DOCENCIA: Doctorado

 INFORMACIÓN GENERAL

Título:

Contribución al Desarrollo de Herramientas Estratégicas para el Diseño, Dimensionado y Evaluación de Redes de Telecomunicación de Banda Ancha.

Autor:

Alberto Eloy García Gutiérrez.

Tutor:

Klaus Hackbarth.

Año Finalización:

2009.

 DESCRIPCIÓN

El rápido desarrollo de las tecnologías de redes de banda ancha, sobre todo en la parte de agregación, ha supuesto unos sigificativos cambios cualitativos en el mundo de las comunicaciones, pues ha acercado al usuario altos anchos de banda y servicios que hasta ahora le eran inaccesibles. Internet ha supuesto el despegue de las redes de conmutación de paquetes, las ha convertido en un medio al que todo el mundo quiere acceder, y ha obligado a replantear todas las previsiones que manejaban los operadores sobre el tráfico que iban a soportar sus redes en cada una de sus partes: el acceso, la agregación y la dorsal. Precisamente, la evaluación de estas y otras situaciones deben estar incluidas en el proceso de diseño y planificación de cualquier red, en lo que se ha denominado planificación estratégica. La previsión de las expectativas de los usuarios, los servicios existentes y futuros soportados por la red y, sobre todo, la estimación de la demanda de tráfico sobre cada elemento de la misma son algunos de los objetivos principales que se acometen en el proceso de planificación.

La estimación de la demanda de tráfico resulta especialmente importante porque permite al operador anticiparse a situaciones de congestión y bloqueo de la red. Utiliza herramientas de modelado del tráfico, bien para su cálculo analítico o para su estudio mediante simulación, y al ser una herramienta fundamental, existe un extenso catálogo de modelos de tráfico: genéricos y particularizados, de fuentes individuales y de redes completas, de elementos de interconexión y de enlaces.

Los modelos de tráfico de fuente son la opción más interesante, puesto que consideran el comportamiento del flujo de bits que se genera desde los propios elementos, a partir de sus parámetros fundamentales y constituyen el elemento básico para la estimación del tráfico multifuente. En esta Tesis, se han analizado los diferentes modelos existentes y se ha desarrollado un nuevo modelo que tiene en cuenta el comportamiento del tráfico desde su preparación por parte de la capa de aplicación, hasta su inserción en la capa física. Su ventaja frente a los modelos existentes es que permite un cálculo rápido sin reducir la exactitud, siempre dentro de los límites de la planificación estratégica. El modelo propuesto parte de la solución ON-OFF tradicional, aunque aplicado a tres niveles diferentes (conexión, sesión y ráfaga), de forma que cada estado ON se encuentra modulado por el modelo correspondiente a la capa inferior. Como alternativa, se ha considerado que, el estudio de los valores máximos de tráfico, se puede llevar a cabo de forma determinista, mediante la observación de flujos reales, tal como propone la teoría del Network Calculus, y que ha sido evaluada y aplicada en este trabajo con ejemplos prácticos que se han incluido en el documento.

Sin embargo, cada flujo individual recorre la red, atravesando diferentes nodos de interconexión, encontrando otros flujos en su camino, y entonces, su comportamiento va a verse, posiblemente, modificado. Como alternativa más simple, surgen los modelos multifuente, que intentan introducir el efecto de la interacción entre las diferentes fuentes, también conocido como agregación. Para considerar este caso, se ha realizado un estudio de modelos específicos para su aplicación a puntos de agregación, especialmente los situados en la red de acceso, al ser ésta la parte de la red que más alto coste presenta en su implementación. Partiendo del modelo ON-OFF para una sola fuente, se ha propuesto una variante multifuente, que aprovecha las propiedades de la función de distribución binomial para realizar el cálculo del tráfico agregado por un número determinado de fuentes. Al mismo tiempo, se ha estudiado también la opción planteada por el Network Calculus.

Finalmente, la aplicación de estos modelos depende fuertemente de la elección correcta del conjunto de parámetros de entrada que definen el comportamiento del tráfico. El estudio realizado en esta Tesis concluye que el tráfico de fuente está condicionado a tres premisas fundamentales: el usuario, el servicio y la tecnología de acceso. En este trabajo, se ha desarrollado un nuevo concepto que permite especificar de forma sistemática y ordenada todas las variaciones, en cuanto al tipo de fuentes que se puedan encontrar en una determinada red de acceso, que constituye todo el conjunto un escenario de red concreto. A esta nueva idea se la ha denominado CASUAL (Cubo de Acceso/Servicios/Usuarios de Asignación Libre) y ha sido aplicada en una herramienta realizada a su efecto, junto con los modelos de tráfico de fuente propuestos. Esta aplicación muestra un ejemplo básico de herramienta de planificación. Tras seleccionar previamente el tipo de usuarios, servicios y tecnologías de acceso, se configuran los parámetros que serán utilizados por los modelos de tráfico en cada combinación (tripleta), directamente con sus valores, o bien mediante capturas reales del tráfico. Posteriormente, se define el escenario a partir de los puntos de acceso y de los usuarios conectados. Los resultados pueden ser consultados en cada punto de la red, obteniendo las estimaciones de tráfico individual y agregado en cada caso.