Región de Murcia
Fundación Séneca
FSE

La Internet-of-Things (IoT) inalámbrica en redes multibanda con acceso dinámico al espectro compartido

Nace en Murcia en 1981. En 2004 obtiene el título de Ingeniero en Informática por la Universidad de Murcia. A continuación cursa los cursos de doctorado en la Universidad de Murcia obteniendo el título de suficiencia investigadora en Ingeniería Telemática en el año 2007, y más tarde el máster en Tecnologías de la Información y Telemática Avanzadas en el año 2009. Entre 2006 y 2011 desarrolló su proyecto de tesis doctoral en el departamento de Ingeniería de la Información y las Comunicaciones de la facultad de Informática de la Universidad de Murcia, bajo la dirección del Dr. Antonio F. Gómez Skarmeta y el Dr. Pedro Miguel Ruiz Martínez, obteniendo el grado de doctor en 2011 por la Universidad de Murcia. A la vez que realizó la tesis doctoral disfrutó de una beca de formación de personal investigador de la Fundación Séneca desde finales del 2005 hasta finales del 2009, posteriormente estando contratado como personal investigador en la Universidad de Murcia hasta el 2014. Mientras desarrolló la tesis doctoral realizó estancias investigadoras en el Instituto de Tecnología de Waterford (Irlanda) en el año 2009 bajo la supervisión del Dr. Miguel Ponce de Leon. En el año 2014 obtuvo una beca de la Fundación Séneca para realizar una estancia posdoctoral investigando en el campo de redes y comunicaciones inalámbricas en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign con el Dr. Nitin Vaidya. Posee comunicaciones en congresos nacionales e internacionales, así como publicaciones científicas en revistas de carácter nacional e internacional. Domina la lengua española e inglesa.


Resumen del proyecto de investigación

La Internet of Things (IoT) sin cables representa la visión del mundo donde todo tipo de objetos del día a día (como coches, semáforos, carreteras, infraestructuras públicas, hogares, electrodomésticos, herramientas de seguimiento de salud y maquinaria industrial) estarán conectados a Internet para su seguimiento y control, permitiendo el desarrollo de aplicaciones y servicios innovadores que mejorarán el día a día de las personas. Gracias a la IoT aparecerán infraestructuras llamadas inteligentes, a nivel de ciudad, regional y nacional, como son las ciudades inteligentes, hogares inteligentes y redes de energía inteligente. A su vez, la apertura de cada vez más bandas de frecuencia en el espectro electromagnético para uso dinámico y compartido abrirá la posibilidad de mucha mayor capacidad, velocidad y flexibilidad para las redes inalámbricas del futuro. Este proyecto pretende aunar la IoT con las redes multibanda mediante el uso dinámico y eficiente del espectro, y proponer soluciones avanzadas mediante optimización cross-layer para que redes donde coexisten billones de dispositivos inalámbricos heterogéneos a nivel mundial, desde dispositivos de entretenimiento hasta sensores en comunicaciones Máquina-a-Máquina (M2M), puedan hacerse realidad.

Área de conocimiento

Matemáticas, computación, informática, electrónica y comunicaciones

Centro de investigación

University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC)

Investigadores o grupo de investigacion con el que colabora

Trabajo en el equipo de investigación “Distributed Algorithms and Wireless Networking” dirigido por el Profesor Nitin Vaidya, en el departamento de Electrical and Computer Engineering de la UIUC. Las áreas de investigación principales del grupo son algoritmos distribuidos y comunicaciones inalámbricas. Es un grupo de investigación fuerte en estas áreas, con varias publicaciones en congresos y revistas de prestigio.

A nivel más global, la universidad tiene dos departamentos con diversas áreas interrelacionadas (el departamento de Computer Science y el departamento de Electrical and Computer Engineering). Dichos departamentos poseen un gran número de grupos de investigación y muy frecuentemente organizan seminarios donde exponen su trabajo reciente a la comunidad de estudiantes e investigadores, lo cual es una excelente oportunidad para aprender nuevas técnicas e intercambiar ideas.

Período de Actividad

11/04/2014 - 11/04/2015

Resultados más destacados del proyecto

Se espera avanzar el estado-del-arte en redes multibanda IoT con compartición de espectro mediante innovaciones importantes, publicar los resultados en revistas y congresos internacionales de alta calidad, diseminar los resultados en seminarios y transferir los conocimientos adquiridos a equipos nacionales y sector industrial y empresas.

El proyecto propuesto, mediante la optimización cross-layer de redes multibanda con acceso a una gran variedad de espectro contribuirá a obtener los siguientes beneficios: (i) facilitar el despligue de redes Maquina-A-Maquina y sensores en lugares variados como hogares, ciudades, empresas e industrias; (ii) que la variedad de redes inalámbricas en la IoT tengan la cobertura que necesitan, y además con un ratio rendimiento/coste mejorado (iii) permitir una mayor densidad de dispositivos inalámbricos por área, sin sacrificar velocidad o fiabilidad; (iv) mejorar las comunicaciones a todos los niveles (más dispositivos conectados, más velocidad, más fiabilidad) (v) habilitar el acceso a Internet en zonas que no lo tienen (vi) reducir el consumo energético, gracias a la posibilidad de transmitir a la menor potencia posible, mediante una adecuada elección de banda de frecuencia y otros parámetros de transmisión (como modulación) y cross-layer (MAC, enrutamiento).

Un aspecto importante del proyecto es la transferencia a industria y compañías para implantación de redes IoT y M2M en diversos ámbitos (ej: ciudades, sector del metal, mueble, agricultura, transporte, TICs).

Principales 5 resultados

J.J. Galvez and P. M. Ruiz, "Efficient rate allocation, routing and channel assignment in wireless mesh networks supporting dynamic traffic flows", Ad Hoc Networks, Elsevier (2013 impact factor: 1.943)

 

J. J. Galvez, P. M. Ruiz, and A. G. Skarmeta, "Responsive on-line gateway load-balancing for wireless mesh networks", Ad Hoc Networks, Elsevier (2011 impact factor: 2.110)

 

J. J. Galvez, "Throughput optimization of Multi-hop Wireless Networks through interference-aware load balancing", Ph.D. Thesis, University of Murcia, 2011

 

J. J. Galvez, P. M. Ruiz, and A. G. Skarmeta, "Multipath routing with spatial separation in wireless multi-hop networks without location information", Computer Networks, Elsevier (2011 impact factor: 1.200)

 

P. Garcia-Peñarrubia, J. J. Galvez, and J. Galvez, "Spatio-Temporal Dependence of the Signaling Response in Immune-Receptor Trafficking Networks Regulated by Cell Density: A Theoretical Model",PLoS ONE, Jul 2011

Objetivos científicos alcanzados hasta la fecha

Mejora del protocolo CSMA/CA de acceso al medio utilizado por el estándar 802.11 (WiFi) para aumentar la eficiencia en el uso del espectro electromagnético, mediante (i) procedimiento dinámico de optimización conjunta de carrier sensing y múltiples canales de frecuencia (ii) planificación avanzada mediante token passing en conjunción con los mecanismos anteriores.

Estancias Anteriores

Telecommunications Software and Systems Group (TSSG), Waterford Institute of Technology (17 semanas en 2009)
Waterford, Ireland
Investigación en redes inalámbricas multi-salto durante la realización del proyecto de tesis doctoral.

 

Dept. of Electrical and Computer Engineering, University of Wisconsin-Madison (9 semanas in 2012)
Madison, Wisconsin, United States.
Investigación en redes radio cognitivas.

Actualmente investiga en la linea

Redes inalámbricas de infraestructura de última generación, mediante planificación avanzada de la transmisión, uso de múltiples puntos de acceso, radios y aprovechamiento del espectro electromagnético.


Descríbenos tu día a día en el centro

Mi trabajo principal lo realizo en el despacho, y normalmente involucra el desarrollo de modelos matemáticos que describen lo que estoy estudiando, diseño e implementación de algoritmos y protocolos de comunicaciones en el ordenador, evaluación mediante modelos matemáticos, experimentos numéricos y simuladores en software. Cuando dispongamos de protocolos y algoritmos maduros se desplegarán en dispositivos reales (ej: puntos de acceso, ordenadores portátiles) en la planta del edificio para evaluarlos en un entorno real.

Una vez a la semana el grupo se reúne, normalmente para presentar el trabajo actual.

Enlaces a publicaciones o resultados propios

http://www.researchgate.net/profile/Juan_Galvez4

¿Qué tal es la experiencia, tanto desde un punto de vista científico como personal?

Desde el punto de vista científico se aprende muchísimo pues hay muchos profesores de prestigio con una gran y larga experiencia en este campo, con acceso rápido a las últimas investigaciones, y los departamentos en los que me encuentro hacen una gran actividad divulgativa.

Desde el punto de vista personal la experiencia es muy enriquecedora, ya que la universidad, además de estar en un país distinto al mío con diferente cultura y ofrecer experiencias nuevas, acoge a personas de todo el mundo y todas las culturas.

Defíne el centro en una frase

Una de las universidades más destacadas de EEUU y colegios de Ingeniería más importantes del mundo.

Dinos por qué elegistes este centro

Elegí este centro principalmente porque quería venir a trabajar a un centro estadounidense; en su departamento de "Electrical and Computer Engineering" hay grupos de investigación muy fuertes en mi área de investigación, y por la reputación de la Universidad a nivel mundial en el ámbito de la Ingeniería en general.

Instalaciones

Varios laboratorios, la segunda biblioteca universitaria más grande del país, biblioteca de Ingeniería más grande del país, National Center for Supercomputing Application, etc

Investigadores relevantes del centro

En la siguiente página hay una lista de personas destacadas relacionadas con la UIUC, incluyendo premios nobel, investigadores, astronautas...: http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_University_of_Illinois_at_Urbana–Champaign_people

¿Sigues un programa formativo en el centro?

Mi programa formativo actualmente consiste en reuniones semanales con el profesor que supervisa mi investigación, así como reuniones semanales con mi grupo de investigación, y asistencia a seminarios organizados por los dos departamentos afines.

Háblanos de tu ciudad, aquello que desees resaltar de ella, que te ha llamado más la atención, lo esencial

El campus está localizado en Urbana y Champaign, dos ciudades geográficamente unidas del Estado de Illinois. Está a aproximadamente 2-3 horas de Chicago, Indianapolis y St. Louis.

Debido a la presencia de la universidad y varias compañias tecnológicas conocidas, a esta zona se la suele conocer como un elemento importante del "Silicon Prairie" (zona de importante desarrollo tecnológico al igual que el Silicon Valley).

Se puede llegar a Urbana-Champaign a través de Chicago. El aeropuerto de Chicago es uno de los aeropuertos de EEUU con más vuelos internacionales. Desde Chicago se puede llegar en coche/autobús en unas dos horas y media o bien se puede coger otro avión y volar al aeropuerto Willard que está muy próximo a Urbana-Champaign.

El clima depende de la estación del año. En primavera hay temperaturas muy agradables, llueve más que en verano pero hay muchos días de sol. En verano puede hacer calor y humedad pero normalmente no es excesivo. En otoño empieza la caída de las hojas y en invierno nieva. En invierno hay días que la temperatura puede bajar mucho (mínimas de -20C) pero la mayoría de los años los inviernos no son muy fuertes con temperaturas mínimas de -8C y máximas en torno a 0C.

En cuanto a alojamiento, la universidad tiene varias residencias para estudiantes. Para visitantes internacionales, la universidad dispone de complejo de apartamentos. Además de esto, tanto en Urbana como Champaign existen un gran número y variedad de viviendas para alquilar (casas y apartamentos). Normalmente el periodo de alquiler comienza con el curso académico (a finales de agosto) pero a lo largo de todo el año aparecen viviendas para alquilar. El precio de los alquileres es bastante bajo comparado con otras zonas de EEUU como pueden ser los alrededores de Chicago o en California, con lo que no es inalcanzable alquilar una casa de varios dormitorios con jardín.

Y cuando no investigas, ¿qué te ofrece la ciudad para tu tiempo libre?

La ciudad dispone de varios parques, restaurantes, centro comercial, hipermercados, tiendas de todo tipo, etc. Hay varios parques naturales (zonas con bosque, lagos, senderos) cerca de la ciudad. Algunos de ellos ofrecen conciertos de música al aire libre a lo largo del año. Tanto Urbana como Champaign organizan varias ferias y eventos donde hay música, degustaciones, zonas de juego para los niños, etc.

La proximidad a otras ciudades destacadas (Chicago, Indianapolis, St. Louis) ofrece varias oportunidades para viajar y conocer otros lugares de EEUU.

WEB del centro

http://illinois.edu

¿Cómo accediste al centro?

Miré entre la lista de personal del departamento de Electrical and Computer Engineering y el departamento de Computer Science y encontré un profesor con grupo de investigación fuerte y publicaciones en mi área de interés. Había leido publicaciones suyas anteriormente aunque no lo conocía personalmente. Le escribí un email explicándole un poco mi background, áreas de interés, una copia de mi curriculum con la lista de publicaciones, tesis doctoral, etc. y preguntándole si estaba interesado en acogerme como investigador visitante postdoctoral durante 1-2 años y me dijo que sí.

¿Por qué te admitieron, qué tramites seguiste para ello?

Una vez que el profesor del centro decidió acogerme, el departamento notificó a la oficina internacional de la Universidad (International Student and Scholar) para que iniciaran el proceso de tramitar el visado. Los investigadores visitantes viajan a Estados Unidos con un visado J1. La institución huésped me envió por carta unos documentos, explicando el proceso para tramitar el visado. Con esos documentos fui a la embadaja de EEUU en Madrid, donde te conceden el visado.

¿Qué caracteriza el centro en el ámbito internacional?

El Colegio de Ingeniería (College of Engineering) de UIUC aparece de forma constante en los primeros puestos de los ranking académicos y de investigación a nivel de EEUU y mundial. Así, aparece entre los 5 primeros por U.S. News & World Report y el cuarto a nivel mundial en el Academic Ranking of World Universities en los campos de Engineering/Technology and Computer Sciences. Sciencewatch sitúa a la UIUC entre las 5 mejores de EEUU en “Computer Science y Electrical Engineering”, y según USNews ocupa el puesto 12 en Electrical Engineering, y el puesto 20 en Computer Science a nivel mundial. Este Colegio, además, es el tercero de EEUU en gasto para investigación, con más de $202 millones al año. El Colegio acoge 26 centros de investigación, 10 laboratorios principales, y 9 programas afiliados. Además, es hogar del National Center for Supercomputing Applications (NCSA).

¿Qué consejos darías a otros jóvenes investigadores que quieran acudir a este centro?

Principalmente que busquen a un profesor/es de la Universidad con el que les gustaría trabajar y que contacten directamente con ellos.

¿Qué destacarías, qué es lo que consideras más positivo?

Vivir en EEUU es una gran experiencia, así como poder trabajar en una universidad tan importante.

¿Que estas haciendo?

En términos generales desarrollo nuevas arquitecturas de redes de comunicaciones, protocolos y algoritmos para mejorar la eficiencia de las comunicaciones inalámbricas, en términos de poder ofrecer mayor cobertura, fiabilidad, mucha mayor velocidad y menor consumo energético. Las técnicas desarrolladas se basan en el uso novedoso de tecnologías radio y mejor aprovechamiento del espectro electromagnético.

En particular, mi investigación actual se centra en mejorar los protocolos y arquitecturas de redes inalámbricas en hogares/empresas (WiFi) existentes, aunque los resultados muchas veces son aplicables a otros tipos de redes inalámbricas.

¿Qué resultados esperabas de la estancia? ¿Se están satisfaciendo tus expectativas?

De la estancia espero, entre otros, adquirir nuevos conocimientos, aprender nuevas técnicas, realizar investigación puntera, obtener nuevas publicaciones científicas y establecer contactos. En los cinco meses que llevo de estancia ya estoy viendo cumplirse estas expectativas, y espero conseguir más resultados en los próximos meses.

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