Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

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https://hdl.handle.net/20.500.12590/17985

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Desarrollo de una solución de red IoT para la interconexión de sensores de evaluación de la red de abastecimiento del agua para el consumo humano
(Universidad Católica San Pablo, 2022) Juarez Valdivia, Jose Miguel; Fernández Del Carpio, Gonzalo Mauricio
Con el objetivo de preservar la salud de los habitantes en la ciudad de Arequipa, es que es necesario que el agua potable de consumo humano se encuentre libre de metales pesados perjudiciales para el ser humano. Por lo expuesto, es que se ha visto la necesidad de desarrollar una solución que se encargue de monitorear el agua en la red de abastecimiento para el consumo humano en la ciudad de Arequipa. Para esto, la Universidad Católica San Pablo está desarrollando una solución que permite el monitoreo de los objetivos mencionados. Esta solución tiene como base en las comunicaciones la tecnología LPWAN LoRaWAN, la cual cuenta dentro de sus principales beneficios la autonomía energética de los nodos, la gran cobertura que puede alcanzar con solo un Gateway, el bajo costo de su implementación, la robustez y seguridad en las transmisiones y la capacidad de manejar múltiples nodos interconectados a un solo Gateway sin originar interferencia entre nodos. En este trabajo se ha revisado, diseñado simulado e implementado una red LoRaWAN que cumpla con lo requerido por la solución.
Informe de desempeño: Experiencia adquirida y aportes de sistemas de telecomunicaciones en áreas de tecnología operacional minera
(Universidad Católica San Pablo, 2022) Morales Verastein, Juan Antonio; Fernández Del Carpio, Gonzalo Mauricio
Este documento está redactado con la finalidad de presentar un informe de la experiencia adquirida y aportes de ingeniería en sistemas de telecomunicaciones de tecnología operacional minera de algunos de los principales proyectos que lideré a lo largo de 03 años de desempeño profesional en una empresa que brinda distintos servicios de ingeniería para la gran minería en Perú y Chile. El documento desarrolla tres principales proyectos en los que estuve liderando lo referente a ingeniería. El primer proyecto es sobre una ingeniería de detalle para enlaces punto a punto de un sistema de transporte de relaves de una minera. Primero se aborda la viabilidad de los enlaces de los tres sitios, luego se detalla el diseño de la solución fotovoltaica puesto que en dos de los tres puntos no se contaba con energía estabilizada ni respaldada, finalmente se brinda un resumen del diseño de conexionado eléctrico, ubicación de equipos y soportes metálicos necesarios para el montaje general. El segundo proyecto, es sobre la ingeniería de detalle para reubicar una principal estación de comunicaciones de una minera, el primer punto desarrollado es el levantamiento de información de la actual estación, se listan temas como energía disponible, redes de comunicaciones y sitios de interés para servicios inalámbricos. Esto daría paso al siguiente punto que es desarrollar el diseño de ingeniería de la nueva estación de comunicaciones, la misma que debería contar con iguales o mejores prestaciones que la actual estación de comunicaciones. Finalmente se desarrolla el tercer proyecto que trata sobre el desarrollo de ingeniería de detalle, procura, construcción y puesta en marcha para una red inalámbrica de operaciones mina, primero se abordan los criterios de diseño solicitados que son importantes para la operación de camiones y perforadoras autónomas, luego se desarrolla el diseño de la ingeniería para las redes Backbone, Backhaul y Acceso de la solución, luego se realiza un resumen sobre la implementación de la solución en el sitio para finalmente exponer lo desarrollado para la puesta en marcha de la solución.
Informe de desempeño: Experiencia profesional en el área de tecnología de la información e infraestructura de redes en una unidad de cementos
(Universidad Católica San Pablo, 2023) Bellido Cahuana, Paola Francesca; Fernández Del Carpio, Gonzalo Mauricio
No disponible.
Integración e interconexión inalámbrica del prototipo MABIS (Microwave Analyzer for Breast Imaging Scanning) para el inicio, procesamiento y reporte de resultados en dispositivos móviles
(Universidad Católica San Pablo, 2022) Flor Guzman, Danery Joselin; Fernández Del Carpio, Gonzalo Mauricio
En todo el Perú, el cáncer de mayor incidencia en las mujeres es el cáncer de mama. El prototipo MABIS (Microwave Analyzer for Breast Imaging Scanning), creado recientemente, es de gran ayuda en la detección temprana del cáncer de mama. Su funcionamiento es un gran avance tanto para la tecnología como para la medicina, sin embargo, el dispositivo carece de capacidades de conectividad, lo que obliga al usuario a ejecutar los códigos de procesamiento en una estación de trabajo local y limita el objetivo de portabilidad y acceso remoto a la información. El acceso total al código que ejecuta la prueba, hacía que la conexión original sea insegura y vulnerable a copias maliciosas o incluso a la pérdida total de funcionamiento. Además, debido a que MABIS está diseñado para su uso en lugares remotos donde los médicos pueden no estar disponibles para interpretar los resultados de las imágenes en el sitio, es fundamental permitir la transmisión de datos para el acceso en tiempo real a los resultados de las pruebas fuera de la estación de trabajo local. La solución propuesta y ejecutada en esta investigación consiste en aumentar la velocidad de procesamiento al combinar los tres scripts del programa MABIS original en uno, y crear una aplicación móvil que permita registrar al paciente al iniciar la prueba. Ambos clientes (MABIS y la aplicación móvil) se unieron a un servidor en la Nube mediante Firebase. La base de datos en la nube almacena los datos del paciente y las imágenes asociadas del test MABIS. Se ha reducido el costo al eliminar una computadora portátil, reemplazándola por una miniPC. Ejecutar la prueba a través de la aplicación móvil, agiliza el proceso, lo que evita que el personal médico acceda a los scripts y facilita el uso para aquellos que no están familiarizados con la arquitectura de Internet de las cosas. Como resultado de estos avances, el prototipo MABIS ahora es totalmente portátil. Los resultados de las pruebas se transmiten instantáneamente a través de la nube, así el médico que realiza la interpretación podrá revisar la información a través de un dispositivo móvil y el paciente podrá acceder a los resultados de manera rápida. Finalmente, los encargados de sistemas podrían tener acceso a la base de datos para la administración e integración del sistema.
Optimización de la asignación de rutas y longitudes de onda (RWA) en la Red Dorsal Nacional de Fibra Óptica en un escenario de nodos totalmente ópticos
(Universidad Católica San Pablo, 2021) Herrera Sotelo, Erick Alejandro; Fernández Del Carpio, Gonzalo Mauricio
La Red Dorsal Nacional de Fibra Óptica ´ (RDNFO); ha sido uno de los proyectos más importantes de nuestro país en el sector de las telecomunicaciones, conectando con más de 20 capitales de región, a través de 13,500 km (kilómetros) de tendido de fibra, resultando beneficioso ya que mejora la calidad de video y sonido, y evita interferencias gracias a la seguridad de su red. A pesar de los esfuerzos por mejorar la conectividad, se han generado problemas en el camino debido a dos causas fundamentales; en primer lugar se debe al mal uso de la red, ya que al no tener un correcto dimensionamiento, optan por la subutilización bajando el rendimiento del mismo; y en segundo lugar, el costo del alquiler de la fibra es elevado para el mercado competitivo, ya que otras empresas como Telefónica, Claro y Bitel lo alquilan a un precio menor; de acuerdo a estos datos, el gobierno y la empresa concesionaria, se verían perjudicadas. El problema con la subutilización de la red, se origina cuando las aplicaciones necesitan aumentar el ancho de banda para poder satisfacer las necesidades de los usuarios y recurren con utilizar más recursos de lo necesario; debido a este factor, es necesario e importante optimizar la RDNFO, dando lugar a un abanico de posibilidades para la realización de diversas investigaciones, el cual cumplan con este objetivo. Con esta finalidad, se ha desarrollado este trabajo de tesis, el cual plantea un modelo de optimización totalmente óptico mediante programación lineal entera, cuya ejecución ha sido realizada en el software “MatLab” a través de su plataforma “Optimización Toolbox ”. El proceso de elaboración de este modelo, propone la modificación de la distribución de las rutas, las longitudes de onda o canales (λ) y las demandas de tráfico o flujos (f). Los resultados obtenidos al término de la investigación, han sido favorables, siendo importante mencionar los siguientes beneficios: (1) Se ha reducido el tiempo de la velocidad de propagación en 51.05 us (microsegundos) menos que la red actual, teniendo un mejor tiempo de respuesta al transmitir una señal de un punto a otro; (2) Se ha reducido el número de equipos para la implementación de la red en un 20 %, utilizando menos recursos de lo habitual; y (3) Es más económico, ya que con una demanda de tráfico de 5000 flujos, incluyendo los costos de los equipos, se ha tenido una diferencia de 1,050,090 USD (dólares americanos) menos que la red actual, quiere decir que mientras mayor sea el tráfico, mayor será la diferencia de costos entre ambos escenarios. Por lo tanto gracias a la demostración de los resultados en este trabajo de tesis, se puede concluir que esta solución optimizaría la RDNFO, mejorando no solo su eficiencia, sino su rentabilidad en el mercado competitivo.
Propuesta de malla de conmutadores para la reducción de la complejidad y atenuación en nodos totalmente ópticos para redes de transporte (Backbone)
(Universidad Católica San Pablo, 2021) Galdos Mejia, Juan Andres; Fernández Del Carpio, Gonzalo Mauricio
En los últimos años, ha tomado preponderancia el despliegue de redes transporte transparentes (llamadas también totalmente ópticas), que obtienen menores latencias y reducción de los dispositivos opto-electrónicos (láseres y sensores ópticos). La conmutación totalmente óptica, tiene la limitación de la atenuación de la señal que, a pesar de la amplificación en el campo fotónico, los operadores de la red deben ubicar componentes para realizar conversiones opto-electrónicas (regeneradores) cada cierta longitud de distancia. Este problema es de vital importancia para las redes backbone de alto nivel, en que el beneficio de reducir la latencia se puede ver opacada por el gasto generado por la ubicación de amplificadores y regeneradores. Al ser las redes backbone la columna vertebral de toda la red de telecomunicaciones, se debe apuntar a optimizar todos los elementos de la red, que signifiquen una mejora en menor o mayor impacto. Este trabajo de tesis se enfoca en la mejora de la arquitectura interna de los nodos totalmente ópticos, con el fin de reducir sus pérdidas de inserción y el número de componentes internos, teniendo siempre en la mira no aumentar la probabilidad de bloqueo. La estructura interna de la malla de conmutadores es del tipo log2N -1 y consigue estos objetivos con un menor número de etapas (lo que reduce las pérdidas de inserción) y la reducción de la latencia. Los nodos de la propuesta consideran un número de grado suficiente (número de puertos de entrada y salida) para ser usado en las redes de transporte. Existen pocos trabajos que hacen énfasis en mejorar la arquitectura interna de los nodos ópticos, la mayoría de las propuestas se enfoca en mejorar las propiedades físicas de los elementos conmutadores a nivel fotónico. La solución planteada en este trabajo vuelve más eficaz los nodos ópticos, lo cual indefectiblemente producirá una mejora de las variables mencionadas en redes de transporte reales de referencia.
Prototipo de sistema de voto electrónico no presencial empleando la tecnología IOTA
(Universidad Católica San Pablo, 2023) Nunez Cohello, Juan Diego; Fernández Del Carpio, Gonzalo Mauricio
Las elecciones son un proceso constitucional que garantiza la democracia en un país, permitiendo elegir a las autoridades que la mayoría del pueblo desea para los siguientes años. Sin embargo, este proceso es lento y se encuentra sujeto a errores humanos, tanto por parte de los votantes como por las personas encargadas de las distintas etapas del proceso electoral. Debido a esto, los resultados de las elecciones no siempre reflejan la realidad, siendo posible que se haya realizado la manipulación de los mismos para beneficiar a alguno de los candidatos. Además, algunas personas, ya sea por desinformación o por alguna condición física, no emiten de manera correcta su voto, por lo que es anulado y no es tomado en cuenta durante el proceso de conteo. Con la llegada de Internet, se pretendió implementar un proceso electoral remoto, rápido y seguro. Sin embargo, la idea resultó inviable debido a la aparición de delincuentes cibernéticos que, mediante distintas técnicas, podrían acceder a información confidencial, manipular los votos, y provocar que no todas las personas puedan emitir su voto. A pesar de ello, no se ha abandonado la idea de implementar un sistema de voto no presencial. En los últimos años, gran cantidad de investigadores han propuesto diversas soluciones para esta problemática. Sin embargo, muchas de ellas presentan grandes problemas que impiden su implementación en escenarios reales. IOTA es una tecnología Distributed Ledger Technology (DLT) cuyas características resuelven muchos de los problemas de las demás tecnologías propuestas, además de implementar mecanismos que proporcionan de ciberseguridad a la red. De este modo, IOTA podría ser utilizado en escenarios reales. Además, es posible utilizar IOTA junto con dispositivos Internet of Things (IoT), ya que es una tecnología ligera que brinda una gran ciberseguridad a la red, que soporta un gran flujo de información y que no es costosa para los usuarios. En este contexto, en el presente trabajo se propone un sistema de voto electrónico no presencial, utilizando un dispositivo IoT que permita la identificación del votante y la emisión del voto a la red IOTA, manteniendo la confidencialidad, integridad y disponibilidad de la información.

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