UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE CUENCA

CARRERA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Trabajo previo a la obtención del Título de: INGENIERO ELECTRÓNICO.

TEMA: DISEÑO DE SOFTWARE PARA EL CONTROL Y MONITOREO DOMÓTICO EN UNA MINICOMPUTADORA BASADO EN PROTOCOLO TCP/IP.

AUTORES: JOSÉ ISRAEL QUINDE CERCADO. PATRICIO LEONARDO BUELE ZHINGRE. DIRECTOR: ING. ESTEBAN ORDOÑEZ. Cuenca, 2015

CERTIFICACIÓN En facultad de Director del trabajo de Tesis “DISEÑO DE SOFTWARE PARA EL CONTROL Y MONITOREO DOMÓTICO EN UNA MINICOMPUTADORA BASADO EN PROTOCOLO TCP/IP” desarrollado por: Patricio Leonardo Buele Zhingre y José Israel Quinde Cercado, certifico la aprobación del presente trabajo de tesis, una vez ejecutado la supervisión y revisión de su contenido.

Cuenca, 2015

RESPONSABILIDAD Y AUTORÍA Los autores del trabajo de tesis “DISÑEO DE SOFTWARE PARA EL CONTROL Y MONITOREO DOMÓTICO EN UNA MINICOMPUTADORA BASADO EN PROTOCOLO TCP/IP" Patricio Leonardo Buele Zhingre y José Israel Quinde Cercado, en virtud de los fundamentos teóricos y científicos y sus resultados, declaran de exclusiva responsabilidad y otorgan a la Universidad Politécnica Salesiana la libertad de divulgación de este documento únicamente para propósitos académicos o investigativos.

Cuenca, 2015

AGRADECIMIENTOS Patricio Buele En primer lugar quiero agradecer a Dios, por brindarme salud y llenarme de vida para poder cumplir con una meta mas en mi vida, por guiar mi camino y extenderme su mano en cada caida para levantarme con mas ganas de salir adelante y nunca darme por vencido. A mi mami Olga Buele, que a hecho todo lo que a estado al alcance de sus manos para dejarme la mejor herencia que es el estudio, por estar junto a mi en mis resbalones y en mis triunfos, demostrandome que el sacrificio tiene su recompeza con esfuerzo y perseverancia. A mi compañero de tesis José Quinde, que mas que un compañero fue un verdadero amigo con quien compartimos muchas experiencias hasta lograr culminar una meta trazada en nuestras vidas y esperando que se nos brinde la oportunidad de tener nuevos proyectos a futuro. Al Ing. Esteban Ordoñez, quien nos brindo su apoyo incondicional para guiarnos de la mejor manera en el proyecto de tesis y así poder culminar con éxitos nuestra carrera profesional. Al Ing. Roberto Quinde, por su muestra de buena voluntad, al momento de consultas profesionales. A todos los compañeros, que formaron parte de este camino largo e hicieron mas ameno el paso universitario con quienes se compartió una sonrisa dentro y fuera de las aulas. Sin olvidarme de aquellas personas que han estado a mi lado brindándome un apoyo incondicional en todo momento, gracias a todos hoy puedo ser alguien en la vida. Recordando que el titulo no hace la persona, sino la persona el titulo. Un logro sin personas con quien compartir no tiene sentido el triunfo en la vida.

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José Quinde En primer lugar quiero agradecer a Dios, por darme las fuerzas necesarias para salir adelante ante cada nuevo reto que llega a mis manos, por ser la luz que ilumina mi camino, por extenderme su mano para poder levantarme ante cada tropiezo, aprendiendo de mis errores y permitirme seguir delante. A mis hermanos Roberto y Valentín, por su paciencia y apoyo incondicional en todo momento, por su disponibilidad de tiempo al extenderme su mano para poder culminar mi logro profesional. A Patricio Buele, con quien hemos sacado adelante este proyecto. Compañeros hay muchos pero amigos de verdad pocos, y esa es la sensación que tengo de él, esperando encontrar nuevos retos para superarlos. A mis amigos, con quienes formamos una excelente amistad esperando tener la oportunidad a futuro de seguir compartiendo muchos momentos más de alegría y felicidad. Quiero también agradecer a todas las personas que con sus buenos deseos, han estado conmigo en momentos malos y buenos, siempre me han mostrado un apoyo para poder salir adelante.

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DEDICATORIA Patricio Buele La presente tesis quiero dedicar, a mi mamá Olga Beatriz, por guiarme desde pequeño y jamás darse por vencida antes las adversidades de la vida, otorgándome su amor de madre y padre a la vez, con cada uno de sus consejos me ha enseñado a crecer en la vida y sobretodo a tener presente que lo mas preciado en la vida es ser una persona centrada útil a la sociedad y tratando de realizar lo correcto en todo momento. A mi hermano Daniel Eduardo, que me a enseñado a nunca darme por vencido, y sobretodo a convencerme a mi mismo que los sueños con trabajo y persistencia se pueden cumplir. A mi tía Aida Cecilia que es mi segunda mamá, por la muestra de cariño y amor que me ha brindado desde que llegue a formar parte de su vida. A mi abuelita María Teresa, por ser el pilar y el motivo de unión de mi hogar. Y una dedicatoria especial a mi abuelito Daniel Honorato que hoy me esta cuidando desde el cielo, alegrándose de cada objetivo cumplido como siempre lo hacia, él quien a sido un modelo a seguir, con cada uno de sus consejos, anécdotas y regaños me enseño que la vida es un mundo lleno de sorpresas para el cual debemos estar preparados, tanto en el campo personal como profesional.

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José Quinde A mis padres por guiar mis pasos, por cuidar de mi existencia, por ser mis primeros y más grandes amigos, gracias de verdad por todo este cariño y apoyo incondicional que siempre he sentido de ustedes hacia mí. A mis hermanos Rober, Valen y Moy, por las enseñanzas que me han impartido a lo largo de mi aprendizaje como persona, enseñándome con el ejemplo que solamente la perseverancia, la dedicación y el esfuerzo diario son las herramientas más importantes para salir adelante. A mi enamorada María Augusta, por estar siempre a mi lado, en mis momentos mas difíciles y apoyándome a salir adelante, por ser quien ha tenido que soportar mis malos ratos, pero a pesar de todo siempre se ha dado el trabajo de dibujar una sonrisa en mi rostro y de disfrutar mis triunfos junto a mí. A mis sobrinos, con el afán de demostrarles que en la vida mediante un gran esfuerzo y estudio se puede llegar a cumplir cualquier meta, por difícil que parezca a un inicio. Esperando que en un futuro próximo ellos cumplan sus sueños y lleguen a ser personas de provecho.

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Índice general 1. ESTADO DEL ARTE 1.1. Trabajos Realizados En El Área . . . . . . . . . . . . . . 1.1.1. My Home BTicino . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.2. KNX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.3. Creston . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.4. Simon Vit@ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.1.5. Lonworks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Características Del Control Domótico . . . . . . . . . . . 1.2.1. Integración e Interrelación . . . . . . . . . . . . . 1.2.2. Seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.3. Control Energético . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.4. Comunicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.5. Accesibilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.6. Facilidad De Uso . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.7. Control Remoto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2.8. Fiabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3. Tipos De Topología Domótica . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.1. Arquitectura Centralizada . . . . . . . . . . . . . 1.3.2. Arquitectura Descentralizada . . . . . . . . . . . 1.3.3. Arquitectura Distribuida . . . . . . . . . . . . . . 1.3.4. Arquitectura Mixta o Hibrida . . . . . . . . . . . 1.3.5. Topología En Estrella . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.6. Topología En Anillo . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.7. Topología En Bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.3.8. Topología Hibrida . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Domótica, Confort En El Hogar Gracias A La Tecnología 1.4.1. Iluminación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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1.4.2. Automatización De Sistemas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.3. Gestión Multimedia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4.4. Control Vía Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. PROTOCOLO TCP/IP 2.1. Capas OSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1. Capa Física . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1.1. Medios de transmisión guiados . . . . . . . 2.1.2. Capa de Enlace de Datos . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2.1. Estructuración del mensaje en tramas . . . 2.1.2.2. Direccionamiento . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2.3. Control de errores . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2.4. Control de transito y flujo de datos . . . . . 2.1.2.5. Protocolo PPP: Point to Point Protocol . . 2.1.3. Capa de Red . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.3.1. Direcciones IP . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.3.2. Protocolo IP . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.3.3. Máscara de Red . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.4. Capa de Transporte y Comunicación . . . . . . . . . 2.1.5. Capa de Sesión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.5.1. Control de la sesión . . . . . . . . . . . . . 2.1.5.2. Control de la concurrencia . . . . . . . . . . 2.1.5.3. Gestionas puntos de verificación . . . . . . . 2.1.6. Capa de Presentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.7. Capa de Aplicación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Capa de Transporte y Comunicación en Modelo OSI. . . . . 2.2.1. Propósitos de la Capa de Transporte y Comunicación 2.2.2. Seguimiento de Conversación Individuales . . . . . . 2.2.3. Segmentación de Datos . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.4. Reensamble de Segmentos . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.5. Identificación de las Aplicaciones . . . . . . . . . . . 2.2.6. Elementos de los Protocolos de Transporte . . . . . . 2.2.6.1. Direccionamiento . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.6.2. Establecimiento de la conexión . . . . . . . 2.2.6.3. Liberación de la conexión . . . . . . . . . . 2.2.6.4. Control de flujo y almacenamiento en buffer

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2.2.6.5. Multiplexión . . . . . . . . 2.2.6.6. Recuperación de caídas . . 2.2.7. Protocolos de Transporte de Internet 2.2.7.1. UDP . . . . . . . . . . . . . 2.2.7.2. TCP . . . . . . . . . . . . .

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3. DISEÑO DE HARDWARE Y SOFTWARE DEL SISTEMA DOMÓTICO 3.1. Diseño De La Topología De Red Del Sistema . . . . . . . . . . . . . . 3.2. Diseño Del Software Del Nodo Principal Y Secundarios De Enrutamiento 3.2.1. Diseño del software del nodo principal. . . . . . . . . . . . . . 3.2.1.1. Instalación del sistema operativo . . . . . . . . . . . 3.2.1.2. Instalación del servidor . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2.2. Diseño del software del nodo secundario. . . . . . . . . . . . . 3.3. Diseño De Aplicación Android Para El Control Domótico . . . . . . . 3.4. Diseño De La Tarjeta De Potencia Para El Control Domótico . . . . . 3.4.1. Construcción de la Tarjeta de Potencia . . . . . . . . . . . . . 3.4.2. Finalización de la Tarjeta de Potencia . . . . . . . . . . . . . . 3.5. Diseño Del Plano Eléctrico Del Hogar Domótico . . . . . . . . . . . .

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4. IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA 4.1. Pruebas a Baja Potencia (Manejo de luminarias LED en DC) . . . . . 4.1.1. Pruebas de funcionamiento del nodo secundario . . . . . . . . 4.1.2. Pruebas de funcionamiento del nodo principal . . . . . . . . . 4.1.3. Pruebas de la aplicación Android para encendido de luminarias LED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2. Pruebas Con La Tarjeta De Potencia En Corriente Alterna . . . . . . 4.3. Implementación Del Sistema En Un Espacio Físico Del Hogar Domótico

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5. ANÁLISIS ECONÓMICO DEL SISTEMA 5.1. Estudio Del Mercado . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.1. Producto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.2. Productos Sustitutivos . . . . . . . . . . . . . 5.1.3. Objetivos Específicos del Estudio del Mercado 5.1.4. Aspectos Políticos y Económicos . . . . . . . . 5.1.5. Aspectos Sociales y Demográficos . . . . . . . 5.1.6. Análisis De Porter . . . . . . . . . . . . . . .

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5.1.6.1. Condiciones del factor . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.6.2. Condiciones de la demanda . . . . . . . . . . . . . . 5.1.6.3. Industrias conexas y de sostén . . . . . . . . . . . . . 5.1.6.4. Estrategia, estructura y rivalidad de las compañías . 5.1.7. Fuentes De Información . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.7.1. Fuentes primarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.7.2. Fuentes secundarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.7.3. Meta del mercado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.7.4. Determinación de la población muestral . . . . . . . 5.1.7.5. Distribución del ingreso . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.7.6. Situación actual de la demandar respecto al proyecto 5.1.8. Análisis de datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.8.1. Resultados de las encuestas realizadas a las 16 instituciones. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.8.2. Resultados de las encuestas realizadas a las 16 personas natulares. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.8.3. Proyección de la demanda . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.8.4. Proyección de a la oferta . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1.8.5. Proyección de la demanda insatisfecha . . . . . . . . 5.2. Estudio Técnico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.1. Estudio del Producto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.1.1. Características y Especificaciones . . . . . . . . . . . 5.2.1.2. Normas de Calidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.2. Estudios del Proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.2.1. Ensayos preliminares . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.2.2. Selección del proceso . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.2.3. Descripción del Proceso . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.2.4. Disponibilidad de la tecnología . . . . . . . . . . . . 5.2.3. Estudio de los Insumos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.3.1. Materia Prima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.3.2. Herramientas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.3.3. Mano de obra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.4. Estudio de las Instalaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.4.1. Maquinaria y equipos . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2.4.2. Instalaciones principales y auxiliares . . . . . . . . . 5.2.4.3. Distribución de la planta y edificación . . . . . . . .

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5.3. Cálculo del VAN y el TIR . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.1. Cálculo del Costo de Producción del Producto 5.3.2. Depreciación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.3. Gastos de Fábrica . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.4. Inversión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3.5. Evaluación Financiera . . . . . . . . . . . . .

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Índice de figuras 1.1. Equipos My Home Bticino [1] . . . . . . . . . . . . . . . . 1.2. Conexión BUS de los equipos My Home [2] . . . . . . . . . . 1.3. Panel de control KNX [5] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.4. Panel de control Creston [3] . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.5. Panel de control Simon Vit@ [42] . . . . . . . . . . . . . . . 1.6. Conexión de los equipos Lonworks [5] . . . . . . . . . . . . . 1.7. Integración e interrelación de los diferentes sistemas del hogar [6] 1.8. Arquitectura centralizada [10] . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.9. Arquitectura distribuida [10] . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.10. Arquitectura mixta o hibrida [11] . . . . . . . . . . . . . . . 1.11. Topología en estrella [8] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.12. Topología en anillo [8] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.13. Topología en bus [8] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1.14. Topología hibrida [7] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5.

. Estructura de un cable coaxial [23] . . . . . . . Estructura de la fibra óptica [23] . . . . . . . . Medios inalámbricos (radiotransmisión) [23] . . .

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. . . . Servicios de la capa de transporte y comunicación [17] .

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3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. 3.8.

Diagrama de bloques

. . . . . . Página bienvenida phpmyadmin . Bienvenida del servidor Apache . Bienvenida de phpmyadmin . . .

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Pirámide invertida de las capas de modelo OSI

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. . . . Diagrama de flujo nodo secundario .

. . . . . Diagrama de flujo aplicación Android . Diseño de la tarjeta de potencia . . . . Post transferencia térmica . . . . . . x

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3.9. Eliminación del cobre . . . . . . . . . . . 3.10. Perforación de orificios . . . . . . . . . . . 3.11. Elementos soldados a la placa . . . . . . . . 3.12. Tarjeta terminada . . . . . . . . . . . . . 3.13. Tarjeta de potencia finalizada . . . . . . . . 3.14. Distribución planta baja . . . . . . . . . . 3.15. Distribución planta alta . . . . . . . . . . 3.16. Plano eléctrico convencional planta baja . . . 3.17. Plano eléctrico convencional planta alta . . . 3.18. Simbología de un plano eléctrico convencional

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4.1. Conexión del nodo secundario a la red . . . . . 4.2. Elementos que conforman el nodo secundario . 4.3. Verificación de IP libre . . . . . . . . . . . . 4.4. Verificando conexiön con el servidor . . . . . . 4.5. Mensaje de bienvenida del sistema . . . . . . 4.6. Verificación de configuración previa . . . . . . 4.7. Mensaje de configurar IP . . . . . . . . . . . 4.8. Configuración IP estática . . . . . . . . . . . 4.9. Menú de configuración IP del nodo secunadario 4.10. Menú para indicar la dirección IP del servidor . 4.11. Menú para indicar la dirección IP del gateway . 4.12. Menú para indicar la mascara de red . . . . . 4.13. Validación de conexión . . . . . . . . . . . . 4.14. Modelo de asignación IP . . . . . . . . . . . 4.15. Dirección IP del servidor . . . . . . . . . . . 4.16. Dirección IP del gateway . . . . . . . . . . . 4.17. Máscara de red . . . . . . . . . . . . . . . 4.18. Validación de datos ingresados . . . . . . . . 4.19. Confirmación de validación de datos . . . . . . 4.20. Datos validados y apagado de la pantalla LCD . 4.21. Menú para eliminar configuración previa . . . . 4.22. Opción de eliminar o no eliminar . . . . . . . 4.23. Acceso a elminar configuración previa . . . . . 4.24. Solicitud de reinicio . . . . . . . . . . . . . 4.25. Acceso a opción no eliminar . . . . . . . . . 4.26. Saliendo sin realizar cambios . . . . . . . . .

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4.27. Verificación de conexión . . . . . . . . . . . 4.28. Verificación de los servicios del nodo principal . 4.29. MAC Address . . . . . . . . . . . . . . . . 4.30. Acceso local . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.31. Acceso remoto . . . . . . . . . . . . . . . . 4.32. Tablas de la base de datos . . . . . . . . . . 4.33. Elementos de la tabla dispositivoinou . . . . . 4.34. Usuarios que se encuentran en la tabla registro 4.35. Tabla sensores . . . . . . . . . . . . . . . . 4.36. Icono de la aplicación Android . . . . . . . . 4.37. Aplicación Android . . . . . . . . . . . . . . 4.38. Encendido luminarias LED . . . . . . . . . . 4.39. Elementos de pruebas en corriente alterna . . . 4.40. Activación foco #1 . . . . . . . . . . . . . . 4.41. Activación foco #2 . . . . . . . . . . . . . . 4.42. Activación foco #3 . . . . . . . . . . . . . . 4.43. Activación foco #4 . . . . . . . . . . . . . . 4.44. Activación sensor #1 . . . . . . . . . . . . . 4.45. Activación sensor #2 . . . . . . . . . . . . . 4.46. Activación sensor #3 . . . . . . . . . . . . . 4.47. Nodo principal y aplicación Android . . . . . 4.48. Nodo secundario conectado a la red del hogar . 4.49. Accionamiento del foco de la cocina . . . . . . 4.50. Accionamiento del foco del pasillo . . . . . . . 4.51. Accionamiento del foco del baño . . . . . . . 4.52. Accionamiento sensor principal . . . . . . . . 4.53. Accionamiento sensor ventana . . . . . . . . 4.54. Accionamiento sensor puerta . . . . . . . . . 4.55. Regularización de la iluminación del patio . . . 5.1. 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. 5.6. 5.7.

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Resultados de la encuesta. Pregunta #1 y Pregunta #2 Resultados de la encuesta. Pregunta #3 y pregunta #4

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Resultados de la encuesta. Pregunta #5 y Pregunta #6 Resultados de la encuesta. Pregunta #7 y Pregunta #8 Resultados de la encuesta. Pregunta #9 y Pregunta #10 Resultados de la encuesta. Pregunta #1 y Pregunta #2 Resultados de la encuesta. Pregunta #3 y Pregunta #4

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5.8. Resultados de la encuesta. Pregunta #5 y Pregunta #6 5.9. Resultados de la encuesta. Pregunta #7 y Pregunta #8 5.10. Resultados de la encuesta. Pregunta #9 y Pregunta #10 5.11. Computador Macbook Pro Core i7 [29] . . . . . . . . 5.12. Arduino Due [30] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.13. Microcomputador UDOO [31] . . . . . . . . . . . . . 5.14. Planta de producción . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.15. VAN y TIR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Índice de tablas 2.1. Clasificación de mascaras de Red [24] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Asignación de puertos para protocolos [16] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3. Lista de estados [16] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1. Aumento de instituciones por año . . . . . . 5.2. Proyección de la demanda . . . . . . . . . 5.3. Instituciones por año de vida útil del proyecto 5.4. Cálculo del costo del producto . . . . . . . 5.5. Demanda y cálculo de ganancias . . . . . . 5.6. Obtención de la demanda insatisfecha . . . . 5.7. Utilidad con la demanda insatisfecha . . . . 5.8. Materia prima . . . . . . . . . . . . . . . 5.9. Herramientas . . . . . . . . . . . . . . . 5.10. Costo de mano de obra . . . . . . . . . . . 5.11. Maquinaria y equipos . . . . . . . . . . . 5.12. Costo de producción del producto . . . . . . 5.13. Depreciación de los equipos . . . . . . . . . 5.14. Gatos de fabricación anual . . . . . . . . . 5.15. Inversión . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.16. Evaluación financiera . . . . . . . . . . . . 5.17. Valores del VAN y TIR . . . . . . . . . . .

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Nomenclatura Hz ksps A mA V Kb CC CA Gb Ghz Mhz m Km $

Hertz Kilomuestras por Segundo Amperios Miliamperios Voltios Kilobyte Corriente Contina Corriente Alterna Gigabyte Gigahertz Megahertz Metros Kilómetros Dólares

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INTRODUCCIÓN El proyecto busca establecer los parámetros necesarios para el diseño de un sistema que realiza el control y monitoreo de actuadores y sensores mediante una comunicación TCP/IP, almacenando el estado de los mismos en una base de datos montada en una minicomputadora (ello por las ventajas de escalabilidad posterior que puede brindar un sistema Linux en una computadora y no restringirse a un sistema montado en un micro-controlador) que funciona como un nodo principal en el cual se aloja un servidor web local para el sistema y un nodo secundario en el cual se conectan los elementos finales y además se podrán modificar los parámetros de red del nodo en cualquier momento (sensores y actuadores), del cual se podrán implementar más de uno en el sistema, brindando la posibilidad de tener el control de más zonas de interés en el hogar. Todo ello mediante una red con topología tipo estrella, en la cual se puede tener varios nodos secundarios funcionando a la vez, pero todos enganchados a un nodo principal. De igual se procede a desarrollar una versión inicial de una aplicación Android en la que se busca cubrir los aspectos esenciales para permitir al usuario engancharse de manera segura al sistema, evitando el acceso no autorizado hacia el control de la red. Con todo ello el proyecto está enfocado al mercado de control y monitoreo de dispositivos del hogar, mediante un protocolo alternativo al que se ha desarrollado en el mercado hasta la actualidad, intentando converger en un solo sistema que realice el control de actuadores y una lectura certera de sensores. Para poder realizar el proyecto planteado en primera instancia se debe realizar un recuento sobre temas similares existentes desarrollados ya sea de manera local o internacional, el conocer cuales son sus características, facilidades de uso y ventajas, con la finalidad de determinar cual es el mercado al que nos enfrentamos en el momento del desarrollo de la tesis. En el capítulo 2 trata las características y ventajas que brinda un sistema TCP/IP,

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el conocimiento sobre el funcionamiento de las capas de modelo OSI, permite determinar las mejores posibilidades que brinda el trabajar en el protocolo TCP/IP, en este capítulo se trata con mayor profundidad la capa 4 (capa de transporte y comunicación), debido a que es el medio por el cual se va para a realizar la implementación del sistema. En el capítulo 3 se presentan las herramientas necesarias que permiten el desarrollo tanto del software y hardware empleado para mantener funcional tanto el nodo principal, como el nodo secundario y la aplicación Android. Además se presenta el desarrollo de la construcción de la tarjeta de potencia para poder realizar el control de los actuadores finales y el monitoreo de los sensores. En el capítulo 4 se realiza la implementación y pruebas de funcionamiento, ello una vez que se ha realizado el diseño y depuración de todos los parámetros del sistema, para comprobar el funcionamiento del sistema, con pruebas de funcionamiento tanto en Corriente Continua como en Corriente Alterna; garantizando un óptimo rendimiento del sistema antes de implementarlo en un espacio físico del hogar. Finalmente en el capítulo 5 se realiza un análisis de costos del producto, para poder conocer más del mercado económico en el que se lo pudiese promover en caso de pensar en su comercialización. Además de conocer mas a profundidad el producto, cada uno de los elementos que lo conforman su tecnología y costos para su producción.

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Capítulo 1 ESTADO DEL ARTE A lo largo de la historia, el hombre ha permanecido fascinado con la idea de desarrollar nuevos equipos y tecnologías que le permitan mejorar su nivel de vida. Todo comienza con la evolución de las casas, empezando su evolución desde las cuevas en las que se utilizaba fuego, para calentar e iluminar, luego las antorchas, las velas, el candil y por ultimo la electricidad que nos ha permitido tener una vida de confort, y de igual manera dio paso a los electrodomésticos. La búsqueda del hombre por este tan añorado confort permitió el desarrollo de la “Domótica”, que se encarga de la integración y regulación de los sistemas eléctricos y electrónicos, de tal manera que la casa sea capaz de “sentir” (detectará la presencia de personas, temperatura, nivel de luz, etc.) y puede reaccionar por si sola, a estos diferente estímulos preprogramados. La domótica se ha implementado desde hace décadas con sencillos mensajes y poco control externo, pero con el ingreso del internet al hogar este ha tomado un giro controversial, los modelos tecnológicos relacionados han progresado y forman parte del futuro de la domótica. La tecnología inalámbricas WiFi y las redes de internet, se han constituido como las tecnologías del entorno digital, sobre las que la domótica seguirá vigente, para incrementar su uso en los hogares. El principio real de este tipo de viviendas se dio hace algunos años, cuando en Estados Unidos y Japón comenzaron a utilizar la domótica, para controlar los aparatos y electrodomésticos del hogar en forma remota. La historia de la domótica empezó en 1975, cuando se presentó un sistema para el telecontrol que se basaba en corrientes portadoras o Power Line (PL). Gracias a la accesibilidad y sencillez del protocolo estandarizado, este sistema tuvo muy buena acogida y gran difusión en Estados Unidos y Europa, permitiendo obtener una multitud de aplicaciones. A partir del año de 1995 en España centraron su atención en el estudio y los avances de la domótica, pero es a partir del 2004 que Estados Unidos comienza la implementación de diferentes tipos de protocolos 1

para el desarrollo y avanza en el estudio e introducción de la domótica a paso firme, convirtiéndolo en un campo mas completo y complejo. En la actualidad son varias las empresas a nivel mundial que se dedican al aporte de novedosos sistemas de control para hogares, usando diferentes tipos de protocolos para el uso de los mismos. Actualmente, nos encontramos en un boom tecnológico, que permite una competencia sana entre empresas para ofrecer sus servicios, permitiendo diversificar un poco en el producto final, dando últimamente gran interés al hogar digital. Esta denominación de hogar digital viene ganando mucho interés en los últimos años, encierra un concepto mas amplio que el tradicionalmente asociado a la domótica. Por hogar digital se entiende tanto automatización (con el soporte de la electrónica digital) como, comunicación (basada en redes digitales internas y externas) proporcionando un conjunto de teleservicios. El boom tecnológico en los sistemas de telecomunicación de los últimos años, así como la expansión del internet, permiten dar pasos gigantes en nuestra capacidad de crear, transmitir, almacenar y procesar información. Este fenómeno ha venido acompañado de manera indudable por los sectores de las comunicaciones, la informática y el entretenimiento, todo esto gracias a la digitalización. Este contexto se traslada a las viviendas como el marco en el que se materializa el entretenimiento, comunicaciones y gestión digital del hogar, por medios de servicios avanzados o teleservicios.

1.1.

Trabajos Realizados En El Área

Con el paso del tiempo los trabajos realizados sobre la domótica se han incrementado considerablemente, es por eso que varias empresas ya han llevado acabo este tipo de trabajos, a continuación se nombra algunas de ellas y de la manera en que lo han realizado.

1.1.1.

My Home BTicino

Ofrece soluciones avanzadas cada vez más requeridas en las viviendas y en el terciario. Su oferta cubre todas las funciones y aplicaciones domóticas relativas a confort, seguridad, ahorro, comunicación y control. Dispone de infinidad de dispositivos domóticos que destacan por su innovador diseño e intuitiva funcionalidad que destaca su tecnología, modernidad y originalidad, consiguiendo así un entorno total-

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mente uniforme y cómodo para el usuario final. En la figura 1.1 se puede observar la linea Domótica disponible en Bticino my Home. [1]

Figura 1.1: Equipos My Home Bticino [1] Para la conexión de los equipos se usa el protocolo de comunicación BUS permite una varia gama de placas soportadas por los equipos domóticos “My Home”; es totalmente compatible con las instalaciones realizadas con liVing, light, light tech y aXolUte. [2]

Figura 1.2: Conexión BUS de los equipos My Home [2]

1.1.2.

KNX

El Sistema KNX es un sistema domótico para la gestión de viviendas y edificios inteligentes, nació de la idea de desarrollar un sistema estándar europeo como JUNG, ABB, Siemens, GEWISS, Gira, etc; único e intercambiable para todas las marcas del sector. 3

Este nuevo sistema permite una reducción de costos de instalación y consumo energético, así como una simplificación muy importante en caso posteriores ampliaciones o cambio de uso de las instalaciones. [5]

Figura 1.3: Panel de control KNX [5]

1.1.3.

Creston

Crestron Electronics es líder mundial en sistemas avanzados de control y automatización, innovando tecnología y reinventado la manera de cómo la gente vive y trabaja. Ofrece integrar soluciones de audio, video, iluminación, A/C, teatro en casa y más, mejorando la calidad de vida en corporativos, escuelas y universidades, residencias, cuartos de control, auditorios y más. Las soluciones integrales de Crestron simplifican el uso práctico de la tecnología en los espacios, logrando la creación de ambientes y escenarios de acuerdo a las necesidades únicas de cada usuario, convirtiendo complejas secuencias de operación, en sencillas y rápidas de operar desde una interfaz de usuario, como es una pantalla sensible al tacto con gráficos intuitivos para el usuario. [3]

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Figura 1.4: Panel de control Creston [3]

1.1.4.

Simon Vit@

SimonVIT@ es un nuevo sistema domótico con gran capacidad de adaptación, que ofrece un amplio abanico de soluciones en aplicaciones para vivienda y terciario. Permite la integración de varios sistemas interrelacionados, lo que facilita la gestión y posibilita conseguir una mayor eficiencia en el control energético. Los instaladores y programadores de la marca española Simon Vit@ y realizan toda clase de proyectos e instalaciones relacionados con este sistema Lonworks utilizado por la firma. Destacando su fácil programación y su versatilidad de elementos adaptativos, así como, su amplia gama de mecanismos de bajo costo que sin duda lo hacen mas accesible. [42]

Figura 1.5: Panel de control Simon Vit@ [42] 5

1.1.5.

Lonworks

El sistema Lonworks fue diseñada por la empresa Americana Echelon, enfocada principalmente en el sistema de control de las instalaciones. Todo el control que implementa Lonworks es distribuido y descentralizado, por lo tanto la inteligencia se reparte entre sensores y actuadores. Todo los elementos o dispositivos se conectan median un medio físico y utilizan un protocolo sencillo. Los dispositivos Lonworks generalmente están conformados por un microcontrolador, el cual esta pre programado para adaptarse a la red y de esta manera se logra enviar y recibir información a través de la red. [5]

Figura 1.6: Conexión de los equipos Lonworks [5]

1.2.

Características Del Control Domótico

La domótica es un campo muy extenso que ofrece muchas alternativas interesantes, la variedad de aplicaciones que realiza, la manera como las realiza, son puntos a tomar mucho en cuenta. A continuación se puede observar un grupo de características del mismo, que es considerado de mucha importancia, como son:

Integración e Interrelación. Seguridad. Control energético. Comunicación. Accesibilidad.Facilidades de uso. Control remoto. Fiabilidad.

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1.2.1.

Integración e Interrelación

Una de las características principales de un sistema domótico, es que este sea totalmente integrable, es decir que al momento de establecer una comunicación entre los equipos que no sean de un mismo fabricante, no exista inconveniente alguno. Para ello hay que tener presente, el protocolo de comunicación al que se regirán los equipos, el cual debe ser el mismo para todos los equipos. Ahora una vez que los elementos tenga un integración correcta en el sistema, se requiere que los mismos sean capaces de relacionar unos con otros, con la finalidad de tener un sistema mas robusto y sobretodo de mayor capacidad a la hora de tomar una decisión sobre la acción que piensan llevar acabo cada elemento.

Figura 1.7: Integración e interrelación de los diferentes sistemas del hogar [6]

1.2.2.

Seguridad

Dentro de los sistemas de seguridad, la domótica ocupa un punto muy alto de aprobación por los usuarios. Por medio de los diferentes sistemas domóticos se pueden converger varios campos para resguardar la integridad del hogar digital, En un mismo módulo se puede programar el control de acceso y el control de presencia, de tal manera que se puede preprogramar secuencias para simular que hay alguien en el hogar. Al integrar un módulo de conexión telefónica se puede agregar comunicación externa al módulo para que en alguna emergencia, la casa envié mensajes informando de algún suceso inesperado dentro de ella. Al agregar varios tipos de sensores, como es el caso de la detección movimiento, para enviar un aviso de que alguien se encuentra en el hogar, otros inclusive llegan a detectar fugas en el hogar (fugas de gas, agua, emisiones de CO2). También se logra tener un acceso remoto a 7

las diferentes cámaras de seguridad, y así poder vigilar lo que sucede en cada área donde se encuentre una cámara.

1.2.3.

Control Energético

Hoy en día uno de los puntos a tomar en cuenta en la instalación de un sistema domótico, es el control energético. Con el fin de lograr mejorar la gestión de consumo de energía, obteniendo un ahorro económico en el bolsillo de los usuarios y a su vez contribuyendo a disminuir la contaminación del planeta y el calentamiento global, entre otros. Para poder obtener una buena administración de energía, se regula y optimiza los equipos, se realiza su correcta programación, definiendo su tarea específica para cada uno, dándonos un ahorro mas eficiente. Como ejemplo de los mismo tenemos: Regular la temperatura del hogar por áreas especificas. Calibrar la temperatura por tiempo o presencia. Activar luces por movimiento y presencia. Regulación de ventiladores. Desconexión automática de diferentes equipos que no se los utilice.

1.2.4.

Comunicación

La comunicación es el medio mas indispensable y vital para lograr acceder a los diferentes servicios y aplicaciones que brinda la domótica. Cada integración del sistema, posee un nodo, con la finalidad de establecer la comunicación entre la red domótica con los diferentes equipos (Internet, PC, mando inalámbricos, etc). En la actualidad la tendencia a la comunicación domótica, se esta centrando en el acceso remoto desde Smartphones y Tablets, logrando tener el control del hogar al alcance de los usuarios a todo momento. La manera de cómo lo realizara dependerá mucho de la arquitectura del sistema, pero siempre teniendo presente que existirá un protocolo de comunicación para dicho sistema. La idea principal de la comunicación no es solo el acceso a los servicios, sino a su vez el control de los mismos, logrando una eficiencia en el sistema.

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1.2.5.

Accesibilidad

En todo sistema domótico se debe tener en cuenta la accesibilidad al mismo, recordando que la idea principal es generar una ayuda a los usuarios. Teniendo presente que en muchos de los casos, serán personas con discapacidades. Cabe indicar que ninguna persona esta libre de algún tipo de enfermedad, y sabiendo que algún día las personas envejecerán, la idea de una accesibilidad al sistema debe siempre estar presente en el diseño del mismo, por lo tanto la domótica tiene que ser accesible y tener en cuenta varios factores que influyen en la misma para no presentar fallos en su seguridad.

1.2.6.

Facilidad De Uso

La idea principal es poder tener el control y acceso a todo lo que sucede en el hogar de manera fácil. Por lo general por medio de una pantalla se trata de mantener al usuario informado de todos los movimientos que se realizan en la vivienda, y de esta manera poder modificar, controlar, algún elemento si el caso lo amerita con tan solo pulsar una tecla.

1.2.7.

Control Remoto

Hoy en día se presenta dos tipo de controles mas comunes, uno con un panel central en el hogar ubicado en cierto punto del mismo, que contiene el acceso a cada elemento que se encuentre conectado. Y el otro es tener el control a distancias mayores, por medio de un ordenador, Smartphone o Tablet, todo atreves de la red, y con solo mandar un informe, cada elemento realice una acción que deseemos, generando un mayor beneficio para los usuarios que salen constantemente de viaje.

1.2.8.

Fiabilidad

La fiabilidad para todo sistema domótico, es el punto clave para que el mismo funcione de manera eficiente. La plataforma, el diseño, los protocoles que se piensen usar debe ser el correcto, para de esta manera evitar que personar ajenas al hogar traten de acceder al mismo. Hay que tener presente que hacer en caso de que la alimentación del mismo caiga, que si alguien trato de forzar el sistema actué de manera inmediata, no se consiguen nada con una seguridad del hogar, si la fiabilidad del sistema no es totalmente robusta ante cualquier intento de daño. Debemos recalcar que un mal uso del sistema no quiere decir que el mismo no sea fiable, así que el 9

manejo del mismo debe ser el correcto y así funcionara por varios años sin problemas.

1.3.

Tipos De Topología Domótica

A continuación se realiza un breve análisis sobre las topologías domóticas, es decir sobre la conexión de todos los elementos que se utilizan en una instalación domótica. Al hacer referencia a la topología, se debe tener también un breve conocimiento sobre la arquitectura de la red domótica, ya que esta se encarga de la distribución y ubicación de los elementos en la conexión del sistema, ambas (la topología de red y la arquitectura de red) van conjuntamente de la mano al momento de realizar una instalación domótica. Las arquitecturas mas usadas son: centralizada, descentralizada, distribuida, mixta/hibrida. Y de igual manera las topologías mas usadas son: estrella, anillo, bus e hibrida.

1.3.1.

Arquitectura Centralizada

En este tipo de arquitectura, posee un servidor principal que cumple la función de maestro, el mismo que se encargar de controlar todo el proceso, aquí se recibe toda la información recogida por los diferentes elementos, como son los sensores. Una vez que se a llegado a procesar la información, el servidor toma una decisión y se las comunica a los diferentes actuadores. Todos los elementos restantes llegan a ser los esclavos. Hay que tener presente, que al ser el servidor este se encarga de todo el control, un fallo en el mismo provocaría grandes problemas, ya que todo el sistema dejaría de funcionar. Son mas usadas para sistemas domóticos sencillos y de bajo nivel, por el bajos costos de sus elementos.

10

Figura 1.8: Arquitectura centralizada [10]

1.3.2.

Arquitectura Descentralizada

Tal como lo indica su nombre descentralizada, es decir todos los elementos son independientes, poseen una inteligencia propia, toman decisiones por si mismo. Los elementos se logran a comunicar entre sí, por medio de un bus compartido.

1.3.3.

Arquitectura Distribuida

Al tenerAl tener una arquitectura distribuida, el servidor no llega a tener un alto nivel de importancia. Cada espacio donde se piensa controlar tiene sus propios módulos o también se los conoce como nodos, los que se encargan de tomar sus propias decisiones, por lo que no se tiene un solo elemento de control como era anteriormente, ahora son varios elementos encargados de esa función. En caso de presentar fallo algún nodo, solo dejaría de funciona ese espacio de control los demás seguirían cumpliendo sus funciones con normalidad. Se lo conoce como un sistema mas robusto y de mayor fiabilidad, el único problema es su alto costo por los elementos que manejan. Cada modulo de control debe situarse muy cerca del elemento a controlar, ya que van directamente conectados el uno con el otro. Para su comunicación utilizan un bus, el cual posee su respectivo protocolo de comunicación. una arquitectura distribuida, el servidor no llega a tener un alto nivel de importancia. Cada espacio donde se piensa controlar tiene sus propios módulos o también se los conoce como nodos, los que se encargan de tomar sus propias decisiones, por lo que no se tiene un solo elemento de control como era anteriormente, ahora son varios elementos encargados de esa función. En caso de presentar fallo algún nodo, solo dejaría de funciona ese espacio de control los demás seguirían cumpliendo sus funciones con normalidad. Se 11

lo conoce como un sistema mas robusto y de mayor fiabilidad, el único problema es su alto costo por los elementos que manejan. Cada modulo de control debe situarse muy cerca del elemento a controlar, ya que van directamente conectados el uno con el otro. Para su comunicación utilizan un bus, el cual posee su respectivo protocolo de comunicación.

Figura 1.9: Arquitectura distribuida [10]

1.3.4.

Arquitectura Mixta o Hibrida

Esta arquitectura es una mezcla de las anteriores. Se puede decir que contiene partes donde se tendrán módulos que serán maestros o también conocidos como islas de control (actuarán como servidores) y el resto del sistema son los esclavos, utilizando una arquitectura descentralizada o distribuida.

Figura 1.10: Arquitectura mixta o hibrida [11]

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1.3.5.

Topología En Estrella

Este tipo de topología presenta claramente un nodo central, el cual llegaría a ser el cerebro encargado de controlar todo, y posee nodos secundarios (sensores, actuadores, elementos a controlar), los mismo que se encargan de llevar la información hacia el cerebro. Esta configuración facilitaría el poder incrementar mas elementos, al ser independientes no afectan al resto, de igual manera si llegara a ocurrir un fallo en algún elemento solo este dejaría de funcionar y los faltantes continuarían cumpliendo su función. Un problema grave seria que el nodo central o cerebro llegase a tener errores, ya que si esto ocurriera ningún elemento conectado al mismo funcionaria como el usuario desee.

Figura 1.11: Topología en estrella [8]

1.3.6.

Topología En Anillo

Se llama topología en anillo, debido a la conexión que realizan los elementos, la cual es formar un anillo cerrado. La información viajara por todos los elementos conectados, teniendo en cuenta que al presentarse un problema en cualesquiera de los elementos, toda la comunicación se llega a caer. A su vez no podemos agregar un nuevo elemento de manera sencilla, tendríamos que llegar a parar el funcionamiento de toda la red. Una ventaja de esta topología, es tener un control sencillo y para la conexión se necesita menos cable.

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Figura 1.12: Topología en anillo [8]

1.3.7.

Topología En Bus

Esta topología presente un bus principal, por donde se comunicaran todos los elementos que estén conectados a la red por medio de las diferentes técnicas de direccionamiento. Por medio de esta configuración, es mas simple que cada elemento brinde su información (datos de parametrización, datos de diagnósticos y programas de aplicación). Además facilita el poder aumentar más elementos o a su vez eliminarlos, y de esta manera podemos independizar o distribuir mejor las tareas de control, siendo una topología robusta al momento de presentarse errores.

Figura 1.13: Topología en bus [8]

1.3.8.

Topología Hibrida

Es el resultado obtenido de las mezcla de dos o más topologías, teniendo presente que el resultado no tiene una forma definida. Esta configuración hibrida se da siempre que se combinen dos topologías sencillas.

14

Figura 1.14: Topología hibrida [7]

1.4.

Domótica, Confort En El Hogar Gracias A La Tecnología

Una de las principales ideas de la domótica, es el mejorar el confort y calidad de vida de las personas. Para lo cual cada una de la aplicaciones a realizarse tienen esa finalidad, a continuación se muestra las aplicaciones que tienen como objetivo el confort del hogar.

Iluminación. Automatización de sistemas. Control vía internet. Gestión multimedia.

1.4.1.

Iluminación

El poder tener el control de toda la iluminación del hogar, es algo de muy indispensable al momento de implementar una domótica, el usuario tendrá la accesibilidad a todas las luminarias de la casa, de esta manera se puede gestionar las luces del 15

hogar permitiendo encenderlas, apagarlas o regularlas a gusto según el nivel del ambiente, desde un panel central. Dependiendo de la programación se le puede dirigir un tiempo de encendido diario en horas especificas, logrando que el dueño del hogar no se preocupe por el encendido y apagado, sobretodo cuando este fuera.

1.4.2.

Automatización De Sistemas

Cada hogar tiene diferentes áreas como: dormitorios, sala, cocina, comedor, entre otros, donde cada uno posee las instalaciones adecuadas para su mejor uso. La automatización de sistemas genera el control eficiente y facilidad de manejo de los diferentes equipos. Por lo general lo que se trata de controlar son los actuadores, que por medio de diferentes sensores, nos informa que acción debe realizar el actuador. Al momento de hablar de una automatización se viene a la mente muchas ideas entre las cuales se puede mencionar las siguientes: Regulación del ambiente en diferentes áreas (control de temperatura). Accionamiento de electrodomésticos. Control de temporizadores. Control de riego (sensores de humedad). Control de fugas de gas. Control de puertas eléctricas. Control y monitores de cámaras. Control del persianas, etc.

Estas son algunas que se puede nombrar, teniendo presente que de acuerdo al hogar o infraestructura que se quiera domotizar, se puede hacer el control de otros sistemas, la idea es brindar un confort del hogar de acuerdo al que solicite el usuario.

1.4.3.

Gestión Multimedia

Con el paso de los años, la gestión multimedia en un hogar es de mucha ayuda para mejorar el confort de vida. Se puede lograr muchas cosas como, es la distribución 16

de diferente clase de música para la áreas del hogar, tener el control de películas y videos en el dormitorio de hijos. También se llega a tener una correcta organización de todo lo que es videos, películas, documentales, música, etc, dependiendo del gusto del usuario, mejorando la utilización de los mismo de manera sencilla con ubicaciones especificas. La idea de esta aplicación aun esta desarrollando, que poco a poco se va logrando muchas cosas, hay empresas que brindan este servicio como es el caso de Netflix, pero con la idea de que cada usuario posea su propio centro multimedia en su hogar.

1.4.4.

Control Vía Internet

Se tiene presente que para realizar todo el control del hogar se lo hace por medio de algún panel central, ubicado en algún lugar especifico del hogar, donde se tiene acceso a todos los puntos a controlar. Hoy en día no solo es necesario tener el control interno, sino los usuarios requieren de un control a distancia, esto hace referencia a poder tener acceso al control de su hogar desde cualquier lugar donde se encuentre. Para lograrlo, los usuarios lo hacen por medio del internet, hoy se cuenta con la ayuda de diferentes dispositivos como son los Smartphones, las Tablets o las PC, con acceso a internet para conseguirlo. Hay que tener presente que además de acceso al internet se requiere de algún software para tener el acceso, el mismo que tendría todo lo que el usuario solicite al programador.

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Capítulo 2 PROTOCOLO TCP/IP Para tener un conocimiento claro sobre un protocolo TCP/IP, se realiza un pequeño estudio de las capas de modelo OSI, la características y diferentes funcionamientos, que cada una de la mismas realiza para que una red funcione de manera optima. En el presente capitulo, se muestra un análisis más detallado de la cuarta capa de modelos OSI (transporte y comunicación), debido a que es donde se detalla de mejor manera todo lo relacionado con los protocolos TCP/IP. Cabe recalcar que si no se tiene un conocimiento claro del las capas de modelo OSI y sobretodo de la capa de transporte y comunicación, es difícil realizar la comunicación correcta para que se pueda cumplir con el proyecto planteado.

2.1.

Capas OSI

Las capas del modelo OSI, es el pilar fundamental en la transmisión de datos en una red, teniendo presente que el usuario solo interactúa con dos capas del modelo OSI, con la primera (capa física) y la ultima (capa de aplicación). Cada capa de modelo OSI cumple una función muy importante en la transmisión de información en una red. En la figura 2.1 se puede observar la pirámide invertida de las capas del modelo OSI, que es la estructura de una red. Muchas veces se le llama a la capa por su nombre o por su número, sea cual sea el caso no hay que olvidar el papel que desarrolla cada una de estas capas en el proceso de transmisión de datos.

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Figura 2.1: Pirámide invertida de las capas de modelo OSI Para entender de mejor manera la función que desempeña cada una de la capas de modelo OSI, se procede a desarrollar un pequeño análisis al respecto de cada una de las capas del Modelo OSI.

2.1.1.

Capa Física

La capa Física define tanto la interfaz mecánica, eléctrica y de temporización de la red. En el host que realiza la petición, la capa física se encarga de recibir una secuencia única de bits que son provenientes de la capa de enlace de datos. Esta capa determina aspectos físicos sobre la forma en que el cableado esta enganchado a la tarjeta de red del host. 2.1.1.1.

Medios de transmisión guiados

La función principal de la capa física es transportar paquetes de datos de un host a otro. Para una transmisión real se pueden usar varios medios físicos, teniendo en cuenta que cada uno tendrá sus limitación en ancho de banda, costo, retardo, seguridad, instalación y mantenimiento. Los medios físicos más usados son los medios magnéticos (Par trenzado, cable coaxial, fibra óptica) y los medios inalámbricos (Radio transmisión y transmisión por microondas). a) Medios Magnéticos

Par trenzado 19

El cable de par trenzado es uno de los medios de transmisión más viejos y comunes. El cual consiste es la unión de dos cables de cobre separados regularmente por 1mm de grosor. Los cables se trenzan de manera helicoidal, como una molécula de ADN. Dos alambre paralelos constituyen una antena simple, es por eso que se realiza esto. El uso mas común del cable de par trenzado es en los sistemas telefónicos, la mayoría de ellos están conectados a la compañía telefónica mediante un cable de par trenzado. Estos cables puede recorrer muchos kilómetros sin la necesidad de ampliar la señal, lo único que se necesita son repetidores para distancias mayores. El par trenzado puede usarse para transmisiones analógicas y transmisiones digitales. El ancho de banda que manejan siempre va a depender del grosor del cable y de la distancia que va a recorrer el mismo. Es muy probable que el cable de par trenzado permanezca en el mercado muchos años mas, debido a que su uso es de mucha aceptación por los usuarios gracias a su bajo costo y su comportamiento adecuado sin presentar mayores problemas hasta la actualidad.

Cable coaxial

El cable coaxial es otro de los medios de transmisión más utilizados, debido a que en comparación al par trenzado el cable coaxial presenta un mejor blindaje. Principalmente existen dos tipos de cables más utilizados; el uno es un cable de 50 ohms, empleado principalmente en la transmisión digital; el otro cable es de 75 ohms y se lo utiliza para transmisión analógica y televisión por cable. Un cable coaxial esta formado por un alambre de cobre rígido conocido como núcleo, el cuál se encuentra rodeado por un material aislante para separarlo del conductor exterior que se encuentra entrelazado en forma de malla, este conductor extremo se cubre con una envoltura protectora de plástico para proteger al conductor, tal como se puede apreciar en la figura 2.2. La elaboración y la seguridad que presenta el cable coaxial nos brinda una excelente combinación en lo que tiene que ver con el ancho de banda y la inmunidad al ruido. El ancho de banda depende de la longitud y calidad del cable. En la actualidad los cables poseen un ancho de banda muy cercano a 1GHz. Los cables coaxiales se los utilizaba mucho en los sistemas telefónicos para grandes distancias, pero ahora 20

los mismos han sido reemplazados por la fibra óptica para cubrir largas distancias. A pesar de esto, el cable coaxial es el principal medio de transmisión en lo que corresponde a televisión por cable y en las redes de área metropolitana.

Figura 2.2: Estructura de un cable coaxial [23]

Fibra Óptica

La fibra óptica son filamentos de vidrios muy compactados de una pureza muy alta, su grosor es casi igual al de un cabello humano. Son fabricados con base en silicio a temperaturas muy altas, todo el proceso es controlado por medio de computadoras, para poder lograr que el índice de refracción del núcleo sea uniforme, ya que es el guía de la onda luminosa. La fibra óptica se caracteriza por enviar señales de luz, ser ligera, compacta, baja en perdidas de señal, de alta capacidad de transmisión, y al ser inmune a interferencias electromagnéticas de radio-frecuencia presenta un nivel muy alto de confiabilidad. Al no conducir señales eléctricas, se puede utilizar sin ningún inconveniente en condiciones peligrosas de alta tensión, puede soportar altas diferencias de potencial sin la necesidad de incorporar un circuito adicional para la protección. Tiene un gran ancho de banda, con el cual se puede incrementar la capacidad del canal y reducir el costo del canal. En relación con los cables de cobre es muy notable la diferencia, si existe la necesidad de transportar una señal de mas de cinco mil canales, solo es necesario un cable con seis fibras que en relación a los cables de cobre serían necesarios cerca de 10.000 pares de cobre convencional para cubrir el mismo servicio. La fibra óptica es el medio más empleado para la transmisión de señales a largas distancias, se pueden instalar tramos de hasta 70km, sin la necesidad de repetidores 21

de señal como en el caso de los cables de cobre. La Fibra óptica está compuesta, tal como se puede observar en la figura 2.3 por un núcleo de vidrio que transporta la información, un revestimiento también de vidrio que brinda protección al núcleo y una cubierta de plástico para proteger a la fibra de agentes externos. En su inicio, el principal propósito de la fibra óptica fue usarse como medio de transmisión debido a su enorme ancho de bando, pero con el paso del tiempo su uso se a extendió no solo a la telefonía sino a la automatización industrial, televisión por cable, imágenes astronómicas de alta resolución, entre otros. En el centro esta el núcleo de vidrio, por el cual viaja la luz.

Figura 2.3: Estructura de la fibra óptica [23]

b) Medios Inalámbricos En la actualidad la necesidad de estar todo el momento en línea, como es el caso de los usuarios móviles (Smartphones, tablets, laptops) a hecho que el par trenzado, cable coaxial y la fibra óptica no son útiles. Para lo cual la mejor manera mas factible de comunicación es la inalámbrica. Se cree que a futuro solo existirá dos tipos de comunicación, la fibra óptica para la comunicación de equipos no móviles y la inalámbrica para todo lo que es dispositivos móviles. Una de las principales ventajas de la comunicación inalámbrica, es llegar a los dispositivos fijos en diferentes circunstancias, como es el caso donde no se puede tender un sistema de fibras o cableado para lo cual la mejor manera de comunicación es la inalámbrica. A continuación analizaremos dos de los principales medios de comunicación como son: radiotransmisión y transmisión por microondas. Radiotransmisión

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El empleo de la ondas de radio es muy extendido en la comunicación, debido a que estas pueden viajar grandes distancias y penetrar muros de edificios, lo cual logra tener una muy buena acogida tanto para interiores como exteriores, gracias a su dispersión omnidireccional (pueden viajar en todas las direcciones a partir del origen de la señal) no es indispensable que estén alineados el emisor y el receptor de la señal. A frecuencias bajas las ondas de radio atraviesan casi cualquier obstáculo, pero la potencia tiende a reducir considerablemente a medida que se aleja de la fuente. En frecuencias altas las ondas de radio viajan en línea recta y ante los obstáculos que se presenten estas tienden a rebotar. Una particularidad de la ondas de radio, es que tanto a frecuencia altas como bajas, están sujetas a la interferencia por los motores y diferentes equipos eléctricos. Los gobiernos exigen el uso de radiotransmisores, debido a que las ondas de radio viajan a grandes distancias y provocan interferencia para los usuarios; sin embargo en bandas VLF, LF y MF las ondas de radio se transporta siguiendo la curvatura de la tierra. Este tipo de ondas se pueden detectar a unos 1000 km aproximadamente para frecuencias bajas y la distancia se reduce considerablemente para frecuencias más altas, para las bandas HF y VHF, las ondas de radio a nivel del suelo llegan a ser absorbidas por la tierra. Existen ondas de radio que alcanzan la ionosfera a una altura de 100 a 500km, se refractan y regresan a nuestro planeta. Dependiendo de las condiciones de la atmósfera las señales pueden rebotar muchas veces. En la figura 2.4 se puede observar dos tipos de transmisión de ondas de radiofrecuencia, en la parte izquierda de la figura, se observa la transmisión directa en la que la onda no sale del planeta y tiene una comunicación directa con la receptora, mientras en la parte derecha de la figura se observa las ondas de radiofrecuencia que necesitan salir a la ionosfera, refractarse y regresar al planeta.

Figura 2.4: Medios inalámbricos (radiotransmisión) [23] 23

Transmisión por microondas

Las microondas viajan en línea recta, por lo que las antenas tanto emisoras como receptoras deben estar alineadas correctamente entre si. Al tener esta direccionalidad permite que los emisores se comuniquen sin ninguna interferencia con los receptores, mientras se halla respetado las reglas de espacio entre una antena a otra. Las microondas al viajar en líneas rectas necesitan de repetidores periódicos. Hay que tener en cuenta que mientras más altas sean las torres de las antenas, podrán estar más separadas. La distancia entre cada repetidor se eleva de manera aproximada con la raíz cuadrada de la altura de la torre. Si se tiene torres de 100 m de altura, cada repetidor puede estar separado 80 km de distancia. Las microondas a diferencia de las ondas de radio de bajas frecuencias, no atraviesan de manera correcta los edificios. La presencia de altas demandas de espectro obliga a los operadores a usar frecuencias altas, es decir que bandas de hasta 10 Ghz son de uso normal, pero con las bandas aproximadas a 4 Ghz se tiene el problema que son absorbidas por el agua. En el sentido económico las microondas son baratas, levantar dos torres y colocar sus respectivas antenas en cada una, resulta mas barato que enterrar 50 km de fibra óptica ya sea en el área urbana o sobre una montaña.

2.1.2.

Capa de Enlace de Datos

Tiene como función principal, transportar los mensajes que se envíen por medio del canal físico, se encarga de transformar un enlace físico expuesto a errores en un enlace lógico libre de errores. En redes locales la capa de enlace cumple una función mas sencilla, al igual que otros protocolos de enlace moderno como es el protocolo de línea serial de internet (SLIP) y el protocolo punto a punto (PPP). En redes grandes se encarga de la conexión punto a punto entre cada par de nodos de conexión de la red. Establece, mantiene y llevar a cabo las conexiones de la red. Las funciones principales que debe realizar la capa de enlace de datos es: Estructuración del mensaje en tramas. Direccionamiento. 24

Control de errores. Control de flujo de datos. Protocolo PPP: Point to Point Protocol.

2.1.2.1.

Estructuración del mensaje en tramas

La capa de enlace maneja como unidad de datos a las tramas, siendo transportadas de un nodo a otro que se encuentren conectados al mismo medio físico de comunicación. Se debe considerar que una trama no puede saltar de una subred a otra. La trama tiende a facilitar la comunicación entre las entidades de la capas de enlace, localizando toda la información emitida. Además el protocolo puede permitir el transporte de cualquier tipo de información sin ser confundido con la información del control de protocolo, así lleven la misma codificación, a esto es lo que se le conoce como comunicación transparente. Toda la información que posee el control de protocolo viaja conjuntamente con la información a transmitir en la trama. 2.1.2.2.

Direccionamiento

El direccionamiento permite identificar el origen y el destino de un enlace de datos que interconecta diferentes emisores y receptores de información. Se tiene diferentes maneras de direccionamiento como son: Direccionamiento implícito. Direccionamiento por preselección. Direccionamiento en sistemas con un único maestro. Direccionamiento con varios maestros. Direccionamiento de mensajes multidifundidos.

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a) Direccionamiento implícito.

En conexiones punto a punto de dos nodos, las tramas que se transportan de un nodo van dirigidas solamente al nodo que se encuentra en el otro extremo, por lo cual no es indispensable que las direcciones estén indicadas en la trama. b) Direccionamiento por preselección. En algunos buses, antes de iniciar el envió de tramas, uno de los nodos empieza a actuar como controlador y preselecciona. Lo cual permite que el transmisor envié un número definido de mensajes al receptor. En ese momento ningún otro nodo puede estar activo, por lo cual no es necesario que las tramas lleven explícitamente las direcciones del transmisor y receptor. c) Direccionamiento en sistemas con un único maestro. En algunos buses, antes de iniciar el envió de tramas, uno de los nodos empieza a actuar como controlador y preselecciona. Lo cual permite que el transmisor envié un número definido de mensajes al receptor. En ese momento ningún otro nodo puede estar activo, por lo cual no es necesario que las tramas lleven explícitamente las direcciones del transmisor y receptor. d) Direccionamiento con varios maestros. Cuando existen varios maestros, cualquier nodo que se encuentre conectado al medio de transmisión puede enviar una trama a otro. En la trama están las direcciones tanto de origen como de destino. e) Direccionamiento de mensajes multidifundidos. Se conoce como mensajes multidifundidos a las tramas dirigidas a varios nodos conectados al medio físico de transmisión, se pueden distinguir dos categorías; las tramas multicast dirigidas a algunos nodos, y las tramas broadcast, dirigidas a todos los nodos. Para los dos casos la trama lleva explícitamente dos direcciones, una del nodo de origen y la otra del destino.

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2.1.2.3.

Control de errores

Por lo general las redes de comunicación que cubren grandes distancias, tienen un mayor número de errores en comparación a las redes locales, la capa de enlace de datos se encarga tanto de la detección como de la corrección de errores. Para el caso de redes locales, se tiene una tasa menor de errores; esta capa solo realiza la detección de errores, dejando el algoritmo de corrección a las capas superiores. Los errores pueden producirse en los nodos terminales de la red, en las interfaces que los conectan a las líneas de transmisión o como es su caso en las mismas líneas de transmisión. Ante la creciente inclinación de los usuarios y al uso de comunicación inalámbrica, la presencia de errores se vuelve más frecuente en los medios de transmisión. Tanto la detección como corrección de errores, son dos procesos totalmente independientes. Si se dispone de la información el método mas sencillo para corregir un error, es retransmitir el dato. a) Origen de los errores Los errores se producen principalmente por dos diferentes razones: Sucesos estáticos, donde su existencia y comportamiento son conocidos, por ejemplo la presencia de atenuación que provoca distorsión y perdidas de la señal. Sucesos transitorios, que aparecen en cualquier momento de forma aleatoria, por ejemplo la presencia de cargas electromagnéticas y la perturbación eléctrica.

Los errores provocados por sucesos estáticos, son más fáciles de manejarlos, debido a su predecible manera de actuar.

b) Detección de errores En forma general para manejar la detección de errores, es por medio de la incorporación de información en la trama. Por el momento ningún método de detección de errores puede funcionar al cien por ciento de efectividad, el método mas efectivo esta dado por la retransmisión de 27

la trama una o varias veces, con la finalidad de ser comparada. c) Corrección de errores La corrección de errores se maneja conjuntamente con la detección de errores, ello mediante la retransmisión de la trama varias veces, para que en el procesos no solo se detecte los errores, sino que al mismo tiempo se los corrija. Este proceso presenta mejores resultados con tasas de error mas altas o que contienen mayor retardo, donde una trama contiene un tiempo de pérdida más grande, es por ello que los satélites que al encontrarse a una gran distancia de la tierra, la trama puede llegar en varios segundos o minutos. 2.1.2.4.

Control de transito y flujo de datos

En la mayoría de los casos un transmisor puede generar tramas de mayor velocidad que las que puede manejar el receptor, este problema debido a que el emisor maneja una computadora mas rápida y el receptor una computadora mas lenta. El emisor envía tramas a altas velocidades, provocando una saturación en el receptor. Para intentar corregir este problema, se trata de parar al emisor, para lo cual se realiza una realimentación al transmisor sobre el estado del receptor, logrando así mantener al transmisor informado sobre el receptor y si el mismo es capáz de procesar la información que está recibiendo. Otro método para corregir el problema es limitar la tasa de información que puede emitir el transmisor hacia el receptor, sin la necesidad de una retroalimentación. 2.1.2.5.

Protocolo PPP: Point to Point Protocol

El protocolo PPP, (Protocolo Punto a Punto), es un protocolo elaborado para enlaces de punto a punto (conexión directa entre dos nodos) de una red de internet, adaptándose a las características y a las tecnologías que estan presentes. Es un protocolo que puede transportar varios protocolos, y al ser adaptable permite mejorar las líneas de comunicación, con mayor velocidad y con menos errores, principalmente empleado para redes físicas, conexiones de acceso a internet, cable serial, transmisión telefónica, enlace de radio, enlace de fibra óptica, etc, gracias a su fiabilidad de comunicación directa para el manejo más rápido y seguro de los datos de enlaces.

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2.1.3.

Capa de Red

La capa de Red tiene al igual que las demás capas una función específica y de gran importancia, ella maneja las direcciones IP, protocolos IP y la mascarad subred de comunicación que existe entre el servidor y los usuarios, se encarga de enrutar los datos desde el emisor hasta el receptor, transporta los paquetes del origen al destino sin la necesidad de que estén conectados directamente, éste se encarga de buscar el mejor camino para cumplir con su objetivo sin importar si para ello debe pasar por varios equipos. 2.1.3.1.

Direcciones IP

La dirección IP es un identificador que posee cada host (equipo) dentro de la red, a todo host que está conectado a la red se le acreditara una dirección IP diferente y única dependiendo de la configuración de la red. Es decir puede haber dos direcciones IP iguales siempre y cuando estas sean redes diferentes. Las Direcciones IP están clasificadas en: Direcciones IP Publicas. Direcciones IP Privadas. Direcciones IP Estáticas. Direcciones IP Dinámicas.

a) Direcciones IP Públicas Las derecciones IP públicas, permiten al usuario conocer cual es su ID en la red global, al conocer esta dirección se puede realizar un acceso remoto. Todo host con salida a internet posee una dirección IP públicat. b) Direcciones IP Privadas Al contrario de las direcciones IP públicas, estas direcciones son personales y son empleadas para trabajar en forma local, es decir para direccionar cada uno de los puestos de trabajo. Para poderse conectar a internet estas direcciones tienen la necesidad de un servidor, router o proxy con una dirección IP publica. Una de las ventajas es que al momento de conectarse a internet no se puede acceder al host con 29

direcciones IP privadas, la única manera de acceder a ellas es por medio de la propia red en la que se encuentran conectados por los enrutadores. c) Direcciones IP Estáticas Las direcciones IP estáticas, son IP fijas que se le asignan manualmente a los host, de esta manera todo equipo que se conecte a una red con una dirección IP estática lo hará siempre con la misma dirección. Las IP estáticas son empleadas para localizar con exactitud los equipos en la red, este tipo de direccionamiento también se emplea para las direcciones IP publicas estáticas, de esta manera siempre se localiza a los servidores de internet. d) Direcciones IP Dinámicas Las direcciones IP Dinámicas son asignadas conforme los host solicitan una dirección de red al enrutador, de esta manera cuando un equipo se conecta por medio de este direccionamiento a una red, no siempre tendrá la misma dirección. De esta forma no es necesario realizar una asignación manual a los host, por lo general las redes de los hogares usan IP de este tipo y de esta manera no evita la configuración; también se emplea este tipo de direccionamiento para la conexión de los modem al internet. Los proveedores de internet usan estas direcciones IP para poder brindar a más usuarios el direccionamiento IP. 2.1.3.2.

Protocolo IP

El protocolo IP es la unidad que permite la transferencia de los paquetes entre el transmisor y el receptor. El software IP se encarga de definir y buscar la ruta más adecuada para direccionar toda la información, a éste sistema se lo conoce como diagramas IP. Los diagramas IP no pueden ser situados a conexión, ya que la información que se transmite entre el emisor y receptor puede usar diferentes rutas, provocando que los paquetes lleguen desordenados o duplicados, e incluso pueden perderse, dañarse; todo ello hace que los diagramas IP no sean de suma confianza. 2.1.3.3.

Máscara de Red

La máscara de red es un conjunto de 32 bits agrupados en 4 octetos que se encuentran separados por puntos, se utiliza para localizar los identificadores de red

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y a cualquier equipo. Las máscaras de red se pueden clasificar según se presenta en la tabla 2.1. Clase Mascara de red A 255.0.0.0 B 255.255.0.0 C 255.255.255.0 Tabla 2.1: Clasificación de mascaras de Red [24] Al expresar la máscara de red en forma binaria, los Uno indican las direcciones que se tienen separadas para la red y los Cero son los espacios disponibles para cada uno de los host.

2.1.4.

Capa de Transporte y Comunicación

La principal función de la capa de transporte y comunicación es brindar fiabilidad al enlace de red, garantiza la circulación de los paquetes entre cada punto de conexión de la comunicación, recibe los paquetes de datos de la capa de sesión, los transporta y asegura de que la comunicación se realice sin ningún problema de un nodo a otro. Mäs adelante se realizará un análisis más profundo de la capa de transporte y comunicación, debido a que es un punto principal sobre el que son necesarios más detalles, debido a que la tesis realiza un gran uso de la comunicación y necesita un mayor atención para ésta capa del modelo OSI.

2.1.5.

Capa de Sesión

La capa de sesión se encarga de administrar la comunicación entre dos puntos de conexión, realiza la sincronización y se encarga de finalizar la misma. El tipo de comunicación de los puntos de conexión deben ser: Comunicación Simplex, permite que la el envío de datos se realice en un solo sentido. Comunicación Half Duplex, permite que la comunicación se de en ambos sentidos, pero solo uno puede trasmitir a la vez, nunca ambos al mismo tiempo. Comunicación Full Duplex, permite que la comunicación sea simultanea, los paquetes se pueden enviar y recibir al mismo tiempo.

31

La capa de sesión, además brinda varias funciones de gran importancia para la comunicación, funciones tales como:

2.1.5.1.

Control de la sesión

Realiza un seguimiento de la sesión que se establece, verifica que la transmisión y recepción de los paquetes se realice de forma correcta. 2.1.5.2.

Control de la concurrencia

Verifica que dos conexiones de comunicación no se realicen en el mismo instante. 2.1.5.3.

Gestionas puntos de verificación

El tener chekpoints es de gran ayuda al momento que se produce una interrupción en el envió de los datos, permite identificar dicha pérdida de información para poder continuar desde el ultimo punto de verificación sin la necesidad de volver a reiniciar el proceso. En definitiva la capa de sesión, se encarga de verificar que toda operación se efectué de manera exitosa de principio a fin, en caso de no existir interrupción de datos la comunicación continúa por si sola, los servicios de esta capa son parcial o totalmente prescindibles.

2.1.6.

Capa de Presentación

La capa de presentación es la primera que se encarga de trabajar directamente sobre el contenido de la comunicación. Su principal función es encargarse de realizar toda la presentación de los datos que se han transmitido, de manera que la aplicaciones que tiene la conexión se pueda comprender. En esta capa se tratan aspectos como la semántica y la sintaxis de los paquetes de datos enviados, debido a que cada equipo puede tener diferentes maneras de manejar la información y de esta manera la información sea reconocible indiferente del equipo al que llegue. La capa de presentación funciona como un traductor, maneja todos los paquete de datos y realiza las transformaciones necesarias para que puedan ser representadas correctamente y sea entendible para el receptor.

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2.1.7.

Capa de Aplicación

Esta capa se encarga directamente de trabajar con el usuario, por ello necesita de diferentes protocolos de ayuda para el funcionamiento de las aplicaciones, les provee de servicios tanto a las aplicaciones como a las herramientas que el usuario utiliza para acceder a la red. La capa de aplicación presenta diferentes protocolos, entre los principales están: FTP (Protocolo de Transferencia de Archivos), se dedica a transferir archivos y gestionar bases de datos. DNS (Sistemas de Nombres de Dominio), el servidor DNS maneja la asignación de nombres en el internet. DHCP (Protocolo de Configuración Dinámica del Host), este protocolo se encarga de asignar direcciones IP y dar información sobre las mismas a la red LAN. HTTP (Protocolo de Transferencia de Hipertexto), da la existencia al internet, es el protocolo usado en la transmisión de la www (World Wide Web). HTTPS (Protocolo Seguro de la Transferencia de Hipertexto), este es una variante del protocolo HTTP, cuya función es la transferencia de los datos de manera segura. POP (Protocolo de Oficina Postal), es un protocolo usado para la mensajería de correo electrónico, se encarga del reparto del mismo al destinario final. SMTP (Protocolo Simple de Transferencia de Correo), al igual que el protocolo POP, se dedica a la mensajería de correo electrónico. SSH (Interprete de Ordenes Seguras), este protocolo se usa para acceder a host remotos por medio de una red. TELNET (Teletype Network), al igual que el SSH es otro protocolo de terminal remoto, pero su uso a decaído debido a la falta de seguridad que posee. TFTP (Protocolo de Transferencia de Archivos Trivial), se basa en la transferencia de datos de manera simple, parecido al protocolo FTP.

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LDAP (Protocolo Ligero de Acceso a Directorios), este es un protocolo de aplicación, para administrar directorios de forma ordena, accediendo a bases de datos de los usuarios de una red. SNMP (Protocolo Simple de Administración de Red), éste protocolo se encarga de la administración de los distintos tipos de redes para de esta manera lograr evitar sobrecargas en la red.

2.2.

Capa de Transporte y Comunicación en Modelo OSI.

Durante la anterior sección se ha presentado una breve reseña de cada una de las capas del Modelo OSI. En esta sección se realizará un análisis a mayor profundidad, debido a que es necesario comprender con mayor detalle como se realiza el transporte de los paquetes, además deben quedar en claro el funcionamiento, características, ventajas y desventajas que brinda la capa de transporte y comunicación, para muchos usuarios esta capa es el centro vital de dependencia de los protocolos, debido a que se encarga de proporcionar un transporte de manera confiable y económica entre el host de origen y el host de destino. Dentro de esta capa se encuentra definidos los protocolos TCP y UDP. Además la capa de transporte y comunicación, sirve de enlace hacia las capas inferiores con la capa de aplicación. Se encarga de aceptar las diferentes conversaciones, multiplexando la información de manera que las secciones de datos lleguen en una forma manejable y entendible a las capas inferiores.

2.2.1.

Propósitos de la Capa de Transporte y Comunicación

El principal propósito de la capa de transporte, es segmentar todos los datos, y mantener un correcto control conforme son enviados, para poder reconstruirlos por medio de los diferentes streams de comunicación y de esta maneras poder llevarlos hacia la capa de aplicación.

2.2.2.

Seguimiento de Conversación Individuales

Un equipo puede tener varias aplicaciones comunicándose por medio de la red, a su vez estas aplicaciones pueden comunicarse con otras aplicaciones a través de equi34

pos remotos. La capa de transporte y comunicación tiene como objetivo mantener los diferentes streams de comunicación entre una aplicación y otra.

2.2.3.

Segmentación de Datos

Cada aplicación genera un stream de datos para enviar a una aplicación remota, estos datos deben ser enviados en proporciones manejables. Los protocolos usados por las capa de comunicación describen los servicios que segmentan estos datos de la capa de aplicación, para saber a donde esta asociada cada comunicación se agrega encabezados en la capa de transporte.

2.2.4.

Reensamble de Segmentos

En el equipo de recepción, cada sección de datos que ingresa es redireccionado a las aplicaciones más convenientes. Cada una de la secciones de datos deben ser reconstruidas para obtener un stream correcto, el mismo que es de mayor beneficio para la capa de aplicación. Los protocolos de la capa de comunicación describen la manera de utilizar la información y se encarga de reconstruir las secciones en streams para poder transportarlas a la capa de aplicación.

2.2.5.

Identificación de las Aplicaciones

Los protocolos TCP/IP se encargan de asignar el numero del puerto adecuado que requiere la aplicación de destino para poder transportar el stream de datos. A todo proceso de software se le asigna un puerto para pueda acceder a la red. En la figura 2.5 se puede observar los servicios que brinda la capa de transporte y comunicación.

35

Figura 2.5: Servicios de la capa de transporte y comunicación [17]

2.2.6.

Elementos de los Protocolos de Transporte

Los protocolos de transporte y comunicación son similares a los protocolo de la capa de enlace de datos, empleados principalmente para el control de flujo, control y detección de errores. A pesar que ambas capas cumplen funciones semejantes, se diferencian por su manera de comunicación. La capa de enlace de datos usa una conexión directa entre dos enrutadores por medio de un canal físico, sin la necesidad de especificar con cual se realice la conexión. En la capa de transporte y comunicación, el medio físico es sustituido por la subred completa, para establecer la comunicación es necesario especificar por medio de direccionamientos el destino. La capa de enlace de datos no realiza demasiadas tareas, si existe una conexión por cable siempre habrá un destino de conexión. Cuando la capa de transporte no emplea una comunicación cableada y se comunica mediante un medio inalámbrico, la comunicación es más complicada. A continuación se presentan las principales características de la capa de transporte, que se necesitan para establecer una conexión.

36

2.2.6.1.

Direccionamiento

Al momento de realizar la conexión de un proceso, se debe especificar los nodos que se desea enlazar. La manera mas sencilla de hacerlo es especificar las direcciones de transporte, los procesos pueden ser libres para escuchar una solicitud de conexión. En redes ATM (Modo de Transferencia Asíncrono¡) se los llama AAL-SAPs, pero comúnmente se usa el termino TSAP (Punto de Acceso al Servicio de Transporte). Las direcciones que usan la capa de red se los denomina NSAP (Punto de Acceso al Servicio de Red), las direcciones IP no son mas que ejemplos de NSAPs.

2.2.6.2.

Establecimiento de la conexión

El establecer una conexión trae consigo varas complicaciones, no basta con que el medio de transporte envié una solicitud de conexión al receptor, esperar su aceptación y establecer la comunicación. Las complicaciones provienen cuando la red tiene problemas, en ciertos casos se puede perder, almacenar o incluso duplicar la información. Cuando una subred está saturada, la solicitudes de conexión llegan demasiado tarde, por lo que cada paquete de datos se puede reenviar dos o tres veces, estos datos pueden tomar diferentes rutas a las que normalmente deben seguir, provocando una congestión de tráfico, los paquetes de datos son almacenados en la subred y volverán aparecer con tiempo de retardo. Para evitar ello hace que los paquetes de datos sean manejables, realizando mecanismos que eliminen el paquete, existiendo un tiempo preestablecido antes que caduque, para evitar que los paquetes hagan ciclos, limitando el retardo por saturación, también se colocan contadores de saltos en los paquetes para disminuir cada vez que los paquetes sean reenviados.

2.2.6.3.

Liberación de la conexión

Al contrario que el establecimiento de una conexión, la liberación es un poco más sencilla, pero esto no quiere decir que se lo deba tomar a la ligera, ya que podría ocasionarnos serios problemas. Para terminar una conexión, existen dos manera de hacerlo, la primera se la 37

conoce como liberación asimétrica y la segunda liberación simétrica. La liberación asimétrica, es usada por los sistemas telefónicos, el cual al momento de colgar una de las dos partes, la conexión termina en ese instante. La liberación simétrica, al ser una conexión unidireccional distintas, se necesita que cada una de las conexiones terminen por separado. Una consideración muy importante a tener en cuenta, es la seguridad, la liberación asimétrica puede provocar perdidas de datos, por lo que en muchos de los casos la mas usada es la liberación simétrica, ya que si un host se desconecta el otro host aun podrá seguir recibiendo información, debido a que su conexión se termina en el momento que cada uno corte su conexión.

2.2.6.4.

Control de flujo y almacenamiento en buffer

Al conocer sobre el establecimiento y la terminación de una conexión, ahora se necesita saber como se dan la conexiones cuando están en uso. El problema del control de flujo para la capa de transporte y comunicación es el mismo que se presenta en la capa de enlace de datos. El propósito es similar, evitar que un transmisor que envía tramas a velocidades altas, sature al receptor que es más lento. Una diferencia a tener en cuenta, es que los enrutadores manejan poca líneas de conexión, y un host puede tener varias conexiones. Por lo que para la capa de trasporte y comunicación se nos hace casi imposible aplicar el método de almacenamiento en búfer usado en la capa de enlace de datos. Si se tiene una conexión de red no confiable, lo que realiza la capa de transporte y comunicación, es que el emisor se encargue de almacenar los TPDUs enviados, en un búfer. Si fuera lo contrario y se cuenta con una red muy confiable, es posible cambiar ciertos detalles. En principio, si un emisor conoce que el receptor cuenta con suficiente espacio de almacenamiento de búfer, este no necesita tener copias de las TPDUs que se están enviando. Para poder tener un rendimiento adecuado sobre el uso de almacenamiento de los búferes entre emisor y receptor, todo dependerá del tráfico que se va a transportar en la conexión Como una recomendación, para la transferencia de archivos en un ancho de banda alto se recomienda usar los búferes del emisor, y si es un ancho de banda bajo es mejor usar los búferes del receptor. La asignación de los búferes entre emisor y receptor, se ajustan de manera diná38

mica, a medida que se establece o termina una conexión, o el medio del tráfico va cambiando.

2.2.6.5.

Multiplexión

La multiplexión cumple un papel muy importante en diferentes capas de la arquitectura de la red. En la capa de transporte y comunicación la multiplexión llega a ser de mucha utilidad por varias razones. Si se tiene un host que posee una dirección de red, todas las conexiones de transporte usaran esa dirección del host. Al momento que a llegado un TPDU, se le asignará un proceso por medio de diferente mecanismos, y esto es lo que se conoce como multiplexión hacia arriba. Otro punto importante de la multiplexión en la capa de transporte, es para la utilización de circuitos virtuales, el cual brinda un ancho de banda mayor reasignando a cada uno de los circuitos virtuales una tasa máxima de datos. La manera de resolver el problemas es abriendo múltiples conexiones de red, para poder distribuir el tráfico de mejor manera entre ellas, a esto es a lo que conocemos como multiplexión baja.

2.2.6.6.

Recuperación de caídas

Hay que tener presente que tanto los enrutadores como los host pueden estar sujetos a caídas, lo cual la recuperación de estos se vuelve algo muy importante. Ahora lo difícil es saber como recuperar las caídas de los host. Lo principal seria que el cliente pueda seguir trabajando con normalidad cuando se presente una caída del servidor y se reinicie de manera inmediata. Si se tratar de realizar una restauración previa a la caída, lo que trataría de hacer el servidor, es enviar una TPDU, para difundir a todos los host conectados que se acaba de caer la red, y de esta manera solicitaría a todos los clientes mantenerle al tanto sobre el estado de la conexiones abiertas.

39

2.2.7.

Protocolos de Transporte de Internet

La capa de transporte y comunicación cuenta con dos protocolos principales o más comunes como son el TCP (Transporte del Conjunto de Protocolos) y el UDP (Protocolos de Datagramas de Usuarios). Los dos protocolo tienen como finalidad administrar la comunicación de varias aplicaciones. La diferencia es que cada uno de ellos cumple una función especifica.

2.2.7.1.

UDP

El protocolo UDP (Protocolos de Datagramas de Usuarios) es básicamente IP, se lo conoce como un protocolo simple, no orientado a conexión. Se encarga de brindar la entrega de paquetes utilizando muy pocos recursos. De cierta manera puedan enviar datagramas IP (porciones de comunicación) encapsulados, sin la necesidad de realizar una conexión. Las aplicaciones que usan UDP tenemos: DNS (Sistema de Nombres de Dominios), streaming de video, Voz sobre IP (VoIP), entre otros. Gracias a su bajo gasto UDP permite que DNS atienda las solicitudes de los clientes de manera mas ágil y rápida. Se debe tener presente que un porcentaje muy alto de las aplicaciones de la internet, necesitan una entrega y secuencia confiable de los paquetes de datos, y ahí se da el problema grande con UDP al no abastecer de este servicio. Por lo que UDP mas se centra en usos específicos como el interactuar entre cliente, servidor y multimedia.

a) Llamada a procedimiento remoto Al hablar de llamada a procedimiento remoto, hace referencia que se enviará un mensaje a un equipo remoto y se obtendrá una respuesta del mismo. Todas la acciones de solicitud y respuesta que se realicen en la red son conocidas como llamadas de procedimiento. Lo que se consigue con esto, es lograr que las aplicaciones de red sean más controlables y fáciles de programar. El permitir que programas llamen a ciertos procedimientos localizados en host remotos, fue una de las grandes ideas que se presento en este punto de estudio. Si el host uno emplea una llamada al host dos, el proceso de invocación en el host uno se suspende y se lleva acaba el procedimiento en el host dos. Los paquetes 40

de datos viajan desde el invocador (cliente) al proceso invocado (servidor) en los parámetros y regresan en el resultado del procedimiento, esto es lo que se llama RPC (Llamada a Procedimiento Remoto).

b) El protocolo de transporte en tiempo real Con el paso del tiempo, las aplicaciones multimedia como: la radio por internet, videoconferencia, llamadas por internet, entre otros, lograron un incremento considerablemente y hoy en día, son medios de uso indispensable para el usuario, permitiendo el origen del RTP (Protocolo de Transporte en Tiempo Real). El RTP por lo general trabaja en el campo del usuario y se lo ejecuta sobre el UDP. Al estar enlazado a un programa de aplicación, RTP aparenta ser un protocolo de aplicación. Pero no es mas que un protocolo de transporte que esta actuando en la capa de aplicación. El principal trabajo que cumple RTP, es multiplexar todos los paquetes de datos en tiempo real, en un flujo de paquetes UDP. Teniendo presente que RTP solo usa UDP, lo cual provoca que los paquetes de datos no reciban un buen trato por los enrutadores, a menos que se activen ciertas funciones de calidad de servicio IP. Estando conscientes que no hay garantía alguna sobre la entrega de los paquetes de datos.

2.2.7.2.

TCP

Es un protocolo orientado a conexión, por lo que TCP (Protocolo de Control de Transmisión), es el mas utilizado en el internet. Fue creado especialmente para ayudar con la transición segura de bytes de un punto a otro, por medio de una interred no confiable. La interred esta compuesta por la unión de varias redes, que conforman una sola red, aquí se ocultan las características de cada red en forma individual y se resalta la característica de una sola red. Se diferencia de una sola red, en muchos parámetros que se puede presentar tales como: topología, ancho de banda, tiempo de retardo, etc. La ventaja de TCP es que posee un diseño con la capacidad de adaptarse a las propiedades que posee un interred de manera dinámica, y logra sobresalir a diferentes

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tipos de problemas. Teniendo presente que los flujos TCP interactúan en la capa IP. La capa IP, no brinda garantía alguna de la entrega de los datagramas, por lo cual TCP se encarga de corregir los temporizadores y enviar los datagramas según vaya siendo necesario. De esta manera los datagramas que se trasmitieron, pueden haber llegado en el orden que no les corresponden, por lo que TCP los reestructura en la secuencia apropiada. TCP otorga fiabilidad, lo que requieren la mayoría de usuarios. Las aplicaciones de internet requieren una entrega de paquete de datos, lo más confiable, las mismas que ni UDP o IP pueden facilitar. Esta fiabilidad que posee TCP, puede tener un pequeño inconveniente, de presentar sobrecarga y un mayor trafico de red entre el emisor y receptor que se encarga de administrar la transferencia de los paquetes de datos. Una característica muy importante de TCP, es que cada byte de conexión maneja una secuencia de 32 bits, propia del diseño del protocolo.

a) El modelo de servicio TCP Para conseguir un servicio TCP, se necesita implementar una conexión entre el socket de un host emisor y un socket de un host receptor. Los socket no son los puntos terminales que crean el servidor y el cliente. Cada socket tiene una dirección IP y un puerto del host. Una característica de los sockets, es permitirnos realizar varias conexiones al mismo tiempo, o se puede decir que dos o más conexiones pueden terminar en un mismo socket. Los sockets usan identificadores en cada uno de los extremos de manera sencilla, es decir socket1, socket2. A cada protocolo se le asigna un puerto, en la tabla 2.2.1 se observa una lista de los más usados.

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Puerto de Asignado Protocolo 21 FTP 23 Telnet 25 SMTP 69 TFTP 79 Finger 80 HTTP 110 POP-3 119 NNTP

Uso Transferencia de archivos Inicio remoto de sesión Correo electrónico Protocolo de transferencia de archivos trivial Búsqueda de información sobre un usuario World Wide Web Acceso remoto al correo electrónico Noticias USENET

Tabla 2.2: Asignación de puertos para protocolos [16] Las conexiones que realiza TCP son full dúplex y de punto a punto. Al decir full dúplex, se habla del envió de paquetes de información en ambas direcciones al mismo tiempo. La conexión de punto a punto, donde se tiene dos puntos finales bien especificados. Otra característica del servicio TCP, que se debe conocer son los datos urgentes. Cuando se produce una interrupción, la aplicación de transmisión se encarga de poner la información en el flujo de datos y se la pasa a TCP conjuntamente con el indicador urgentes. Esto provoca que TCP interrumpa los paquetes de datos y transmita en ese instante todo lo que se tenga para dicha conexión.

b) Establecimiento y finalización de una conexión TCP Para que dos host puedan comunicarse por medio de TCP, lo primero que se realiza es establecer una conexión y luego se procede al intercambio de los paquete de datos. Una vez realizada la comunicación, las sesiones se cierran para finalizar con la conexión. Para que logre establecer la conexión entre los host, estos realizan un intercambio de señales por medio del enlace de tres vías, el cual consiste en:

1. Se encarga de establecer que el host de recepción se encuentre presente en la red. 2. Verifica que el host de destino este en servicio activo y pueda aceptar las peticiones en el puerto de destino que el cliente lo pueda usar para iniciar una sesión. 43

3. Informa al host de destino que un cliente requiere iniciar una sesión de comunicación en ese número de puerto.

Para establecer una conexión TCP, el cliente envía una solicitud al servidor para lograr iniciar una sesión de comunicación. El servidor responde la solicitud con un segmento, que posea un valor igual al recibo mas uno. El cliente que inicio la conexión, debe responder con un valor de verificación, del mismo valor de secuencia mas uno. Conociendo que las conexión TCP son full dúplex, pero para entender de mejor manera la liberación de conexión, se los observa como un tipo de conexión simplex. Por lo cual, cada conexión se libera de manera independiente de su semejante finalizando la comunicación. Cualesquiera de los dos puntos conectados enviará un bit FIN, para avisar que no existen más paquetes de datos que transmitir.

c) Modelado de administración de conexiones TCP Para establecer o liberar una conexión hay que tener muy presente los estados que se citan en la tabla 2.3. Estado Descripción CLOSED No existe conexión activa ni pendiente LISTEN El servidor espera una llamada SYN RCVD Llego la solicitud de conexión: espera ACK SYN SENT La aplicación comenzó abrir una conexión ESTABLISHED Estado normal de transferencia de datos FIN WAIT 1 La aplicación dijo que ya termino FIN WAIT 2 El otro lado acordó liberar TIMED WAIT Espera que todos los paquetes mueran CLOSING Ambos lados intentaron cerrar de forma simultanea CLOSED WAIT El otro lado inicio una liberación LAST ACK Espera que todos los paquetes mueran Tabla 2.3: Lista de estados [16] Toda conexión inicia en un estado muy conocido CLOSET, el mismo que deja ese estado cuando la conexión ingresa a estado LISTEN, es decir el servidor espera su llamada. Si se logra establecer una conexión el estado pasa a ESTABLISHED. Para liberar la conexión, se realiza de manera individual por cualquiera de los dos nodos de conexión, regresando al estado de CLOSED. 44

Cada uno de los estados, cumplen su función el momento adecuado cuando la red lo solicite, con el fin de mejor la confiablidad de una conexión TCP, sin olvidar que TCP se caracteriza precisamente por la fiabilidad que presenta al momento de transmitir los paquetes de datos. d) Control de congestión en TCP Una red cuando tiene mayor flujo de datos de los que puede soportar, se produce de inmediato una congestión. Pues en internet ocurre lo mismo. Si bien es cierto cada capa del modelo OSI trata de solucionar este problema, pues el peso mayor se encuentra en la capa de transporte y comunicación específicamente en TCP, debido a que una solución muy práctica al problema es tratar de restar la tasa de datos. TCP contribuye al control de flujo y congestión, ya que brinda una fiabilidad en la transmisión de los paquetes de datos. Cuando se transmite cierta información, la misma antes de ser recibida pasa por la especificación detallada de TCP de la cantidad de paquetes que pueden ser transmitidos. Hay un método que se conoce como retroalimentación de TCP, el cual consiste en ajustar la tasa de transmisión de datos al máximo que puedan soportar la red y el host de destino, sin que existan perdidas y saturación de la conexión. Por lo tanto TCP realiza el trabajo de transportar los paquetes de datos y estos se reciban correctamente, evitando que hayan varias retransmisiones innecesarias a la red. e) Administrador de temporizadores del TCP Para que TCP pueda realizar toda sus funciones de la mejor manera usa varios temporizadores. Entre los mas importantes tenemos a tres que sobresalen: 1. Temporizador de retransmisión. 2. Temporizador de persistencia. 3. Temporizador de seguir con Vida.

El temporizador de retransmisión se activa el momento que se transmite un segmento. Este temporizador se detiene si llega la confirmación de entrega del segmento antes que expire el mismo. Ahora si es lo contrario y el temporizador termina antes de haberse entregado el segmento, este se retransmite. 45

El temporizador de persistencia fue creado para lograr evitar el bloqueo irreversible. Al confirmar la llegada de un paquete de datos, el receptor envía una confirmación del tamaño de ventana 0, para indicar al transmisor que espere. El receptor actualiza la venta y de esta manera se pierde también los paquetes. El momento que termina el temporizador de persistencia. El transmisor realiza un sondeo sobre el receptor, para lograr verificar el tamaño de la ventana, si esta es cero el temporizador de persistencia se activa otra vez, y si es un valor diferente de cero los paquetes de datos pueden enviarse con normalidad. El temporizador de seguir con vida o conocido como keeplive timer, puede expirar cuando una conexión se encuentra inactivada por un largo periodo, lo que hace que uno de los dos extremos de la conexión, compruebe que el otro se encuentra ahí, al no recibir una notificación de respuesta se da por terminada la conexión, lo cual provoca un gran problema al generarse saturación en la red. El temporizador de seguir con vida o conocido como keeplive timer, puede expirar cuando una conexión se encuentra inactivada por un largo periodo, lo que hace que uno de los dos extremos de la conexión, compruebe que el otro se encuentra ahí, al no recibir una notificación de respuesta se da por terminada la conexión, lo cual provoca un gran problema al generarse saturación en la red.

f) TCP y UDP inalámbricos Al momento de una conexión se cree de cierta manera que TCP no debe preocuparse si el IP esta conectado por un medio físico o de manera inalámbrica. Pero la realidad es que si influye mucho, debido que un gran porcentaje de la implementación de TCP están diseñada para redes alámbricas. Al utilizar un medio inalámbrico puede que se logre hacer una implementación adecuada pero su desempeño a lo mejor sea desastroso. Puede que las conexión inalámbricas hoy en día se han expandido mucho, pero hay que tener presente siempre, que todos los enlaces transmitidos por un medio inalámbrico no brindan mucha fiabilidad, los paquetes de datos se pierde a cada momento, lo que provoca reenviarlos de forma inmediata teniendo una perdida de velocidad en la conexión. El transmisor lo que hace es acelerar, para reenviar la información, pero si este no conoce de la red que se trata, se le hace más difícil actuar.

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Capítulo 3 DISEÑO DE HARDWARE Y SOFTWARE DEL SISTEMA DOMÓTICO En este capitulo se presentan los elementos necesarios para poner a punto todos los parámetros que conforman el sistema de control y monitoreo domótico, que se encuentra conformado por dos nodos, un nodo principal que es el administrador de los procesos y un nodo secundario, que es el encargado de realizar el control de los actuadores y realizar la lectura de los sensores, para poder actualizar sus estados en la base de datos. Al nodo principal se le puede conectar una pantalla para realizar la configuración de los parámetros de Red y posteriormente funciona independiente. La interfaz que el usuario maneja, se pretende que sea lo más sencilla e intuitiva de utilizar, para ello se permite que el usuario configure solamente los parámetros esenciales de la red, y con ello se realice la comunicación de la aplicación Android con el servidor y éste actualice el estado de las zonas del hogar (zonas que tienen variables personalizables para que el usuario pueda saber sobre cual zona del hogar está realizando el control y el seguimiento). La tarjeta del nodo secundario realiza el control de los actuadores y la lectura de los sensores, es por ello que se ha optado por implementar solamente en esta tarjeta los mandos de control y lectura, todos estos circuitos debidamente construidos y probados independientemente para evitar ruidos en el sistema que interrumpan con su normal funcionamiento. Además este módulo cuenta con display LCD y con botoneras que permiten al igual que en la aplicación Android la configuración de los parámetros de Red, ya sea para ingresarlos o para eliminarlos, en el caso de que la 47

dirección de Red cambie. El sistema no puede estar completo sin un plano eléctrico en el cual se visualice como se debe realizar la distribución del cableado eléctrico para poder centralizar el control de los actuadores y la lectura de los sensores, por ello se ve prudente el tratar finalmente este punto en el capítulo presente.

3.1.

Diseño De La Topología De Red Del Sistema

Para la implementación del proyecto, se tomo la decisión de optar por un diseño de topología en estrella. Al tener un nodo central que para el caso del proyecto llega a ser el servidor o nodo principal (UDOO), que es quien se encargará de todo el proceso de control, y el nodo secundario es el que emite las diferentes señales para que el nodo central tome una decisión sobre que acción debe realizar. Se planteó este tipo de topología, porque brinda una gran utilidad para poder incrementar mas elementos a la red sin la necesidad de desconfigurar o apagar los elementos existentes, es decir cada nodo secundario es independiente del otro y cumple su determinada función, esto ayuda a que si se interrumpe la comunicación de algún nodo, esto no afecta a los demás nodos secundarios. Se ve como desventaja, que si el nodo principal en este caso el UDOO llegase a fallar, toda la red del sistema se viene abajo, es decir que cada nodo secundario conectado al servidor deja de funcionar hasta que el nodo central vuelva a ejercer su función. Para tener una idea más clara del funcionamiento del sistema, se presenta un diagrama de bloques (figura 3.1). Mediante una aplicación Android para un dispositivo móvil, el usuario tiene el acceso remoto a su hogar digital para realizar el control y monitoreo. Esta solicitud remota es recibida por el servidor o nodo principal, quien es el encargado de distribuir todas las peticiones externas hacia el espacio correspondiente del hogar domótico. La comunicación con cualquiera de los nodos secundarios, de igual manera es mediante comunicación inalámbrica por protocolo TCP/IP motivo por el cual es necesario agregar redundancia a la comunicación para seguridad del envió y recepción de todos los paquetes, dependiendo de la solicitud el nodo segundario este activara el dispositivo final de control, los cambios de los estados serán almacenados en variables para poder verificar el estado de la solicitud remota, siendo este paquete enviado al usuario que inicio la comunicación.

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Figura 3.1: Diagrama de bloques

3.2.

Diseño Del Software Del Nodo Principal Y Secundarios De Enrutamiento

Para el diseño del nodo principal (servidor), se utiliza una minicomputadora UDOO con software libre (Linux), en el cual se implementa un servidor apache, con un registro de base de datos, para el almacenamiento de la información de los clientes. El software del nodo secundario fue implementado en una tarjeta Due, se encarga de realizar el control sobre los mandos de potencia del sistema. La conexión del nodo secundario se realiza mediante protocolo TCP/IP, para comunicarse con el nodo principal.

3.2.1.

Diseño del software del nodo principal.

En la tarjeta UDOO (mini PC) se ha instalado un sistema operativo Linux 12 LTS, diseñado especialmente para la tarjeta UDOO y es conocido como Linino. El sistema operativo se lo puede descargar de manera gratuita de la pagina oficial de UDOO, recordando que es necesaria una memoria micro SD de al menos 8Gb, si se utiliza una memoria de mayores prestaciones, se debe recordar que el sistema únicamente ocupara 8Gb y el resto de espacio será desperdiciado. La memoria micro SD se utiliza exclusivamente para el sistema operativo, si se desea albergar mayor 49

información es recomendable utilizar el puerto sata para agregar un disco externo para el almacenamiento de la información. 3.2.1.1.

Instalación del sistema operativo

Lo primero que se realiza, es ingresar a la pagina oficial de UDOO, en el link de descargas (http://www.udoo.org/downloads/), se debe considerar que al momento existen dos versiones de la tarjeta UDOO; una versión ARM de cuatro núcleos y una versión ARM de dos núcleos, dependiendo de la tarjeta UDOO que se adquiere, se selecciona la imagen ISO a descargar que es propia para cada modelo. El seleccionar mal la imagen puede causar re-lentitud del sistema operativo y provocar varios inconvenientes. Una vez descargado el sistema operativo, por medio de una PC se procede a instalarlo en la memoria micro SD de la tarjeta UDOO, el proceso de crear el sistema operativo en la tarjeta toma alrededor de 30 minutos, dependiendo del sistemas operativo y la PC en la cual se lo realice. Finalizado el proceso, se conecta la tarjeta UDOO a un monitor y se podrá visualizar y manejar el sistema Linux 12 LTS ya instalado. 3.2.1.2.

Instalación del servidor

Una vez instalado el sistema operativo, se procede al diseño del servidor. Para lo cual se va a necesitar LAMP (Linux, Apache, MySQL, PHP) utilidades que conforman la base del servidor web. En la figura 3.2 se observa la pagina de bienvenida de phpmyadmin.

Figura 3.2: Página bienvenida phpmyadmin

50

Al instalar todos los paquetes de software, el minicomputador llega a ser un servidor, con la finalidad de albergar todos los recursos de una pagina web, almacenando los datos más relevantes en la base de datos mysql, brindando la accesibilidad a los usuarios para realizar las diferentes operaciones. Como se comento anteriormente, se tiene un servidor LAMP, por el cual interactúan diferentes software para dar origen al servidor. Para que el servidor tenga una funcionalidad adecuada de los procesos LAMP, es necesario la instalación de los diferentes software por medio del terminal: 1. Servidor Apache 2, que llegaría a ser el servidor web, encargado del manejo de las conexiones entrantes y paginas web solicitadas por el usuario. 2. PHP5, es el código php en el servidor apache. 3. Mysqul, es el encargado de toda la base de datos. Indispensable al momento de la creación de paginas web con los datos requeridos. Este software se instala conjuntamente con Apache 2, pero es recomendable verificar si esta instalado. Finalmente es necesario constatar que exista una correcta comunicación entre los software que conforman el paquete de LAMP. El integrar PHP5-mysql y phpmyadmin, permite que las paginas web del servidor puedan interactuar con la base de datos. Phpmyadmin es de gran utilidad al momento de la creación y administración de base de datos. Para confiar en la seguridad, se solicitará que ingrese una contraseña de usuario con privilegios de administrador. Luego se tiene la opción de elegir entre Apache o Httpd, donde se escoge Apache, debido que es el servidor web que se va a utilizar. Si todo a funcionado correctamente se obtiene el siguiente resultado de la figura 3.3.

Figura 3.3: Bienvenida del servidor Apache Ello significa que apache ha quedado correctamente funcional. Esta es la página de Bienvenida del servidor, si se desea localizarla, es el archivo “index.html” que se 51

encuentra alojado en “/var/www”. Una vez cerciorados de que Apache se ha instalado correctamente, es necesario verificar que phpmyadmin también lo está, para ello se ingresa a la pagina de bienvenida de php my admin que se puede visualizar en la figura 3.4.

Figura 3.4: Bienvenida de phpmyadmin Mediante este proceso se puede comprobar que el enlace entre apache y la base de datos es totalmente funcionable, y ahora se puede implementar los recursos necesarios para la base de datos. El siguiente paso es desarrollar las páginas que aloja el servidor web, para ello se utilizó la herramienta del paquete de Adobe CS6 Dreamweaver, que permite enlazar las paginas php con la base de datos mysql de manera gráfica.

3.2.2.

Diseño del software del nodo secundario.

El nodo secundario esta conformado por un microcontrolador Atmel, la programación en C++. Para el desarrollo del mismo se utilizo la tarjeta Due, debido a la gran capacidad que posee de memoria flash (256 kbites). Este nodo cuenta con una interfaz de configuración de los parámetros de red que permite almacenar las direcciones en la memoria flash del dispositivo, característica resaltable en momentos de corte de energía eléctrica (permitiendo que no se desconfigure el modulo y se enganche automáticamente al retornar la energía). Los menús de configuración de red son visualizados en una pantalla LCD 2x16 y además se hace uso de botoneras para poder ingresar y realizar cambios en los parámetros de red. Se requiere de un modulo Ethernet para poder realizar la comunicación TCP/IP con el nodo principal.

52

La programación del nodo secundario se realizo en varios hilos, uno encargado de la configuración de los parámetros de red, otro del almacenamiento de los parámetros de la memoria eprom, además de uno encargado de la lectura de los sensores, otros que se ocupa del control de los actuados y finalmente dos hilos que se encargan de la comunicación con el nodo principal, uno para el envío y otro para la recepción de información. En la figura 3.5 se puede observar un diagrama de flujo para tener de manera más clara el funcionamiento del mismo.

Figura 3.5: Diagrama de flujo nodo secundario Al entrar en funcionamiento el nodo secundario, lo primero que realiza es leer la información que existe en la memoria eeprom, donde se encuentra cargados los parámetros de red. Luego procesa la información para validar la misma. ahora se procede a la lectura de los actuadores para procesar la información seteando el estado de los mismos, a su vez lee el estado de los sensonres. Todo el proceso se va almacenando en el nodo principal.

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3.3.

Diseño De Aplicación Android Para El Control Domótico

A la fecha el IDE development para aplicaciones Android es Android Studio, existiendo varios programas en los que se puede usar, este es considerado el mas estable. Es basado en eclipse y su interfaz es orientado objetos, convirtiendo en un programa amigable con el usuario. Su principal ventaja es ser un software libre. Para instalar el Android Studio se procede a descargarlo directamente de la página oficial (http://developer.android.com/intl/es/sdk/index.html). Una vez descargado e instalado el software se procede al desarrollo de la aplicación. Para el correcto funcionamiento de la aplicación Android Studio, se debe tener instalado java jdk1.7 que es la versión actual necesaria para compilar aplicación compatibles con lollipop, si no se configura adecuadamente java, el programa no funcionará correctamente y por ende no se podrá desarrollar las aplicaciones. En la figura 3.6 se muestra el diagrama de flujo de la aplicación Android.

Figura 3.6: Diagrama de flujo aplicación Android Lo que primero realiza la aplicación es leer la base de datos, para conocer la información existente en la misma, para luego publicar esa información en su panta54

lla, con la finalidad de conocer que actuador o sensor esta activo. También procesa información, para activar diferentes dispositivos y estos los almacena en la base de datos.

3.4.

Diseño De La Tarjeta De Potencia Para El Control Domótico

Para llevar acabo el diseño de la tarjeta de potencia, se utilizó el software libre Express PCB, recordando que el diseño puede variar dependiendo de la persona que lo realice, hay que tener presente que este software no realiza un ruteo automático, por el contrario el usuario debe realizarlo, ello conlleva a tener posibles errores si no se ha plasmado y comprobado antes el correcto funcionamiento del esquema. En la figura 3.7 se puede observar el diseño final de la tarjeta de potencia para el nodo secundario, en ella están los elementos finales distribuidos de una forma óptima y en lo posible tratando de que la placa se lo mas maniobrable posible.

Figura 3.7: Diseño de la tarjeta de potencia

3.4.1.

Construcción de la Tarjeta de Potencia

Cuando se tiene realizado el diseño de la tarjeta de potencia, se procede a realizar su construcción, para ello se realiza transferencia térmica y ácidos rápidos. 55

En la figura 3.8 se observa la tarjeta una vez realizada la transferencia térmica, en este punto se debe tener cuidado con las pistas y realizar una inspección detallada para verificar que no exista ninguna ruptura.

Figura 3.8: Post transferencia térmica Finalizada la transferencia térmica y una vez corregidos los posibles errores, se procede a comer el cobre que no se encuentra protegido para que solo queden las pistas. Una vez eliminado el cobre innecesario de la tarjeta, se realiza una limpieza detallada de la placa. En la figura 3.9 Se puede ver la placa finalizada, con las pistas limpias y lista para continuar con el siguiente proceso.

Figura 3.9: Eliminación del cobre 56

Una vez que la placa haya sido limpiada debidamente, se realizan las perforaciones con las diferentes brocas, considerando el calibre del patillaje de los elementos que serán posteriormente insertados. En la figura 3.10 se presenta la placa con los orificios realizados, lista para el montaje de los elementos.

Figura 3.10: Perforación de orificios Con los orificios realizados, se procede a colocar cada uno de los elementos en su ubicación correspondiente, ello siempre verificando el esquema de elementos para no equivocarse, puesto que un elemento mal conectado puede provocar un fallo en el funcionamiento de la tarjeta. Una vez ubicados los elementos se procede a soldarlos utilizando un cautín, pasta y estaño. En la figura 3.11 se tiene la parte posterior de la placa donde se observa los puntos de suelda de cada uno de los elementos y la conexión de las pistas diseñadas.

Figura 3.11: Elementos soldados a la placa 57

A continuación se puede observar en la figura 3.12 la parte superior de la placa, donde se encuentra cada uno de los elemento ya montados.

Figura 3.12: Tarjeta terminada

3.4.2.

Finalización de la Tarjeta de Potencia

Terminada la construcción de la tarjeta de potencia no es la finalización de la misma, ahora se procede a emigrar los elementos que se usaron para las respectivas pruebas, con la finalidad de tener montado el sistema íntegro del nodo secundario en la tarjeta de potencia. En la figura 3.13 Se observa el nodo secundario correctamente montado en la placa, con el LCD de visualización, los pulsantes de control y confirmación, sus respetivas entradas y salidas lista para su correcto funcionamiento.

Figura 3.13: Tarjeta de potencia finalizada 58

3.5.

Diseño Del Plano Eléctrico Del Hogar Domótico

En toda instalación eléctrica, es necesario conocer el lugar físico en el cual se desea implementar cualquier sistema, en el presente proyecto no es la excepción, motivo por el cual se presenta la distribución del hogar, con la finalidad de poder abarcar de mejor manera el entorno que se desea iluminar, controlar, administrar, etc. En la figura 3.14 se tiene la distribución de la planta baja de la vivienda, la misma que consta de: sala, cocina, comedor y un cuarto de estudio.

Figura 3.14: Distribución planta baja En cuanto a la planta alta se tiene: un dormitorio de padres y dos dormitorios convencionales. Véase la figura 3.15.

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Figura 3.15: Distribución planta alta Al conocer la distribución de las diferentes áreas del hogar, se procede a realizar los planos eléctricos para la iluminación del hogar y la instalación de los diferentes tomacorrientes. En la fig 3.16 se observa el plano eléctrico convencional de la planta baja del hogar.

Figura 3.16: Plano eléctrico convencional planta baja De igual manera se puede ver en la figura 3.17 el plano eléctrico del hogar de la planta alta. 60

Figura 3.17: Plano eléctrico convencional planta alta Para poder realizar el diseño de los planos se tiene que tener presente la simbología a utilizar, con la finalidad de tener un proceso claro de lo que se tiene en mente. En la figura 3.18 se presenta la simbología utilizada para los planos convencionales de la planta baja y planta alta del hogar.

Figura 3.18: Simbología de un plano eléctrico convencional El sistema puede realizar el control de todo el hogar, pero depende del usuario si controlar todo o ciertas partes. A su vez no todas las casas tienen las mismas instalaciones, por lo que se debe tener presente que para cada casa el control cambia desde cada punto de instalación hasta los elementos a controlar.

61

Capítulo 4 IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA Para realizar la implementación del sistema, se han desarrollado dos etapas de pruebas, una en corriente continua para verificar el correcto funcionamiento del sistema, y otras en corriente alterna. Las pruebas en corriente continua, se desarrollaron en un protoboard, aquí se armó toda la circuitería para verificar el funcionamiento estable de cada una de las etapas del sistema. Las pruebas en corriente alterna, se desarrollaron utilizando la tarjeta de potencia construida, para poder manejar las corrientes que circulan en la red doméstica. Una vez realizadas las pruebas, se realiza la implementación un área especifica del hogar, teniendo presente que si se presenta algún inconveniente, este sería debido a problemas de la red doméstica, más no en el sistema.

4.1.

Pruebas a Baja Potencia (Manejo de luminarias LED en DC)

Fue considerado el manejo de los puntos críticos y la interfaz del usuario para realizar las pruebas de funcionamiento del sistema domótico. Aclarando que las pruebas realizadas en corriente continua, se centran en la comunicación del sistemas (Nodo principal-Nodo secundario).

62

4.1.1.

Pruebas de funcionamiento del nodo secundario

En la figura 4.1 se observa todos los elementos que componen el nodo secundario. El nodo secundario esta montado en el protoboard, se conecta al router para establecer una comunicación con el servidor y a su vez esta conectado mediante un cable USB al computador para depurar el programa.

Figura 4.1: Conexión del nodo secundario a la red En la figura 4.2 se presenta, las entradas y salidas del nodo secundario, los pulsantes que se utilizan para la configuración de IP, un pulsante de confirmación y otro de eliminación de datos de la red, además de contar con un LCD, con la finalidad de visualizar cada uno de los procesos.

Figura 4.2: Elementos que conforman el nodo secundario 63

Antes de realizar la configuración del nodo secundario, es necesario conocer los parámetros de la red, en el caso de las pruebas realizadas, se tienen los siguientes datos:

Dirección Ip del Gateway: 10.0.0.129 Dirección Ip del Servidor: 10.0.0.130 Mascara de Red: 255.255.255.128

El siguiente paso es verificar la existencia de alguna dirección IP libre, ello realizando un ping a alguna dirección de la Red. En la figura 4.3 se puede observar que la dirección 10.0.0.132 es una dirección que está disponible y que se le podría asignar al nodo secundario.

Figura 4.3: Verificación de IP libre De igual forma se puede comprobar que existe conexión con el servidor Domótico, ello mediante el uso del ping nuevamente. En la figura 4.4 se puede observar que si existe conexión

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Figura 4.4: Verificando conexiön con el servidor Al momento de iniciar el funcionamiento del nodo secundario, todo las indicaciones se pueden observar en el LCD. En la figura 4.5se visualiza el primer mensaje, dando la bienvenida al sistema.

Figura 4.5: Mensaje de bienvenida del sistema El mensaje de la figura 4.5 indica que el sistema ha iniciado correctamente, el siguiente paso del sistema es verificar si existe una configuración de red previa, para ello visualiza un nuevo mensaje, que indica al usuario que se realizará este procedimiento como se muestra en la figura 4.6.

Figura 4.6: Verificación de configuración previa Si el sistema encuentra que no existe una configuración previa de los valores de red, indicará un nuevo mensaje, solicitando que se ingrese los parámetros para la configuración de red, obsérvese la figura 4.7.

65

Figura 4.7: Mensaje de configurar IP Una vez que se requiere configurar los parámetros de red, se muestra un nuevo mensaje de bienvenida, el mismo que se lo puede observar en la figura 4.6, indicando que se ha ingresado a la configuración para designar los nuevos parámetros de red que se desea usar.

Figura 4.8: Configuración IP estática Cuando se ha ingresado al menú de configuración de red, se tendrá cuatro submenús que permitirán una configuración básica para poder establecer una comunicación. Se puede recorrer de izquierda a derecha o viceversa los submenús. Para ingresar a cualesquiera de los ellos se utilizará el pulsante de confirmación. El primer submenú permite asignar una IP estática al nodo secundario, véase la figura 4.9.

Figura 4.9: Menú de configuración IP del nodo secunadario El segundo submenú permite asignar una IP estática para indicar al nodo secundario en que dirección esta ubicada el servidor, véase figura 4.10.

Figura 4.10: Menú para indicar la dirección IP del servidor 66

El tercer submenú permite asignar una IP estática para indicar al nodo secundario en que dirección esta ubicada la puerta de enlace o gateway, véase figura 4.11.

Figura 4.11: Menú para indicar la dirección IP del gateway El cuarto submenú permite asignar una IP estática para indicar al nodo secundario en cual es la mascara de red, véase figura 4.12.

Figura 4.12: Menú para indicar la mascara de red Una vez que se han ingresado los parámetros de red, y esta lista la nueva configuración de red, se tiene la opción de validar los mismo por medio del pulsante de confirmación como se ve en la figura 4.13. Cabe recalcar que si no se han ingresado adecuadamente todos los parámetros, el sistema no permitirá validarlos, por lo que se tendrá que ingresarlos nuevamente. Si es que los parámetros son ingresados correctamente se muestra un mensaje de validación y la pantalla LCD automáticamente se apagará después de tres segundos.

Figura 4.13: Validación de conexión A continuación se procederá a ingresar las direcciones IP para verificar el funcionamiento del sistema. En cada uno de los submenús se debe realizar el mismo procedimiento que se muestra en la figura 4.14, se tiene el proceso detallado desde el inciso a) hasta el inciso e). Iniciando en cero y con los pulsantes de configuración se da la dirección deseada uno por uno, una vez asignada la dirección completa, 67

mediante el pulsante de confirmación se guarda la dirección y el sistema sale del submenú, permitiendo al usuario que se desplace a los siguientes submenús, hasta completar los cuatro submenús y validar la configuración.

Figura 4.14: Modelo de asignación IP Ya ingresado los parámetros de configuración del nodo secundario o primer submenú, se realizan el mismo procedimiento para el segundo submenú, en la figura 4.15 se observa la dirección IP asignada para identificar la ubicación del servidor.

Figura 4.15: Dirección IP del servidor 68

Para el tercer submenú se realiza el mismo procedimiento y se asigna la dirección IP para indicar la dirección de la puerta de enlace o Gateway, véase la figura 4.16.

Figura 4.16: Dirección IP del gateway Por ultimo en el cuarto submenú se ingresa la mascara de red como se observa en la figura 4.17.

Figura 4.17: Máscara de red Ya asignadas las direcciones IP estáticas de cada uno de los submenús, se procede a la validación de los datos como se puede ver en la figura 4.18, recordando una vez más que si no se ingresan los datos adecuadamente, toca repetir el proceso hasta que se ingresen todos los datos.

Figura 4.18: Validación de datos ingresados Si los datos ingresados son los correctos, la validación de los mismo se efectuará sin ningún problema y se visualizará un mensaje confirmando la validación como se muestra en la figura 4.19.

Figura 4.19: Confirmación de validación de datos 69

Para finalizar, al momento que se han validado los datos, el LCD se apagará automáticamente luego de tres segundos teniendo ya los nuevos parámetros de red configurados exitosamente, vease la figura 4.20.

Figura 4.20: Datos validados y apagado de la pantalla LCD En caso de que se realice cambios en la red y sea necesario modificar los parámetros, se puede acceder a un menú para eliminar la configuración previa y establecer nuevos parámetros de red, para ello se utiliza el botón de restauración de valores, existe también una opción si un caso se ingreso por error a esta opción se puede abandonar este submenú sin realizar cambios en la configuración. En la figura 4.21 Se puede observar el mensaje de este submenú.

Figura 4.21: Menú para eliminar configuración previa Una vez ingresado al submenú se puede elegir cualesquiera de las dos opciones que se muestra en la figura 4.22 (Eliminar ó No Eliminar). Dependiendo de que opción se elija, el usuario podrá visualizar al final de la línea un asterisco.

Figura 4.22: Opción de eliminar o no eliminar En la figura 4.23 se puede observar q a sido seleccionada la opción de eliminar, si aquí se acciona el pulsante de confirmación, todas las configuraciones previas de 70

red serán eliminadas y se visualizara un nuevo mensaje, que indica que se reinicia el sistema para configurar nuevamente los parámetros de red.

Figura 4.23: Acceso a elminar configuración previa Cuando se han eliminado todos los parámetros de red, el sistema pide al usuario que reinicie manualmente el nodo secundario, para ingresar nuevamente los parámetros de red, véase la figura 4.24.

Figura 4.24: Solicitud de reinicio Por el contrario, si el usuario entro en forma errónea a este submenú, tiene la opción de salir sin realizar ningún cambio, mediante la opción no eliminar que se muestra en la figura 4.25.

Figura 4.25: Acceso a opción no eliminar Una vez seleccionada la opción no eliminar, el sistema visualiza un mensaje confirmando al usuario que no se realizara ningún cambio en la configuración de red, como se observa en la figura 4.26.

71

Figura 4.26: Saliendo sin realizar cambios Al estar configurados todos los parámetros de red en el nodo secundario se verifica que exista conexión, ello mediante el uso del comando ping. En la figura 4.27 se observa que existe una respuesta de la dirección IP 10.0.0.132 que ha sido establecida para el nodo secundario

Figura 4.27: Verificación de conexión

4.1.2.

Pruebas de funcionamiento del nodo principal

En el nodo principal se tiene que verificar que los servicios esten funcionando correctamente, debido a que es el cerebro del sistema y si este llega a fallar los nodos secundarios también lo harian. En la figura 4.28 se puede ver el comando para conocer la dirección de red.

72

Figura 4.28: Verificación de los servicios del nodo principal Una vez determinado cual es la dirección IP, lo óptimo es agregar una reserva de dirección IP mediante MAC Address. En observa en la figura 4.29.

Figura 4.29: MAC Address Al tener ya asignada una IP estática al dispositivo, se puede apagar y encender el equipo con la seguridad de que siempre se le encontrará en la misma dirección. El siguiente paso es comprobar si existe conexión con el servidor tanto con acceso local como con acceso remoto. En la figura 4.30 se observa, que se tiene el acceso de manera local al servidor.

Figura 4.30: Acceso local

73

En la figura 4.31 se observa, que se tiene el acceso de manera remota al servidor, por medio de un Smartphone.

Figura 4.31: Acceso remoto La base de datos que utliza el servidor está compuesto por tres tablas que almacenan toda la información relevante del sistema, las mismas son: dispositivoinout. registro. sensores. En la figura 4.32 se puede observar las tablas existentes.

Figura 4.32: Tablas de la base de datos En la figura 4.33 se puede observar los elementos que contiene la tabla “dispositivoinout”, que es el lugar donde se actualizan los estados de los actuadores. 74

Figura 4.33: Elementos de la tabla dispositivoinou En la tabla “registro” se almacenan los usuarios que tienen acceso al sistema, como se detalla en la figura 4.34.

Figura 4.34: Usuarios que se encuentran en la tabla registro En la figura 4.35 se observa la tabla “sensores”, que es donde se actualiza constantemente el estado de los sensores que estan conectados al sistema.

Figura 4.35: Tabla sensores

75

4.1.3.

Pruebas de la aplicación Android para encendido de luminarias LED

Al verficar que el nodo principal esta funcionando de manera correcta, se procede a comprobar el funcionamiento de la aplicación Android mediante el accionamineto de luminarias LED que se encuentra en la placa de potencia. En la figura 4.36 se muestra el ícono de la aplicaicon Android con el nombre de DomoDroidV1.2, la misma que se instalo en un smartphone samsung galaxy S4.

Figura 4.36: Icono de la aplicación Android Ahora se ingresa en la aplicación DomoDroidV1.2 y se puede visulizar la pantalla, con el nombre de los espacios o elementos a controlar como se observa en la figura 4.37.

Figura 4.37: Aplicación Android

76

A continuación se realiza una prueba de funcionamiento de luminarias LED, las mismas que estan montadas en la placa de potencia y a su vez indican que elemento o foco esta activo. En la figura 4.38 se muestra el encendido de las luminarias y la comprobación de las mismas en la patalla de la aplicación Android.

Figura 4.38: Encendido luminarias LED

4.2.

Pruebas Con La Tarjeta De Potencia En Corriente Alterna

Para la realización de las pruebas con la tarjeta de pontencia, se procedio a conectar al nodo secundario 4 focos de corriente alterna y un DIP switch para simular la entradas de tres sensores. A continuación en la figura 4.39 se observa el nodo secundario con los elementos que se van a controlar, todos ellos totalmente apagados, verificados en la aplicación Android y en el servidor.

77

Figura 4.39: Elementos de pruebas en corriente alterna A continuación en la figura 4.40 se observa la activación del primer foco por medio de la aplicación Android y verificado su estado en la base de datos del servidor.

Figura 4.40: Activación foco #1 En la figura 4.41 se observa la activación del segundo foco por medio de la aplicación Android y verificado su estado en la base de datos del servidor. 78

Figura 4.41: Activación foco #2 En la figura 4.42 se observa la activación del tercer foco por medio de la aplicación Android y verificado su estado en la base de datos del servidor.

Figura 4.42: Activación foco #3 En la figura 4.43 se observa la activación del cuarto foco por medio de la aplicación Android (dimmer) y verificado su estado en la base de datos del servidor.

79

Figura 4.43: Activación foco #4 En la figura 4.44 se observa la activación del primer sensor en la aplicación Android y verificado su estado en la base de datos del servidor. Recordando que las entradas de los mismos son generados por el DIP switch.

Figura 4.44: Activación sensor #1 80

En la figura 4.45 se observa la activación del segundo sensor en la aplicación Android y verificado su estado en la base de datos del servidor.

Figura 4.45: Activación sensor #2 En la figura 4.46 se observa la activación del tercer sensor en la aplicación Android y verificado su estado en la base de datos del servidor.

Figura 4.46: Activación sensor #3 81

Luego de haber terminado con todas las pruebas de funcionamiento, se procede a la colocación del sistemas en un espacio físico.

4.3.

Implementación Del Sistema En Un Espacio Físico Del Hogar Domótico

El sistema fue implementado para realizar el control de las luminarias de una cocina, pasillo y baño. Se implementaron tres sensores, uno de moviento en el pasillo y dos de seguridad en el acceso al patio (puerta y ventana), además de la incorporación de un dimer para regular la intensidad de luz en el patio. Para realizar las pruebas de funcionamiento se coloca al servidor (UDOO) en una parte central del hogar, mientras el nodo secundario, se ubicó estratégicamente en una zona central para un facil cableado de los actuadores y sensores. En la figura 4.47 se presenta el nodo principal y la aplicación android para el control remoto.

Figura 4.47: Nodo principal y aplicación Android Primero se realiza la comunicación entre nodo principal y la aplicación Android, para constatar que se genera una actualización efectiva en la base de datos. En la figura 4.48 se muestra el nodo secundario con su respectivo cableado de las luminarias y sensores a controlar.

82

Figura 4.48: Nodo secundario conectado a la red del hogar Una vez conectados el nodo principal y nodo secundario se procede a realizar las pruebas de funcionamiento. En la figura 4.49 se observa el encendido del foco de la cocina a su vez nos muetra la pantalla de la aplicación Android desde la cual se controla el lugar.

Figura 4.49: Accionamiento del foco de la cocina En la figura 4.50 se detalla la activación del foco del pasillo.

83

Figura 4.50: Accionamiento del foco del pasillo En la figura 4.51 se detalla la activación del foco del baño.

Figura 4.51: Accionamiento del foco del baño En la figura 4.52 se detalla la activación del sensor principal.

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Figura 4.52: Accionamiento sensor principal En la figura 4.53 se detalla la activación del sensor de la ventana de la cocina.

Figura 4.53: Accionamiento sensor ventana En la figura 4.54 se detalla la activación del sensor de la puerta de la cocina.

85

Figura 4.54: Accionamiento sensor puerta En la figura 4.55 se detalla el control de intesidad de luz del patio, por medio del dimmer.

Figura 4.55: Regularización de la iluminación del patio Cabe recalcar que el sistema esta diseñado para cualquier espacio del hogar, la pruebas realizadas fueron una implementación para demostrar el correcto funcionamiento del mismo.

86

Capítulo 5 ANÁLISIS ECONÓMICO DEL SISTEMA En el presente capitulo se realizará un análisis económico, con la finalidad de saber si el proyecto es rentable. Este análisis implica considerar ciertos aspectos sobre el producto final que se desea ofertar, y la acogida que tendrá el mismo en el mercado local, además de un pequeño análisis sobre el área de producción del mismo, conociendo cada uno de lo elemnento que se necesita para su construcción, y a varios aspectos a tomar en cuenta. Finalizando con el calculo del VAN y el TIR para poder conocer que tan bueno resultaría el producto al momento de lanzarlo a la venta.

5.1.

Estudio Del Mercado

Mediante el proyecto se comienza a lanzar productos al mercado con el fin de llegar a las personas que cuenta con la posibilidad económica de mejorar su nivel de vida y el confort de su hogar por medio de la tecnología, en especial el poder tener el control de su casa desde una aplicación Android cuyo servidor o nodo principal esta programado en una minicomputadora (UDOO), y los nodos secundarios son los encargados del accionamiento de las diversas funciones programadas desde dentro y fuera del hogar. Muchas personas quisieran poder controlar su hogar a distancia, el producto presentado cumple esa finalidad el de poder dar un seguimiento en tiempo real a nuestro hogar mientras estamos lejos del mismo, y a su vez poder tener un control de toda la casa por medio de un panel principal colocado en un lugar especifico del hogar. 87

El proyecto esta direccionado hacia personas con un nivel económico de clase media y alta, entre ellos principalmente personas que quieran tener un mejor nivel de vida y aprovechen los beneficios que presenta el producto.

5.1.1.

Producto

El producto diseñado tiene como función principal el controlar el hogar, el mismo posee un nodo principal o servidor que esta programado en un minicomputadora, en el caso nuestro es el dispositivo UDOO, luego tenemos los nodos secundarios que son los encargados de los accionamientos de los diferentes dispositivos del hogar que deseamos controlar (luces, alarmas, control de puertas, sensores, motores, etc), y el manejo del mismo se lo realiza con una aplicación Android.

5.1.2.

Productos Sustitutivos

Al momento en nuestra ciudad el desarrollo de tecnologías empleadas en el control domótico se a incrementado paulatinamente, pero teniendo en cuenta que no se ha dado una propuesta totalmente clara. La desventaja de los productos que hay en el mercado es que son de muy alto costo, ya que todo el sistema viene pre-ensamblado en el extranjero y lo único que se lo hace aquí es instalarlo y asignarle la configuración final. Cada uno de los diferentes tipos de productos que se encuentra en el mercado manejan diferentes protocolos de comunicación, al ser la domótica un campo muy extenso en la tecnología de hoy, la competencia del mercado es una lucha por ver quien ofrece un producto mas económico, con alta fiabilidad, de fácil acceso y pequeños detalles que pueden ayudar a las personas interesadas a decidir por un dispositivo de su agrado para el control del hogar.

5.1.3.

Objetivos Específicos del Estudio del Mercado

Determinar la demanda insatisfecha. Conocer los campos donde se va a ofrecer nuestro producto.

88

Conocer la competencia en el mercado.

5.1.4.

Aspectos Políticos y Económicos

Gracias al impulso que ha dado el gobierno del Presidente Rafael Correa en el desarrollo tecnológico, las universidades y personas particulares han comenzado a desarrollar ideas con fines de apoyo al país, en términos tecnológicos de inclusión. Proyectos que nacen como el presentado y que son perfeccionados, son productos que asisten a ferias que el gobierno desarrolla a lo largo del año y en el cual se tiene un acercamiento hacia el desarrollo con el gobierno en conjunto.

5.1.5.

Aspectos Sociales y Demográficos

En nuestra ciudad las construcciones de bienes inmuebles a crecido de gran manera, nosotros nos hemos centrado por el momento en promocionar el producto en constructoras e inmobiliarias, las mismas que hemos encontrado registradas en diferentes sitios web como son: Cámara de industrias, Edina paginas amarillas, Vive 1, entre otras. Hay que tener presente que existen mas instituciones dedicadas a la misma área, pero lo hacen de manera informal.

5.1.6.

Análisis De Porter

El análisis de Porter, es un modelo por medio del cual nos permite conocer las condiciones del producto, las condiciones de la demanda, los proveedores de los elemento, la estrategia que se utilizará para dar a conocer el producto en el mercado, y tener una idea de cómo se mueve la competencia en el medio de producción. 5.1.6.1.

Condiciones del factor

Por el momento hallar los elementos necesarios en el país es difícil, pero se va ganando terreno con los proveedores que pueden abaratar sus costos si se requiere una mayor cantidad de elementos, lo que supondría ganancias para su desarrollo. El proyecto por el momento es auto-financiado, pero dependiendo del éxito que tenga, se podría presentar el producto en diferentes medios para promoverlo y tratar de comercializarlo en mayores cantidades, tratando de abaratar costos de producción y generando mayores beneficios.

89

5.1.6.2.

Condiciones de la demanda

El producto en realidad es personalizado para cada persona u hogar, debido a ello garantizamos el correcto funcionamiento del dispositivo con sus respectivas pruebas y nos responsabilizamos en absoluto con las configuraciones del mismo de acuerdo a como desee el usuario, además de brindarles asesoría del modo de uso, actualizaciones si así se lo requiere y demás prestaciones. 5.1.6.3.

Industrias conexas y de sostén

Al momento contamos con diversos proveedores en nuestro país, principalmente de materiales electrónicos y eléctricos, que cuentan con una gran variedad de elementos disponibles en stock en nuestra ciudad de Cuenca o caso contrario lo traemos de Quito. 5.1.6.4.

Estrategia, estructura y rivalidad de las compañías

Como nuestra principal estrategia para dar a conocer el producto es aprovechar el costo, la fiabilidad, la accesibilidad y la manera de promocionarlo en el mercado, sabiendo que en la ciudad existen pocos productos similares, se necesita promocionar el producto y presentarlo con todas sus características y costos, que seria lo principal para poder luchar con la competencia y poder alcanzar una buena recomendación con las personas. La meta a alcanzar, es entonces: dar un servicio de primera calidad y aprovechar del producto en los distintos hogares de la ciudad, con el motivo y brindar un mejor confort de vida a las personas y así que puedan tener el acceso al control de su hogar desde los distintos lugares donde se encuentren.

5.1.7.

Fuentes De Información

Para poder dar a conocer el producto necesitamos obtener información del medio donde se lo piensa promover, para lo cual existentes varios métodos como son: fuentes primarias, fuentes secundarias, la meta del mercado, la situación de la demanda del producto y la determinación de la población muestral donde se lo podría dar a conocer. 5.1.7.1.

Fuentes primarias

Nuestras fuentes primarias fueron la observación y la encuesta directamente a 90

personas del medio con un nivel económico medio y alto. La misma se realizo en diferentes medios, como son a personas dedicadas a la construcción, personas profesionales del medio. La idea principal de usar la encuesta es para darnos cuenta el medio en el que nos encontramos y si el producto presentado será aceptado o las recomendaciones que nos pedirían que realicemos para la adquisición del mismo, y de esta manera nos ayudan a mejorar el producto para su comercialización. 5.1.7.2.

Fuentes secundarias

El proyecto de tesis, esta designado a un hogar convencional, para la realización de todas las pruebas necesarias sobre el funcionamiento del mismo, y de esta manera poder promover su uso y exponer los beneficios que nos brinda el tener un control y monitoreo demótico al consumidor final. 5.1.7.3.

Meta del mercado

La meta de mercado es poder ofrecer el producto a las diferentes instituciones (constructoras e inmobiliarias) que son los encargados de manera directa ofrecer un inmueble al publico en general. La razón de centramos directamente con estas instituciones, es que necesitamos de una infraestructura ya levantada para nosotros poder realizar nuestro trabajo, pero así mismo la idea es llegarlo a promover a todo profesional encargado de levantar estas construcciones ya sea en constructoras o en un trabajo privado mas personal, con el fin de dar a conocer nuestro producto al cliente final para brindar un mejor confort de vida. 5.1.7.4.

Determinación de la población muestral

La población muestral es un elemento primordial en la metodología de la investigación, por medio de cual permite seleccionar un grupo especifico de la población para realizar el estudio. En este caso se tiene que la población es de 45 instituciones encargadas de levantamiento de infraestructura (constructoras e inmobiliarias), recalcando otra vez que los datos fueron obtenidos en paginas encargadas como son: Cámara de industrias, Edina paginas amarillas, Vive 1, entre otras. Y no se han tomado en cuenta las instituciones informales. Para determinar la población muestral se utiliza la siguiente formula: n=

Z 2 ∗Q∗N (N −1)E 2 +Z 2 ∗P ∗Q

Donde: 91

n=? N =46

(Tamaño de la muestra). (Tamaño de la población, número de constructoras e inmobiliarias en cuenca). P = 0.5 (Probabilidad con la que se presenta el fenómeno). Q=0.5 (Probabilidad con la que no se presenta el fenómeno). Z =1.96 (Valor obtenido mediante niveles de confianza. Es un valor constante que, si no se tiene su valor, se lo toma en relación al 95 % de confianza equivale a 1,96 (como más usual) o en relación al 99 % de confianza equivale 2,58 valor que queda a criterio del investigador).

n=

1,962 ∗0,5∗0,5∗46 (46−1)0,22 +1,962 ∗0,5∗0,5

n = 16,0043 ≈ 16 Mediante el cálculo de la muestra significativa obtuvimos 16 instituciones a ser encuestados. Es decir que de la población de 46 instituciones, se realizara el estudio de los datos de forma mas detenida a 16 de las mismas.

5.1.7.5.

Distribución del ingreso

Por lo general la mayoría de estas instituciones cuentan con su propio capital, o a su vez con diferentes financiamientos en instituciones bancarias. Otro método de sus ingresos es la propia venta de un inmueble en construcción, es decir el comprador paga un porcentaje para cerrar el negocio determinando una fecha de entrega y el resto del pago del mismo, con lo cual es un dinero para poder seguir trabajando en la obras. 5.1.7.6.

Situación actual de la demandar respecto al proyecto

Los principales clientes son las constructoras e inmobiliarias, que son los destinados a vender un inmueble a todo publico, presentando sus detalles, su terminado, su tecnología, seguridad, etc. Nuestro proyecto fue presentado el prototipo en las constructoras encuestadas y fueron vistas con muy buenos ojos y al agrado de los arquitectos e ingenieros de las diferentes obras, donde quieren conocer su funcionamiento y características del mismo, por tal razón creemos que se puede tener una muy buena acogida para su implementación.

92

5.1.8.

Análisis de datos

Se realizado 16 encuestas a diferentes instituciones encargadas en la construcción y venta de inmuebles, con el fin de tener conocer diferentes aspectos que se tenia como duda. La encuesta ayuda mucho, permitiendo saber que acogida tendrá el producto, saber si se han presentados productos similares, conocer que tanto la gente esta informada sobre un sistema domótico. Además de realizar las encuestas a instituciones, se decidió realizar otras 16 a personas que poseen un inmueble, teniendo en cuenta que no es igual construir un inmueble a habitar en el mismo. Un constructor tendrá sus prioridades y diferentes maneras de ver la domótica para su propósito, y de igual manera una persona al adquirir un inmueble tendrá como prioridad diferentes aspecto útiles para su beneficio. A continuación se muestra los resultados de las encuestas realizadas, tanto a las instituciones como a personas naturales. 5.1.8.1.

Resultados de las encuestas realizadas a las 16 instituciones.

Las preguntas #1 y #2 son enfocadas al conocimiento que se tiene sobre la domótica, el mismo que no es del todo claro pero se cree que con el pasar de los años este tema se vuelva de mucha utilidad en la vida cotidiana. Vease los datos obtenidos de la pregunta #1 y pregunta #2 en la figura 5.1.

Figura 5.1: Resultados de la encuesta. Pregunta #1 y Pregunta #2 Las preguntas #3 y #4 estan un poco más dirigidas al aspecto de promoveer la domótica, considerando si es necesario hoy en dia la implementación de un control domótico y tener una idea de cuantas personas han preguntado por un sistema así

93

al momento de adquirir o comprar un inmueble. Vease los datos obtenidos de la pregunta #3 y pregunta #4 en la figura 5.2.

Figura 5.2: Resultados de la encuesta. Pregunta #3 y pregunta #4 Las preguntas #5 y #6 son dos preguntas dirigidas directamente a la económica de las personas, con la finalidad de conocer cuanto pueden pagar los clientes al momento de ofertar un sistema domótico. Vease los datos obtenidos de la pregunta #5 y pregunta #6 en la figura 5.3.

Figura 5.3: Resultados de la encuesta. Pregunta #5 y Pregunta #6 Las preguntas #7 y #8 son basicamente dirigidas a los gustos o necesidades que tendrian los usuarios para la adquisición de un sistema domótico, teniendo presente que no todos desean una domótica por la misma razón. Vease los datos obtenidos de la pregunta #7 y pregunta #8 en la figura 5.4.

94

Figura 5.4: Resultados de la encuesta. Pregunta #7 y Pregunta #8 Las preguntas #9 y #10 brindan directamente una idea del número de instituciones que desearian adquirir un sitema domótico, recalcando que del número que digan si, no todos van a adquirirlo por diferente razones. Vease los datos obtenidos de la pregunta #9 y pregunta #10 en la figura 5.5.

Figura 5.5: Resultados de la encuesta. Pregunta #9 y Pregunta #10 5.1.8.2.

Resultados de las encuestas realizadas a las 16 personas natulares.

Las preguntas #1 y #2 si se desea implementar un sistema domótico, lo ideal es saber si un hogar posee banda ancha y sus dueños tiene conexión remota a internet de cierta manera, con el objetivo que el sistema sea controlado desde cualquier lugar por medio del internet. Vease los datos obtenidos de la pregunta #1 y pregunta #2 en la figura 5.6.

95

Figura 5.6: Resultados de la encuesta. Pregunta #1 y Pregunta #2 Las preguntas #3 y #4 estan centradas a conocer que tanto se sabe de un control domótico, para tener una idea si es ideal implementarlos en los hogares o aun se tiene que esperar un poco para el desarrollo de los mismos. Vease los datos obtenidos de la pregunta #3 y pregunta #4 en la figura 5.7.

Figura 5.7: Resultados de la encuesta. Pregunta #3 y Pregunta #4 Las preguntas #5 y #6 estan pensadas con la finalidad de conocer si los proveedores de inmuebles, ofrecen un sistema domótico o lo suguieren dependiendo del grado de necesidad que pueda tener cada uno, debido a que ninguna persona es igual a la otra, ni tiene sus mismos gustos ni necesidades. Vease los datos obtenidos de la pregunta #5 y pregunta #6 en la figura 5.8.

96

Figura 5.8: Resultados de la encuesta. Pregunta #5 y Pregunta #6 Las preguntas #7 y #8 son dirigidas al precio que podrian pagar las personas por un sistema domótico y la razón por la cual desearía adquirirlo. Vease los datos obtenidos de la pregunta #7 y pregunta #8 en la figura 5.9.

Figura 5.9: Resultados de la encuesta. Pregunta #7 y Pregunta #8 Las preguntas #9 y #10 brindan directamente una idea del número de personas que desearian adquirir un sitema domótico realizado en nuestro medio local, recalcando que del número que digan si, no todos van a adquirirlo por diferente razones. Vease los datos obtenidos de la pregunta #9 y pregunta #10 en la figura 5.10.

97

Figura 5.10: Resultados de la encuesta. Pregunta #9 y Pregunta #10 5.1.8.3.

Proyección de la demanda

Para poder realizar la proyección de la demanda, obtuvimos la información sobre las instituciones (constructoras e inmobiliarias) diferentes página oficiales que se encarga de un registro de las mismas (Cámara de industrias, Edina paginas amarillas, Vive 1, entre otras), referente a la ciudad de Cuenca, cabe recalcar que ninguna nos presenta una cifra exacta y además hay otras instituciones que no se encuentran registradas y funcionan de manera informal. En la tabla 5.1 se observa el crecimiento que se a dado de dichas instituciones desde el año 2011 al 2014, datos obtenidos de las paginas antes mencionadas. Años Instituciones (Y) 2011 39 2012 42 2013 45 2014 46 2015 48 Tabla 5.1: Aumento de instituciones por año A continuación se va a realizar el cálculo del incremento de las instituciones por año teniendo en cuenta que el año de vida de nuestro proyecto es de 6 años es decir hasta el año 2021. Para el cálculo de la proyección se usa la siguiente formula: P

XY b = P X2

ahora se procede a calcular y llenar la tabla 5.2.

98

Años Instituciones (Y) 2011 39 2012 42 2013 45 2014 46 2015 48 P Y=220 b

X -2 -1 0 1 2

X^2 X*Y 4 -78 1 -42 0 0 1 46 4 96 P P X^2=10 X Y=22

2,2

Tabla 5.2: Proyección de la demanda Por medio de los resultados presentados en la tabla 5.2, se puede tener el valor del incremento de las instituciones por año en la ciudad de Cuenca, el mismo que se da de 2,2 instituciones por año. La tabla 5.3 muestra el número de instituciones que se incrementa por año, recordando que se iniciará con las 16 instituciones encuestadas correspondiente al año 2015, debido a que conocemos sus requerimientos por medio de las respuestas obtenidas en las encuestas. La proyección se realizará hasta el año 2021 que tiene de vida útil el proyecto. y 2016 2017 2018 2019 2020 2021

18,2 20,4 22,6 24,8 27 29,2

Tabla 5.3: Instituciones por año de vida útil del proyecto Al no existir un producto con similares prestaciones al presentado en la tesis, permite que los desarrolladores impongan el costo del producto en el mercado local. Para establecer dicho precio se a considerado los siguientes aspectos presentados en la tabla 5.4.

99

Sueldo agente vendedor Sueldo técnico de instalación Sueldo ingeniero eletrónico 1 Sueldo ingeniero eletrónico 2 Materiales y herramientas Planos eléctricos

$350 $400 $1000 $1000 $761 $200

Total 20 % de ganancias

$3711 $4453,2

Tabla 5.4: Cálculo del costo del producto De acuerdo a los datos vistos, se ha establecido en $4500 el costo del producto final. Tomando en consideración que los datos de la tabla 5.4 son proyectados para la producción, venta e instalación de un equipo para por lo menos un hogar por mes. Por medio de la tabla 5.3 se tiene el incremento de las instituciones hasta el año 2021, ahora en la tabla 5.5 se calcula, la demanda con el precio planteado y teniendo en cuenta que cada institución realiza un promedio de 60 casa por año. Recalcando que se trata de la demanda que hay en el mercado y esto no quiere decir que se va a poder entregar el producto a todo el número existente. Años # de instituciones # de casas por año Precio Total 2016 18 1080 $4500 $4860000 2017 20 1200 $4500 $5400000 2018 22 1320 $4500 $5940000 2019 25 1500 $4500 $6750000 2020 27 1620 $4500 $7290000 2021 29 1740 $4500 $7830000 Tabla 5.5: Demanda y cálculo de ganancias 5.1.8.4.

Proyección de a la oferta

Según la entrevista y diferentes medios de informacion, existen muchas personas que ofrecen sus productos no siendo los mismo ni tampoco cumplen la misma función que el producto planteado en la presente tesis, por ello se los considera como productos sustitutivos. Pero ellos tratan de llevar un proposito de seguridad y confort al hogar de cierta manera, sin aclarar de que se tratan estos productos, se tiene que en Cuenca un porcentaje se dedica a la implementacion de diferentes dispositivos, sobretodo de seguridad para el hogar y otro porcentaje no tiene la necesidad de adquirir el producto 100

Si se conoce que cada institución realiza en promedio la construcción de 60 inmuebles por año y tomando en cuenta los datos de la encuesta, donde 8 de las 16 instituciones desean el producto, se plantea empezar a promoveer directamenta con las 8 instituciones. Recordando que las 8 instituciones realizarian 480 casa al año en promedio. Para el análisis particular de este proyecto se considera el peor de los casos, en el que la adquisición por parte de las constructoras o inmobiliarias séa únicamente para que la empresa sobreviva, es decir viendo desde "el peor de los casos" para cubrir los gastos generados. Siendo ese el caso se necesitaría realizar la venta de un solo producto al mes, generandose la venta de 12 sistemas al año entre las 8 empresas constructoras, también cabe resaltar que cada año se ha considerado un incremento de 2.2 empresas, motivo por lo que cada año se intentará atraer la atención de las constructoras al visitar nuevamente a las que en un principio en las encuestas dijeron que no y además se visitará 2 nuevas empresas. Considerando que el producto es nuevo un 75 % se lo lleva la competencia, quedando un 25 % que es un equivalente de 120 casa, pero en función a las encuesta realizadas se puede estipular que la tendencia de que un 50 % deseen el producto y el otro 50 % no. Siendo ahora la demanda insatisfecha que posiblemente desee adquirir el producto un 50 %. Por diferente motivos las personas que dicen si quiero adquirir, a la hora de comprarlo se hechan para atrás, por lo cual se esti‘pula que un 25 % quiera el producto es decir un promedio de 16 casas. En la tabla 5.6 se puede observar el nuevo número de instituciones que se tiene en consideración, los inmuebles que producen por año, y la demanda insatisfecha que se considera 16 casas de acuerda a la estipulación planteada. Años Institucuiones inmuebles Demanda Insatisfecha 2016 8 480 16 2017 10 600 20 2018 12 720 24 2019 14 840 28 2020 16 960 32 2021 18 1080 36 Tabla 5.6: Obtención de la demanda insatisfecha 5.1.8.5.

Proyección de la demanda insatisfecha

Como se explicó en el apartado anterior el mercado disponible para el proyecto se empieza con la venta de 16 productos y su incremento se da paulatinamente con 101

una proyección realizada de 6, ahora se procede a la obtención de las utilidades con la demanda insatisfecha, como se muestra en la tabla 5.7. Años # de instituciones Demanda Insatisfecha 2016 8 16 2017 10 20 2018 12 24 2019 14 28 2020 16 32 2021 18 36

Precio $4500 $4500 $4500 $4500 $4500 $4500

Total $72000 $90000 $108000 $126000 $144000 $162000

Tabla 5.7: Utilidad con la demanda insatisfecha Vista en la tabla 5.7 se tiene que el primer año habría una utilidad de $72000, para el segundo año será $90000, para el tercer $108000, para el cuarto año $126000, para el quinto año $144000, para el sexto año será $162000. Cabe recalcar que todo se realiza en base a la venta de 12 productos para el primer año, la idea es abarcar la mayor cantidad del mercado existente, pero se decide empezar con las instituciones que se conoce y sobretodo las que dijieron si a la aceptación del producto por medio de las encuestas.

5.2.

Estudio Técnico

La finalidad de realizar un estudio técnico, es tener presente las características y especificaciones de los diferentes elementos a usarse en la elaboración del producto, el proceso que se necesita para la construcción del mismo, un análisis de los materiales y diferentes insumos, además del área donde se implementara la maquinaria y la distribución adecuada para su elaboración.

5.2.1.

Estudio del Producto

Para poder brindar un equipo con sus mas altas prestaciones, se necesita maquinaria y herramientas de la mejor calidad, para lo cual necesitamos conocer a fondo cada uno de los mismo antes de su implementación. 5.2.1.1.

Características y Especificaciones

Para poder realizar la construcción del producto se debe tener en cuenta las características, especificaciones y los materiales que se va a implementar. 102

Computadora Macbook Pro Core i7

Computador portatil Apple MacBook Pro, con pantalla de 15.4 pulgadas con procesador Intel core i7 a 2.5 Ghz con tecnología Turbo Boost, memoria RAM de 8 GB, 500 GB de disco duro, con tarjeta gráfica NVIDIA GeForce GT 650M, sistema operativo Mac OS X. Maquina ideal para trabajo pesado como programación y manejo de datos a gran velocidad. [29]

Figura 5.11: Computador Macbook Pro Core i7 [29]

Arduino Due

Tarjeta Arduino Due, con un procesador de 32 bits a 84 Mhz ARM Cortex-M3 denominado SAM3XBE de Atmel, posee dos puertos USB, dispone de entradas y salidas de 12 bits y una tasa de muestreo de 1000ksps (kilomuestras por segundo), además de tener una memoria mayor que un arduino Uno o Leonardo. [30]

Figura 5.12: Arduino Due [30] 103

Microcomputador UDOO

UDOO es una minicomputadora que puede funcionar bajo LINUX (Debian, Ubuntu, Fedora) o ANDROID maneja una tarjeta Arduino embebida compatible. Una computadora de hardware libre de bajo costo que utiliza un procesador ARM i.MX6 para el manejo de datos. [31]

Figura 5.13: Microcomputador UDOO [31]

5.2.1.2.

Normas de Calidad

Nuestro producto esta basado principalmente en la norma de calidad ISO 9000 (orientada a la gestión de compras, ventas y mejoras principalmente), la norma ISO 14000 para realizar una prevención de riesgos innecesarios, al momento de realizar la construcción de las placas y finalmente la norma ISO 18000 para prevenir riesgos laborales.

5.2.2.

Estudios del Proceso

Como cada equipo existente en el mercado, se necesita un proceso minucioso y detallado para su elaboración. Lo primero que se realiza son ensayos preliminares, una selección de cómo se lo va a llevar acabo, detallando paso a paso para evitar errores, tener la adecuada tecnología para agilitar su construcción. 104

5.2.2.1.

Ensayos preliminares

El dispositivo desarrollado tiene la potencialidad de realizar el control de los principales dispositivos utilizados en el hogar. Está compuesto de tres tarjetas para realizar el control de un espacio, ellas son el nodo principal que funciona como servidor del hogar domótica que se ubica en un lugar cómodo para poder darle mantenimiento, la segunda tarjeta es el nodo secundario que interpreta los comandos del nodo principal y establece la señal de control, esta tarjeta se ubica en el espacio que se desea controlar y finalmente se tiene la tarjeta de potencia, que recibe las señales del nodo secundario, las procesa y envía la señal de control al actuador final. Mediante el empleo principal de estas tres tarjetas se puede automatizar mediante un espacio del hogar. Mediante una aplicación instalada en un dispositivo inteligente (Tablet o Smartphone con Android) se realiza el control de los dispositivos eléctricos del hogar. El sistema cuenta con una seguridad de logo de usuarios para evitar el uso inapropiado de los dispositivos del hogar. 5.2.2.2.

Selección del proceso

En este paso describiremos la simbología a emplear para posteriormente indicar los procesos involucrados desde la etapa inicial hasta la conclusión del proyecto.

Diagrama De Procesos Para Una Casa Tipo A

105

5.2.2.3.

Descripción del Proceso

A continuación describimos el proceso necesario para que el producto pueda llegar hasta su fase final. 1. Verificamos la correcta programación del servidor web en UDOO. 2. Verificamos el correcto funcionamiento del software para Android. 3. Descargamos el software en el dispositivo inteligente. 4. Realizamos la programación del software Arduino DUE. 5. Descargamos el software en el Arduino DUE. 6. Realizamos el diseño de la tarjeta de potencia. 7. Elaboramos la tarjeta de potencia. 8. Una vez realizadas las tarjetas, verificamos el correcto funcionamiento del hardware de la tarjeta de potencia. 9. Realizamos la programación del software de la tarjeta de potencia. 10. Montamos los elementos en la tarjeta de control. 106

11. Realizamos pruebas de funcionamiento en la tarjeta de potencia. 12. Se realiza el diseño de los contenedores de las tres tarjetas. 13. Ensamblamos de las piezas de los contenedores. 14. Aseguramos las tarjetas en sus contenedores. 15. Realizamos las pruebas finales con el producto terminado, como inspección general. 16. Embalaje.

5.2.2.4.

Disponibilidad de la tecnología

La tecnología es nuestra mejor compañía para la elaboración del producto, ya que todo nuestro proyecto se basa en implementación tecnológica, para lo cual usamos componentes tales como: Macbook Pro core i7 de máxima velocidad para manejo de datos. Tarjeta UDOO. Arduino Due. Software de programación de Arduino. Software de programación de Android. Elementos electrónicos para la tarjeta de potencia. Sensores electrónicos.

Como se puede apreciar todas las partes del proyecto son tecnológicas, por lo cual a futuro se pueden ir actualizando ciertas partes del proyecto a medida que en el mercado se pueda disponer de mejores elementos.

107

5.2.3.

Estudio de los Insumos

Para lograr tener un costo mas real del equipo, hay que tener en cuenta el valor de la materia prima, herramientas y mano de obra, que se va a necesita para la construcción e implementación del producto. 5.2.3.1.

Materia Prima

En la tabla 5.8 se detalla la materia prima que se necesita para la elaboración del equipo, la cantidad que se necesita de cada uno de ellos, el costo por unidad y total de los materiales necesarios. Código 0001 0002 0003 0004 0005 0006 0007 0008 0009 0010 0011 0012 0013

Denominación Microcomputador UDOO Arduino Due Arduino Mini Pro Reles 20A Cable mini USB Material Acrilico Baquelita para Tarjetas Patch cord Módulo Ethernet Sensores Router 3 Antenas Resistencias Otros

Unidad Cantidad Precio/Unidad Total un 1 $180 $180 un 1 $115 $115 un 1 $45 $45 un 2 $10 $20 un 1 $5 $5 un 1 $40 $40 un 2 $5 $10 un 5 $10 $50 un 1 $60 $60 pq 5 $10 $50 un 1 $55 $55 pq 20 $0.05 $1 pq $130 T. Mat. Prima $761

Tabla 5.8: Materia prima 5.2.3.2.

Herramientas

A diferencia de la materia prima, las herramientas son elementos que se usan para la construcción del producto, pero estos no se incluyen de manera directa en el equipo, pero tiende a desgastarse o dañarse en el transcurso de la producción. De igual manera se detalla cada uno de ellos, la cantidad y costo por unidad, así como su costo total., como se tiene en la tabla 5.9

108

Denominación Destornillador Pinzas Playo Multimetro Pela Cable Estilete Cinta doble fast Bandejas Cinta aislante

Cantidad Precio/unidad Total 10 $5 $50 5 $5 $25 4 $4 $16 3 $16 $48 4 $6 $24 4 $3 $12 3 $4 $12 2 $5 $10 10 $2 $20 Total $217

Tabla 5.9: Herramientas 5.2.3.3.

Mano de obra

Como mano de obra, se toma en consideración, primero el sueldo de los dos ingenieros electrónicos que será de $1000 para cada uno, además de un técnico que ganara $400 mensuales, quien se encargara de armar las tarjetas de potencia, realizar la instalaciones eléctricas pertinentes, colocación y conexión de los equipos en sus respetivos lugares. El diseño de los planos eléctricos tiene un costo de $200. También se contara con un encargado de ventas, el mismo que se encargará de mostrar el producto a los posibles compradores, el salario del mismo es de $350. En la tabla 5.10 se detalla de mejor manera los rubros de la mano de obra. Ocupación Técnico de Instalación Ingeniero Eletrónico Agente Vendedor Planos eléctricos

Cantidad Precio/Unitario Total 1 $400 $400 2 $1000 $2000 1 $350 $350 1 $200 $200 Total $2950

Tabla 5.10: Costo de mano de obra

5.2.4.

Estudio de las Instalaciones

Todo producto debe tener un área destina a cada proceso desde el inicio hasta llegar al producto final, tener en cuenta la maquinaria y equipo que se va a invertir, la conexiones e instalaciones necesarias, y la distribución adecuada para no presentar inconvenientes.

109

5.2.4.1.

Maquinaria y equipos

En la tabla 5.11, se presenta la maquinaria y el equipo requerido para la implementación del producto, la cantidad de cada uno y el costo total a invertir. Denominaciòn Computador Core i7 Tablet con sistema Android Monitor con salida HDMI Grabador Arduino Arduino Leonardo Plancha Software de programación Cautin

Unidad Cantidad Precio/unidad Total un 1 $1200 $1200 un 1 $275 $275 un 1 $250 $250 un 1 $75 $75 un 1 $75 $75 un 1 $45 $45 un 1 $65 $65 un 1 $12 $12 Total $2047

Tabla 5.11: Maquinaria y equipos 5.2.4.2.

Instalaciones principales y auxiliares

En la planta de producción se va a necesitar instalaciones de tomacorrientes, interruptores, puntos de red, en gran número dispersos por toda la edificación, recordando que las conexiones deben tener sus respectivas tomas a tierra para garantizar la protección de los equipos cuando se produzcan variaciones de tensión. A su vez necesitaremos realizar las adecuaciones de ventilación en el local para la seguridad de los empleados el momento de la elaboración de las tarjetas, sin olvidar de las instalaciones de agua para poder llevar acabo un lavado correcto de los materiales que así lo requieran. Finalmente es necesario implementar un espacio para ubicar los desechos que no se usaran, logrando mantener el lugar limpio y libre de alguna contaminación para el entorno del producción. 5.2.4.3.

Distribución de la planta y edificación

.Se puede observar en el la figura 5.4, el plano de distribución para la planta de producción, la misma que cuenta con nueve estaciones y un star (zona destinada a espera). Cabe recalcar que en la bodega se almacenará los productos terminados y los materiales que no se ocupen, y dependiendo del uso que amerite se los ira sacando paulatinamente. Cada uno de los espacios esta determinado para cumplir una función especifica y así llevar un proceso ordenado del producto. 110

Figura 5.14: Planta de producción

5.3.

Cálculo del VAN y el TIR

El TIR (tasa interna de rendimiento), indica que tan rentable es el producto de acuerdo a porcentajes, y el VAN (tasa de valor actual neto) muestra el valor total del proyecto. Por lo tanto se ve muy necesario realizar los cálculos de estos dos valores, para tener presente tanto el costo y rentabilidad del producto.

5.3.1.

Cálculo del Costo de Producción del Producto

Se necesita tener un calculo del costo de producción del producto, el cual esta basado en la mano de obra, la materia prima y los costos de fabricación, como se observa a continuación en la tabla 5.12. Mano de obra $2950 Materiales $761 Herramientas $217 Total $3928 Tabla 5.12: Costo de producción del producto

5.3.2.

Depreciación

Otro de los aspectos a tomar en cuenta, es la depreciación de los equipos para los 6 años que tiene de vida útil el producto. En la tabla 5.13 se detalla el costo de inversión y una evaluación de la depreciación de los mismos, para una posible venta.

111

Denominaciòn

Valor Actual

Valor Residual

Cantidad Años

Depreciación

Computador Core i7 Tablet con Android Monitor HDMI Grabador Arduino Arduino Leonardo Plancha Software Cautin

$1200 $275 $250 $75 $75 $45 $65 $12

$600 $35 $40 $15 $15 $15 $23 $3 $746

6 6 6 6 6 6 6 6 Total

$100 $40 $35 $10 $10 $5 $7 $1,5 $208,5

Tabla 5.13: Depreciación de los equipos

5.3.3.

Gastos de Fábrica

Para obtener los gastos de fabricación, se realizará una proyección anual de costos, el cual consta del uso de los servicios básicos necesarios para la construcción y elaboración del producto, así como la mano de obra, y diferentes factores. Todos los valores que se detallan en la tabla 5.14, son valores anuales. Gastos Anuales Mano de Obra Arriendo Depreciacion Energia Electrica Agua Potable Internet Telefono Subtotal anual

Totales $35400 $3600 $208,5 $360 $180 $360 $180 $40288,5

Tabla 5.14: Gatos de fabricación anual

5.3.4.

Inversión

En la tabla 5.15 se observa los valores a invertir para poder conseguir la producción del sistema, basado en la inversión de maquinaria, equipos, y diferentes elementos a usar.

112

Denominación Maquinas y equipos Herramientas Obra Civil Muebles y equipos de oficina Subtotal

$ 2047 978 3000 2000 8025

Tabla 5.15: Inversión

5.3.5.

Evaluación Financiera

A continuación se realizara un análisis de los valores con el fin de saber si el proyecto es rentable. Hay que tener presente ciertas acotaciones como: el gasto de producción, el gasto administrativo, la participación laboral y los impuestos de renta. Acotando que cada uno de estos valores son considerados por normativa y por la gerencia. El gasto de producción es un valor estándar del 80 % del valor de la ventas. El gasto administrativo es el 8 % del valor de las ventas. La participación laboral es un valor del 15 % de la utilidad bruta. Los impuestos de renta son considerados como el 25 % de la diferencia entre utilidad bruta y participación laboral.

Inflación de 3,6 % del flujo de fondos. Este valor es una media obtenida de los ultimos 6 años.

113

Tabla 5.16: Evaluación financiera En la tabla 5,17 se puede apreciar los valores obtenidos del VAN y el TIR, donde se puede ver que el primer año todavia no se a recuperado la inversión, y que poco a poco el mismo aumneta, hasta que para el sexto año se persive una ganancia de $38120,82, recordando que es un cálculo para el peor de los casos. Años 1 2 3 4 5 6

VAN TIR -$2490,87 -23 % $4231,58 47 % $11852,50 77 % $20127,78 90 % $28852,89 96 % $38120,82 99 %

Tabla 5.17: Valores del VAN y TIR En la figura 5.15 se tiene la gráfica de los valores obtenidos del VAN y el TIR, para tener una idea de como se da el cambio de los valores con respecto a los años que tiene de vida útil el proyecto.

114

Figura 5.15: VAN y TIR Se debe tener claro que el porcetanje del TIR es un tanto elevado, pero esto no quiere decir que realmente las cosas se dan así, por lo que siempre se debe tener un análisis más centrado en el VAN que si es un valor mäs real para cualquier estudio que se desea plantear.

Conclusiones y Recomendaciones El sector de la Domótica, a lo largo del tiempo ha ido ganando terreno y se han ido incorporando varios tipos de comunicación que permiten interaccionar con los equipos finales, el plantear un sistema que centraliza en una computadora permite ampliar las características, generando ciertas características sobre otros sistemas. La comunicación entre el servidor y los nodos es a través de Ethernet, actualizando la base de datos de manera instantánea, con ello si se produce una interrupción eléctrica, el estado de los actuadores será el mismo que estuvo instantes antes cuando cese el corte eléctrico. El utilizar una aplicación Android le permite al usuario mantener el control de su hogar desde cualquier parte del mundo sin la necesidad de estar frente a una computadora o conectarse mediante una computadora no segura en la que se pueda quedar un registro de los datos del usuario, se aprovecha la comercialización alta de los teléfonos inteligentes y se le brinda al usuario un acceso seguro y cómodo para dar un seguimiento a su hogar. Además se incorporó en el sistema la opción de multiusuario que permite que el cambio en un dispositivo se refleje en todos los dispositivos enlazados, actualizando la interfaz gráfica en forma instantánea.

115

El desarrollar un producto que almacena los estados de los sucesos en una base de datos, provee de gran escalabilidad a los proyectos, puesto que en un principio se puede almacenar los sucesos indispensables, pero posteriormente el proyecto puede ir creciendo y se crean registros más complejos, se pueden incorporar reportes diarios, semanales o mensuales, además se le puede programar al sistema para que aprenda de las necesidades del usuario mediante una red neuronal, creando un avatar que interaccione con el usuario. Es de mucha importancia conocer sobre los productos ya existentes, sobretodo en el medio internacional, para tener una idea de cómo funcionan y que se puede llegar a implementar al sistema planteado. Se debe tener un procedimiento ordenado para el diseño del software y hardware de la red, con esto logramos ver los errores que se pueden presentar de manera más sencilla. Al momento de realizar las pruebas e implementación de los equipos es recomendable realizar una inspección del espacio donde se piensa implementar sobretodo verificando que las conexiones estén correctas para no ocasionar ningún cortocircuito que pueda afectar a los equipos o actuadores. Además recordamos que para el calculo del análisis económico fue basado en un punto del peor de los casos, es decir siendo pesimistas en la comercialización del producto, debido a que es un producto nuevo y hecho en el medio local, por lo que tomara algún tiempo en darse a conocer y ganar un espacio en el mercado. Además los costos pueden cambiar paulatinamente si resultado del todo acogedor para las personas, debido a que se necesitaría sobretodo mayor mano de obra.

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[10] MIRANDA REYNO Guido, VILLACRES MORENO Raúl y VILLAMAR MENDIETA Franklin. “Diseño de un sistema domótico aplicado a una clínica de hemodiálisis”. Director: Ing. Edgar Leyton. Escuela Politécnica Superior del Litoral, Facultad de Ingeniería Eléctrica y Computación, Guayaquil-Ecuador, Año 2009. [11] SOTO LATORRE Andrés Camilo y VELASQUEZ DUQUE Daniel. “Control de iluminación y temperatura por medio de un sistema domótico para habitación de un hospital”. Director: Ing. Rigoberto Maldonado Torres. Escuela de Ingeniería de Antioquia, Ingeniería Mecatrónica e Ingeniería Informática. Envigado-Colombia, Año 2012. [12] ALEJANDRE MADRID Jose Mari. “Sistema de control domótico de una vivienda”. Director: Pedro Iñiguez Galbete. Escuela Técnica Superior Ingeniería. Universidad Rovira I Virgili, Ingeniería Técnica Industrial Esp. Electrónica Industrial. Cataluña-España. Año 2009. [13] PIÑA LOPEZ Pedro Geovanny y MAURAT HUARACA Juan Diego. “Estudio y diseño del sistema domótico hdl Smart bus par instalación en viviendas, e implementación del sistema en el control de iluminación de una vivienda ubicada en la Parroquia Charasol de la ciudad de Azogues”. Director: Ing. Pablo Cevallos. Universidad Politécnica Salesiana sede Cuenca, Carrera de Ingeniería Electrónica, Cuenca-Ecuador, Año 2013. [14] LEMA SAMANIEGO Magaly Alexandra, QUINTUÑA PADILLA Sandro Xavier y VILLA ZARI Milton. “Diseño e implementación de un sistema domótico mediante la utilización de tecnologías celular e internet”. Director: Ing. Miguel Ángel Zúñiga. Universidad Politécnica Salesiana sede Cuenca, Carrera de Ingeniería en Sistemas, Cuenca-Ecuador, Año 2008. [15] HERNANDEZ PORTUGUES Daniel. “Control de una casa domótica para personas dependientes”. Ingeniería Superior en Informática, Barcelona-España. [16] TANENBAUM Andrew S. Redes de Computadoras. Cuarta edición, Pearson Educación, México, 2003. 912 p. ISBN: 970-26-0162-2. [17] Manual CISCO CCNA EXPLORATION 4.0 Aspectos básicos de internet networking.

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[18] KUROSE James F. y ROSE Keith W. Redes de Computadores, Un Enfoque Descendente Basado en Internet. Segunda edición, Addison-Wesley, Madrid España 2003, 768p. ISBN: 9788478290611. [19] BARCELÓ ORDINAS José María, IÑIGO GRIERA Jordi, MARTI ESCALE Ramón, PEIC OLIVE Enric, PERRAMON TORNIL Xavier. Software libre, Redes de computadoras. Primera edición, Eureca Media, SL, Barcelona-España marzo 2004, 351p. ISBN: 84-9788-117-6. [20] SILES PELÁEZ Raúl. Análisis de seguridad de la familia de protocolos TCP/IP y sus servicios asociados. Primera edición, junio 2002, 143p. [21] GÓMEZ RÍOS Mónica. “Estudio y diseño de cableado estructurado para el ex-museo antropológico”. Director: Ing. Byron Carrión. Universidad Politécnica Salesiana sede Cuenca, Faculta de Ingenierías, Carrera Ingeniería en Sistemas, Cuenca-Ecuador, Año 2007. [22] CERVANTES RODRÍGUEZ Francisco Rene. “Estudios de los medios de transmisión en redes computacionales mixtas (Alámbrica-Inalámbrica)” Director: Ing. Fernando Garrido. Universidad Técnica del Norte, Ibarra-Ecuador, noviembre del 2002. [23] Curso Medios de comunicación. Profesor. Ing. Manuel Fernández Barcell. Universidad de Cádiz. Departamento de lenguaje y sistemas informáticos. Año 20082009. [24] CUAQUENTZI CRUZ Vera Aurora, LECHUGA BARRIENTOS Edson Eduardo y NIETO PATLAN Miguel Ángel. “Implementación de un sistema de seguridad vía internet”. Asesores: Ing. Héctor Piña Canales, Lic. Martha Guadalupe Hernández Cuellar. Instituto Politécnico Nacional, Escuela superior de Ingeniería mecánica y eléctrica, México DF, Año 2008. [25] ALTAMIRANO HERNÁNDEZ Edgar. “Diseño de una red aplicado a PBX e IP”.Asesores. Ing. Guillermo Avalos Arzate, Lic. Martha Guadalupe Hernández Cuellar; Instituto Politécnico Nacional, Escuela superior de Ingeniería mecánica y eléctrica, México DF; octubre del 2013. [26] BARRERA HERNÁNDEZ Mario Magdaleno. “Segmentación de la red de la biblioteca central de la UNAM”. Director: M.I. Marcial Contreras Barrera. Universidad Nacional Autónoma de México, Año 2010. 119

[27] Manual de ICTP Antenas y líneas de transmisión. [28] ARIAS Daniel, LESCANO Santiago, MARTÍNEZ Alejandro, PÉREZ Marco, PÉREZ Waldo. Paper Fibra óptica la maravilla moderna IPEM 258 13/10/2008. [29] Características Macbook Pro disponible online: https://www.apple.com [30] Características Arduino Due disponible online: http://arduino.cc [31] Características UDOO disponible online: http://www.udoo.org [32] SAPAG CHAIN, NASSIR, “Evaluación de Proyectos de Inversión en la Empresa”, Prentice Hall. Buenos Aires. 2001. [33] ARENAS REINA, JOSÉ MANUEL, “Gestión y Dirección de Proyectos Técnicos 2”, 2004. [34] Evaluación de Proyectos de Inversión para Principiantes” International Thomson Editores. México. 2001. [35] COMPANYS, RAMON, “Planificación de Proyectos” Editorial Limusa. México. 1982. 103 p. Diags. [36] CORTAZAR MARTINEZ, ALFONSO “Introducción al Análisis de Proyectos de Inversión”, Editorial Trillas. México. 2001. [37] BACA URBINA, GABRIEL, “Evaluación de Proyectos”, Cuarta Edición, McGraw-Hill. México. 2001. [38] Edina, disponible online: http://www.edina.com.ec/guia-telefonica/guia_ telefonica.aspx?b=Constructoras %20- %20Compañ %C3 %ADas&c=&p= 1&fpr=1&fci=0&fse=-1&fcl=-1 [39] Cámara de industrias de Cuenca,online http://www.industriascuenca.org.ec/empresasfiliadas/Construcción %20y %20Madera/8 [40] Directorio de la Decoración y Construcción del Ecuador, disponible online: http://www.deconstruccion.direcuador.com/constructoras.html [41] Revista Ekosnegocios, disponible online: http://www.ekosnegocios.com/revista/pdfTemas/71.pdf [42] Simon VIT@. Catálogo de equipos e instrucciones de uso para control domótico.

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ANEXOS

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A continuación se anexa el cuestionarios de las preguntas que se realizó para la encuesta.

Primero se adjuntan las preguntas que se realizaron a las 16 instituciones dedicas a la venta y construcción de un inmueble. Buenos días/tardes, nos dirigimos a usted de la manera mas cordial nos ayude llenando una encuesta que estamos realizando, con el fin de poder realizar un análisis propuesto en nuestra tesis de gradación sobre el control domótico. Dándole a conocer que somos egresados de la Universidad Politécnica Salesiana en la carrera de Ingeniería Electrónica. Le agradecemos por prestarnos unos minutos de su tiempo y responder las preguntas, recordándole que las respuestas son solo usadas para fines académicos: 1) ¿Cómo constructor y vendedor de un inmueble, cuanto conoce usted sobre un control domótico? Bastante ( ) Poco ( ) Nada ( ) 2) ¿De entre la siguiente opciones, cual es la mas solicitada por sus clientes al momento de construir o adquirir un inmueble? Seguridad ( ) Control del hogar ( ) Comodidad ( ) 3) ¿Según su experiencia como constructor y vendedor, cree que es necesario la domótica en la actualidad? Si ( ) No ( ) 4) ¿Las personas al momento de adquirir o solicitar la construcción de un inmueble, han preguntado por un control domótico? Si ( ) No ( )

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5) ¿De acuerdo a sus inversiones, cuánto cree que sus clientes estarían dispuestos a invertirían en un control domótico, elija una opción de los rangos que se muestra a continuación? Entre $3000 a $4500 ( ) Entre $4500 a $6000 ( ) Entre $6000 a $7500 ( ) 6) ¿En relación a las ventas realizadas de inmuebles, que nivel económico cree que pueda tener accesibilidad para adquirir un control domótico? Clase alta ( ) Clase alta y media ( ) Cualquier clase social ( ) 7) ¿Usted como constructor cual de las siguientes funciones considera mas importante un sistema domótica? Seguridad ( ) Confort ( ) Comunicaciones ( ) Ahorro de Energía ( ) Sistema multimedia ( ) Control de luminarias ( ) 8) ¿Usted recomendarían a sus clientes la adquisición de un control domótico al momento de comprar un inmueble? Si ( ) No ( ) 9) ¿De acuerdo a su experiencia en construcción, que haría mas atractivo un sistema domótico? Su facilidad de uso ( ) Su precio ( ) Las funciones a realizar ( ) Su seguridad ( ) 10) ¿Le gustaría adquirir un sistema domótico para incluirlo en los inmuebles que oferta?

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Si ( ) No ()

Ahora procedemos a adjuntan las preguntas que se realizaron a las 16 personas que poseen un inmueble. Buenos días/tardes, nos dirigimos a usted de la manera mas cordial nos ayude llenando una encuesta que estamos realizando, con el fin de poder realizar un análisis propuesto en nuestra tesis de gradación sobre el control domótico. Dándole a conocer que somos egresados de la Universidad Politécnica Salesiana en la carrera de Ingeniería Electrónica. Le agradecemos por prestarnos unos minutos de su tiempo y responder las preguntas, recordándole que las respuestas son solo usadas para fines académicos: 1) ¿Dispone de banda ancha en su hogar? Si ( ) No ( ) 2) ¿Posee un Smartphone o Tablet con acceso a internet 3G? Si ( ) No ( ) 3) ¿Cuánto conoce usted sobre un control domótico? Bastante ( ) Poco ( ) Nada ( ) 4) ¿Considera usted que la investigación en la domótica esta suficientemente estable como para incluirla en su vivienda? Si ( ) No ( ) 5) ¿Al momento de comprar o construir su inmueble, la persona que realizó la obra le comento sobre un control domótico? Si ( ) No ( )

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6) ¿Qué tan necesario considera usted el tener el control de su hogar? Muy necesario ( ) Poco necesario ( ) No se lo necesita ( ) 7) ¿De acuerdo a su calidad de vida, cuánto estaría dispuesto a invertir en un control domótico, elija una opción de los rangos que se muestra a continuación? Entre $3000 a $4500 ( ) Entre $4500 a $6000 ( ) Entre $6000 a $7500 ( ) 8) ¿En caso de adquirir un control domótico, porque razón lo haría, escoja una opción? Seguridad ( ) Confort ( ) Comunicaciones ( ) Ahorro de Energía ( ) Sistema multimedia ( ) Control de luminarias ( ) 9) ¿Confía usted en un producto local, para realizar el control de su hogar? Si ( ) No ( ) 10) ¿Le gustaría adquirir un sistema para poder tener el control de su hogar? Si ( ) No ( )

Lista de las instituciones encuestadas. 1. Orellana Constructores. 2. Roura Constructores. 3. Constructora Carvallo. 4. Bienes y raices Molina. 125

5. Bienes y raices Coellar. 6. León y Carpio construcciones. 7. Constructora Argudo. 8. Bienes y raices Catedral. 9. Inmobiliaria Tomebamba. 10. Inmobiliaria Cordero. 11. Constructora Mejía. 12. Inmobiliaria del sur. 13. Eggoccp construcciones y proyectos. 14. Bienes y raices Vicuña. 15. Inmobiliaria Mandaro Paredes. 16. Tosi Moreno constructora.

Lista de las personas encuestadas. 1. Arq. Elisabeth Dominguez. 2. Soc. Daniel Peñaranda. 3. Sr. Marlon Barros. 4. Dr. Sofía Ordoñez. 5. Sr. Juan Marcelo Bravo. 6. Ing. Elvis Orellana. 7. Eco. Otto Cordero. 8. Dr. Mariana Vasquez. 9. Ing. Carlos Chica. 10. Sra. Nube Rivera.

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11. Ing. Pedro Medina. 12. Lic. Carlos Durán. 13. Eco. Paúl Torres. 14. Sra. Lucia Bernal. 15. Arq. Antonio López. 16. Sr. Alcides Durán.

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