Municipal Communications Infrastructure for Rural Telemedicine in a Latin-American Country

Abstract— A design methodology for a pilot communications

infrastructure to enable Telemedicine services in ambulatory primary health care centers located within “Baruta” and “El Hatillo” municipalities in Venezuela’s Miranda state. The main purpose of the proposed infrastructure is to provide voice and data network connectivity between these primary care centers and a chief facility, a local major hospital. The design of the infrastructure was based on a prior assessment of the physical infrastructure and medical resources available at the ambulatory centers, as well as the characteristics of their surroundings. A wireless IEEE 802.11 technology was chosen as being the most adequate for this particular application, after having considered several other alternatives. Features such as technical adequacy, ease and cost of installation and operation, etc., were used as selection criteria. The design included both physical and logical aspects of the infrastructure. The design’s performance was analyzed under the simultaneous use of different applications regarding quality of service, bandwidth, and delay parameters. Simulations results indicate the feasibility of the proposed communication infrastructure for this type of primary health care centers.

Keywords— Telemedicine, Online health, Remote consultation, Teleconsulting, eHealth

I. INTRODUCCIÓN

A PREVENCIÓN de enfermedades, el diagnóstico temprano y la respuesta oportuna a las emergencias

médicas enfrentan dificultades considerables tanto en zonas rurales como urbanas con difícil acceso del mundo en desarrollo, donde generalmente las instalaciones sanitarias adolecen de serias deficiencias. Tal es el caso de muchos centros de salud de atención primaria en América Latina. La telemedicina tiene el potencial de contribuir significativamente a reducir las consecuencias de esta situación en este tipo de centros de atención primaria.

Algunas actividades de este trabajo han sido parcialmente subvencionadas

por el Decanato de Investigación y Desarrollo de la Universidad Simón Bolívar (USB), Caracas, Venezuela.

A. Zambrano, Grupo de Redes y Telemática Aplicada (GRETA) de la USB, [email protected]

R. I. García, GRETA, USB, [email protected] M. K. Huerta, GRETA, USB, [email protected] M. De Andrade, Universidad Politécnica de Cataluña (UPC), Barcelona,

España, [email protected]

La telemedicina ha venido experimentado considerable

expansión en años recientes en América Latina. Numerosas redes de telemedicina han sido desplegadas recientemente en la región para interconectar centros de salud de atención primaria remotos a proveedores de salud secundarios y terciarios, tales como grandes hospitales equipados con líneas completas de servicios diagnósticos y terapéuticos generales y especializados. Diferentes tipos de tecnologías de telecomunicaciones, tales como fibra óptica, transmisión de radiofrecuencia y enlaces satelitales, ya han sido usados para este fin en América Latina [1]. En el caso específico de Venezuela, la carencia de una infraestructura de telecomunicaciones adecuada en muchas áreas remotas o de difícil acceso, la vialidad deficiente, y una electrificación poco confiable o inexistente, se cuentan entre las mayores dificultades para instaurar redes rurales de telemedicina. Además, existen limitaciones severas en los presupuestos estatales y municipales que limitan su capacidad de cubrir o subvencionar el alto costo que supone la instalación operación y mantenimiento de redes de telecomunicaciones rurales [2].

Los municipios de “Baruta” y “El Hatillo” del Estado Miranda de Venezuela no están exentos de tales difíciles condiciones. Estas dos municipalidades están geográficamente contiguas y situadas dentro del área suburbana de Caracas. Juntas engloban 14 centros de salud de atención primaria, sobre todo en áreas rurales remotas o en zonas suburbanas marginales de difícil acceso. La mayor parte de estos centros, localmente conocidos como “Medicaturas Rurales” y "Ambulatorios", están aislados del resto del sistema de asistencia médica, público o privado. Tal aislamiento causa dificultades serias para la prevención de enfermedades, diagnóstico, y remisión para atención secundaria, así como para aplicar el tratamiento apropiado en emergencias médicas.

Presentamos aquí una infraestructura de telecomunicaciones dirigida a mitigar esta situación en los dos municipios antes mencionados. En las secciones subsecuentes se describen las pautas metodológicas usadas para su diseño y se ofrece una discusión de los resultados obtenidos. La descripción cubre la recolección de datos, incluyendo la evaluación de la infraestructura y de los recursos disponibles en los centros ambulatorios, así como las características de sus alrededores; los requisitos básicos de la infraestructura de telecomunicación; la elección de la tecnología más apropiada para esta infraestructura particular de telecomunicaciones; el

A. Zambrano, R. I. García, Member, IEEE, M. K. Huerta, Member, IEEE, and M. De Andrade, Student Member, IEEE

Municipal Communications Infrastructure for Rural Telemedicine

in a Latin-American Country

L

IEEE LATIN AMERICA TRANSACTIONS, VOL. 10, NO. 2, MARCH 2012 1489

diseño de la infraestructura física de la red; y finalmente los protocolos usados en el diseño de la infraestructura lógica. La discusión y conclusiones finales son extraídas de resultados de simulación y evaluación del desempeño de la red.

II. MÉTODOS

A. Recolección de datos

El proceso de diseño es precedido por una etapa de recolección de información para determinar las exigencias básicas que deben ser satisfechas por la red. Esto incluye un estudio del área donde será desplegada la red, número de usuarios, servicios esperados, aplicaciones posibles, cobertura, exigencias de seguridad, infraestructura física y tecnológica, etc. [3]. La inspección directa y las entrevistas son los procedimientos principales de recolección de datos que se utilizan en esta etapa. Otra información específica recolectada en cada centro de cuidado primario está relacionada con sus rasgos topográficos, ambientales y de sus alrededores, número de casos manejados diariamente, y la cantidad y el nivel de calificación de todo el personal de salud existente. La Tabla I presenta un breve resumen de algunos resultados de la recolección de datos. La Fig. 1 muestra la localización geográfica de los catorce centros de asistencia primaria de ambos municipios junto con el “Centro Médico Docente La Trinidad (CMDLT)”, hospital que funciona como centro médico principal de referencia de la red.

B. Requisitos de la infraestructura de telecomunicación

Las exigencias globales de infraestructura a ser satisfechas se definen sobre la base de la información obtenida durante la etapa de recolección de datos. Los requisitos primordiales son: 1. Proporcionar conectividad a los 14 centros de asistencia

primaria y al centro médico principal. 2. Sustentar tráfico de datos, audio y vídeo para tele-consulta,

transmisión de señales biomédicas, tele-educación, etc. 3. Permitir telefonía IP (VoIP). 4. Utilizar tecnologías de telecomunicación robustas, pero de

bajo costo de instalación y mantenimiento, y fáciles de operar y mantener.

C. Selección de tecnología

La tecnología a ser usada se seleccionó durante el proceso de diseño a fin de proporcionar una base apropiada para el desarrollo de la red [4], y la elección se enfoca en la optimización de la relación de calidad/costo [5]. Una comparación inicial entre tecnologías alámbricas (ADSL) e inalámbricas, tales como VHS, WiFi, WiMAX y satélite, indica que aunque la primera ofrece beneficios como mayor ancho de banda, tasas de error reducidas, seguridad física e independencia ambiental, su uso resultaría en costos de instalación y reconfiguración inaceptablemente altos [6]. Dado que un significativo número (10/14) de centros de atención primaria no cuentan con acceso a infraestructuras de telecomunicación alámbrica, y estando además localizados en

áreas remotas o de difícil acceso, se decidió que el uso de tecnologías inalámbricas, caracterizadas por su ubicuidad, inferior costo y mayor simplicidad de instalación y reconfiguración [7], satisfaría mejor el objetivo deseado.

Varias tecnologías disponibles de comunicaciones inalámbricas fueron comparadas para decidir cuál sería la más conveniente para esta aplicación en particular. A tal efecto, se realizó un análisis sobre el alcance, velocidad, frecuencia, y costo de instalación y operación. Tanto WiMAX como las tecnologías satelitales serían las opciones lógicas sobre la base de un análisis únicamente técnico debido a su mayor alcance y velocidad. Sin embargo, ambas tecnologías tuvieron que ser desechadas ya que sus costos de operación e instalación superan considerablemente las posibilidades financieras disponibles para el presente desarrollo. Por tanto, y sopesando las características técnicas y el impacto económico de las tecnologías inalámbricas antes mencionadas, la finalmente seleccionada fue la basada en el estándar IEEE

TABLA I BREVE RESUMEN DE ALGUNOS RESULTADOS DE LA RECOLECCIÓN DE DATOS

Tipo Descripción Cantidad a

Infrastructura TCI existente

Línea telefónica fija 4/14 Conexión Internet 0/14PC 4/14

Equipo médico operativo (capaz de generar datos transferibles)

Electrocardiografía 9/14 Sonografía 2/14 Colonoscopia 3/14 Rayos X 2/14

Características ambientales globales

Terreno montañoso 14/14 Vía de acceso 7/14 Zona rural 8/14 Zona urbana marginal 6/14

Operación

Total Personal (Médico y paramédico) ~150

Promedio mensual de casos tratados (total de consultas y emergencias)

~9000

Promedio mensual de casos referidos ~2700

a Relación cantidad de centros/total.

Figura 1. Localización de los catorce centros primarios, del centro médico principal (CMDLT), y de la oficina de administración de la red (USB).

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802.11 (WiFi). La tecnología WiFi ofrece actualmente los costos de

instalación y mantenimiento más bajos debido a su amplia utilización. A pesar de que en principio el alcance de esta tecnología está limitada a decenas de metros, varios grupos de investigación [2], incluyendo el Programa EHAS de la Universidad del Cauca en Colombia [8] y GITEL en la Universidad de Los Andes de Mérida en Venezuela [9], han sido capaces de aumentar considerablemente el alcance hasta decenas de kilómetros introduciendo cambios tecnológicos menores. Además la tecnología WiFi opera en la banda Industrial, Científica y Médica (ISMO), permitiendo un ahorro significativo de costos de operación. Todos estos rasgos se traducen en una opción tecnológica atractiva para áreas rurales y de difícil acceso donde no existen actualmente ni infraestructuras de telecomunicaciones ni recursos económicos disponibles [10].

El estándar específico 802.11g fue seleccionado para la presente aplicación. Este estándar funciona en la banda libre de licencia de 2.4GHz con velocidades de transferencia de datos de hasta 54Mbps, aunque hay estudios que señalan que la velocidad de transferencia de datos en la capa MAC por lo general se encuentra entre 40 y el 50 % de ese valor, es decir entre 21 y 27 Mbps [11]. Se contempla en el futuro cercano mejorar al estándar 802.11n lo cual requeriría una inversión adicional moderada.

III. INFRAESTRUCTURA FÍSICA DE LA RED

A. Inspección de locaciones

Se realizaron estudios de radiofrecuencia para evaluar el nivel de ruido y la interferencia en la frecuencia operación de la red [12]. El equipo utilizado consiste de un computador portátil equipado con un software de análisis de espectro y una Tarjeta de Interfaz de Red (NIC) inalámbrica. El sistema fue configurado en el modo de monitor para observar pasivamente el tráfico en redes locales y obtener información sobre canal de operación, nivel de señal recibida, tasa de transporte, y SNR. El estudio de interferencia fue realizado en cada uno de los 14 centros primarios usando el software “Covera Zone”, que permite inspecciones en sitio, y genera mapas de cobertura e informes [13].

El estándar IEEE 802.11 divide la banda de 2.4GHz en catorce canales de transmisión separados 5MHz entre ellos y con un ancho de banda (BW) de 22MHz por lo que el traslape puede causar interferencia significativa entre ellos [14]. El estudio realizado en los sitios indica que los canales 1, 3, 6, 7, 9, 10, y 11 están siendo utilizados actualmente. De estos, solamente los canales 1, 6, y 11 no presentan traslape significativo, están siendo utilizados por la mayor parte de los puntos acceso, y fueron escogidos para ser usados en esta red.

La topografía general que es predominantemente montañosa y el hecho de que algunos centros están también localizados cerca de estructuras electromagnéticamente obstructivas terminaron siendo las principales consideraciones

a tener en cuenta durante el diseño de la infraestructura física de la red.

B. Simulación de enlaces

El proceso de diseñar el sistema de telecomunicación inalámbrico requiere la realización de un estudio de la propagación electromagnética en la zona para asegurar que el nivel de señal recibido proporcione el retorno requerido en cada enlace [15]. El programa de simulación “Radio Mobile” [16], una herramienta de software libre, fue utilizado para predecir el desempeño y los patrones de radiación del sistema de radio usando datos digitales de elevación de terreno para la extracción automática del perfil de trayectoria entre emisor y receptor. Se obtuvieron perfiles de enlace para comprobar la línea de vista (LOS), algo imprescindible cuando se usa tecnología IEEE 802.11. Esto permite ajustar la altura y colocación de la antena de modo que se asegure una claridad del 60 % de la primera zona Fresnel. El software proporciona los rangos de ganancia de las antenas, la pérdida de conexión tolerable, y la potencia de transmisión mínima requerida en cada trayecto de enlace [5]. Se usó el Modelo de Terreno Irregular “Longley-Rice” (ITM) [17], basado en teoría electromagnética, análisis estadístico de características de terreno y mediciones de radio, para predecir la propagación sobre la topografía descrita por los datos digitales de elevación de la zona [18]. El ITM es válido para frecuencias de operación entre 20MHz y 20GHz, y predice la atenuación de la señal de radio en función de la distancia, y de la variabilidad temporal y espacial de la señal.

Para llevar a cabo las simulaciones se cargaron en el programa los datos de elevación del terreno y se definieron las propiedades de la red. Además, se establecieron las características del equipo y los “Sistemas” a ser usados en la simulación mediante “Radio Mobile” [16] a fin de identificar parámetros tales como potencia de transmisión, pérdidas de cable y conector, ganancia de antena y patrones de radiación, altura de torres, etc. Algunos de estos parámetros se muestran en la Tabla II.

Cada trayecto de enlace se configuró con un margen de desvanecimiento mayor que 10 dBm, en base a las características ambientales prevalecientes en ambos municipios. Esto significa que para que un enlace sea

TABLA II PARÁMETROS DEL SISTEMA PRINCIPAL

Nombre del “Sistema”

Nivel Trans. (dBm)

Sensitiv. (dBm)

Tipo de Antena (Patrón Rad.)

Ganancia Antena (dBi)

Centro_volcan

15 -73 omnidireccional 22

Centro 15 -73 omnidireccional 15 Centro_rural 15 -73 omnidireccional 19

Centro_1 15 -73 omnidireccional 12 Estacion_rura

l 15 -80 direccional 27

Estaciones 15 -73 direccional 22 Dir_troncal 15 -73 direccional 15 Dir_troncal1 15 -73 direccional 19 Estacion_1 15 -73 direccional 12

La Mina 15 -80 direccional 15 Estacion_2 15 -73 directional 9

ZAMBRANO et al.: MUNICIPAL COMMUNICATIONS INFRASTRUCTURE 1491

considerado estable y robusto, la potencia de la señal recibida debe ser 10 dB mayor que la sensibilidad de tarjeta inalámbrica del receptor. A los catorce centros primarios se les asignó el papel de subordinado para la simulación de “Radio Mobile”, con antenas direccionales que apuntan hacia la antena omnidireccional de equipos “hub” (Repetidor) trabajando en el papel de comando.

C. Topología física

La infraestructura física fue diseñada una vez que todos los parámetros de red mencionados anteriormente fueron definidos y después de realizar las pruebas de simulación. El diseño de la infraestructura de comunicaciones está basado en una topología jerárquica, para permitir su futura escalabilidad y lograr el mejor desempeño.

La Fig. 2 presenta la infraestructura de comunicaciones que consiste en los 14 centros de asistencia primaria, la instalación médica central principal (CMDLT), y un centro de administración de red localizado en las cercanías dentro del campus de la Universidad Simón Bolívar (USB), para un total de 16 estaciones finales. Seis repetidores también forman parte de la topología con el fin de proporcionar línea de vista (LOS) entre antenas en el ambiente predominantemente montañoso de esta red. La topología está dividida en dos capas que totalizan 20 enlaces, con distancias de entre 0.5 a 12 kilómetros, como se muestra en la Fig. 2.

La capa troncal consiste del nodo central, localizado en la instalación de asistencia médica principal (CMDLT), y dos nodos de repetidor (“IVSS La Trinidad” y "Volcán"). La capa de distribución consiste de dos nodos de distribución (“Santa Fe” y "Turgua"), dos nodos de repetidor (“La Arenera” "y Jesus Reggeti"), varias estaciones finales (centros de asistencia médica primarios), y la instalación administrativa de la red (USB).

La naturaleza de los enlaces está determinada tanto por las características del terreno como por la restricción de 1W máximo de EIRP para la banda de 2.4GHz establecida por el Consejo de Nacional de Telecomunicaciones de Venezuela (CONATEL). Para la capa troncal fue desechado el uso de un solo enlace tipo “punto a multipunto” debido al alto tráfico esperado. En cambio, se decidió instalar enlaces tipo “punto a punto” hacia los dos nodos repetidores troncales (“IVSS La Trinidad” y "Volcán") usando antenas direccionales. En la capa de distribución se utilizan enlaces tipo “punto a multipunto” con antenas omnidirecionales, excepto en los dos nodos repetidores de distribución (“La Arenera” "y Jesus Reggeti") que también usan enlaces tipo “punto a punto”.

A fin de mantener un cierto nivel de conectividad cuando un nodo o enlace fallen es necesario incluir algún tipo de redundancia. Como esto aumenta los requisitos de equipos y y trayectos de enlace, es importante analizar con cuidado las necesidades cruciales de conectividad de la red para mantener bajos los costos de operación e instalación [19].

Figura 2. Infraestructura de telecomunicación.

Con esto en mente, se decidió ofrecer redundancia sólo en

el nivel de capa troncal. Como se muestra en la Fig. 2, se incluye un enlace de reserva entre los dos nodos repetidores (“IVSS La Trinidad” y "Volcán") por si cualquiera de los dos enlaces primarios hacia el nodo central (CMDLT) fallase.

D. Resultados de la simulación de enlaces

Nivel de señal recibida: Entre -57 dB y -67 dB, teóricamente suficiente para las tarjetas inalámbricas escogidas. La tarjeta inalámbrica usada requiere -73 dB para trabajar a una velocidad de 54 Mbps. Este valor se toma como una referencia de sensibilidad para tratar de lograr el mayor ancho de banda posible.

Margen de desvanecimiento (Fade margin): Valores de entre 10 y 17 dB son suficientes para considerar que el enlace es estable, dadas las características de terreno montañoso donde el centro de salud primario está localizado.

“Clearance”: Se requiere un valor de 60% en la primera Zona de Fresnel para asegurar que el 100% de las señales llegan al receptor.

Relación Señal Ruido (SNR): Se estableció el nivel entre 48 y 58 dBm, de modo que la señal exceda suficientemente el nivel de ruido. Se estableció un nivel de ruido de -115.55 dBm para todas las estaciones.

IV. INFRAESTRUCTURA LÓGICA

La conexión lógica se refiere a los estándares y protocolos que permiten la interconexión entre los dispositivos a fin de controlar el proceso de enrutamiento y flujo de datos en la red. Estos protocolos se pueden referir al modelo de OSI o al TCP/IP [20].

En este diseño se escogió el modelo del protocolo TCP/IP. El enrutamiento IP se realiza usando el entorno de direcciones privadas 192.168.0.0/24, dividido en 15 subredes que tienen disponibles 16 segmentos de dirección. La conexión a Internet de la red se hace por el nodo troncal central (CMDLT) a través de su propio proveedor de servicio de Internet (ISP).


V. EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DE LA RED

Las aplicaciones de los servicios de salud basados en la telemedicina generalmente conforman un tráfico muy heterogéneo, lo que le impone a la red una gran variedad de requisitos [21]. Es por tanto deseable conducir un amplio análisis del tráfico de red esperado antes de su despliegue [22]. Tal análisis es sobre todo importante cuando usemos tecnología de comunicación del estándar IEEE 802.11 en un medio de transmisión donde sus características pueden afectar el desempeño de la red respecto a aspectos tales como limitación del ancho de banda, altos índices de error, e interferencia causada por otros usuarios que comparten el mismo canal de transmisión [23,24]. En este diseño utilizamos el simulador de redes “Optimized Network Engineering Tool” (OPNET) para realizar el análisis del comportamiento de la red [25]. Varias aplicaciones fueron simuladas para verificar la conformidad con las exigencias del diseño en términos de ancho de banda y retardo, así como dos parámetros de medición de la Calidad de Servicio (QoS).

A. Metodología de simulación

La red fue simulada con OPNET en el modo “infrastructure”. Para ello fue subdividida en 8 “Base Station Systems” (BSS), como se muestra en la Fig. 3. Esta red consiste en 15 estaciones clientes: 14 centros de asistencia primaria, más el administrador de red (USB). También contiene 6 nodos repetidores, modelados como gestores inalámbricos de tráfico, y una estación central que corresponde al CMDLT (instalación médica principal), donde se localiza el Punto de Acceso al proveedor de servicio de Internet (ISP). Los siguientes parámetros se establecen en cada estación inalámbrica:

a. “BSS Identifier” (BSSID). b. Requisito de sensibilidad mínima de la señal recibida

(correspondiente a la tarjeta inalámbrica previamente seleccionada).

c. Tasa de flujo de datos (54 Mbps). d. “Equivalent Isotropic Radiated Power” (EIRP).

A fin de establecer el tráfico presente en la red se configuraron tanto la aplicación como los perfiles de los módulos. Mientras que el módulo de aplicación define las aplicaciones en la red (navegación en web, servicio FTP, correo electrónico, videoconferencia, etc.), el módulo de perfil describe cómo son usadas en las estaciones cliente [26].

B. Aplicaciones

Aplicaciones de correo electrónico, FTP, HTTP, y protocolos de vídeo se utilizan para apoyar una gran variedad de aplicaciones de telemedicina, tales como seguimiento de pacientes, tele-consulta, tele-diagnóstico, transmisión de señales e imágenes biomédicas en vivo y pregrabadas, dirección de registro médico en línea, transmisión de información administrativa, formación de personal, etc. Por lo tanto la red debe satisfacer exigencias diferentes para cada aplicación, que deben ser también evaluadas en términos de parámetros de calidad de servicio (QoS) [27].

Los requisitos para el presente diseño se establecieron en

cada caso usando valores típicos obtenidos de una revisión amplia de la literatura. Los valores elegidos se muestran en la Tabla III. Cada una de las aplicaciones fue simulada con OPNET utilizando los parámetros requeridos a fin de verificar qué tan bien es capaz la red de soportar varios servicios con un nivel de QoS suficiente para el fin propuesto.

C. Escenarios de simulación

Se simularon cuatro escenarios mediante combinaciones de diferentes aplicaciones: correo electrónico, navegación en web, FTP, VoIP, y videoconferencia. A continuación se listan estos escenarios juntos con los resultados de su simulación. En todos los escenarios se supuso que el servidor que contiene todas las aplicaciones está en la red cableada. Escenario 1: Navegación en web y aplicaciones de correo electrónico, que no imponen grandes exigencias a la red, y son muy eficaces y extensamente usadas en varios servicios como consulta remota, distribución de información administrativa, educación remota, etc.

- Ancho de Banda: Entre 400 y 1000 kbps, con un promedio global 604.61 kbps.

- Retardo: Todas las estaciones mostraron un retardo de menos de 4.22 ms, con un promedio global de 1.88 ms.

Se cumplen los requisitos de ancho de banda y retardo. Escenario 2: Lo mismo que el Escenario 1 más aplicaciones FTP. Entre éstos el protocolo FTP es el que requiere mayor ancho de banda. Es muy usado en servicios de telemedicina que necesitan transferir gran cantidad de datos, como diagnóstico remoto, monitoreo remoto de parámetros biológicos, recuperación de datos administrativos, etc.

Figura 3. Los ocho Sistemas de Estación Base (BSS) de la red.

TABLA III PARÁMETROS QOS REQUERIDOS

Aplicación Ancho de banda Retardo PLR

Navegación Web > 32 kbps < 100 ms < 15% FTP > 64 kbps < 180 s < 3%

Correo electrónico 4-24 kbps - < 3% Videoconferencia > 384 kbps < 100 ms < 10%

VoIP (G.729) > 16 kbps < 50 ms < 19%


- Ancho de Banda: Entre 200 y 850 kbps, con un promedio global de 541.45 kbps.

- Retraso: Máximo de 8.46 ms, con un promedio global de 3.35 ms.

Se puede concluir que esta infraestructura soportaría adecuadamente el servicio adicional de FTP.

Escenario 3: Lo mismo que el escenario 2 más el uso de telefonía IP (VoIP), la cual necesita ejecución en tiempo real e impone exigencias más elevadas a la red. La implantación de VoIP en la presente red introduciría el servicio de telefonía a estos centros de asistencia primaria, lo que sería una ventaja muy significativa, sobre todo en caso de emergencias.

- Ancho de Banda: Entre 300 y 1200 kbps con un promedio global de 482.54 kbps.

- Retardo: Un promedio global de 4.45 ms. Todas las estaciones satisfacen las exigencias de ancho de banda. El requisito impuesto por VoIP de que el retardo sea menor que 50ms también se satisface. Escenario 4: Lo mismo que el Escenario 3 más

videoconferencia. Como en caso de VoIP la teleconferencia de vídeo es una aplicación en tiempo real e impone exigencias aún más altas a la red. Este servicio sería muy útil para urgencias, tele-consulta, tele-diagnóstico, tele-educación etc.

- Ancho de Banda: El promedio global de las estaciones es de 224.87 kbps, y sólo alrededor del 7% de ellas satisfacen el requisito mínimo de ancho de banda para videoconferencia.

- Retardo: El promedio global de retardo es de 73.24 ms, y el 67% de las estaciones satisfacen el requisito de máximo retardo permitido para videoconferencia.

El aumentado tráfico por el uso combinado de las cinco aplicaciones causa la congestión de la red. Una opción posible es no usar todas las aplicaciones simultáneamente así como poner en práctica otros mecanismos para asegurar un QoS aceptable.

VI. CONCLUSIONES

Se ha diseñado una infraestructura de telecomunicaciones para centros de asistencia médica primaria ambulatoria, localizados en dos municipios del estado Miranda en Venezuela, con el objeto de suministrar conectividad de servicios de telemedicina entre dichos centros y una instalación principal de asistencia médica de referencia. El análisis de los resultados obtenidos de la simulaciones y de la evaluación del desempeño de la red bajo distintos escenarios, descritos en la sección precedente, demuestra que la infraestructura de telecomunicaciones diseñada puede satisfacer suficientemente los requisitos de uso simultáneo de los servicios de correo electrónico, HTTP, FTP y telefonía VoIP en todas las estaciones de la red, en términos del ancho de banda requerida, tiempo retardo y parámetros QoS. Sin embargo, esta infraestructura no parece satisfacer plenamente los requisitos mínimos de QoS en lo que a la aplicación de videoconferencia se refiere, si se pretende usarla simultáneamente a las otras cuatro aplicaciones.

El análisis del Escenario 4 indica que la distribución de ancho de banda deja de ser uniforme en cuanto se añaden aplicaciones de tiempo real a las aplicaciones de tipo de tiempo retardado. También se constató que los valores de retardo crecen cuando al aumentar el número de aplicaciones aumenta la congestión de red.

Una vez que la viabilidad técnica de este proyecto ha sido demostrada, su realización y operación ayudarán a mejorar considerablemente la cantidad y la calidad de los servicios de asistencia médica primaria que se ofrecen a las poblaciones de los municipios de “Baruta” y “El Hatillo. La realización y puesta en marcha de la infraestructura propuesta permitirá que estos centros de asistencia primaria mejoren significativamente los servicios que ofrecen a sus comunidades. Con ella el personal de estos centros podrá mejorar el tratamiento de emergencias, ampliar sus capacidades diagnósticas, referir coordinadamente pacientes a centros de atención secundaria, y hasta manejar más eficientemente sus tareas administrativas. Así mismo, la red puede proveer nuevas capacidades para realizar otras actividades importantes tales como entrenamiento de personal, divulgación de información preventiva, etc. El éxito de la implantación de esta red dependerá, además de una disponibilidad tecnológica y financiera sostenible, y de otros factores críticos [28], tales como aumento de la exposición y aceptabilidad pública, apoyo político, soporte gubernamental, personal adecuadamente entrenado, legislación apropiada, etc.

RECONOCIMIENTO

Las autoras desean expresar su agradecimiento por colaboración recibida del personal de los centros de salud de atención primaria de los Municipios “Baruta” y “El Hatillo”.

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Andreína Zambrano nació en Caracas, Venezuela. Obtuvo su título de Ingeniero Electrónico en la UNEFA, Maracay, Venezuela, en 2006, y el grado de Magister en Ingeniería Biomédica de la Universidad Simón Bolívar (USB), Caracas, Venezuela, en 2009. Durante sus estudios de postgrado se desempeñó como Asistente Académico en el Grupo de Redes y Telemática Aplicada (GRETA) de la

USB, donde trabajó en diseño de redes inalámbricas de telemedicina. Sus intereses están orientados hacia las áreas de telemedicina y eSalud. Actualmente se encuentra prosiguiendo estudios doctorales en la Universidad de Porto, Portugal.

Rebeca I. García Betances (M’10) obtuvo su título de Ingeniero en Telecomunicaciones en 2009 de la Universidad Católica Andrés Bello, Caracas, Venezuela, y el de Magister en Ingeniería Biomédica en 2011 de la Universidad Simón Bolívar (USB), Caracas, Venezuela. Durante sus estudios de postgrado se desempeñó como Asistente de Investigación en el Grupo de Redes y Telemática Aplicada (GRETA) de la

USB. Ha participado en el diseño e implementación de redes inalámbricas de área local y redes de telemedicina rural. Ha sido miembro del Comité Organizador de las Jornadas Nacionales de Telecomunicaciones. Su principal interés de investigación actualmente es el desarrollo de tecnologías inalámbricas de baja complejidad para la identificación automática de pacientes y el acceso a sus historias médicas electrónicas.

Mónica K. Huerta (M’03) nació en Caracas, Venezuela. Obtuvo su título de Ingeniero Electrónico y el grado de Magister en Ingeniería Biomédica de la Universidad Simón Bolívar (USB), Caracas, Venezuela, en 1994 y 1999, respectivamente. En 2006 obtuvo el grado de Doctor en Ingeniería en Telecomunicación de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), Barcelona, España.

Desde 1995 trabaja adscrita al Departamento de Electrónica y Circuitos de la USB, donde actualmente es Profesora Asociada. La Prof. Huerta fue fundadora y es actualmente coordinadora del Grupo de Redes y Telemática Aplicada (GRETA) de la USB. Durante 2010 se desempeñó como Investigadora Visitante en el Grupo de RF de la Universidad de Barcelona, España. Ha participado en numerosos proyectos de investigación nacionales e internacionales, así como en la organización a nivel local y regional de conferencias técnicas internacionales. Las áreas de investigación objeto de su interés presente incluyen la telemedicina, la e-Salud y la Calidad de Servicio en redes. La Prof. Huerta se desempeña actualmente como Coordinadora del Programa de Doctorado en Ingeniería de la USB.

Marilet De Andrade (S’03) obtuvo su título de Ingeniero Electrónico de la Universidad Simón Bolívar (USB), Caracas, Venezuela, en 1998, y su grado de Master. en Sistemas y Redes de Comunicaciones de la Universidad Politécnica de Madrid, España, en 2003. Desde 1998 a 2001 trabajó como Ingeniero de Interconexiones en Movistar-Telefónica de Venezuela (anteriormente Telcel Bellsouth).

Desde 2003 a 2007 disfrutó de una Beca de Investigación del Ministerio de Educación Español, y trabajó en el Grupo de Redes de Banda Ancha de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). Desde 2007 a 2008 también se desempeñó como Profesor Asistente Visitante en la UPC. Actualmente cursa estudios de doctorado en Ingeniería Telemática en la UPC, Barcelona, España. Durante 2009 fue Visiting Ph.D. Student en el Computer Science Department de la Universidad de California en Davis. Se encuentra actualmente como Investigador Visitante en el Laboratorio de Fotónica e Ingeniería de Microondas del Royal Institute of Technology (KTH), Suecia. Sus principales campos de interés son gerencia de recursos en redes de banda ancha y comunicaciones ópticas.


Municipal Communications Infrastructure for Rural Telemedicine in a Latin-American Country

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