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Implementación educativa para el aprendizaje práctico de redes lora mediante guías estructuradas y suministro de dispositivos tecnológicos IoT al laboratorio de radiocomunicaciones y antenas de la UTS
| dc.rights.license | restringido | es_ES |
| dc.contributor.advisor | Fandiño, Jorge Saul | |
| dc.contributor.author | Medina Díaz, Carlos Andres | |
| dc.contributor.author | Castellanos Carrillo, Willian Ferney | |
| dc.contributor.other | Téllez Garzón, Johan Leandro | |
| dc.contributor.other | Mendoza Gonzalez, Edward Yesith | |
| dc.coverage.spatial | Bucaramanga | es_ES |
| dc.date.accessioned | 2025-12-05T21:20:01Z | |
| dc.date.available | 2025-12-05T21:20:01Z | |
| dc.identifier.uri | http://repositorio.uts.edu.co:8080/xmlui/handle/123456789/22095 | |
| dc.description.abstract | El presente trabajo tuvo como propósito proveer dispositivos tecnológicos LoRa y placas de desarrollo, acompañados de la creación de guías de laboratorio, con el fin de facilitar el aprendizaje y la correcta utilización de estas herramientas en el Laboratorio de Radiocomunicaciones de la Universidad. El proyecto se planteó bajo un enfoque exploratorio-descriptivo, de carácter cualitativo e inductivo, orientado a comprender el impacto de la incorporación de tecnologías emergentes en el aprendizaje práctico de los estudiantes. La metodología incluyó el diseño y validación de un conjunto de diez guías. Nueve de ellas fueron probadas previamente en laboratorio, asegurando la funcionalidad de los códigos, la claridad en los diagramas de conexión y la inclusión de recomendaciones prácticas que favorecen su implementación. La décima guía, en cambio, se propuso como un banco de ideas para proyectos avanzados, incluyendo la creación de gateways LoRa y servidores, que pueden desarrollarse a partir de los conocimientos adquiridos en las prácticas iniciales. Los principales resultados muestran que las guías elaboradas constituyen un material didáctico intuitivo, adaptable y orientado a la experimentación, que fomenta tanto el aprendizaje autónomo como la exploración de nuevas aplicaciones en IoT y redes LoRa. Además, se comprobó que la integración de estas tecnologías con plataformas en la nube, así como su visualización local, amplían significativamente las posibilidades de innovación en el ámbito universitario. En conclusión, este proyecto proporciona un recurso sólido para la formación de estudiantes en el uso de tecnologías de comunicación emergentes, favoreciendo la apropiación de herramientas modernas y sentando las bases para futuros desarrollos más complejos en el área de telecomunicaciones. | es_ES |
| dc.description.sponsorship | Unidades Tecnológicas de Santander | es_ES |
| dc.description.tableofcontents | RESUMEN EJECUTIVO 14 INTRODUCCIÓN 16 1. DESCRIPCIÓN DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN 18 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 18 1.2 JUSTIFICACIÓN 20 1.3 OBJETIVOS 22 1.3.1 OBJETIVO GENERAL 22 1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 22 1.4 ESTADO DEL ARTE 23 2 MARCO REFERENCIAL 29 2.1 BASES CONCEPTUALES 29 2.1.1 DISPOSITIVOS TECNOLÓGICOS LORA 30 2.1.2 DESARROLLO TECNOLÓGICO 36 2.2 TEORÍAS RELACIONADAS CON LA TEMÁTICA DE ESTUDIO 44 2.2.1 TEORÍA DEL CONSTRUCTIVISMO 44 2.2.2 TEORÍA DEL APRENDIZAJE EXPERIENCIAL 45 2.3 BASES LEGALES 48 3 DISEÑO DE LA INVESTIGACIÓN 50 3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN 50 3.2 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN 51 3.3 MÉTODO DE INVESTIGACIÓN 53 3.4 TÉCNICAS E INSTRUMENTOS DE LA INVESTIGACIÓN 54 3.5 PROCEDIMIENTO Y FASES DE LA INVESTIGACIÓN 56 4 DESARROLLO DEL TRABAJO DE GRADO 58 4.1 DISEÑO DE HARDWARE 59 4.2 DISEÑO DE SOFTWARE 60 4.3 PRUEBAS EXPERIMENTALES DE CAMPO 61 4.3.1 ESCENARIOS DE PRUEBA Y PUNTOS DE MEDICIÓN 63 4.3.2 CONDICIONES AMBIENTALES Y DE INSTALACIÓN 70 4.3.3 INSTRUMENTACIÓN Y CONFIGURACIÓN DE EQUIPOS 70 4.3.4 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Y PROTOCOLO POR ESTACIÓN 71 4.3.5 DISTANCIA LOS (REAL) VS. DISTANCIA ESTIMADA POR RSSI. 73 4.3.6 RIESGOS, LIMITACIONES Y MITIGACIÓN 74 4.3.7 TRAZABILIDAD Y ORGANIZACIÓN DE EVIDENCIAS 75 4.4 ARQUITECTURA GENERAL DEL DISEÑO 76 4.4.1 COMPONENTES Y ROLES 77 4.4.2 FLUJO DE DATOS 77 4.4.3 DECISIONES DE DISEÑO 78 4.5 CONFIGURACIÓN DE HARDWARE Y CABLEADO 78 4.5.1 CONEXIONES DEL TX 78 4.5.2 CONEXIONES DEL RX 79 4.5.3 BUENAS PRÁCTICAS DE MONTAJE 79 4.6 PARÁMETROS LORA Y MODOS DE OPERACIÓN 80 4.6.1 COMANDOS AT BASE (TX/RX) 80 4.6.2 RAZONAMIENTO SF7 VS SF12 80 4.7 LÓGICA DE FIRMWARE EN EL TRANSMISOR (TX) 80 4.7.1 ESTRUCTURA DEL PAYLOAD 80 4.7.2 FRECUENCIA Y CONTROL DE ENVÍO 80 4.8 LÓGICA DE FIRMWARE EN EL RECEPTOR (RX) 81 4.8.1 PARSEO DE +RCV Y CÁLCULOS 81 4.8.2 CORRECCIÓN DEL “ÚLTIMO VALOR REPETIDO” 81 4.9 ESTRUCTURA DEL CANAL THINGSPEAK 81 4.9.1 POLÍTICA DE PUBLICACIÓN 82 4.10 MODELO DE DISTANCIA POR RSSI. 82 4.10.1 CÁLCULO DEL EXPONENTE DE PÉRDIDA (N). 82 4.11 MEDICIÓN DE PER Y RTT (CASO C — INDOOR, SF12) 83 4.12 CRONOGRAMA TÉCNICO (SÍNTESIS) 84 4.13 CONSIDERACIONES PRÁCTICAS, SEGURIDAD Y ÉTICA 85 4.14 IMPLEMENTACIÓN PEDAGÓGICA Y GUÍAS DIDÁCTICAS 85 4.14.1 GUÍA 1 – INTRODUCCIÓN AL ESP8266 Y AL MÓDULO LORA RYLR890 86 4.14.2 GUÍA 2 – ACTIVADOR DE BOMBILLO CON RELÉ Y TECNOLOGÍA LORA 88 4.14.3 GUÍA 3 – CONTROL DE LA INTENSIDAD DE UN LED MEDIANTE POTENCIÓMETRO USANDO COMUNICACIÓN LORA 89 4.14.4 GUÍA 4 – MEDICIÓN Y ENVÍO DE TEMPERATURA Y HUMEDAD CON SENSOR DHT11 MEDIANTE LORA 90 4.14.5 GUÍA 5 – MEDICIÓN DE DISTANCIAS CON RSSI 92 4.14.6 GUÍA 6 – ESTIMACIÓN DE DISTANCIA (RSSI) DESDE TRES NODOS LORA HACIA UN RECEPTOR 93 4.14.7 GUÍA 7 – ENVÍO DE DATOS A THINGSPEAK CON ESP8266 Y LORA 95 4.14.8 GUÍA 8 – TRES NODOS DHT11 ENVIANDO A UN RECEPTOR LORA 97 4.14.9 GUÍA 9 – TRES NODOS DHT11 → RECEPTOR LORA → PUBLICACIÓN EN THINGSPEAK 98 4.14.10 GUÍA 10 – BANCO DE IDEAS PARA PROYECTOS LORA/IOT 100 4.15 IMPACTO ACADÉMICO Y PEDAGÓGICO 102 4.16 TOPOLOGÍA DE LA PROPUESTA 103 4.17 SECUENCIA PEDAGÓGICA 106 4.17.1 MATERIALES DONADOS AL LABORATORIO. 107 5 RESULTADOS 108 5.1 ESTABLECIMIENTO DEL ENLACE Y ESTABILIDAD DE LA COMUNICACIÓN 109 5.2 CONTROL DE ACTUADORES: CONMUTACIÓN Y MODULACIÓN 111 5.3 LECTURA Y TRANSMISIÓN DE SEÑALES ANALÓGICAS 113 5.4 SENSADO AMBIENTAL CON DHT11: INTEGRACIÓN DE DATOS REALES 114 5.5 ESTIMACIÓN DE DISTANCIA CON RSSI 116 5.6 ESCENARIOS MULTINODO Y FILTRADO POR IDENTIFICADORES 117 5.7 PUBLICACIÓN EN LA NUBE (THINGSPEAK) Y TRAZABILIDAD 117 5.8 DATOS ADQUIRIDOS DURANTE LAS PRUEBAS DE CAMPO. 120 5.8.1 LECTURA RÁPIDA DE TENDENCIAS 121 5.8.2 DIFERENCIA: DISTANCIA LOS REAL VS. “DISTANCIA POR RSSI”. 121 5.8.3 COMPARACIÓN SF7 VS SF12 (POR ESCENARIO). 122 5.8.4 RESULTADOS INDOOR DE PER Y RTT (SF12) 123 5.8.5 MATRIZ DE CUMPLIMIENTO (OBJETIVOS ↔ EVIDENCIAS). 124 5.8.6 DISCUSIÓN 125 5.9 CONSIDERACIONES DE ROBUSTEZ Y SEGURIDAD 128 5.10 RESULTADOS PEDAGÓGICOS ESPERADOS 128 5.11 SÍNTESIS 129 6 CONCLUSIONES 134 7 RECOMENDACIONES 140 8 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 142 9 ANEXOS 147 9.1 ANEXO A LABORATORIO 1 - ENVIAR Y RECIBIR MENSAJES LORA DESDE EL MONITOR SERIAL. 147 9.2 ANEXO B LABORATORIO 2 - ACTIVADOR DE BOMBILLO CON RELÉ Y TECNOLOGÍA LORA. 147 9.3 ANEXO C LABORATORIO 3 - CONTROL DE LA INTENSIDAD DE UN LED MEDIANTE POTENCIÓMETRO USANDO COMUNICACIÓN LORA. 147 9.4 ANEXO D LABORATORIO 4 - MEDICIÓN Y ENVÍO DE TEMPERATURA Y HUMEDAD CON SENSOR DHT11 MEDIANTE COMUNICACIÓN LORA. 147 9.5 ANEXO E LABORATORIO 5 - MEDICIÓN Y ESTIMACIÓN DE DISTANCIA CON COMUNICACIÓN LORA MEDIANTE RSSI. 147 9.6 ANEXO F LABORATORIO 6 - ESTIMAR DISTANCIA (RSSI) DESDE 3 NODOS LORA HACIA UN RECEPTOR. 147 9.7 ANEXO G LABORATORIO 7 - ENVÍO DE TEMPERATURA Y HUMEDAD (DHT11) POR LORA Y PUBLICACIÓN EN THINGSPEAK. 147 9.8 ANEXO H LABORATORIO 8 - TRES NODOS DHT11 ENVIANDO A UN RECEPTOR LORA. 147 9.9 ANEXO I LABORATORIO 9 - TRES NODOS DHT11 → RECEPTOR LORA → THINGSPEAK. 147 9.10 ANEXO J - BANCO DE IDEAS PARA EL DESARROLLO DE PROYECTOS LORA E IOT CON ESP8266, ESP32, SX1262 Y REYAX RYLR890. 147 | es_ES |
| dc.language.iso | es | es_ES |
| dc.publisher | Unidades Tecnológicas de Santander | es_ES |
| dc.subject | LoRa | es_ES |
| dc.subject | IoT | es_ES |
| dc.subject | módulo ESP8266 | es_ES |
| dc.subject | Radiocomunicaciones | es_ES |
| dc.subject | Guías prácticas | es_ES |
| dc.title | Implementación educativa para el aprendizaje práctico de redes lora mediante guías estructuradas y suministro de dispositivos tecnológicos IoT al laboratorio de radiocomunicaciones y antenas de la UTS | es_ES |
| dc.type | degree work | es_ES |
| dc.rights.holder | CC | es_ES |
| dc.date.emitido | 2025-12-03 | |
| dc.dependencia | fcni | es_ES |
| dc.proceso.procesouts | docencia | es_ES |
| dc.type.modalidad | proyecto_de_investigación | es_ES |
| dc.format.formato | es_ES | |
| dc.titulog | Ingeniero de Telecomunicaciones | es_ES |
| dc.educationlevel | Profesional | es_ES |
| dc.contibutor.evaluator | evaluador | es_ES |
| dc.date.aprobacion | 2025-11-25 | |
| dc.description.programaacademico | Ingeniería de Telecomunicaciones | es_ES |
| dc.dependencia.region | bucaramanga | es_ES |
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