PROYECTOS FONDEF DE INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO

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INFORME CIENTIFICO- TECNOLOGICO INTERIM VIGENTE Anexo 3: Propuestas de Tesis y Trabajos de Memoria en Redes Ópticas y Aplicaciones en UTFSM FOMENTO AL DESARROLLO CIENTIFICO Y TECNOLOGICO

Código Proyecto: D00I1026

Nombre del Proyecto: Redes Opticas para Internet del Futuro Instituciones Participantes: 1. REUNA: Red Universitaria Nacional 2. UTFSM: Universidad Técnica Fed. Santa María 3. USACH: Universidad de Santiago de Chile 4. UCHILE: Universidad de Chile 5. UFRO: Universidad de la Frontera 6. UTA: Universidad de Tarapacá Otros Participantes: 1. CISCO 2. CHILESAT 3. ManquehueNet 4. AT&T

COMISION NACIONAL DE INVESTIGACION CIENTIFICA Y TECNOLOGICA BERNARDA MORIN 551 • CASILLA 297-V• CORREO 21• FONO: 3654400 • FAX: 6551394 • CHILE

Tema de Trabajo de Titulación Fecha: 19.12.01 Nombre del Alumno: Alexis Francisco Poblete Pantoja Domicilio: Pasaje 14, No. 139, Villa Dulce Crav, Viña del Mar Teléfono: 032-851445 Rol USM: 9521043-0 Carrera: Ingeniería Civil Electrónica, Mención Comunicaciones Título al cual opta: Ing. Civil Electrónico, Mención Comunicaciones Profesor Patrocinante (1): Ricardo Olivares V. Profesor Patrocinante (2): Nombre del tema: Estabilización de ganancia en cascadas de amplificadores ópticos a fibra dopada con Erbio (EDFAs) mediante emisión láser. Resumen de Objetivos: Entre las técnicas de control de transientes de potencia utilizadas en cascadas de EDFAs, la que destaca es aquella basada en la estabilización de la ganancia de los amplificadores a través de la emisión láser. En este caso, el amplificador es forzado a entrar en oscilación láser, en una frecuencia fuera de la banda de operación, limitando su ganancia y haciéndola independiente de las señales de entrada. La acción lasing puede conseguirse colocando reflectores de Bragg distribuidos en los terminales de los amplificadores, o bien a través de una configuración en anillo, realimentando la señal de salida láser a la entrada del amplificador. Esta técnica ha atraído la atención por su característica todo-óptica, simplicidad y bajo costo. En este trabajo, a través de un modelo numérico apropiado de EDFAs, que incluye la propagación del ruido amplificado por emisión espontánea (ASE), y empleando ecualización de ganancia mediante filtraje, se propone explorar diversas estrategias de control de transientes de potencia, aplicadas a cascadas de EDFAs, basadas en la estabilización de la ganancia por efecto láser. En particular, se estudiarán diversas configuraciones de control, aplicadas a situaciones extremas de funciones add/drop de canales en redes WDM.

Tema de Trabajo de Titulación Fecha: 20/12/01 Nombre del Alumno: Patricio Andes Bustos Plaza Domicilio: San Ambrosio No. 858, Cana l Beagle, Viña del Mar Teléfono: 032-852457 Rol USM: 9521044-9 Carrera: Ingeniería Civil Electrónica, Mención Comunicaciones Título al cual opta: Ing. Civil Electrónico, Mención Comunicaciones Profesor Patrocinante (1): Ricardo Olivares V. Profesor Patrocinante (2): Nombre del tema: Estudio de transientes de potencia en cascadas de amplificadores ópticos a fibra dopada con Erbio (EDFAs) bajo tráfico ATM Resumen de Objetivos: Hasta ahora el estudio de transientes de potencia en cascadas de EDFAs ha estado focalizado en redes ópticas WDM sometidas a funciones add/drop de canales en sus nodos; es decir, el origen de estas perturbaciones ha sido la conmutación de circuitos. Sin embargo, con la paquetización de los datos transportados por los canales WDM, por ejemplo, originados en redes ATM, y ante la inminente implantación del protocolo IP directamente sobre WDM se crea un nuevo escenario para el estudio del fenómeno transiente en cascada de EDFAs: ahora, es la naturaleza aleatoria del tiempo de llegada de los paquetes de datos lo que genera excursiones de potencia a la salida de los amplificadores. Así, en este trabajo, a través de simulación por computador, y considerando modelos apropiados de cascadas de amplificadores y de tráfico ATM, se analizará el impacto de las excursiones de potencia en el desempeño de sistemas WDM basados en cascada de EDFAs, al transportar paquetes de datos ATM. Se ensayarán técnicas de estabilización de ganancia en los EDFAs para la supresión de los transientes de potencia.

Tema de Trabajo de Titulación Fecha: 12.04.02 Nombre del Alumno: Felipe Gabriel Figueroa Farfán Domicilio: Balmaceda 1990, Depto. 81, Recreo, Viña del Mar Teléfono: (032)484064 Rol USM: 9321039-5 Carrera: Ingeniería Civil Electrónica, Mención Comunicaciones Título al cual opta: Ing. Civil Electrónico, Mención Comunicaciones Profesor Patrocinante (1): Ricardo Olivares V. Profesor Patrocinante (2): Walter Grote H. Nombre del tema: Estudio y simulación de una configuración amplificadora en cascada, con ecualización de potencia, aplicada a redes ópticas WDM ruteadas en longitud de onda Resumen de Objetivos: En este trabajo se estudia, a través de simulación en computador, una configuración amplificadora en cascada, basada en amplificadores a fibra dopada con erbio (EDFAs: Erbium Doped Fiber Amplifier), filtros ecualizadores de ganancia y un arreglo integrado de amplificadores de guía de onda, para su empleo en redes ópticas WDM (Wavelength Division Multiplexing) que utilizan técnicas de ruteamiento por longitud de onda. Este estudio considera, también, la generación de mezcla de cuatro onda (FWM: Four-Wave Mixing) a lo largo de los enlaces y algunas estrategias de manejo de la dispersión para suprimir/disminuir este fenómeno. Con el propósito de probar la robustez de la configuración amplificadora se analizarán situaciones criticas de procedimientos de restauración de fallas, que se traducen en una variabilidad de canales ópticos transportados por la red. El estudio de casos corresponderá a situaciones de tráfico hipotéticas de la red norteamericana National Science Foundation (NSFNet).

Tema de Trabajo de Titulación Fecha: 12.04.02 Nombre del Alumno: Rodrigo Ernesto González Carrasco Domicilio: Avenida Noruega Nº350, Depto. 203,Valparaíso Teléfono: (032)240734 Rol USM: 9304056-2 Carrera: Ingeniería Civil Electrónica, Mención Comunicaciones, Segunda Mención Computadores Título al cual opta: Ing. Civil Electrónico Profesor Patrocinante (1): Ricardo Olivares V. Profesor Patrocinante (2): Dr. Fideromo Saavedra (USACH) Nombre del tema: Estudio, modelado y simulación de mezcla de cuatro ondas (FWM) en redes ópticas WDM, amplificadas por cascadas de EDFAs Resumen de Objetivos: El objetivo general de este trabajo es el estudio de uno de los efectos no lineales de mayor impacto en los sistemas de comunicaciones ópticas WDM: la mezcla de cuatro ondas o FWM (Four Wave Mixing). En este trabajo, a través de simulación por computador, se modela la propagación de múltiples canales WDM, en una cascada de amplificadores a fibra dopada con erbio (EDFAs), incluyendo la generación de términos de FWM. Para tal propósito se estudian y modelan los EDFAs, de manera rigurosa, considerando el ruido de emisión espontánea amplificada (ASE) que generan estos dispositivos. Se aplican esquemas apropiados de ecualización de ganancia, de manera de minimizar el fenómeno de "gain peaking" en las cascadas amplificadas. Para minimizar la eficiencia de generación de FWM se estudian alternativas de gerenciamiento de la dispersión cromática. Asimismo, se implementa un algoritmo de espaciamiento no uniforme entre canales, con el fin de disminuir el impacto de FWM en los sistemas WDM.

Tema de Trabajo de Titulación Fecha: 12.04.02 Nombre del Alumno: Rodrigo Miguel Tobar Ordenes Domicilio: Santa Marta 416, Playa ancha, Valparaíso Teléfono: (032)281371 Rol USM: 9691018-5 Carrera: Ingeniería Civil Electrónica, Mención Comunicaciones Título al cual opta: Ing. Civil Electrónico, Mención Comunicaciones Profesor Patrocinante (1): Ricardo Olivares V. Profesor Patrocinante (2): Walter Grote H. Nombre del tema: Optimización de ubicación de amplificadores ópticos a fibra dopada con erbio (EDFAs) en redes ópticas WDM LAN/MAN Resumen de Objetivos: El objetivo de este estudio consiste en optimizar el número y la localización de amplificadores ópticos de fibra dopada con erbio (EDFAs) en enlaces de fibra óptica, insertos en redes WDM LAN/MAN. Para este propósito se establecerán modelos adecuados para las redes y los EDFAs, que consideren condiciones reales de operación. Para el caso de los EDFAs, se introducirá, por primera vez, un modelo que considere su espectro de ganancia no uniforme y el ruido de emisión espontánea amplificada (ASE). Finalmente, como resultado de aplicación de este trabajo, se espera disponer de un software de simulación que, ante una configuración de red particular, permita determinar la localización y el número de EDFAs en los enlaces que conforman la red óptica WDM.

Tema de Trabajo de Titulación Fecha: 12.04.02 Nombre del Alumno: José Rodrigo Villagrán Rojas Domicilio: 15 Norte No. 1027, Block D-2, Depto. 24, Viña del Mar Teléfono: (032)978975 Rol USM: 9421045-3 Carrera: Ingeniería Civil Electrónica, Mención Comunicaciones Título al cual opta: Ing. Civil Electrónico, Mención Comunicaciones Profesor Patrocinante (1): Ricardo Olivares V. Profesor Patrocinante (2): Walter Grote H. Nombre del tema: Estudio de factibilidad de una red IP sobre tecnología WDM Resumen de Objetivos: El objetivo global de este trabajo es el estudio de factibilidad de implementación técnica de una red IP directamente sobre tecnología WDM. Se analizan las ventajas y desventajas de este cambio de paradigma. Se estudia la evolución que experimentan las redes actuales en su transición (modelo ISO) desde la capa de transporte (datos IP) hasta la capa física (fibra óptica), con tecnología WDM. Se estudian los protocolos de transporte tradicionales y las soluciones, en evolución, presentadas por diferentes fabricantes. Se espera, como resultado de este estudio, un conjunto de recomendaciones técnicas que permitan enfrentar el desafío de migrar desde las actuales tecnologías hacia el nuevo esquema IP/WDM.

Tema de Trabajo de Titulación Fecha: 12.04.02 Nombre del Alumno: José Miguel Forno Viertel Domicilio: Los Acacios No. 2155, Miraflores, Viña del Mar Teléfono: (032)671732 Rol USM: 9305018-5 Carrera: Ingeniería Civil Electrónica, Mención Comunicaciones Título al cual opta: Ing. Civil Electrónico, Mención Comunicaciones Profesor Patrocinante (1): Ricardo Olivares V. Profesor Patrocinante (2): Dr. Fideromo Saavedra (USACH) Nombre del tema: Conversión de frecuencia mediante mezcla de cuatro ondas (FWM) en amplificadores ópticos de semiconductor (SOAs) Resumen de Objetivos: El objetivo global de este trabajo es el estud io y simulación en computador del proceso de conversión de frecuencia (o longitud de onda) en amplificadores ópticos de semiconductor (SOAs), a través del fenómeno no lineal de mezcla de cuatro onda (FWM). Para tal efecto, se establece un modelo dinámico apropiado del SOA, que considere de manera rigurosa los mecanismos involucrados en el proceso de amplificación, tales como el ruido de emisión estimulada amplificada (ASE), ruido de fase, y la ganancia cruzada. Se exploran los mecanismos de conversión de frecuencia en SOAs, en particular aquél basado en FWM. Se analiza la eficiencia de conversión de frecuencia, y su dependencia de los diferentes parámetros involucrados en el fenómeno.

Tema de Trabajo de Titulación Fecha: 12.04.02 Nombre del Alumno: Carlos Eugenio Candia Quappe Domicilio: La Capitanía 245 depto. B-42, Las Condes, Santiago Teléfono: (02)2242978 Rol USM: 9421009-7 Carrera: Ingeniería Civil Electrónica, Mención Comunicaciones Título al cual opta: Ing. Civil Electrónico, Mención Comunicaciones Profesor Patrocinante (1): Ricardo Olivares Profesor Patrocinante (2): Dr. Fideromo Saavedra (USACH) Nombre del tema: Propagación de pulsos ópticos en sistemas WDM Resumen de Objetivos: El objetivo de este trabajo es realizar el estudio, modelado y simulación en computador de la propagación de pulsos ópticos (solitones, pulsos gaussianos y supergaussianos) en sistemas de comunicaciones ópticas multiplexados por división de longitud de onda (WDM). Para resolver la ecuación de propagación no lineal de Schrödinger, se empleará la técnica basada en el análisis de Fourier FSAT (Fourier Series Analysis Technique), que ofrece ventajas comparativas en cuanto a simplicidad, precisión y rapidez de cálculo. Se estudiarán los distintos fenómenos que afectan la propagación de pulsos ópticos WDM, tales como el crosstalk debido a la modulación cruzada de fase. Se ensayarán esquemas de compensación de la dispersión, utilizando distintos tipos de fibra.

Tema de Trabajo de Titulación Fecha: 15.04.02 Nombre del Alumno: Claudio Andrés Cubillos Monrás Domicilio: Las Animas Km 5.8 - Santa Elvira, Valdivia Teléfono: (09)8174064 Rol USM: 9404061-2 Carrera: Ingeniería Civil Electrónica, Mención Comunicaciones Título al cual opta: Ing. Civil Electrónico, Mención Comunicaciones Profesor Patrocinante (1): Ricardo Olivares V. Profesor Patrocinante (2): Dr. Fideromo Saavedra (USACH) Nombre del tema: Propagación de pulsos solitónicos en sistemas ópticos amplificados Resumen de Objetivos: El objetivo de este trabajo es realizar el estudio, modelado y simulación en computador de la propagación de pulsos solitónicos (secante hiperbólica) en sistemas ópticos amplificados por EDFAs (Erbium Doped Fiber Amplifiers). Para resolver la ecuación de propagación no lineal de Schrödinger, se empleará el método numérico tradicional Split Step Fourier (SSF). Los EDFAs serán modelados espectralmente. Se estudiarán los efectos del ruido ASE, que introducen los EDFAs dispuestos en cascada, en la estabilidad de los solitones (efecto Gordon-Haus).

Tema de Trabajo de Titulación Fecha: 15.04.02 Nombre del Alumno: Daniel Osvaldo Mora Menares Domicilio: Pasaje Santa María 2088, Villa Paulina, Villa Alemana Teléfono: (032)928711 Rol USM: 9421043-7 Carrera: Ingeniería Civil Electrónica, Mención Comunicaciones Título al cual opta: Ing. Civil Electrónico, Mención Comunicaciones Profesor Patrocinante (1): Ricardo Olivares V. Profesor Patrocinante (2): Dr. Fideromo Saavedra (USACH) Nombre del tema: Estudio y simulación de cascadas de amplificadores a fibra dopada con praseodimio incorporando ecualización de ganancia Resumen de Objetivos: El objetivo de este trabajo consiste en el estudio de cascadas de amplificadores a fibra dopada con praseodimio (PDFA), transportando múltiples señales WDM en la ventana de 1300 nm. Con tal propósito se implementará un modelo numérico, resuelto espectralmente, del PDFA. Se observará el impacto de la dispersión de potencia, y el fenómeno de gain peaking, en la relación señal a ruido (OSNR) de los canales, al propagarse éstos por las cascadas. Se implementarán esquemas de ecualización de ganancia en base a filtros, de manera de conseguir una OSNR razonable para largas cascadas.

Tema de Trabajo de Titulación Fecha: 15.04.02 Nombre del Alumno: Edgar Simon Huarachi Benavidez Domicilio: Azola N° 2886, Comuna Arica, Arica Teléfono: (09)8453080 Rol USM: 9305007-k Carrera: Ingeniería Civil Electrónica, Mención Comunicaciones Título al cual opta: Ing. Civil Electrónico, Mención Comunicaciones Profesor Patrocinante (1): Ricardo Olivares V. Profesor Patrocinante (2): Dr. Fideromo Saavedra (USACH) Nombre del tema: Análisis de ruido en amplificadores ópticos de semiconductor Resumen de Objetivos: En este trabajo se presenta un estudio numérico del ruido en amplificadores ópticos de semiconductor (SOAs: Semiconductor Optical Amplifiers). En particular, se estudiarán SOAs convencionales y de ganancia enclavada. El modelo básico del SOA corresponde a una configuración de reflector distribuido de Bragg (DBR). El modelo hace uso del cálculo de la matriz de densidad de portadores, y toma en cuenta el espectro de emisión espontánea amplificada reversa y directa (ASE forward y backward). Se estudiará la influencia de los diversos parámetros de diseño del amplificador en el ruido, y la incidencia de este último en el desempeño de los SOAs, en el contexto de los sistemas WDM.

Tema de Trabajo de Titulación Fecha: 10.05.02 Nombre del Alumno: Christian Andrés Fernández Risco Domicilio: Gral. Del Canto #589 - Dpto. Nº5 - Playa Ancha - Valparaíso Teléfono: 032-495398 Rol USM: 9405012-K Carrera: Ingeniería Civil Electrónica, Mención Telecomunicaciones Título al cual opta: Ingeniero Civil Electrónico, Mención Telecomunicaciones Profesor Patrocinante (1): Walter Grote Profesor Patrocinante (2): Ricardo Olivares Nombre del tema: "Redes Opticas para Internet del Futuro": Implementación de un Laboratorio a escala real Resumen de Objetivos: Los objetivos principales de este trabajo de título son, la implementación de una red de fibra óptica con tecno logía IP/WDM (Internet Protocol/Wavelength Division Multiplexing) y la implementación de un laboratorio a escala real de fibra óptica en dependencias de la UTFSM. El trabajo de título se realizará en conjunto con Gustavo Adolfo Teke Millachine. A continuación se presenta una descripción del trabajo junto con la asignación de responsabilidades de cada alumno: Tema: Responsabilidad de: Prefacio Christian Fernández - Gustavo Teke Introducción Christian Fernández Gustavo Teke Descripción de la red Propuesta de red WRI Gustavo Teke Propuesta de red NORTEL Gustavo Teke Propuesta de red HUAWEI Christian Fernández Propuesta de red PADTEC Gustavo Teke Propuesta de red ALCATEL Christian Fernández Propuesta de red CISCO Christian Fernández Implementación del Laboratorio Descripción y aplicaciones de OSA Christian Fernández Descripción y aplicaciones de OTDR y PM Gustavo Teke Descripción y aplicaciones de ATENUADOR Gustavo Teke Descripción y aplicaciones de FUENTE OPTICA Christian Fernández 2 Experiencias de Laboratorio Christian Fernández (1) - Gustavo Teke (1) 2 Experiencias de Red Christian Fernández (1) - Gustavo Teke (1) Sugerencias de experimentos futuros Christian Fernández - Gustavo Teke Conclusiones y Comentarios Christian Fernández Gustavo Teke Anexos Christian Fernández - Gustavo Teke

Tema de Trabajo de Titulación Fecha: 24/05/02 Nombre del Alumno: Gustavo Adolfo Teke Millachine Domicilio: Avda, Chile 330 depto.709 Teléfono: 032-8449954 Rol USM: 9404021-3 Carrera: Ingeniería Civil Electrónica mención Telecomunicaciones Título al cual opta: Ingeniero Civil Electrónico mención Telecomunicaciones Profesor Patrocinante (1): Ricardo Olivares Profesor Patrocinante (2): Walter Grote Nombre del tema: Redes ópticas para la Internet del futuro, Implementacion de un laboratorio a escala real Resumen de Objetivos: Los objetivos principales de este trabajo de título son, la implementación de una red de fibra óptica con tecnología IP/WDM (Internet Protocol/Wavelength Division Multiplexing) y la implementación de un laboratorio a escala real de fibra óptica en dependencias de la UTFSM. El trabajo de título se realizará en conjunto con Christian Andrés Fernández Risco. A continuación se presenta una descripción del trabajo junto con la asignación de responsabilidades de cada alumno: Tema: Responsabilidad de: Prefacio Christian Fernández - Gustavo Teke Introducción Christian Fernández Gustavo Teke Descripción de la red Propuesta de red WRI Gustavo Teke Propuesta de red NORTEL Gustavo Teke Propuesta de red HUAWEI Christian Fernández Propuesta de red PADTEC Gustavo Teke Propuesta de red ALCATEL Christian Fernández Propuesta de red CISCO Christian Fernández Implementación del Laboratorio Descripción y aplicaciones de OSA Christian Fernández Descripción y aplicaciones de OTDR y PM Gustavo Teke Descripción y aplicaciones de ATENUADOR Gustavo Teke Descripción y aplicaciones de FUENTE OPTICA Christian Fernández 2 Experiencias de Laboratorio Christian Fernández (1) - Gustavo Teke (1) 2 Experiencias de Red Christian Fernández (1) - Gustavo Teke (1) Sugerencias de experimentos futuros Christian Fernández - Gustavo Teke Conclusiones y Comentarios Christian Fernández Gustavo Teke Anexos Christian Fernández - Gustavo Teke

Tema de Trabajo de Titulación Fecha: 3/12/2001 Nombre del Alumno: Juan Carlos Llanos Vásquez Domicilio: Domingo Santa Cruz 377, paradero 11, Villa Alemana. Teléfono: (32) 946018 Rol USM: 9322008-0 Carrera: Ingeniería Civil Electrónica, mención Telecomunicaciones y Computadores Título al cual opta: Ingeniero Civil Electrónico Profesor Patrocinante (1): Agustín J. González V. Profesor Patrocinante (2): Nombre del tema: Desarrollo de experiencias básicas para un laboratorio de procesamiento digital de señales multimediales en tiempo real Resumen de Objetivos: Los objetivos del tema de memoria se pueden resumir en los siguientes puntos: Investigar y elegir la plataforma de hardware a utilizar en el laboratorio. - Proponer y desarrollar experiencias básicas como parte de una primera etapa del laboratorio. Implementar un estandard de codificación de voz (vocoder) en la plataforma elegida. Proponer futuras experiencias, en base al conocimiento obtenido en las experiencias básicas.

Tema de Trabajo de Titulación Fecha: 1/04/2002 Nombre del Alumno: FERNANDO ALBERTO GUZMÁN SALAZAR Domicilio: AV. VALPARA?SO 2099, VILLA ALEMANA. V REGIÓN. Teléfono: (32) 941334 fernando.guzman@i- educationholdings.com Rol USM: 9621019-1 Carrera: INGENIERIA CIVIL ELECTRONICA Título al cual opta: INGENIERO CIVIL ELECTRONICO, MENCION COMPUTADORERS Y SISTEMAS DIGITALES Profesor Patrocinante (1): Agustín J. González Profesor Patrocinante (2): GILBERT LEIVA, Gerente General de i-Education Holdings Nombre del tema: DESARROLLO DE CLASSMART: WEB CACHE CON SOPORTE DE VIDEO STREAMING. Resumen de Objetivos: Este trabajo es realizado en el contexto del desarrollo de CLASSMART, un equipo web caché con soporte para video streaming. Este equipo se instala en colegios, con el fin de formar una red de entrega de contenidos para MiClase.net, una plataforma digital de contenidos multimediales para apoyar la labor docente dentro de la sala de clases. El sitio en Internet ofrece diversos contenidos, los que se encuentran en un servidor central. Los video (que requieren mayor ancho de banda) son distribuidos en los CLASSMART para ser accedidos bajo demanda. Entre los objetivos están realizar pruebas y estadísticas con: 1. Distintas codificaciones para video streaming. 2. Diferentes equipos servidores (G4, Intel Pentium 4, AMD Athlon) Además, configurar y desarrollar las funciones que permitan: 3. A los usuarios de www.miclase.net visualizar el sitio y sus contenidos sin dificultad, accediendo a videos en streaming a tasas solo posibles dentro de la LAN. 4. A los administradores de www.miclase.net controlar y administrar el uso de los contenidos (videos) que se acceden desde cada establecimiento educacional, según mallas curriculares y la capacidad del equipo, sin perjuicio de que el equipo lo haga de manera dinámica y autónoma.

Resumen de Avance de Tesis Preparado para Informe de Marzo 2002 Proyecto Fondecyt 1010100 “Marco de evaluación y optimización de herramientas para ejecución compartida de aplicaciones.” Tesista: Daniel Serpell Carriquiry Tutor: Dr. Agustín J. González 1.- Objetivos En esta tesis se construye un marco de referencia con el cual medir el desempeño de herramientas de compartición de aplicaciones y es aplicado sobre la herramienta ODUst. Los criterios de evaluación propuestos permiten comparar nuevos algoritmos aquí propuestos para la transmisión de imágenes sintéticas, con el objeto de mejorar medidas como la carga del procesador durante la captura y compresión y reducción de tasa de transmisión de datos para una misma calidad percibida. Si bien en la literatura existen diversos criterios para comparar algoritmos de compresión de imágenes, no hay mecanismos cuantitativos para comparar herramientas de colaboración sincrónicas, en particular desde la perspectiva de la calidad percibida por un usuario. Como subproducto se presenta una herramienta con la que es posible grabar las sesiones compartidas, las que se pueden repetir fuera de línea. Además se extiende la herramienta ODUst, portándose su sistema de captura de ventanas al ambiente X, lo que permite transmitir desde sistemas UNIX en general y Linux en particular. 2.- Objetivos Cumplidos ?

Se porta el sistema de captura de ventanas de la herramienta ODUst al ambiente X.

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Se crea un conjunto de programas ("grab-util") que permiten guardar la "imagen" presentada por una aplicación de X durante su uso y luego reproducir esta sesión guardada como si la sesión original se estuviera llevando a cabo. El "video" de la sesión se guarda en un formato comprimido, tomando en cuenta solo las diferencias entre una imagen y la imagen anterior.

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Utilizando el sistema anterior se graban varias sesiones tipo: "programación", "web browsing", "edición de texto".

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Se crea un conjunto de programas ("record") que permite guardar una sesión transmitida por la herramienta ODUst a un archivo, conservando intacto cada paquete recibido y el tiempo de recepción. Esta sesión puede luego retransmitirse en otro momento (pero evidentemente sin la posibilidad de interacción de parte del receptor).

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Se crea un conjunto de programas ("compara") que comparan la información guardada de una sesión transmitida con el "video" grabado de la sesión original. De esta manera se puede obtener mediciones precisas de la actualización de la imagen

en cuanto a latencia, diferencia entre la imagen transmitida y recibida en el tiempo, información perdida, etc. ?

Se modifica el sistema de captura de imágenes del programa ODUst para poder capturar un segmento rectangular ("tile") de imagen a la vez (originalmente capturaba toda la imagen y luego la segmentaba). Esto permite agregar sistemas predictivos de captura.

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Se agrega un sistema predictivo de captura a ODUst. El sistema se basa en capturar mas seguido los segmentos que han cambiado frecuentemente, para así disminuir el tiempo gastado en la captura y comparación con el anterior.

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Se comienza a hacer mediciones para las distintas versiones del programa ODUst. Se grafican varias de las variables de interés: ? Histograma del tiempo de actualización de un segmento. ? Histograma del tiempo de permanencia de un segmento perdido. ? Comportamiento global durante la sesión, en cuanto a porcentaje de la imagen por actualizar, cantidad de segmentos perdidos y porcentaje de la imagen por actualizar ponderada por el tiempo de espera hasta la actualización. ? Latencia de actualización versus la localización dentro de la imagen de la información.

3.- Objetivos no cumplidos No se han presentado objetivos no cumplidos en el desarrollo de esta tesis. 4.- Resultados Obtenidos ?

La herramienta de competición de aplicaciones ODUst funciona completamente en el ambiente X-Windows, por lo que puede ocuparse en Linux y otros UNIX.

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El conjunto de programas de grabación de sesiones de ODUst funciona y permite recrear sesiones grabadas con anterioridad con transparencia total para la aplicación de recepción de ODUst.

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Las mediciones preliminares indican que el sistema predictivo de captura agregado a ODUst mejora la latencia de la imagen. Este punto debe ser estudiado a fondo mediante la realización de mas mediciones y contrastaciones.

5.- Dificultades Se describen a continuación algunas dificultades relacionadas con los puntos anteriores. ?

Portar el sistema de captura a X. La dificultad de este punto radica en la gran diferencia entre las API de Win32 y X-Windows en cuanto al manejo de sesión (necesario para obtener la lista de aplicaciones ejecutandose) y el diferente manejo de los eventos de teclado.

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Obtención de datos cuantitativos.

Se presentó la dificultad de visualizar la información obtenida de la mejor manera. Se propusieron diversos gráficos posibles hasta encontrar los que mejor representaban la situación real.

Resumen de Avance de Tesis Preparado para Informe de Marzo 2002 Proyecto Fondecyt 1010100 “CODEC H.263+ para Imágenes Sintéticas” Tesista: Juan José Sierralta P. Tutor: Dr. Agustín J. González 1- Introducción La codificació n de las imágenes producidas por la captura de una ventana de aplicación es uno de los procesos principales de un sistema de compartición de aplicaciones. La versión inicial de ODUst utiliza un método de compresión basado en JPEG, el cual captura y comprime cada ventana en forma independiente como una imagen JPEG. Este método de compresión es ineficiente dado que no toma en cuenta la redundancia temporal que existe entre las imágenes capturadas. Dado que la captura secuencial de imágenes procedentes de una ventana de aplicación es en esencia una secuencia de vídeo de baja tasa de refresco, es posible utilizar un codificador/decodificador (CODEC) de vídeo estándar. Este trabajo de Tesis propone el uso de un CODEC H.263+ para comprimir las secuencias generadas. H.263+ o H.263 versión 2, es un estándar de compresión de vídeo desarrollado por el grupo de estudio 16 (SG16) de la ITU.T, desarrollado principalmente para videoconferencia su eficiencia de compresión es superior a MPEG-1 ó MPEG-2. La elección de H.263+ en especial se debe a las siguientes razones: -

Habilidad de comprimir imágenes de dimensiones arbitrarias. Soporte para tasas de refresco arbitrarias. Alta tasa de compresión. Bajo ancho de banda. Bajo retardo de compresión, ideal para aplicaciones interactivas.. Estándar ampliamente aceptado en especial en aplicaciones de videoconferencia.

2- Objetivos Los objetivos principales de este trabajo de Tesis se pueden enumerar en: 1. Diseño e implementación de una CODEC base H.263+ 2. Optimización de algoritmos de codificación. Optimización para plataforma Intel. 3. Implementación de algoritmos de estimación y compensación de movimiento. Estudio en impacto en el escenario especifico. 4. Implementación de modos opcionales de H.263+ y estudio su impacto en la codificación de imágenes sintéticas. 5. Implementación y estudios de métodos de paquetización RTP para H.263+. 6. Migración del código hacia otras plataformas UNIX y Windows.

3- Informe de Avance Con respecto al avance específico de este trabajo de Tesis, se puede reportar a grandes rasgos los siguientes hitos: 1. Desarrollo del CODEC H.263+ base: Se ha implementado un codificador H.263+ básico usando como punto de partida el proyecto opensource FFMpeg, el cual para Mayo del 2001, tenia un codificador H.263 simple, el autor de este trabajo amplio FFMpeg para soportar H.263+. Hoy en día FFMpeg cuenta con un codificador y decodificador H.263+ además de otros como H.263, MPEG-1 y MPEG-4. 2. Optimización de algoritmos: Como se explico en el punto anterior, todo el desarrollo se hizo sobre FFMpeg, el autor implementó algoritmos optimizados de estimación de movimiento, por ejemplo el algoritmo Logarítmico, Jerárquico y estimación de medio pixel. Además se implementaron optimizaciones varias para reducir el tiempo de compresión. Las optimizaciones desarrolladas tuvieron un impacto radical en el tiempo necesario para la compresión/descompresión, aproximadamente se disminuyo a la mitad el tiempo necesario para comprimir un cuadro ó imagen. 3. Optimización para plataformas Intel: Utilizando MMX y SSE, fueron optimizadas las rutinas criticas de la compresión y descompresión de vídeo, estas son DCT (Discrete Cosine Transform), iDCT y SAD (Sums of Absolutes Differences). 4. Modos opcionales de H.263+: Se implementaron una serie de modos opcionales descritos en el estándar H.263+, los cuales podrían ser de mayor impacto en compresión de imágenes sintéticas. Podemos mencionar: ? Anexo D - Unrestricted Motion Vector Mode, codificación y decodificación. ? Anexo F - Advanced Prediction Mode, decodificació n. ? Anexo I – Advanced Intra Coding, decodificación. ? Soporte para imágenes de dimensiones arbitrarias. 5. Implementación de un método de paquetización: Basándose en drafts de la IETF, se implementó un método de paquetización dividiendo cada imagen comprimida en grupos de bloques o GOBs. 6. Desarrollo de herramientas de apoyo: Se desarrolló una aplicación para la captura, compresión y transmisión H.263+ de ventanas de aplicación en tiempo real, a fin de probar y medir el desempeño del CODEC H.263+. Además se desarrollo una aplicación de recepción y descompresión de vídeo H.263+. Se implementaron las herramientas para medir desempeño, por ejemplo medición de calidad mediante PSNR (Peak Signal to Noise Ratio) y benchmarking. 7. Migración del código: El código de FFMpeg ha sido desarrollado sobre plataforma Linux y portado a Solaris, FreeBSD, BeOS, MacOS y Win32. En las siguientes plataformas de HW: Intel, Sparc, StrongARM, PPC y Alpha. Esto se debe a que el código fue completamente desarrollado en C y las rutinas claves optimizadas para plataformas específicas.

8. Mediciones y Estudios Cuantitativos: Hoy en día se están llevando a cabo las mediciones propuestas para determinar el impacto de los modos opcionales y algoritmos propuestos.

TEMA DE TRABAJO DE TITULACION FECHA DE APROBACION ....13/12/2001........... NOMBRE DEL ALUMNO:

Alvaro Andrés Lillo Gaviño

ROL USM: 9521040-6 CARRERA: Ingeniería Civil Electrónica MENCION: Comunicaciones DOMICILIO: San Pablo de la Cruz 730, Viña del Mar TELEFONO Y E-MAIL: 775875; [email protected] PROFESOR PATROCINANTE (1): Agustín González V. PROFESOR PATROCINANTE (2): PROFESOR PATROCINANTE (3): NOMBRE DEL TEMA: Desarrollo en ambiente Java de un Servicio de Adaptación de Protocolos Multicast-Unicast con control de tráfico. Resumen de objetivos (incluir en un anexo detalles cuando falte espacio para satisfacer artículos 5 y 6 del Reglamento General N° 41): . Se tiene una herramienta para compartir aplicaciones que corren en máquinas remotas usando protocolo UDP multicast. El objetivo general de este trabajo es el desarrollo de un servidor que permita la operación de esta herramienta, incluso en redes que no soportan multicast. . Desarrollar un Servidor en Lenguaje Java que permita enrutar paquetes desde una red multicast hacia un canal UDP unicast y viceversa. . Este servidor deberá permitir un tráfico bidireccional de paquetes UDP, además de realizar un procesamiento de los datos con la finalidad de reducir la información enviada cuando se presente un ancho de banda reducido. . Para la reducción de tráfico se procesarán los paquetes a nivel aplicación para reducir la tasa de cuadros.