Diseño de una arquitectura nube-híbrida de alta disponibilidad para el monitoreo sísmico regional en el litoral ecuatoriano: análisis de red y hardware
DOI:
https://doi.org/10.70577/cieninter.v4i3.133Palabras clave:
Acelerógrafos, alta disponibilidad, computación en la nube, monitoreo sísmico, red privada virtual.Resumen
El monitoreo sísmico en tiempo real es fundamental para reducir el riesgo de desastres y optimizar los sistemas de alerta temprana en zonas costeras con alta vulnerabilidad sísmica. Este artículo tuvo como objetivo diseñar, adaptar y validar en campo la infraestructura integral de hardware, telecomunicaciones y servidores en la nube del Centro de Monitoreo Sísmico (CEMSIS) para Guayaquil y sus estaciones remotas de Portoviejo y Manta. El estudio siguió un enfoque cuantitativo de ingeniería aplicada, organizado en cuatro fases: primero, la simulación del enrutamiento bajo una topología de estrella expandida en Cisco Packet Tracer; segundo, el acondicionamiento electrónico y calibración de los acelerógrafos REFTEK 130 y 130S con fuentes reguladas de 15 V DC / 3 A y conectores industriales Amphenol; tercero, el despliegue de conectividad redundante con conmutación por error mediante fibra óptica y 4G LTE a través de túneles OpenVPN cifrados con AES-256 hacia una instancia en la nube; y cuarto, la automatización del flujo continuo de datos con scripts de autorrecuperación bajo systemd. Los resultados demostraron que la arquitectura alcanzó una disponibilidad operativa del 99,9 % y transmitió señales continuas sin pérdida de paquetes, registrando latencias promedio de 25 a 30 ms en fibra y de 45 a 50 ms en los enlaces móviles, a un costo cercano a 9 USD mensuales por estación. Se concluye que el modelo híbrido elimina los puntos únicos de fallo y ofrece una solución escalable, cibersegura y económicamente sostenible para reforzar la resiliencia urbana ante eventos destructivos.
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Armbrust, M., Stoica, I., Zaharia, M., Fox, A., Griffith, R., Joseph, A. D., Katz, R., Konwinski, A., Lee, G., Patterson, D., Rabkin, A., & Stoica, I. (2010). A view of cloud computing. Communications of the ACM, 53(4), 50–58. https://doi.org/10.1145/1721654.1721672 DOI: https://doi.org/10.1145/1721654.1721672
Bindi, D., Zaccarelli, R., Strollo, A., Di Giacomo, D., Heinloo, A., Evans, P., Cotton, F., & Tilmann, F. (2024). Enriching the GEOFON seismic catalog with automatic energy magnitude estimations. Earth System Science Data, 16(4), 1733–1745. https://doi.org/10.5194/essd-16-1733-2024 DOI: https://doi.org/10.5194/essd-16-1733-2024
Biondi, E., Tepp, G., Yu, E., Saunders, J. K., Yartsev, V., Black, M., Watkins, M., Bhaskaran, A., Bhadha, R., Zhan, Z., & Husker, A. L. (2025). Real-time processing of distributed acoustic sensing data for earthquake monitoring operations. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2505.24077 DOI: https://doi.org/10.1785/0220250208
Blaso, L., Clemente, P., Giovinazzi, S., Giuliani, G., & Gozo, N. (2021). Towards standardized and interoperable platforms for supporting the seismic vulnerability assessment and seismic monitoring of Italian bridges and viaducts. En Lecture Notes in Civil Engineering (pp. 471–480). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-91877-4_54 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-91877-4_54
Bravo-Haro, M. A., Ding, X., & Elghazouli, A. Y. (2021). MEMS-based low-cost and open-source accelerograph for earthquake strong-motion. Engineering Structures, 230, 111675. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.111675 DOI: https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2020.111675
Chanakitkarnchok, A., Kawila, K., Sato, G., Owada, Y., & Charnsripinyo, C. (2019). Disaster-resilient communication framework for heterogeneous vehicular networks. En 2019 IEEE 30th Annual International Symposium on Personal, Indoor and Mobile Radio Communications (PIMRC) (pp. 1–6). IEEE. https://doi.org/10.1109/PIMRC.2019.8904211 DOI: https://doi.org/10.1109/PIMRC.2019.8904211
Dugan, R. C., McGranaghan, M. F., Santoso, S., & Beaty, H. W. (2012). Electrical power systems quality (3.ª ed.). McGraw-Hill.
Havskov, J., & Alguacil, G. (2016). Instrumentation in earthquake seismology (2.ª ed.). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-21314-9 DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-21314-9
IEEE Standards Association. (2022). IEEE Std 802.3: Ethernet standards. IEEE.
Instituto Geofísico de la Escuela Politécnica Nacional. (2022). Manual de procedimientos para la instalación y mantenimiento de acelerógrafos en campo. Escuela Politécnica Nacional. https://www.igepn.edu.ec/acelerografos
Internet Engineering Task Force. (1996). RFC 1918: Address allocation for private internets. https://www.rfc-editor.org/rfc/rfc1918
Kamiloğlu, M. E. (2015). Cisco network performance evaluation using Packet Tracer. International Journal of Electronics, Mechanical and Mechatronics Engineering, 5(1), 905–911. https://doi.org/10.17932/IAU.IJEMME.m.21460604.2015.5/1.905-911 DOI: https://doi.org/10.17932/IAU.IJEMME.m.21460604.2015.5/1.905-911
Kotuliak, I., Rybár, P., & Trúchly, P. (2011). Performance comparison of IPsec and TLS based VPN technologies. En 2011 9th International Conference on Emerging eLearning Technologies and Applications (ICETA) (pp. 217–221). IEEE. https://doi.org/10.1109/ICETA.2011.6112567 DOI: https://doi.org/10.1109/ICETA.2011.6112567
Kurose, J. F., & Ross, K. W. (2017). Computer networking: A top-down approach (7.ª ed.). Pearson.
Li, W., Koehler, J., Chakraborty, M., Quinteros-Cartaya, C., Rümpker, G., & Srivastava, N. (2022). Real-time earthquake monitoring using deep learning: A case study on the Turkey earthquake aftershock sequence. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2211.09539
Love, R. (2013). Linux system programming: Talking directly to the kernel and C library (2.ª ed.). O'Reilly Media.
Mackey, S., Mihov, I., Nosenko, A., Vega, F., & Cheng, Y. (2020). A performance comparison of WireGuard and OpenVPN. En Proceedings of the Tenth ACM Conference on Data and Application Security and Privacy (pp. 162–164). Association for Computing Machinery. https://doi.org/10.1145/3374664.3379532 DOI: https://doi.org/10.1145/3374664.3379532
Nesbitt, I., Boaz, R., & Long, J. (2021). rsudp: A Python package for real-time seismic monitoring with Raspberry Shake instruments. Journal of Open Source Software, 6(68), 2565. https://doi.org/10.21105/joss.02565 DOI: https://doi.org/10.21105/joss.02565
Ni, Y., Denolle, M. A., Münchmeyer, J., Wang, Y., Feng, K.-F., Garcia Jurado Suarez, C., Thomas, A. M., Trabant, C., Hamilton, A., & Mencin, D. (2025). A review of cloud computing and storage in seismology. Geophysical Journal International, 243(1), ggaf322. https://doi.org/10.1093/gji/ggaf322 DOI: https://doi.org/10.1093/gji/ggaf322
Nocquet, J.-M., Jarrín, P., Vallée, M., Mothes, P. A., Grandin, R., Rolandone, F., Delouis, B., Yepes, H., Font, Y., Fuentes, D., Régnier, M., Laurendeau, A., Cisneros, D., Hernández, S., Sladen, A., Singaucho, J.-C., Mora, H., Gómez, J., Montes, L., & Charvis, P. (2017). Supercycle at the Ecuadorian subduction zone revealed after the 2016 Pedernales earthquake. Nature Geoscience, 10(2), 145–149. https://doi.org/10.1038/ngeo2864 DOI: https://doi.org/10.1038/ngeo2864
Qadir, J. (2015). Artificial intelligence based cognitive routing for cognitive radio networks. Artificial Intelligence Review, 45(1), 25–96. https://doi.org/10.1007/s10462-015-9438-6 DOI: https://doi.org/10.1007/s10462-015-9438-6
REFTEK Systems. (2023). Manual de usuario de REFTEK 130S y 130S-DC: Configuración y manejo de datos sísmicos. REFTEK Systems Inc. https://manuals.reftek.com/category/130S/
Silberschatz, A., Galvin, P. B., & Gagne, G. (2018). Operating system concepts (10.ª ed.). Wiley.
Stallings, W. (2021). Network security essentials: Applications and standards (6.ª ed.). Pearson.
Tanenbaum, A. S., Feamster, N., & Wetherall, D. J. (2021). Computer networks (6.ª ed.). Pearson.
Wang, X., Liu, F., Su, R., Wang, Z., Fang, L., Zhou, L., Bai, L., & Ouyang, W. (2025). SeisMoLLM: Advancing seismic monitoring via cross-modal transfer with a pre-trained large language model. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2502.19960
Ye, L., Kanamori, H., Avouac, J.-P., Li, L., Cheung, K. F., & Lay, T. (2016). The 16 April 2016, Mw 7.8 Ecuador earthquake: A quasi-repeat of the 1942 Ms 7.5 earthquake and partial re-rupture of the 1906 Ms 8.6 Colombia–Ecuador earthquake. Earth and Planetary Science Letters, 454, 248–258. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2016.09.006 DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2016.09.006
Zhu, W., Hou, A. B., Yang, R., Datta, A., Mousavi, S. M., Ellsworth, W. L., & Beroza, G. C. (2022). QuakeFlow: A scalable machine-learning-based earthquake monitoring workflow with cloud computing. arXiv. https://doi.org/10.48550/arXiv.2208.14564 DOI: https://doi.org/10.1093/gji/ggac355
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