Diseño y configuración de una red HFC con Packet Tracer

HFC 

Una red HFC es un híbrido de cable coaxial y fibra óptica (en inglés Hybrid Fiber Coaxial ), fueron implementadas primeramente para combinar servicios o señales de televisión, internet, telefonía, entre otros, por parte de operadores CATV, aunque cabe recalcar que si una red es solo CATV es de comunicación unidireccional, mientras que la red HFC es bidireccional es decir desde la central hacia los abonados, o viceversa. Se caracterizan por ser redes de banda ancha esto también gracias a una modulación QAM. Se obtiene también una alta definición en la transmisión de las señales. Las desventajas que podemos encontrar en estos tipos de redes son susceptibles a interferencias o ruido externo, son costosas de implementar y mantener, la señal necesita en ocasiones ser amplificada, podría ser una tecnología algo obsoleta.

En este trabajo se presenta la simulación de la interconectividad entre una red LAN en fibra óptica con una red LAN en cobre remota, a través de un enlace WAN provisto por una red HFC (híbrida fibra-coaxial) a través de un servicio de cable-modem. Se tratará de detallar de la mejor manera el proceso de implementación y comprobación del funcionamiento de la topología de red implementada.

Hemos visto la necesidad de usar el software de simulación de redes CISCO  Packet Tracer versión 5.3 con el objeto de construir la topología de una red híbrida fibra-coaxial (HFC) y configurar los dispositivos para disponer de conectividad entre redes remotas. Para esto siga el proceso a continuación descrito. 

PROCESO:

Describiremos paso a paso el siguiente proceso junto con sus respectivas configuraciones:

1. Instale e inicie el software Packet Tracer versión 5.3.

2. Inserte un enrutador 2811 y añádale un módulo de un puerto FE- FX y una WIC-2T

Colocando enrutador 2811

3. Adicione también tres switchs genéricos a los cuales inserte 4 puertos FFE y 2 puertos FGE.

4. Inserte además en el área de trabajo 3 PCs a las cuales se reemplaza la NIC que tiene puertos UTP RJ45, por puertos de fibra FFE.

Cambiando los puerto UTP de la PC por unos de fibra óptica

5. Cablee la red de fibra óptica, enlace todos los dispositivos que se muestran en la siguiente topología de red:

Primera topología a implementar

6. Inserte otro enrutador 1841 con tarjeta WIC 2T y añada una red LAN de cobre con un acceso inalámbrico adicional:

Segunda topología a implementar

7. Luego, inserte dos nubes WAN (para conectividad WAN remota) con puerto coaxial y puerto FGE

Configurando puertos en las nubes seleccionadas 

8. Inserte posteriormente dos Cable Modems e interconecte las LAN a través de la red WAN HFC, entonces existe conectividad física entre las dos anteriores topologías:

Topología completa de red HFC

9. Para la conexión por fibra óptica entre las nubes WAN escoja como proveedor de red a un operador por cable.

10. En cada nube WAN ingrese al menú de configuración del servicio de cable y mapee el puerto coaxial con su respectivo puerto Ethernet (ej. en la nube de la izquierda, habría que mapear al Coax7 con el Gig9):

Configurando el servicio en la nubes

11. Configure en las redes esquemas de direccionamiento y enrutamiento a elección y pruebe la conectividad de las PCs de la red en fibra óptica con las PCs en la red en cobre cableada e inalámbrica.

12. Se muestran a continuación las capturas de pantalla de los running-config de los enrutadores y de los pings realizados para comprobar la conectividad de los equipos y el funcionamiento de la red, y las conclusiones de acuerdo con todo lo observado y realizado.

Topología de la red HFC funcionando

A continuación se muestra las configuraciones realizadas en cada uno de los enrutadores (show running):

Configurando enrutador 1

Fig1. Configuración del router1

Configurando el enrutador 2

Fig2. Configuración del router2

Luego se procede a realizar los respectivos ping a diferentes equipos

Ping hacia la dirección IP 192.168.13.33

Fig3. Ping de PC3 a f0/0 del router1

Ping hacia la dirección IP 192.168.13.34

Fig4. Ping de PC0 a f0/1 del router2

Ping hacia la dirección IP 192.168.13.33

Fig5. Ping de router2 a router1

Ping hacia la dirección IP 192.168.13.34

Fig6. Ping de router1 a router2

Conclusiones y Observaciones:

-Se observó que las conexiones entre todos los dispositivos, se lograron realizar sin ningún problema, se observa también que todas las interfaces están levantadas, y que todas las pruebas de conectividad mediante comandos ping fueron exitosas.

-En esta topología se evidencia cuatro tipos de medios de transmisión como son fibra óptica(rojo), cable coaxial (azul), par trenzado o UTP (negro), y conexión. El medio de transmisión mas utilizado fue la fibra óptica.

-En la simulación no se puede apreciar del todo, la alta velocidad de transmisión mediante fibra óptica a diferencia de los otros medios, ya que como solo es una simulación, en la práctica será más notoria la diferencia de velocidad de transmisión de información mediante fibra óptica.

-No hubo ningún problema al momento de configurar, poner direcciones IP, asignar protocolos de enrutamiento, en la topología, ya que al usar fibra óptica, la red responde de manera muy similar a las típicas redes conectadas con medios tradicionales como el par trenzado o el coaxial, (claro que en la práctica se evidenciará la alta velocidad de la fibra óptica). El protocolo que se empleo para enrutamiento fue el OSPF.

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Simulación en Proteus I2C y glcd (sensor de luz)

Pequeño proyecto de Semáforo empleando I2C en Proteus-PICC

Se tiene como ejercicio planteado implementar un circuito, en el que se aplique la comunicación I2C, mediante algún dispositivo que cumpla el papel de esclavo y que sirva para realizar la comunicación I2C, como maestro se tiene al pic 18F4550 y como esclavo a un sensor de luz I2C.

Se procede a simular el circuito en Proteus antes de implementarlo físicamente, el circuito a implementar se refiere a unos semáforos que se accionan de acuerdo a un sensor de luz de comunicación serial I2C, el circuito se mostrará a continuación:

Fig1. Simulación del circuito I2C en Proteus

                       

                     
Se ve 6 focos conectados al pic 18F4550, tres están conectados a los pines A0, A1 y A2, y los otros tres están conectaos a los pines C5, C6 y C7,se tiene un elemento para comunicación serial I2C que vendría a representar al sensor de luz que se implementará más adelante en el circuito físico. Se tiene también una pantalla GLCD, para verificar el encendido y apagado del semáforo.

Posteriormente se procede a crear el código para este problema planteado,  en el programa PICC, para generar el código hexadecimal que será cargado al microcontrolador, este código se detallará más adelante. Luego que se carga el código en el pic18F4550, se procede a correr la simulación, vemos que el GLCD se enciende, se ve también una pequeña ventana en la esquina superior izquierda, la misma que indica la transferencia de información, por medio de la comunicación I2C.

Fig2. Mostrando el inicio de la comunicación I2C, y funcionamiento GLCD.

                        

Después de pulsar el botón BOT1, hasta que se cumpla condición 1000L que aparece en a pantalla GLCD,  los semáforos empiezan a funcionar, el motivo por el que se colocó BOT1, fue para imitar el funcionamiento del sensor de luz I2C, ya que el elemento I2Cque aparece en la simulación, no se comporta igual que un sensor de luz, es decir no es accionado por luz, y por eso fue necesario usar el botón BOT1. El semáforo de la izquierda empieza en rojo, y el semáforo de la derecha empieza en verde.

                                                                                                                                                  

Fig3. Primera secuencia de los semáforos

                       

Luego se ve en el semáforo del a derecha que este cambia a color amarillo después de un instante de tiempo, mientras que el semáforo de la izquierda permanece en rojo.

Fig4. Segunda secuencia de los semáforos

Después de un pequeño instante de tiempo   el semáforo de la izquierda cambia a verde, y el de la derecha cambia a rojo y se repite el ciclo de nuevo entre los dos semáforos.

Fig5. Última secuencia de los semáforos

                           

El código del programa creado en PICC, para resolver el ejercicio planteado se muestra a continuación:

#include <18F4550.h>
#device adc=8

#FUSES NOWDT,WDT128, XT,NOPROTECT,NOBROWNOUT                    //No Watch Dog Timer

#FUSES BORV20                   //Brownout reset at 2.0V
#FUSES NOPUT                    //No Power Up Timer
#FUSES NOCPD                    //No EE protection
#FUSES STVREN                   //Stack full/underflow will cause reset
#FUSES NODEBUG                  //No Debug mode for ICD
#FUSES NOLVP                    //No low voltage prgming, B3(PIC16) or B5(PIC18) used for I/O
#FUSES NOWRT                    //Program memory not write protected
#FUSES NOWRTD                   //Data EEPROM not write protected
#FUSES IESO                     //Internal External Switch Over mode enabled
#FUSES FCMEN                    //Fail-safe clock monitor enabled
#FUSES PBADEN                   //PORTB pins are configured as analog input channels on RESET
#FUSES NOWRTC                   //configuration not registers write protected
#FUSES NOWRTB                   //Boot block not write protected
#FUSES NOEBTR                   //Memory not protected from table reads
#FUSES NOEBTRB                  //Boot block not protected from table reads
#FUSES NOCPB                    //No Boot Block code protection
#FUSES MCLR                     //Master Clear pin enabled
#FUSES LPT1OSC                  //Timer1 configured for low-power operation
#FUSES NOXINST                  //Extended set extension and Indexed Addressing mode disabled (Legacy mode)
#FUSES PLL12                    //Divide By 12(48MHz oscillator input)
#FUSES CPUDIV4                  //System Clock by 4
#FUSES USBDIV                   //USB clock source comes from PLL divide by 2
#FUSES VREGEN                   //USB voltage regulator enabled
#FUSES ICPRT

#use delay(clock=4M)
#use i2c(Master,Fast,sda=PIN_B0,scl=PIN_B1)


#include <GLCD1.C>

   

#include <BH1750.c>

#use i2c(Master,Fast,sda=PIN_B0,scl=PIN_B1)

int16  set_point=50, luminosidad=0;
char texto1[]="sensor luz i2c ", texto2[]="prender semaforo", texto_sp[8], texto_tp[8];

void main()
{
   port_b_pullups(TRUE);
   setup_adc_ports(AN0_TO_AN1|VSS_VDD);
   setup_adc(ADC_CLOCK_DIV_2);
   setup_psp(PSP_DISABLED);
   setup_wdt(WDT_OFF);
   setup_timer_0(RTCC_INTERNAL);
   setup_timer_1(T1_DISABLED);
   setup_timer_2(T2_DISABLED,0,1);
   setup_timer_3(T3_DISABLED|T3_DIV_BY_1);
   setup_comparator(NC_NC_NC_NC);
   setup_vref(FALSE);
   setup_ccp1(CCP_PWM_FULL_BRIDGE|CCP_SHUTDOWN_AC_L|CCP_SHUTDOWN_BD_L);
 
   output_low(PIN_C1);
 
   GLCD_init(1);     //Inicializo el GLCD, encendido.
   GLCD_fillScreen(0);        //Limpio la pantalla
 
   GLCD_rect(5,5,123,59,0,1);
   glcd_text57(7,10,texto1,1,1);
 
 
   glcd_text57(20,20,texto2,1,1);
   sprintf(texto_sp,"%lu L",set_point);
   glcd_text57(55,32,texto_sp,1,1); 
 
   while(1)
   {
    //Lectura del sensor 
      luminosidad = (get_lux_value(cont_H_res_mode1,100));
   
   
      if (luminosidad > 1000) luminosidad = 1000;
 
      while (luminosidad<=set_point) // si es menor q el setpoint envia encender las luces
      {
         
   output_a(0b00000001);
   output_c(0b00100000);delay_ms(9000);
   if (input(PIN_E0)==1){break;}
 
   output_a(0b00000001);
   output_c(0b01000000);delay_ms(3000);
   if (input(PIN_E0)==1){break;}
 
   output_a(0b00000100);
   output_c(0b10000000); delay_ms(9000);
    if (input(PIN_E0)==1){break;}
 
   output_a(0b00000010);
   output_c(0b10000000); delay_ms(3000);
   if (input(PIN_E0)==1){break;}
   
      }
   
      if (input(PIN_E0)==1)
      {
         output_low(PIN_C1);
        output_low(PIN_C2);
        output_low(PIN_C4);
        glcd_text57(55,32,texto_sp,1,0);
         set_point=set_point+50;
       
       
         if (set_point>1000) set_point=0;
         sprintf(texto_sp,"%lu L",set_point);
         glcd_text57(55,32,texto_sp,1,1);

      }
      //GLCD_rect(80,45,115,55,1,0); //borro dato anterior de la glcd
   
      output_low(PIN_C0);
        output_low(PIN_C2);
        output_low(PIN_C4);
   
      glcd_text57(20,45,texto_tp,1,0);
      sprintf(texto_tp,"%lu L",luminosidad); //Paso de entero a string
      glcd_text57(20,45,texto_tp,1,1);
      delay_ms(50);
   }
}

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La obsolescencia programada ¿Qué es? (Criterio propio y posibles soluciones)

En el presente documento se da a entender a que se refiere la problemática de la obsolescencia programada, posteriormente se conocerá como ocurre en nuestro país y si existe alguna ley que la regula, y en base a esto plantear nuevas soluciones que podrían ejercer los ingenieros en nuestro país, para ir reduciéndola.

La obsolescencia programada se creó con el fin de poder generar más ingresos en base al consumo más frecuente de productos, debido a que estos cada vez son fabricados con un tiempo de vida útil menor, aunque cada producto no esté 100% desgastado queda inservible.

Actualmente es un tema de discusión en todo el mundo, y sobre todo en nuestro país es motivo de análisis, ya que en Ecuador ya se tiene vigente una normativa para controlar la obsolescencia, para negocios y empresas tanto públicas como privadas.

A pesar de que en nuestro país se empiecen a tomar controles sobre esta problemática por parte de las autoridades gubernamentales, es deber de los ingenieros analizar de la mejor manera por qué el aumento de esta problemática, el porque de las normativas para mitigarla, y poder plantear nuevas soluciones en caso de ser necesario.

El avance tecnológico, lógicamente está vinculado a labor de los ingenieros, y la tecnología en los tiempos actuales crece de manera exponencial, ya que por lo menos en un año o menos algún dispositivo tecnológico, empieza a perder vida útil y poco tiempo después queda inservible, como por ejemplo los teléfonos celulares que con el transcurso del tiempo tienen que seguir actualizando sus aplicaciones y su sistema operativo, hasta quedar totalmente incompatibles con las versiones superiores de software, por lo cual los consumidores se ven obligados a cambiar de dispositivos. Los ingenieros deben analizar el porqué de un avance tecnológico, las ventajas y desventajas. La obsolescencia programada (lamentablemente vinculada a los últimos avances tecnológicos) puede estar impulsada por nuevas formas de hacer negocio, intereses políticos, la cultura de consumismo, etc. Y entre las ventajas que nos puede ofrecer la obsolescencia están solo las económicas, ya que da oportunidades de aumentar salarios y puestos de trabajo. Entre las desventajas esta la pérdida de recursos naturales y la contaminación por parte de los materiales desechables. 

Por todo esto diríamos que un buen ingeniero debe tener suficiente criterio y conocimiento para cuestionarse sobre todas las influencias políticas y sociales en la tecnología y la comercialización de la misma, ya que como en el caso de la política, los políticos solo imponen leyes que favorecen a sus propios intereses y no los de los ciudadanos, un ejemplo en Ecuador podría ser el de las cocinas a inducción que nos pretende el gobierno obligar a comprar, ya que al cambiar a este nuevo sistema puede que al cabo de poco tiempo estas empiecen a quedar inservibles y nos veremos obligados a cambiar de cocinas constantemente, mientras que las cocinas de gas nos han durado mucho tiempo.

Para el caso de los negocios y empresas de tecnología, en cuanto a las leyes que se pretenden establecer para regular la obsolescencia en la comercialización y fabricación de productos, se deberían hacer inspecciones y auditorias con ayuda de ingenieros calificados y capacitados, que por supuesto actúen con ética profesional y no bajo ninguna influencia política. Se debería exigir que muchos dispositivos lleven un sello de garantía sin obsolescencia programada, un ejemplo de esto es el sello ISSOP que ya se lo exige en otros países, con el fin de obstaculizar la obsolescencia programada y proteger el medio ambiente.

Una forma indirecta en que podrían ayudar los ingenieros es creando e impartiendo nuevas formas de capacitación, en donde se genere conciencia a la gente de esta problemática, las capacitaciones podrían estar dirigidas a personas comunes, a técnicos, ingenieros, y personas que trabajen en industrias de ámbito tecnológico. En esta capacitación se enseñarían principalmente como afecta esta problemática, y en base a esto impartir normas de reciclaje, ética profesional relacionado a cuidado del medio ambiente y eficiencia de recursos, la capacitación tendría que emitir una certificación que amplié el currículo de vida de las personas  y quizá a futuro sea un requisito que las empresas pidan certificaciones de este tipo, ya que entrarían a trabajar personas más consientes sobre esta problemática ya la ayudarían a reducir.

Otra forma de ayudar a mitigar esta problemática es que mas ingenieros tomen conciencia y realicen más investigaciones de los efectos que esto produce, para de esta forma tener disponible mas información referente a este tema, y así llegue a más personas esta información que podría ser publicada en revistas y diarios, o través de las redes sociales que hoy en día son visitadas frecuentemente. Sería muy útil realizar trabajo de investigación, relacionado a esta problemática ya que en nuestro país se tiene un gran desconocimiento.

No estará por demás crear nuevos proyectos dirigidos por los ingenieros o por las empresas en donde trabajen los ingenieros, en donde se realicen nuevas actividades y campañas a favor del reciclaje y el cuidado medio ambiental, ya que las principales empresas de dispositivos electrónicos no parecen estar del todo interesadas en el cuidado medio ambiental. Podría ser también crear nuevas empresas en las que se trabaje en el mantenimiento de los dispositivos que estén al borde de quedar inutilizados, volviéndolos a poner en correcto funcionamiento, también se podría hacer al re-utilización de los componentes de los dispositivos que estén completamente dañados, para esto se tendrá que hacer una inspección de los mismos hasta extraer todo lo que se pueda volver a usar, lo que sea reciclable aunque no se lo pueda usar directamente, y lo que no se puede re usar ni reciclar darle un tratamiento especial. Sería viable también realizar el trueque de los dispositivos en riesgo de quedar inservibles y de los que ya lo están, por otros que ya están perfectamente reparados o si se quiere por otro tipo de bienes.

Comunicación satelital con Arduino una solución para proyectos de conectividad IoT entre lugares lejanos

Muchos sistemas de monitoreo o de Internet de las cosas emplean diversas soluciones para poder enviar datos a la nube, tal ejemplo es una conexión Wifi, conexión a la red celular, etc. Sin embargo este tipo de conexiones no es posible utilizar para transmisiones demasiado lejanas, o cuando el transmisor o el receptor se encuentren en algún lugar muy remoto, para eso una mejor solución es la comunicación satelital, es por eso que aparece una alternativa para lograr una comunicación con satélites Iridium.

Esquema comunicación IoT RockBlock mediante satélite

Mediante el módem satelital RockBlock 9603 de Rock Seven Communications es posible enviar datos hacia algún satélite Iridium, luego este los envía a Rock Seven y de aquí se envían a su destino a través del Internet por medio de un servidor http o por correo electrónico de ser el caso.

El módem satelital RockBlock 9603 debe vincularse por interface serial a un micro controlador y a un módulo GPS, para así poder enviar correctamente los datos deseados.

A continuación se presenta una lista de ventajas y desventajas respecto a la utilización de este módulo:

Ventajas:

- Gran área de cobertura de este servicio, lo que permite enviar datos desde zonas muy remotas.

- Librería disponible para Arduino (IridiumSBD).

- Puede vincularse a otros controladores diferentes a Arduino, que posean la capacidad de establecer múltiples conexiones seriales con otros dispositivos.

Desventajas:

- El costo del módulo RockBlock 9603 que ronda los 250 dólares.

- Pago de una tarifa mensual para tener servicio y mantener módulo activo.

- Cada mensaje que se envía es costoso y deben ser cortos, de un máximo de cientos de bytes.

- El tiempo que se necesita para enviar un mensaje corto puede ser varios minutos.

- Se necesita un cielo despejado y con línea de vista para establecer una óptima comunicación con el satélite.

En síntesis podríamos decir que se tiene más desventajas que ventajas, sin embargo las pocas ventajas que posee se las puede considerar como vitales, sobre todo para ciertos proyectos en que si o si se necesita una conexión remota con gran área de cobertura, que empleando otras tecnologías no sería posible, que tal si por ejemplo se tiene instalado un sensor en el desierto del Sahara, a este lugar talvez no podría llegaría la cobertura de red GSM completamente, y además me parece que la mayoría del tiempo se tiene el cielo despejado, o que me dicen de un sensor instalado en una boya en medio del océano pero que tenga la mayor parte del tiempo buenas condiciones meteorológicas. En fin pienso que todo depende de que mejore el servicio de este módulo satelital, y tal vez se abaraten por lo menos un poco los costos, se logre mejorar la tecnología, cosa que talvez ocurra conforme pasa el tiempo, sin lugar a dudas necesitamos que estas tecnologías para cobertura global mejoren y no solo para la cuestión de domótica, sino también para las telecomunicaciones en sí, la meteorología, etc.

También cabe la posibilidad de que salga al mercado otro tipo de plataformas o módems y así lógicamente esperamos que la tecnología de los mismos mejore y sean de un costo mas asequible y con por lo menos un poco más de prestaciones. Por tal motivo también queda abierta una gran labor de investigación para la mejora de las comunicaciones satelitales, sobre todo para mejorar la velocidad de transmisión ( la tasa de bytes), la cobertura, la sensibilidad de recepción, etc.

Mira también (da clic en el enlace) un módulo 👈  que salió al mercado recientemente, de características similares.

Fuente:

https://www.hackster.io/nootropicdesign/iridium-satellite-communication-with-arduino-b29cfd?fbclid=IwAR2BMyr2xy8ZTIL3SXSBJBtOGzS6vO734tkBcZfsBnD4m_8qUitQhbbkfg0

https://www.youtube.com/watch?v=saBkM5mh7Lw

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