2018

Transmisión adaptativa de video en redes de computadoras con propiedades dinámicas.

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Profesores: Dr. Ví­ctor Manuel Ramos Ramos

Resumen: El streaming de video es una de las aplicaciones con mayor demanda entre los usuarios de Internet. Se estima que para 2019 el tráfico originado por la transmisión de videos representará más del 80  %  del tráfico global de datos. Por esta razón, algunos de los más importantes proveedores de  videos se han abocado a desarrollar estrategias orientadas a mejorar la calidad de la experiencia  (QoE) de sus  servicios. Como resultado, en años recientes se ha desarrollado una técnica de  distribución de video denominada streaming adaptativo sobre HTTP (HTTP adaptive streaming – HAS). Esta técnica promete  mejorar la QoE pues permite adaptar en tiempo real la calidad de video  que el usuario descarga tomando como parámetro de decisión el ancho de banda disponible en la  red.

La segmentación de las representaciones de video es otro problema que puede conducir a errores en la estimación del ancho de banda [3]. Por ejemplo, si la duración de los segmentos es grande, la codificación de video mejora y se reduce la carga de transacciones HTTP en la red; sin embargo, el cliente sería incapaz de reaccionar oportunamente cuando existan variaciones recurrentes del ancho de banda, como podría ocurrir en entornos altamente dinámicos. Por otro lado, si la duración de los segmentos es pequeña, el cliente podría reaccionar oportunamente ante las fluctuaciones del ancho de banda; sin embargo, la conexión HTTP-TCP por segmento podría no alcanzar su máximo caudal de datos (throughput) y, por lo tanto, inducirá una estimación errónea del ancho de banda [7]. Para enfrentar este problema, se sugiere que el alumno investigue una solución: incorporar más representaciones de video con diferentes tamaños de segmento, de esta forma el cliente ahora podría no solo determinar la calidad del segmento que desea descargar sino también la duración. En consecuencia, se podría mejorar la adaptabilidad de descarga de contenidos.

Objetivo general

• Proponer y evaluar nuevas estrategias para la estimación, creación y selección de segmentos para HAS de manera que se mejore el proceso de adaptación del streaming de video sobre HTTP en redes altamente dinámicas.

Objetivos específicos

• Incorporar un nuevo mecanismo de estimación de parámetros en un reproductor de video compatible con HAS y evaluar su desempeño.
• Evaluar los beneficios potenciales que podrían obtenerse al incorporar más representaciones de video cuyos segmentos tengan distintas duraciones temporales.

Replaneación de proyectos de desarrollo de software usando técnicas de optimización

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Profesores: Dr. Abel García Nájera y Dr. Humberto Cervantes Maceda

Resumen: Generalmente, el desarrollo de un sistema de software involucra el desarrollo de un plan para el proyecto de manera temprana. Dicho plan debe considerar distintos aspectos, como:
● Los recursos involucrados (cantidad, conocimientos, costos, fechas en que ingresan o  salen).
● El orden en que se deben desarrollar las funcionalidades del sistema (las de mayor prioridad se deben desarrollar primero).
● La metodología de desarrollo (secuencial, cascada).
● Los compromisos de entrega con el cliente.

Una vez que se realiza la planeación de un proyecto, comienza la etapa de ejecución del  mismo. Durante la etapa de ejecución se realizan las tareas que están definidas en el plan, sin embargo, es posible que  haya cambios durante la ejecución debido a situaciones diversas, por  ejemplo:
● El hecho de que se alargue una tarea.
● El que se quiten o se agreguen tareas que no habían sido previstas.
● El que haya cambios en el equipo respecto a lo que estaba originalmente previsto.

Cuando ocurren estas situaciones es necesario replanear, es decir, ajustar el plan de acuerdo a los cambios imprevistos. Estos ajustes, idealmente, deben implicar el menor número de cambios posibles en el plan original y en las fechas y costos de entrega previstos.
En este proyecto nos interesa la aplicación de alguna heurística bioinspirada para resolver el problema de replaneación de proyectos de desarrollo de software.

Objetivo general

• Desarrollar una técnica de optimización que permita realizar la replaneación de proyectos con el menor impacto posible en el plan original e implementar dicha técnica en la herramienta GENESPLAN.

Objetivos específicos

• Realizar un estado del arte sobre el uso de técnicas de optimización en la replaneación de proyectos de software.
• Desarrollar y evaluar una técnica de optimización adecuada para soportar la replaneación.
• Implementar la técnica de optimización identificada en la herramienta GENESPLAN.

Evaluación de mecanismos de decisión de espectro en redes de radio cognoscitivo.

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Profesores: Dr. Rafael Aguilar González y  Dr. Enrique Rodríguez de la Colina

Resumen: La evolución de las comunicaciones inalámbricas ha generado el aumento exponencial en los usuarios que hacen uso de estas tecnologías. Del mismo modo, estos usuarios han impulsado el crecimiento del mercado de las telecomunicaciones y día a día demandan mejor calidad de servicio. Sin embargo, es posible que en un futuro cercano no se logre satisfacer esta demanda. Debido, a que la mala administración y asignación del espectro radio eléctrico, ha provocado la escasez de este recurso. El espectro radio eléctrico es un importante componente en las comunicaciones de este tipo [1]. Organizaciones internacionales como la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC, por sus siglas en inglés de, Federal Communications Commission), ha mencionado la problemática que existe debido a la escasez de espectro y la necesidad de modificar su proceso de asignación.

A pesar de existir diversas soluciones en términos de decisión de espectro, no se tiene conocimiento de una comparación de espectro que determine cuál de ellas es la adecuada para cada uno de los posibles escenarios en las CRNs. Entonces, es indispensable comparar los resultados que tienen los mecanismos propuestos de decisión de espectro. Lo anterior no ha sido apreciado en la literatura. Por lo tanto, resulta ampliamente interesante establecer un escenario común donde los mecanismos de decisión de espectro puedan ser evaluados para conocer cuál de ellos proporciona mejores resultados acorde a cada aplicación o servicio. Esta información es relevante y ayuda a incrementar el proceso de adaptación de las CRNs

Objetivo general

• Comparar el desempeño de los mecanismos de decisión de espectro más destacados en la literatura.

Objetivos específicos

• Obtener los conocimientos básicos acerca de las CRNs.
• Implementar en MATLAB al menos tres mecanismos de decisión.
• Evaluar el desempeño de los mecanismos implementados en donde se consideren mediciones de espectro reales y modelos de canal teóricos.

Estudio de algoritmos criptográficos para radios cognitivos

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Profesores: Dr. Enrique Rodrí­guez de la Colina y Dr. Leonardo Palacios Luengas

Resumen: Con el incremento de la tecnología inalámbrica se han tenido diferentes ventajas; por ejemplo, las conexiones entre dispositivos permiten gran alcance, se pueden conectar una gran cantidad de dispositivos y se tiene una mayor libertad de movilidad; todo esto, sin la necesidad de utilizar cables de conexión. Con respecto a la introducción de las capacidades cognitivas en los sistemas de comunicación, se puede tener un uso óptimo del espectro de radio en un entorno cambiante. Sin embargo, hay otro aspecto que se debe considerar. En el contexto actual, también han surgido ataques que explotan diferentes vulnerabilidades de la tecnología de los sistemas de comunicación inalámbricos con capacidades cognitivas, ya que una de las características más importantes en estos sistemas es el acceso oportuno y dinámico al espectro; estas dos características traen un conjunto de riesgos y problemas de seguridad

En este sentido, una preocupación en los sistemas de comunicación inalámbricos cognitivos, son los mecanismos de seguridad, los cuales se pueden abordar considerando mecanismos de autenticación y sistemas de cifrado de información. Así, en este proyecto se pretende un análisis de las diferentes estrategias criptográficas enfocadas a la tecnología cognitiva para protección de la información. Entonces, se deben entender los estándares, problemas de seguridad, amenazas y sus posibles soluciones a cada uno de los problemas de inseguridad. En este contexto se plantea el objetivo principal y los particulares.

Objetivo general

• Realizar un estudio sobre los mecanismos de seguridad para sistemas inalámbricos cognitivos y en ellos identificar los problemas de seguridad asociados para futuras implementaciones de algoritmos criptográficos para protección de información.

Objetivos específicos

• Investigación del estado del arte sobre los diferentes ataques y tecnologías.
• Entender los mecanismos de autenticación y cifrado de la información.
• Definir algunos mecanismos y propuestas criptográficas para redes cognitivas.

Arquitectura autonómica para sistemas software de apoyo al diagnóstico médico.

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Profesores: Dra. Angelina Espinoza Limón

Resumen:El principal objetivo de este proyecto es desarrollar una propuesta de modelo de arquitectura (Len Bass et. al., 2003) para un Sistema de Información en el Cuidado a la Salud (HCIS por sus siglas en inglés), que incorpore características autonómicas para apoyar al equipo médico en el proceso de diagnóstico especializado de pacientes. La computación autonómica (Kephart, 2003) es una tendencia en ingeniería de software para diseñar sistemas autónomos e inteligentes para resolver principalmente tareas de administración de sistemas; también se utiliza para tareas de propósito específico orientadas un usuario final. Siento éste último el objetivo, para el caso de este proyecto de tesis los usuarios finales serían los médicos, y el propósito específico será el apoyo al diagnóstico médico. Un sistema autonómico puede incorporar varios niveles de autonomía e inteligencia: auto-conocimiento, auto-configuración, auto-seguridad, autooptimización o bien auto-curación. El modelo de arquitectura autonómico de este proyecto de tesis incorporará una base de conocimiento para proporcionar la inteligencia requerida en la implementación de las características autonómicas de los sistemas. En este proyecto de tesis se trabajará con médicos del Instituto Nacional de Rehabilitación (INR) para definir la especialidad médica y los requisitos del modelo de arquitectura autonómica para sistemas de información de apoyo al diagnóstico médico.

Este trabajo se enmarca en el contexto de un proyecto europeo financiado por la Royal Academy Engineering y la Royal Society, y que se realiza actualmente en colaboración entre la UAM Iztapalapa, el Instituto Nacional de Rehabilitación (INR) y la Universidad de Brunel London, Inglaterra. La colaboración con el INR permite la definición de problemas reales en el diagnóstico médico, y la transferencia inmediata de los resultados del proyecto en la práctica médica. Con este proyecto de tesis, se espera beneficiar a equipos de investigación médica que realizan sus propios proyectos de investigación en el INR, a través de dotarlos con sistemas de información que posean las características del modelo de arquitectura autonómica que se producirá con esta tesis.

Objetivo general

• Definir un modelo de arquitectura autonómico para sistemas de información de apoyo al diagnóstico médico.

Objetivos específicos

• Investigar las propuestas relacionadas a los modelos autonómicos para sistemas de información en el cuidado a la salud, en particular en el apoyo al diagnóstico médico.
• Definir un modelo de arquitectura autonómico para sistemas de información de apoyo al diagnóstico médico, para una especialidad médica.
• Realizar la verificación del modelo de arquitectura, considerando una metodología para evaluación de diseño de arquitecturas(e.g. ATAM (Kazman et. al., 2000).

Cooperación de redes heterogéneas para comunicaciones en casos de misión crítica mediante el uso de sistemas complejos y radios cognitivos

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Profesores: Dr. Enrique Rodrí­guez de la Colina y Dr. Ricardo Marcelí­n Jiménez

Resumen: En la presente iniciativa se ha identificado como interés el realizar actividades de investigación y desarrollo tecnológico orientados a mejorar los mecanismos de comunicación inalámbrica heterogénea durante la saturación de las redes, en particular durante e inmediatamente después de la ocurrencia de algún tipo de desastre donde parte de la infraestructura falla o colapsa. Es decir, cuando se requiere mantener las comunicaciones en aplicaciones de misión crítica, por ejemplo: en un sismo, inundación y falla masiva de infraestructura de red. Las redes de radios cognitivas dependen del aprovechamiento dinámico del espectro y por lo tanto deben de adaptar sus parámetros de operación tomando decisiones de forma autónoma. Además, deben cooperar con otras redes obteniendo información relevante que permita una comunicación justa para la mayoría de los dispositivos conectados y aprovechar al máximo los recursos disponibles.

El objetivo del presente proyecto es desarrollar tecnologías de comunicación eficientes, específicamente diseñadas para operar en redes heterogéneas para expandir la cobertura, capacidad y disponibilidad de redes de comunicaciones e Internet durante eventos que requieren comunicaciones de misión crítica. Dichas tecnologías están basadas en sistemas de radio cognitivo con procesos de control y toma de decisiones derivados de los sistemas complejos, especialmente los algoritmos de fricción-satisfacción utilizados en el estudio de redes complejas con modelos de coordinación naturales, como las colonias de hormigas, las parvadas y los cardúmenes, en los que la inteligencia limitada de cada individuo contribuye para resolver los problemas del colectivo.

Objetivo general

• Diseñar y explorar técnicas de coordinación en redes heterogéneas en casos de misión crítica para sistemas de radio cognitivo con procesos de control y toma de decisiones derivados de los sistemas complejos.

Objetivos específicos

• Estudiar la cooperación entre redes heterogéneas para expandir la cobertura, capacidad y disponibilidad de las comunicaciones durante eventos que requieren comunicaciones de misión crítica.
• Diseño del estudio de las funciones de: decisión y cooperación para radios cognitivos con sistemas complejos.

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 (computadoras, teléfonos inteligentes, “tablets”, etcétera). 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 percibirían como retrasos excesivos o incluso colapso de la red

Debido al agotamiento de las direcciones IPv4 asignables y a la creciente demanda de direcciones para identificar teléfonos, sistemas de audio y video, automóviles y en general para casi cualquier aparato programable con capacidad de acceso a la Internet (lo que se conoce ya como el Internet de las Cosas), se ha iniciado desde hace ya algunos años la transición hacia el protocolo IPv6. El desarrollo de métodos eficientes de búsquedas LMP es ahora en efecto más apremiante y varias de las nuevas propuestas de esquemas de búsqueda LMP, además de la velocidad, se interesan en la escalabilidad hacia IPv6. En algunos esquemas el desempeño no depende del tamaño de la tabla de enrutamiento, sin embargo para algunos sí es importante tanto el tamaño como la distribución de los prefijos en ella

El contar con tablas de enrutamiento sintéticas que posean características de tamaño y distribución de prefijos similares a las esperadas para cuando los enrutadores IPv6 se encuentren en pleno funcionamiento, permitirá evaluar con mayor certidumbre el desempeño de los algoritmos LMP diseñados para las tablas de enrutamiento IPv6.
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.

Análisis de varianza para determinar el número óptimo de clases en clasificadores no supervisados usando gráficas suaves.

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Profesores: Dr. Pedro Lara Velázquez y Dr. Sergio Gerardo de los Cobos Silva

Resumen: La coloración de gráficas suaves es una generalización del problema de coloración en el que se busca encontrar una coloración que minimice la dureza en la gráfica, o dicho de otra forma, reducir la suma de distancias entre vértices con colores idénticos (Lara-Velázquez, et al., 2015). Este modelo se utiliza en la programación de eventos susceptibles de cambios, asignación estable de frecuencias del espectro electromagnético, calendarización de actividades, asignación de recursos en organizaciones, en reconocimiento de patrones en general y en particular en un algoritmo clasificador no supervisado (Flores, 2017). Se ha demostrado que es un problema de tipo NP-Duro, aunque para grafos de orden menor o igual a 20, se pueden utilizar algoritmos exactos que resuelven el problema; caso contrario es necesario el uso de técnicas heurísticas (De los Cobos, 2010) que dan buenas soluciones.

El objetivo de este proyecto es formalizar este proceso haciendo uso del análisis de varianza en los resultados de resiliencia. Cuando se tienen todos los valores posibles, se puede hacer un análisis de varianza de las resiliencias candidatas y determinar si todas pertenecen a la misma población (no hay una cantidad óptima de clases por utilizar) Y concluir que los datos carecen de estructura, o bien se puede descomponer en dos o más poblaciones (la población importante es para nosotros el conjunto de elementos con mayor resiliencia).

Objetivo general

• Utilizar la ANOVA para determinar el mejor conjunto de clases en clasificadores no supervisados.

Objetivos específicos

• Estudio de los elementos a utilizar en este trabajo (clasificadores no supervisados, gráficas
  suaves, ANOVA).
• Recopilar instancias de prueba pseudoaleatorias y aplicadas utilizadas en trabajos anteriores (ver referencias).
• Estudiar el algoritmo de solución a utilizar (híbrido k-medias / GRASP).
• Ejecución del algoritmo de solución en las instancias seleccionadas.
• Uso de la ANOVA para determinar el (los) número(s) de clases adecuadas.
• Escritura de un artículo para congreso nacional.
• Reportar los resultados obtenidos en la Idónea Comunicación de Resultados (ICR).

Estudio comparativo de algoritmos de solución para el problema de coloración de graficas suaves.

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Profesores: Dr. Pedro Lara Velázquez y Dr. Miguel Ángel Gutiérrez Andrade

Resumen:  La coloración de gráficas suaves es una generalización del problema de coloración en el que se busca encontrar una coloración que minimice la dureza en la gráfica, o dicho de otra forma, reducir la  suma de distancias entre vértices con colores idénticos (Lara-Velázquez, et al., 2015). Este modelo se utiliza en la programación de eventos susceptibles de cambios, asignación estable de frecuencias del espectro electromagnético, calendarización de actividades, asignación de recursos en organizaciones, en reconocimiento de patrones en general y en particular en un algoritmo clasificador no supervisado (Flores, 2017). Se ha demostrado que es un problema de tipo NP-Duro, aunque para grafos de orden menor o igual a 20, se pueden utilizar algoritmos exactos que resuelven el problema; caso contrario es necesario el uso de técnicas heurísticas que dan buenas soluciones.

Hay cuatro algoritmos metaheurísticos que se han utilizado para resolver este problema:
1. Recocido simulado.
2. Búsqueda dispersa.
3. GRASP clásico.
4. Híbrido k-medias/GRASP.

Estos algoritmos se han utilizado parcialmente en diferentes aplicaciones, pero no se han realizado un estudio de la calidad de soluciones y tiempos de ejecución que abarque todos los tipos de instancias, por ejemplo, búsqueda dispersa y GRASP solo se ha usado en instancias pseudoaleatorias pero no en problemas reales, y por otra parte los problemas de aplicación solo se ha utilizado modelo binario (un modelo de solución exacto) y recocido simulado.

Objetivo general

• Hacer un estudio de calidad de soluciones y tiempos de ejecución de 4 algoritmos en instancias teóricas y aplicadas del problema de coloración de gráficas suaves.

Objetivos específicos

• Recopilar instancias de prueba realizadas en trabajos anteriores (ver referencias).
• Estudiar los algoritmos de solución que se utilizarán en el estudio comparativo.
• Modificar y en su caso, reprogramar los algoritmos de solución para resolver las instancias de prueba, tomando como funciones de desempeño: dureza, resiliencia y tiempo de ejecución.
• Análisis de resultados usando diseño de experimentos.
• Escritura de un artículo para congreso nacional.
• Reportar los resultados obtenidos en la Idónea Comunicación de Resultados (ICR).

Monitorización del Espectro Multibanda en Radios Cognitivos

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Profesores: Dr. Alfonso Prieto Guerrero y Dr. Rafael Aguilar González

Resumen: Actualmente la administración del espectro radioeléctrico, está basada en licencias de uso exclusivo para operar en frecuencias fijas, otorgadas por los organismos reguladores de cada país. Esta asignación fija de frecuencias ha provocado la escasez de bandas de frecuencia libres para operar nuevos servicios. Sin embargo es bien sabido que existe una sub-utilización de esta bandas, debido a que el servicio proporcionado no es continuo (e.g. el sistema de telefonía celular 3G o 4G actuales). La optimización de la distribución del espectro ha llevado al desarrollo de un nuevo paradigma denominado Radios Cognitivos, CRN (Cognitive Radio Networks) por sus siglas en inglés, el cual es un modelo de las comunicaciones inalámbricas planteado por Mitola; en dónde los dispositivos de comunicación adaptan sus parámetros de operación para comunicarse eficientemente, evitando interferencias con otros dispositivos; sobre todo con los usuarios que poseen prioridad en el uso de una cierta banda (cierto servicio) denominados usuarios primarios o licenciados.

El tema propuesto en este proyecto es sobre la monitorización del espectro multibanda. Aunque en general la monitorización del espectro es entendida como la medición del contenido espectral o la medida de la energía de radiofrecuencia sobre el espectro; para el caso de radios cognitivos, es un término más general que involucra la obtención de características del uso del espectro a través de múltiples dimensiones tales como el tiempo, espacio, frecuencia y código. Bajo esta perspectiva, esta medición incluye la determinación de que tipos de señales están ocupando el espectro, a saber tipo de modulación, forma de onda, anchos de banda, frecuencias de portadora, etc.; lo cual requiere de algoritmos o técnicas de análisis de señales poderosos. Con base en esto, la búsqueda de esquemas eficientes de monitorización del espectro no está agotada, al contrario es un nicho de oportunidad en la investigación. Sin embargo es importante remarcar que en la actualidad, dada las necesidades de hardware y la complejidad de las técnicas, los métodos de monitorización del espectro basados en la detección de energía son los más utilizados, aunque no necesariamente son los más eficientes. Nuestra motivación principal es la búsqueda de técnicas que mejoren la eficiencia espectral de los sistemas de comunicación digital con un enfoque de radios cognitivos multibanda o de banda ancha.

Objetivo general

• Implementar y evaluar algoritmos de monitorización del espectro radioeléctrico multibanda en el contexto de los radios cognitivos.

Objetivos específicos

• Comprender los principios de la monitorización del espectro multibanda y su aplicación en los radios cognitivos.
• Estudiar y seleccionar dos algoritmos.
• Evaluar el desempeño de los algoritmos seleccionados en la plataforma de desarrollo MATLAB.