PDF de programación - Desarrollo de un Sistema de Tecnologías de Computo, Comunicaciones y Geolocalización

Centro de Investigación y de Estudios

Avanzados

del Instituto Politénico Nacional

Unidad Zacatenco

Departamento de Computación

Desarrollo de un Sistema de Tecnologías de

Computo, Comunicaciones y Geolocalización

Tesis que presenta

Carlos Jonathan Ferreyra Rodríguez

Para obtener el grado de:

Maestro en Ciencias en Computación

Director de la Tesis:

Dr. Pedro Mejía Alvarez

México D.F.

Abril 2011

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Índice general

Resumen

Abstract

1. Introducción

2. Conceptos Generales

2.1. Cómputo Móvil

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.1. Sistemas Inalámbricos y Móviles . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1.2. Añadiendo Dimensiones al Cómputo Móvil . . . . . . . . . . .
2.2. Cómputo Ubicuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3. Comunicación Móvil
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.1. El Sistema GSM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.2. Arquitectura del Sistema GSM . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.3. GPRS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.4. Arquitectura del Sistema GPRS . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.5. Redes inalámbricas 802.11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4. GPS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5. Sistemas Operativos
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5.1. Componentes de un Sistema Operativo . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . .
2.5.1.1. Administrador de Procesos
2.5.1.2. Administrador de Memoria . . . . . . . . . . . . . .
2.5.1.3. Administrador de Dispositivos . . . . . . . . . . . . .

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ÍNDICE GENERAL

2.5.1.4. Administrador de Archivos

. . . . . . . . . . . . . .

2.6. Sistemas Operativos para Dispositivos Móviles . . . . . . . . . . . . .

2.6.1. Symbian OS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.6.1.1. Arquitectura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.6.2.

iPhone OS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.6.2.1. Arquitectura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.6.3. Android . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.6.3.1. Arquitectura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.6.3.2. Componentes de una Aplicación . . . . . . . . . . . .

2.6.3.3. Ciclo de Vida de una Aplicación . . . . . . . . . . .

3. Diseño de la propuesta

3.1. Funciones del Sistema

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2. Arquitectura del Sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.1. Casos de Uso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.2. Diagramas de Secuencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.3. Módulos del Sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.3.1. Módulo de Persistencia . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.3.2. Módulo de Conexión . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.2.3.3. Módulo de Seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3. Flujo de Información del Sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3.1. Cliente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3.1.1. Consulta de Información . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3.1.2. Envío de Multas

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3.1.3. Rastreo de Usuarios

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3.2. Servidor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3.3.2.1. Servidor Web-Móvil de Infracciones . . . . . . . . . .

3.3.3. Sistema Web de Infracciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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ÍNDICE GENERAL

4. Pruebas y Resultados

4.1. Desempeño del Sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1. Tiempos de Respuesta sobre Redes WiFi y GPRS . . . . . .
4.1.1.1. Sockets TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1.2. Sockets UDP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1.3. Peticiones GET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1.4. Peticiones POST . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.1.5. Elección del Protocolo del Comunicaciones . . . . . .
4.1.2. Duración de la Batería del Cliente Móvil . . . . . . . . . . . .
4.1.3. Primer Tiempo de Ajuste del GPS . . . . . . . . . . . . . . .
4.1.4. Uso del Sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . .

4.1.4.1. Registro de Eventos

5. Conclusiones y trabajo futuro

5.1. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2. Trabajo Futuro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Índice de Tablas

Índice de Figuras

Bibliografía

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ÍNDICE GENERAL

Resumen

En la actualidad las capacidades de los dispositivos móviles se han incrementado
considerablemente en comparación a hace 10 años, teniendo un poder de cómputo
mayor, diversas formas de comunicarse y transmitir una mayor cantidad de informa-
ción, sensores y dispositivos incorporados como el GPS que proporcionan un mayor
conocimiento de su entorno. De esta forma surge la necesidad de desarrollar un pro-
yecto capaz de integrar todas estas tecnologías en un framework para dispositivos
móviles para la recolección de datos, capaz de comunicarse en ambas vías entre los
dispositivos móviles y una base de datos central, para la realización de diversas tareas.

Como caso de estudio se ha planeado el desarrollo de un sistema de infracciones
de transito de la policía del D.F., capaz de levantar infracciones in situ teniendo
actualizado el servidor con todos los eventos ocurridos. Asimismo el oficial será capaz
de verificar el estado de un vehículo por sus placas, indicando en dado caso si se
encuentra robado, con alguna violación al reglamento de transito, etcétera.

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RESUMEN

Abstract

At present the capabilities of mobile devices have increased considerably compa-
red to 10 years ago, having a greater computing power, various ways to communicate
and transmit a greater amount of information, sensors and embedded devices such
as GPS to provide greater knowledge of their environment. Thus arises the need to
develop a project capable of integrating all these technologies in a system for mobile
devices for data collection, able to communicate in both directions between mobile
devices and a central database to perform various tasks.

As a case study is planned to develop a system of traffic infringements by police
in Mexico City, capable of lifting the spot infringements taking the server updated
with all the events. The officer also will be able to check the status of a vehicle on
their plates, indicating in which case if it is stolen, with some violation of traffic rules
and so forth.

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ABSTRACT

Capítulo 1

Introducción

Los dispositivos móviles como lo son los teléfonos celulares, se han convertido en
elementos de la vida cotidiana de tal forma que es más común cada ves adquirir un
teléfono inteligente o smartphone. Estos teléfonos móviles incluyen dispositivos de en-
trada/salida como acelerómetros, pantallas táctiles y drivers para acceso a GPS que
mejoran de forma notoria el uso de estos. Aunado con un plan de datos se obtiene
una nueva plataforma para el desarrollo de aplicaciones móviles innovadoras.

Según la firma consultora Morgan Stanley[17], la tendencia principal del uso del
Internet está basada sobre dispositivos móviles. Indicando que en este momento nos
encontramos sobre la quinta era tecnológica la cual es el cómputo móvil. Las cuatro
eras anteriores fueron la era del mainframe en la década de 1950 y 1960, la era de las
mini-computadoras en la década de 1970, las computadoras personales en la década
de 1980, el computo en Internet sobre la década de 1990. En esta nueva era la mayor
cantidad de usuarios provendrán de dispositivos móviles de esta forma se espera que
con el rápido crecimiento para el 2014 se iguale el numero de dispositivos móviles a
computadoras de escritorio conectados a Internet.

Una de las aplicaciones mas interesantes del cómputo móvil se basa en servicios
de geolocalización, la cual aporta un uso más personalizado del dispositivo. Contrario

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de la computadora de escritorio de la cual se puede obtener una menor cantidad de
información.

Existen en el mercado una gran cantidad de teléfonos celulares, la mayoría con
sistemas operativos propietarios, sin embargo recientemente se ha desarrollado un
sistema operativo móvil libre el cual no ofrece barreras artificiales. El Sistema Opera-
tivo Android ofrece a los desarrolladores la posibilidad de crear aplicaciones libres[14]
que permiten tomar una completa ventaja de las características del teléfono e incluso
permiten modificar el SO según se requiera a las necesidades del desarrollo.

En este trabajo de tesis se plantea el desarrollo de una aplicación de captura de
datos en distintas localidades geográficas utilizando el dispositivo móvil. Se preten-
de que este dispositivo móvil este conectado a un servidor de cómputo fijo al cual
transmitirá información en tiempo real.

La aplicación a desarrollar sobre el teléfono celular consiste en un sistema de in-
fracciones vehiculares. El sistema esta conformado por dos componentes principales:
un teléfono móvil desde el cual se realizan diversos eventos como son consulta de datos
y aplicación de multas, y un sistema servidor de Web el cual recibe y responde a las
solicitudes por parte del móvil y muestra un portal Web para monitorear en tiempo
real el desarrollo del sistema.

Objetivo General
Desarrollar un sistema basado en tecnologías móviles (teléfono celular) capaces de
integrar diversas tecnologías de localización y comunicación para la creación del caso
de estudio de un sistema de infracciones.

Objetivos Particulares

Analizar y comprender el desarrollo de software para el sistema operativo An-
droid.

Cinvest