Ingeniero Civil Eléctrico / En el mundo de la música y el sonido, orientado a presentaciones en vivo, siempre es deseable contar con un retorno de alta calidad respecto a la señal de audio y la latencia, así como aislación acústica para resguardar la salud de los músicos y sonidistas. Por lo general, la tecnología empleada en música y sonido suele involucrar una alta cantidad de cables, los cuales dificultan la movilidad de los músicos y presentan riesgo de accidentes en el escenario, por lo cual es muy valorable para los involucrados poder prescindir de ellos con tecnología inalámbrica. Este trabajo propone un protocolo de comunicación inalámbrica con mínima latencia que soporte la transmisión de diferentes fuentes de sonido, su mezcla y retorno de la señal mezclada en el contexto de música en vivo. El protocolo propuesto se basa en conocimiento libre correspondiente a los estándares IEEE 802.11 para la capa física y acceso múltiple mediante TDMA, más aportes del autor de este trabajo para la capa de enlace, en cuanto a sincronización de nodos y configuración de parámetros del sistema de acuerdo a los requerimientos de las fuentes de sonido, topología de la red y características del canal. Luego de implementar y validar mediante simulaciones el trabajo realizado en OMNeT++, se obtienen resultados satisfactorios que incluso permiten holguras para adaptar el sistema a requerimientos más exigentes de calidad de audio o número de fuentes de sonido en caso de ser necesario. De este modo el presente trabajo deja el camino preparado para la confección de un prototipo en el futuro.

En el presente documento de tesis se realiza el diseño y la implementación de un sistema domótico cuya comunicación se realiza a través del cableado de suministro de energía eléctrica de cada equipo que conforma el sistema. Se optó por el uso de este tipo de comunicación, debido a que reduce el costo de instalación de equipos de domótica en viviendas cuya construcción no se dio con un cableado adicional para comunicar equipos. Para lograr los objetivos planteados en el desarrollo de este documento de tesis, se analizó el estado del arte de las tecnologías que forman parte del rubro de la domótica, así como la situación de esta en nuestro país. A partir de estas dos evaluaciones se plantea una posible solución a problemas detectados en este rubro en el Perú. Posteriormente se realiza un diseño de la propuesta planteada y se procede a implementar los cálculos y selección de componentes realizados. A partir de las pruebas que se realizaron al sistema planteado, diseñado e implementado a lo largo de este documento de tesis, se comprueba la posibilidad de realizar una comunicación, para frecuencias de transmisión menores o iguales a los 60Hz, utilizando como medio el cableado dedicado al suministro de energía eléctrica bajo las condiciones brindadas en el Perú.

Las redes de sensores inalámbricos forman un reciente campo de investigación. Están formadas por una serie de nodos que realizan una determinada tarea. Los nodos suelen ser pequeños dispositivos electrónicos, autónomos, alimentados por baterías y con capacidad para comunicarse entre ellos inalámbricamente. Las características del tamaño y la alimentación con batería hacen que el consumo de energía sea un factor clave en su diseño. A partir de la necesidad de optimizar el consumo de energía aparecen nuevos tópicos de investigación como la recolección de energía y la optimización del consumo. Esta tesis se enmarca dentro de estos campos, tratando de estudiar, proponer soluciones e implementarlas. En la primera parte se estudiará el comportamiento y arquitecturas de los dispositivos y sistemas operativos más utilizados en el ámbito de las redes de sensores. El análisis se enfocará en los sistemas operativos TinyOS, MantisOS y Contiki y en los dispositivos Tmote Sky y MICAz. En la siguiente parte se estudiará el estado del arte de los modelos teóricos sobre el consumo de energía en redes de sensores desde diferentes perspectivas: el transceiver, un nodo completo, toda una red, etc. Después se propondrá una metodología para obtener modelos para mejorar el conocimiento sobre estado de carga de un nodo sensor, teniendo en cuenta factores tales como la temperatura o el desgaste de las baterías. Aplicando este método se propondrán varios modelos basados en regresiones lineales y redes neuronales que puedan ser ejecutados por un nodo final. Los resultados se validarán con medidas experimentales y comparativas con otros dispositivos hardware. Se propondrá una arquitectura de fuente de alimentación basada en recolección de energía solar. Además esta fuente permitirá reducir el desgaste de las baterías recargables mediante el empleo de supercondensadores. Para ello la fuente de alimentación cuenta con un sistema que automáticamente conmuta entre ambas fuentes y prioriza la del supercondensador respecto a la de la batería. El diseño permitirá operar a un nodo típico exclusivamente desde un supercondensador durante varios días, entrando la batería en funcionamiento únicamente cuando las condiciones climatológicas impiden obtener la suficiente energía del sol. Después se estudiará la posibilidad de utilizar otra fuente de recolección de energía: la energía proveniente de ondas de radio comerciales. Para ello se estudiarán diversos circuitos y se compararán sus resultados. Este método de obtención de energía, si bien proporciona poca corriente, puede ser suficiente para un nodo con un consumo extraordinariamente reducido, o como apoyo a otra fuente de energía, sobre todo teniendo en cuenta que su disponibilidad no depende de condiciones climatológicas. En la última parte de la tesis se realizarán varias aplicaciones. En primer lugar se implementará un nodo inalámbrico para controlar sistemas de regadíos mediante electroválvulas. El nodo tendrá un sistema de alimentación y disparo de las electroválvula combinando condensadores y supercondensadores. Además se implementará un protocolo de acceso al medio que mantiene el sincronismo entre nodos adyacentes mediante un sistema hardware que permite reducir el consumo del nodo sin perder la temporización. La segunda aplicación será un sistema medidor de parámetros medioambientales que utilizará la fuente de alimentación diseñada anteriormente. Además el consumo de este nodo se aproxima a la energía que podría proporcionar un sistema de recolección mediante ondas de radio. Se podrá acceder a los parámetros medioambientales recogidos a través de internet. / Lajara Vizcaíno, JR. (2014). Modelado y optimización de energía en redes de sensores inalámbricas para la medida de parámetros medioambientales [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/39371

[EN] The current command and control systems are based on wireless technologies such as TETRAPOL, TETRA, HF, VHF, satellite links, etc., despite providing a wide scope, usually have a very limited bandwidth. Because of these limitations they can only provide voice communications and data transmission at low speeds which could not completely reproduce the COP (Common Operational Picture) of a conflict or emergency. Communications on the battlefield are mainly wireless, only on a few trunks wired networks are used. Wireless data networks are considerably less robust, since generally they only provide a fraction of the transmission capacity of the wired counterparts, and also suffer problems due to interference and radio environment propagation effect which do not happen in wired networks. To combat these effects, wireless protocols typically send additional information for error correction, and may include some redundant transmission. In the military field, bandwidth it is really low and certain technologies do not allow the transmission of video information. The VHF and HF radio equipment widely used in armies around the world are a clear example. Therefore becomes latent the need to have a command and control system that allows information flows to and from troops in a quickly and reliable way. This thesis is framed in the development and practical evolution of a communications architecture for wireless networks C4ISR systems (Command, Control, Communications, Computers, Information Surveillance and Reconnaissance), particularly for small units. Being a small unit one located at battalion hierarchical level or lower in the military, or an autonomous unit of intervention in the field of emergencies. In this thesis, it is described a communications architecture for SIMACOP (Which is a Spanish acronym for: SIstema de MAndo y Control de Pequeña Unidad), which is a C4ISR system based on COTS technology with capabilities for multimedia content distribution and sensor fusion. Major technological contributions in this context are: the cognitive cross-layer communications architecture proposed, the introduction of high quality video and audio streaming included in the communications architecture of the C4ISR system, detecting elements through GPS, merging data collected by various sensors deployed in the area of operations and integration of several wireless communication systems with different bandwidths. For example, VHF, HF, satellite communications, IEEE 802.11 and WiMAX (IEEE 802.16d), which builds the network at different levels of command that will be described in this thesis. The main objectives are to study and identify the needs in command and control at the level of tactical communications in both the civil and the military side, and raise a global communications architecture for C4ISR systems to establish multimedia communications over next generation IP-based mobile tactical networks, including video streaming to improve situational awareness (SA) at each level of the chain of command with a scheme of multi-resolution representation. This improvement of the SA will be tested in both civil and military fields. / [ES] Los actuales sistemas de mando y control se basan en tecnologías inalámbricas como TETRAPOL, TETRA, HF, VHF, enlaces satelitales, etc., que a pesar de dar un amplio alcance, disponen de un ancho de banda muy limitado. Debido a estas limitaciones sólo se puede disponer de comunicaciones vocales y de transmisión de datos a velocidades bajas que no reproducen por completo el COP (Common Operacional Picture) de la situación de conflicto o emergencia. Las comunicaciones en el campo de batalla son principalmente inalámbricas, sólo en algunos enlaces troncales se utilizan redes cableadas. Las redes de datos inalámbricas son considerablemente menos robustas, ya que generalmente sólo tienen una fracción de la capacidad de transmisión de sus homólogas cableadas, y también sufren problemas debido a la interferencia y propagación del entorno radio efecto que en las redes cableadas no suceden. Para combatir estos efectos, los protocolos inalámbricos suelen enviar información adicional para la corrección de errores, y pueden incluir algún tipo de transmisión redundante. En el ámbito militar el ancho de banda es realmente bajo y ciertas tecnologías no permiten la transmisión de información de vídeo. Los equipos radio HF y VHF utilizados ampliamente en los ejércitos de todo el mundo son un claro ejemplo. Por lo tanto se hace latente la necesidad de disponer de un sistema de mando y control que permita proveer información desde y hacia las tropas de forma rápida y fiable. La presente tesis doctoral se enmarca en el desarrollo y evolución práctica de una arquitectura de comunicaciones de redes inalámbricas para sistemas C4ISR (Command Control, Computers and Communications Information Surveillance and Reconaissance), en particular los relativos a pequeñas unidades. Por pequeña unidad se entiende aquella que es de orden jerárquico menor o igual al de batallón en el ámbito militar o a una unidad autónoma de intervención en el ámbito de las emergencias. En la tesis doctoral se describe la arquitectura de comunicaciones de SIMACOP (SIstema de MAndo y COntrol de Pequeñas unidades), el cual es un sistema C4ISR basado en tecnología COTS con capacidades de distribución de contenidos multimedia y fusión sensorial. Las principales contribuciones tecnológicas en este marco son las siguientes: la arquitectura de comunicaciones cross-layer y cognitiva propuesta, la introducción de streaming de video y audio de alta calidad en la arquitectura de comunicaciones del sistema C4ISR, la detección de elementos a través de GPS, la fusión de datos recogida mediante distintos sensores desplegados en la zona de operaciones y la integración de diversos sistemas de comunicaciones inalámbricas con diversos anchos de banda. Por ejemplo, VHF, HF, comunicaciones satelitales, IEEE 802.11 y WiMAX (IEEE 802.16d), las cuales conforman la red a distintos niveles de mando que serán descritas en el presente trabajo. Los objetivos principales son estudiar e identificar las necesidades existentes en mando y control a nivel de comunicaciones tácticas, tanto en la vertiente civil como en la militar, y plantear una arquitectura de comunicaciones global para sistemas C4ISR que permita establecer comunicaciones multimedia a través redes móviles tácticas de nueva generación basadas en IP, incluyendo streaming de video para mejorar la conciencia situacional (SA) en cada nivel de la cadena de mando con un esquema de representación multi resolución. Esta mejora de la SA se probará tanto en el ámbito civil como en el militar. / [CA] Els actuals sistemes de comandament i control es basen en tecnologies sense fils com TETRAPOL, TETRA, HF, VHF, enllaços satelitales, etc., que tot i donar un ampli abast, disposen d'un ample de banda molt limitat. A causa d'aquestes limitacions només es pot disposar de comunicacions vocals i de transmissió de dades a velocitats baixes que no reprodueixen per complet el COP (Common Operacional Picture) de la situació de conflicte o emergència. Les comunicacions en el camp de batalla són principalment sense fils, només en alguns enllaços troncals s'utilitzen xarxes cablejades. Les xarxes de dades sense fils són considerablement menys robustes, ja que generalment només tenen una fracció de la capacitat de transmissió de les seves homòlogues cablejades, i també pateixen problemes a causa de la interferència i propagació de l'entorn ràdio efecte que a les xarxes cablejades no succeeixen. Per combatre aquests efectes, els protocols sense fils solen enviar informació addicional per a la correcció d'errors, i poden incloure algun tipus de transmissió redundant. En l'àmbit militar l'ample de banda és realment baix i certes tecnologies no permeten la transmissió d'informació de vídeo. Els equips ràdio HF i VHF utilitzats àmpliament en els exèrcits de tot el món són un clar exemple. Per tant es fa latent la necessitat de disposar d'un sistema de comandament i control que permeti proveir informació des de i cap a les tropes de forma ràpida i fiable. La present tesi doctoral s'emmarca en el desenvolupament i evolució pràctica d'una arquitectura de comunicacions de xarxes sense fils per a sistemes C4ISR (Command Control, Computers and Communications Information Surveillance and Reconaissance), en particular els relatius a petites unitats. Per petita unitat s'entén aquella que és d'ordre jeràrquic menor o igual al de batalló en l'àmbit militar oa una unitat autònoma d'intervenció en l'àmbit de les emergències. En la tesi doctoral es descriu l'arquitectura de comunicacions de SIMACOP (sistema de comandament i control de Petites unitats), el qual és un sistema C4ISR basat en tecnologia COTS amb capacitats de distribució de continguts multimèdia i fusió sensorial. Les principals contribucions tecnològiques en aquest marc són les següents: l'arquitectura de comunicacions cross-layer i cognitiva proposta, la introducció de streaming de vídeo i àudio d'alta qualitat en l'arquitectura de comunicacions del sistema C4ISR, la detecció d'elements a través de GPS , la fusió de dades recollida mitjançant diferents sensors desplegats a la zona d'operacions i la integració de diversos sistemes de comunicacions sense fils amb diversos amples de banda. Per exemple, VHF, HF, comunicacions satelitales, IEEE 802.11 i WiMAX (IEEE 802.16d), les quals conformen la xarxa a diferents nivells de comandament que seran descrites en el present treball. Els objectius principals són estudiar i identificar les necessitats existents en comandament i control a nivell de comunicacions tàctiques, tant en el vessant civil com en la militar, i plantejar una arquitectura de comunicacions global per a sistemes C4ISR que permeti establir comunicacions multimèdia a través xarxes mòbils tàctiques de nova generació basades en IP, incloent streaming de vídeo per millorar la consciència situacional (SA) en cada nivell de la cadena de comandament amb un esquema de representació multi resolució. Aquesta millora de la SA es provarà tant en l'àmbit civil com en el militar. / Hernández Blanco, LE. (2016). Arquitectura de comunicaciones de datos inalámbricas para sistemas C4ISR [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61458

Las Redes Inalámbricas de Sensores (RIS) gozan de un gran auge hoy en día, habiendo sido identificadas como una de las tecnologías más prometedoras por diversos analistas tecnológicos y revistas especializadas, debido a que dan respuesta a las exigencias actuales referentes al establecimiento de redes que cubran necesidades de comunicación de forma flexible -en tiempo y espacio- y autónoma -autoconfiguración e independencia de una estructura fija-. La posibilidad de implementar dispositivos de bajo coste y elevada duración capaces de obtener información del entorno y reenviarla de forma inalámbrica a un centro de coordinación ofrece posibilidades inimaginables en multitud de aplicaciones. En la mayoría de las aplicaciones se pretende que los nodos no requieran mantenimiento, explotando el concepto de nodos de "usar y tirar", puesto que una vez desplegados no son recuperables. En este entorno, los mayores desafíos se encuentran en minimizar dos factores fundamentales: coste y consumo, maximizando el tiempo de servicio. En los últimos años se han propuesto numerosos protocolos para RIS. Sin embargo, la mayoría de estas propuestas, o bien realizan asunciones poco realistas, o bien resultan poco escalables, lo cual se traduce en aproximaciones poco prácticas. Por otro lado, hasta la fecha se han obviado características deseables como tolerancia a fallos, seguridad y acotación de tiempos en las comunicaciones, generalmente no consideradas en la inmensa mayoría de los protocolos existentes, y cuando lo son, se obtienen sacrificando la eficiencia energética. En la presente tesis se ha propuesto una novedosa solución integral orientada principalmente a reducir el consumo de energía. La nueva arquitectura denominada EDETA (Energy-efficient aDaptative hiErarchical and robusT Architecture) es además escalable, apropiada tanto para RIS homogéneas como heterogéneas -cada vez con mayor auge-, auto-configurable, soporta de forma transparente múltiples sumideros, y proporciona características como tolerancia a fallos y tiempos acotados, sin degradar las prestaciones de la red. La arquitectura propuesta está basada en una jerarquía de dos niveles, el nivel inferior basado en clústeres, gobernado por un protocolo interno del clúster denominado Intra- Cluster-Communication y el nivel superior formado por un árbol dinámico de nodos líderes de clúster que ejecutan un protocolo entre clústeres denominado Inter-Cluster-Routing. / Capella Hernández, JV. (2010). Redes inalámbricas de sensores: Una nueva arquitectura eficiente y robusta basada en jerarquía dinámica de grupos [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/8417

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El objetivo es diseñar un módulo de comunicación que permita monitorear, en tiempo real, variables importantes (temperatura, apertura de puertas, posición geográfica, identificación del personal operador) de las neveras desplegadas por las empresas del rubro de venta de productos (bebidas, helados) almacenado en frío, mediante el envío de datos por la red móvil GPRS e integrar ésta información en un front-end web de gestión para el usuario.

El uso de la tecnología inalámbrica para los diferentes sistemas de transmisión de información ha crecido enormemente en los últimos años. El presente trabajo tiene como objetivo integrar la tecnología inalámbrica con el control automático de los procesos industriales, de manera tal que el controlador de un proceso se comunique en tiempo real con los sensores y actuadores mediante una red inalámbrica. Esta integración permitirá que los sistemas de automatización posean una amplia flexibilidad, con ventajas respecto a las redes cableadas, tales como la disminución de los costos del diseño, implementación y mantenimiento de la red cableada; asimismo se disminuye también la cantidad de paradas – hora en las industrias, debido a que estos sistemas inalámbricos pueden prescindir del uso de dispositivos eléctricos de interconexión que son las causas principales de este tipo de problemas. En la primera etapa se identificó la función de transferencia del proceso a controlar, basado en modelos matemáticos y se realizaron las simulaciones correspondientes que permitieron determinar el tiempo de muestreo y la sintonización PID del controlador. Luego se implementó la red inalámbrica ya diseñada por el alumno Alonso Henry Gómez Zevallos en su tesis “Diseño e implementación de una red inalámbrica para un proceso industrial utilizando protocolo Modbus” , que permitió la comunicación entre el controlador del proceso (computador) con el sensor y el actuador. Posteriormente se implementó el algoritmo de control en el lenguaje de programación Visual Basic 6.0 y se usó la tecnología de comunicación entre procesos patentada por Microsoft ODBC (Open Database Connection) y el control ADO (Active Data Objects) para la transferencia de información entre el lenguaje de programación y el software SCADA. Finalmente se incluyó un código adicional en el Visual Basic que permitió mostrar una curva de tendencias del comportamiento del proceso a lo largo del tiempo. / Tesis

El presente proyecto de tesis se realizó con el objetivo de diseñar una tecnología de acceso a Internet para vehículos en movimiento en la empresa minera Sociedad Minera Cerro Verde S.A., incluso cuando éstos se encuentran desplazándose a más de 160 Km/h, adicionalmente se desarrolla un análisis económico y técnico de la red de acceso y transporte, la geografía de la zona; lo que sustenta la ingeniería del proyecto; mejorando así la infraestructura de la red de comunicaciones de la mencionada empresa. Para lograrlo se realizó un estudio de la plataforma de enlaces existentes, las tecnologías empleadas; y, los usuarios finales, permitiendo así diseñar un modelo de red con una nueva tecnología de acceso de la empresa Motorola denominada MOTOMESH Solo, la cual nos permitirá satisfacer todas las necesidades y exigencias de la mencionada empresa. Al inicio del proyecto se fundamenta la problemática del acceso a internet a través de medios inalámbricos, y se describe la tecnología Mesh, permitiendo comprender el funcionamiento de lo que sería la tecnología MOTOMESH Solo de Motorola desarrollada en el primer capítulo, cómo funciona, las ventajas que ofrece y que dispositivos la componen. Se realizaron las respectivas visitas de campo a los yacimientos mineros de la empresa, siendo estos los Tajos de Cerro Verde, Santa Rosa y Cerro Negro; para verificar sus instalaciones y determinar el número de dispositivos inalámbricos de infraestructura a implementar, la ubicación de éstos y el área de cobertura que van a brindar de acuerdo a sus características técnicas y la geografía de la zona. A lo largo del desarrollo de la tesis presentada, se plantean algunas inquietudes que finalmente serán resueltas en el capítulo 3 del presente trabajo, en el cual se desarrolla por completo la ingeniería del proyecto aplicando conceptos básicos de planificación y desarrollo de redes de Telecomunicaciones. Asimismo, en el mencionado capítulo, se realizó un análisis económico de los costos de implementación y mantenimiento del nuevo sistema de red MOTOMESH Solo a implementarse en la empresa minera. / Tesis

El presente proyecto de tesis consiste en desarrollar un análisis de los diferentes factores que intervienen en el diseño de una red de acceso empleando la tecnología WIMAX móvil. El lugar elegido para el despliegue de dicha red es Trujillo metropolitano debido a que presenta interesantes características de desarrollo que motivan al estudio de este mercado para futuras implementaciones. Como todo proyecto de Telecomunicaciones, se realiza un estudio previo de los principales operadores en dicha localidad para después fijar un mercado meta acorde con la realidad del mercado actual. A lo largo de la tesis se plantean varias inquietudes que finalmente serán resueltas en el capítulo más importante del presente trabajo, en el cual se presenta toda la ingeniería del proyecto aplicando los conceptos básicos de planificación de redes de Telecomunicaciones. En la parte final de la tesis se propone un interesante caso de negocio para un escenario como el de Trujillo metropolitano. / Tesis