Curs 2010-11

Enginyeria de Tràfic (21727)

Titulació/estudi: Grau en Enginyeria Telemàtica
Curs: segon
Trimestre: tercer
Nombre de crèdits ECTS: 4 crèdits
Hores de dedicació de l'estudiant: 100 hores
Llengua o llengües de la docència: català / castellà / anglès
Professor: Boris Bellalta i Cristina Cano

1. Presentació de l'assignatura

L'assignatura Enginyeria de Tràfic té com a objectiu presentar el conjunt de conceptes i eines matemàtiques necessàries per analitzar i dimensionar enllaços i xarxes de comunicació. L'assignatura té també com a objectiu donar una visió general dels diferents aspectes relacionats amb el nivell d'enllaç. Al finalitzar l'assignatura l'estudiant ha de ser capaç tant d'entendre i conèixer les funcions del nivell d'enllaç com d'analitzar qualitativament i quantitativament les prestacions d'aquest nivell i el seu impacte en tot el sistema de comunicacions. També es veuran exemples de les funcions exposades en diferents tecnologies actuals que donin una visió més aplicada dels continguts de  l'assignatura.

Aquesta assignatura està pensada per a estudiants del Grau en Enginyeria Telemàtica, essent una assignatura obligatòria del Pla d'Estudis. La ubicació de l'assignatura en el Pla d'Estudis (segon curs, tercer trimestre) permet que els estudiants arribin amb coneixements de tots els nivells superiors de la pila de protocols (des d'Aplicació fins a Xarxa) i també del nivell inferior (nivell físic). Així doncs, aquesta assignatura fa de nexe entre els coneixements adquirits prèviament a altres assignatures.

2. Prerequisits per al seguiment de l'itinerari formatiu

Els coneixements previs requerits són (concepte / assignatura/es on s'ha vist):

  • Conceptes bàsics de probabilitat.
  • Models de canal, modulació i codificació.
  • Funcions del nivell d'aplicació, transport i xarxa (Xarxes i Serveis 1 i 2).

Les capacitats bàsiques esperades són:

  • Capacitat d'abstracció  per entendre el conjunt d'eines matemàtiques que s'utilitzaran.
  • Capacitat d'abstracció  per visualitzar i comprendre el funcionament de les xarxes de comunicació.
  • Capacitat d'aprendre nous conceptes de xarxes de comunicació de manera independent.
  • Capacitat d'abstracció per entendre el funcionament d'un sistema de comunicacions.
  • Capacitat de plantejar i resoldre problemes de manera analítica.

 

3. Competències que s'han d'assolir

Competències generals

Competències específiques

Instrumentals

1. Capacitat d'anàlisi i síntesi.

2. Resolució de problemes.

3. Habilitats de gestió de la informació (buscar i analitzar informació procedent de fonts diverses)

4. Capacitat d'organitzar i planificar.


Interpersonals

5. Raonament crític.


Sistèmiques

6. Habilitats d'investigació.

7. Capacitat per aprendre.

8. Capacitat per generar noves idees (creativitat).

9. Habilitat per treballar de forma autònoma.

10. Motivació per la qualitat.

1. Conèixer què és el tràfic i quins tipus hi ha en una xarxa de comunicacions.

2. Conèixer i comprendre les eines i els principis bàsics que es consideren per l'anàlisi i dimensionat d'enllaços de comunicació.

3. Conèixer i comprendre els conceptes de tràfic ofert, cursat i perdut. Així com el conjunt de paràmetres relacionat amb les prestacions d'enllaços de comunicació (retard, pèrdues, ocupació, ...)

4. Saber analitzar enllaços de comunicació tant a nivell de paquet com a nivell de flux / trucada

5. Comprendre les funcions que implementa el nivell d'enllaç en un sistema de comunicacions.

6. Comprendre la necessitat d'entramar la informació abans de la seva transmissió.

7. Comprendre el funcionament dels mecanismes de control d'errors utilitzats a nivell d'enllaç (CRCs).

4. Comprendre i saber avaluar les prestacions dels mecanismes de control de retransmissions (ARQ) en funció de la probabilitat de fallida de trames durant la seva transmissió en el canal.

8. Comprendre la necessitat de gestionar l'accés al medi en entorns de canal compartit i quins mecanismes permeten realitzar aquesta compartició.

9. Comprendre, avaluar i dissenyar mecanismes de control d'accés al medi, tant centralitzats com distribuïts.

10. Identificar les funcions de nivell d'enllaç implementades en els sistemes de comunicacions actuals.

11. Comprendre les interaccions del nivell d'enllaç amb el nivell físic (codificació de canal, modulacions, amplades de banda) i amb els nivells superiors de la pila TCP/IP.

4. Continguts

Tema 1. Introducció: Internet com una xarxa de cues (2h)

Tema 2. Processos aleatoris (2h)

2.1. Moments estadístics
2.2. Processos de Markov discrets
2.3. Processos de Markov continus
2.4. Cadenes de Markov

Tema 3. Teoria de cues (8h)

3.1. Notació de Kendall
3.2. M/M/1/K, M/M/1, M/G/1, M/G/1 amb vacances
3.3. Cues amb prioritats (QoS)
3.4. Xarxes de cues

Tema 4. Transmissió de paquets en enllaços amb errors (4h)

4.1. Caracterització del nivell físic
4.2. Protocols ARQ
4.3. Modelat mitjançant teoria de cues

Tema 5. Compartició del canal (4h)

5.1. Protocols d'accés al medi
5.2. Modelat mitjançant teoria de cues

Tema 6. Planificació de xarxes cel·lulars (4h)

6.1. Models de trucades / fluxes
6.2. Trucades noves / traspàs
6.3. Modelat mitjançant teoria de cues

Pràctiques: Simulació d'una cua M/M/1/K en C 

Seminaris: 10 seminaris de 1 hora

 

5. Avaluació

L'avaluació de l'assignatura es fa de manera individualitzada a partir dels resultats obtinguts per cada estudiant en les diferents activitats proposades. Hi ha dos procediments d'avaluació, segons si ens referim a la convocatòria de juny o de setembre.

A) Convocatòria de juny

Examen final: 60 % de la nota global de l'assignatur

- Es realitza durant el periode d'examens del tercer trimestre (finals de juny)
- Té una duració de 2 hores.
- Consta de preguntes curtes de caràcter teòric i problemes que cal resoldre de manera analítica.
- Té un pes del 60 % respecte a la nota global de l'assignatura. En cas de que la nota de l'examen final sigui superior a la nota de l'examen parcial, aquesta nota tindrà un pes del 85 %.
- Per aprovar l'assignatura cal treure un nota superior a 4.

Examen Parcial: 25 % de la nota global de l'assignatura

- Es realitza durant el curs (a hores de teoria)
- Té una duració de 1 hora.
- Té un pes del 25 % respecte a la nota global de l'assignatura. Si la nota de l'examen final es superior a la nota de l'examen parcial, la nota del examen parcial no es tindrà en compte.
- Consta de preguntes curtes de caràcter teòric i un únic problema de resolució analítica.

Pràctiques 5 % de la nota global de l'assignatura

- Es realitza en grups de 4 persones excepte un qüestionari que serà individual.

Seminaris: 10% de la nota global de l'assignatura

- Conjunt d'activitats i exercicis proposats al llarg del curs.

B) Convocatòria de setembre

Per la convocatòria de setembre l'avaluació es realitza única i exclusivament a través d'un examen, amb un pes del 100 % de la nota. Les consideracions respecte aquest examen són les mateixes que per l'examen final de juny.

Cal tenir en compte que per a la convocatòria de setembre no es guarden cap de les notes obtingudes anteriorment.

Resum avaluació:

Cas A) EF >= EP: Nota Final = 0.85·EF + 0.1·AC + 0.05·PR

Cas B) EF < EP: Nota Final = 0.60·EF + 0.25·EP + 0.1·AC + 0.05·PR

EF: Examen Final. EP: Prova Parcial.  AC: Avaluació Continuada (activitats a classe, entrega de problemes durant el curs). PR: Pràctica.

6. Bibliografia i recursos didàctics

6.1. Bibliografia bàsica

- L. Kleinrock; "Queueing Systems", John Wiley and Sons, 1975.
- Leon-Garcia, Widjaja; "Communication Networks" Fundamental Concepts and Key Architectures. McGraw-Hill International Editions.  All editions.
- Andrew S. Tanenbaum; "Computer Networks". All editions.
- D. Bertsekas, R. Gallager; "Data Networks", Prentice Hall, 1992 (Second Edition).

6.2. Bibliografia complementària

- Practical Queuing Theory in Java (formules + applets) http://irh.inf.unideb.hu/user/jsztrik/education/09/english/index.html

Per a cada bloc formatiu s'inclouen enllaços als recursos didàctics recomanats. A nivell general però es recomana la utilització del següent simulador de cues en Java.
Java Modelling Tools: http://jmt.sourceforge.net/

6.3. Recursos didàctics

  • Apunts de l'assignatura.
  • Transparències de l'assignatura.
  • Col·lecció de problemes resolts de l'assignatura.
  • Col·lecció de problemes no resolts de l'assignatura.

7. Metodologia

L'assignatura (part presencial) es divideix en dos parts: 35 hores

Sessions de teoria: Sessions conjuntes amb tots els alumnes on es presenten i s'analitzen els conceptes fonamentals de l'assignatura.

Sessions pràctiques i de seminari: Sessions en grups reduïts que tenen per objectiu que els estudiants treballin i posin en pràctica conceptes claus de l'assignatura i on la presència del professor es rellevant.

Durant la part no presencial o treball individual l'estudiant ha de:

  • Comprendre i assolir les competències i coneixements esperats.
  • Realització de les activitats proposades, que estan dissenyades per a reforçar el punt anterior.