Diseño y evaluación técnica de redes de comunicación de Internet de las cosas en ambientes remotos de montaña. WIFI-LPWAN vs M2M-IoT Satelital

• Autor: Alvarado Lugo, Robert Alfredo
• Formato: tesis de maestría
• Fecha de Publicación: 2025
• Institución: Pontificia Universidad Católica del Perú
• Repositorio: PUCP-Tesis
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/32512
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.12404/32512
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Sistemas inalámbricos de comunicación; Internet de las cosas; Telecomunicaciones--Efecto de las montañas--Perú; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.00.00

El monitoreo de variables ambientales en regiones montañosas del Perú representa un desafío técnico y económico, debido a la limitada infraestructura de telecomunicaciones presente en estas áreas. En este contexto, la presente investigación tiene como objetivo comparar el rendimiento y los costos asociados a dos tecnologías de comunicación inalámbrica: una red híbrida WiFi-LPWAN y una red satelital M2M-IoT. El análisis se centra en la velocidad de transmisión de datos, así como en los costos de implementación, operación y mantenimiento. El estudio inicia con una revisión de literatura, identificando antecedentes tanto a nivel nacional (e.g., Cusco y Áncash) como internacional (e.g., Nepal e India). Posteriormente, se evalúa el desempeño de ambas tecnologías en un entorno simulado correspondiente a la laguna Arhuaycocha, en la cordillera Blanca. Para el diseño de la red WiFi-LPWAN se utilizaron modelos de propagación semiempíricos como Okumura-Hata, COST231-Hata e ITU-R P.1546, mientras que para la red M2M-IoT satelital se empleó el modelo de pérdida de trayectoria libre. Se calculó la atenuación de la señal, la relación señal-ruido (SNR) y la velocidad de transmisión de datos. Los resultados muestran que es posible alcanzar velocidades teóricas mínimas de 4.3 kbps para WiFi-LPWAN y de 133.5 kbps para M2M-IoT satelital, considerando un ancho de banda de 125 kHz. En cuanto al consumo energético, se encontró que la red LPWAN requiere solo el 14.6% del consumo energético necesario para el segmento satelital. Respecto a la disponibilidad, LPWAN alcanza un valor promedio del 81 %, mientras que M2M-IoT satelital alcanza un 99.9 %. Asimismo, se identificó que la planificación de cobertura es ligeramente más favorable para la red satelital. Además, se evaluó la viabilidad económica de ambas tecnologías en un escenario de monitoreo en tiempo real de la laguna peligrosa Arhuaycocha. Los resultados indican que, en términos de Valor Actual Neto (VAN) y Tasa Interna de Retorno (TIR), la red M2M-IoT satelital resulta más eficiente económicamente. No obstante, para aplicaciones que requieren transmisión continua de datos, como el monitoreo ambiental de lagunas peligrosas, la red WiFi-LPWAN se posiciona como la opción más adecuada por su mayor flexibilidad y capacidad de transmisión sin restricciones asociadas a planes de datos y su menor consumo energético. Finalmente, los resultados de este estudio contribuyen a comprender el impacto de las telecomunicaciones en la gestión de problemas ambientales emergentes relacionados con el cambio climático.