Resumen de la Tesis Doctoral de los Becarios 2016
2022/6/9
Resumen de la Tesis Doctoral (español) del Ing. Luis Alberto Guillen Barja (Ing. de Sistemas - UMSFX, MSc. - Univ. Libre de Bruselas parte neerlandesa en Bélgica, Ph.D. y Profesor Asistente en el Centro de Ciberciencias -Univ. de Tohoku):
Bajo la supervisión del Prof. Takuo Suganuma, mi ámbito de investigación fueron las infraestructuras de redes. En particular, de las Redes Definidas por Software (SDN), que es un paradigma emergente en telecomunicaciones. A continuación, presento un breve resumen de mi tema de investigación.
Titulo
English: A Study on SDN-based Pragmatic Service Management for Network Applications
日本語: SDNに基づくネットワークアプリケーションのための実用的サービス管理に関する研究
Español: Estudio sobre la Administración Pragmática de Servicios en Aplicaciones a través de las Redes Definidas por Software (SDN)
Resumen
La quinta evolución de la Sociedad de la Información, también conocida como Sociedad 5.0, tiene como principal objetivo la resolución de problemas sociales a través de la integración del ciberespacio con el mundo real. Esta integración se logra a través del uso de tecnologías “de punta” como la Inteligencia Artificial (AI), el análisis de grandes cantidades de información (Big Data), y la robótica; teniendo como intermediario a las tecnologías de comunicaciones como la quinta generación de tecnologías de telefonía móvil (5G). En la Sociedad 5.0 la interacción entre individuos y su entorno es constante, por lo que se necesita un acceso ubicuo y confiable a Internet.
En este contexto, es necesario que la distribución de los recursos de red sea eficiente, lo cual no es posible con los protocolos heredados que funcionan con el paradigma del “mejor esfuerzo” (best-effort). Por lo tanto, es necesario cambiar el paradigma de manejo y operación de las redes de comunicaciones. Es así que surgen las Redes Definidas por Software (SDN por sus siglas en inglés), las cuales cambian la forma de administrar los recursos de red al separar los planos de control y de datos. Con SDN es posible un manejo flexible y centralizado, las cuales no necesariamente deben regirse a protocolos heredados, por lo que permiten crear formas innovadoras de distribuir y controlar el tráfico de red.
Por otro lado, recientemente hubo un cambio de paradigma en los usuarios, quienes pasaron de ser simples consumidores a creadores de contenido. Es de esperar que este fenómeno continúe gracias a la gran cantidad de plataformas y aplicaciones disponibles para la creación y difusión de contenido. Aunque la mayoría aún “consume” los servicios, especialmente multimedia, ya sea a través de plataformas de “streaming” como YouTube o Netflix, también existe una tendencia de migrar la información a la “Nube”, por lo que los servicios de almacenamiento de datos también generan bastante tráfico en Internet. Sin embargo, estudios recientes muestran que, en la actualidad, más de un 80% del tráfico en Internet es trafico relacionado a servicios multimedia; no sólo para el entretenimiento (ej. video juegos, realidad virtual, o servicios de streaming), sino también aplicaciones críticas como la video vigilancia, la telemedicina, o la teleeducación. Por supuesto, los usuarios esperan un servicio eficiente e ininterrumpido; sin embargo, los protocolos e infraestructuras de red heredadas no podrán enfrentar los requerimientos cada vez mayores de los usuarios.
Por lo expuesto, en esta investigación nos centramos en el estudio de cómo aumentar la calidad los servicios y la satisfacción del usuario final, a través de orquestación de los servicios y recursos de redes usando SDN. En particular, estudiamos maneras pragmáticas de cómo distribuir y almacenar efectivamente los datos en Redes de Distribución de Contenidos (CDNs, por sus siglas en inglés) para que los servicios sean seguros, eficientes, y estén disponibles en todo momento, incluso cuando ocurren fallas masivas (como en situaciones de desastres naturales o ataques cibernéticos).
Resumen de la tesis doctoral (español) de la Ing. Kattia Rubi Arnez Ferrel (Ing. Civil – UMSS, PhD. – Laboratorio de Hidráulica de la Universidad de Hokkaido):
ENFOQUE COMBINADO PARA ESTUDIAR LA MIGRACIÓN DE MEANDROS EN UN RIO DE LA CUENCA AMAZÓNICA BOLIVIANA: EL CASO DEL RIO ICHILO
La cuenca del Amazonas está constituida por una gran red hidrográfica donde se encuentran los ríos meándricos con las tasas de migración más altas del mundo. La característica forma en planta y el desplazamiento lateral y longitudinal que experimentan estos ríos dependen de diferentes factores tales como el clima, intervención humana y vegetación, entre otros.
La mayor parte de los trabajos de investigación se concentran en estudiar los “grandes” tributarios del río Amazonas. Los “pequeños” ríos meándricos de la parte sur de la cuenca del Amazonas presentan diferentes características cuando se los comparan con los grandes tributarios aguas abajo. Por ejemplo, estos ríos presentan cortos periodos de inundación y gran fluctuación en los niveles del agua por lo que aún existe la necesidad de estudiar los cambios morfológicos en el cauce de estos ríos.
Esta tesis examina las dinámicas de migración del río Ichilo, un pequeño río meándrico que se encuentra ubicado en la parte sur de la amazonia boliviana. Se han seleccionado tres métodos para estudiar las características de la migración de meandros: 1) análisis de imágenes satelitales LANDSAT, 2) trabajos de campo y 3) simulaciones numéricas.
Las características de los meandros tales como tasas de migración, ubicación de cortes de meandros (cut-offs) y lagos en forma de herradura (oxbow lakes), y ancho del río son analizadas cualitativa y cuantitativamente. El objetivo del análisis de las imágenes satelitales es comprender cuáles son los principales controles en la migración de meandros.
El río Ichilo es un río dinámico donde ocurren activamente procesos de avulsión y migración en el tiempo y el espacio. Durante el periodo estudiado se evidenciaron abundantes cortes de meandros, siendo el corte por estrangulamiento el dominante (neck cut-off). Se identificaron alrededor de diez neck cut-offs a lo largo de 150 km de río, de los cuales uno de ellos se identifica como un corte artificial ya que su ocurrencia no se debió a causas naturales sino debido a la intervención humana. Este estudio sugiere que los cut-offs juegan un rol importante en la evolución planimétrica del río Ichilo.
Asimismo, niveles de agua del río fueron analizados estadísticamente a lo largo de 30 años (1988-2018) mostrando alta fluctuación. Las altas precipitaciones y consecutivo aumento en el nivel de las aguas del río Ichilo debido al El Niño-Oscilación del Sur (ENSO) explica parcialmente el incrementado la tasa de migración en el año 2008. Otro evento de gran precipitación en la cuenca del río Ichilo en el año 2014 también parece haber afectado la morfología del río. Se observó el desarrollo de múltiples cortes de meandros posterior a los eventos del 2008 and 2014.
Durante la segunda parte de la investigación, se realizaron trabajos de campo para recolectar información de la batimetría del río en un meandro donde se espera el desarrollo de un cut-off. Para recolectar la información se utilizó una metodología que combina fotogrametría usando drones y un sonar (multibeam echosounder). La combinación de ambos métodos permitió obtener ortoimágenes y modelos digitales de elevación de gran precisión en un tiempo relativamente corto. Los bancos del río Ichilo están formados por material cohesivo y arena fina. En general, erosión fluvial ocurre en ambas orillas del río, pero es particularmente pronunciada en la orilla exterior de los meandros. La batimetría del río muestra dos puntos de socavación: 1) inmediatamente después de la confluencia del río Ichilo con el río Sajta y 2) en el área ubicada cerca del puerto (en Puerto Villarroel).
Finalmente, en esta investigación presentamos un modelo numérico que es capaz de capturar las características de ríos meándricos y predecir la tendencia de la migración de meandros en el rio Ichilo. El modelo considera las siguientes características: 1) evolución planimétrica del río incluyendo cut-offs, 2) cambios en el perfil del río después de la ocurrencia de cut-offs y 3) procesos de erosión y deposición en la orilla como resultado de caudal variable. El modelo se aplica en tres partes del río Ichilo con el objetivo de calcular tendencias de migración con resultados razonables en términos de la evolución planimétrica, ubicación de cut-offs y oxbow lakes cuando se compara con los resultados del análisis de las imágenes satelitales. El modelo propuesto se puede aplicar para predecir la tendencia de migración y cambios planimétricos en ríos a la escala del Ichilo debido a variaciones en los caudales a causa del cambio climático u otras perturbaciones.
Bajo la supervisión del Prof. Takuo Suganuma, mi ámbito de investigación fueron las infraestructuras de redes. En particular, de las Redes Definidas por Software (SDN), que es un paradigma emergente en telecomunicaciones. A continuación, presento un breve resumen de mi tema de investigación.
Titulo
English: A Study on SDN-based Pragmatic Service Management for Network Applications
日本語: SDNに基づくネットワークアプリケーションのための実用的サービス管理に関する研究
Español: Estudio sobre la Administración Pragmática de Servicios en Aplicaciones a través de las Redes Definidas por Software (SDN)
Resumen
La quinta evolución de la Sociedad de la Información, también conocida como Sociedad 5.0, tiene como principal objetivo la resolución de problemas sociales a través de la integración del ciberespacio con el mundo real. Esta integración se logra a través del uso de tecnologías “de punta” como la Inteligencia Artificial (AI), el análisis de grandes cantidades de información (Big Data), y la robótica; teniendo como intermediario a las tecnologías de comunicaciones como la quinta generación de tecnologías de telefonía móvil (5G). En la Sociedad 5.0 la interacción entre individuos y su entorno es constante, por lo que se necesita un acceso ubicuo y confiable a Internet.
En este contexto, es necesario que la distribución de los recursos de red sea eficiente, lo cual no es posible con los protocolos heredados que funcionan con el paradigma del “mejor esfuerzo” (best-effort). Por lo tanto, es necesario cambiar el paradigma de manejo y operación de las redes de comunicaciones. Es así que surgen las Redes Definidas por Software (SDN por sus siglas en inglés), las cuales cambian la forma de administrar los recursos de red al separar los planos de control y de datos. Con SDN es posible un manejo flexible y centralizado, las cuales no necesariamente deben regirse a protocolos heredados, por lo que permiten crear formas innovadoras de distribuir y controlar el tráfico de red.
Por otro lado, recientemente hubo un cambio de paradigma en los usuarios, quienes pasaron de ser simples consumidores a creadores de contenido. Es de esperar que este fenómeno continúe gracias a la gran cantidad de plataformas y aplicaciones disponibles para la creación y difusión de contenido. Aunque la mayoría aún “consume” los servicios, especialmente multimedia, ya sea a través de plataformas de “streaming” como YouTube o Netflix, también existe una tendencia de migrar la información a la “Nube”, por lo que los servicios de almacenamiento de datos también generan bastante tráfico en Internet. Sin embargo, estudios recientes muestran que, en la actualidad, más de un 80% del tráfico en Internet es trafico relacionado a servicios multimedia; no sólo para el entretenimiento (ej. video juegos, realidad virtual, o servicios de streaming), sino también aplicaciones críticas como la video vigilancia, la telemedicina, o la teleeducación. Por supuesto, los usuarios esperan un servicio eficiente e ininterrumpido; sin embargo, los protocolos e infraestructuras de red heredadas no podrán enfrentar los requerimientos cada vez mayores de los usuarios.
Por lo expuesto, en esta investigación nos centramos en el estudio de cómo aumentar la calidad los servicios y la satisfacción del usuario final, a través de orquestación de los servicios y recursos de redes usando SDN. En particular, estudiamos maneras pragmáticas de cómo distribuir y almacenar efectivamente los datos en Redes de Distribución de Contenidos (CDNs, por sus siglas en inglés) para que los servicios sean seguros, eficientes, y estén disponibles en todo momento, incluso cuando ocurren fallas masivas (como en situaciones de desastres naturales o ataques cibernéticos).
Resumen de la tesis doctoral (español) de la Ing. Kattia Rubi Arnez Ferrel (Ing. Civil – UMSS, PhD. – Laboratorio de Hidráulica de la Universidad de Hokkaido):
ENFOQUE COMBINADO PARA ESTUDIAR LA MIGRACIÓN DE MEANDROS EN UN RIO DE LA CUENCA AMAZÓNICA BOLIVIANA: EL CASO DEL RIO ICHILO
La cuenca del Amazonas está constituida por una gran red hidrográfica donde se encuentran los ríos meándricos con las tasas de migración más altas del mundo. La característica forma en planta y el desplazamiento lateral y longitudinal que experimentan estos ríos dependen de diferentes factores tales como el clima, intervención humana y vegetación, entre otros.
La mayor parte de los trabajos de investigación se concentran en estudiar los “grandes” tributarios del río Amazonas. Los “pequeños” ríos meándricos de la parte sur de la cuenca del Amazonas presentan diferentes características cuando se los comparan con los grandes tributarios aguas abajo. Por ejemplo, estos ríos presentan cortos periodos de inundación y gran fluctuación en los niveles del agua por lo que aún existe la necesidad de estudiar los cambios morfológicos en el cauce de estos ríos.
Esta tesis examina las dinámicas de migración del río Ichilo, un pequeño río meándrico que se encuentra ubicado en la parte sur de la amazonia boliviana. Se han seleccionado tres métodos para estudiar las características de la migración de meandros: 1) análisis de imágenes satelitales LANDSAT, 2) trabajos de campo y 3) simulaciones numéricas.
Las características de los meandros tales como tasas de migración, ubicación de cortes de meandros (cut-offs) y lagos en forma de herradura (oxbow lakes), y ancho del río son analizadas cualitativa y cuantitativamente. El objetivo del análisis de las imágenes satelitales es comprender cuáles son los principales controles en la migración de meandros.
El río Ichilo es un río dinámico donde ocurren activamente procesos de avulsión y migración en el tiempo y el espacio. Durante el periodo estudiado se evidenciaron abundantes cortes de meandros, siendo el corte por estrangulamiento el dominante (neck cut-off). Se identificaron alrededor de diez neck cut-offs a lo largo de 150 km de río, de los cuales uno de ellos se identifica como un corte artificial ya que su ocurrencia no se debió a causas naturales sino debido a la intervención humana. Este estudio sugiere que los cut-offs juegan un rol importante en la evolución planimétrica del río Ichilo.
Asimismo, niveles de agua del río fueron analizados estadísticamente a lo largo de 30 años (1988-2018) mostrando alta fluctuación. Las altas precipitaciones y consecutivo aumento en el nivel de las aguas del río Ichilo debido al El Niño-Oscilación del Sur (ENSO) explica parcialmente el incrementado la tasa de migración en el año 2008. Otro evento de gran precipitación en la cuenca del río Ichilo en el año 2014 también parece haber afectado la morfología del río. Se observó el desarrollo de múltiples cortes de meandros posterior a los eventos del 2008 and 2014.
Durante la segunda parte de la investigación, se realizaron trabajos de campo para recolectar información de la batimetría del río en un meandro donde se espera el desarrollo de un cut-off. Para recolectar la información se utilizó una metodología que combina fotogrametría usando drones y un sonar (multibeam echosounder). La combinación de ambos métodos permitió obtener ortoimágenes y modelos digitales de elevación de gran precisión en un tiempo relativamente corto. Los bancos del río Ichilo están formados por material cohesivo y arena fina. En general, erosión fluvial ocurre en ambas orillas del río, pero es particularmente pronunciada en la orilla exterior de los meandros. La batimetría del río muestra dos puntos de socavación: 1) inmediatamente después de la confluencia del río Ichilo con el río Sajta y 2) en el área ubicada cerca del puerto (en Puerto Villarroel).
Finalmente, en esta investigación presentamos un modelo numérico que es capaz de capturar las características de ríos meándricos y predecir la tendencia de la migración de meandros en el rio Ichilo. El modelo considera las siguientes características: 1) evolución planimétrica del río incluyendo cut-offs, 2) cambios en el perfil del río después de la ocurrencia de cut-offs y 3) procesos de erosión y deposición en la orilla como resultado de caudal variable. El modelo se aplica en tres partes del río Ichilo con el objetivo de calcular tendencias de migración con resultados razonables en términos de la evolución planimétrica, ubicación de cut-offs y oxbow lakes cuando se compara con los resultados del análisis de las imágenes satelitales. El modelo propuesto se puede aplicar para predecir la tendencia de migración y cambios planimétricos en ríos a la escala del Ichilo debido a variaciones en los caudales a causa del cambio climático u otras perturbaciones.