Estudio y optimización del encaminamiento de mensajes en redes vehiculares

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.

Protección de contenidos multimedia basados en codificación de red

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Profesor: Dr. Francisco de Asís López Fuentes (UAM Cuajimalpa)

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 poder proveer servicios de video seguro. En este proyecto se estudian esquemas de protección de video basados en codificación de red. Específicamente estamos interesados en integrar estrategias de seguridad con video para mejorar la difusión de contenidos en ambientes heterogéneos. Se pretende crear un modelo que integre estos diferentes conceptos.

Objetivo general

• Desarrollar y simular un modelo para la difusión de video seguro basado en técnicas de codificación de red.

Objetivos específicos

• Especificar la operación de la infraestructura de red, codificación de video y técnicas de protección de contenidos basadas en codificación de red.
• Plantear las entidades de una arquitectura que implemente dichas operaciones.
• Integrar los diferentes componentes de codificación de red, seguridad y video escalable en un modelo.
• Evaluar el desempeño del modelo para algunos ambientes de simulación para algunas condiciones más típicas de inseguridad y heterogeneidad.
• Técnicas de criptografía deben ser consideradas en este trabajo

Desarrollo de un algoritmo que optimice el consumo de la energía durante el envío de mensajes entre nodos móviles utilizando una red ad hoc

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Profesores: Dra. Martha Montes de Oca Cáliz y Dr. Cesar Jalpa Villanueva

Resumen: En general, el crecimiento en el número de dispositivos móviles de comunicación entre la población se debe principalmente a la ventaja que ofrecen al permitir la movilidad del usuario en una amplia zona, manteniendo la conectividad entre las diversas redes de telecomunicaciones y asegurando la disponibilidad para enviar y recibir información en prácticamente cualquier momento del día y desde o hacia cualquier lugar del mundo. La correcta operación de los sistemas de telefonía móvil y fija depende, en gran medida, de la integridad de la infraestructura de las redes de comunicaciones. Si éstas se ven comprometidas parcial o totalmente por algún evento inesperado, por ejemplo, que las antenas, cables o equipos de comunicaciones se hayan dañado por la presencia de vientos fuertes o de inundaciones o de sismos en alguna parte del territorio, los  servicios se podrían interrumpir temporalmente.

Cuando la infraestructura de comunicaciones falla, una opción para transmitir algún mensaje urgente es utilizar tecnología inalámbrica basada en WiFi. Existen varios tipos de redes inalámbricas, las cuales pueden clasificarse con base en distintos criterios, por ejemplo, por la forma de la red y su arquitectura; se encuentran las redes basadas en infraestructura y las redes sin infraestructura. Como ejemplo de la primera clasificación se tiene a las WLANs, las cuales requieren de la existencia de un punto de acceso para llevar a cabo la comunicación entre los dispositivos. La necesidad de comunicación que surge en momentos de emergencia como éstos ha despertado el interés en un gran número de investigadores de la comunidad científica y tecnológica por diseñar estrategias y algoritmos que coadyuven al logro del envío y la recepción de información bajo estas condiciones.

Objetivo general

• Diseñar, implementar y evaluar uno o dos algoritmos que permitan el uso eficiente de la energía durante el envío de mensajes urgentes entre dispositivos inalámbricos móviles. El o los algoritmos propuestos deben prolongar el tiempo de vida de los dispositivos de los usuarios que se encuentran inmersos en una situación de emergencia.

Objetivos específicos

• Analizar de manera exhaustiva la literatura que permita identificar y clasificar las diferentes propuestas de solución que se relacionen con el problema planteado.
• Desarrollar algoritmos que aseguren el uso eficiente de la energía.
• Identificar las evaluaciones de rendimiento de los algoritmos propuestos y analizar sus resultados.
• Seleccionar una herramienta de simulación.
• Plantear los escenarios de evaluación del o de los algoritmos propuestos.
• Presentar la instrumentación para la evaluación de o de los algoritmos propuestos.
• Evaluar el o los algoritmos propuestos.
• Analizar los resultados obtenidos.
• Elaborar  la idónea comunicación de resultados y presentarlos  en un foro internacional, sometiendo un artículo de investigación en un congreso o conferencia relacionados con el tema.

Desarrollo de una estrategia eficiente para enviar información prioritaria utilizando una red ad hoc

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Profesores: Dra. Martha Montes de Oca Cáliz y Dr. Miguel Ángel Ruiz Sánchez

Resumen: Actualmente, los servicios de telefonía móvil permiten el envío inmediato de voz y datos. Esto es posible gracias al enorme despliegue de infraestructura que poseen las compañías telefónicas. Si la integridad de dicha infraestructura resulta comprometida, parcial o totalmente, por algún evento inesperado, por ejemplo, que las antenas, los cables o equipos centrales se hayan dañado por la presencia de vientos fuertes o de inundaciones o de sismos, los servicios de comunicación se podrían interrumpir temporalmente. Existen muchos lugares en el mundo en los cuales este tipo de eventos ocurren con relativa frecuencia, nuestro país es uno de ellos.

Cuando la infraestructura de la red falla por unas cuantas horas o varias semanas, se requiere de estrategias de comunicación alternas que permitan el intercambio de información y, precisamente, las redes ad hoc representan una alternativa a escenarios en los cuales la infraestructura de comunicaciones ha resultado afectada. En las redes ad hoc, dos nodos pueden comunicarse entre sí cuando están dentro del alcance mutuo de su rango de comunicación.

Objetivo general

• Desarrollar una estrategia eficiente para enviar información prioritaria, utilizando una red ad hoc, hacia un destino geográficamente conocido.

Objetivos específicos

• Desarrollar uno o más algoritmos que efectúen reenvíos oportunistas entre nodos móviles, procurando minimizar dicho número de reenvíos, para hacer llegar la información prioritaria a un destino  geográficamente conocido, pero se desconoce la ruta para llegar a éste.
• Determinar un modelo que coadyuve a controlar la probabilidad de reenvío de datos basado en la ubicación geográfica de cada nodo.
• Definir los criterios para la evaluación del desempeño y la determinación de la eficiencia del o de los algoritmos propuestos.
• Realizar las simulaciones y pruebas de campo que permitan evaluar las capacidades y limitaciones del o de los algoritmos propuestos.
• Efectuar la comparación de los resultados obtenidos con algunas propuestas equiparables que se encuentren publicadas en la literatura especializada.
• Presentar los principales resultados obtenidos a partir de este proyecto de investigación en un foro nacional.