Proyectos de investigación – Maestría

Protocolos para la difusión de información en redes ad hoc vehiculares (VANET)

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Profesores: Dra. Elizabeth Pérez Cortés y Dr. Miguel López Guerrero

Resumen: Una red VANET (vehicular ad hoc network) es un tipo de red de comunicaciones especializada en el intercambio de información entre vehículos en donde los usuarios finales son usualmente los conductores. Ésta permitirá el desarrollo de sistemas de transportación inteligentes en donde una de las metas relevantes es disminuir el alto número de accidentes automovilísticos que ocurren cotidianamente. En la actualidad existen diversas iniciativas gubernamentales y privadas orientadas al desarrollo y adopción de esta tecnología. En las redes VANET los vehículos pueden comunicarse entre sí o con dispositivos colocados al lado del camino a fin de asistir a los conductores y así mejorar la seguridad durante un viaje. Un ejemplo de la aplicación de estas redes puede ser la notificación acerca de la presencia de algún obstáculo más adelante en el camino, el cual podría no ser visible a simple vista. También pueden usarse para comunicar situaciones de congestión, condiciones del camino, notificar condiciones del clima y en general informar datos de interés. El desarrollo de esta tecnología requiere de la búsqueda de soluciones a diversos retos prácticamente de todo tipo.

Objetivo general

• Identificar las estrategias encaminadas a mantener un alto desempeño en los protocolos existentes para la difusión de información en redes ad hoc vehiculares (VANET).

Objetivos específicos

• Identificar las diferentes estrategias incorporadas en los protocolos encaminadas a lograr altos niveles de eficiencia y eficacia en la difusión de información.
• Conocer los diferentes modelos de movilidad que se han propuesto para la representación del movimiento de automóviles.
• Evaluar la calidad relativa de las diferentes estrategias de difusión de información.
• Proponer un protocolo o una mejora a alguno ya existente basado en el conocimiento adquirido.

Sincronización en redes submarinas de sensores inalámbricos

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Profesor: Dr. Víctor Manuel Ramos Ramos

Resumen: Las redes inalámbricas de sensores (WSN, por sus siglas en inglés) están desarrolladas ampliamente en la actualidad para una amplia gama de aplicaciones. El objetivo principal de una WSN es colectar información sobre un conjunto de fenómenos. Dicho proceso no es trivial, ya que la vida de las baterías es limitada y, en consecuencia, tanto las transmisiones inalámbricas como las operaciones de cálculo deben minimizarse. Se comenzó a hablar ampliamente de las WSNs en 2004, luego de una conferencia magistral en IEEE Infocom 2004 ofrecida por Jim Kurose. Las UWSNs tienen el potencial de desarrollar aplicaciones antes inexploradas y de mejorar la habilidad de observar y de predecir el comportamiento de los océanos. La naturaleza del medio de transmisión en las UWSNs impone nuevos retos a las comunicaciones en redes de sensores, ya que las ondas de radio se propagan de forma distinta bajo el agua que en el aire. Por otro lado, los fenómenos que podrían ocurrir bajo el agua son definitivamente de una naturaleza muy peculiar y estos deben considerarse para un buen diseño en el despliegue de los sensores submarinos. Un gran número de aplicaciones de UWSNs requiere de métodos eficaces de sincronización de tiempo.

Objetivo general

• Diseñar e implementar un algoritmo de sincronización de tiempo para UWSNs.

Objetivos específicos

• Configurar el escenario de simulación.
• Obtener las muestras de tiempo requeridas para la ejecución del algoritmo de sincronización.
• Trazar gráficas de desempeño de calibración, de la pendiente del tiempo y del error incurrido en las estimaciones.
• Realizar un reporte sobre las UWSNs y sobre los resultados obtenidos con el protocolo propuesto.

Análisis y síntesis de tablas de enrutamiento para el Internet del IPv6

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Profesores: Dr. Miguel Ángel Ruiz Sánchez y Dr. César Jalpa Villanueva

Resumen: Los enrutadores son equipos fundamentales para el correcto funcionamiento de la Internet puesto que ellos se encargan de hacer llegar los paquetes de información hasta su destino por las mejores rutas y de manera transparente para los equipos terminales. Si el proceso de encaminamiento de los paquetes no se realiza de manera expedita se podrían producir degradaciones en la calidad de servicio que se percibirán como retrasos excesivos o incluso colapso de la red. Dentro de los enrutadores, la parte más crítica  del proceso de encaminamiento es la búsqueda LMP (Longest Matching Prefix) en la tabla de encaminamiento. Para los enrutadores pequeños, que no tienen que atender tráfico de datos elevado, este proceso no representa un gran problema pero para los enrutadores que se encuentran en el núcleo de la Internet, este proceso representa un gran reto porque tienen que soportar el tráfico elevado que les llega a través de sus enlaces de alta velocidad y por que el número de entradas que existe en sus tablas de encaminamiento donde realizan las búsquedas LMP puede ser de varios cientos de miles. El reto se vuelve aún más difícil cuando entra en escena el protocolo IPv6 para el cual las direcciones pasan a ser de 128 bits en vez de los 32 de IPv4 ampliando en varios órdenes de magnitud el espacio potencial de búsqueda.

Objetivo general

• Desarrollar una metodología para sintetizar tablas de enrutamiento IPv6 de gran tamaño que puedan utilizarse para la evaluación del desempeño de los algoritmos de búsqueda LMP en tablas IPv6.

Objetivos específicos

• Profundizar el conocimiento del protocolo IPv6 con énfasis en la estructura de las direcciones, las políticas de asignación y los protocolos de enrutamiento BGP.
• Desarrollar herramientas de programación para analizar la estructura y evolución de las tablas de enrutamiento de enrutadores del núcleo de la Internet tanto de IPv4 como de IPv6.
• Analizar el efecto de las políticas de asignación de direcciones y el progreso de la adopción de IPv6 en la evolución de las tablas de enrutamiento correspondientes.
• Establecer un modelo y los criterios que permitan realizar predicciones realistas de la forma en que evolucionarán las tablas de enrutamiento.
• Proponer una metodología y herramientas de programación para sintetizar tablas de enrutamiento IPv6 de gran tamaño.

Estudio y optimización del encaminamiento de mensajes en redes vehiculares

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Profesores: Dr. Víctor Manuel Ramos Ramos y Salvador González Arellano

Resumen: Se espera que las redes vehiculares ad hoc (VANETs, Vehicular Ad Hoc Networks) logren ofrecer una amplia variedad de servicios como advertencias sobre alguna violación de las señales de tránsito, asistencia para girar en las intersecciones, prevención cooperativa de accidentes, advertencias en puntos ciegos, control de cruce cooperativo, prevención sobre la velocidad en las curvas, por mencionar algunos. Para que la comunicación pueda ser llevada a cabo, el comité de sistemas de transporte inteligente de la sociedad de tecnología vehicular de la IEEE propuso el estándar para las redes vehiculares IEEE 802.11p, que comprende la capa física y la subcapa de control de acceso al medio. Las capas superiores se encuentran alineadas con la familia de protocolos IEEE 1609. Las aplicaciones que no involucran la seguridad del conductor son llamadas aplicaciones no críticas, las cuales tienen como propósito ofrecer servicios que faciliten la conducción del vehículo. Como ejemplo de estas aplicaciones tenemos el pago de servicios en puntos de cobro, el acceso a Internet, el manejo del tránsito vehicular, la elección de rutas para que el conductor llegue a su destino, entre otras. Para que este tipo de aplicaciones opere, es necesario que éstas transmitan información hacia vehıculos o puntos de acceso determinados.

Objetivo general

• Realizar un profundo estudio y análisis de los protocolos de encaminamiento para redes vehiculares y proponer un protocolo de encaminamiento que ofrezca un alto desempeño en términos de la confiabilidad, escalabilidad y un bajo retardo de extremo a extremo.

Objetivos específicos

• Analizar bajo los mismos escenarios los protocolos de encaminamiento más representativos de las distintas técnicas de encaminamiento presentadas en la literatura, con el fin de detectar sus ventajas y desventajas.
• Presentar una mejora, o un nuevo protocolo de encaminamiento que sea más eficiente que los presentados en la literatura para las redes vehiculares.

Deducción de la trayectoria de un nodo en una red ad-hoc móvil

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Profesores: Dr. Francisco García Jiménez (UNAM) y Dra. Elizabeth Pérez Cortés

Resumen: Los dispositivos móviles actuales pueden interconectarse de manera descentralizada para formar una infraestructura de comunicación temporal y autónoma conocida como red ad­ hoc móvil. En este tipo de redes los nodos tienen un radio de comunicación limitado y por ello cuando dos o más nodos desean comunicarse es común que un conjunto de nodos intermedios deban retransmitir los mensajes. En otros términos, las prestaciones que una red ad­ hoc móvil puede proveer están basadas en la cooperación entre los nodos que la componen. Para que esta cooperación se establezca es indispensable que cada nodo conozca a aquellos nodos que están en su radio de alcance, llamados nodos vecinos. La técnica básica para lograr esto es un protocolo basado en mensajes “hola” emitidos periódicamente por los nodos para notificar su presencia y, potencialmente, difundir otra información de interés.

Cuando los dispositivos móviles son portados por seres humanos, las trayectorias de dos o más nodos pueden coincidir en zonas de interés común para los usuarios y también mientras se mueven de un punto de interés a otro . En otras palabras, aún cuando un usuario no sea consciente de haber coincidido con otro, los dispositivos pueden registrar esa información y utilizarla, por ejemplo, para determinar si hay nodos con un cierto número de zonas de interés en común, individuos siguiendo la misma trayectoria, individuos con los que frecuentemente nos encontramos en un punto determinado o bien proporcionar esa información para colaborar en la búsqueda de una persona en particular.

Objetivo general

• Contribuir a la solución del problema de deducir la trayectoria de un nodo a partir de la información parcial proporcionada por nodos que fueron sus vecinos en un instante dado.

Objetivos específicos

• Conocer las soluciones al problema planteadas hasta ahora.
• Conocer la relación entre la proporción de nodos que cooperan proporcionando la información de su vecindario y la precisión con la que se deduce la trayectoria completa de un nodo en particular.
• Identificar los mecanismos distribuidos eficientes para colectar la información necesaria para deducir la trayectoria de un nodo en particular.
• Diseñar un algoritmo eficaz y eficiente para resolver el problema.

Distribución de contenidos en redes MANET utilizando el paradigma P2P

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Profesores: Dra. Elizabeth Pérez Cortés y Dr. Miguel López Guerrero

Resumen: Cerca de 25% del tráfico actual en Internet es causado por usuarios particulares que comparten contenidos digitales (fotografías, videos, música, textos, etc.) y se espera que el volumen de datos transferido por esta razón crezca a un ritmo del 26% anual durante los próximos cinco años. El soporte de tal nivel de actividad es la red par a par (P2P) en donde no hay estaciones con tareas especializadas como sucedería en un esquema cliente-servidor. En un sistema P2P todos los miembros de la red tienen una funcionalidad equivalente y cada uno de ellos puede proveer y descargar contenidos. La manera usual en la que opera la distribución de contenidos en redes P2P es la siguiente. Cuando un usuario desea obtener un contenido, primero utiliza un servicio de localización el cual le indica qué proveedor es capaz de enviárselo. Con esta información, la descarga puede darse involucrando sólo al solicitante y al proveedor. Ésta usualmente se efectúa dividiendo el contenido original en fragmentos y enviado cada uno de éstos al receptor. La eficiencia de este esquema básico de distribución puede mejorarse de diversas maneras.

Objetivo general

• Identificar estrategias exitosas para la construcción de protocolos de descarga de contenido en MANET.

Objetivos específicos

• Identificar las variantes del protocolo de descarga de BitTorrent para MANET.
• Conocer el rendimiento relativo de los protocolos de descarga de BitTorrent para MANET bajo un modelo de movilidad peatonal.

Depurador de aplicaciones gráficas en GD-PM

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Profesores: José Luis Quiroz Fabián y Dr. Miguel Alfonso Castro García

Resumen: Con el fin de  facilitar el desarrollo de aplicaciones paralelas que utilizan paso de mensajes, en la UAM-I hemos propuesto e implementado un ambiente de desarrollo llamado GD-MP. GD-MP proporciona a los desarrolladores un conjunto de iconos que interactúan entre ellos para formar aplicaciones (workflows) paralelas de forma visual/grafica. Los iconos representan entrada/salida de datos, comunicaciones, procesamiento, y patrones especiales de procesamiento. Los depuradores son herramientas que permiten identificar los errores en la implementación  de otros programas. Éstos actualmente se encuentran en diferentes entornos de desarrollo como son Eclipse o NetBeans, permitiendo la depuración de aplicaciones y ofreciendo características como son: la ejecución paso a paso, el uso de breakpoints, la modificación de variables en tiempo de ejecución, etcétera.

Objetivo general

• Definir y desarrollar un depurador paralelo para GD-MP que permita examinar paso a paso la ejecución de los procesos en sus aplicaciones gráficas.

Objetivos específicos

• Realizar un estado del arte de los depuradores paralelos.
• Identificar el conjunto de caracterısticas deseables para un depurador en GD-MP.
• Implementar el depurador en el ambiente de desarrollo GD-MP.
• Validar el funcionamiento del depurador.

Desarrollo de un rastreador web capaz de aprender a identificar la información más relevante

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Profesores: Dr. Ricardo Marcelín Jiménez y Orlando Muñoz Texzocotetla

Resumen: Un rastreador o explorador web (también llamado “araña” o robot) es un programa que permite descargar y clasificar el contenido de paginas en la web. Entre sus múltiples aplicaciones, se les usa como el componente principal de los motores de búsqueda en la web, sistemas que reúne un corpus de páginas electrónicas, las indexan y permiten las consultas de un amplio contenido temático. Una segunda aplicación es para el archivado de la web, que consiste en la descarga de paginas que son guardadas para la posteridad. Una tercera aplicación es para la minería de datos de la web, en la que se analizan estadísticamente las páginas descargadas. Finalmente, podemos mencionar los servicios de monitoreo en la web, en los que se disparan alarmas cuando la búsqueda empata con cierto contenido disponible en la red. Actualmente la investigación de los algoritmos de rastreo web (crawling algorithms) es de gran importancia debido al enorme crecimiento de la información contenida en la web, y a que ésta no se encuentra almacenada en un servidor centralizado, sino en una federación de cientos de millones de repositorios articulados mediante un conjunto de protocolos, reglas de acceso y formatos de datos.

Objetivo general

• Construir un rastreador o explorador web capaz de aprender a identificar la información más relevante en las páginas web.

Objetivos específicos

• Estudiar las arquitectura y caracterısticas básicas de un rastreador Web.
• Estudiar las técnicas de aprendizaje maquinal (que serán utilizadas por el rastreador que será construido).
• Diseñar el rastreador web (incluyendo las técnicas de aprendizaje maquinal estudiadas).
• Implementar el rastreador propuesto y evaluar sus prestaciones

Cancelación de ruido en señales usando filtros adaptables

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Profesores: Dr. Fausto Casco Sánchez y Dr. Miguel López Guerrero

Resumen: En diversos componentes de sistemas de comunicaciones existe la necesidad de separar una señal de un ambiente ruidoso. Una forma de lograr tal propósito es a través de un filtro adaptable el cual está constituido por un filtro digital más un algoritmo de adaptación. En este contexto un algoritmo muy usado es el NLMS (normalized least mean square), sin embargo este algoritmo no tiene una buena velocidad de convergencia. Esta deficiencia ha motivado la aparición de diversas propuestas encaminadas a lograr un mejor desempeño. En este proyecto de investigación se propone desarrollar un algoritmo con un buen tiempo de convergencia y bajo error residual, de forma que la señal contaminada con ruido se recupere satisfactoriamente. Como parte de la metodología de este proyecto se realizará una evaluación de los algoritmos más eficientes, también se revisará su descripción y estructura a fin de identificar una oportunidad de mejora y proponer una mejor opción. El algoritmo propuesto se probará vía simulación.

Objetivo general

• Proponer un algoritmo de filtrado adaptable a través de una estructura FIR, que mejore el rendimiento logrado por los algoritmos basados en el NLMS.

Objetivos específicos

• Reportar el estado del conocimiento en la materia.
• Analizar, a través de la teoría de los filtros adaptables, una propuesta de mejora a los algoritmos basados en el NLMS.
• Probar a través de simulación el algoritmo propuesto.

Flujos de video escalable usando codificación de red

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Profesores: Dr. Francisco de Asís López Fuentes (UAM Cuajimalpa) y Dr. Enrique Rodríguez de la Colina

Resumen: Con el crecimiento explosivo de Internet y la alta dependencia de información multimedia por parte de la sociedad, nos estamos moviendo hacia una era de ubicuidad de transmisiones multimedia a través de Internet: cualquiera puede acceder a los contenidos multimedia en Internet en cualquier lugar y a cualquier hora. Por esta razón, la transmisión multimedia a través de Internet a un gran número de usuarios se ha convertido en un importante tema de investigación y aplicación con creciente popularidad. Así, el tráfico multimedia es y continuará siendo el tráfico dominante en Internet. Diversos tipos de comunicaciones multimedia se están utilizando todos los días. Sin embargo, a pesar de estos avances, todavía muchos retos técnicos tienen que ser resueltos para proveer servicios de video adaptativo, colaborativo y eficiente. En este proyecto se pretende combinar técnicas de video escalable con codificación de red.Por otro lado, el video escalable permite adaptar el video en tres diferentes formas, las cuales son temporal, espacial y de calidad. En este proyecto se estudian técnicas de codificación de red y video escalable que permita encarar los retos anteriormente descritos. Específicamente estamos interesados en integrar estrategias de video escalable para mejorar la adaptación de contenidos en ambientes heterogéneos. Se pretende construir un prototipo que integre estos diferentes conceptos. Para fines de experimentación, el prototipo podrá ser evaluado en la infraestructura PlanetLab, para valorar su desempeño en un ambiente real.

Objetivo general

• Implementar un prototipo para la difusión de video adaptable basado en técnicas de codificación de red y video escalable.

Objetivos específicos

• Revisar la literatura relacionada con el tema.
• Crear un protocolo de investigación.
• Caracterizar los elementos del sistema.
• Seleccionar una herramienta de programación.
• Evaluar un caso de estudio.