class: center, middle, inverse, title-slide # Estadística y Procesos Estocásticos ##
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Grado en Ingeniería en Tecnologías de la Telecomunicación
Curso 2017-18 --- layout: true background-image: url(http://www.dma.ulpgc.es/profesores/personal/stat/uni2.png) background-size: 50% 75% --- background-image: url(http://www.dma.ulpgc.es/profesores/personal/asp/images/TelecoHome.jpg) background-size: cover background-position: 15% 45% class: inverse, bottom, left # 1. Resumen del <br> Proyecto Docente --- ### Campus virtual: material para seguir la asignatura. .pull-left[ [![](imagenes/proyectoDocente17-18.png)](https://www2.ulpgc.es/aplicaciones/proyectosdocentes/pdf.php?id_proyecto=51867&NUEVA=1) * [Proyecto docente](https://www2.ulpgc.es/aplicaciones/proyectosdocentes/pdf.php?id_proyecto=51867&NUEVA=1) ] -- .pull-right[ [![](imagenes/portadaGuiaTeleco.jpg)](http://www.dma.ulpgc.es/profesores/personal/stat/TELECO/Estadistica_y_Procesos_Estocasticos_v2014.pdf) * [Guía didáctica](http://www.dma.ulpgc.es/profesores/personal/stat/TELECO/Estadistica_y_Procesos_Estocasticos_v2014.pdf) ] --- ## Profesorado <img src="http://www.dma.ulpgc.es/profesores/personal/stat/logoDMAtransp1.png" alt="logo DMA" height="80" style="float:right"> <br> -- * __Profesora de Problemas grupo T1__: Begoña González Landín correo: .blue[bego.landin@ulpgc.es] -- * __Profesora de Teoría grupo T2 y de prácticas T1 y T2__: Carmen Nieves Hernández Flores correo: .blue[carmennieves.hdezflores@ulpgc.es] -- * __Profesor de Problemas grupo T2__: Juan Rocha Martín correo: .blue[juan.rocha@ulpgc.es] -- * __Profesor de Teoría grupo T1__: Angelo Santana del Pino correo: .blue[angelo.santana@ulpgc.es] --- # Sistema de evaluación ## Convocatoria Ordinaria -- .red[__Fuente 1.1.__] Asistencia a las clases y al Laboratorio (5%) -- .red[__Fuente 1.2.__] Actividades de Laboratorio. (15%) -- .red[__Fuente 1.3.__] Realización de un examen parcial y un final de la asignatura (40% primer parcial y 60% el final).(80%) -- En el caso que la nota del examen sea inferior a 5 la nota global de la asignatura será ésta. En otro caso, la calificación global se obtendrá mediante el siguiente criterio: `$$0.05\cdot\textrm{Fuente1.1} +0.15\cdot\textrm{Fuente1.2}+0.8\cdot\textrm{Fuente1.3}$$` --- # Sistema de Evaluación ## Convocatorias Especiales -- .red[__Fuente 2.1.__] Realización de una prueba escrita orientada a la resolución de problemas. (15%) -- .red[__Fuente 2.2.__] Realización de un examen final de la asignatura. (85%) -- En las convocatorias especiales los alumnos se presentarán a un examen final. Para sumar el resto de las fuentes el alumno debe tener bien el 50% del examen final. Y el criterio utilizado es: `$$0.15\cdot\textrm{Fuente 2.1}+0.85\cdot\textrm{Fuente 2.2}$$` --- ## Prácticas de Laboratorio. Se realizarán en el aula de clase y consistirán en la resolución de problemas cuya solución deberá subirse al campus virtual. -- * __Práctica Nº 1:__ Semana del 19 al 23 de febrero de 2018. -- * __Práctica Nº 2:__ Semana del 12 al 16 de marzo de 2018. -- * __Práctica Nº 3:__ Semana del 9 al 13 de abril de 2018. -- * __Práctica Nº 4:__ Semana del 7 al 11 de mayo de 2018. -- ### Exámenes -- * __1er Parcial__ el jueves 22 de marzo de 2018. -- * __Final__ el 25 de mayo de 2018 --- ## Tutorías <img src="http://www.dma.ulpgc.es/profesores/personal/stat/logoDMAtransp1.png" alt="logo DMA" height="80" style="float:right"> <br> ### .red[Pedir cita por correo electrónico] -- .blue[Profesora de Problemas grupo T1:] Begoña González Landín. Martes de 10.30 a 12.30 -- .blue[Profesora de Teoría grupo T2 y de prácticas T1 y T2:] Carmen Nieves Hernández Flores. De Lunes a Jueves de 12.30 a 14.00 -- .blue[Profesor de Problemas grupo T2:] Juan Rocha Martín. Martes y Jueves de 12.00 a 14.00 -- .blue[Profesor de Teoría grupo T1:] Angelo Santana del Pino. Lunes de 12.00 a 14.00 --- background-image: url(http://www.dma.ulpgc.es/profesores/personal/asp/images/TelecoHome.jpg) background-size: cover background-position: 15% 45% class: inverse, bottom, left # 2. Motivación, contenidos <br> y objetivos --- ## ¿Por qué esta asignatura? -- .center[ <video src="http://www.dma.ulpgc.es/profesores/personal/asp/Datos/lol.mp4" width="480" height="270" controls autoplay preload></video> ] -- Jugar a LoL implica: * Disponer de una red que pueda absorver el tráfico generado por el juego. * Que las conexiones sean rápidas y sin errores (ping<50 ms). * Si además la partida se transmite por Twich hay que tener un buen ancho de banda disponible. --- .pull-left[ <br> ![:scale 80%](imagenes/nexus5X.png) ] -- .pull-right[ ### Tráfico soportado por la red * Telefonía * Navegación web * Aplicaciones de mensajería * Redes sociales * Streaming de video y audio * Juegos multijugador online * Discos virtuales en la nube * Navegación asistida con GPS * Reservas de viajes y alojamiento. * Internet de las cosas * ... ] --- ### Conexiones entre usuarios de facebook ![](imagenes/facebook-high-res-friendship-world-map-paul-butler.png) Este gráfico, debido a [un empleado de Facebook](https://paulbutler.org/archives/visualizing-facebook-friends/) muestra las conexiones entre usuarios de esta aplicación. Probablemente Twitter e Instagram y las redes de juegos online muestren perfiles parecidos. Las aplicaciones de mensajería muestran un perfil de conexiones más local. --- ### ¿Cómo conseguimos que todo ésto funcione? Requisitos. * Instalar una red de comunicaciones: centralitas, routers, repetidores, cables, antenas, ... -- * Implementar mecanismos de transmisión de señales sobre esta infraestructura, con filtrado de ruido y corrección de errores. -- * Implementar protocolos de gestión de la red para controlar el tráfico. -- * Recopilar datos de manera constante para mantener la infraestructura adecuadamente dimensionada a las necesidades de cada momento. -- * Analizar datos de uso de sistemas y aplicaciones: estimar tendencias, descubrir nuevos mercados, desarrollo de nuevas ideas `\(\longrightarrow\)` Big data. --- ### El papel del azar. * Gestión y protocolos de red. .center[ ![:scale 60%](imagenes/routing.png) ] A cada nodo de la red van llegando paquetes de datos que deben hacer cola para saltar al siguiente nodo de la red, hasta que llegan a destino. -- - Los instantes de llegada, el tiempo que tardan en ser despachados, el tiempo que deben permanecer en espera __son magnitudes aleatorias__ - El tamaño de los paquetes, y el número de nodos que deben atravesar también __son aleatorios__ -- .center[ Problemas de Teletráfico `\(\rightarrow\)` .red[__Teoría de colas__] ] --- ### Ejemplo: Medidas obtenidas en un router de red: instantes de llegada de los paquetes de datos, número de paquetes que encuentran en cola a su llegada, tiempo de servicio, tiempo de espera y tiempo total en el sistema:
(El archivo original tiene 250.000 filas) --- El análisis de estos datos produce las siguientes figuras ![](imagenes/graficoColas.png) --- La tabla siguiente muestra un resumen de las variables anteriores: <table> <thead> <tr> <th style="text-align:right;"> Mean time between arrivals </th> <th style="text-align:right;"> Mean service time </th> <th style="text-align:right;"> Mean waiting time </th> <th style="text-align:right;"> Mean Nr in queue </th> <th style="text-align:right;"> Max Nr in queue </th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <td style="text-align:right;"> 0.0026891 </td> <td style="text-align:right;"> 0.0016028 </td> <td style="text-align:right;"> 0.0099626 </td> <td style="text-align:right;"> 6.225505 </td> <td style="text-align:right;"> 106 </td> </tr> </tbody> </table> Nótese: * El elevado tiempo de espera en cola frente al tiempo de servicio: resulta aconsejable aumentar la velocidad de servicio o instalar más servidores. * Por término medio, cada paquete antes de ser enviado debe esperar por algo más de 6 paquetes, lo que ralentiza notablemente el sistema. * El tamaño máximo de cola es de 106 paquetes; si el sistema no dispone de un buffer de capacidad adecuada, se perderían muchos paquetes de datos. <br> .red[__¡Es importante saber analizar este sistema para poder optimizarlo!__] --- ### El papel del azar: un día cualquiera en la ciudad .pull-left[ ![](imagenes/distraídos-con-el-celular.jpg) ![](imagenes/antenas-telefonia.jpg) ] .pull-right[ * ¿Cuántas personas hay en cada momento haciendo uso del móvil en distintos puntos de una ciudad? * ¿Cómo se mueven? ¿Caminan, van en coche? * ¿Cuánto duran sus conversaciones? * ¿Qué tipo de tráfico están generando, voz, video, datos? * ¿Cuántas antenas necesitamos? ¿De qué potencia? ¿Cuántos canales? ¿Donde las colocamos? * ¿Cuántas lineas fijas? ¿Cuál es la demanda de velocidad del usuario? ¿Fibra óptica, cable coaxial? ] --- ### El papel del azar. * Tratamiento de señales: señal sin ruido <br> <audio src="imagenes/sheeran-Photograph.mp3" controls></audio> ![](imagenes/sheeran.png) --- ### El papel del azar. * Tratamiento de señales: la misma señal pero con ruido constante superpuesto <br> <audio src="imagenes/sheeranRuido.mp3" controls></audio> ![](imagenes/sheeranRuido.png) --- ### El papel del azar. * Tratamiento de señales: Ruido extraído de la señal anterior <br> <audio src="imagenes/ruido.mp3" controls></audio> ![](imagenes/ruido.png) --- ### El papel del azar. * Tratamiento de señales: el ruido puede adoptar muchas formas. <br> <audio src="imagenes/sheeranPulse.mp3" controls></audio> ![](imagenes/sheeranPulse.png) (La imagen muestra solo uno de los "clicks" que suenan en el audio) --- ### Algunos de los objetivos reseñados en el proyecto docente. __1.__ Conocer los fundamentos de la teoría de la probabilidad. -- __3.__ Conocer y ser capaz de identificar en la práctica las distribuciones de probabilidad de las variables aleatorias adecuadas para modelar problemas de aplicación en Telecomunicaciones. -- __5.__ Conocer las cadenas de Markov y reflexionar sobre su aplicación en el ámbito de las telecomunicaciones. -- __6.__ Distinguir y modelar distintos sistemas de colas. -- __8.__ Comprender los fundamentos del Análisis Espectral y ser capaz de aplicarlos a problemas en el campo de las telecomunicaciones, en particular a aquellos relacionados con el tratamiento y filtrado de señales. -- __9.__ Asumir la necesidad y utilidad de la Estadística y los Procesos Estocásticos como herramienta en su futuro ejercicio profesional. --- ![:scale 70%](imagenes/telecom.jpg) <br> __En resumen:__ el objetivo principal de la asignatura es dotar al futuro graduado en ingeniería de Telecomunicación de los conocimientos y herramientas básicos necesarios para entender y modelar adecuadamente el efecto del azar en los ámbitos de su competencia. --- background-image: url(http://www.dma.ulpgc.es/profesores/personal/asp/images/TelecoHome.jpg) background-size: cover background-position: 15% 45% class: inverse, bottom, left # 3. Temario --- ## Temario __Capítulo 1. Espacios de Probabilidad__ Fenómenos aleatorios. Diferentes conceptos de probabilidad. Espacios muestrales. Axiomática y propiedades de la medida de probabilidad. Espacios finitos de probabilidad: introducción a la combinatoria. Probabilidad condicional. Independencia de sucesos. Teoremas notables de la probabilidad. <br> -- __Capítulo 2. Variables aleatorias__ Concepto de variable aleatoria y su distribución de probabilidad: función de distribución. Distribuciones discretas. Distribuciones absolutamente continuas: función de densidad de probabilidad. Momentos de una distribución de probabilidad. Función característica: cálculo de momentos. Simulación de variables aleatorias. --- ## Temario __Capítulo 3. Vectores aleatorios__ Distribución de probabilidad conjunta de dos variables aleatorias. Distribuciones marginales. Distribuciones condicionales. Independencia estocástica. Correlación lineal. Distribuciones multivariantes. Sucesiones de variables aleatorias independientes. <br> -- __Capítulo 4. Procesos de Markov__ Recorridos aleatorios. Condición de Markov. Cadenas homogéneas de Markov. Matriz de probabilidades de transición. Distribuciones estacionarias. Comportamiento límite de cadenas de Markov. --- ## Temario __Capítulo 5. Procesos de nacimiento y muerte__ El proceso homogéneo de Poisson. Proceso de nacimiento puro. Proceso de Yule. Procesos de nacimiento y muerte. Sistemas de colas markovianos. Condiciones de equilibrio. <br> -- __Capítulo 6. Procesos estacionarios __ Estacionariedad. Funciones de autocovarianza y autocorrelación. Procesos especiales: puramente aleatorios, autorregresivos (AR), medias móviles (MA), ARMA y armónicos. Análisis espectral. Transformaciones lineales y problemas de filtraje. --- background-image: url(http://www.dma.ulpgc.es/profesores/personal/asp/images/TelecoHome.jpg) background-size: cover background-position: 15% 45% class: inverse, bottom, left # 4. Por último ... --- .center[![](imagenes/estudiar-duro.jpg)] ### Consejos prácticos. * Traten de llevar la asignatura al día. * No sean tímidos, ¡pregunten lo que no entiendan! * Usen las tutorías del profesorado. * Consulten material: libros, contenido online... * Resuelvan todos los problemas planteados en la guía de la asignatura. --- background-image: url(http://www.dma.ulpgc.es/profesores/personal/asp/images/TelecoHome.jpg) background-size: cover background-position: 15% 45% class: inverse, bottom, left # ¡¡Ánimo y <br> buena suerte!!