Caso de estudio 10·aaron melendez

aaron 0
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE ELECTRÓNICA
SEMINARIO DE GRADUACIÓN
CASO DE ESTUDIO:
“INTEGRACIÓN DE SERVICIOS DE VOZ, DATOS E INTERNET MEDIANTE UNA
RED MPLS CON CALIDAD DE SERVICIO”
Facilitador: Juan Carlos Castro Chávez.
Director: Oscar Duran Vizcarra.
Egresado Ingeniería en Telecomunicaciones:
Samael Aarón García Meléndez GM040490
CIUDADELA DON BOSCO, JUEVES 07 DE FEBRERO DE 2013.

Contenido
i. Introducción................................................................................................................................ 1
ii. Planteamiento del problema ...................................................................................................... 2
iii. Objetivo general.......................................................................................................................... 3
Objetivos específicos....................................................................................................................... 3
1. Antecedentes. ............................................................................................................................. 4
2. Arquitectura de la red................................................................................................................. 6
2.1 Terminales de usuario final................................................................................................. 6
2.2 Capa 0 y Capa Física. ........................................................................................................... 7
2.3 Enlace de datos. ........................................................................................................................ 8
2.4 Red............................................................................................................................................. 9
2.4.1 Topología de estrella........................................................................................................ 10
2.4.2 Topología de Anillo........................................................................................................... 11
2.4.3 Topología de bus. ............................................................................................................. 11
2.4.4 Topología mixta................................................................................................................ 12
2.5 Transporte............................................................................................................................... 13
2.6 Sesión. ..................................................................................................................................... 15
2.7 Aplicación................................................................................................................................ 15
2.8 Presentación............................................................................................................................ 15
3. Topología lógica. ....................................................................................................................... 15
4. Calidad de Servicio. ................................................................................................................... 17
5. ISP.............................................................................................................................................. 17
6. Cableado.................................................................................................................................... 18
7. Análisis financiero. .................................................................................................................... 18
8. Conclusión................................................................................................................................. 21
Fuentes consultadas.......................................................................................................................... 22

INTEGRACIÓN DE SERVICIOS DE VOZ, DATOS E INTERNET MEDIANTE UNA RED MPLS CON CALIDAD DE SERVICIO
1
i. Introducción.
Como parte de los requisitos de graduación de la Universidad Don Bosco, se dispone de la opción
del desarrollo de un caso de estudio, enfocado como una especialización de los conocimientos
adquiridos, y demostración de las capacidades de análisis en problemas con características
similares a los encontrados en el mundo real.
Tal cual, el análisis del caso de estudio propuesto, es realizar el evaluó de las condiciones, y
formular soluciones para el desafío de integrar los servicios de voz, video y datos, en demanda
empresarial, con criterios de calidad de servicio, seguridad, robustez, economía, adaptabilidad,
disponibilidad y alto desempeño, para una multinacional regional en el istmo centroamericano,
dedicado al rubro industrial azucarero.
*Es necesario informar al lector, que los datos empresariales son ficticios, aunque estén basados
en datos estadísticos, precios de referencia, zonas geográficas, etc. Se han tomado datos de la
realidad, para agregar la complejidad necesaria al ejercicio mental de la planificación del proyecto.

2
ii. Planteamiento del problema
Se necesita crear una solución a una empresa dedicada al ámbito azucarero, esta empresa posee
diferentes ingenios a lo largo de 3 países de Centroamérica, su sede se encuentra ubicada en
Guatemala, en total son 16 ingenios (4 en El Salvador, 9 en Guatemala y 3 en Honduras), y 3
oficinas regionales en cada país además de la oficina central, se debe crear una solución que
permita interconectar todos los puntos, brindándoles los servicios de Voz, Datos e INTERNET
mediante una red MPLS, que deberá priorizar cuando exista una videoconferencia entre cualquier
punto; un punto a tomar en cuenta es que en los sitios donde se encuentran instalados los
ingenios no se tienen conectividad alguna.

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iii. Objetivo general.
Formular soluciones para el caso de estudio propuesto, y evaluar las opciones más confiables y
factibles.
Objetivos específicos.
1. Diseñar soluciones que integren servicios de voz, video y datos, utilizando las
tecnologías de redes de última generación, así como MPLS para el transporte de
paquetes.
2. Elegir la solución más confiable y factible, en cuanto a criterios de escalabilidad,
seguridad, robustez, calidad de servicio, alto desempeño, adaptabilidad y costos.
3. Implementar la solución, detallando sus criterios, políticas, normas, costos y
responsabilidades administrativas, legales y corporativas.

4
1. Antecedentes.
Existen 9 ingenios azucareros pertenecientes a la Corporación Power Sugar LTD en Guatemala, 4
en El salvador y 3 en Honduras, con la característica común de tener sus redes de telefonía de voz
y datos por separado, además de funcionar todavía con tecnologías de informática y
telecomunicaciones de la década de 1990 (equipos obsoletos).
La Corporación, dado un estudio realizado en los últimos 2 años, ha determinado grandes
posibilidades de crecimiento en el mercado global, para satisfacer la reciente y muy prometedora
demanda de azucares en Europa y Estados Unidos, dado los estragos del efecto invernadero.
Entre sus planes de crecimiento, es aumentar gradualmente en un marco inicial de 10 años, su
ritmo de producción en su división de Centroamérica, dada la buena calidad del producto, mano
de obra barata, y tener influencia sobre las políticas económicas sectoriales que impulsa el
gobierno de cada país. Por lo que necesita mejorar e integrar su plataforma de TI, para mantener
un constante monitoreo de la producción, flujo de efectivos activos y pasivos, comunicación
directa con sus gerentes y directivos, transferencias de tecnologías, etc.
Es necesario añadir, que como característica adicional, la División produce entre el 8 y 15 % de la
energía eléctrica en cada país, a raíz del excedente energético de la combustión de sus sistemas de
potencia; además de ser propietaria de acciones entre el 15 y 20% de las compañías distribuidoras
de electricidad, también genera 20 mil empleos directos y 30 mil empleos indirectos en la región.
A grandes rasgos, sus principales características empresariales es:

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Como parte del estudio técnico, se determinó la cantidad mínima de equipo final de usuario a
instalar en el primer año, así como el crecimiento sostenido anual a posteriori a 10 años en cada
ingenio. Dicho crecimiento es distinto en cada ingenio, y depende de la proyección de producción
potencial, por lo que se define un valor FCAs, que es un factor de crecimiento anual simple (en
base al primer año de aplicación), que arroja una proyección estimada de equipo final de usuario
que deberá disponer la empresa como mínimo al final de los 10 años del plan de expansión, para
lograr administrar la infraestructura, el personal y las cuentas financieras.
Entre los detalles técnicos, se mencionan:

6
*FCAs: Factor de crecimiento anual simple
2. Arquitectura de la red.
Entre los criterios establecidos del diseño, para cumplir con la escalabilidad, seguridad, robustez,
calidad de servicio, alto desempeño, adaptabilidad y costos, es necesario determinar:
1. Utilización de tecnología IP para la integración.
2. Estructura jerárquica de la red
3. No utilización de transmisiones inalámbricas para uso corporativo.
4. Redundancia cíclica.
5. Etiquetación de servicios, y priorización de paquetes.
6. Elección de equipos robustos y con amplio tiempo de vida.
7. Mantener las disposiciones necesarias para el crecimiento continuo.
8. Elegir la opción que garantice la mejor calidad y el menor costo.
2.1 Terminales de usuario final.
Bajo la lupa de reducción de costos, parece conveniente dedicar IP Phones solo a usuarios
predilectos, y SoftPhone a usuario básicos en cuanto a Voz sobre IP. Dado que el tiempo de vida
de un IP Phone de calidad es de 8 a 15 años, mientras el tiempo de vida de un auricular con
micrófono es de 6 meses, podemos concluir:

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La opción C es la más acertada, dado que la durabilidad del equipo es mayor, lo que a su
vez, reduce los costos de reemplazo y mantenimiento; adicional al consumo eléctrico (el
uso de Softphones, implica tener encendida una computadora consumiendo al menos
400W/h, aunque sea solo para realizar llamadas).
2.2 Capa 0 y Capa Física.
Al jefe de Informática de cada Ingenio, evaluó las características de su planta de producción, y
presentaron la propuesta de demanda de materiales para instalar el cableado de la red interna:

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2.3 Enlace de datos.
Dado que se utilizaran IP Phones, para ahorrar recursos, es conveniente compartir el mismo
recurso de red con aquellos usuarios que dispongan de computadora.
Podemos suponer de forma general, que el 70% de las computadoras, estarán a la par de una
estación extensión telefónica, mientras los demás, repartidos en las empresas; por lo que:

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*Cisco Catalyst 3560G-24PS-24 Ethernet 10/100/1000 ports with PoE and 4 SFP-based Gigabit
Ethernet ports; 1RU
** Cisco Catalyst 3560G-48PS-48 Ethernet 10/100/1000 ports with PoE and 4 SFP-based Gigabit
Ethernet ports; 1RU
Se dispone un sobredimensionamiento del 50% en la capacidad de los Switch, para cubrir
averías, pruebas de laboratorio, o en su utilización para la capa de distribución.
Para mantener la disponibilidad de las extensiones, es muy conveniente que dispongan de una
fuente de poder ininterrumpida; sabiendo de antemano, que utilizando PoE reducimos la cantidad
de UPS necesarios (de ser así, sería un UPS por teléfono, en cambio, solo sería un stock de UPS por
Switch).
2.4 Red.
Siendo una red privada, puede utilizarse sin problemas IP v4, pero dado que el proyecto tiene un
plan de implementación de 10 años, tiempo en el que se considera que IPv4 será migrado por
completo, vale el esfuerzo, por reducir costos de planificación y migración a futuro, montar toda la
red, en IPv6.
De tal forma, que la asignación de bloque de direcciones de red, es:

10
Es obvio, que la capacidad de dimensionamiento de la red, es muchísimo mayor, que la requerida
por la proyección, dado el uso de eui-64.
Para saber la cantidad de dispositivos Router necesarios, es necesario definir que topología se va a
seguir, a nivel corporativo en Centroamérica, teniendo las opciones:
2.4.1 Topología de estrella
Los diversos ingenios, se conectan directamente a sus respectivas oficinas centrales, formando
una sola red nacional privada.

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2.4.2 Topología de Anillo.
En esta topología, cada ingenio se conecta con sus vecinos inmediatos, hasta llegar a la oficina
central, formando una sola red nacional privada.
2.4.3 Topología de bus.
Los ingenios se conectan a una sola línea de transmisión, hacia la oficina central, y forman una sola
red nacional privada.

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2.4.4 Topología mixta.
Dada las condiciones orográficas de cada ingenio, sobre todo en cada país, lo más conveniente es
formar una topología mixta.
En donde dado por su cercanía, en Guatemala se establecen 3 nodos principales, en topología de
bus, para el salvador un nodo compartido, y los demás enlaces directos, siendo en honduras
topología de estrella.
Las Oficinas centrales, están comunicadas entre sí, a través de túneles cifrados por Internet,
permitiendo el tráfico de llamadas, y datos entre ellos. Para acceder a la oficina en NY, las 3

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oficinas estarán conectadas a internet por túnel cifrado. Todas las comunicaciones por la nube de
Internet, deberán ser arrendadas a ISP que garanticen estabilidad, calidad, utilicen MPLS.
Con ello, se determina que se necesitan 19 Router de alta velocidad, con ranuras para Giga
Ethernet cat 6 y Fibra Óptica. Los equipos de frontera de red, dado por el prestigio, se eligen
marca Cisco, por lo que se sabe:
2.5 Transporte.
Tradicionalmente, para suministrar servicios de datos, voz y video, se requiere de servidores
separados. Por tradición, no puede elegirse la marca Cisco, ya que su fuerte no son servicios de
voz, email, agenda, etc. Si tomamos proveedores como Siemens o Alcatel, estos se especializan en
centrales de VoIP. Por seguridad no es conveniente depositar la carga de datos en servidores
Windows, es preferible servidores Abiertos. En cuanto a sistemas abiertos, podemos utilizar
Asterisk para administrar la central telefónica, más no correo y web.
Por propuesta del consultor externo, para reducir todo el equipo de administración, se recurrirá a
virtualización, para tener un sistema Elastix y un sistema Windows Server.
Entre las características de Elastix se tienen:
- Grabación de Llamadas
- Centro de Conferencias con Salas Virtuales
- Correo de Voz
- Soporte para protocolos SIP e IAX, entre otros
- Correo de voz-a-Email
- Codecs soportados: ADPCM, G.711 (A-Law & μ-Law), G.722, G.723.1 (pass through), G.726,
G.728, G.729, GSM, iLBC (opcional) entre otros.
- IVR Configurable y Flexible
- Soporte para Interfaces Análogas como FXS/FXO (PSTN/POTS)
- Soporte para Sintetización de Voz
- Soporte para interfaces digitales E1/T1/J1 a través de los protocolos PRI/BRI/R2
- Herramienta para la creación de extensiones por lote
- Identificación de llamadas (Caller ID)
- Cancelador de eco integrado
- Troncalización
- Provisionador de Teléfonos vía Web
- Rutas entrantes y salientes con configuración por coincidencia de patrones de marcado
- Soporte para videofonos
- Soporte para follow-me

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- Interfaz de detección de Hardware
- Soporte para grupos de timbrado
- Servidor DHCP para asignación dinámica de Ips
- Soporte para paging e intercom
- Panel de Operador basado en Web
- Soporte para condiciones de tiempo
- Parqueo de llamadas
- Soporte para PINes de seguridad
- Reporte de detalle de llamadas (CDR)
- Soporte para DISA (Direct Inward System Access)
- Tarifación con reporte de consumo por destino
- Soporte para Callback
- Reportes de uso de canales
- Soporte para interfaces tipo bluetooth a través de teléfonos celulares (chan_mobile)
- Soporte para colas de llamadas
El servidor Windows, se utilizara para administrar via ActiveDirectory las estaciones de trabajo que
utilicen Windows, esto de forma local.
Entonces, cada ingenio deberá tener su propio Servidor Físico, ejecutando dos sistemas operativos
virtualizados. De la misma forma cada oficina central.
Entre las características de este arreglo, debe destacarse:
 Cada Servidor Integrado, atiende su red local, prioriza, y envía a través de la red
externa el tráfico.
 Cada Servidor Integrado debe filtrar el tráfico.
 Los servidores en las oficinas centrales, filtran el tráfico hacia NY y las demás oficinas
regionales
El servidor recomendado es:
El modelo x3550 M4 de la familia System X IBM, dado que puede tener hasta 2 núcleos Intel Xeon;
que queda muy bien con las exigencias del proyecto, ni demanda un coste elevado.
Al necesitar 19 servidores, tenemos un costo total de:

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Que se encargaran del transporte y suministros de servicios integrados.
2.6 Sesión.
Para la administración de cuentas, se programara los servidores para priorizar datos de gerencia y
jefaturas.
2.7 Aplicación.
Entre las aplicaciones ofrecidas e integradas, es servicio de Voz, Video Llamada, transferencia de
datos financieros y datos en general. Todos los usuarios usaran el servidor de email para enviar
documentos.
Las aplicaciones de ofimática serán ejecutadas en cada estación de trabajo, mientras que los
demás servicios serán proporcionados mediante web.
2.8 Presentación
Para mantener unificados en un solo esquema las funcionalidades, se desarrollaran aplicaciones
comunes que deben ser utilizadas por todas los ingenios.
3. Topología lógica.
De forma gráfica, la integración de las redes privadas a través de internet es:
En donde los túneles se integran así:

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Siendo los VPN:
Y la distribución en cada red privada es:

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En la zona desmilitarizada, se ubican los servidores. El Firewall filtra el tráfico, mientras los IPS
detectan intrusiones no autorizadas. El router de borde se encarga de comunicar la red privada
con las demás, o hacia internet, además de encapsular los paquetes para MPLS.
4. Calidad de Servicio.
El etiquetado de paquetes en base a prioridad empieza en el IP Phone; quien modifica la cabecera
COS para identificar su tráfico de voz, y diferenciarlos incluso cuando comparte la conexión con
una computadora. Al llegar al Switch, se encapsula en su correspondiente VLAN, manteniendo su
nivel de prioridad (es necesario configurar cada switch para que cambie el tipo de encolado).
Dependiendo del destino del tráfico, este buscara internet, el cual será suministrado por el proxy
que actúa como filtro. Si el servicio solicitado es interno, los servidores integrados deberán
responder a la solicitud. Para el caso que sea necesario alcanzar el anillo corporativo o internet,
para realizar llamadas con el exterior, el servidor integrado debe coordinarse para sincronizarse
con una PBX u otro servidor corporativo.
5. ISP.
Para alcanzar Internet, cada Ingenio debe pasar previamente por su oficina central. Dicha oficina,
debe entonces, mantener un convenio con el ISP a quien arriende el servicio. Dado que las
comunicaciones pueden ser críticas, se recomienda tener al menos 2 ISP contratados, que
cumplan con las siguientes disposiciones:

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 Enlaces dedicados y separados por fibra hacia la nube.
 Enlaces de velocidad equivalente a E3 (34Mbps)en el peor de los casos
 Transmitir los datos por red MPLS.
 Integración en sus equipos, para separación de tráfico de voz y datos.
 Seguridad física en el acceso a la estructura de red.
Con ello se espera:
 Tener alta disponibilidad.
 Bajo jitter.
 Bajo delay.
 Que las llamadas de voz alcancen la red pública.
 Seguridad y confidencialidad en las transmisiones.
 Balanceo de carga entre los enlaces.
6. Cableado.
El lector, quizás se dé cuenta, que aún no se ha especificado, como se hará la conexión de los
Ingenios hacia sus oficinas centrales. Según el planteamiento del problema, no se dispone de
servicios de ISP en las cercanías de los ingenios. Según los criterios de seguridad, no es posible
acceso inalámbrico. La opción más viable es tirar enlaces de fibra de alta velocidad ¿pero por
dónde?
Casualmente, ya que todos los ingenios son generadores de energía eléctrica, y a la vez son
accionistas de las distribuidoras eléctricas; pueden utilizar una arquitectura de distribución Power
Line Communications PLC; utilizando las torres de alta potencia, como estructuras de soporte
para los cables de fibra óptica, hasta llegar a las oficinas centrales (que casualmente son la capital
de cada país).
7. Análisis financiero.
A partir de las opciones favorables y viables seleccionadas de todas las posibilidades, definimos el

19
presupuesto de nuestro proyecto para el primer año de ejecución.
Parece ser una inversión muy elevada, pero al evaluar el mercado de exportación del azúcar
tenemos:

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Lo que sometido a precios internacionales de 700USD la tonelada de azúcar cruda, se tiene:
La inversión en infraestructura de TI, solo representa a la Power Sugar LTD, un 17% de su
producción anual para la próxima zafra, según rendimientos de 2010-2011. Por lo que se considera
una inversión necesaria y barata, considerando que es para maximizar y monitorear la duplicación
de la producción en los siguientes 10 años.

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8. Conclusión.
Tras el deseo de duplicar la producción de azúcar en la corporación centroamericana por parte de
la Power Sugar LTD. Se pretende modernizar la infraestructura de TI, para mantener una
permanente vigilancia sobre las decisiones de producción.
La nueva arquitectura de TI, debe de cumplir con los requisitos de integración de servicios,
escalabilidad, seguridad, robustez, etc.
Para ello, se proyecta instalar una nueva red cableada en cada ingenio, con cable cat6, que
permita transmisiones en el orden de los 1Gbps, telefonía VoIP integrada con la red de datos, un
nuevo centro de datos, sistemas de protección y detección de intrusos. Cada ingenio, deberá
estar conectado a través de cableado de fibra óptica utilizando la infraestructura de distribución
eléctrica, bajo diseño PLC, hasta llegar a su respectiva oficina central de país a una velocidad no
menor a 10Gbps.
En la oficina central se dispone del control, filtrado y monitoreo de todas las transmisiones hacia
afuera que realicen los ingenios, actuando como puente hacia internet y la red de telefonía fija.
Permite también filtrar las comunicaciones hechas entre las demás oficinas centrales de la región,
así como la sede administrativa para Latinoamérica en NY, utilizando túneles cifrados, a través de
nubes MPLS en internet.
Es decir, entre los ingenios y la oficina central de cada país, será una red privada, para intercambio
de datos, email, fax, videoconferencias, voz; los cuales para alcanzar a los demás ingenios o la
oficina principal, deberán cruzar por túneles de internet, sometiéndose a criterios de selección y
priorización de paquetes.
La mayor tasa de intercambio de bits, debe darse en el núcleo nacional, y aproximadamente solo
el 25% necesitara internet para alcanzar los países vecinos y la oficina en NY.
Como característica adicional, la red privada interna, será completamente IPv6, por lo que será
necesario un doble stack en los router de frontera con el ISP para alcanzar internet, a menos, que
el ISP disponga direccionamiento IPV6 nativo y funcional.
Las políticas de usuario, seguridad y uso, se dejan a disposición de cada administrador de red, en
cada ingenio.
Con las elecciones realizadas, se requiere una inversión en el primer año de 31.16 millones de
dólares, y aprox 2.5 millones adicionales para el crecimiento sostenido de la red. Esto representa
solo un 17% de los beneficios brutos anuales tomando como referencia la zafra de 2010-2011.

22
Fuentes consultadas.
Cisco CCNA 4 v4. Implementación de IP V6.
Cisco CCNP ISCW v5 MPLS, IPSec, VPN.
IBM Blade servers
www-03.ibm.com
IBM System x - Ofertas de servidor x86 para Windows y Linux - España
www-03.ibm.com
Elastix - Características
www.elastix.org
Cisco ASR 1000 Series Aggregation Services Routers - Products & Services - Cisco Systems
www.cisco.com
Cisco Catalyst 6500 Series Switches Compare Models - Cisco Systems
www.cisco.com
Cisco Catalyst 6504-E Switch - Cisco Systems
www.cisco.com
Ingenios | Asociación de Productores de Azúcar de Honduras (APAH) –Portal Web Desarrollado por:
Innovaciones Tecnológicas–
www.azucar.hn
Ingenios Azucareros de El Salvador « ATASAL Asociación de Técnicos Azucareros de El Salvador
www.altasky.com
imsa.com.gt - Inicio
iasmag.imsa.com.gt
Grupo MAG
www.imsa.com.gt
Grupo Corporativo Santa Ana
www.santaana.com.gt
Ingenio la unión, producción de caña de azúcar, azúcar, electricidad y mieles
www.launion.com.gt
http://www.gruposantateresa.com/
www.gruposantateresa.com
Corporación San Diego
www.sandiego.com.gt

23
Ingenio Madre Tierra
www.madretierra.com.gt
http://www.ipg.com.gt/
www.ipg.com.gt
Pantaleon
www.pantaleon.com
ASAZGUA ::::: Asociación de Azucareros de Guatemala :::::
www.google.com.sv
Ingenios de Guatemala
ingeniosdeguatemala.galeon.com
Asociación de Productores de Azúcar de Honduras en Centroamérica - CentralAmericaData :: Central America
Data
www.centralamericadata.com
Guatemala espera una producción azucarera de 2,18 millones de toneladas | Radio Emisoras Unidas - en línea
desde Guatemala
noticias.emisorasunidas.com
elsalvador.com, El Salvador exportó 310 mil toneladas de azúcar en zafra 2010-11
www.elsalvador.com
Coste marginal - Wikipedia, la enciclopedia libre
es.wikipedia.org
del precio del azúcar por tonelada - fabricantes de productos de del precio del azúcar por tonelada en
spanish.alibaba.com–Página1
spanish.alibaba.com
Acuerdan precio de referencia del azúcar en $9,742.00 por tonelada
www.agrosintesis.com
www.azucar.com.gt
www.google.com.sv
Informe de Resultados Agroindustria Azucarera
www.slideshare.net
SISA l Seguros e Inversiones
www.sisa.com.sv
Precio de la Fibra Optica

24
bandaancha.eu
What is Power Line Communication?
www.eetimes.com
Power Line Communications - Wikipedia, la enciclopedia libre
es.wikipedia.org
Jerarquía Digital Plesiócrona - Wikipedia, la enciclopedia libre
es.wikipedia.org

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