Descargar versión PDF - Posgrado en Ciencias y Tecnologías de la

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Propuesta*de*Proyecto*de*Investigación*
Maestría*en*Ciencias*y*Tecnologías*de*la*Información*
Febrero,*2015!
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1.! Nombre*del*Proyecto*
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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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2.! Responsables*
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Dra.!Martha!Montes!de!Oca!Cáliz!([email protected])!!
Dr.!César!Jalpa!Villanueva!([email protected])!
Redes!y!Telecomunicaciones!
Departamento!de!Ingeniería!Eléctrica!
Universidad!Autónoma!Metropolitana!–!Unidad!Iztapalapa!
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3.! Perfil*deseable*del*alumno*
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El! alumno! debe! tener! buenos! conocimientos! ! de! redes! y! comunicaciones! inalámbricas,! algoritmos!
distribuidos!y!programación.!Debe!ser!capaz!también!de!leer!y!comprender!documentos!técnicos!en!inglés.!
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4.! Presentación*del*contexto*e*identificación*de*la*problemática*
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Los! sistemas! de! comunicación! de! telefonía! celular! necesitan! la! infraestructura! de! una! o! varias! redes! de!
comunicaciones,! ya! sea! cableadas! o! inalámbricas,! para! lograr! que! sus! usuarios! puedan! establecer!
conversaciones!telefónicas!con!otros!usuarios!del!mismo!sistema!y!del!sistema!telefónico!convencional,!así!
como!enviar!y!recibir!mensajes!de!texto!y!acceder!a!Internet.!
!
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.!
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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.!Además,!la!ocurrencia!de!dichos!eventos,!frecuentemente!
producen!!la!saturación!de!los!sistemas!por!exceso!de!tráfico.!Existen!muchos!lugares!en!el!mundo!en!los!
cuales!este!tipo!de!situaciones!de!emergencia!ocurren!con!relativa!frecuencia,!nuestro!país!es!uno!de!ellos.!
Bajo! estas! condiciones,! la! infraestructura! de! la! red! suele! fallar! o! saturarse! parcial! o! totalmente! por! un!
periodo!de!tiempo!variable,!que!puede!ir!desde!unas!cuantas!horas!hasta!varias!semanas,!dependiendo!de!
la!gravedad!de!los!daños!ocasionados!por!las!inclemencias!del!tiempo.!!
!
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!
ser! clasificadas! con! base! en! distintos! criterios,! por! ejemplo,! por! la! forma! de! la! red! y! su! arquitectura,! se!
1
encuentran!las!redes%basadas%en%infraestructura!y!las!redes%sin%infraestructura%(ad%hoc).!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.!Las!de!la!segunda!clasificación,!redes%ad%hoc,!!tienen!la!
característica! principal! de! que! no! se! requiere! de! un! punto! de! acceso! intermedio! pues! los! dispositivos! o!
nodos!se!asocian!directa!y!dinámicamente,!por!lo!que!no!existe!un!pre!acuerdo!para!determinar!qué!rol!
jugará! determinado! nodo.! Por! el! dinamismo! que! poseen,! las! redes% ad% hoc! son! una! alternativa! de!
comunicación!cuando!la!infraestructura!ha!fallado.!
!
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!recepción!de!información!bajo!estas!condiciones,!!es!decir,!
cuando!la!infraestructura!de!las!redes!de!comunicaciones!se!encuentre!comprometida!o!saturada.!
!
Considerando!estos!escenarios!son!varios!los!retos!que!han!de!resolverse,!uno!de!ellos!es!ahorrar!energía!
en! los! dispositivos! involucrados! en! el! envío! y! recepción! de! los! mensajes! urgentes.! Este! proyecto! de!
investigación!se!relaciona!con!la!problemática!de!ahorrar!energía!en!el!momento!que!se!envían!mensajes!
prioritarios!de!personas!que!se!encuentren!bajo!una!situación!de!emergencia,!en!la!cual!se!ha!presentado!
una!falla!parcial!o!total!en!la!infraestructura!de!las!redes!de!comunicaciones!que!normalmente!les!permiten!
enviar!dicha!información!a!las!unidades!de!apoyo!de!la!región.!
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En!un!dispositivo!móvil,!el!subsistema!de!comunicación!tiene!un!consumo!de!energía!mucho!más!alto!que!
el!subsistema!de!cómputo.!!Se!ha!demostrado!que!la!transmisión!de!un!bit!puede!consumir!tanta!energía!
como! la! ejecución! de! unos! cuantos! miles! de! instrucciones.! Por! lo! tanto,! la! comunicación! de! datos! se! ha!
convertido!en!un!objeto!de!estudio.!Además,!el!consumo!de!energía!del!radio!es!de!magnitudes!similares!en!
la! recepción,! transmisión! y! estados! de! inactividad,! mientras! que! el! consumo! de! energía! es! de! menor!
magnitud!cuando!el!radio!está!en!un!periodo!de!sueño,!por!lo!que,!el!radio!debe!ser!puesto!a!dormir!(o!
desactivado)!siempre!que!sea!posible.!
!
Cuando! ocurre! una! situación! de! emergencia,! que! afecta! la! infraestructura! de! comunicaciones,! ! un!
dispositivo!móvil!puede!ser!el!medio!para!que!una!persona!encuentre!y!reciba!ayuda.!En!un!escenario!así!
resulta!importante!procurar!el!ahorro!de!energía!en!el!dispositivo!con!el!objetivo!de!extender!el!tiempo!de!
vida!del!mismo.!
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5.! Integración*con*el*proyecto*autorizado*por*el*Programa*para*el*Desarrollo*Profesional*Docente*
(PRODEP)**
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Los! resultados! del! proyecto! planteado! en! este! documento,! serán! integrados! a! un! proyecto! que! ya! fue!
autorizado!y!está!siendo!financiado!por!la!Secretaría!de!Educación!Pública,!a!través!de!su!Programa!para!el!
Desarrollo! Profesional! Docente! y! el! cual! está! identificado! con! el! folio! UAMYPTCY563.! ! Gracias! al!
financiamiento! es! posible! la! adquisición! del! equipo! adicional! que! llegara! a! requerirse! para! la!
experimentación!e!incluso!para!la!presentación!de!trabajos!en!alguna!conferencia!nacional!o!internacional.!
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6.! Objetivos*generales*y*específicos*
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6.1*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.!
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2
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6.2*Objetivos*específicos!
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!! Proponer!e!implementar!uno!o!más!algoritmos!que!ahorren!energía!en!el!dispositivo!móvil!durante!
el! envío! de! mensajes! urgentes! o! prioritarios! que! realice! con! otros! nodos! móviles,! procurando!
extender!el!tipo!de!vida!los!dispositivos.!
!! Definir! los! criterios! para! la! evaluación! del! desempeño! y! la! determinación! de! la! eficiencia! de! los!
algoritmos!propuestos.!
!! Realizar!las!simulaciones!y!pruebas!de!campo!que!permitan!evaluar!las!capacidades!y!limitaciones!
de!la!o!las!estrategias!propuestas.!
!! Efectuar!la!comparación!de!los!resultados!obtenidos!con!alguna(s)!propuesta(s)!equiparable(s)!que!
se!encuentre(n)!publicada(s)!en!la!literatura!especializada!relacionada!con!el!tema!en!cuestión.1!
!! Presentar!los!principales!resultados!obtenidos!a!partir!de!este!proyecto!de!investigación!en!un!foro!
nacional,!por!ejemplo,!una!conferencia!o!congreso!relacionados!con!el!tema.!Eventualmente,!podría!
presentarse!en!un!foro!internacional.!
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7.! Metodología*propuesta*
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1.! Análisis!exhaustivo!de!la!literatura!que!permita!identificar!y!clasificar!las!diferentes!propuestas!de!
solución!que!se!relacionen!con!el!problema!planteado.!
2.! Desarrollo!de!algoritmos!que!!aseguren!el!uso!eficiente!de!la!energía.!
3.! Identificación! de! las! evaluaciones! de! rendimiento! de! los! algoritmos! propuestos! y! análisis! de! sus!
resultados.!
4.! Selección!de!una!herramienta!de!simulación.!
5.! Planteamiento!de!los!escenarios!de!evaluación!del!o!de!los!algoritmos!propuestos.!
6.! Instrumentación!para!la!evaluación!del!o!de!los!algoritmos!propuestos.!
7.! Evaluación!del!o!de!los!algoritmos!propuestos.!
8.! Análisis!de!los!resultados!obtenidos.!
9.! Elaboración! de! la! idónea! comunicación! de! resultados! y! presentación! de! los! mismos! en! un! foro!
internacional,!sometiendo!un!artículo!de!investigación!en!un!congreso!o!conferencia!relacionados!
con!el!tema.!
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8.! Calendarización*de*actividades*
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Primer**
Segundo*
Tercer**
Actividades*
Trimestre*
Trimestre*
Trimestre!
Revisión! bibliográfica! y! hemerográfica! del! tema! !
(literatura)!
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Identificación! y! clasificación! de! las! diversas! !
propuestas!de!solución!encontradas!en!la!literatura!
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1
Como!se!menciona!en!los!objetivos,!en!esta!propuesta!de!proyecto!se!plantea!el!desarrollo!de!uno!o!dos!algoritmos.!Si!la!idea!
propuesta!en!dicho!algoritmo!se!parece!a!alguna!otra!que!encontremos!!durante!el!proceso!de!investigación!de!trabajo!relacionado,!
se!realizará!la!comparación!de!!nuestro!algoritmo!con!la!propuesta!encontrada.!Si!el!tiempo!lo!permite,!quizá!nuestro!algoritmo!
pueda!tener!una!variante!en!funcionamiento!o!parametrización!y!en!ese!caso,!se!!podría!comparar!ambas!versiones!de!nuestro!
algoritmo!con!algún!otro!localizado!en!la!!literatura.!!!
3
Desarrollo! de! algoritmos! que! aseguren! el! uso! !
eficiente! de! la! energía! durante! el! envío! de!
información!
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Identificación! de! las! evaluaciones! de! rendimiento! !
de! los! algoritmos! propuestos! y! análisis! de! sus!
resultados!
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Selección!de!una!herramienta!de!simulación!
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Elaboración! del! reporte! del! del! primer! trimestre! !
(protocolo!de!investigación!con!la!metodología!y!el!
plan! de! trabajo! a! seguir)! y! su! correspondiente!
presentación!oral!en!el!foro!trimestral!del!PCyTI!
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Planteamiento!de!los!escenarios!para!la!evaluación! !
del!o!de!los!algoritmos!propuestos!
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Instrumentación!para!la!evaluación!de!rendimiento! !
del!o!de!los!algoritmos!propuestos!
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Elaboración!de!reporte!del!segundo!trimestre!y!su! !
correspondiente! presentación! oral! en! el! foro!
trimestral!del!PCyTI!
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Evaluación!del!o!de!los!algoritmos!
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Análisis!de!los!resultados!obtenidos!
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Elaboración! de! la! idónea! comunicación! de! !
resultados! y! su! correspondiente! presentación! oral!
en!el!foro!trimestral!del!PCyTI!
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Elaborar!artículo!y!enviarlo!a!alguna!conferencia!
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9.! Infraestructura*necesaria*y*disponible*
!
Se! ! requiere! ! de! ! una! ! computadora! de! escritorio! con! acceso! a! la! Internet,! así! como! de! un! par! de!
computadoras!portátiles!con!interfaces!inalámbricas!WiFi.!Entre!los!dispositivos!móviles,!se!cuenta!con:!
!
Y! Dos! dispositivos! Sitara! AM335X! de% Texas% Instruments,! los! cuales! incluyen! radio! WiFi! y! ! sensores! de!
movimiento.!Como!sistema!operativo!pueden!utilizar!Linux!o!Android!
!
Y! Dos!smartphones!basados!en!Android!con!radios!3G,!WiFi,!Bluetooth!y!sensores!de!movimiento.!
!
Y! Dos!dispositivos!moxa!w321!y!w311!con!radios!WiFi.!
!
Con!estos!equipos!se!iniciarán!los!experimentos!y!a!la!par!se!adquirirán!más!dispositivos!móviles!utilizando!
el!financiamiento,!ya!liberado,!del!proyecto!UAMYPTCY563.!!!
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10.!Lugar*de*realización*
!
Laboratorio!de!Técnicas!y!Aplicaciones!para!la!Multimedia!Distribuida!(TAMDI)!TY329.!
!
!
!
4
11.!*Referencias*bibliográficas*
!
!
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survey.!Computer!Networks,!67():104Y122,!2014.!
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5