REDES DE ORDENADORES

Autor: GARCÍA SÁNCHEZ ANTONIO JAVIER.
Año: 2005.
Universidad: POLITÉCNICA DE CARTAGENA.
Centro de lectura: ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACIÓN.
Centro de realización: ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE TELECOMUNICACIÓN.

Resumen: Hoy en día, las redes de telecomunicación están formadas por entornos complejos con gran cantidad de equipos y tecnologías de naturaleza diversa, que las caracterizan como sistemas heterogéneos. La integración de diferentes sistemas operativos, tecnologías de red y lenguajes de programación es un problema que mucos investigadores han tratado y que las tecnologías middleware permiten resolver. La capa middleware es un sofware dispuesto entre la aplicación y la capa de transporte que permite abstraer al programador de palicaciones del sistema operativo subyacente, pila de protocolos y dispositivos hardware. Dentro de los distintos middleware, CORBA es el que más flexibilidad ofrece, tanto en la cantidad de lenguajes de programación que admite como en el número de sistemas operativos donde se puede aplicar. Las aplicaciones multimedia cobran una especial relevancia debido a la cantidad de recursos que requieren. En particular, destacan las aplicaciones de vídeo sin comprimir. Éstas son necesarias en diversos campos de trabajo (militar, médico, industrial, etc), lo que unido al aumento del ancho de banda de las redes actuales (en especial las locales), facilita el que estas aplicaciones se puedan llegar a integrar con otros servicios multimedia de interés. En esta tesis doctoral se presenta un estudio sobre la conveniencia de utilizar un middware como ACE+TAO, de uso extendido entre los servicio Audio/Video Streaming. El estudio realizado ofrece la posibilidad de validar esta distribución de CORBA y su servicio multimedia, permitiendo la definicón de los requisitos de uso del servicio A/V Streaming. En la actualidad, el desarrollo de aplicaciones utilizando el servicio multimedia A/V Streaming aprobado pro la OMG es exclusivo de CORBA. Por eso, en esta tesis doctoral se propone el diseño una nueva arquitectura que ofrece la creación de un servicio A/V Streaming sobre la plataforma NET. La evaluación de este servicio proporciona una visión comparativa entre ambos entornos de trabajo, CORBA y la plataforma .NET. Un aspecto fundamental es el estudio de las limitaciones ofrecidas pr el servicio A/V Streaming y que no permiten una mayor flexibilidad en su utilización ni adecuarse a muchas de las necesidades de los desarrolladores de aplicaciones multimedia. Se propone corregir estas deficiencias con el diseño de una extensión del servicio A/V Streaming, proporcionando unas funcionalidades de las que antes carecía. Un servicio amplio uso dentro de CORBA es el Servicio de Notificaciones. Este servicio ofrece diversas funcionalidades destacando entre ellas las comunicaciones asíncronas entre clientes y servidores y el filtrado de mensajes. La posibilidad de adaptación a este servicio de algoritmos de búsqueda descentralizados, abre un nuevo campo de actuaciones dentro de aplicaciones peer-to-peer. En esta tesis doctoral se propone también un nuevo servicio utilizando el Servicio de Notificaciones de CORBA, que permita desarrollar aplicaciones peer-to-peer en entornos de trabajo heterogéneos.

Autor: GARCÍA SÁNCHEZ FELIPE.
Año: 2005.
Universidad: POLITÉCNICA DE CARTAGENA.
Centro de lectura: ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIRÍA DE TELECOMUNICACIÓN.
Centro de realización: ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIÓN.

Resumen: El desarrollo de aplicaciones integradas en sistemas heterogéneos (formadas por diferentes sistemas operativos, tecnologías de red y lenguajes de programación), ha sido objeto de intenso estudio en la Ingeniería del Software a lo largo de la última década. La problemática asociada a esta realidad, se aborda mediante una capa software adicional, intermedia entre el nivel de transporte y el de aplicación. La capa middleware. Esta capa ofrece importantes ventajas a los programadores de aplicaciones, que quedan liberados de detalles relatiovs al equipo informático donde se ejecuta la aplicación (p.e. Sistma opoerativo), y de la red de comunicaciones (p.e. Protocolos, tecnologías de red), y sólo tienen que preocuparse de la relación con este nuevo nivel intermedio. De entre los middleware propuestos, COBRA es quizás el más extendido. CORBA posee interfaces para un buen número de lenguajes de programación, y versiones compativles para distintos sistemas operativos. Sin embargo, los problemas se agudizan cuando se trata de aplicaciones multimedia y flujos de sonido y/o video. La transmisión de este tipo de tráfico tiene una serie de requisitos especiales en cuanto a retardos, ancho de banda, etc, que hacen que las comunicaciones tradicionales middleware no sean válidas. La especificación del servicio CORBA A/V Streaming, se diseña específicamente para facilitar el desarrollo de este tipo de aplicaciones. Esta Tesis se centra en esta especificación, estudiando e identificando sus limitaciones en determinados entornos de aplicación. Como resultado, se propone una extensión al servicio A/V Streaming, se diseña para abordar las carencias detectadas. Uno de los entornos donde se ha estudiado la aplicación de este servicio A/V Streaming, ha sido el de redes inalámbricas. Además de las aplicación directa de las especificaciones existentes al medio inalámbrico. Esta tesis Doctoral aporta el diseño de un nuevo servicio que permite extender el funcionalmiento del servicio A/V Streaming a entornos inalámbricos, dotando a las aplicaciones en el medio radiado de movilidad. El nuevo servicio no está basado en lasa especificaciones existentes (denominadas Wireless Access and Terminal Mobility), y resuelve el proceso de interconexión a la red cableada de forma eficiente. Además, entre otras características, permite la transmisión de eventos asíncronos, algo muy necesario en entornos inalámbricos, la movilidad de aplicaciones que se pueden considerar origen o destino del flujo A/V y un sistema de establecimiento de conexiones que permite recuperar las informaciones críticas que se hubieran perdido en el proceso.

Autor: SÁNCHEZ LAGUNA JUAN ANTONIO.
Año: 2006.
Universidad: MURCIA.
Centro de lectura: FACULTAD DE INFORMATICA - UNIVERSIDAD DE MURCIA.
Centro de realización: FACULTAD DE INFORMÁTICA.

Resumen: En la actualidad, las redes de sensores inalámbricos (WSN) gozan de un gran interés por parte no sólo de la comunidad científica sino también del mundo empresarial. Esto es debido en parte a los recientes avances conseguidos en miniaturización, empaquetado y reducción de costes en la fabricación de componentes electrónicos. Gracias a ellos, ahora sí es posible desplegar WSN reales compuestas potencialmente por millares de nodos sensores de bajo coste y todas las aplicaciones que, en su día se diseñaron para aprovechar las características de las WSNs, empiezan ya desarrollarse. Entre ellas cabe destacar la monitorización de amplias áreas naturales de acceso complejo o restringido, el control medioambiental, la detección temprana de focos de incendios en áreas boscosas, etc. La mayoría de estas aplicaciones hacen uso de las denominadas comunicaciones de grupo. En ellas se envían mensajes entre una fuente y muchos destinos, muchas fuentes y un destino o muchas fuentes y muchos destinos. Estas comunicaciones se podrían realizar eficientemente gracias al uso de protocolos de encaminamiento multicast, lo que facilitaría el desarrollo de las aplicaciones en WSNs. El desarrollo de protocolos de encaminamiento multicast para WSNs presenta grandes desafíos. Las WSNs se caracterizan por tener una topología cambiante debida a que los sensores que las componen no siempre están activos. Estos ciclos de actividad/inactividad que responden al nombre de duty-cycle, tienen el objetivo de reducir el consumo de energía de los sensores. Los sensores normalmente tienen recursos energéticos limitados por lo que es conveniente reducir su consumo energético al mínimo. Además, su capacidad de cómputo es muy baja debido al hardware utilizado en su construcción, lo que hace que los protocolos de encaminamiento desarrollados para WSNs deban ser simples en términos de computabilidad. Estos factores, junto al hecho de que los sensores en las WSNs no suelen tener un mecanismo de direccionamiento como el IP, impiden reutilizar protocolos de encaminamiento clásicos diseñados para redes Ad-Hoc. Estos protocolos, que normalmente hacen uso de la inundación, conllevan una sobrecarga excesiva para las WSNs por la cantidad de mensajes involucrados en los mismos. Una nueva clase de algoritmos de encaminamiento basados en coordenadas se está imponiendo en el campo de las WSN, debido en parte, a que no sufren de estos problemas. Denominados algoritmos de encaminamiento geográfico, basan la toma de decisiones de encaminamiento únicamente en las posiciones de los nodos. Dada la necesidad de comunicaciones de grupo en WSNs, en esta tesis doctoral se ha abordado el diseño de algoritmos de encaminamiento multicast que permitan a una WSN ofrecer de forma nativa las comunicaciones de grupo a las aplicaciones que se están desarrollando en la actualidad. Como objetivo secundario y, teniendo en cuenta los limitados recursos energéticos de que disponen los sensores, se ha tratado de que los algoritmos diseñados tengan un reducido consumo energético. Así pues, tras realizar una evaluación de las diferentes propuestas actuales y seleccionar como punto de partida los algoritmos de encaminamiento geográfico unicast, por ser escalables y totalmente distribuidos, se han propuesto dos algoritmos de encaminamiento geográfico multicast: GMR y LEMA. El primero ha sido diseñado para reducir el ancho de banda total necesario para enviar un mensaje a un grupo de receptores. Reduciendo el número de mensajes totales enviados se consigue reducir la energía ya que las transmisiones representan el mayor porcentaje de energía consumida por un nodo. Se han realizado simulaciones para evaluar el rendimiento del algoritmo y los resultados han sido comparados con los de la principal propuesta existente hasta la fecha en la literatura, PBM ({em Possition Bassed Multicast Routing}). Los resultados obtenidos por GMR igualan o mejoran a los de PBM con el añadido de que GMR ti 8 ene un c c48 oste computacional menor que PBM y a diferencia de éste no necesita ser parametrizado. A diferencia de GMR, en el diseño del protocolo LEMA se han utilizado modelos de red en los que se han tenido en cuenta los errores de transmisión propios de las comunicaciones inalámbricas así como la capacidad de ajustar la potencia de transmisión que poseen la mayoría de los sensores actuales. Previamente al diseño de LEMA y con el objetivo de usarlo en el mismo, se ha diseñado y evaluado satisfactoriamente LOSR, una técnica de reducción de energía, aplicable a cualquier algoritmo de encaminamiento geográfico unicast y ETE, una métrica de estimación del consumo de energía sobre modelos de red considerando posibles pérdidas y uso de retransmisiones. LOSR optimiza cada decisión del algoritmo al que se aplica reduciendo el consumo de energía al mínimo posible. Para ello, una vez que un nodo ha seleccionado su siguiente salto, usando únicamente información local, determina el camino más eficiente en cuanto a consumo energético entre el nodo actual y dicho siguiente salto. A continuación, usando encaminamiento fuente, fuerza al mensaje a seguir este camino localmente óptimo. LEMA utiliza LOSR para reducir la energía en las ramas del árbol multicast. Utilizando ETE como métrica para encontrar el camino más corto en LOSR, se consigue tener en cuenta la probabilidad de error en las decisiones tomadas seleccionando así los enlaces que mayor probabilidad de éxito y menor consumo se estima que tengan. Este comportamiento eleva el porcentaje de mensajes entregados extremo a extremo. Por último, LEMA utiliza una variación de la heurística MST para tomar las decisiones de ramificación. La heurística es aplicada individualmente por cada nodo participante del encaminamiento multicast. Utilizando sólamente la posición de los destinos incluida en la cabecera del mensaje, un nodo es capaz de decidir qué es mas conveniente, ramificar o continuar por la misma rama. El resultado es un árbol multicast muy similar al obtenido aplicando la misma heurística de modo centralizado. Se han realizado simulaciones para evaluar el rendimiento de LEMA. Ya que hasta la fecha no existen en la literatura otros algoritmos de encaminamiento geográfico multicast, los resultados se han comparado con los obtenidos por los principales algoritmos centralizados. Los árboles multicast construidos por LEMA tienen un consumo de energía menor que los construidos por estos algoritmos, además el porcentaje de entrega es mayor.