ATENCIÓN REMOTA DE PRIMER NIVEL INALÁMBRICA

ELIANA ROMERO LEMOS

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA PROGRAMA INGENIERÍA ELECTRÓNICA

SANTIAGO DE CALI 2006

ATENCIÓN REMOTA DE PRIMER NIVEL INALÁMBRICA

ELIANA ROMERO LEMOS

Pasantía para optar al titulo de Ingeniero Electrónico

Director HECTOR FABIO ROJAS

Ingeniero Electricista

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE OCCIDENTE FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE AUTOMÁTICA Y ELECTRÓNICA PROGRAMA INGENIERÍA ELECTRÓNICA

SANTIAGO DE CALI 2006

Nota de aceptación:

Aprobado por el comité de grado en cumplimiento de los requisitos exigidos por La Universidad Autónoma de Occidente para optar por el titulo de Ingeniero Electrónico.

ING. FREDDY BOLAÑOS__________ Jurado

Santiago de Cali, 12 Diciembre de 2006.

AGRADECIMIENTOS

A mis padres: Gerardo Romero Núñez Gloria E. Lemos. A mi hermana, abuelita y a mi novio Carlos E. Quintero. A todos gracias por el apoyo Incondicional. Por sus consejos, y dedicación, Por ayudarme a culminar satisfactoriamente mis estudios como profesional.

CONTENIDO

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RESUMEN 10 1. INTRODUCCION 11 2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 13 3. MARCO TEORICO 14 3.1 DATOS 14 3.2 SISTEMA DE SEÑALIZACIÓN DTMF 14 3.3 MICROPROCESADOR 16 3.4 MICROCONTROLADOR 17 3.4.1 Arquitectura de microprocesadores y microcontroladores 19 3.5 TELECOMUNICACIONES 19 3.6 LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN 21 4. ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA 22 4.1 HISTORIA 22 4.2 MISIÓN 22 4.3 VISIÓN 22 5. ANTECEDENTES 23 6. OBJETIVO GENERAL 24 7. OBJETIVOS ESPECIFICOS 25

8. JUSTIFICACIÓN 26 9. METODOLOGÍA 27 9.1 ANALISIS DE DATOS RECOLECTADOS 27 9.1.1 Situación del personal involucrado en el proceso 27 9.2 PROPUESTA 27 9.2.1 Elaboración de la propuesta 28 9.2.2 Requerimientos del proyecto según la propuesta 28 9.3 DISEÑO 29 9.3.1 Diseño del hardware 29 9.3.2 Diseño del software 32 9.3.3 Realización de circuitos impresos 37 10. PRESUPUESTO 41 11. CONCLUSIONES 43 BIBLIOGRAFÍA 44 ANEXOS 45

LISTA DE TABLAS

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Tabla 1. Interpretación Binaria DTMF 16 Tabla 2. Combinación de claves 30 Tabla 3. Principales características del PIC16F84A 31 Tabla 4. Asignaciones en el PIC16F84A 35 Tabla 5. Presupuesto inicial 41 Tabla 6. Presupuesto final 42

LISTA DE FIGURAS

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Figura 1. Grupo de frecuencias DTMF (Hz) 15 Figura 2. Estructura de un sistema basado en un microprocesador 17 Figura 3. Estructura de un microcontrolador 18 Figura 4. Arquitectura Von Neumann 19 Figura 5 Arquitectura Harvard 19 Figura 6. Diagrama de conexión DTMF 30 Figura 7. Diagrama de flujo del microcontrolador 34 Figura 8. Inicialización del programa 36 Figura 9. Ingreso clave #01 36 Figura 10. Ingreso clave #02 36 Figura 11. Ingreso clave #03 37 Figura 12. Diagrama esquemático del circuito de validación 38 Figura 13. Diagrama de la tarjeta del circuito de validación 39 Figura 14. Diagrama esquemático del circuito de Potencia 40 Figura 15. Diagrama de la tarjeta del circuito de Potencia 40

LISTA DE ANEXOS

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Anexo 1. Programa del microcontrolador MPLAB 45 Anexo 2. Fotografías del dispositivo 47 Anexo 3. Manual de usuario 48

RESUMEN

La compañía colombiana LATCOM S.A., líder en soluciones de redes inalámbricas y móviles de última generación (logística, telemedicina y biometría) basadas en una infraestructura de servicio multicanales e integración de diferentes tipos de acceso (Wap, Web, IVR, SMS, MMS, GPRS, EDGE, XML y SMTP) con las aplicaciones del cliente y con distintos operadores. La compañía cuenta con varias soluciones y tecnologías para ajustarse a las necesidades del cliente, una de estas soluciones son antenas satelitales, par fibra y tecnología inalámbrica que permite modularidad y escalabilidad con un excelente desempeño con anchos de banda desde 64 Kbps hasta 2048 Kbps. En el área de diseño de soluciones móviles, se cuenta con unos equipos que funcionan en la red GPRS de comcel, operador de mayor cobertura en Colombia en telefonía celular y datos GSM, proveedor de equipos especializados para el transporte de datos. Uno de estos equipos es el llamado “Modem Enfora” el cual tiene una imperfección ya que no es capas de detectar y reiniciarse cuando la red de comcel se cae, además, esta red automáticamente cuando un canal no tiene tráfico de paquetes baja el canal, para así dar prioridad al trafico de otros GPRS en las celdas de sus RBS (Radio Base Station). La realización de este proyecto va enfocado a la reinicialización de estos equipos de comunicación desde un sitio remoto, los cuales son el canal para que cajeros, datafonos, ingenios, empresas de Azar y Comercializadoras de energía hacen su transporte de datos.

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1. INTRODUCCIÓN El proyecto se llevó acabo en la empresa LATCOM S.A., una compañía colombiana que desde 1994 ofrece servicios de telecomunicaciones, redes, conectividad y seguridad; centrada en proveer soluciones acordes a las necesidades y expectativas del mercado. La empresa integra soluciones que ayudan a incrementar la productividad, optimizar la eficiencia y reducir costos en comunicaciones móviles, datos, video conferencia, Internet, seguridad en redes, sistemas de seguridad e infraestructura. Empresa proveedora de servicios y productos de telecomunicaciones, orientado a intercambiar la productividad empresarial de sus clientes; dentro de sus servicios ofrece soluciones de última tecnología, infraestructura y conectividad. Uno de los principales objetivos de Latcom es dar solución oportuna a cualquier requerimiento por parte de sus clientes a través de un moderno Centro de Gestión que opera 7x24. La compañía cuenta con varias soluciones y tecnologías para ajustarse a las necesidades del cliente, una de estas soluciones son antenas satelitales (para cubrir sitios periféricos que presentan topografías difíciles). También propone soluciones en Par fibra y tecnología inalámbrica que permite modularidad y escalabilidad con un excelente desempeño con anchos de banda desde 64 Kbps hasta 2048 Kbps. Latcom tiene un área especializada en el diseño de soluciones móviles, a dicha área le pertenece todos los clientes de telemetría (Grandes Ingenios, empresas de medición de energía) y Sector bancario a los cuales les recogemos y transportamos los datos por medio de un modem llamado Enfora, este dispositivo opera dentro de la red GPRS de comcel, pero presenta un gran problema por que cuando la red de comcel tiene perdidas criticas en su señal el equipo de comunicación se bloquea, quedando así el equipo en un estado que no permite la recepción ni la transmisión de datos, por lo tanto la empresa se ve en la necesidad de desplazar personal del área técnica hasta el punto donde está ubicado el equipo de comunicación a reiniciar el sistema para reestablecer las comunicaciones. En algunos casos el modem se encuentra ubicado en zonas rurales haciéndose muy dispendiosa y poco eficaz la tarea de restablecer el servicio de nuevo, originando descontento en los clientes y en ocasiones millonarias multas.

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Por las razones descritas anteriormente se ve la necesidad de dar solución a dicho inconveniente, diseñando un sistema o dispositivo que permita restablecer por vía inalámbrica las telecomunicaciones o transmisión de datos en el modem enfora o cualquier equipo de comunicación en general. El dispositivo es esencial para la empresa por que permite mejorar la calidad en el servicio que se le presta a los clientes, además reducirá los egresos concernientes a los desplazamientos del personal y también se logrará bajar los tiempos de respuesta cuando los equipos de comunicación presenten los bloqueos.

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2. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Para la empresa es de vital importancia tener a gusto sus clientes brindándoles un excelente grado de satisfacción en cuanto a los servicios que se les suministran. En el momento Latcom tiene un problema, el cual no genera una buena imagen ante sus clientes, ya que una de las tecnologías que se está implementando para dar soluciones móviles trabaja sobre la infraestructura GPRS de la red celular de Comcel, estos equipos de comunicación, llamados módems Enfora presentan un inconveniente por que cuando la señal es muy débil o casi nula, éstos se quedan en un estado que no permiten la recepción ni la transmisión de datos y solo se pueden desbloquear manualmente, por lo tanto esta solución móvil genera un malestar y una mala imagen del producto dentro del sector. El problema ocasiona que el personal de la empresa que se encuentra dedicado a otras labores se tenga que desplazar hasta el punto donde están ubicados los equipos para reestablecer la comunicación, muchas veces el proceso se hace dispendioso por que los operarios no solo están dedicados a otras labores si no que también tardan en llegar al sitio, teniendo en cuenta que algunas veces es necesario salir de la zona urbana, aumentando significativamente el tempo requerido, por estas razones se ha visto la necesidad de tener un sistema o dispositivo que dé una atención remota, que pueda ser operado por el personal que se encuentra en el centro de gestión sin necesidad de desplace, este sistema deberá reiniciar los equipos y reestablecer la comunicación en un máximo de dos minutos para evitar que el cliente al cual le esta fallando la comunicación se de cuenta del imprevisto. Con el dispositivo diseñado por el pasante, la empresa será capaz de dar un diagnóstico oportuno y eficaz del problema presentado en los equipos sin crear falsas alarmas, evitando así costos innecesarios en desplazamientos y horas ingeniero en un mantenimiento. Por otro lado, la empresa debe cumplir con ciertos niveles de servicio “SLA” (Service Level Agreed) que se acuerdan con cada cliente a la hora de firmar el contrato para la prestación del servicio, el no cumplimiento de estos acuerdos le implica a la compañía egresos y en algunos casos, cuando el porcentaje de estos niveles son muy bajos puede ocasionar la terminación del contrato.

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3. MARCO TEÓRICO El proyecto que se realizó utiliza herramientas de muchas áreas de la ciencia y la tecnología, como lo son la informática, telecomunicaciones y la electrónica. En el área de la informática, de las telecomunicaciones y de la electrónica hacemos uso de los siguientes conceptos: 3.1 DATOS En programación un dato es la expresión general que describe las entidades sobre las cuales opera un algoritmo.

3.2 SISTEMA DE SEÑALIZACIÓN DTMF El método de tonos se conoce técnicamente como señalización DTMF “Dual Tone Multi Frequency” (multifrecuencia de doble tono). Este sistema utiliza señales analógicas (tonos mezclados de audiofrecuencia). Los marcadores digitales o electrónicos simulan la acción mecánica de los marcadores de disco mediante un teclado que emite los pulsos a medida que se ingresa cada dígito. El uso del teclado permite marcar el número deseado con mayor rapidez. El método de señalización DTMF permite el uso de 12 combinaciones distintas con solo 7 generadores de tono, todas comprendidas dentro de la banda de voz (300 Hz a 3 kHz). Cada combinación consta de dos señales senoidales: una de un grupo bajo de frecuencias (697 Hz, 770 Hz, 852 Hz, 941 Hz) y otra de un grupo alto (1209 Hz, 1336 Hz, 1477 Hz). Por ejemplo, al pulsar la tecla <<5>> se envían simultáneamente a través de la línea telefónica un tono bajo

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de 770 Hz y un tono alto de 1336Hz. Estos tonos son decodificados en la central telefónica para identificar el dígito marcado. Al pulsar dos o más teclas de una misma fila o columna, se genera un solo tono (el correspondiente a esa fila o columna). La pulsación de teclas diagonales no genera tonos. La señalización DTMF tiene varias ventajas sobre la de pulsos, incluyendo una mayor rapidez de marcado y la posibilidad de enviar señales de control a través de la línea telefónica. La marcación de tonos se distingue fácilmente por los sonidos característicos que genera al digitar cada entrada. Las frecuencias y la distribución del teclado han sido internacionalmente estandarizados y se ha establecido su respectiva tolerancia de +/- 2% en USA y América. Figura 1. Grupo de frecuencias DTMF (Hz) Para la realización del proyecto se optó por trabajar con el integrado CM8870PI, cuya función es codificar las frecuencias que le llegan en números binarios, la siguiente tabla muestra la interpretación binaria del número marcado.

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Tabla 1. Interpretación Binaria DTMF

DATOS TECLA Q3 Q2 Q1 Q0

1 0 0 0 1 2 0 0 1 0 3 0 0 1 1 4 0 1 0 1 5 0 1 0 1 6 0 1 1 0 7 0 1 1 1 8 1 0 0 0 9 1 0 0 1 0 1 0 1 0 * 1 0 1 1 # 1 1 0 0

3.3 MICROPROCESADOR Dispositivo integrado digital capaz de interpretar y ejecutar un conjunto secuencial de instrucciones (programa), los microprocesadores modernos están integrados por millones de transistores y otros componentes empaquetados en una cápsula. Las partes lógicas que componen a los microprocesadores son, entre otras: unidad aritmético-lógica, registros de almacenamiento, unidad de control, Unidad de ejecución, memoria caché y buses de datos control y dirección. Estos dispositivos no trabajan solos, sino que forman parte de un sistema mayor, son el "cerebro" o parte inteligente de dicho sistema. Los parámetros mas significativos de un procesador son el tamaño de su bus (medido en bits), la frecuencia de reloj a la que trabaja (medida en Hertz) y el tamaño de memoria caché (medido en Kilo bites). El primer microprocesador considerado es el Intel 4004 desarrollado en 1971, los diseñadores jefes fueron Ted Hoff y Federico Faggin y Masatoshi Shima de Busicom (más tarde de Zilog).

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Existen una serie de fabricantes de microprocesadores, como IBM, Intel, Zilog, Motorota, Cvrix, AMD. A lo largo de la historia y desde su desarrollo inicial, los microprocesadores han mejorado enormemente su capacidad, desde los viejos Intel 8080, Zilog Z80, Motorota 6809 hasta los recientes Intel Itanium, Transmeta Efficeon o Cell. Actualmente los nuevos microprocesadores pueden procesar instrucciones de 256 bits, habiendo pasado por los de 16, 32, 64, 128 bits. Figura 2. Estructura de un sistema basado en un microprocesador

3.4 MICROCONTROLADOR Circuito integrado programable que contiene internamente todos los componentes de un microcomputador. Este se utiliza para controlar el funcionamiento de una tarea determinada. Sus pines de entradas y salidas se utilizan para conectar motores, reles, actuadores, etc. Una vez que el microcontrolador esta programado se encargará de ejecutar al pie de la letra las instrucciones del programa.

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Figura 3. Estructura de un microcontrolador Las partes principales de un microcontrolador son: • Procesador: La necesidad de conseguir elevados rendimientos en el procesamiento de las instrucciones ha desembocado en el empleo generalizado de procesadores de arquitectura Harvard frente a los tradicionales que seguían la arquitectura Von Neumann. • Memoria no volatín para contener el programa: Para soportar éstas funciones existen cinco tipos de memorias. ROM: Se graba el chip durante su fabricación, implica costos altos y solo se recomienda cuando se produce en serie. EPROM: Se graba con un dispositivo que es gobernado mediante un computador personal. OTP: Es grabada por el usuario al igual que la memoria EPROM, a diferencia de la EPROM la OTP se puede grabar solamente una vez. EEPROM: La grabación es similar a la de las memorias EPROM y OTP, la diferencia es que el borrado se efectúa de la misma forma que el grabado, es decir, eléctricamente. Flash: Posee las mismas característica que la EEPROM, pero esta tiene menor consumo de energía y mayor capacidad de almacenamiento. • Memoria de lectura y escritura para guardar los datos: Algunos microcontroladores manejan la memoria RAM estática (SRAM), otros como el PIC16F84A disponen de una memoria de datos del tipo EEPROM. • Línea de Entrada y salida para los controladores de periféricos.

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3.4.1 Arquitectura de microprocesadores y microcontroladores. En la arquitectura Von Neumann la unidad central de procesamiento (CPU), esta conectada a una memoria única donde se guardan las instrucciones del programa y los datos, como se muestra en la siguiente figura. Figura 4. Arquitectura Von Neumann. La arquitectura Harvard tiene la unidad central de procesamiento (CPU) conectada a dos memorias, una de estas memorias contiene las instrucciones del programa y la otra memoria tiene los datos, conectado por medio de dos buses diferentes. Figura 5. Arquitectura Harvard

Los Microprocesadores tradicionales se basan en la arquitectura de Von Newmann, mientras que los microcontroladores trabajan con arquitectura Harvard. 3.5 TELECOMUNICACIONES El desarrollo de este proyecto implicó hacer énfasis en conceptos que involucran tecnología inalámbrica y la utilización de una infraestructura ya existente, como lo es la red de telefonía celular GSM - GPRS de comcel. GSM: Global System for Mobile Communications, “Sistema Global para las Comunicaciones Móviles”, formalmente conocida como “Group Special Mobile” (Grupo Especial Móvil) es un estándar mundial para teléfonos móviles digitales. El estándar fue creado por la CEPT y posteriormente desarrollado por ETSI (Instituto de estandarización en Telecomunicaciones Europeo) como un

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estándar para los teléfonos móviles europeos, con la intención de desarrollar una normativa que fuera adoptada mundialmente. El estándar es abierto, no propietario y evolutivo (aún en desarrollo). Es el estándar predominante en Europa, así como en el resto del mundo (alrededor del 70% de los usuarios de teléfonos móviles del mundo en 2001 usaban GSM). El sistema de comunicaciones móviles GSM fue diseñado originalmente como un sistema digital en sustitución de los sistemas celulares analógicos de primera generación. Al tratarse de un sistema digital se convierte en un sistema más eficiente que sus antecesores, aunque desde el punto de vista funcional se ofrecen los mismos servicios básicos para mantener una continuidad respecto a los sistemas analógicos. De este modo, el sistema GSM mantiene la filosofía de funcionamiento por conmutación de circuitos para soportar el servicio mayoritario de transmisión de voz, aunque su diseño añade un conjunto de servicios complementarios y servicios de transmisión de datos a baja velocidad aprovechando su carácter digital. En cualquier caso, el sistema GSM no fue concebido con intención de ofrecer de forma óptima servicios de transmisión de datos. Es por ello que la necesidad de añadir estos nuevos servicios provoca la introducción de un nuevo sistema, el sistema GPRS. GPRS: General Packet Radio Service, “Servicio general de radio por paquetes”. GPRS es un sistema que se propone como una extensión del sistema móvil GSM para la transmisión de información mediante la técnica de conmutación de paquetes, la conmutación de paquetes es un mecanismo más adecuado para los servicios de transmisión de información intermitente en contraposición a la conmutación de circuitos que da soporte a los servicios de voz. GPRS es un sistema complementario del sistema GSM tradicional ya que ambos comparten los mismos canales radio con un reparto de los recursos en función de la demanda de los diferentes servicios ofrecidos por el conjunto. El sistema GPRS supone un cambio en la forma de utilizar los recursos radio. Pasar de la conmutación de circuitos a la conmutación de paquetes implica que los canales de comunicación son utilizados de forma compartida entre varias comunicaciones y no de manera exclusiva por una única comunicación durante el tiempo de la conexión. Esta forma de operar sólo es de utilidad para servicios que no requieren una tasa de transmisión constante. Para las comunicaciones de voz, el codificador de voz genera un flujo de información con una cadencia constante; por tanto, utilizar la técnica de conmutación de paquetes en este caso resulta ineficiente. Sin embargo, para los servicios de transmisión de datos cuyo flujo de información es variable en el tiempo se puede conseguir una ocupación de los canales de comunicación mucho más eficiente al ser compartidos entre varias comunicaciones, de forma que los períodos de inactividad de una comunicación puedan ser utilizados para la transmisión de información de otras comunicaciones. Estos servicios son,

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típicamente, los servicios de acceso a Internet, acceso a intranets, servicios de alertas, servicios de posicionamiento, etc. Por otra parte, la técnica de conmutación de paquetes tiene una nueva característica que la hace especialmente interesante para el usuario final: la posibilidad de realizar una tarificación del servicio por volumen de paquetes transmitidos en lugar de una tarificación por tiempo de conexión como ocurre con la conmutación de circuitos. Es más, una de las razones argumentadas en el reducido uso de los servicios de transmisión de datos para el sistema GSM se encuentra en su tarificación por tiempo de conexión. 3.6 LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN Se llama programación al acto de crear un programa, un conjunto concreto de instrucciones que un computador o dispositivo puede ejecutar. El programa se escribe en un lenguaje de programación, aunque también se pueda escribir directamente en lenguaje de maquina. Un programa se puede dividir en diversas partes, dependiendo de las necesidades requeridas. La Ingeniería del Software se centra en los pasos de planificación y diseño del programa, mientras que antiguamente (programación artesanal) la realización de un programa consistía únicamente en escribir el código.

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4. ASPECTOS GENERALES DE LA EMPRESA 4.1 HISTORIA Latcom es una compañía colombiana que ofrece desde 1994 servicios de valor agregado en integración de aplicaciones móviles, telecomunicaciones, redes, conectividad y seguridad. Latcom es líder en soluciones de redes inalámbricas y móviles de última generación (logística, telemedicina y biometría) basadas en una infraestructura de servicio multicanales e integración de diferentes tipos de acceso (Wap, Web, IVR, SMS, MMS, GPRS, EDGE, XML y SMTP) con las aplicaciones del cliente y con distintos operadores. 4.2 MISIÓN Latcom identifica y conoce el negocio principal de sus clientes, diseña e integra soluciones acordes a las necesidades actuales y futuras, como aliado tecnológico de largo plazo. 4.3 VISIÓN Latcom en el año 2006 será líder en los nichos de mercados relacionados con tecnología de la información definidos dentro de su estrategia de negocio.

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5. ANTECEDENTES Algunos de los equipos con los que cuenta la empresa para la transferencia de datos opera sobre la infraestructura GPRS de la red celular de Comcel, estos presentan bloqueos continuos por diversos factores, uno de estos factores es la deficiente señal que puede tener en un momento dado el modem, otra razón puede ser que la sim card del equipo la hallan desactivado o se halla dañado. Latcom tiene un centro de gestión que opera los 7 días de la semana las 24 horas del día, una labor que debe cumplir este centro de gestión es el de monitorear los equipos de comunicación que brindan servicio a los clientes, se ha visto en la necesidad de tener un sistema o dispositivo que dé una atención remota de primer nivel, que reinicie el equipo de comunicación como primera instancia para detectar si el bloqueo fue por señal deficiente, o sino por problemas técnicos que necesiten asistencia personalizada. Todo este proceso seria con el fin de agilizar los tiempos de respuesta frente a los problemas presentados. Se ha investigado por medio de Internet con diferentes proveedores y a nivel nacional e internacional no se tiene conocimiento de ningún dispositivo que tenga la función de reestablecer equipos remotamente. La solución que se planteó en la empresa para restablecer remotamente el servicio de los equipos de comunicación cuando estos se encontraran bloqueados seria por medio de un celular como receptor, el cual estaría ubicado junto a los equipos de comunicación que prestan el servicio al cliente, el celular recibiría un mensaje de texto enviado por el personal del centro de gestión que haría reiniciar dichos equipos automáticamente, pero resultó un inconveniente ya que el mensaje de texto no es instantáneo y en ocasiones tarda mucho tiempo en llegar o en el peor de los casos no llega, por lo tanto, la solución era poco efectiva.

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6. OBJETIVO GENERAL Desarrollar un dispositivo electrónico que permita reestablecer por vía inalámbrica las telecomunicaciones en los diversos módems y equipos de comunicación (GPRS, CDPD y Radios).

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7. OBJETIVOS ESPECÍFICOS • Diseñar unas rutinas en un microprocesador que aseguren la efectividad y

funcionalidad adecuada para el dispositivo electrónico a crear. • Diseñar las interfaces respectivas entre el dispositivo electrónico a diseñar y

el equipo de comunicación a reestablecer. • Desarrollar la interfaz inalámbrica del dispositivo electrónico a diseñar.

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8. JUSTIFICACIÓN La empresa “LATCOM S.A.” se verá beneficiada con el dispositivo realizado por el pasante, por que podrá ofrecer un mejor tiempo de respuesta ante los bloqueos presentados en los equipos de comunicación, haciendo que los clientes se encuentren satisfechos con el servicio prestado y hará que la empresa tenga más credibilidad dentro del sector de las telecomunicaciones. Otro factor fundamental con el cual se vera beneficiada la empresa será con el referente a sus ingresos, por que podrá cumplir con lo ofrecido al cliente en el acuerdo SLA “Nivel de Servicio Acordado” (para servicios de telecomunicación, el porcentaje acordado de un buen nivel de servicio esta entre 95.0% y el 99.6%, equivalente a un pago del 100% de la mensualidad acordada), además Latcom no tendrá que incurrir en gastos de desplazamiento del personal del área técnica al sitio y podrá utilizar a este en otras labores dentro o fuera de la empresa para el crecimiento de la misma. Este dispositivo será instalado tanto a clientes de Telemetría (Ingenios y empresas de medición de energía) como a los del sector bancario (Servibanca, Visa y Redeban). El sector Bancario se beneficiará con el proyecto por que obtendrá un mayor flujo en sus ingresos, ya que un cajero que se encuentra por fuera de servicio, en tan solo una hora representa perdidas al banco de $ 392.000 promedio, además de esto, el cliente final (consumidor) le quedará una mala impresión por que si no hay comunicación en un cajero, este no podrá realizar ninguna transacción, Haciendo Así, que el consumidor no vuelva a su cajero de costumbre.

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9. METODOLOGÍA Según los objetivos específicos se siguió la siguiente metodología de trabajo. 9.1 ANALISIS DE DATOS RECOLECTADOS Con el propósito de observar y analizar el proceso en el que se debe incurrir cuando el servicio de comunicación esta por fuera, es decir, cuando la transmisión de datos es nula, se realizó un minucioso estudio de las partes que intervienen en este proceso y se obtuvieron los siguientes datos: 9.1.1 Situación del personal involucrado en el proceso • El cliente se da cuenta que esta por fuera de servicio, ocasiona a Latcom

disminución del porcentaje de SLA, es decir, recibe menos dinero en la mensualidad.

• En muchos casos Latcom se da cuenta primero que el cliente no tiene

servicio por el centro de monitoreo con el que cuenta, pero la empresa no puede dar una solución oportuna por que mientras se localiza al técnico y se espera a que Este llegue al punto, ya ha pasado mucho tiempo.

• Además, cuando el personal tiene que ingresar a un cajero automático, se

debe coordinar con el personal de Diebold (empresa que da la respectiva autorización para el ingreso), causando más perdida de tiempo y lo que es peor, otro egreso para la compañía.

• El proceso para reestablecer la comunicación le quita mucho tiempo a los

técnicos, tiempo que puede ser invertido en otras tareas mas importantes dentro de la empresa.

9.2 PROPUESTA Con base en la información que se obtuvo en los datos recolectados se planteó la solución a implementar, la cual fue analizada y soportada tecnológicamente, la selección de dicha tecnología estuvo estrechamente relacionada con la magnitud del problema y la solución.

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La siguiente solución es propuesta por el estudiante para la resolución del problema que presenta la empresa actualmente. El marco general de la propuesta se centra en hacer una integración de varios dispositivos para que el usuario final tenga su conexión en todo momento y no incurrir que el personal de la empresa Latcom se tenga que desplazar hasta el punto para reestablecer el servicio.

9.2.1 Elaboración de la propuesta. En la solución del problema se propone que el dispositivo fundamental sea un celular Comcel GSM, ya que esta red brinda una mejor cobertura dentro y fuera de la ciudad. El celular se usará de puente o interfaz entre el dispositivo electrónico y el modem (enfora) o equipos de comunicación que presenten problemas. De esta manera se evitará que el personal se desplace hasta el punto a reestablecer el servicio, todo se hará desde el centro de gestión que se encuentra ubicado en Bogota, no importando en que ciudad se encuentre el punto que este por fuera de servicio, esto hará que mejore los tiempos de respuesta ante dichos problemas y lo que es mejor, disminuirá los egresos en que tiene que incurrir la compañía para dar solución a estos bloqueos que presentan los equipos.

9.2.2 Requerimientos del proyecto según la propuesta • El celular que se utilizará, será el medio o la interfaz que nos servirá para la

recepción de la señal o la clave que se envié desde el centro de gestión. • Se necesitará de un integrado que nos ayude a codificar los tonos o

frecuencias que ingresan al celular, para que así la información pueda ser procesada por el microcontrolador.

• Un microcontrolador que sea capaz de procesar y soportar la estructura del

programa que se requiere. • En la parte que concierne al usuario, solo será operado por las personas

que se encuentran en el centro de gestión en Bogota, los cuales tendrán conocimiento del número celular que se encuentra en cada punto con sus

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respectivas claves, claves que serán iguales para todos los puntos para que sea de fácil recordación.

• Los equipos de comunicación no todos tienen un tiempo de recuperación

igual, es decir, después de que todos los equipos se les retire el suministro de energía y se vuelvan a encender unos demoran más que otros para volver a poner sus protocolos e interfaces arriba necesarias para la recepción y transmisión de datos, esto implica manejar cada equipo de comunicación por separado ya que para obtener un buen funcionamiento de los equipos se debe tener una secuencia lógica de encendido.

9.3 DISEÑO 9.3.1 Diseño del Hardware. Para el desarrollo del dispositivo electrónico se han evaluado todos los posibles eventos que puedan afectar el óptimo funcionamiento del dispositivo, se debe seleccionar las normas y protocolos que garanticen sus diversas implementaciones. El dispositivo tiene la apariencia de una multitoma, dispone de tres tomas dobles, es decir, seis tomas cada una con conexión polo a tierra, indispensable para los equipos de comunicación. Respecto a la forma de cómo va a interactuar el usuario con el dispositivo se tuvo en cuenta lo siguiente: • Enviar una clave que identifique cada una de las tres tomas dobles, es

decir, el dispositivo contará con tres claves diferentes para su manipulación. • Las claves son de tres dígitos, todas las claves empiezan por numeral (#)

indicando así el inicio de la trama, luego le sigue un cero (0) y por último, el tercer digito indicará la toma eléctrica a desenergizar. La siguiente tabla muestra con mas claridad el esquema a seguir:

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Tabla 2. Combinación de claves

Clave Toma 1

Toma 2

Toma 3

# 0 1 OFF ON ON

# 0 2 ON OFF ON

# 0 3 ON ON OFF

• No es necesario que el dispositivo devuelva alguna señal después de enviada la clave que indique al centro de gestión que el equipo fue apagado y retornado a servicio exitosamente, ya que este centro cuenta con un software especializado que muestra en tiempo real cuando un cliente esta sin servicio.

• Para la recepción de la clave, se cuenta con un celular (Nokia 1108) con su

respectivo plug, por donde saldrán las frecuencias de las claves asignadas por el estudiante, estas frecuencias que llegan de los números enviados “CLAVE” (por cada numero son dos frecuencias) se pasaran a un DTMF, integrado que se encarga de la respectiva codificación. El DTMF escogido es el de referencia CM8870PI, por su fácil adquisición y economía. En la siguiente figura se muestra el diagrama de conexión que debe tener este integrado.

Figura 6. Diagrama de conexión DTMF

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• Después de la codificación que hace el DTMF las claves son procesadas y validadas en un microcontrolador.

Existen varias familias de microcontroladores para implementar estas funciones, en este caso se decidió utilizar el PIC16F84A debido a su fácil manejo y adquisición además de sus ventajas en costo. Las siguientes son las características principales del microcontrolador:

Tabla 3. Principales características del PIC16F84A

Clock Máxima frecuencia de operación (MHz) 20 Memoria de programa FLASH (palabra) 1024 Memoria RAM para datos (bytes) 68

Memoria

Memoria EEPROM para datos (bytes) 64 Pines E/S con control individual de dirección 13 Capacidad de corriente para manejar LEDs directamente (mA máx. por pin)

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Modos de interrupción 4 Opciones para el oscilador 4 Juego de instrucciones 35 Programación Serie/Paralelo

Periféricos

Arquitectura Harvard Puertos E/S A, B Número de pines 18

Rangos

Rango de Voltaje (Volts) 2.0 – 5.5 Para la realización del proyecto se considera de gran importancia propiedades tales como: • La frecuencia del reloj: Aunque se pueden usar cristales hasta de 20Mhz,

el tipo de oscilador que sugiere el data sheet para las prácticas es el cristal de 4 Mhz, porque garantiza mayor precisión y un buen arranque del microcontrolador. Internamente esta frecuencia es dividida por cuatro, lo que hace que la frecuencia efectiva de trabajo sea de 1 Mhz.

• Puertos de entrada y salida: Para la aplicación que se realizó es suficiente

los puertos que trae el microcontrolador, este fue otro factor definitivo para la escogencia del microcontrolador.

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Ventajas. No es necesario que el personal de la empresa se desplace hasta el punto para reestablecer el servicio de comunicación. Disminuirá los tiempos de respuesta ante el problema de comunicación. Reducirá los costos ocasiónanos por incumplimiento de los SLA (Service Level Agreed). Disminuirá los egresos que tiene que incurrir la empresa para hacer el traslado del personal al punto que esta por fuera de servicio. Desventajas. El dispositivo solo es para dar una solución de primer nivel inalámbrico, si después de enviar la clave no se reestablece la comunicación tendrá que desplazarse algún Ingeniero a rectificar las configuraciones de los equipos y certificar los niveles de voltaje. 9.3.2 Diseño del software. El proceso para la creación de software desde el punto de vista de la Ingeniería tiene los siguientes pasos: • Reconocer la necesidad de un programa para solucionar un problema ó

identificar la posibilidad de automatización de una tarea. • Recoger los requisitos del programa, tener en claro que es lo que debe

hacer el programa y para qué se necesita. • Diseñar la arquitectura del programa, después de ver para que se necesita

el programa se debe hacer un programa óptimo que nos ayude a automatizar el problema.

• Implementar el programa, consiste en realizar un diseño detallado

especificando completamente todo el funcionamiento del programa. • Instalar el programa, consiste en poner en funcionamiento el programa junto

con los componentes que pueda necesitar (Celular GSM, tomas eléctricas y demás dispositivos electrónicos).

Para el diseño del software de validación de claves, se debe implementar un DTMF el cual codificará las frecuencias entrantes para que el microcontrolador

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pueda evaluar y hacer su respectiva validación, como se plantea en la propuesta anteriormente escrita. Realización del software. Con base en los puntos expuestos en el diseño del software, se inició la fase de realización del programa, para este proceso se utilizó la ayuda de simuladores y compiladores, los cuales nos permitían evaluar su funcionalidad antes de realizar un prototipo físico. Se decidió hacer el programa en un simulador llamado MPLAB IDE versión 6.3, ya que soporta un compilador de lenguaje de programación “C” denominado CCS C, este software permite realizar el código, simular y programar. Para la aplicación se utilizó el PIC16F84A, este integrado lo fabrica la Microchip, empresa que desarrollo el software de programación MPLAB, este factor garantiza que es el mejor software para el desarrollo del programa. Programación del dispositivo. Como se mencionó anteriormente para realizar el código se utilizó el entorno de desarrollo denominado MPLAB IDE versión 6.3. Al realizar el programa fue necesario utilizar los conceptos básicos aprendidos en el curso de microprocesadores para implementar un código que no estuviera expuesto a eventos que pudieran afectar el óptimo funcionamiento del sistema. Teniendo en claro que funciones debía realizar el dispositivo, se procedió a realizar el diagrama de flujo.

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Figura 7. Diagrama de flujo del microcontrolador

Para ver el Programa del PIC ver ANEXO 1.

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Teniendo en cuenta el diagrama de flujo anterior se realizó el código, la siguiente tabla muestra con más detalle como va corriendo el programa y que asignaciones se hacen en los respectivos puertos. Tabla 4. Asignaciones en el PIC16F84A

Puerto A (In) Puerto B (Out) Q3 Q2 Q1 Q0

Numero Digitado

Hex Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0

1 1 0 0 # 0C * * * * * * * * 1 0 1 0 0 0A * * * * * * * * 0 0 0 1 1 01 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 0 2 02 1 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 1 3 03 1 1 1 1 1 0 1 1

En el puerto A (In) los bit´s Q0, Q1, Q2, Q3 pertenecen al número que envía el usuario, ya debidamente codificado por el DTMF. Como se muestra en el puerto B (Out), el bit Q0 esta en bajo por que cuando se envía la clave #01, este bit se debe poner en cero para poder apagar la toma número 1 por espacio de 40 segundos, (tiempo sugerido por la empresa para hacer el reset de los equipos) luego de este tiempo (40 Segundos) el puerto vuelve a quedar en alto, de igual manera funciona para las dos claves siguientes (#02) y (#03). Para verificar el correcto funcionamiento del programa se utilizó Proteus 6 professional (ISIS Professional). En las siguientes figuras se muestra paso a paso el funcionamiento del programa cada vez que se le digitan las claves.

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Figura 8. Inicialización del programa

Figura 9. Ingreso clave #01

Figura 10. Ingreso clave #02

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Figura 11. Ingreso clave #03

9.3.3 Realización de circuitos impresos En la actualidad existen gran variedad de programas disponibles que facilitan el diseño de los circuitos impresos. Para este proyecto se tuvo en cuenta dos programas de fácil acceso: ARES PROFESSIONAL: Pertenece a la familia de programas creados por Labcenter Electronics. Para crear el circuito impreso primero se debe construir el diagrama esquemático en el programa ISIS, el cual tiene la ventaja de poder simular el circuito antes de proceder a construir el impreso. Este programa solo puede hacer impresos para plaquetas dobles. EAGLE 4.03: Este programa es de fácil uso, al igual que Ares se debe hacer primero el circuito en un diagrama esquemático, con la diferencia que en este programa no es posible simular el diseño. Pero tiene la ventaja de poder hacer plaquetas de una sola capa, de dos o de mas. Se decidió utilizar Eagle para la construcción de la plaqueta, ya que al realizarla en Ares dificulta un poco su fabricación puesto que Ares solo hace plaquetas dobles, a continuación vemos los circuitos realizados en Eagle:

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Figura 12. Diagrama esquemático del circuito de validación

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Figura 13. Diagrama de la tarjeta del circuito de validación

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Figura 14. Diagrama esquemático del circuito de Potencia

Figura 15. Diagrama de la tarjeta del circuito de Potencia

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10. PRESUPUESTO La siguiente tabla fue una propuesta inicial, los cambios en el transcurso del proyecto fueron poco significativos. Las horas Ingeniero mantuvieron su costo fijo a lo largo del desarrollo del proyecto. Hubo un incremento en los viáticos de $160.000 y el valor de materiales decreció en $ 150.000 Tabla 5. Presupuesto Inicial

CONCEPTO

VALOR

Fax Empresa

Internet Empresa

Impresiones Empresa

Papelería Empresa

Materiales $ 500.000

Viáticos $ 200.000

Asesor Empresa

Director (16 Horas) Universidad Autónoma

Horas –Ingeniero $ 1.200.000

TOTAL

$ 1.900.000

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Tabla 6. Presupuesto final

CONCEPTO

VALOR

Fax Empresa

Internet Empresa

Impresiones Empresa

Papelería Empresa

Materiales $ 350.000

Viáticos $ 360.000

Asesor Empresa

Director (16 Horas) Universidad Autónoma

Horas –Ingeniero $ 1.200.000

TOTAL

$ 1.910.000

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11. CONCLUSIONES

• Con este trabajo se aprendieron aspectos importantes que se deben de tener en cuenta para el diseño y construcción de dispositivos electrónicos para que puedan funcionar dentro de una empresa.

• La experiencia y el conocimiento adquirido por parte del estudiante fue gratificante ya que por primera vez se hallo solución a un problema real que requería de todo su ingenio y potencial aprendido en la universidad.

• Los objetivos planteados al inicio del proyecto fueron cumplidos, satisfaciendo así la necesidad con la que contaba la empresa.

• El dispositivo creado en este proyecto es una herramienta muy útil para evitar que la empresa LATCOM S.A. siga teniendo egresos por el no cumplimiento de los niveles de servicio acuerdo (SLA) establecido en los contratos firmados con sus clientes.

• El dispositivo además de tener ventajas sobre el factor económico para la empresa, hará que sus empleados puedan dedicarse a otras labores dentro de la misma.

• El dispositivo será capaz de reiniciar los equipos de comunicación independientemente del sitio donde se encuentren y todo operado desde el centro de gestión en Bogota, además, el lapso de tiempo que ocurrirá entre la perdida de comunicación y la vuelta a su servicio será tan corto que el cliente no alcanzara a percibir estos inconvenientes.

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BIBLIOGRAFÍA Decodificador dtmf económico (en línea). Argentina: Pablo canello, Agosto 1998. [consultado 20 de abril, 2006]. Disponible en Internet: http://www.pablin.com.ar/electron/circuito/telefon/decdtmf2/index.html MALVINO, Albert Paul. Principios de electrónica. 6 ed. España: Esmeralda mora, 2000. 1111 p. Mando a distancia a través del teléfono (en línea). España: Lycos Inc, Mayo 1997. [consultado 27 de abril, 2006]. Disponible en Internet: http://usuarios.lycos.es/jomasi/ctelef.html MT8870D -1 Integrated DTMF Receiver (en línea). U.S.A: Mitel, May. 1995. [consultado 20 de abril, 2006]. Disponible en Internet: http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/C/M/8/8/CM8870.shtml Microcontrolador PIC16f84A (en línea). U.S.A: Microchip, May 2001. [consultado 30 de abril, 2006]. Disponible en Internet: http://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/35007b.pdf

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ANEXOS

Anexo 1. Programa del microcontrolador MPLAB #include <16F84.h> #reserve 0x1b:0X25 #fuses HS,NOWDT,NOPROTECT, #use delay(clock=4000000) #byte PORTA = 5 #byte PORTB = 6 #byte PUERTO_A = 0x20 #byte BANDERAS =0X22 #bit Llego_numeral = BANDERAS.0 #bit Llego_cero = BANDERAS.1 //rutina que de retardo de n segundos void delay_seconds(int n) { for (;n!=0; n--) delay_ms( 1000 ); } //rutina principal void main() { PORTB = 255; set_tris_a(0xff); set_tris_b(0x00); do { PUERTO_A =PORTA; If (PUERTO_A==0x0C) { Llego_numeral=1; } If (Llego_numeral==1) { if (input_a()==0x0A) { Llego_cero=1; Llego_numeral=0; } }

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If (Llego_cero==1) { if (PUERTO_A==0x01 ) { PORTB=0xFE; delay_seconds(40); PORTB=0xFF; Llego_cero=0; } if (PUERTO_A==0x02 ) { PORTB=0xFD; delay_seconds(40); PORTB=0xFF; Llego_cero=0; } if (PUERTO_A==0x03 ) { PORTB=0xFB; delay_seconds(40); PORTB=0xFF; Llego_cero=0; } } } while (TRUE); }

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Anexo 2. Fotografías del dispositivo

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Anexo 3. Manual de usuario

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