hardware, y fáciles de utilizar, con interfaces amigables para el usuario.
Funciones principales del sistema SCADA:
Supervisión remota de instalaciones y equipos: Permite al operador conocer el
estado de desempeño de las instalaciones y los equipos alojados en la planta,
lo que permite dirigir las tareas de mantenimiento y estadística de fallas.
Control remoto de instalaciones y equipos: Mediante el sistema se puede
activar o desactivar los equipos remotamente (por ejemplo abrir válvulas,
activar interruptores, prender motores, etc.), de manera automática y también
manual.
Además es posible ajustar parámetros, valores de referencia, algoritmos de
control, etc.
Procesamiento de datos: El conjunto de datos adquiridos conforman la
información que alimenta el sistema, esta información es procesada,
analizada, y comparada con datos anteriores, y con datos de otros puntos de
referencia, dando como resultado una información confiable y veraz.
Visualización gráfica dinámica: El sistema es capaz de brindar imágenes en
movimiento que representen el comportamiento del proceso, dándole al
operador la impresión de estar presente dentro de una planta real. Estos
gráficos también pueden corresponder a curvas de las señales analizadas en el
tiempo.
Generación de reportes: El sistema permite generar informes con datos
estadísticos del proceso en un tiempo determinado por el operador.
Representación se señales de alarma: A través de las señales de alarma se
logra alertar al operador frente a una falla o la presencia de una condición
perjudicial o fuera de lo aceptable. Estas señales pueden ser tanto visuales
como sonoras.
Transmisión de la Información: Los sistemas SCADA necesitan comunicarse vía
red, puertos GPIB, telefónico o satélite, es necesario contar con computadoras
remotas que realicen el envió de datos hacia una computadora central, está a su vez
será parte de un centro de control y gestión de información. Para realizar el
intercambio de datos entre los dispositivos de campo y la estación central de control y
gestión, se requiere un medio de comunicación, existen diversos medios que pueden
ser cableados (cable coaxial, fibra óptica, cable telefónico) o no cableados
(microondas, ondas de radio, comunicación satelital).Cada fabricante de equipos para
sistemas SCADA emplean diferentes protocolos de comunicación y no existe un
estándar para la estructura de los mensajes, sin embargo existen estándares
internacionales que regulan el diseño de las interfaces de comunicación entre los
equipos del sistema SCADA y equipos de transmisión de datos.
Elementos del sistema SCADA: Un sistema SCADA está conformado por:
Interfaz Operador Máquinas: Es el entorno visual que brinda el sistema para
que el operador se adapte al proceso desarrollado por la planta. Permite la
interacción del ser humano con los medios tecnológicos implementados.
Unidad Central (MTU): Conocido como Unidad Maestra. Ejecuta las acciones
de mando (programadas) en base a los valores actuales de las variables
medidas. La programación se realiza por medio de bloques de programa en
lenguaje de alto nivel (como C, Basic, etc.). También se encarga del
almacenamiento y procesado ordenado de los datos, de forma que otra
aplicación o dispositivo pueda tener acceso a ellos.
Unidad Remota (RTU): Lo constituye todo elemento que envía algún tipo de
información a la unidad central. Es parte del proceso productivo y
necesariamente se encuentra ubicada en la planta.
Sistema de Comunicaciones: Se encarga de la transferencia de información
del punto donde se realizan las operaciones, hasta el punto donde se supervisa
y controla el proceso. Lo conforman los transmisores, receptores y medios de
comunicación.
Transductores: Son los elementos que permiten la conversión de una señal
física en una señal eléctrica (y viceversa). Su calibración es muy importante
para que no haya problema con la confusión de valores de los datos.
La RTU es un sistema que cuenta con un microprocesador e interfaces de
entrada y salida tanto analógicas como digitales que permiten tomar la información
del proceso provista por los dispositivos de instrumentación y control en una
localidad remota, utilizando técnicas de transmisión de datos. Un sistema puede
contener varios RTUS; siendo capaz de captar un mensaje direccionado hacia él,
decodificándolo, respondiendo si es necesario, y esperar por un nuevo mensaje. La
MTU, bajo un software de control, permite la adquisición de la data a través de todas
las RTUS ubicadas remotamente y brinda la capacidad de ejecutar comandos de
control remoto cuando es requerido por el operador. Normalmente el MTU cuenta
con equipos auxiliares como impresoras y memorias de almacenamiento, las cuales
son también parte del conjunto. En muchos casos el MTU debe enviar información a
otros sistemas o computadoras. Estas conexiones pueden ser directas y dedicadas o en
la forma de una red LAN. La conexión entre el RTU y los dispositivos de Campo es
muchas veces realizados vía conductor eléctrico. Usualmente, el RTU provee la
potencia para los actuadores y sensores, y algunas veces éstos vienen con un equipo
de soporte ante falla en la alimentación de energía (UPS, uninterruptible power
supply). La data adquirida por la MTU se presenta a través de una interfaz gráfica en
forma comprensible y utilizable, y más aun esta información puede ser impresa en un
reporte.
Figura Nro.18 Esquema de conexiones de los elementos de un sistema SCADA
Fuente: http://hamd.galeon.com
Figura Nro.19 Esquema de conexiones de la RTU
Fuente: http://hamd.galeon.com
Sensor: Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o
químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables
eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura,
intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión,
fuerza, torsión, humedad, etc. Se diferencia de un transductor porque el sensor está
siempre en contacto con la variable de instrumentación con lo que puede decirse
también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de
adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo.
Los sensores pueden estar conectados a un computador para obtener ventajas
como son el acceso a una base de datos y la toma de valores desde el mismo.
Características de un Sensor:
Rango de medida: dominio en la magnitud medida en el que puede aplicarse
el sensor.
Precisión: es el error de medida máximo esperado.
Offset o desviación de cero: valor de la variable de salida cuando la variable
de entrada es nula. Si el rango de medida no llega a valores nulos de la
variable de entrada, habitualmente se establece otro punto de referencia para
definir el offset.
Sensibilidad de un sensor: relación entre la variación de la magnitud de salida
y la variación de la magnitud de entrada.
Resolución: mínima variación de la magnitud de entrada que puede apreciarse
a la salida.
Rapidez de respuesta: puede ser un tiempo fijo o depender de cuánto varíe la
magnitud a medir. Depende de la capacidad del sistema para seguir las
variaciones de la magnitud de entrada.
Derivas: son otras magnitudes, aparte de la medida como magnitud de
entrada, que influyen en la variable de salida. Por ejemplo, pueden ser
condiciones ambientales, como la humedad, la temperatura u otras como el
envejecimiento (oxidación, desgaste, etc.) del sensor.
Repetitividad: error esperado al repetir varias veces la misma medida.
Enlace de Comunicación
Consiste en el cálculo y tabulación de las potencias de señal y la interferencia
que estas sufrirán en el receptor como consecuencia del ruido y de pérdidas
indeseadas. Digamos que se va detallando en una hoja todos los factores que
intervienen en el enlace como ruido, interferencia, distorsión, atenuaciones y otros
efectos no deseados; esto es en realidad una técnica de estimación puestos que
muchos de los parámetros que intervienen e influyen en la calidad del enlace no se
pueden predecir con exactitud, como por ejemplo las atenuaciones de la señal como
consecuencia de eventos meteorológicos.
El Canal: el medio de propagación o trayectoria electromagnética que une el
transmisor con el receptor se llama canal. En general, un canal de comunicación
puede consistir en cables de cobre, cable coaxial, cable de fibra óptica, y en el caso
de enlaces de radiofrecuencia pueden ser guías de onda, la atmósfera o el espacio
vacío. Para la mayoría de los enlaces terrestres el espacio del canal está ocupado
mayormente por la atmosfera.
Fuentes de Ruido y de Pérdidas
A. Perdida por limitación de banda ancha: Todos los sistemas usan filtro en el
transmisor para asegurar que la señal a transmitir este confinada dentro de un
cierto ancho de banda y no interfiera con las señales de otros usuarios. Dicho
filtrado reduce la cantidad de energía que podría transmitirse, por lo cual
resulta una pérdida de señal-
B. Interferencia Intersimbólica (ISI): Es una fuente de degradación de la señal.
Se debe a que el ancho de banda del canal de comunicación es finito. Por lo
tanto los pulsos de comunicación no pueden mantener exactamente su forma
rectangular y se deforman. Dicha deformación hace que los pulsos se
ensanchen y cada uno se interfiera con el pulso siguiente produciendo una
degradación de la señal en el proceso de detección.
C. Productos de intermodulación de portadoras: Cuando se transmiten varias
portadoras sobre un canal y hay efectos no lineales, se produce una
interacción multiplicativa sobre las distancia de portadoras, generándose todas
las combinaciones posibles de sumas y restas entre portadoras. Estos
productos de intermodulación generan perdida de señal.
D. Perdida debida a la modulación: Se refiere a la potencia de la portadora, que
en realidad no es potencia útil, pues la potencia útil está en la señal modulada,
es decir, se invierte potencia extra para la transmisión de la portadora que en
sí misma no lleva información.
E. Eficiencia de la antena: las antenas son transductores que convierten señales
electrónicas en campos electromagnéticos y viceversa. Se usan además para
focalizar la energía electromagnética en una cierta dirección, la eficiencia de
la antena se describe a través de la relación entre la apertura efectiva y la
apertura física. Hay varios mecanismos que contribuyen a disminuir la
eficiencia de una antena. La combinación de estos efectos dan como resultado
una eficiencia típica entre el 50% y el 80%
F. Perdida por apuntamiento: es la pérdida de señal debida a la imperfección de
alineación entre la antena transmisora y la antena receptora.
G. Perdida por polarización: La polarización de un campo electromagnético es
definida como la orientación en el espacio, que tienen las líneas de campo. Si
dicha orientación no coincide entre la antena transmisora y receptora entonces
se produce una pérdida de señal.
H. Pérdida atmosférica y ruido: La atmosfera es responsable de causar pérdidas
en la señal así como también ruidos indeseados. El grueso de la atmosfera se
extiende hasta los 20KM. Por un lado se producen adsorciones debidas al
oxigeno y vapor de agua, y por otra parte estas dos moléculas también son
generadoras de ruido, una de las principales causa por perdida de ruido
atmosférico son las lluvias.
I. Ruido de recepción: Es el ruido térmico generado dentro del receptor
J. Imperfecciones de sincronismos: Se refiere a degradaciones debida a
imperfecciones en el sincronismo de fase y en el sincronismo de bit que
degradan la relación señal a ruido (S/N).
Elementos para un Radioenlace
Margen y Relación S/N:
No es suficiente que la señal que llega al receptor sea mayor que la sensibilidad
del mismo, sino que además se requiere que haya cierto margen para garantizar el
funcionamiento adecuado. La relación entre el ruido y la señal se mide por la tasa de
señal a ruido (S/N).
Relación señal a ruido [dB] = 10*Log10 (Potencia de la señal [W] /Potencia del
ruido [W]
Potencia de Transmisión (Tx): La potencia de transmisión es la potencia de salida
del radio. El límite superior depende de las regulaciones vigentes en cada país,
dependiendo de la frecuencia de operación y puede cambiar al variar el marco
regulatorio. En general, los radios con mayor potencia de salida son más costosos. La
potencia de transmisión del radio, normalmente se encuentra en las especificaciones
técnicas del vendedor. Hay que tener en cuenta que las especificaciones técnicas le
darán valores ideales, los valores reales pueden variar con factores como la
temperatura y la tensión de alimentación. La potencia de transmisión típica en los
equipos IEEE 802.11 varía entre 15 – 26 dBm (30 – 400 mW). En la siguiente tabla
se muestran valores de potencia pico en dBm y mW que sugieren los protocolos IEEE
802.11b y IEEE 802.11b.
Protocolo Potencia Pico (dBm) Potencia Pico (mW)
IEEE 802.11b 18 65
IEEE 802.11b 20 100
Cuadro 2: Ejemplo de (pico) de potencia de transmisión de una tarjeta
inalámbrica IEEE 802,11a/b
Pérdida en el Cable: Las pérdidas en la señal de radio se pueden producir en los
cables que conectan el transmisor y el receptor a las antenas. Las pérdidas dependen
del tipo de cable y la frecuencia de operación y normalmente se miden en dB/m o
dB/pies. Independientemente de lo bueno que sea el cable, siempre tendrá pérdidas,
se debe tomar en cuenta que el cable de la antena debe ser lo más corto posible. La
pérdida típica en los cables está entre 0,1 dB/m y 1 dB/m. En general, mientras más
grueso y más rígido sea el cable menor atenuación presentará. En siguiente cuadro, se
muestran valores de pérdida de los diversos tipos de cables que podemos implementar
en un enlace de comunicación.
TIPOS DE CABLES PERDIDAS (dBm/100m)
RG 58 ca 80-100
RG 213 ca 50
LMR-200 50
LMR-400 22
Aircom plus 22
LMR-600 14
Flexline de 1/2” 12
Flexline de 7/8” 6,6
C2FCP 21
Heliax de ½ “ 12
Heliax de 7/8” 7
Cuadro 3: Valores típicos de pérdida en los cables para 2,4GHz.
Pérdidas en los Conectores: Se estima por lo menos 0,25 dB de pérdida para cada
conector en su cableado. Estos valores son para conectores bien hechos mientras que
los conectores mal soldados pueden implicar pérdidas mayores. Si se usan cables
largos, la suma de las pérdidas en los conectores está incluida en una parte de la
ecuación de “Pérdidas en los cables”. Siempre se considere un promedio de pérdidas
de 0,3 a 0,5 dB por conector como regla general. Además, los protectores contra
descargas eléctricas que se usan entre las antenas y el radio debe ser presupuestado
hasta con 1 dB de pérdida, dependiendo del tipo de protector.
Amplificadores: Opcionalmente, se pueden usar amplificadores para compensar la
pérdida en los cables o cuando no haya otra manera de cumplir con el presupuesto de
potencia. En general, el uso de amplificadores debe ser la última opción. Una
escogencia inteligente de las antenas y una alta sensibilidad del receptor son mejores
que la fuerza bruta de amplificación. Los amplificadores de alta calidad son costosos
y uno económico empeora el espectro de frecuencia (ensanchamiento), lo que puede
afectar los canales adyacentes. Todos los amplificadores añaden ruido extra a la
señal, y los niveles de potencia resultantes pueden contravenir las normas legales de
la región.
Ganancia de antena de transmisión y recepción: La ganancia de una antena típica
varía entre 2 dBi (antena integrada simple) y 8 dBi (omnidireccional estándar) hasta
21 – 30 dBi (parabólica). Se debe tener en cuenta que hay muchos factores que
disminuyen la ganancia real de una antena. Las pérdidas pueden ocurrir por muchas
razones, principalmente relacionadas con una incorrecta instalación (pérdidas en la
inclinación, en la polarización, objetos metálicos adyacentes). Esto significa que sólo
puede esperar una ganancia completa de antena, si está instalada en forma óptima.
Zona de Fresnel: Teniendo como punto de partida el principio de Huygens, podemos
calcular la primera zona de Fresnel, el espacio alrededor del eje que contribuye a la
transferencia de potencia desde la fuente hacia el receptor. Basados en esto, se puede
investigar cuál debería ser la máxima penetración de un obstáculo. Por ejemplo un
edificio, una colina o la propia curvatura de la tierra, en esta zona para contener las
pérdidas. Lo ideal es que la primera zona de Fresnel no esté obstruida, pero
normalmente es suficiente despejar el 60% del radio de la primera zona de Fresnel
para tener un enlace satisfactorio. Para grandes distancias hay que tomar en cuenta
también la curvatura terrestre que introduce una altura adicional que deberán despejar
las antenas.
Pérdidas en el espacio libre: La mayor parte de la potencia de la señal de radio se
perderá en el aire. Aún en el vacío, una onda de radio pierde energía (de acuerdo con
los principios de Huygens) que se irradia en direcciones diferentes a la que puede
capturar la antena receptora. La Pérdida en el Espacio libre (FSL), mide la potencia
que se pierde en el mismo sin ninguna clase de obstáculo. La señal de radio se
debilita en al aire debido a la expansión dentro de una superficie esférica. La Pérdida
en el Espacio libre es proporcional al cuadrado de la distancia y también proporcional
al cuadrado de la frecuencia. Aplicando decibeles, resulta la siguiente ecuación:
d = distancia
f = frecuencia
K = constante que depende de las unidades usadas en d y f
Si d se mide en metros, f en Hz y el enlace usa antenas isotrópicas, la fórmula es:
El cuadro que se presenta a continuación, muestra ejemplos valores de
perdidas calculados para diferentes distancia y frecuencias.
Distancia [km] 915 MHz 2,4 GHz 5,8GHz
1 92dB 100dB 108dB
10 112dB 120dB 128dB
100 132dB 140dB 148dB
Cuadro 4: Pérdidas en Espacio Abierto (PEA) en dB para diferentes distancias y
frecuencias
Sensibilidad del Receptor: La sensibilidad de un receptor es un parámetro que
merece especial atención ya que identifica el valor mínimo de potencia que necesita
para poder decodificar/extraer “bits lógicos” y alcanzar una cierta tasa de bits. Cuanto
mas baja sea la sensibilidad, mejor será la recepción del radio. El siguiente cuadro
muestra valores de sensibilidad en tarjetas de red inalámbricas que pueden ser
implementadas en los módulos de recepción de un enlace.
Tarjeta 11 Mbps 5,5 Mbps 2 Mbps 1 Mbps
Orinoco cards
PCMCIA
Silver/Gold
-82 dBm -87 dBm -91 dBm -94 dBm
Senao
802.11b card
-89 -91 -93 -95
Cuadro 5: Valores típicos de la sensibilidad del receptor de las tarjetas de red
inalámbrica
Equipo localizador de fallas y averías en la red de cobre Dynatell
965AMS/ADSL2+
El equipo Dynatel965AMS Combina los instrumentos de medición más
comunes de uso en redes de telecomunicaciones de cobre para Voz y Banda Ancha
con la facilidad de usar módulos de prueba enchufables. Este equipo de prueba de
continuidad de pares, realiza medidas como:
Voltaje: Se usa para medir voltaje en DC o AC en un par telefónico que se
conecte entre las puntas de prueba, permite detectar fallas como cruces de batería y
medir los voltajes que se pueden presentar en las redes de telecomunicaciones.
Corriente: Se usa para medir corriente de un para activo y permite determinar si
esta es suficiente para una operación normal del para.
Resistencia a Tierra: Mide la conexión de la pantalla del cable a tierra.
Resistencia de aislamiento: La medición de aislamiento permite detectar fallas
resistivas como corto, tierra o batería. Esta resistencia debe ser suficientemente alta
para evitar fugas entre hilos.
Prueba de Humedad: La función de la prueba de humedad es detectar si una falla
resistiva es causada por corrosión, humedad o es una resistencia pura.
Medición de Abiertos: Se usa para localizar fallas de continuidad o capacitivas (Hilos
o pares abierto) puede medir además la capacitancia de los pares telefónicos.
En la siguiente figura se muestra una imagen del equipo de medición Dynatell.
Figura 19: Dynatell 965AMS/ADSL2+ Implementada como herramienta en el
área de planta externa para localización de fallas y averías
Fuente: Fotografía tomada por Hurtado 2010
Redes sensoriales Zigbee
Zigbee es un protocolo de comunicaciones inalámbrico basado en el estándar de
comunicaciones para redes inalámbricas IEEE_802.15.4. Creado por Zigbee Alliance.
Zigbee permite que dispositivos electrónicos de bajo consumo puedan realizar
sus comunicaciones inalámbricas. Es especialmente útil para redes de sensores en
entornos industriales, médicos y, sobre todo, demóticos.
Las comunicaciones Zigbee se realizan en la banda libre de 2.4GHz. A
diferencia de bluetooth no utiliza FHSS (Frequency hooping), sino que realiza las
comunicaciones a través de una única frecuencia, es decir, de un canal. Normalmente
puede escogerse un canal de entre 16 posibles. El alcance depende de la potencia de
emisión del dispositivo así como el tipo de antenas utilizadas. El alcance normal con
antena dipolo en visión directa suele ser aproximadamente (tomando como ejemplo el
caso de MaxStream, en la versión de 1mW de potencia) de 100m y en interiores de
unos 30m. La velocidad de transmisión de datos de una red Zigbee es de hasta
256kbps. Por último decir que una red Zigbee la pueden formar, teóricamente, hasta
65535 equipos, es decir, el protocolo está preparado para poder controlar en la misma
red esta cantidad enorme de dispositivos. La realidad es menor, siendo, de todas
formas, de miles de equipos.
Arquitectura Básica de una red Zigbee
El Coordinador: Es el nodo de la red que tiene la única función de formar una red. Es
el responsable de establecer el canal de comunicaciones (identificador de red) para
toda la red. Una vez establecidos estos parámetros, el Coordinador puede formar una
red, permitiendo unirse a él a dispositivos Routers y End Points. Una vez formada la
red, el Coordinador hace las funciones de Router, esto es, participar en el enrutado de
paquetes y ser origen y/o destinatario de información.
Los Routers: Es un nodo que crea y mantiene información sobre la red para
determinar la mejor ruta para transmitir un paquete de información. Lógicamente un
Router debe unirse a una red Zigbee antes de poder actuar como Router
retransmitiendo paquetes de otros Routers o de End Points.
End Device: Los dispositivos finales no tienen capacidad de enrutar paquetes. Deben
interactuar siempre a través de su nodo padre, ya sea este un Coordinador o un
Router, es decir, no puede enviar información directamente a otro End Device.
Normalmente estos equipos van alimentados a baterías. El consumo es menor al no
tener que realizar funciones de enrutamiento.
Modulo Xbee
Los módulos Xbee fueron diseñados para operar dentro del protocolo Zigbee
soportando las necesidades particulares de las redes de sensores de bajo costo y
consumo, requiriendo alimentación mínima y a la vez permitiendo el transporte
confiable de datos entre dispositivos remotos.
El módulo opera dentro de la banda ISM (Industrial, Scientific and Medical)
utilizando una frecuencia de 2.4 GHz.
Los requerimientos mínimos de conexionado consisten en proveer alimentación
mediante dos terminales (VCC y GND) y dos de datos (Vin y Vout). Para la
actualización de firmwares es necesario agregar las conexiones de los pines RTS y
DTR.
Los módulos Xbee fueron diseñados para ser montados en un zócalo, no
requiriendo ningún soldado. Para ello disponen dos hileras de 10 pines separadas
entre ellas por 22 mm La separación entre pines es de 2mm.
Glosario de Términos Básicos
Abonado: Cliente que requiere el servicio de telefonía básica e Internet.
ADP: Armario de Distribución Primario donde concurren los cables centrales que
luego ha de distribuirse en cables primarios o secundarios.
ADS: Armario de Distribución Secundaria donde concurren cables Centrales (CC) o
cables primarios (CP), para luego distribuir a los cables locales.
ADS: Armario de Distribución Secundaria donde concurren cables Centrales (CC) o
cables primarios (CP), para luego distribuir a los cables locales.
Cable central: Es el cable que interconecta el distribuidor principal con un armario
de distribución primario
Cable Directo: Es el cable que va desde el distribuidor principal hasta los puntos
terminales.
Cable troncal: Es el cable que interconecta las diferentes centrales
DBm: Decibeles, unidad de medida del ruido.
Distribuidor principal: Constituye el primer elemento de la planta Externa y es
donde comienza la red telefónica.
Empalme: Es la conexión que se le da las redes de cobre para establecer la
continuidad del servicio.
IEEE: Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos
Modulo Xbee: Modulo de transmisión inalámbrica que trabaja bajo el protocolo
Zigbee.
MTU: Unidad maestra, se encarga del almacenamiento y procesado ordenado de los
datos en el sistema de monitoreo SCADA.
Planta Externa: Se refiere a todos los elementos que conforman las redes de cobre
partiendo desde el distribuidor principal hasta el hogar del cliente.
Red Directa: Es la red que no tiene prolongación a futuro, es decir, no requerirá de la
inclusión de nuevos abonados.
Red Flexible: Es la red que tiene prolongación a futuro, es decir, puede sufrir
modificaciones o ampliaciones con el transcurrir del tiempo.
RTU: Unidad remota, es parte del proceso productivo del sistema de monitoreo
SCADA.
SCADA: Sistema de monitoreo para el control, supervisión y adquisición de datos.
Sensor: Dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, y
transformarlas en variables eléctricas.
Terminal: Es el elemento que constituyen los extremos finales de los cables
telefónicos de la red de distribución.
Zigbee: Protocolo de comunicaciones inalámbrico.
CAPITULO III
MARCO METODOLOGICO
Naturaleza de la Investigación
El presente trabajo de investigación se ubica dentro de los lineamientos de un
proyecto factible, debido a que su objetivo principal es el diseño de un sistema de
transmisión de fallas y averías a través del software/Hardware SCADA para la redes
locales de planta externa perteneciente a la central Moran de la empresa CANTV.
Permitiendo mejoras en el servicio de las telecomunicaciones, específicamente en las
áreas de telefonía básica en Internet (ABA) para sus usuarios, y a su vez para la
empresa que presta el servicio ya que permitirá que los niveles de producción en
cuanto al área de mantenimiento integral sean satisfactorios.
De igual manera el sistema también puede ser aplicado a redes locales para las
cuales es indiferente si provienen de un ADS (Armario de Distribución Secundaria),
ADP (Armario de Distribución Principal) O NGN (Nodo de Nueva Generación) ya
que cualquier tipo de red de cobre contendrá empalmes por donde se tomaran las
medidas de continuidad necesarias en los hilos de cobre.
Fundamentándose en el manual de Normas de presentación de Trabajos de
Grado de la Universidad Fermín Toro (2000), define al proyecto factible como:
“Una propuesta basada en la factibilidad para la solución de un problema dado.
Puede apoyarse tanto en la investigación de campo como en la documental o en un
diseño, que incluye ambas modalidades.”
Del mismo modo, Arias (2006) señala: Que se trata de una propuesta de acción
para resolver un problema práctico o satisfacer una necesidad. Es indispensable que
dicha propuesta se acompañe de una investigación, que demuestre su factibilidad o
posibilidad de realización.”
Basándose en lo antes expuestos dicho proyecto también se puede definir, como
una investigación de campo descriptivo, debido a que pretende solucionar la actual
problemática en el departamento de mantenimiento integral de la empresa CANTV y
sus redes de cobre pertenecientes a la central Moran. Además de ello busca obtener
excelentes resultados en los indicadores encargados de medir los niveles de
producción de determinada empresa, y a su vez la satisfacción de los clientes en
cuanto a los servicios de comunicación.
De acuerdo con Cázares, (2000), se cita la siguiente definición en cuanto a
investigación de campo: “La investigación de campo es aquella en que el mismo
objeto de estudio sirve como fuente de información para el investigador. Consiste en
la observación, directa y en vivo, de cosas, comportamiento de personas,
circunstancia en que ocurren ciertos hechos.
Por otra parte Joan Miró (1944) define la Investigación descriptiva como: “La
investigación descriptiva consiste en llegar a conocer las situaciones, costumbres y
actitudes predominantes a través de la descripción exacta de las actividades, objetos,
procesos y personas. Su meta no se limita a la recolección de datos, sino a la
predicción e identificación de las relaciones que existen entre dos o más variables”.
De acuerdo a las Normativas de la Universidad “Fermín Toro” este proyecto de
Investigación se ubica en el polo de de investigación II hombre, ciudad y territorio
bajo la línea de investigación sistemas analizadores y/o simuladores aplicados a las
telecomunicaciones en beneficio de la sociedad.
Población y Muestra
Población:
Hernández Sampieri (2003): “Los enfoques cuantitativos utilizan
procedimientos estadísticos para la selección de los sujetos que formaran parte de la
investigación. Es el universo de personas a investigar”.
Relacionando el factor población con dicho proyecto de investigación, estas
vienen a representar en primer lugar las personas a las cuales se les ofrece el servicio
de la comunicación, y en segundo lugar al personal técnico o empleado encargado de
brindar un servicio optimo y en buenas condiciones para lograr la satisfacción de los
abonados.
Por lo tanto estas personas antes mencionadas serán las encuestadas para
determinar a través de dicha encuesta la actual situación del servicio de
telecomunicaciones (Telefonía básica e Internet ABA), si consideran que el servicio
de mantenimiento de redes de planta externa requiere mayor eficiencia y rapidez, así
como también determinar si consideran la propuesta del diseño de un sistema de
transmisión de fallas y averías para la red de cobre como innovador o que permita
facilitar el trabajo del personal encargado del mantenimiento preventivo de las redes,
mejorar la producción y evitar quejas y retrasos en cuanto a reparaciones del servicio
se refiere.
Muestra:
Scheaffer, Richard L. (1987): “La muestra en sentido genérico, es una parte del
universo, que reúne todas las condiciones o características de la población, de manera
que sea lo más pequeña posible, pero sin perder exactitud”.
Si se relaciona el factor muestra con el proyecto de investigación, este viene a
representar la cantidad de personas que se benefician del servicio de comunicación
específicamente de las redes pertenecientes a la central Morán del armario de
distribución secundaria ADS67 de la empresa CANTV. En este orden de ideas se
estudiaran los aspectos de control y supervisión de averías de cable que se presentan,
la atención del servicio de mantenimiento de redes por parte de los empleados de la
empresa, entre otros factores que sean de gran ayuda y utilidad para llevar a cabo la
solución a la problemática actual.
Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos
Debido a que el método para recolectar datos, se considera como un medio a
través del cual el investigador se relaciona con los participantes para obtener la
información necesaria que le permita lograr los objetivos de indagación. En el
presente trabajo de investigación se implementara la herramienta de la encuesta, a
través de la cual se podrá recolectar información como opiniones por parte del
personal técnico y abonados acerca del actual servicio de telecomunicaciones que se
suministra a través de las redes de cobre de planta externa.
Así se podrán considerar sugerencias con respecto a las mejoras del servicio y
de las herramientas de trabajo que utilizan los empleados para poder así suministrar
alternativas que satisfagan ambas partes.
Fases de la Investigación
Fase I: El Diagnostico:
Uno de los enfoques del presente trabajo investigativo, es la investigación
documental y de campo basada en lo siguiente:
Investigación Documental:
Investigación Bibliográfica: basada en la guía de Generalidades de planta
externa, del centro de estudios técnicos de la empresa CANTV, realizado por
la dirección de entrenamiento de planta externa de la misma. Se utilizo esta
herramienta debido a que su contenido es preciso y objetivo en cuanto a los
equipos, materiales y herramientas implementadas en el área de planta
externa de Telecomunicaciones. Además de ello se obtuvo información en
trabajos de grados anteriores para el complemento de información necesaria
que requiere dicho proyecto.
Consulta de Internet: Se utilizo esta herramienta como ayuda para
complementar información pertinente a los dispositivos electrónicos a
implementar dentro del sistema de monitoreo de transmisión de fallas y
averías de la red de cobre de planta externa.
Investigación de Campo
Observación directa: la cual se ha logrado a través del la experiencia laboral
propia, el estar involucrado con este tipo de trabajo (Reparación de averías de
cable) hace que surja el diseño de dicho sistema para mejoras en el servicio,
comodidad para trabajar y satisfacción del cliente
Entrevistas verbales y escritas no estructuradas: Aplicada a los técnicos que
llevan a cabo esta laborar, así como los clientes afectados por el servicio para
obtener recolección de información que sirva de aporte al diseño de este
sistema y a la búsqueda de una solución.
Fase II Factibilidad:
Todo proyecto investigativo tiene un porqué y una razón de ser, entre estos
aspectos entran las factibilidades que presenta el mismo para poder llevar a cabo su
desarrollo, entra estas tenemos:
Factibilidad Técnica:
El proyecto es técnicamente factible, debido a que los dispositivos y
herramientas a implementar se encuentran dentro del mercado del país, de un modo
accesible; además de ello se realizaran los estudios necesarios para poder
complementar estos dispositivos electrónicos con los elementos ya existentes en la
red de planta externa. De modo que el sistema arroje buenos resultados.
Además de ello cabe mencionar que el sistema de monitoreo está siendo
diseñado para desarrollarse dentro de una red de Telecomunicaciones ya existente a la
cual simplemente se le busca mejoras en su servicio a través de ciertas tecnologías
asequibles.
Factibilidad Operativa:
El proyecto es factiblemente operativo, ya que su funcionamiento se basara en
torno a un software/Hardware destinado a este tipo de actividades (Monitorear), el
cual solo requerirá de una configuración especial que se adapte a los objetivos que
queremos conseguir, como lo es monitorear la continuidad de los hilos presentes en
las redes locales, e informar eventualidades inapropiadas dentro del sistema.
Factibilidad Social:
A través del sistema de monitoreo para transmisión de fallas y averías, se busca
solucionar la problemática actual en la empresa de Telecomunicaciones CANTV,
para con el servicio de mantenimiento preventivo de redes; con el objetivo de lograr
beneficios y complacencia por ambas partes, es decir, a los abonados porque se
lograra prestarles un servicio optimo que se encuentre en buenas condiciones la
mayor parte del tiempo, y al personal empleado porque será una herramienta que les
facilitara la labor y contribuirá a lograr buenos resultados en sus niveles de
producción laboral . por lo tanto se considera un proyecto socialmente factible.
Factibilidad Económica:
El valor económico del sistema de monitoreo para transmisión de fallas y
averías dependerá de la capacidad de la redes locales de planta externa, es decir, de la
cantidad de empalmes presentes en ella. Ya que contendrá sensores, donde la
cantidad de estas unidades dependerá de los mismos; Para este caso el tipo de sensor
a implementar es un modulo sensor de corriente ACS714 fácil de manejar y presenta
un bajo costo, por otro lado el modulo encargado de transmitir información en este
prototipo es un modulo de comunicación Xbee, que trabaja con el protocolo de
comunicación inalámbrica Zigbee; este último resulta un poco más costoso pero
accesible dentro del mercado.
En cuanto al software que funcionara como sistema operativo se considera de
fácil acceso y costo económico. Por lo tanto este proyecto investigativo se considera
económicamente factible y accesible dentro de los lineamientos económicos que
posee la empresa de Telecomunicaciones CANTV.
Fase III Diseño del Proyecto:
Esta tercera fase del proyecto, es de gran relevancia ya que a través de esta se
describe de manera detallada la estructura que se utilizara para llevar a cabo el diseño
del sistema de transmisión de fallas y averías de las redes locales de planta externa
perteneciente central Moran de la empresa CANTV ubicada en la ciudad de
Barquisimeto Edo Lara. La estructura de diseño de determinado sistema, se realizara
de acuerdo a las siguientes 9 etapas.
I Etapa:
Estudio y análisis de la estructura de las redes locales de planta externa
perteneciente a la central Moran, específicamente la red proveniente del ADS 67,
donde su estudio se enfocara en la capacidad de la red para con sus abonados, y su
estructura aérea y subterránea.
II Etapa:
Determinar la cantidad de dispositivos a implementar que conformaran el
sistema de monitoreo
III Etapa:
Estudio de los módulos de transmisión y recepción a implementar, así como sus
alcances y limitaciones para operar dentro del sistema.
IV Etapa:
Configuración del Software/Hardware SCADA, para lo cual será necesario
adaptarlo a tomar medidas de los valores de corriente que atraviesan los hilos de
cobre, y representarlos gráficamente. Así como también configurarlo con el
esquemático de la red para visualizar en el computador el comportamiento de la
misma en tiempo real.
V etapa:
Establecer la configuración dentro del software SCADA, el sistema de alarmas
que avisara cualquier eventualidad indeseada dentro de las redes locales de planta
externa.
VI Etapa:
Interconexión de los sensores con los hilos de cobre presentes en los empalmes
que se ubican dentro de las mangas terminales.
VII Etapa:
Conexión de la red de cobre de planta externa perteneciente a la central Moran
con los módulos de transmisión y recepción, para establecer la conexión en todo el
sistema y poder obtener los datos deseados.
CAPITULO IV
ANALISIS E INTERPRETACION DE LOS RESULTADOS
Fase I: Diagnostico
En una entrevista no estructurada, realizada al Técnico en Telecomunicaciones
de Planta Externa Alexander Duran, con la finalidad de conocer las necesidades de la
empresa CANTV con respecto al departamento de reparación de averías, se pudo
conocer lo siguiente:
Actualmente para llevar a cabo la reparación de averías o fallas de cable que se
presenten en la red de cobre, la herramienta más ventajosa es conocida como el
sistema 4Tel (FORTEL) que les permite ubicar la falla de la avería al momento de
chequearla, denominado sistema consiste en realizar una llamada telefónica al 1814 y
a través de un robot que pedirá la inserción de ciertos datos como el número
telefónico que presenta el problema, se encargara de realizar las pruebas necesarias
como mediciones de continuidad, y así ubicar a cuantos metros la falla. La desventaja
de este sistema es que para ser implementado debe existir un reporte de avería por el
abonado que presenta el inconveniente el cual es una de las cosas que se desea evitar
con la implementación del sistema de monitoreo a través del Software/Hardware
SCADA.
La única forma de saber si un abonado presenta problemas o no con su línea
telefónica o servicio de ABA es a través del reporte de averías que ellos mismos
deben realizar. De acuerdo a la entrevista realizada el Técnico Alexander Duran, este
indica que todo reporte genera un ticket de reparación el cual cumple con un plazo de
72 horas si la empresa no cumple es sancionada por CONATEL, mientras que esto
afecta su labor de productividad.
Para la central Moran se tiene un estimado diario de 30 reportes de averías en
las redes locales, esto se debe a su gran cantidad de números analógicos que posee la
central, así como los daños causados en la red por terceros , como cortes de cable,
descargas eléctricas entre otras eventualidades.
A parte del sistema 4Tel, se pudo conocer que los trabajadores implementas
otros equipos para facilitar la labor de reparación de averías, como la maquina FOX,
Dynatell o Meguer que permiten medir los pares de cobre y su continuidad, aislación,
etc. Indicando a cuantos metros esta la falla en la red. Sin embargo en toda la central
hay por lo menos uno de los tres equipos antes mencionados, el mejor equipo de
todos es la Dynatell pero resulta muy costoso y son pocas las centrales que cuentan
con esta herramienta de trabajo.
De acuerdo a lo antes conocido por la entrevista realizada, se puede considerar
el sistema de monitoreo para transmisión de fallas y averías como positivo, debido a
que el mismo permitiría ubicar fallas en la red automáticamente, sin necesidad de que
existe un reporte abierto de avería por parte del cliente, lo que hace mas eficiente la
labor, y logra ofrecer un mejor servicio a los abonados.
Fase II: Estudio de Factibilidad
Factibilidad Técnica
Para llevar a cabo el desarrollo del proyecto de investigación, se recurrió a
manuales especiales en el área de Planta Externa de Telecomunicaciones,
investigaciones y entrevistas tanto al personal técnico, como a los mismos abonados
que son los más afectados; todo esto permitió desarrollar una idea para la búsqueda
de solución al problema existente, una idea factible y técnicamente capaz de cubrir
las necesidades tanto del cliente como del trabajador. El proyecto se considera viable,
debido a que se cuenta con la información, conocimiento y todo el apoyo técnico
necesario para desarrollar un prototipo que permita demostrar la solución al problema
planteado.
Del mismo modo la disposición de los materiales necesarios para llevar a cabo
el diseño del prototipo, son de fácil ubicación y acceso ya que es posible adquirirlos
dentro de la región y el país.
Factibilidad Operativa:
Operativamente el proyecto de trabajo es posible, debido a que se implementara
el Software/Hardware de monitoreo SCADA, el cual será configurado para adaptarlo
a las necesidades que exige el sistema; la comunicación entre la red de cobre y el
sistema operativo se realizara a través de redes sensoriales Zigbee implementado un
modulo Xbee. Mientras que el sensor implementado para medir la continuidad de los
hilos de cobre será un modulo sensor de corriente ACS714.
Complementado todos estos elementos, solo se necesitara un personal que esté
a cargo del sistema operativo, de modo que el mismo esté al tanto de lo que sucede en
la red de cobre. En caso de presentarse algún desperfecto técnico en cualquier área
del sistema, el mismo personal técnico de la empresa puede solucionarlo ya que ellos
están preparados en las áreas de electrónica, computación y telecomunicaciones.
Cuadro de factibilidad económica y costos de los materiales necesarios para el
prototipo
Componente
o
material
Cantidades
Precio C/U Bsf
Total Bsf
Software/Hardware
SCADA
1
Microcontrolador
AT89C51
2 40 80
Pulsador 1 3 3
Condensador de 10mF 1 6 6
Resistencia
10K
1 0,18 0,18
Cristal de Cuarzo
De 11,059Mhz.
2 5 10
Modulo Sensorial
ACS714
2 100 200
Convertidor
Analógico/Digital
2 40 80
Max 232 1 15 15
Conectores DB9 2 9 18
Modulo Xbee 2 330 660
Modulo Xbee serial 1 300 300
Capacitor
0.1mF
2 4 8
Capacitor
1nF
2 3 6
Total 1314.18 Bsf
Fase III: Diseño del Proyecto
El sistema de monitoreo para transmisión de fallas y averías en las redes
locales, es un sistema automatizado donde uno el módulo generador de bits puede ser
instalado en el Armario de Distribución Secundaria de donde proviene la red local,
mientras que el sistema operativo se ubicara en la central desde donde será
monitoreada la con la implementación de dispositivos electrónicos sencillos y fáciles
de implementar, que además se encuentran a la vanguardia de la tecnología, haciendo
el prototipo factible.
El sistema contara con un modulo principal denominado unidad central, a
través de la cual se visualizara la red local en tiempo real para determinar cualquier
eventualidad presente, en ella, desde el modulo de alimentación ubicado en el ADS
(Armario de Distribución Secundaria) se acoplara un generador de bits que será el
encargado de generar bits a los pares de cobre por secciones de tiempo para que este
lleve a cabo las pruebas de continuidad de la red; de modo que el sensor presente en
el empalme tome los valores de corriente para dirigirlos hacia el modulo de
conversión encargado de transformar estas señales analógicas a digitales y así
llevarlas hasta el modulo de control.
Una vez estando la información en el modulo de control, esta pasara la unidad
remota conformada por una interfaz de comunicación RS232 y un modulo Xbee
quien actuara como el transmisor encargado de llevar la información de modo
inalámbrico hasta el modulo de comunicación quien será un modulo Xbee receptor
que se entregar dicha información a la unidad central para poder visualizar lo
ocurrido en la red durante las pruebas de continuidad que a esta se le aplique.
Diagrama de Bloques de la Estructura del Sistema
Modulo de Alimentación Modulo de Conversión
Unidad
Central
Modulo de Comunicación Unidad Remota
Modulo de Control
UnidadcCentral
Esta unidad está compuesta la programación realizada en el leguaje Visual
Basic, el cual está diseñado para recibir los valores de corriente provenientes de la red
de cobre censada, al recibir estos datos dicho sotfware se encargara de hacer una
comparación de los mismos con otros valores ya preestablecidos en él para así
determinar si existe algún valor o dato irregular que signifique alguna eventualidad
dentro de la red de cobre, además de ello la información obtenida será almacenada en
una base de datos, en tal caso de que exista alguna irregularidad dentro de la red
local, el operador pude acudir en primer lugar a una grafica o esquemático de la red
que se mostrara en pantalla indicando el punto de avería a través de un sistema de
alarma y luego acudir a la base de datos para determinar en qué punto especifico de la
red se presenta la falla.
Modulo de comunicación
Conformado por un Modulo de recepción Inalámbrica Xbbe que opera bajo el
protocolo de comunicación Zigbee, será el encargado de recibir los datos
provenientes desde la unidad remota dicho modulo estará ensamblado a un Xbee
Serial o puerto de comunicación serial, que será el encargado de establecer la
comunicación entre la red Zigbee y la PC Para así poder visualizar los datos en ella.
Unidad Remota
Esta unidad se conforma principalmente por una interfaz de comunicación
serial realizada con un circuito integrado MAX232, dos conectores DB9 (Macho y
Hembra respectivamente) y un conjunto de 4 condensadores de 1µF. A través de la
misma se enviara los datos provenientes de la unidad de control hasta un segundo
modulo Xbee (Red sensorial Zigbee), que actuara como el transmisor inalámbrico
encargado de llevar la información hasta el modulo de comunicación.
Modulo de Control:
El principal componente de este modulo es un microntrolador AT89C51, quien
sera el encargado de recibir los datos provenientes de la unidad de conversión
analogica/digital para asi llevarlos hasta el puerto de comunicación serial.
Modulo de conversión:
El modulo de conversión lo complementan 2 convertidores ADC 0809, que
tendrán conectados cada uno en sus entradas un modulo sensor de corriente ACS714,
dicho sensor será el encargado de tomar los valores de corriente de los pares de cobre
presentes en la red, enviar estos valores hasta el modulo de conversión para que este
pueda actuar como un transductor y enviar la información al microcntrolador
AT89C51 que conforma el modulo de control. Cada convertidor estar conectado a un
puerto de entrada del microcontrolador, para este caso utilizaremos el P0 para un
primer convertidor P3 para un segundo convertidor.
