Diseño de una red inalámbrica para aplicaciones de telemedicina

García, Rebeca⁽¹⁾ Zambrano, Andreina⁽²⁾ Huerta, Mónica⁽²⁾ Clotet, Roger⁽¹⁾ Gilbert, Lorena⁽²⁾ y De Andrade Marilet⁽¹⁾

⁽¹⁾ Universidad Simón Bolívar, Universidad Católica Andrés Bello, Caracas – Venezuela,

⁽²⁾ Universidad Politécnica de Cataluña, España rebecaisabel@gmail.com

Resumen

Actualmente los centros de atención médica primaria de los países en desarrollo presentan deficiencias para brindar una atención médica adecuada a sus pacientes. Entre estas deficiencias se encuentran la ausencia de red de datos y servicio telefónico, escasez de medios de transporte para el traslado de pacientes a centros de salud especializados, insuficiente personal médico y equipos e insumos limitados. Para solventar algunas de estas deficiencias en este trabajo se diseñó y analizó una red inalámbrica de Telemedicina para comunicar los centros de atención primaria con un centro de salud especializado, ubicados en los Municipios Baruta y El Hatillo del Estado Miranda, Venezuela. Para lograr los objetivos de este proyecto se analizaron las características del sistema de salud en los municipios y los componentes tecnológicos presentes en cada centro. También, se estudió el perfil topográfico de la zona, y se analizaron las distintas tecnologías inalámbricas disponibles. En base a los resultados obtenidos, se eligió WiFi- RCP como la tecnología más apropiada para el diseño ya que permite tener mayor alcance y cobertura. Las herramientas utilizadas para el diseño de los enlaces y el análisis del desempeño de la red fueron los simuladores de redes Radio Mobile versión 7.7.1 y OPNET Modeler™ versión 10.5.

Palabras clave: Telemedicina/ Ambulatorios/ Diseño de Redes/ Tecnología Inalámbrica/ WiFi, WiFi-RCP

Design of wireless network for applications of telemedicine

Abstract

Primary health care centers of developing counties currently exhibit shortcomings for the adequate medical care of their patients. Among those: absence of Internet and telephone service, lack of transportation means for transferring patients to specialized health care centers and insufficient personnel qualification. . In order to resolve some of these deficiencies in this work it’s designed and analyzed a network of Telemedicine to communicate the ambulatories with a specialized center of health, specifically in the “Baruta” and “El Hatillo” municipalities of Miranda State in Venezuela. This aims were achieved by the analysis of health system characteristics in the municipalities, as well as the technological components present at each health care center. Likewise, the topographic profile of the area was studied, and the several wireless technologies available were analyzed. Thanks to the results from this information, WiFi-RCP was chosen as the most adequate technology solution as it allows greater range and coverage due to the speed it use., The tools used were the network simulators Radio Mobile version 7.7.1 and OPNET Modeler™ version 10.5, for design of the network links and network performance analysis.

Keywords: Telemedicine/ Ambulatory Health Care/ Network Design/ Wireless Technology/ WiFi, WiFi- RCP.

I. INTRODUCCIÓN

Actualmente en Venezuela la atención médica presenta diversos inconvenientes, algunos de ellos causados principalmente por la falta de comunicación entre los ambulatorios rurales y los centros de salud especializados [1]. Afortunadamente, existen tecnologías que pueden dar solución a la falta de interconexión entre las diferentes centros de salud que brindan atención médica tanto especializada como a nivel primario [2-4].

Una de las principales y más innovadoras soluciones es la Telemedicina, que puede definirse como “la distribución de servicios de salud en que la distancia es un factor crítico, donde los profesionales de la salud usan la informática y la tecnología de las comunicaciones para el intercambio de información válida para el diagnóstico, tratamiento y prevención de enfermedades o daños, investigación y evaluación y para la educación continua de los proveedores de salud pública, todo ello en interés del desarrollo de la salud del individuo y su comunidad” [OMS 1997]. Adicionalmente la Telemedicina permite mejoras sustanciales en la calidad de los servicios médicos, así como una reducción de los costos [2].

La calidad del servicio de salud prestado a la población que vive en zonas rurales se ve seriamente afectada debido a la limitación de recursos, tanto materiales como económicos, la limitada calificación de parte del personal de salud (muchos de ellos en su año rural justo después de graduarse) y la precariedad del sistema de transporte dificultando la movilidad tanto de personas como de equipos médicos. [5][6].

Los problemas anteriormente descritos hacen indispensable la búsqueda de soluciones que garanticen mejores servicios de salud. Una alternativa, es el uso de la tecnología inalámbrica para el desarrollo de redes de telecomunicaciones [7]. Diferentes investigaciones han analizado algunas tecnologías que pueden ser utilizadas en el diseño de redes inalámbricas para aplicaciones de Telemedicina teniendo en cuenta las características particulares del terreno y las condiciones climáticas de los entornos rurales [8-10].

En este trabajo se diseñó una red de comunicaciones inalámbrica para manejar diversas aplicaciones de telemedicina, tales como: transferencia de datos médicos, consulta a distancia (teleconsulta), opinión médica de especialistas (telediagnóstico), educación a distancia (teleeducación), bases de datos centralizadas con historias médicas, entre otras. Esta red permitirá la interconexión de los dos ambulatorios pilotos “La Mata” y “La Arenera” con el Centro Médico Docente La Trinidad (CMDLT), ubicados en los municipios Baruta-El Hatillo del Estado Miranda, contribuyendo a mejorar la comunicación entre ellos.

A fin de llevar a cabo un diseño de red apropiado para los ambulatorios en estudio, inicialmente se realizó un levantamiento de información en relación a los siguientes factores: electrificación, tecnología pre-instalada, características topográficas de la zona, necesidades tecnológicas de los ambulatorios, etc. Dado que se trabajó con una tecnología de comunicación inalámbrica fue necesario elaborar estudios de interferencia y además recolectar las coordenadas geográficas de cada centro de salud utilizando GPS (Global Positioning System), para así diseñar los enlaces tomando en consideración el perfil topográfico de la zona en estudio, lo cual se realizó mediante el uso del programa de simulación Radio Mobile versión 7.7.1. Mediante el uso de la herramienta OPNET Modeler™ versión 10.5 se realizaron pruebas de tráfico en la red, con el fin de medir el desempeño de la misma frente al uso de distintas aplicaciones de telemedicina.

Este artículo se encuentra organizado de la siguiente forma: En la sección II, hace referencia al desarrollo del trabajo abarcando todo lo relacionado con el Marco Referencial y la Metodología aplicada, específicamente se muestran los análisis, revisiones y diseños realizados para cumplir con los objetivos del trabajo. En la sección III se describe la disposición espacial de la red en el entorno en estudio, así como también los resultados de las simulaciones realizadas. Finalmente en la sección IV se presentan las conclusiones y se plantean algunas recomendaciones para futuros diseños.

II DESARROLLO

1. Marco Referencial

En el marco de las redes de computadores, el término inalámbrico se emplea para denominar la tecnología que capacita a dos o más computadores a comunicarse entre sí mediante ondas de radio, usando para ello protocolos estándares de redes [11]. El conjunto de estos protocolos inalámbricos se denominan como “IEEE 802.xx” y fueron diseñados por la división de estándares del Instituto de Ingenieros Electricistas y Electrónicos (IEEE). Los estándares más utilizados a nivel comercial son el 802.11, conocido como WiFi (“Wireless Fidelity”, Fidelidad Inalámbrica) y el 802.16 también llamado WiMAX (“Worldwide Interoperability for Microwave Access”, Interoperabilidad Mundial para Acceso por Microondas) [12]. Otra opción de conectividad es la tecnología satelital, que han sido ampliamente estudiada y aplicada en entornos rurales [13]. Cada una de estas tecnologías presenta ventajas y desventajas, las cuales se deben tomar en consideración al momento de su selección para el diseño de una red. A continuación se describen sus características más relevantes:

WiFi (Wireless Fidelity)- Estándar 802.11.

En el año 1997 se aprobó el estándar, fue diseñado para sustituir el equivalente a las capas físicas y MAC (Medium Access Control) de la norma 802.3 (Ethernet). Esto quiere decir que en lo único que se diferencia una red Wi-Fi de una red Ethernet es en cómo se transmiten las tramas o paquetes de datos; el resto es idéntico. Por tanto, una red local inalámbrica 802.11 es completamente compatible con todos los servicios de las redes locales de cable 802.3 [14].

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) - Estándar 802.16.

Aprobado en 2001, define las redes inalámbricas metropolitanas MAN (Metropolitan Área Network). El estándar incluye dos conjuntos de estándares el 802.16d para redes WiMAX fijas y el 802.16e para redes WiMAX móviles. WiMAX proporciona el enlace para conectividad en la “última milla” (“last mile”) en redes metropolitanas donde el DSL, cable o otros sistemas de banda ancha no están disponibles o son demasiado costosos. WiMAX ofrece una alternativa al acceso a Internet satelital para áreas rurales y permite movilidad de los equipos [15, 16].

Comunicaciones y Sistemas Satelitales.

Los satélites de comunicaciones actúan como estaciones de retransmisión o repetidoras. Poseen un transpondedor (transponder), que recibe una señal de un transmisor, la amplifica y luego la retransmite hacia la Tierra, generalmente a una frecuencia diferente con el fin de evitar la interferencia de señales. En las comunicaciones por satélite la estación transmisora envía sólo a un satélite, mientras que el satélite transmite a cualquiera de las zonas terrestres receptoras en su área de cobertura, llamada comúnmente huella. Cuando una trayectoria de señal va desde una estación transmisora terrestre hasta la estación receptora del satélite, se conoce como enlace ascendente (uplink); mientras que si la trayectoria de la señal va desde el satélite hasta la estación receptora en la Tierra, el enlace se conoce como descendente (downlink). Esta tecnología está orientada a ser empleada en redes de área amplia WAN (Wide Area Network) ya que proporcionan una amplia cobertura geográfica [17, 18].

2. Metodología

El diseño de la red de telemedicina se realizó en base a la metodología que se presenta a continuación, la cual esta divida en 4 etapas donde se realizaron una serie de actividades tal como se observa en el esquema de la Figura 1.

Figura 1: Metodología propuesta

a. Levantamiento de información

a.1 Perfil Topográfico de la zona en estudio.

Para determinar el perfil topográfico de la zona se utilizó la base de datos obtenida de la Agencia de Inteligencia - Geoespacial Nacional, la cual proporciona información de la Data de Elevación del Terreno Digitalizada (DTED). Adicionalmente, se utilizó un dispositivo GPS (Global Positioning System) para obtener las coordenadas de la posición de los ambulatorios y del CMDLT. Con dichas coordenadas se puede conocer la distancia que separa a los ambulatorios “La Mata” y “La Arenera”, así como también su elevación. Utilizando el programa Google Earth y las coordenadas obtenidas se ubicaron las zonas de los ambulatorios y algunas características relacionadas con su entorno, como se pueden ver en las Figuras 2 y 3.

Figura 2- Ambulatorio “La Arenera” y su entorno.

Figura 3- Ambulatorio “La Mata” y su entorno.

a.2. Sector salud y componentes tecnológicos de los ambulatorios “La Mata” y “La Arenera”.

Con el fin de conocer información más detallada acerca de la situación de los ambulatorios rurales “La Mata” ubicado en el municipio El Hatillo y “La Arenera” ubicado en el municipio Baruta, se analizaron sus componentes tecnológicos e infraestructura física, así como también los servicios públicos con los que cuentan (agua, luz y teléfono). Se realizaron entrevistas al personal que labora en dichos centros y a los miembros de la comunidad, obteniendo los aspectos que se mencionan en las secciones a.2.1 y a.2.2. En base a la información recolectada y las prestaciones de las diferentes tecnologías de red disponibles, se decidió diseñar la misma para aplicaciones de voz y datos.

a.2.1 Ambulatorio rural tipo II “La Mata”.

• Sector salud y sus componentes tecnológicos.

Este centro de salud es un ente dependiente de la Unidad Sanitaria N° 7 de la gobernación del estado Miranda y se dedica a atender pacientes en medicina general y odontología. En él se atienden en promedio de 70 a 100 casos por mes, prestando su servicio principalmente a las comunidades de “Los Mangos”, “Los José”, “San Andrés”, Campamento Fe y Alegría, “Los Chaves”, “Los Pérez “y “Tusmares”. El personal de salud está constituido por un médico rural, un odontólogo, un enfermero y una camarera. Ninguno de ellos recibe capacitación continua, y su formación en cuanto al uso de computadoras es entre básica e intermedia.

Los pacientes pueden ser referidos al Hospital Clínico Universitario, Hospital Domingo Luciani, al Hospital Pérez de León y al CMDLT. En cuanto a equipos médicos, los ambulatorios cuentan con un electrocardiógrafo digital, dos tensiómetros analógicos, un nebulizador y un ORL (equipo para otorrinolaringología).

• Infraestructura y servicios públicos.

En cuanto a la infraestructura física el ambulatorio cuenta con tres consultorios, una sala de cura, una sala de inyecciones y un cuarto donde se guardan todos los suministros. Gracias a la entrevista realizada y visitas al lugar, se pudo conocer que para acceder a este ambulatorio sólo existe una vía posible (carretera asfaltada) y que además se cuenta con escasos medios de transporte por encontrarse en una zona rural aislada. Este centro no está equipado de un servicio propio de transporte para el traslado de pacientes a otros hospitales de referencia.

El ambulatorio está dotado con los servicios de luz eléctrica y agua (provista por cisterna), pero no cuenta con servicio telefónico ni con servicio de Internet.

a.2.2 Ambulatorio rural tipo II “La Arenera”.

• Sector salud y sus componentes tecnológicos.

El ambulatorio “La Arenera” es un ente dependiente de la Gobernación del estado Miranda en el turno diurno, mientras que en la tarde-noche es administrado por la Alcaldía de Baruta. Es un centro con alrededor de 30 años de servicio y atiende aproximadamente 120 casos por mes. La comunidad atendida habitan principalmente en “La Pedrera”, “Los Pinos”, “La Planada”, “La Arenera”, “El Carmen”, “El Descanso”, “La Lucha”, “La Vuelta de la Chiva” y “Monterrey”. Este centro de salud cuenta con un ginecólogo,un médico rural, un médico de salud pública I, un médico general I, una licenciada en enfermería y tres auxiliares de enfermería. Este personal recibe capacitación ocasionalmente en la Unidad Sanitaria de Petare y su formación en cuanto al uso de computadoras es básica.

Los casos más comunes por los que acuden los pacientes a consulta son de medicina general, ginecología, inmunización y odontología, pudiendo ser referidos en cualquiera de estos u otros casos al Hospital Pérez de León, Hospital Domingo Luciani, al CMDLT y al Hospital Materno Infantil de Petare. Adicionalmente este ambulatorio atiende 250 casos emergencias por mes. Cabe destacar que las ambulancias de la Universidad Simón Bolívar y de la Alcaldía de Baruta prestan el servicio de transporte para el traslado de sus pacientes.

El ambulatorio “La Arenera” cuenta con los siguientes equipos médicos: un Desfribilador, un Electrocardiógrafo, un Carro de Paro (medicina para rehabilitación de infarto), un Carro de Cirugía Menor, una Bomba de Oxígeno, balanzas de adulto e infantil, un Esterilizador, un Nebulizador, un infantómetro, una camilla pediátrica, una camilla ginecológica, un Trimline Sphygmomanometer (control de presión arterial), un estetoscopio, un equipo de ORL, un Otoscopio, un Oftalmoscopio, una silla odontológica, un compresor, un amalgamador, un Rayos X bucal.

• Infraestructura y servicios públicos.

La infraestructura física de este centro de salud consta principalmente de cinco consultorios, un baño y un cuarto para los insumos. Para acceder a este ambulatorio sólo existe una vía de acceso (carretera asfaltada) y varias líneas de transporte público mediante las cuales la población puede llegar. El centro de salud no posee ningún medio de transporte propio para el traslado de los pacientes a los hospitales de referencia.

Este ambulatorio cuenta con los servicios públicos de agua y luz eléctrica, más no de teléfono ni acceso a la red de Internet.

a.3 Herramientas para el diseño, simulación y análisis de redes inalámbricas.

Existen distintas herramientas para diseñar y simular redes. Entre las más importantes se encuentran: FLAN (F- Links And Nodes), NS (Network Simulator), OPNET Modeler™, NCTUns y Radio Mobile. Se eligió como herramienta de simulación a Radio Mobile versión 7.7.1 por su sencillez y por ser software libre [19]. Otras de las características principales que nos llevaron a elegir Radio Mobile para simular los enlaces de la red son las siguientes:

• Utiliza un mapa digital del área a trabajar.

• Utiliza los datos de elevación del terreno para el cálculo de la cobertura.

• Indica la intensidad de la señal recibida en varios puntos a lo largo del trayecto.

• Realiza un perfil del área de cobertura entre dos puntos de la red, en donde se muestra la primera zona de Fresnel y se chequea la línea visual mostrando también las pérdidas debido a obstáculos, importante en zonas mixtas de montañas y viviendas.

Adicionalmente, se utilizó el programa Microsoft Office Visio 2003 para la representación gráfica y detallada de la red, así como también se utilizó el simulador OPNET Modeler™ versión 10.5, para realizar las pruebas de tráfico de la red.

b. Selección

b.1 Elección de la tecnología inalámbrica.

Para la elección de la tecnología a utilizar en el diseño se analizaron las características, ventajas y desventajas de las diferentes tecnologías inalámbricas como se puede observar en la Tabla I, dándole mayor relevancia a los parámetros de interconexión entre los dos ambulatorios y el CMDLT. Se tomó en cuenta el ancho de banda que necesita una red para soportar aplicaciones de voz y datos. El ancho de banda mínimo requerido para aplicaciones de correo electrónico y navegadores Web es de 1 a 100Kbps y de 50 a 100Kbps, respectivamente. Para el caso de VoIP (voz sobre IP) se requiere un ancho de banda mínimo entre los 64Kbps y los 100Kbps, y en casos de dispositivos half-duplex hasta los 200Kbps.

Tabla I – Comparación de WiFi, WiFi-RCP, WiMAX y Comunicaciones Satelitales.

Las tecnologías de comunicaciones estudiadas fueron: WIFI, WIMAX y satelital. En relación a WiFi, presenta limitaciones en cuanto alcance con respecto a las otras dos opciones. Esto podría significar tener que descartar dicha tecnología por no ser una opción adecuada para un proyecto que necesite una zona de cobertura amplia, como es nuestro caso. Sin embargo, actualmente existe una variante de WiFi que podría subsanar la limitación relativa al alcance. Esta variante denominada Rural Connectivity Platform (RCP) o Plataforma de Conectividad Rural fue desarrollada por Intel Corp, [20] tiene un alcance potencial de casi 100Km y una velocidad de 6.5Mbps. La RCP es ideal para zonas rurales que no cuentan con conexión a Internet, como es el caso de los ambulatorios que se desean interconectar. Las velocidades que se utiliza para establecer la comunicación con la RCP permiten que pueda ser utilizada para video conferencias y aplicaciones de telemedicina.

Para nuestro caso, en donde la red contará en primera instancia con aplicaciones de voz y datos, la RCP es una buena opción para realizar la interconexión. Lo más importante de la RCP es que, al ser una variación de un estándar de bajo costo como el estándar IEEE 802.11 (WiFi) y utilizar esta tecnología como el “backbone” de la red, no introduce grandes costos para poder ser empleada en zonas rurales con recursos limitados [20].

Como se ha mencionado anteriormente, otra de las opciones que se consideraron para el diseño de la red es el estándar IEEE 802.16, mejor conocido como WiMAX. A pesar de la gran cantidad de ventajas que presenta este estándar, principalmente en cuanto a alcance y seguridad, no es una opción que podamos considerar como apropiada ya que las operadoras no cuentan con cobertura en las zonas que deseamos cubrir. Por otro lado, utilizar comunicaciones satelitales para el diseño de la red representaría grandes costos que no podrán ser cubiertos debido a los recursos disponibles para llevar a cabo el proyecto.

Todo lo anteriormente expuesto nos lleva a concluir que la tecnología más apropiada en el diseño de la red inalámbrica para aplicaciones de Telemedicina en la zona de estudio es la tecnología WiFi - RCP. Aprovechando las ventajas de alcance y velocidad de la RCP podremos tener mayor cobertura y adicionalmente, gracias a la velocidad que emplea, en un futuro se podrán incluir aplicaciones de video.

c. Diseño de la Red

c.1. Estudio de interferencia para redes WiFi, en el entorno de los ambulatorios

Considerando el amplio uso de redes con tecnología WiFi en la actualidad, se realizó un estudio de interferencia utilizando el programa Covera Zone versión 2.1, con el fin de detectar y conocer la cantidad de equipos que se encuentran conectados en el entorno de los dos ambulatorios a través de la tecnología WiFi, así como también sus características y los canales que se están utilizando para la transmisión.

Este programa permite recolectar datos de todos los nodos de la red, es decir, todos los equipos 802.11a/b/g/n que estén conectados. Entre los datos que se recolectaron encontramos: Nombre del Servidor o SSID (Service Set IDentifier), indicador de Potencia de Señal Recibida o RSSI (Received Signal Strength Indication), dirección de control de acceso al medio o MAC Address (Media Access Control), canal utilizado, modo de funcionamiento de la red WiFi, velocidades que soporta, vendedor del equipo y seguridad. Para el entorno del ambulatorio “La Arenera”, pudimos observar que el canal más utilizado es el número 6 y que en los canales 1 y 11 sólo se detectó la presencia de 3 redes. Los resultados obtenidos en este caso nos permiten tomar una decisión en cuanto a la elección del canal de transmisión a utilizar en la red, ya que, si se diseña la red para que trabaje en los canales 1, 11, o cualquier otro canal, sin incluir el 6, se presentarán interferencias mínimas o nulas debido a que ellos no están copados por numerosas cantidades de equipos y redes WiFi.

En el caso del ambulatorio “La Mata”, no se encontraron redes WiFi activas. Esta situación nos permite, a la hora de diseñar una red con esta tecnología, utilizar cualquier canal y estar seguros que la red trabajará sin interferencias de otros equipos y/o redes WiFi. La inexistencia de redes WiFi en esta zona viene dada por la situación de infraestructura que presenta este sector, la cual se refleja en los resultados obtenidos en la sección referente al análisis del sector salud y componentes tecnológicos de ambos ambulatorios.

c.2. Diseño de los enlaces.

Con los datos obtenidos, se diseño la red y se procedió a simular los enlaces inalámbricos entre los ambulatorios y el hospital de referencia, según las coordenadas obtenidas y las especificaciones de los equipos (según los datos de RCP de Intel Corp.) en el simulador de redes Radio Mobile, la Figura 4 se muestra el esquema de la red y en la Tabla II se muestran las especificaciones introducidas.

Figura 4 – Esquema general de la Red Inalámbrica propuesta.

Tabla II – Características de los equipos simulados.

Para el diseño de los enlaces, se revisaron las características topográficas de la zona. A partir de esto se pudo observar, que debido a la elevación del terreno en ciertas zonas (obstáculos), era necesario colocar repetidores para realizar los enlaces. Estos repetidores fueron ubicados en puntos estratégicos de mayor elevación, con el fin de que exista línea de vista entre todos los nodos de la red y así lograr la interconexión de los ambulatorios y el hospital de referencia (CMDLT). En la Tabla III se muestra la ubicación de cada uno de los repetidores necesarios para la interconexión de la red. Finalmente, en la Figura 5 se muestra el esquema de la red una vez colocados los repetidores y antenas necesarias para la interconexión de los ambulatorios y el hospital de referencia. Conocida la estructura completa de la red, se realizaron varias pruebas colocando las antenas y repetidores a diferentes alturas, para así revisar si se cumple con los requisitos de línea de vista entre las estaciones, y con el despeje de por lo menos un 60% en la primera zona de Fresnel.

Tabla III – Ubicación y función de los repetidores.

Figura 5 – Esquema general de la Red Inalámbrica propuesta, incluyendo los repetidores.

III. Resultados

Una vez definidas todas las características de la red, se procedió a realizar la simulación la cual arrojó resultados importantes como: potencia radiada, señal recibida en el receptor, pérdidas de propagación, despeje de la primera zona de Fresnel, entre otros.

La Figura 6 muestra la disposición espacial: nodos, ubicación geográfica e interconexión, de la red inalámbrica diseñada. La Tabla IV resume los resultados arrojados por la simulación de cada uno de los enlaces de la red.

Figura 6 – Disposición espacial de la red

Tabla IV. Resultados por enlace de la simulación de la red.

En relación al requerimiento del despeje de por lo menos 60% de la primera zona de Fresnel, podemos observar en la tabla IV que en todos los enlaces diseñados se cumple con este requerimiento encontrándose, en su totalidad, en un 100% de despeje. Vale destacar que, teóricamente, esto permitiría que las señales transmitidas por cada una de las estaciones no sufran reflexiones y cambios de fase debido a la presencia de obstáculos.

Otro de los parámetros importantes de analizar es el nivel de recepción de la señal, el cual debe estar por encima del umbral de sensibilidad del receptor definido en las características de los equipos a utilizar, en nuestro caso -83dBm. En todos los enlaces diseñados obtuvimos valores de recepción de la señal entre los - 28dBm y los -50dBm, con lo cual se asegura que se están recibiendo niveles de potencia superiores al mínimo nivel de potencia que acepta el receptor para poder decodificar la señal recibida.

1. Pruebas de tráfico de la red.

Con el fin de conocer diversos parámetros importantes sobre el desempeño de la red diseñada, como el retardo y la relación señal a ruido, se realizó la simulación de la red con la herramienta OPNET Modeler™ versión 10.5.

Los resultados de la simulación están referidos al tráfico recibido en las estaciones base, es decir, el CMDLT, el ambulatorio “La Mata” y el ambulatorio “La Arenera”. Las Figuras 7, 8, 9 y 10 muestran los resultados obtenidos de la simulación operando con aplicaciones de transferencia de archivos, email, y voz sobre IP (VoIP), durante un tiempo de 1 hora.

Figura 7 – Resultados en la estación CMDLT (transmisor Rep. Volcán).

Figura 8 – Resultados en la estación “La Mata” (transmisor Rep. Volcán).

Figura 9 – Resultados en la estación CMDLT (transmisor Rep. La Arenera).

Figura 10 – Resultados estación “La Arenera” (transmisor Rep. Adicional).

Las aplicaciones de VoIP requieren un retardo de cómo máximo 150ms, según la recomendación de la Unión Internacional de Telecomunicaciones ITU-T G.114. Se puede observar en los gráficos del retardo en cada estación base, que este fluctúa entre 1,5 mseg y 5mseg, basándonos en esto, la red podrá soportar aplicaciones de VoIP sin problemas. En el caso de las otras aplicaciones simuladas, referentes a transferencia de datos, el retardo no juega un papel importante ya que un retardo en el orden de los milisegundos no trae graves consecuencias en la recepción de email o archivos.

Un parámetro importante en toda comunicación es la relación señal a ruido (SNR). Al ser una relación representada en unidades logarítmicas, un incremento de 1 dB en la relación, indica un crecimiento también logarítmico en la calidad de la señal, es decir, la señal tendrá mucha más intensidad que el ruido. Conociendo esto, al observar los valores obtenidos en la simulación notamos que se cuenta con una buena calidad de señal en todas las estaciones base, ya que la relación señal a ruido obtenida está cercana a los 60 dB para el caso de “La Mata” y por encima de este valor en las demás estaciones.

IV. CONCLUSIONES

1. En este artículo se presenta el diseño de una red inalámbrica de telemedicina para la zona de Baruta – El Hatillo del estado Miranda, la cual manejará aplicaciones de voz y datos.

2. Durante el proceso de diseño se analizaron los ambulatorios “La Mata” y “La Arenera”, en donde se recopiló información relacionada con aspectos como: infraestructura, servicios públicos, medios de acceso y componentes tecnológicos con los que cuentan.

3. Este estudio permitió identificar las debilidades y fortalezas de cada uno de los ambulatorios, datos importantes al momento del diseño de una red inalámbrica que prestará servicios de Telemedicina.

4. Se calcularon los enlaces que interconectarán los ambulatorios “La Mata” y “La Arenera” con el hospital de referencia.

5. El CMDLT fue elegido por poseer las herramientas necesarias para la futura implementación de la red, servicios médicos especializados y un programa de soporte a las comunidades de bajos recursos (Medicina Comunitaria).

6. Se eligió la tecnología WiFi - RCP por poseer un mayor alcance, mayor velocidad y estar diseñada específicamente para zonas rurales sin conexión a Internet.

7. Adicionalmente ésta puede ser empleada para diversas aplicaciones de Telemedicina con un bajo costo.

8. La identificación de la ubicación geográfica de los centros de salud, junto con la información topografía del terreno permitió definir la estrategia de diseño más conveniente.

9. Al realizar las simulaciones de los enlaces diseñados y las pruebas de tráfico de la red, se pudo constatar la factibilidad del diseño, considerando valores relevantes como son el despeje en la primera zona de Fresnel, nivel de potencia recibida en las estaciones, retardo, relación señal a ruido y rendimiento de la comunicación.

10. El uso de simuladores para el diseño y análisis de redes, permiten modelar sistemas de comunicaciones y obtener parámetros asociados al desempeño de distintos tipos de redes, con lo cual se verifica si la red es teóricamente viable.

11. Se recomienda añadir redundancia en la red (añadiendo enlaces adicionales), para aumentar la fiabilidad / disponibilidad de la misma en caso de que se produzcan fallas en alguno de los enlaces diseñados.

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