Curs 2013-14
Simulació de Xarxes i Sistemes
| Titulació: | Codi: | Tipus: |
| Grau en Enginyeria Informàtica | 22627 | Optativa |
| Grau en Enginyeria Telemàtica | 21733 | Obligatòria 3r curs |
| Grau en Enginyeria en Sistemes Audiovisuals | 22655 | Optativa |
| Crèdits ECTS: | 4 | Dedicació: | 100 hores | Trimestre: | 1r |
| Departament: | Dept. de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions |
| Coordinador: | Joan Meliá |
| Professorat: | Joan Melià Seguí |
| Idioma: | Teoria en anglès, materials i laboratori en català/anglès. |
| Horari: | |
| Campus: | Campus de la Comunicació - Poblenou |
Simulació de Xarxes i Sistemes (acrònim SXS, codi 21733) és una assignatura obligatòria del tercer curs acadèmic del Grau en Enginyeria Telemàtica. S’organitza en 4 crèdits ETCS impartits en el primer trimestre.
Aquesta assignatura es centra en l’estudi de sistemes de comunicacions utilitzant un programari que permet la construcció sistemàtica de codis de simulació a partir de blocs predefinits. Al llarg de l’assignatura es consolida l’aprenentatge de tècniques vistes en altres assignatures, particularment aspectes fonamentals de les telecomunicacions com algorismes d’encaminament, protocols d’accés, arquitectures de commutadors, dimensionament d’enllaços de comunicacions fixes, i la planificació i anàlisi de sistemes mòbils. S’insisteix en la necessitat de disposar d’eines analítiques que permetin a l’estudiant valida els resultats obtinguts en les simulacions realitzades a partir de models simplificats.
El conjunt de la docència s’organitza en una combinació de sessions de teoria, seminaris i pràctiques. En les sessions de teoria s’introdueix el marc de coneixement necessari per desenvolupar l’assignatura. A les sessions de seminaris es treballa en la transformació dels coneixements teòrics al nivell de programació i simulació, així com les bases per dominar el funcionament del programari de simulació. Finalment les sessions pràctiques posen a prova el coneixement i treball previ de l’estudiant en la simulació de sistemes de comunicació.
Aquesta assignatura es troba al mig del itinerari corresponent a l’àrea de Protocols de Xarxes i Serveis de Comunicació. Ve precedida per les assignatures Xarxes i Serveis, Protocols de Xarxes i Serveis, Arquitectura de Xarxes, Enginyeria de Tràfic i Laboratori de Xarxes i Serveis. Altres assignatures que continuen el mateix itinerari són Protocols de Transmissió Multimèdia, Arquitectura i Senyalització, Protocols de Qualitat de Serveis en Xarxa i optatives pròpies de l’àrea.
És recomanable que l’estudiant d’aquesta assignatura hagi cursat les següents assignatures:
Es necessari que l’estudiant tingui coneixements de programació bàsica; compilació, execució, editar programes, etc. Els conceptes analitzats en aquesta assignatura seran d’utilitat per al raonament de problemes tant en la indústria com en els cursos posteriors de la carrera universitària.
Competències generals
Instrumentals
G1. Capacitat d'anàlisi i síntesi
G2. Capacitat d'organització i planificació
G3. Capacitat per aplicar els coneixements a l'anàlisi de situacions i la resolució de problemes
G6. Capacitat de comunicar-se amb propietat de forma oral i escrita en català i en castellà, tant davant audiències expertes com a inexpertes.
Interpersonals
G8. Capacitat de treball en equip
Sistèmiques
G11. Capacitat d'aplicar amb flexibilitat i creativitat els coneixements adquirits i d'adaptar-los a contextos i situacions noves
G12. Capacitat per progressar en els processos de formació i aprenentatge de manera autònoma i contínua
Competències específiques
Professionals
P5. Coneixements per a la realització de mesuraments, càlculs, valoracions, taxacions, peritatges, estudis, informes, planificació de tasques i altres treballs anàlegs.
Telecomunicacions
T1. Capacitat d'aprendre de manera autònoma nous coneixements i tècniques adequats per a la concepció, el desenvolupament o l'explotació de sistemes i serveis de telecomunicació.
T2. Capacitat d'utilitzar aplicacions informàtiques (ofimàtiques, bases de dades, càlcul avançat, gestió de projectes, visualització, etc.) per recolzar el desenvolupament i explotació de xarxes, serveis i aplicacions de telecomunicació i electrònica.
T4. Capacitat d'analitzar i especificar els paràmetres fonamentals d'un sistema de comunicacions.
T6. Capacitat de concebre, desplegar, organitzar i gestionar xarxes, sistemes, serveis i infraestructures de telecomunicació en determinats contextos residencials, empresarials o institucionals responsabilitzant-se de la seva engegada i millora contínua, així com conèixer el seu impacte econòmic i social.
T13. Capacitat per conèixer, entendre i utilitzar els conceptes d'arquitectura de xarxa, protocols i interfícies de comunicacions.
T14. Diferenciar els conceptes de xarxes d'accés i transport, xarxes de commutació de circuits i de paquets, xarxes fixes i mòbils, així com els sistemes i aplicacions de xarxa distribuïts, serveis de veu, dades, vídeo i serveis interactius.
Enginyeria Telemàtica
TE1. Capacitat de 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 serveis telemàtics.
TE2. Capacitat per aplicar les tècniques en què es basen les xarxes, serveis i aplicacions telemàtiques, tals com a sistemes de gestió, senyalització i commutació, encaminament, seguretat, enginyeria de tràfic, tarificació i fiabilitat i qualitat de servei, tant en entorns fixos, mòbils, personals, locals o a gran distància, amb diferents amples de banda, incloent telefonia i dades.
TE3. Capacitat de construir, explotar i gestionar serveis telemàtics, incloent Internet, web, disseny arquitectònic (dades i protocols), enginyeria i tecnologies programari, gestió del coneixement distribuït i de la informació multimèdia, utilitzant eines analítiques de planificació, de dimensionament i d'anàlisi.
TE5. Capacitat de seguir el progrés tecnològic de transmissió, commutació i procés per millorar les xarxes i serveis telemàtics.
Objectius d’aprenentatge
En aquesta assignatura es pretén que els estudiants aprenguin a emprar eines de simulació que els permetin reforçar els coneixements fonamentals de les telecomunicacions apresos en assignatures anteriors. S’aprofundeix en temes com teoria de cues, algorismes d’encaminament, dimensionament i avaluació d’enllaços de comunicacions fixes i la planificació i anàlisi de sistemes mòbils.
S’insisteix en la utilització de l’ordinador i la programació lliure com eines d’anàlisis d’aquests i altres temes de rellevància per a la formació de l’estudiant en l’àrea de l’enginyeria telemàtica. L’estudiant també utilitzarà eines analítiques que li permetran validar els resultats de les seves simulacions amb els resultats teòrics. Més concretament, es pretén assolir els següents objectius:
Revisar i aplicar els Principis de Simulació de Sistemes:
Aprendre a dimensionar i simular un sistema de telefonia:
Analitzar i planificar xarxes de comunicació mòbil elementals mitjançant simulacions
Comprendre i simular adequadament els protocols de transport:
Revisar i simular adequadament protocols d’encaminament en xarxes de paquets de dades:
Criteris generals d’avaluació
L’avaluació d’aquesta assignatura es farà continuada durant el transcurs del trimestre i també es farà una avaluació final de l’assignatura. Els mecanismes d’avaluació seran:
La nota final del curs es calcula de la següent forma:
| Algunes característiques | Percentatge | Recuperable | |
|---|---|---|---|
| Proves escrites |
Prova final de trimestre (s'ha
d'obtenir més de 4 per fer mitja)
|
35.00%
|
Recuperable |
| Productes escrits |
Prova de mig trimestre |
10.00%
|
No recuperable
|
|
Proves test d'avaluació de
seminaris
|
- | No recuperable | |
| Proves d'execució |
Memòria de pràctiques |
55.00%
|
No recuperable |
|
Cada pràctica només contarà si s'ha respost el test corresponent al seminari previ. En cas d'absència justificada al dia de la pràctica, per acceptar un justificant s'ha d'haver entregat la pràctica prèviament. P = nota de pràctiques M = nota de prova de mig trimestre. F = nota de prova final. Avaluació del curs: Min(P) i Min(F) > 4.0 Per a aprovar l’assignatura és necessari que P i E siguin majors que 4.0 Nota Final = 0.55P + 0.1M + 0.35F | |||
IMPORTANT: El plagi de qualsevol contingut a les pràctiques o seminaris és motiu de suspens de l’assignatura.
NOTA Avaluació extraordinària: Consisteix en una avaluació al juliol. La màxima nota final que es pot assolir és un 5.0. Aquesta prova només pot recuperar la nota de la prova final del trimestre, fent mitja amb la qualificació de les pràctiques realitzades al llarg del trimestre (si aquesta ha sigut superior a 4.0).
Pràctiques i Seminaris
Als seminaris l’estudiant treballarà en l’aplicació pràctica dels coneixements vistos a les sessions de teoria, mitjançant la guia del docent i els materials de l’assignatura. L’objectiu és que l’estudiant es familiaritzi amb les eines de simulació. Les sessions de pràctiques tenen per objectiu avaluar el coneixement de l’estudiant assolit en les sessions de teoria i seminaris, i es permetrà la utilització del material de l’assignatura així com la consulta de la bibliografia i referències proporcionades durant el trimestre.
| Què s’avaluarà? | Indicador d’assoliment | Com s’avaluarà? |
|---|---|---|
|
1. Capacitat d’abstracció de models de simulació a partir de problemes reals en xarxes de telecomunicació 2. Aplicar teoria d’errors en l’avaluació de resultats numèrics generats en simulació 3. Capacitat d’analitzar resultats de prestacions d’un sistema de telecomunicació 4. Capacitat per definir els paràmetres principals d’avaluació de prestacions en sistemes de telecomunicació 5. Utilització de paquets software genèrics per la simulació de models de xarxes i protocols de telecomunicació |
1. Que l’estudiant seleccioni els paràmetres apropiats a cadascuna de les simulacions realitzades en l’assignatura. Que l’estudiant respongui correctament a les preguntes que se li plantegen en les pràctiques corresponents 2. Resoldre adequadament els exercicis que se li plantegin en referència a les simulacions executades, obtenir i reportar adequadament els errors obtinguts en els resultats de les simulacions executades en les pràctiques 3. Analitzar adequadament els resultats obtinguts en les simulacions i si és el cas, resoldre les incidències que es presentin producte de les avaluacions realitzades. Contestar adequadament a les preguntes proposades en les pràctiques 4. Correcta comprensió dels problemes plantejats i la seva extrapolació a la simulació amb els paquets de programari i les comandes adequades en les pràctiques. Resoldre correctament les preguntes que es proposen a les pràctiques 5. Utilitzar adequadament el programari posat a la disposició de l’estudiant i utilitzar les llibreries i comandes correctament en totes i cadascuna de les simulacions realitzades en l’assignatura |
1. Amb les pràctiques lliurades, preguntes de seminaris i examen final 2. Amb pràctiques lliurades, preguntes de seminaris i examen final 3. Amb les pràctiques lliurades, preguntes de seminaris i examen final 4. Amb les pràctiques lliurades, preguntes de seminaris i examen final 5. Amb les pràctiques lliurades, preguntes de seminaris i examen final |
Blocs de contingut
Aquesta assignatura es divideix en quatre blocs generals:
Bloc de contingut 1. Principis de simulació de sistemes
Bloc de contingut 2. Utilització del Network Simulator 2
Bloc de contingut 3. Simulació de sistemes de telefonia
Bloc de contingut 4. Simulació de xarxes telemàtiques cablejades i sense fils
Organització i concreció dels continguts
Bloc de contingut 1. Principis de simulació de sistemes
| Conceptes | Procediments | Actituds |
|---|---|---|
|
- Paradigma client-servidor - Teoria de cues - Cua de servei - Temps d’espera - Models MM1, MD1, MMC - Estabilització d’un sistema - Temps de transitori - Temps entre arribades - Condicions d’equilibri - Utilització del sistema |
- Introducció als sistemes de cues i a la seva utilització pràctica - Breu descripció de la problemàtica a resoldre per als sistemes basats en cues - Descripció i anàlisi dels paràmetres d’un sistema de cues - Classificació i anàlisi dels tipus de sistemes de cues - Realització d’exemples teòrics i la seva comprovació mitjançant simulacions en el laboratori - Valoració de resultats mitjançant comparació |
- Interès a aprendre conceptes nous i aprofundir en conceptes apresos amb anterioritat - Interès a abstreure conceptes i relacionar- los amb situacions reals |
Bloc de contingut 2. Utilització del Network Simulator 2
| Conceptes | Procediments | Actituds |
|---|---|---|
|
- Models de tràfic i aplicacions - Protocols de transport - Encaminament i cues - Capa d’enllaç - Script de simulació - Llibreria i intèrpret de simulació - Anàlisi de resultats mitjançant animació - Topologia de xarxa - Injecció de tràfic |
- Introducció a les simulacions i al Network Simulator 2 (NS2) - Descripció d’arquitectura funcional del NS2. - Introducció a les llibreries del NS2. - Creació de topologies i injecció de tràfic - Establiment de procediments genèrics per a realitzar simulacions - Reproduir i analitzar els resultats de simulacions |
- Interès a aprendre conceptes nous i aprofundir en conceptes apresos amb anterioritat - Interès a abstreure conceptes i relacionar- los amb situacions reals |
Bloc de contingut 3. Simulació de sistemes de telefonia
| Conceptes | Procediments | Actituds |
|---|---|---|
|
- Tràfic de Veu - Model ON/OFF - Ràfega de paquets - Tràfic exponencial - Intensitat de tràfic - Hora carregada - Probabilitat de bloqueig - Grau de servei - Dimensionament d’una xarxa |
- Revisió de requeriments bàsics per a dimensionament de xarxes de telecomunicacions - Posicionament de conceptes de teoria de cues en sistemes de telefonia - Dimensionament de xarxes de telefonia utilitzant conceptes de teoria de cues - Realitzar i comprovar els càlculs d’optimització de topologies de xarxes de telefonia |
- Interès a aprendre conceptes nous i aprofundir en conceptes apresos amb anterioritat - Interès a abstreure conceptes i relacionar- los amb situacions reals |
Bloc de contingut 4. Simulació de xarxes telemàtiques cablejades i sense fils
| Conceptes | Procediments | Actituds |
|---|---|---|
|
- Mobilitat de nodes i xarxes sense fils - Protocol d’encaminament - Capa d’enllaç - Propagació de ràdio - Localització i moviment - Canal sense fils - Topologia híbrida |
- Anàlisi d’elements que intervenen en les comunicacions sense fils - Revisió d’arquitectura funcional del NS2 per a simulació de comunicacions sense fils - Deducció de procediment genèric per a simulació de xarxes sense fils - Anàlisis de protocols d’encaminament i mobilitat de nodes - Realització d’escenaris de mobilitat i comunicacions mòbils - Creació de topologies híbrides: interacció entre topologies fixes i mòbils |
- Interès a aprendre conceptes nous i aprofundir en conceptes apresos amb anterioritat - Interès a abstreure conceptes i relacionar- los amb situacions reals |
Les activitats d’aprenentatge que integren la metodologia per al curs de Simulació de Xarxes i Sistemes són les següents:
Classes Magistrals de Teoria
En aquestes classes s’aborden els conceptes teòrics dels blocs de contingut de l’assignatura. En l’assignatura de Simulació de Xarxes i Sistemes, es té un únic grup de Teoria, T1. Les classes magistrals consisteixen en sessions de dues hores de durada.
El docent portarà a terme les explicacions dels continguts teòrics de l’assignatura, per a això es disposarà d’ordinador, projector i pissarra com material suport. S’empraran transparències que serviran com apunts de classe per als estudiants.
Es realitzaran nou Classes Magistrals de Teoria, en les quals es desenvoluparan els següents continguts:
Sessió T1: Introducció i Principis de Simulació de Sistemes
Sessió T2: Principis de Simulació de Sistemes II
Sessió T3: Introducció a Simulacions de Xarxes Telemàtiques
Sessió T4: Aspectes Notables de Simulació
Sessió T5: Simulació d’un Sistema de Telefonia
Sessió T6: Dimensionament d’un Sistema de Telefonia
Sessió T7: Simulació de Xarxes Mòbils i sense fils
Sessió T8: Simulació de Xarxes Mòbils i sense fils II
Sessió T9: Revisió general de coneixements
La sessió T5 o T6 inclourà la prova d'avaluació de mig trimestre.
Els conceptes analitzats en aquest tipus de sessions seran utilitzats a l’altre tipus d’activitats d’aprenentatge de l’assignatura, les sessions de pràctiques i seminaris.
Sessions de Seminaris i Pràctiques
En aquestes sessions es desenvolupen els punts pràctics del bloc de contingut de l’assignatura, així com les avaluacions pràctiques.
L’únic grup de teoria T1 defineix l’únic grup de pràctiques P11. El grup de pràctiques es divideix en subgrups preferentment de dues persones per a la realització de les pràctiques. Els seminaris es divideixen en dos subgrups S111 i S112, i serviran per reforçar els coneixements teòrics i introduir les pràctiques i eines de simulació. Aquestes sessions es fan al laboratori i tenen una durada de dos hores.
El professor de pràctiques lliurarà un enunciat en la qual s’explica el desenvolupament de la pràctica i donarà les directrius necessàries perquè els estudiants realitzin les comprovacions i el desenvolupament que se’ls sol · liciti en els enunciats de la pràctica. L’estudiant lliurarà una memòria de la pràctica en la data establerta, sobre la qual el docent avaluarà que s’han desenvolupat adequadament els conceptes pràctics que s’han plantejat a l’enunciat de la pràctica.
Les sessions de pràctica estaran orientades a cobrir els punts pràctics dels següents continguts:
Pràctica 0: Introducció a la Simulació de Sistemes
Seminari i Pràctica 1: Principis de Simulació de Sistemes
Seminari i Pràctica 2: Simulació de Xarxes Telemàtiques
Seminari i Pràctica 3: Simulació d’un Sistema de Telefonia
Seminari i Pràctica 4: Simulació de Xarxes Telemàtiques Cablejades i Sense Fils
Bibliografia bàsica (suport paper i electrònic)
Bibliografia complementària (suport paper i electrònic)
Recursos didàctics. Material docent de l’assignatura