REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD PRIVADA DR. RAFAEL BELLOSO CHACÍN

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA ELECTRÓNICA

MENCIÓN TELECOMUNICACIONES

RED PARA EL SERVICIO PÚBLICO DE TELECOMUNICACIONES MÓVILES CON AERONAVES BASADO EN LA RECOMENDACÓN UIT-R

M.1040

TRABAJO ESPECIAL DE GRADO PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO ELECTRÓNICO MENCIÓN TELECOMUNICACIONES

PRESENTADO POR:

Br. GONZÁLEZ, FRANCISCO Br. NÚNEZ, EDUARDO Br. PEROZO, ESTHER

Br. USECHAS, FRANCIS

ASESORADO POR: MsC. OROZCO, JOSÉ

Dra. PEREZ, ELIZABETH

MARACAIBO, DICIEMBRE 2012

RED PARA EL SERVICIO PÚBLICO DE TELECOMUNICACIONES MÓVILES CON AERONAVES BASADO EN LA RECOMENDACÓN UIT-R

M.1040

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DEDICATORIA

A Dios y a la Virgen por haberme permitido lograr una de mis metas,

además de su amor incondicional y su infinita bondad. A mis padres,

hermana y abuelos quienes con mucho esfuerzo, me guiaron desde el

comienzo de mis estudios y que gracias a su valor, confianza, consejos y

gran apoyo me han permitido alcanzar mi meta. A todos ellos les dedico el

logro de mis metas y así llamarlas nuestras. Sinceramente Gracias.

Francisco González

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DEDICATORIA

Dedico este trabajo principalmente a Dios, por haberme dado la vida y

permitirme el haber llegado hasta este momento tan importante de mi

formación profesional. A mi madre, por ser el pilar más importante y por

demostrarme siempre su cariño y apoyo incondicional sin importar nuestras

diferencias de opiniones. A mi padre, a pesar de nuestra distancia física,

siento que estás conmigo siempre este logro va dedicado para ti.

Eduardo Núñez

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DEDICATORIA

Primeramente a Dios por darme la oportunidad de vivir, ser mi guía en cada

decisión que tomo, por fortalecer mi corazón e iluminar mi mente. A mis

padres por ser el pilar en todo lo que soy, tanto académica como

espiritualmente, por su apoyo incondicional, por sus consejos, valores,

motivación y en especial por su inmenso amor. A mis abuelos por ser un

modelo de constancia y sabiduría, principalmente a mi abuela Maita por

darme todo el amor y cariño que posee.A mis demás familiares, quienes

participaron directa o indirectamente en la elaboración de este proyecto. Y

por último a mis amigos con los que compartí un mismo sueño y ahora lo

vemos plasmarse.

Esther Perozo

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DEDICATORIA

Con un infinito agradecimiento le dedico este trabajo especial de grado

primero a Dios por iluminarme, amarme y permitirme llegar hasta este punto

brindando los instrumentos necesarios para superar cualquier adversidad. A

mis padres por haberme apoyado en todo momento, por haber creído en mí,

por sus consejos y sus valores orientados a lo largo de mi vida. A mis

abuelitas ejemplo de perseverancia y constancia que me ha infundado

siempre, y el valor mostrado para salir adelante . A mi amor porque mire

donde mire, siempre te encuentro. Finalmente dedicar este momento tan

importante e inolvidable; a nosotros mismos, por no dejarnos vencer, ya que

en ocasiones el primer obstáculo se encuentra dentro de uno mismo.

Francis Usechas

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AGRADECIMIENTO

Esta investigación, producto de nuestro trabajo y esfuerzo deseamos

agradecérselo en primer lugar a Dios, fuente viva de todo en lo que

creemos y punto de partida en cada una de las decisiones que tomamos,

por hacer de nosotros mejores humanos. Gracias Señor por las

dificultades presentadas, puesto que fueron motivo suficiente para

acercarnos más a ti y creer mas en nosotros mismos.

A nuestros padres, por sus sacrificios, paciencia, orientación, sabios

consejos, y su apoyo incondicional; por hacer de nosotros personas

responsables, capaces de proponernos metas y alcanzarlas. Nuestros

esfuerzos y logros son también suyos e inspirados en ustedes.

A nuestras familias y amigos, que mas que ayuda y apoyo han sido

nuestra perfecta compañía para superar cada uno de los trances

presentados en nuestro camino y que formaran sin duda partes de

nuestra vida en un mañana como profesionales. Por creer en nosotros y

saber que lograríamos con éxito la culminación de nuestras carreras.

A la Universidad Rafael Belloso Chacín, por ser una excelente casa

de estudios para este pregrado.

A nuestros profesores por sus enseñanzas, su tiempo y por

otorgarnos todas las herramientas para desenvolvernos

profesionalmente.

Al Ingeniero Orozco, por su colaboración, su tiempo y su orientación

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como tutor académico de este proyecto.

A la Doctora Elizabeth, por sus consejos, sus sugerencias, su ayuda

y su paciencia en la revisión y corrección del manuscrito de este

proyecto.

González, Núñez, Perozo yUsechas

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González, Francisco, Núñez, Eduardo, Perozo,Esther,Usechas, Francis .RED PARA EL SERVICIO PÚBLICO DE TELECOMUNICACIONES MÓVILES CON AERONAVES BASADO EN LA RECOMENDACIÓN UIT-R M.1040. Universidad Rafael Belloso Chacín. Facultad de Ingeniería, Escuela de Electrónica. Maracaibo, 2012.

RESUMEN El objeto principal de esta investigación fue diseñar una red para el servicio público de telecomunicaciones móviles con aeronaves basado en la recomendación UIT-R M1040como ayuda a los usuarios que se ven en la necesidad de utilizar un servicio de telecomunicaciones móviles en su vuelo aéreo. La investigación teóricamente consideró los aportes de los autores Tomasi (2003), Huidobro (2001), Matías Maestro (2005)entre otros. El estudio se tipificó como proyectivo, descriptivo y de campo, considerando la finalidad, el método y la forma de obtener los datos. Como técnicas de recolección de datos se utilizaron la entrevista y la observación directa; y como instrumentos la guía de observación y la guía de entrevista. La metodología utilizada para la realización de la red fue la de Clint Smith, que está dividida en cuatro (4) fases: la primera fase de inicio donde se muestra el análisis de la situación actual, seguida de la segunda fase de elaboración para determinar los parámetros y requerimientos del sistema, luego la tercera fase de construcción para el diseño de la red y finalmente la cuarta fase de transición para su validación. Se usó Matlab como simulador para la construcción de la red. Con este proyecto se obtuvo como resultado una red de telecomunicaciones móviles de aeronaves, con el fin de facilitar lacomunicación con el mundo en tierra a pesar de que el usuario este en aire, y poder cumplir con sus necesidades de trabajo. El desarrollo de esta red puede ser considerado como un aporte en el ámbito de las telecomunicaciones móviles aéreas, ya que podrá servir como base para ser usado, no sólo en los aeropuertos de Venezuela, sino en cualquier país donde se considere esto una necesidad. Palabras Claves: Red,Telecomunicaciones móviles, Telecomunicaciones aéreas

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González, Francisco, Núñez, Eduardo, Perozo, Esther, Usechas, Francis DESIGN A NETWORK FOR MOBILE TELECOMMUNICATIONS SERVICE WITH AIRCRAFT BASED ON THE RECOMMENDATION ITU-R M1040 (VIDECA).Rafael BellosoChacinUniversity.College of Engineering, Electronics School. Maracaibo 2012.

ABSTRACT The main purpose of this research was to design a network for mobile telecommunications service with aircraft based on the recommendation ITU-R M1040como helps users who are in need of a mobile telecommunications service in aerial flight. Research theoretically considered the contributions of the authors Tomasi (2003), Huidobro (2001), Matías Maestro (2005) among others. The study was classified as projective, descriptive and field, considering the purpose, method and manner of obtaining the data. As data collection techniques were used interview and direct observation, and as tools guide observation and interview guide. The methodology used for the realization of the network was the Clint Smith, which is divided into four (4) phases: the first phase start showing the current situation analysis, followed by the second stage of processing to determine the parameters and system requirements, then the third phase of construction for the design of the network and finally the fourth phase of transition for validation. Matlab simulation was used as for the construction of the network. This project was obtained via a mobile telecommunications network of aircraft, in order to facilitate lacomunicación ground with the world even though the user is in air, and to meet its operating needs. The development of this network can be considered as a contribution in the field of mobile telecommunications carriers, and thus serve as a basis to be used, not only at airports in Venezuela, but in any country where they consider this a necessity. Key Words: Network, Mobile Telecommunication, AerealTelecomunicacion.

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ÍNDICE GENERAL

Pág VEREDICTO……………..………………………………………………..............II

DEDICATORIA……………………………………………………………..……...VI

AGRADECIMIENTO…………………..……………………………...……….. X

RESUMEN………………………………………………………………...............XII

ASTRACT………………………………………………………………..............XIII

ÍNDICE GENERAL……………………………………………………..………XIV

ÍNDICE DE FIGURAS……………………………………………………….. XX

ÍNDICE DE CUADROS……………………………………………………...….XXII

INDICE DE TABLAS…………………………………………………………XXIII

ÍNDICE DE ANEXOS…………………………………………..……………..XXIV

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………….......1 CAPÍTULO I: EL PROBLEMA 1. DESCRIPCIÓN DE LA SITUACION OBJETO DE DE

ESTUDIO………………………………………………………………….…...

1.1 FORMULACION DEL PROBLEMA…………………………………….

2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN……………………………………...

2.1 OBJETIVO GENERAL…………………………………………………..

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS………………………………………………..

3. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN….……………….……….

4. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN……………………………..

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO

1. ANTECEDENTES. DE LA INVESTIGACIÓN...............................................

2. BASES TEÓRICAS……………………………………………………………

2.1 RED………………………………………………………………..............

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2.1.1. CLASIFICACIÓN DE LA RED………………………….……….……..

2.1.1.1. SEGÚN SU TAMAÑO………………………………………………..

(A). RED DE ÁREA LOCAL (LAN)………………………………

(B). RED DE ÁREA EXTENSA (WAN)…………………………..

2.1.1.2. SEGÚN SU FORMATO DE TRANSMISIÓN……………..

(A)FORMATO ASINCRONO…………………………………….

(B). FORMATO SINCRONO……………………………………….

(C). TRANSMISIÓN SERIAL………………………………………

(D). TRANSMISIÓN EN PARALELO…………………………….

2.1.1.3. SEGÚN SU TOPOLOGÍA……………………………………………..

(A).TOPOLOGÍA EN BUS……………………………………........................

(B).TOPOLOGÍA EN ANILLO ………………………………………………….

(C). TOPOLOGÍA EN ESTRELLA ………………………………………………..

2.1.1.4. SEGÚN SU MEDIO DE TRANSMISIÓN……………………………

(A). PARES TRENZADOS……………………………………………………….

(B). CABLE COAXIAL DE BANDA BASE……………………………………..

(C). CABLE COAXIAL DE BANDA ANCHA…………………………………..

(D). FIBRA ÓPTICA………………………………………………………………

2.1.2. DISPOSITIVOS PARA UNA RED DE ÁREA LOCAL…………………

2.1.2.1. TARJETAS DE RED O NIC……………………………………………

2.1.2.2. COMPUTADORES U ORDENADOR……………………………….

2.1.2.3. CABLE UTP…………………………………………………………….

2.1.2.4. CONECTORES RJ-45…………………………………………………..

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2.1.2.5. CABLE COAXIAL…………………………………………………………

2.1.2.6. CONEXIÓN………………………………………………………….

2.1.2.7. SWITCH………………………………………………………………….

2.1.2.8. SOFTWARE………………………………………………

2.1.2.9. EL SISTEMA OPERATIVO………………………………

2.1.2.10. ESCALERILLA…………………………………………..

2.1.2.11. FACEPLATE………………………………………………

2.1.2.12. PISO FALSO………………………………………………

2.1.2.13. CANALETAS………………………………………………

2.1.3. DISPOSITIVOS PARA UNA RED DE ÁREA EXTENDIDA…

2.1.3.1. TARJETAS DE RED O NIC………………………………..

2.1.3.2. COMPUTADORES U ORDENADOR………………………

2.1.3.3. CABLE UTP…………………………………………………..

2.1.3.4. CONECTORES RJ-45………………………………………

2.1.3.5. CABLE COAXIAL…………………………………………….

2.1.3.6. SWITCH……………………………………………………….

2.1.3.7. FIREWALL…………………………………………………….

2.1.3.8. SOFTWARE……………………………………………………

2.1.3.9. PLATAFORMA FRAME RELAY……………………………..

2.1.3.10. ROUTER………………………………………………………

2.1.3.11. RADIO MICROONDAS………………………………………

2.1.3.12. RADIO MODEM………………………………………………

2.1.3.13. GATEWAYS…………………………………………………..

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2.1.3.14. GATEKEEPER………………………………………………..

2.1.3.15. CENTRALES TELEFÓNICAS……………………………..

2.2. SISTEMAS DE TELECOMUNICACIONES MÓVILES……………………..

2.2.1. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE UN SISTEMA MÓVIL…………….

2.2.1.1. REUTILIZACIÓN DE FRECUENCIAS………………………………

2.2.1.2. FRAGMENTACIÓN CELULAR………………………………

2.2.1.3. COMPARTICIÓN DE RADIOCANALES……………………

2.2.2. GSM…………………………………………………………………

2.2.2.1. CLASIFIACION SEGÚN RANGO DE FRECUENCIAS….

2.2.2.2. ARQUITECTURA DEL SISTEMA GSM……………………

2.2.2.3. CARACTERISTICAS DEL GSM…………………………….

2.2.2.4. VENTAJAS DEL GSM……………………………………….

2.2.2.5. SERVICIOS DEL GSM……………………………………….

2.2.2.6. CLASIFICACIÓN DE LOS SERVICIOS…………………….

(A). SERVICIO PORTADORES ………………………………….

(B). SERVICIOS SUMPLEMENTARIOS……………………….

2.2.3. CONCEPTO DE ANTENAS……………………………………………….

2.2.3.1. ANTENA HÉLICE CUADRIFILAR………………………….

2.2.3.2. MICRO ANTENA……………………………………………..

2.2.4. COMUNICACIÓN VÍA SATÉLITE…………………………………………..

2.2.4.1. RESEÑA DE LAS COMUNICACIONES POR

SATÉLITES……………………………………………………………..

2.2.4.2. TIPOS DE SATÉLITES………………………………………..

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(A) SATÉLITES ORBITALES…………………………………….

(B) SATÉLITES GEOESTACIONARIOS…………………………..

2.2.4.3. LEYES DE KEPLER…………………………………………..

2.2.4.4. CLASIFICACIÓN ORBITAL DE LOS

SATÉLITES……………………………………………………………

2.2.4.5. VENTAJAS DE ALGUNAS ORBITAS………………………..

2.2.4.6.COMPARACIÓN DE PARÁMETROS EN TIPOS DE

ÓRBITAS…………………………………………………

2.3. ESTACIÓN EN TIERRA (AERONAVES)………………………………

2.3.1. CARACTERISTICAS DE LAS ESTACIONES EN

TIERRA Y DE AERONAVES……………………….…………………………….

2.3.2. ORGANIZACIÓN Y EMPLAZAMIENTO DE

LAS ESTACIONES EN TIERRA……………………..……………………………

2.3.3. DESPLAZAMIENTO DEL EFECTO DOPPLER………………..

2.3.4. INSTITUTO NACIONAL DE AERONAUTICA CIVIL

VENEZOLANA(INAC)……………………………………………….………………

…..

2.4. RECOMENDACIÓN UIT-R M.1040……………………..……………..

3. SISTEMAS DE VARIABLES………………………………………………….

CAPÍTULO III: MARCO METODOLÓGICO

1. TIPO DE INVESTIGACIÓN.....................................................................

2. TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIÓN DE

DATOS...........................................................................................................

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3. METODOLOGÍA SELECCIONADA............................................................

4. CUADRO Y CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES Y RECURSOS.....

5. CRONOGRAMA DE TRABAJO…………………………………….......

CAPÍTULO IV. ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

1. ANÁLISIS Y DISCUSION DE LOS DATOS Y LOS

RESULTADOS...........................................................................

1.1 DESARROLLO DE CADA FASE DE LA

INVESTIGACION.................................................................................

2. DISCUSIÓN DE LOS RESULTADOS……………………………………..

CONCLUSIÓN………………………………………………….……….……….

RECOMENDACIÓNES………………………………………..……….………..

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………..…………….…

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ÍNDICE DE FIGURAS

Pág. 1. RED DE ÁREA LOCAL (LAN)…………………….………………………..

2: RED DE ÁREA EXTENSA (WAN)……………………………………….

3: TOPOLOGÍA EN BUS………………………………………………………….

4: TOPOLOGÍA EN ANILLO ………………………………………………….

5: TOPOLOGÍA EN ESTRELLA …………………………………………..…….

6: REUTILIZACIÓN DE FRECUENCIA……………………………………………

7: FRAGMENTACIÓN CELULAR………………………………………..…………

8: ANTENA CUADRIFILAR………………………………………………………

9: MICROANTENA (INTERNA) …………………………………….……………

10: ÓRBITA ELÍPTICA ESTANDO EL SOL EN UNO DE

SUS FOCOS….............................................................................

11: EL VECTOR POSICIÓN DE CUALQUIER PLANETA

RESPECTO DEL SOL……………………….…………………….……….

12: RELACIÓN ENTRE LOS CUADRADOS DEL PERIODO DE

ÓRBITA DE DOS PLANETAS Y EL RADIO DE CUBO DE SUS

EJES SEMIMAYORE……………………………………………….………….

13: UBICACIÓN DE SATÉLITES…………………………………………..……..

14: ALTURAS ORBITALES DE LOS SATÉLITES……………………….…..

15. DESPLAZAMIENTO DE FASE DE 4 SÍMBOLOS…………………..……

16. ARQUITECTURA DE LA RED TIERRA-AIRE/AIRE-TIERRA…………

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17. RED GSM DENTRO DEL AVIÓN…………………………………………

18. AZIMUT Y ÁNGULO DE ELEVACIÓN PARA LAS ESTACIONES………

19. MODELO DE SUBIDA DEL SATÉLITE…………………………………..

20. TRANSPONDER DEL SATÉLITE………………………………………...

21. MODELO DE BAJADA DEL SATÉLITE………………………………….

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ÍNDICE DE CUADROS

Pág. 1. PARÀMETROSPRINCIPALESDELTFTS……………………………………

2. CUADRO DE ACTIVIDADES…………………………………………..

3. PARÁMETROS PRINCIPALES DEL TFTS.…………………………………..

4.VALORES DE LA PLANTILLA DEL ESPECTRO DE

RADIOFRECUENCIA DENTRO DE BANDA EN EL TFTS…………

6. BALANCE DEL ENLACE TÍPICO DE UN ENLACE AIRE-TIERRA

EN UN TFTS…………..…………………………………………………

7. EQUIPOS SELECCIONADOS…………………………………………..

8. PARÁMETROS SELECCIONADOS PARA REALIZAR LOS

CÁLCULOS………………………………………………………………….

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INDICE DE TABLAS

1. VALORES ASOCIADOS ESTACIÓN MÓVIL…………………………..

2. VALORES ASOCIADOS ESTACIÓN BASE………………………………..

3. COMPARACIÓN DE PARÁMETROS EN TIPOS DE ORBITAS………….

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ÍNDICE DE ANEXOS

A. ENTREVISTA……………………………………………………………

B. SIMULACIÓN…………………………………………………………

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INTRODUCCIÓN El sistema de telecomunicaciones en aeronaves, ha sido aplicado por pocos

países a nivel mundial, de manera exacta únicamente en el continente

Europeo en Francia, por ciertas aerolíneas, que poseen la infraestructura

tecnológica adecuada para desarrollar las comunicaciones móviles durante

un vuelo.

El señalamiento anterior se establece con la finalidad de comprender que

diseñar una red, las variables e información esenciales para validar el

funcionamiento de estos sistemas y procedimientos de los servicios y

transporte de datos es algo primordial para la solución de los problemas de

acceso a internet y telefonía móvil en aeronaves.

Del mismo modo, en la actualidad se instaura una oportunidad de

implementar una arquitectura de redes de telecomunicaciones, todo esto por

medio de ciertas metodologías planteadas por las organizaciones

encargadas al respecto, como las que proponen el diseño de plataformas

basadas en los sistemas terrenales de telecomunicación en vueloTFTS

(TerrestialTelecomunicationSiystems), en donde se encuentra la

recomendación UIT-R M.1040.

En tal sentido, a dichas necesidades planteadas el presente trabajo de

investigación trata de proporcionar el diseño de una red para el servicio

público de telecomunicaciones en aeronaves según la recomendación UIT-R

M.1040 y establecer requerimientos para realizar la integración de la red

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mediante una arquitectura y así dar paso a la tecnología hasta ahora

inexistente en los sistemas de telecomunicaciones móviles en aeronaves a

nivel nacional.

Es posible proporcionar los sistemas terrenales de telecomunicación en

vuelo TFTS, puesto que los procedimientos operacionales en conjunto de

estos sistemas tienen como objetivo mantener las bandas de frecuencia

entre 1 670-1 675 MHz y 1 800-1 805 MHz, para que sean completamente

compatibles con otros sistemas a bordo, en especial con los de seguridad.

Cabe señalar que esto significa que la implantación de estos sistemas de

telecomunicaciones generará la comunicación entre los pasajeros de un

vuelo con el exterior, en otras palabras, tierra.

El estudio fue organizado en cuatro capítulos:

En el Capítulo I, se establece todo lo concerniente con el planteamiento del

problema, determinación de los objetivos de la investigación, con la

respectiva justificación, alcance y delimitación.

Posteriormente, el Capítulo II, se construye la relación de los antecedentes

de las variables de la investigación y de las bases teóricas a través de las

cuales se despliegan el análisis y diseño del sistema propuesto, igualmente

se enfocan puntos importantes correspondientes con el método por el que

se basa el desarrollo del proyecto y se conceptualizan teóricamente y

operacionalmente las variables de estudio.

Seguidamente se elabora el Capítulo III, en el cual se expresan los diversos

criterios que se consideran para proponer el tipo de investigación desde una

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perspectiva metodológica, de la misma manera se explica el diseño de

investigación y los pasos realizados para el desarrollo de la misma.

Finalmente, en el Capítulo IV, se elabora la estructura del diseño, la

descomposición teórica de los elementos y la maniobra del sistema y por

último se enuncian las conclusiones y las pertinentes recomendaciones.