2016

Eficiencia energética de protocolos de transporte para redes de radios cognitivos

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Profesores: Dr. Enrique Rodríguez de la Colina y Carlos Salvador Pérez Salgado

Resumen: La administración del espectro radioeléctrico que se utiliza en la actualidad otorga licencias para operar en frecuencias fijas. Este esquema de asignación, aunado al auge de las tecnologías de comunicación inalámbricas en las bandas de frecuencia de uso libre (ISM), introduce dos problemas: el primero es la congestión de las de por sí escasas ISM, y el segundo es la subutilización de muchas de las bandas con licencia. Por estas razones, se ha planteado la optimización de la distribución del espectro con el desarrollo de Radios Cognitivos. Estos radios obedecen a un modelo de comunicaciones inalámbricas, en el que los dispositivos adaptan sus parámetros de operación para efectuar eficientemente sus comunicaciones, buscando siempre evitar, o al menos minimizar, la interferencia que ocasionan a otros dispositivos que compartan las mismas bandas de frecuencia. En años recientes, además de perseguir la eficiencia espectral de las comunicaciones inalámbricas, mediante el uso de sistemas de radios cognitivos, se busca maximizar el  rendimiento energético de los sistemas de comunicación inalámbrica. Esto debido a la creciente tendencia de sistemas móviles energizados con baterías.

Objetivo general

• Mejorar el desempeño energético de protocolos de transporte para redes inalámbricas cognitivas que empleen acceso oportunista y dinámico del espectro (en inglés, Dynamic Spectrum Access o DSA).

Objetivos específicos

• Estudiar el desempeño de protocolos orientados a conexión (e.g., TCP) y no orientados a la conexión (e.g., UDP) desde el punto de vista energético en un ambiente cognitivo.

Implementación de una red inalámbrica de sensores para detección temprana de incendios forestales

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

Resumen: Las redes inalámbricas de sensores o WSN (Wireless Sensor Network) son una tecnología novedosa cuya aparición se debe al desarrollo de las áreas de la electrónica, sistemas computacionales y de telecomunicaciones. El potencial de esta tecnología radica en la posibilidad de construir una solución cooperativa en la que un sensor o nodo pueda fungir como apoyo para retransmitir la información de algún otro, hasta un centro de recolección (o estación base) donde puede localizarse cualquier tipo de acceso a Internet, como por ejemplo una estación terrena satelital.

El objetivo de esta tecnología consiste en la creación de dispositivos económicos que puedan ser utilizados masivamente para extraer información del medio y posteriormente someterla a un análisis con el fin de servir de apoyo en la toma de decisiones, según la problemática que se esté abordando. Como por ejemplo, en aplicaciones para detección temprana de incendios forestales o en el monitoreo y detección de daños estructurales en construcciones, domótica, control de invernaderos, entre otras.

Objetivo general

• Implementar una red inalámbrica de sensores para detección temprana de incendios forestales.

Objetivos específicos

• Evaluar las soluciones existentes.
• Elegir o proponer una solución de acuerdo con una lista de requerimientos.
• Implementar una red inalámbrica de sensores para detección de incendios forestales.
• Identificar los nodos críticos para garantizar la continuidad de las operaciones.
• Proponer soluciones que extiendan la vida útil de la red.
• Evaluar y comparar el desempeño de las soluciones propuestas.

Asignación dinámica del espectro en redes inalámbricas cognitivas (Dynamic Spectrum Allocation for Cognitive Radio Networks)

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Profesores: Dr. Enrique Rodríguez de la Colina y Dr. Michael Pascoe Chalke

Resumen: Actualmente existe una administración del espectro radioeléctrico que otorga licencias para operar en frecuencias fijas. Esta asignación fija de frecuencias, ha provocado escasez de bandas de frecuencia libres para operar nuevos servicios. La optimización de la distribución del espectro se ha planteado con el desarrollo de Radios Cognitivos, que es un modelo de las comunicaciones inalámbricas, en donde los dispositivos de comunicación adaptan sus parámetros de operación para comunicarse eficientemente, evitando interferencias con otros dispositivos. El uso de técnicas de espectro expandido se ha utilizado como una opción de coexistencia entre usuarios licenciados y sistemas de radio cognitivo. Estas técnicas permiten una transmisión con niveles de potencia más bajo que las modulaciones convencionales al expandirse en el dominio de la frecuencia. Las redes de radios cognitivas dependen del aprovechamiento dinámico del espectro y por lo tanto deben de adaptar sus parámetros correspondientes al espectro radioeléctrico utilizando técnicas digitales entre otras.

Objetivo general

• Diseñar y explorar técnicas de comunicación digital de espectro expandido para su uso en el acceso dinámico del espectro (Dynamic Spectrum Allocation, DSA)

Objetivos específicos

• Distintas técnicas para acceso al medio requieren de un estudio especializado para poder compartir de forma más eficiente el espectro radioeléctrico.

Estudio de asignación dinámica del espectro satelital

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Profesores: Dr. Enrique Rodríguez de la Colina y Dr. Michael Pascoe Chalke

Resumen: Actualmente existe una administración del espectro radioeléctrico que otorga licencias para operar en frecuencias fijas. Esta asignación fija de frecuencias, ha provocado escasez de bandas de frecuencia libres para operar nuevos servicios. La optimización de la distribución del espectro se ha planteado con el desarrollo de Radios Cognitivos, que es un modelo de las comunicaciones inalámbricas, en donde los dispositivos de comunicación adaptan sus parámetros de operación para comunicarse eficientemente, evitando interferencias con otros dispositivos. El uso de técnicas de espectro expandido se ha utilizado como una opción de coexistencia entre usuarios licenciados y sistemas de radio cognitivo. Estas técnicas permiten una transmisión con niveles de potencia más bajo que las modulaciones convencionales al expandirse en el dominio de la frecuencia. Las redes de radios cognitivas dependen del aprovechamiento dinámico del espectro y por lo tanto deben de adaptar sus parámetros correspondientes al espectro radioeléctrico utilizando técnicas digitales entre otras.

Objetivo general

• Diseñar y explorar técnicas de acceso dinámico del espectro (Dynamic Spectrum Allocation, DSA) para sistemas satelitales.

Objetivos específicos

• Estudiar las técnicas de control de acceso al medio con señales distribuidas y centralizadas en las telecomunicaciones satelitales.
• Estudiar los protocolos de enlace, red y transporte para redes de radios cognitivas en sistemas satelitales.
• Diseñar diversas metodologías para la medición del desempeño de redes inalámbricas cognitivas satelitales.

Análisis de movilidad para radios cognitivos

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Profesores: Dr. Enrique Rodríguez de la Colina y Dr. Michael Pascoe Chalke

Resumen: Actualmente existe una administración del espectro radioeléctrico que otorga licencias para operar en frecuencias fijas. Esta asignación fija de frecuencias, ha provocado escasez de bandas de frecuencia libres para operar nuevos servicios. La optimización de la distribución del espectro se ha planteado con el desarrollo de Radios Cognitivos, que es un modelo de las comunicaciones inalámbricas, en donde los dispositivos de comunicación adaptan sus parámetros de operación para comunicarse eficientemente, evitando interferencias con otros dispositivos. El estudio de las características de movilidad es crucial para entender los efectos que se producen cuando dos o más dispositivos móviles intercambian datos de forma oportunista.

Objetivo general

• Diseñar un modelo que incorpore acceso dinámico del espectro (Dynamic Spectrum Allocation, DSA)y movilidad de dispositivos.

Objetivos específicos

• Establecer un modelo que incorpore el acceso dinámico del espectro considerando la movilidad de los usuarios.

Arquitectura de gestión de conocimiento para un sistema de información en cuidado a la salud

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Profesores: Dra. Angelina Espinoza Limón y Alfonso Martínez Martínez

Resumen: Los sistemas de información para el cuidado a la salud  se utilizan para apoyar el diagnóstico de pacientes en diferentes hospitales ya sean públicos o privados, y en los distintos departamentos clínicos. Típicamente, los HCISs en un hospital son propietarios o adquiridos de proveedores. Esto complica la consolidación de los datos clínicos, sobre todo si los datos siguen formatos heterogéneos y distintos protocolos de especificación de modelos de datos. De forma natural, todos los sistemas de software generan y gestionan información la cual representa ”conocimiento implícito”, pero los datos deben ser consistentes, consolidados, y actualizados. El conocimiento explicito es aquel que se especifica con el modelo de datos en cuestión, por ejemplo, en UML modelar que el concepto Hijo tiene una relación de herencia con el concepto Padre. El conocimiento implícito es aquel que no ha sido modelado a través de relaciones entre conceptos, pero que por medio de herramientas que implementan algoritmos de inteligencia artificial es por tanto, posible de ser inferido. El conocimiento implícito puede ser utilizado para apoyar decisiones basadas en la información existente en los sistemas de información. Para ello, idealmente se requiere que los datos además estén especificados en un modelo semántico el cual facilite realizar inferencia de conocimiento, basada en reglas de negocio.

Objetivo general

• Definir una arquitectura de un sistema de información para gestionar el conocimiento generado por los HCIS en un hospital, con el objetivo de apoyar el proceso de diagnóstico en pacientes. La arquitectura definirá principalmente, una aplicación software orientada a usuario final, principalmente médicos, la cual presentara el conocimiento orientado al apoyo al diagnóstico; y un modelo ontológico en el cuidado a la salud.

Objetivos específicos

• Investigar las propuestas relacionadas a los modelos ontológicos en el cuidado a la salud y su uso en sistemas de información.
• Seleccionar y adaptar el modelo ontológico en el cuidado a la salud orientado a una especialidad médica específica.
• Implementar un repositorio semántico utilizando el modelo ontológico antes definido en el cuidado a la salud. Ello permitirá realizar distintas pruebas de concepto, consultas y realizar razonamiento que nos permita apoyar al diagnóstico médico.
• Realizar una prueba de concepto, para ello se debe definir una base de conocimiento, es decir crear datos en el repositorio semántico.
• Definir un conjunto de consultas que muestren la viabilidad del uso del razonamiento para inferir conocimiento a partir de los datos del repositorio semántico. Se estima que se realizarán aproximadamente 10 consultas relevantes para la inferencia de conocimiento.
• Desarrollar una aplicación software que implemente las consultas depuradas de la prueba de concepto. El objetivo es presentar los resultados del razonamiento en un entorno dirigido a un usuario final.

Evaluación de nuevas estrategias orientadas a mejorar el proceso de adaptación del streaming de video sobre HTTP

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Profesores: Dr. Víctor Manuel Ramos Ramos y Carlos Ernesto Carrillo Arellano

Resumen: El streaming de video se convertirá en los próximos años en una de las aplicaciones con mayor demanda entre los usuarios de Internet. Actualmente, existen reportes que confirman esta tendencia. Por esta razón, algunos de los más importantes proveedores de contenidos multimedia en Internet se han abocado a desarrollar estrategias orientadas a mejorar la calidad de la experiencia (QoE) de sus servicios. Como resultado, recientemente se ha desarrollado una nueva técnica de distribución de contenidos multimedia denominada streaming adaptativo sobre HTTP (HTTP adaptive streaming – HAS). Esta técnica se ha estandarizado en años recientes , y promete mejorar la QoE mediante la descarga adaptativa de contenidos, lo cual se traducirá también en un aprovechamiento eficiente de los recursos disponibles en la red.

En este trabajo de investigación atenderemos dos de estos problemas, que destacan por considerarse en la literatura como los más importantes: la estimación de criterios y la segmentación de las representaciones de video. Por un lado, el problema de la estimación de criterios considerará el caso de la estimación del ancho de banda de la red. Tradicionalmente, cada que un segmento es descargado, el ancho de banda de la red se calcula utilizando una estimación simple (e.g., dividiendo el tamaño del segmento entre el tiempo que duró su descarga). Sin embargo, esta técnica de estimación puede conducir a un cálculo erróneo del ancho de banda real de la red y, en consecuencia, el cliente podría descargar segmentos inapropiados.

Objetivo general

• Proponer y evaluar nuevas estrategias para la estimación y selección de segmentos de manera que se mejore el proceso de adaptación del streaming de video sobre HTTP

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.

Cálculo de la ubicación y velocidad de vehículos en rutas fijas de servicio

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Profesores: Dr. Luis Martín Rojas Cárdenas y Gonzalo Víctor Rojas Cárdenas (Departamento de Física)

Resumen: El presente proyecto de investigación trata sobre un sistema para determinar la ubicación de un vehículo dentro de una ruta fija y que presenta paradas programadas. Tal sistema debe ser aplicable en distintos ambientes, tales como trenes o autobuses urbanos que circulan por rutas subterráneas y para los cuales no es posible el uso del GPS. Este sistema presenta la originalidad de utilizar solo dos sensores inerciales uno de aceleración y otro de giro, además de información estadística que caracteriza la ruta para reducir el error que crece al paso del tiempo debido a diferentes factores como el ruido inducido por las imperfecciones de la ruta, el ruido térmico, así como los defectos presentes en la integración discreta de datos. Por otra parte, el uso de métodos para la fusión de datos basados en cuaterniones, u otras herramientas matemáticas, se muestra indispensable. Estos métodos tienen como objetivos eliminar la aceleración suplementaria mezclada con la aceleración del vehículo, la cual es generada debido a las inclinaciones del plano por donde circulan los vehículos.

Objetivo general

• En este proyecto de tesis se propondrá un método para conocer, tanto la ubicación como el tiempo de recorrido de un vehículo entre dos puntos de reposo programado, los cuales se encuentran en una ruta de servicio con características conocidas e invariantes

Objetivos específicos

• Seleccionar un conjunto de técnicas que permitan procesar en forma adecuada los datos provenientes de sensores inerciales tales como acelerómetros y giroscopios así como de magnetómetros u otros.
• Realizar pruebas en un ambiente de operación real con el fin de evaluar el desempeño del método propuesto.