Logo UAB
2023/2024

Xarxes de Telecomunicació

Codi: 102699 Crèdits: 6
Titulació Tipus Curs Semestre
2500898 Enginyeria de Sistemes de Telecomunicació OB 3 2

Professor/a de contacte

Nom:
Pere Tuset Peiro
Correu electrònic:
pere.tuset@uab.cat

Idiomes dels grups

Podeu accedir-hi des d'aquest enllaç. Per consultar l'idioma us caldrà introduir el CODI de l'assignatura. Tingueu en compte que la informació és provisional fins a 30 de novembre de 2023.


Prerequisits

Per tal de poder seguir l’assignatura “Xarxes de Telecomunicació” amb garanties, s'han d’haver cursat i superat les següents assignatures del pla d’estudis:

  • Estadística
  • Fonaments de Xarxes

Objectius

L'objectiu de l'assignatura és donar a conèixer l'evolució tecnològica i l'arquitectura de les xarxes de telecomunicació, així com els problemes que es plantegen i les solucions que existeixen en el procés de disseny i explotació d'aquestes. Així doncs, un cop acabat el curs els alumnes i les alumnes hauran de ser capaços de:

  • Conèixer la taxonomia, l'evolució tecnològica i l'arquitectura de les xarxes de telecomunicació
  • Conèixer les eines matemàtiques que permeten modelitzar el funcionament d'un sistema i saber-les aplicar al dimensionat d'una xarxa de telecomunicació
  • Descriure els requeriments d'una xarxa de telecomunicació pel que fa a la qualitat del servei i conèixer les tècniques que s’utilitzen per implementar-la
  • Descriure la problemàtica de la congestió de la xarxa i conèixer el funcionament dels mecanismes que existeixen per resoldre-la
  • Descriure la necessitat de la interconnexió de xarxes i conèixer el funcionament dels protocols que s'utilitzen a Internet
  • Descriure el concepte de control i gestió de xarxa i conèixer el funcionament dels protocols que s'utilitzen a Internet

Competències

  • Actitud personal
  • Aplicar la legislació necessària durant el desenvolupament de la professió d'enginyer tècnic de telecomunicació i utilitzar les especificacions, els reglaments i les normes de compliment obligatori.
  • Aprendre nous mètodes i tecnologies a partir dels coneixements bàsics i dels tecnològics, i tenir versatilitat per adaptar-se a noves situacions.
  • Comunicació
  • Dirigir les activitats objecte dels projectes de l'àmbit de la telecomunicació.
  • Dissenyar i dimensionar sistemes de comunicacions multiusuari utilitzant els principis de la teoria de la comunicació sota les restriccions imposades per les especificacions i la necessitat de proveir de qualitat de servei.
  • Fer mesures, càlculs, valoracions, taxacions, peritatges, estudis, informes, planificació de tasques i altres treballs anàlegs en l'àmbit dels sistemes de telecomunicació.
  • Hàbits de pensament.
  • Hàbits de treball personal
  • Redactar, desenvolupar i firmar projectes en l'àmbit de l'enginyeria de telecomunicacions que, segons l'especialitat, tinguin per objecte la concepció, el desenvolupament o l'explotació de xarxes, serveis i aplicacions de telecomunicació i electrònica.
  • Resoldre problemes amb iniciativa i creativitat. Prendre decisions. Comunicar i transmetre coneixements, habilitats i destreses, comprenent la responsabilitat ètica i professional de l'activitat de l'enginyer tècnic de telecomunicació.
  • Treball en equip
  • Ètica i professionalitat

Resultats d'aprenentatge

  1. Adaptar-se a entorns multidisciplinaris.
  2. Aplicar les tècniques en què es basen les xarxes, serveis, processos i aplicacions de telecomunicació tant en entorns fixos com a mòbils, personals, locals o a gran distància amb diferent amples de banda, incloent telefonia, radiodifusió, televisió i dades, des del punt de vista dels sistemes de transmissió.
  3. Assumir i respectar el rol dels diversos membres de l'equip, així com els diferents nivells de dependència de l'equip.
  4. Avaluar de manera crítica el treball dut a terme.
  5. Avaluar els avantatges i inconvenients de diferents alternatives tecnològiques de desplegament o implementació de sistemes de comunicacions, des del punt de vista de l'espai del senyal, les pertorbacions i el soroll i els sistemes de modulació analògica i digital.
  6. Comunicar eficientment, oralment i per escrit, coneixements, resultats i habilitats, tant en entorns professionals com davant de públics no experts.
  7. Construir, explotar i gestionar les xarxes, serveis, processos i aplicacions de telecomunicacions, enteses aquestes com a sistemes de captació, transport, representació, processament, emmagatzematge, gestió i presentació d'informació multimèdia, des del punt de vista dels sistemes de transmissió.
  8. Desenvolupar el pensament científic.
  9. Desenvolupar estratègies d'aprenentatge autònom.
  10. Desenvolupar la capacitat d'anàlisi i de síntesi.
  11. Desenvolupar la curiositat i la creativitat.
  12. Desenvolupar un pensament i un raonament crítics.
  13. Diferenciar i classificar els principals algorismes de dimensionament, control de tràfic i congestió.
  14. Diferenciar i comprendre el significat de mesuraments i valoracions de xarxes de telecomunicacions per fomentar i assegurar el seu disseny més òptim.
  15. Discutir i aplicar sistemes de criptografia orientats a millorar la seguretat d'un sistema de comunicació.
  16. Distingir la diferent naturalesa dels problemes de dimensionament i encaminament per a cada un dels diferents tipus de xarxes i prendre decisions i iniciatives per a la millora del funcionament i provisió de serveis de les xarxes de telecomunicacions.
  17. Dur a terme activitats de direcció per al disseny i dimensionament de xarxes de telecomunicacions considerant mètodes clàssics i de nova generació.
  18. Fer un ús eficient de les TIC en la comunicació i la transmissió d'idees i resultats.
  19. Gestionar el temps i els recursos disponibles.
  20. Gestionar les xarxes, serveis, processos i aplicacions de telecomunicacions d'acord a la legislació i regulacions vigents tant a nivell nacional com a internacional.
  21. Respectar la diversitat i la pluralitat d'idees, persones i situacions.
  22. Treballar cooperativament.
  23. Treballar de manera autònoma.
  24. Utilitzar aplicacions de comunicació i informàtiques (ofimàtiques, bases de dades, càlcul avançat, gestió de projectes, visualització, etc.) per a donar suport al desenvolupament i explotació de xarxes, serveis i aplicacions de telecomunicació i electrònica

Continguts

PART I

I.1. Introducció a les xarxes de telecomunicació

  • Taxonomia de les xarxes de telecomunicació: telefonia, radiodifusió, televisió i dades
  • Evolució de les xarxes de telecomunicació: de l'analògic al digital, de la commutació de circuits a la commutació de paquets
  • Arquitectura de les xarxes de telecomunicació: model de capes i plans operatius de xarxa
  • Problemes de disseny de xarxes de telecomunicació: arquitectura i tecnologia de xarxa, interconnexió de xarxa, qualitat de servei, gestió de xarxa, i modelització i dimensionat de xarxa

I.2. Xarxes d'àrea local

  • Arquitectura i funcionament de la tecnologia Ethernet (IEEE 802.3) i Wi-Fi (IEEE 802.11)
  • Protecció enfront bucles (Spanning tree, 802.1d)
  • Agregació d'enllaços (LAG/LACP, 802.3ad)
  • Xarxes virtuals (VLAN, 802.1q)

I.3 Xarxes d'accés i de transport

  • Arquitectura i funcionament de les xarxes d'accés i transport
  • Xarxes d'accés (digital): DSL (Digital Subscriber Line), HFC (Hybrid Fiber-Coaxial) i PON (Passive Optical Network)
  • Xarxes de transport (circuit): PDH (Plesiochronous Data Hierarchy) i SDH (Synchronous Data Hierarchy)
  • Xarxes de transport (paquet): ATM (Asynchronous Transfer Mode) i MPLS (Multi-Protocol Label Switching)

I.4. Interconnexió de xarxes a Internet

  • Principis d'interconnexió de xarxes a Internet
  • Algorismes d'encaminament: Dijkstra i Bellman-Ford
  • Encaminament interior: protocols de vector distància (RIP, Routing Information Protocol)i d'estat enllaç (OSPF, Open Shortest Path First)
  • Encaminament exterior: sistemes autònoms i polítiques d'encaminament, protocols de vector camí (BGP, Border Gateway Protocol)

I.5. Qualitat de servei a Internet

  • Principis de qualitat de servei a Internet
  • Model de serveis integrats (IntServ) i serveis diferenciats (DiffServ)
  • Admissió i conformació del trànsit: policing (Token Bucket) i shaping (Leaky Bucket)
  • Gestió de cues als nodes de la xarxa: tail drop, random early detection
  • Gestió de l'enviament extrem-extrem: control de flux i de congestió a TCP (Transmission Control Protocol)

I.6. Gestió de xarxa a Internet

  • Principis de gestió de xarxa a Internet
  • Protocols de control de xarxa a Internet: ICMP (Internet Control Message Protocol)
  • Protocols per la gestió de xarxa a Internet: SNMP (Simple Network Management Protocol)

PART II

II.1. Modelització de sistemes mitjançant teoria de cues

  • Conceptes generals: trànsit, servidors, cues i disciplina de servei
  • Caracterització del trànsit: distribució exponencial, processos de Poisson i cadenes de Markov (discretes i continues)
  • Paràmetres bàsics i notació de Kendall: nombre de servidors, mida de cua, disciplina de cua, taxa i temps inter-arribada, taxa i temps de servei, temps de resposta i d'espera, ocupació mitjana de servidors i cua, probabilitat de bloqueig/espera/pèrdua
  • Llei de Little: rendiment, utilització i condicions d'estabilitat

II.2. Dimensionat de xarxes de telecomunicació

  • Introducció i requisits del dimensionat de xarxa: grau de servei
  • Dimensionat d'un node de commutació de paquets: Model M/M/1 i M/M/m
  • Dimensionat d'una xarxa de telefonia fixa: Model M/M/c/c (Erlang B, pèrdues)
  • Dimensionat d'una xarxa de telefonia cel·lular: Model M/M/c/inf (Erlang C, demores)

PRÀCTIQUES

  • Sessió 1: Xarxes d'àrea local (Ethernet: VLAN + LAG)
  • Sessió 2: Interconnexió de xarxes a Internet I (OSPF)
  • Sessió 3: Interconnexió de xarxes a Internet II (BGP)
  • Sessió 4: Xarxes d'accés i transport (GPON + VXLAN)

 


Metodologia

Activitats dirigides:

  • Classes de teoria: exposició de continguts teòrics
  • Classes pràctiques: resolució de qüestions i problemes relacionats amb la teoria
  • Pràctiques de laboratori: desenvolupament repte relacionat amb la matèria mitjançant l’ús d'equips o simuladors

Activitats autònomes:

  • Estudi individual de la matèria de l'assignatura: preparació d'esquemes de blocs, resums i resposta a qüestions
  • Resolució de problemes: complement de l'estudi individual i treball previ a les classes pràctiques

Activitats supervisades:

  • Tutories individuals o en grup: orientades a resoldre dubtes, assessorar en el desenvolupament de l'assignatura o atendre altres qüestions específiques 

Nota: es reservaran 15 minuts d'una classe, dins del calendari establert pel centre/titulació, per a la complementació per part de l'alumnat de les enquestes d'avaluació de l'actuació del professorat i d'avaluació de l'assignatura/mòdul.


Activitats formatives

Títol Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Tipus: Dirigides      
Classes magistrals 26 1,04 2, 5, 7, 8, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 24
Classes pràctiques 6 0,24 2, 5, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 23, 24
Pràctiques de laboratori 6 0,24 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24
Resolució de problemes 16 0,64 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 20, 23, 24
Tipus: Supervisades      
Tutories 2 0,08 1, 4, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 19, 21, 23
Tipus: Autònomes      
Estudi 42 1,68 2, 5, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 19, 20, 23, 24
Treballs asíncrons 40 1,6 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 11, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24

Avaluació

L’avaluació de l’assignatura es realitza a partir de les següents activitats:

  • Exàmens. Es faran dues proves parcials durant el curs i un examen final. Les dues proves parcials avaluaran la PART I i PART II de l'assignatura respectivament, mentre que l'examen final permetrà recuperar les notes dels dos exàmens parcials de manera independent. En cas de presentar-se a l'examen parcial i final de cadascuna de les parts, s'utilitzarà la millor de les notes obtingudes a cadascun dels exàmens de cada part per tal de calcular la mitjana. Cal una nota mitjana mínima de 4 dels exàmens per poder superar l'assignatura.
  • Pràctiques. Es faran quatre pràctiques i la nota d'aquesta part es calcularà com la mitjana de la nota assolida a cadascuna de les pràctiques. Al final de cada pràctica es farà una prova individual de validació. En cas de no entregar la memòria o de no superar la prova individual de validació, la nota d'aquella pràctica serà zero (0). No s'exigeix nota mínima per aquesta part, però sí que cal entregar un mínim del 75% de les activitats per tal que es calculi la mitjana. En cas de no entregar el mínim d’activitats requerides no es calcularà la mitjana i la nota d'aquesta part serà zero (0).
  • Activitats. Es faran dues activitats asíncrones i la nota final d'aquesta part es calcularà com la mitjana de la nota obtinguda a cadascuna de les activitats asíncrones. No s'exigeix nota mínima per aquesta part, però sí que cal entregar totes les activitats asíncrones per tal que es calculi la mitjana. En cas de no entregar totes les activitats asíncrones no es calcularà la mitjana i la nota d'aquesta part serà zero (0).

La nota final de l’assignatura es calcula tenint en compte les notes obtingudes als exàmens (EX), les pràctiques (PR) i les activitats (ACT), tal com s’indica a continuació:

  • Si la nota mitjana dels exàmens és igual o superior a 4 (EX >= 4) la nota final de l’assignatura (NFA) es calcula com: NFA = 0.5*EX + 0.2*PR + 0.3*ACT
  • Si la nota mitjana dels exàmens és inferior a 4 (EX < 4) la nota final de l’assignatura (NFA) es calcula com: NFA = min(0.5*EX + 0.2*PR + 0.3*ACT, 4.0)

Entregues fora de termini

  • No s’acceptaran entregues fora dels terminis establerts a menys que siguin sol·licitats amb antelació i amb la deguda justificació (per exemple, mèdica, laboral, etc.). En cas d’entregues fora de termini sense la deguda justificació s’aplicarà una penalització de 0.5 punts per dia de retard en l’entrega de l’activitat a la nota.

Copia i plagi

  • Sense perjudici d'altres mesures disciplinàries que s'estimin oportunes, i d'acord amb la normativa acadèmica vigent, es qualificaran amb un zero (0) les irregularitats comeses per l'estudiant que puguin conduir a una variació de la qualificació d'un acte d'avaluació. Per tant, copiar o deixar copiar qualsevol activitat d'avaluació, incloent-hi les pràctiques i activitats, implicarà suspendre-la amb un zero (0). No seran recuperables les activitats d'avaluació qualificades d'aquesta forma i per aquest procediment i, per tant, l'assignatura serà suspesa directament sense oportunitat de recuperar-la en el mateix curs acadèmic.

No avaluable

  • La qualificació de “No avaluable” només es podrà aconseguir en cas de no presentar-se a cap de les proves escrites d'avaluació de coneixements, és a dir, proves parcials i examen final, però sense tenir en compte pràctiques ni activitats.

Activitats d'avaluació continuada

Títol Pes Hores ECTS Resultats d'aprenentatge
Activitats 30% 2 0,08 2, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 19, 20, 23, 24
Exàmens 50% 6 0,24 2, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 19, 20, 23
Laboratori 20% 4 0,16 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 24

Bibliografia

PART I

  • A. Tanenbaum, D. Wetherall. Computer Networks. Prentice Hall. 2011.
  • W. Stallings. Data and Computers Communications. Pearson Education. 2014.
  • Peterson & Davie. Computer Networks: A Systems Approach. Prentice Hall. 2014.
  • Kurose & Ross: Computer Networking: A Top-Down Approach. Prentice Hall. 2014.

PART II

  • M. Harchol-Balter. Performance Modeling and Design of Computer Systems: Queueing Theory in Action. Cambridge University Press. 2013.
  • J. F. Shortle, J.M. Thompson, D. Gross and C. M. Harris. Fundamentals of Queueing Theory. Wiley. 2018.

Programari

Per tal de realitzar les pràctiques de l'assignatura s'utilitzarà programari compatible amb Windows, Linux i Macintosh (per exemple, Wireshark).