Implementación de una red virtual para teleoperación a través de internet (2007)
Actualmente la humanidad afronta un desarrollo vertiginoso apoyado por las nuevas tecnologías, con una gran influencia de las denominadas tecnologías de la información y las comunicaciones, que permiten a los usuarios acceder a recursos remotos y tomar el control de estos sin necesidad de la presencia física, esta forma de manipulación es denominada Teleoperación. En términos generales la teleoperación permite el trabajo en medios hostiles sin poner en peligro la vida humana (robots ubicados en áreas de difícil acceso, con condiciones climáticas adversas, controlados remotamente), igualmente elimina barreras espaciales, por lo que no importa el lugar de ubicación del operario, casos como la teleasistencia médica, la operación quirúrgica remota, la operación de plantas industriales son ejemplos de la utilización de este sistema. La teleoperación también es aplicable al medio educativo, debido a que permite a los estudiantes y profesores acceder remotamente a los recursos disponibles en la institución educativa. Dentro de todo el conjunto de nuevas tecnologías de la información, se destacan tres herramientas como las más adecuadas para soportar la teleoperación: los sistemas hipermedia como forma de estructurar la información, la redes virtuales y las redes de comunicación de área extendida como soporte de la información y las telecomunicaciones, un ejemplo de estas últimas es la red Internet. El proceso de enseñanza-aprendizaje requiere de un elemento que permita al estudiante poner en práctica todos los conocimientos que vaya adquiriendo a lo largo del estudio. Este papel en las enseñanzas tradicionales lo desempeña el laboratorio de prácticas, el cual, inexorablemente, requiere de la presencia física del estudiante para poder manipular los recursos del laboratorio bajo la supervisión del profesor. El elemento necesario para abordar la realización de prácticas debe caracterizarse por darle la oportunidad al estudiante de acceder a estos recursos sin que la presencia física en el laboratorio sea una limitante, este elemento dinamizador del proceso es la existencia de un laboratorio virtual y de telepresencia accesible a través de una red basada en protocolos TCP/IP que permita al alumno practicar de una forma lo más similar posible a como si estuviese en las dependencias del laboratorio, dándole la posibilidad de manejar las simulaciones o interactuar con los dispositivos reales. La implementación de un entorno remoto de experimentación implica la independencia física de los usuarios (estudiantes, profesores, administradores) con el lugar de la experimentación, es decir, el laboratorio, además una independencia temporal, lo que conlleva a la total disponibilidad del laboratorio, sin restricciones de horarios de utilización. El entorno remoto siempre estará disponible para los usuarios, y sus limitaciones de uso solo estarán dadas por las políticas administrativas de la institución educativa. Con un sistema remoto se pueden diseñar prácticas para que el estudiante las realice desde una ubicación distinta a la institución educativa y en el horario que defina conveniente. La institución educativa inclusive puede prestar servicios a terceros, ofreciendo el entorno remoto para personas ajenas a la institución que requieran realizar prácticas. El entorno remoto le puede permitir al profesor comprobar que el proceso de aprendizaje del estudiante, realizar un seguimiento y evaluación de las prácticas realizadas por el estudiante. De la misma manera, los administradores pueden ejercer el control y gestión del laboratorio remotamente a través de módulos de administración. En la actualidad, existen las herramientas tecnológicas que permiten que un entorno remoto de teleoperación tenga propiedades de comunicación visual y auditiva con el laboratorio sobre la que se estén realizando las experiencias. Además de robustas interfaces gráficas de usuario (GUI), soluciones Cliente/Servidor, programación web, redes virtuales y seguridad en redes. Las instituciones educativas, especialmente las universidades están impulsando proyectos que propicien la utilización de la teleoperación en el uso de sus laboratorios, proyectos como Cíclope en la universidad politécnica de Madrid y el proyecto “Laboratorios virtuales y remotos de control automático: Análisis, diseño y desarrollo” de la Universidad Nacional de Educación a Distancia, son algunos de los ejemplos del auge de este sistema en España, proyectos similares se desarrollan en universidades de todo el mundo , que ven en la teleoperación el medio para potenciar el acceso a sus laboratorios. Estos desarrollos se apoyan en los recursos que hoy en día tienen los laboratorios, los cuales dentro de sus características presentan la capacidad de poderlos acceder remotamente, por ejemplo, los laboratorios de circuitos digitales cuentan con la opción de trabajar con herramientas como las FPGA que a través de un protocolo denominado JTAG pueden ser accedidas remotamente por medio de una IP real, también denominada IP pública, utilizando Internet. En consonancia con lo anterior, esta propuesta presenta el desarrollo de una solución para el acceso remoto con características especiales, que son el objeto de investigación, de manera que a partir de una dirección IP real conocida se logre el acceso a un conjunto de dispositivos de un laboratorio de circuitos digitales a través de Internet, evitando el uso de tantas IP reales como dispositivos existan, favoreciendo esto la utilización de IP reales en otro tipo de tareas o actividades. Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores el problema de investigación se ha definido de la siguiente forma: ¿Cómo optimizar el acceso a los servicios del laboratorio de circuitos digitales a través de Internet? La presente investigación tiene como objetivo general presentar un sistema para la implementación de una red virtual para teleoperación a través de Internet de un laboratorio de circuitos o técnicas digitales, que incentive a las instituciones educativas a utilizar estas nuevas herramientas que ofrecen las TICS y que sirva de base para implementaciones futuras. El proyecto tiene como campo de acción el laboratorio de técnicas digitales de la Universidad Tecnológica de Bolívar, en la ciudad de Cartagena, Colombia.