Explotación del recurso bidireccional de canal inalámbrico aplicado a conferencias traducidas

Abstract

Este artículo presenta una solución tecnológica propuesta para una deficiencia identificada en los sistemas de telecomunicaciones empleados para la realización de conferencias en las cuales el ponente y el auditorio difieren en idioma de habla. La propuesta está enfocada a satisfacer la necesidad al momento de realizar intervenciones por parte del auditorio, mediante la implementación de un sistema inalámbrico en modo de transmisión full-dúplex, y de una central de traducción y moderamiento con el fin de lograr una comunicación más efectiva entre el ponente y el auditorio, que la comunicación lograda con los dispositivos inalámbricos en modo de transmisión unidireccional que actualmente se conocen para este tipo de aplicaciones.

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Cúcuta-Colombia
Vol. 18
No. 2
Junio - Diciembre 2013
ISSN 0122-820X
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Contenido
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Editorial
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86
73
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Explotación del recurso bidireccional de canal inalámbrico aplicado
a conferencias traducidas
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PP: 95-100
Explotación del recurso bidireccional de
canal inalámbrico aplicado a conferencias
traducidas
Recibido:
Marzo 25 de 2013
Aceptado:
Julio 30 de 2013
1Ingeniero Electrónico.
Universidad del Magdalena
(Colombia). Joven Investigador e
Innovador 2012.
Correo electrónico:
yesica.beltran@ingenieros.com
2Ingeniero Electrónico,
Universidad del Magdalena
(Colombia). Joven Investigador e
Innovador 2012.
Correo electrónico:
ing.rafael.linero@ingenieros.com
3M.Sc. En Ingeniería
Electrónica de la Universidad
Nacional Experimental de
Táchira (Venezuela). Docente
de la Universidad del Magdalena
(Colombia). Director del Grupo
de Investigación en Desarrollo
Electrónico y Aplicaciones
Móviles Universidad del
Magdalena.
Correo electrónico:
jgomez@unimagdalena.edu.co
Yesica Beltrán-Gómez1 Rafael Linero-Ramos2 MSc. Jorge Gómez-Rojas3
Resumen
Este artículo presenta una solución tecnológica propuesta para una
deficiencia identificada en los sistemas de telecomunicaciones empleados
para la realización de conferencias en las cuales el ponente y el auditorio
difieren en idioma de habla. La propuesta está enfocada a satisfacer la
necesidad al momento de realizar intervenciones por parte del auditorio,
mediante la implementación de un sistema inalámbrico en modo de
transmisión full-dúplex, y de una central de traducción y moderamiento
con el fin de lograr una comunicación más efectiva entre el ponente y el
auditorio, que la comunicación lograda con los dispositivos inalámbricos
en modo de transmisión unidireccional que actualmente se conocen para
este tipo de aplicaciones.
Palabras clave: ZigBee, radiocomunicación, Frecuencia Modulada FM,
bidireccional.
Abstract
This paper presents a proposed technological solution to a deficiency
identified in the telecommunication systems used for holding conferences
in which the speaker and the audience differ in language speech. The
proposal is focused to meet the need to realize interventions by the
auditory, by means of wireless systems in full duplex mode, and a translating
core to achieve a communications more effective between speaker and
audience, that the communications achieved with the wireless devices in
unidirectional transmission mode that currently known for this applications
types.
Keywords: ZigBee, radiocommunication, Frequency Modulated FM, bidirectio-
nal.

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ISSN 0122-820X 1. Introducción
La utilización de las comunicaciones en los
avances tecnológicos para la realización de
conferencias en las cuales el ponente y el audi-
torio difieran en idioma de habla se ha logrado
mediante sistemas inalámbricos que comuni-
can al ponente con una central de traducción
y desde ésta, la información suministrada por
el ponente se transmite al auditorio en el idio-
ma deseado.
Se crea la necesidad de este tipo de comuni-
caciones con las expansiones territoriales y de
los mercados de diferentes países del mundo, y
con el fin de suplir dicha necesidad es fundada
en 1953 la Asociación Internacional de Intér-
pretes de Conferencias (AIIC) siendo esta la
única asociación de intérpretes de conferen-
cias profesionales de ámbito mundial [1].
Este tipo de comunicaciones son requeridos
en las Naciones Unidas, la Unión Europea, las
administraciones públicas, empresas privadas,
organismos científicos y de investigación y or-
ganizadores profesionales de congresos, entre
otros. Actualmente son utilizados para este
tipo de comunicación sistemas con dispositi-
vos inalámbricos en modo de transmisión uni-
direccional como el sistema inalámbrico para
guías turísticos, traductores y docentes Okayo
diseñado por la compañía E-J Electronics Co.,
Ltd. [2], mediante los cuales solo es posible
establecer una comunicación en la cual la
central de traducción transmite hacia el audi-
torio la información en el idioma deseado, que
previamente el ponente de la conferencia ha
transmitido hacia esta central.
Otro dispositivo empleado en transmisiones
bidireccionales es el BITX el cual es un diseño
de transceptor para la banda de radioaficio-
nados de 20m, en modulación banda lateral
única, creado por el ingeniero Ashhar Farhan
[3]; está destinado a los radioaficionados que
desean construir su propio equipo de transmi-
sión.
El BITX ha sido utilizado por radioaficionados
de muchos países: Francia, Inglaterra, Estados
Unidos, Singapur, Nueva Zelandia, Brasil y
la India, entre otros. Los comentarios de los
constructores y de sus interlocutores son elo-
giosos. Los objetivos de costo y disponibilidad
fueron alcanzados.
La implementación del sistema propuesto se
hizo con el fin de lograr una comunicación más
efectiva entre un ponente y un auditorio que
difieren en idioma de habla, se desarrolló un
dispositivo bidireccional el cual además de la
recepción de la información proveniente de
una central de traducción, también permite
mediante un canal de retorno, la comunica-
ción hacia la central, de la intervención del
auditorio de la conferencia y los comunica al
ponente, teniendo en cuenta que en la central
se tendrá un sistema de moderamiento para ce-
der la palabra, como se observa en la figura 1.
Figura 1. Sistema inalámbrico Full-Dúplex.
2. Metodología
Para el desarrollo de este proyecto se empleó
un plan de trabajo en el cual se utilizó la
Estructura para Desglose de Tarea (Work
Breakdown Structure, WSB) mediante la cual
se dividió el trabajo a realizar de la siguiente
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forma: a partir de los objetivos se generan
actividades, y las actividades se desglosan en
tareas.
En primera instancia se documentó informa-
ción de dispositivos con características y fun-
cionamiento similar al que se desarrolló, se re-
colectó información aplicando una entrevista,
en la cual se plantearon una serie de preguntas
para evaluar el nivel de satisfacción de la po-
blación seleccionada con respecto a sistemas
actuales de traducción de conferencias.
Como segunda fase en la construcción de este
proyecto se planeó el diseño de la etapa de con-
trol y moderamiento; se definieron los objeti-
vos del diseño, que son los que delimitan los
requerimientos de la etapa que se está constru-
yendo, se estableció la lógica mediante la cual
la central de moderamiento controlará el uso
de la palabra, se seleccionaron los criterios de
diseño: en los cuales se plantearon las premi-
sas para cumplir con los objetivos del diseño, se
desarrolló la lógica programable y los cálculos
para hallar los valores de cada elemento del cir-
cuito, y así finalmente obtener el diseño de la
etapa de control y moderamiento, cumpliendo
con los objetivos del diseño.
La tercera fase es la correspondiente al diseño
de la etapa de comunicaciones, luego de todo
esto continúa la fase correspondiente a la simu-
lación del sistema diseñado completo (disposi-
tivos-central), y la última fase correspondió a
la implementación el prototipo para verificar y
evaluar el funcionamiento del sistema.
Los equipos utilizados fueron los dispositivos
XBee basados en ZigBee para la etapa de con-
trol y moderamiento y los dispositivos Laipac
RF900DV para la etapa de comunicación.
ZigBee es un conjunto de protocolos de alto
nivel de comunicación inalámbrica [4], basa-
da en el estándar IEEE 802.15.4 de redes ina-
lámbricas de área personal (WPAN, Wireless
Personal Area Network) [5]. Su objetivo son
las aplicaciones que requieren comunicaciones
seguras con baja tasa de envío de datos y maxi-
mización de la vida útil de sus baterías [6].
Las principales características de los módulos
XBee son:
• Buen Alcance: hasta 300ft (100 mts)
en línea vista.
• 9 entradas/salidas con entradas
analógicas y digitales.
• Bajo consumo <50mA cuando están
en funcionamiento y <10uA cuando
están en modo sleep.
• Interfaz serial.
• 65,000 direcciones para cada uno de
los 16 canales disponibles. Se pueden
tener muchos de estos dispositivos en
una misma red.
• Fáciles de integrar.
• Bajo costo [7].
Los módulos Laipac RF900DV son transcep-
tores RF de alto rendimiento diseñados para
aplicaciones como sistema de intercomu-
nicación, seguridad, telemetría, un módem
inalámbrico, beeper personal, red local ina-
lámbrica, dispositivos portátiles inalámbricos,
entre otros. El rango es de más de 1200 pies
y puede enviar datos con una velocidad de
28.8Kbps o audio de dúplex completo con 16
canales disponibles para seleccionar [8].
3. Desarrollo
3.1 Control y moderamiento
Para el diseño y la implementación de la etapa
de control y moderamiento se escogió la tec-
nología ZigBee, mediante el uso de los dispo-
sitivos XBee los cuales integran un transmisor
y receptor de ZigBee y un procesador en un
mismo módulo, lo que le permite a los usua-
rios desarrollar aplicaciones de manera rápida
y sencilla [7].
Los módulos XBee son programados en la con-
figuración punto-multipunto, de esta manera
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ISSN 0122-820X el modulo configurado como coordinador es
asignado a la central de traducción y mode-
ramiento junto con el dispositivo emisor-
receptor del traductor, y los demás módulos
son configurados como dispositivos finales y
asignados a los usuarios del sistema [9].
El circuito completo diseñado e implementa-
do para la central de control y moderamiento
consta de los siguientes elementos:
• un microcontrolador 18F4455
• un modulo Xbee
• una LCD 2X16
• reguladores de voltaje
Los reguladores de voltaje son utilizados de-
bido a que el circuito es alimentado con una
batería de 9V, así que se debe regular el voltaje
tanto para el microcontrolador como para el
XBee con 5V y 3.3V respectivamente.
La LCD es utilizada para observar el estado
en que se encuentra el sistema; cuando está
inicializando, cuando está en modo de trans-
misión y para mostrar el usuario a quien se le
asigna la palabra, por ejemplo, si el usuario #
1 solicita el uso de la palabra y el sistema se lo
asigna, en la pantalla de la LCD se va obser-
var: “Palabra asignada usuario 1”.
El módulo XBee es parte fundamental de
esta etapa ya que permite implementar la red
inalámbrica para el control de la palabra. El
módulo XBee configurado como coordinador
transmite un dato a los usuarios end device
para asociar todos los dispositivos que se en-
cuentran en la misma PAN ID y para indicar
que se encuentra preparado para recibir los
pedidos de la palabra; el usuario que desea
solicitar la palabra oprime un pulsador y con
este se envía un dato de identificación único
para cada usuario, cuando el XBee coordina-
dor recibe el dato lo retorna y de esta manera
activa el transmisor del usuario para que haga
su intervención. Una vez finalizada la inter-
vención de cada usuario el coordinador des-
activa el transmisor que había sido activado
y vuelve a quedar preparado para seguir reci-
biendo los pedidos de la palabra.
El microcontrolador es utilizado para enviar
los datos a imprimir en la LCD, además envía
el dato de autorización para el pedido de la
palabra al XBee, por medio del puerto Usart.
Evalúa el dato que recibe de los dispositivos
end device, retorna el dato al XBee y restable-
ce nuevamente el puerto.
El circuito implementado para los usuarios del
sistema es similar al de la central, aunque tie-
ne algunas variaciones tales como: No cuen-
ta con una LCD, en lugar de ésta el circuito
de los usuarios tiene un led que se encenderá
cuando se le asigne la palabra y un pin del PIC
controla el encendido y apagado del transmi-
sor de audio. El microcontrolador envía un
dato que lo identifica como el usuario “x”,
este dato es enviado y recibido mediante los
módulos XBee y la central lo retorna. El usua-
rio recibe el dato retornado y lo compara, si es
igual al que él envió se activa el transmisor y
se asigna la palabra.
Cabe resaltar que para la programación gene-
ral del sistema, el dato que recibe la central y
retorna al usuario es el primer dato recibido
por el XBee, una vez recibe dicho dato el tra-
ductor anuncia mediante un mensaje de voz a
cual usuario se le asignó la palabra, de esta ma-
nera la central no toma en cuenta los posibles
siguientes datos recibidos. Cuando el primer
usuario termina de hacer uso de la palabra, el
traductor envía nuevamente un mensaje de
voz anunciando que los demás usuarios que
desean solicitar la palabra ya pueden hacerlo y
la central se encuentra preparada para recibir
otro pedido, nuevamente los usuarios que de-
sean intervenir deben hacer la solicitud.
3.2 Comunicación
Para la etapa de comunicaciones se esco-
gieron los módulos de transmisión de Laipac
RF900DV. En este sistema, se utiliza un ele-
mento base que puede comunicarse con va-
rios elementos remotos. La selección del canal
se hace a través de 4 pines de entrada [8].
El modulo transceptor trabaja en el rango de
frecuencia de 900 MHz, el canal se puede es-
coger como se muestra en la tabla 1, se hace la
selección aleatoriamente que en nuestro caso
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fue escogido el canal 6, configurando los pines
D0, D1, D2 y D3 en 1010 respectivamente.
Finalmente lo que se hace es la adecuación de
estas dos etapas, la cual es sencilla; el micro-
controlador hace la selección del canal me-
diante 4 pines del puerto D, y además cuando
recibe la señal de autorización para la palabra,
es decir, cuando se enciende el led de indica-
ción de que ya puede hacer uso de la palabra,
el transmisor se activa. Cuando no se tiene el
uso de la palabra la alimentación del transmi-
sor del módulo se encuentra interrumpida.
Tabla 1: Tabla para la selección del Canal [8]
El circuito transceptor del traductor tendrá
habilitado durante todo el tiempo tanto el
transmisor como el receptor ya que se en-
contrara en constante uso de la palabra, la
descripción hecha anteriormente donde se in-
terrumpe y se activa el transmisor solo aplica
para los usuarios finales del sistema.
4. Conclusiones
Se hace uso de una tecnología diferente para
cada etapa ya que los módulos XBee permiten
la realización de una red punto-multipunto
enviando información de manera controlada
debido a que cada dispositivo cuenta con un
serial único que lo identifica y además se en-
cuentra fundamentada en un protocolo de co-
municaciones inalámbrico basado en el están-
dar de comunicaciones para redes inalámbri-
cas IEEE 802.15.4. Y son usados los módulos
RF900DV con un sistema de modulación FM
ideales para el envío de voz en modo de trans-
misión full-duplex y con esto poder lograr el
desarrollo e integración de las dos etapas del
proyecto.
A lo largo del desarrollo del proyecto se explo-
raron procesos de digitalización de voz para
realizar la transmisión de ésta por medio de
dispositivos XBee, y a pesar de haber logra-
do transmisiones de voz con baja calidad, solo
fue conseguido en conexiones punto a punto,
pero esto no arrojó resultados satisfactorios al
momento de implementar la red requerida en
la aplicación propuesta para el uso del sistema
desarrollado, debido a que los módulos XBee
trabajan con envío de paquetes de acuse de
recibido al momento de establecer comunica-
ciones en redes, por lo que realiza envíos de
paquetes de datos de 8 bytes de forma intermi-
tente. Esta forma de envío de datos es la que
no permite la transmisión de audio de forma
adecuada en una red de dispositivos XBee,
por esta razón se optó por emplear un sistema
de modulación FM para el envío de inalám-
brico de voz.
La integración de las dos etapas que confor-
man el proyecto es considerada de gran im-
portancia, ya que finalmente el objetivo com-
pleto se logró llevando a cabo esta actividad y
es fundamental que cada etapa funcione co-
rrectamente tanto independiente como con-
juntamente.
Luego de la realización de las pruebas nece-
sarias para verificar totalmente el funciona-
miento del sistema fueron obtenidos resulta-
dos satisfactorios. Para emplear el sistema de-
sarrollado en este proyecto en auditorios que
demanden un alcance mayor para la transmi-
sión de datos se pueden remplazar los módulos
XBee por módulos XBee-PRO que poseen al-
cance con línea de vista hasta de 1500 metros.
En cuanto a la simultaneidad al momento de
solicitar el uso de la palabra el sistema desa-
rrollado se comporta de manera satisfactoria
autorizando al usuario que primero envíe la
señal de solicitud, la diferencia porcentual
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ISSN 0122-820X arrojada en las pruebas realizadas, al ser pe-
queña, muestra que esta es causada por la di-
ferencia mínima de tiempo existente entre un
humano y otro al realizar la acción de pulsar
para solicitar el uso de la palabra.
5. Referencias
[1] Asociación Española de Profesionales
de la Interpretación de Conferencias,
Espaiic, “Aiic en España es Espaiic.” [En
línea]. Disponible en: http://espaiic.es/
descargas/folleto_A4_espaiic-nuevo.
pdf. [Acceso: 20-Agosto-2012].
[2] Audioguiarte Servicios Culturales S.L.,
“Equipos Okayo: Audioguías de grupo.”
[En línea]. Disponible en: http://www.
audioguiarte.com/equipos/okayo_gene-
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[3] PhoneStack Technologies Pvt. Ltd.,
“BITX - An easy to build 6 watts SSB
transceiver for 14MHz.” [En línea].
Disponible en: http://www.phonestack.
com/farhan/bitx.html. [Acceso: 26-Sep-
tiembre-2011].
[4] ZigBee Alliance, “ZigBee Technology.”
[En línea]. Disponible en: http://zigbee.
org/About/AboutTechnology/ZigBeeTe-
chnology.aspx. [Acceso: 15- Julio-2012].
[5] IEEE Standard for Information Te-
chnology - Telecommunications and
Information Exchange Between Sys-
tems - Local and Metropolitan Area
Networks - Specific requirements Part
15.4: Wireless Medium Access Control
(MAC) and Physical Layer (PHY) Spe-
cifications for Low-Rate Wireless Perso-
nal Area Networks (WPANs), IEEE Std
802.15.4, 2006.
[6] P. Baronti, P. Pillai, V. W. C. Chook, S.
Chessa, A. Gotta, and Y. F. Hu, “Wire-
less sensor networks: A survey on the
state of the art and the 802.15.4 and
ZigBee standards,” Computer Com-
munications., vol. 30, no. 7, pp. 1655–
1695, 2007.
[7] D. International, “XBee ® / XBee-
PRO ® ZB RF Modules Digi Interna-
tional Inc.”, 2010. [En línea]. Dispo-
nible en: http://ftp1.digi.com/support/
documentation/90000976_P.pdf. [Ac-
ceso: 15-Julio-2012].
[8] Laipac Technology Inc., “RF900DV Spe-
cification Sheet.” [En línea]. Disponible
en: http://www.laipac.com/Downloads/
Easy/RF900DV-16ch-06-26-2004.pdf.
[Acceso: 15-Julio-2012].
[9] J. Lee, Y. Su, and C. Shen, “A com-
parative study of wireless protocols:
Bluetooth, UWB, ZigBee, and Wi-Fi,”
in Proc. IECON, Taipei, Taiwan, Nov.
2007, pp. 46–51.
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