Curs 2014-15

Arquitectura de Xarxes

Titulació:	Codi:	Tipus:
Grau en Enginyeria Informàtica	21425	Obligatòria 3r curs
Grau en Enginyeria Telemàtica	-	-
Grau en Enginyeria en Sistemes Audiovisuals	-	-

 

Crèdits ECTS:

4

Dedicació:

100 hores

Trimestre:

1r

 

Departament:	Dept. de Tecnologies de la Informació i les Comunicacions
Coordinador:	Johan Zuidweg
Professorat:	Chema Martínez, Johan Zuidweg
Idioma:	Català
Horari:
Campus:	Campus de la Comunicació - Poblenou

 

Presentació de l'assignatura

En aquesta assignatura es pretén que l'estudiant conegui les particularitats dels diferents medis de transmissió que actualment s'utilitzen per al transport digital de dades i de continguts multimèdia. L’assignatura es centrarà en les tècniques que s'apliquen als nivells físics i d'enllaç.

L'alumne aprendrà quins són els fenòmens físics que impacten la transmissió de dades sobre medis elèctrics, òptics i sense fils, i com es poden detectar i corregir errors de dades. També aprendran a distingir entre els diferents tipus de xarxes locals veient els seus avantatges i els seus inconvenients.

Per tant l’assignatura proporciona els fonaments essencials per la comprensió de les tecnologies de transmissió de dades, indispensables en el món d’informàtica d’avui.

L’assignatura és obligatòria per als estudiants del Grau en Enginyeria Informàtica i complementa l’assignatura Xarxes i Serveis del primer curs i l’assignatura Protocols i Aplicacions Distribuïdes del segon curs, per donar una visió completa de la torre de protocols de comunicació TCP/IP o OSI.

Els estudiants que vulguin aprofundir els coneixements de comunicacions digitals poden complementar els seus estudis amb les següents assignatures optatives del bloc de formació Xarxes i Serveis:

• Transmissió de Dades i Codificació
• Medis de Transmissió i Circuits Electrònics
• Principis de Telecomunicació
• Sistemes de Comunicació
• Comunicacions de Banda Ampla
• Enginyeria de Tràfic
• Comunicacions Mòbils
• Protocols de Transmissió Multimèdia
• Arquitectura i Senyalització
• Protocols Distribuïts
• Senyalització en Serveis Multimèdia
• Xarxes sense Fil Multimèdia
• Aplicacions i Serveis Mòbils

Objectius d'aprenentatge

En aquesta assignatura es vol aconseguir que l’alumne conegui les característiques dels medis físics i de les topologies de xarxa més comuns, i que sàpiga aplicar les tècniques bàsiques de enllaç de dades de punt a punt.

Més concretament, es pretén que l’alumne sàpiga:

• analitzar els avantatges i inconvenients de les diferents topologies de xarxa local en situacions concrets
• calcular propietats com l’atenuació i la màxima velocitat de transmissió per a un medi de transmissió concret
• aplicar tècniques de detecció i correcció d’errors
• programar i configurar un protocol de control de flux

 

Prerequisits

Per poder fer l’assignatura, cal tenir coneixements de matemàtiques, sobre tot dels principis d’anàlisi matemàtica (equacions polinomis, derivació i integració, etc). Amés l’assignatura construeix sobre conceptes bàsics de computadors tal com els càlculs binaris i hexadecimals, la lògica, la noció de protocols i de crides al sistema operatiu.

Aquesta assignatura fa servir de conceptes adquirits anteriorment en les assignatures:

• Càlcul i Mètodes Numèrics (primer curs)
• Àlgebra Lineal i Matemàtica Discreta (primer curs)
• Senyals i Sistemes (segon curs)
• Arquitectura de Computadors (segon curs)
• Sistemes Operatius (segon curs)

Per tant recomanem que l’estudiant hagi aprovat aquestes assignatures abans de fer l’assignatura Arquitectura de Xarxes.

 

Competències

Competències transversals

Competències específiques

Instrumentals G1. Capacitat d'anàlisi i síntesi G3. Capacitat per aplicar els coneixements a l'anàlisi de situacions i la resolució de problemes G4. Habilitat en la cerca i la gestió de la informació 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 G14. Capacitat de motivació per la qualitat i per l'assoliment G15. Capacitat de generació de noves idees

Competències Específiques Professionals H3. Capacitat per a la redacció i desenvolupament de projectes en l'àmbit de la seva especialitat. H4. Aprendre de manera autònoma nous coneixements i tècniques adequats per a la concepció, el desenvolupament o l'explotació de sistemes informàtics. Competències Específiques de Formació Bàsica B7-A Conèixer les transformades de Fourier per a senyals analògics i digitals. Conèixer els elements bàsics de la teoria del mostreig de senyals. Capacitat per resoldre sistemes lineals i invariants i les funcions i transformades relacionades. Competències Específiques d'Enginyeria en Informàtica IN16. Conèixer el funcionament de les xarxes de dades en general i d'Internet en particular. IN17. Conèixer l'arquitectura de protocols per capes que s'usa a les xarxes de comunicacions. IN18. Comprendre les bases de la comunicació digital: protocols, serveis, primitives i encapsulació. IN19. Ser capaç d'analitzar i dissenyar xarxes de comunicacions d'àrea local i d'àrea estesa. IN20. Ser capaç d'instal•lar i configurar els dispositius necessaris per desplegar una xarxa de computadors. IN21. Ser capaç de dissenyar aplicacions distribuïdes aplicant els coneixements d'arquitectures i protocols de xarxa. Competències Específiques Comunes a la branca de Telecomunicació T5. Capacitat per avaluar els avantatges i inconvenients de diferents alternatives tecnològiques de desplegament o d'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. Competències de tecnologia específica: 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. Competències de tecnologia específica: Sistemes Audiovisuals N/A

 

Avaluació

L'avaluació de l'assignatura es fa a partir dels tres components següents:

• Examen escrit de teoria (recuperable) sobre tota la matèria de l’assignatura que es fa al final del trimestre i consta d’un test i un conjunt de problemes. Aquest examen inclou tant problemes de teoria com problemes relacionats amb les pràctiques realitzades.
• Lliuraments de pràctiques (no recuperables) que es demanaran durant el trimestre. Els lliuraments de pràctiques són obligatoris i compten com 30% de la nota final.
• Lliuraments de seminaris (recuperables) que es faran durant el trimestre en preparació de cada seminari (4 en total). Els lliuraments d’exercicis són obligatoris i compten com 20% de la nota final.

Per a aprovar l'assignatura cal haver obtingut una nota mínima de 4,0 a l’examen final, una nota de 4,0 mínima pels lliuraments de seminaris i de pràctiques, i una nota mínima global de 5,0.

La nota global es calcula com a la suma ponderada de les següents notes: 50% de l'examen de teoria, 30% dels lliuraments de pràctiques i 20% dels lliuraments de seminaris. És a dir:

Nota_final = Nota_ examen_teoria * 0,5 + Nota_pràctiques * 0,3 + Nota_seminaris * 0,2

Al ser no recuperables, les sessions de pràctiques són obligatòries i s'aplicarà una penalització per a les auséncies no autoritzades pel professor:

• 1 absència: no s'aplica cap penalització
• 2 absències: -10% de la nota de lliuraments de pràctiques
• 3 absències: -20% de la nota de lliuraments de pràctiques
• 4 o 5 absències: l'alumne suspen independentment de la nota de lliuraments de pràctiques

 

Continguts

Bloc de contingut 1. Introducció: tipus de xarxes i bases de la comunicació digital.

Bloc de contingut 2. Transmissió de dades sobre medis físics.

Bloc de contingut 3. Enllaç de dades.

Bloc de contingut 4. Xarxes locals.

Bloc de contingut 5. Xarxes sense fils.

Concreció dels continguts

Bloc de contingut 1. Introducció

• Història breu de la comunicació
• Tipus de xarxes i la seva evolució
• Els models de referència de la comunicació digital (OSI i TCP/IP)
• Multiplexació
• Commutació

Bloc de contingut 2. Transmissió de dades sobre medis físics

• Medis físics i les seves característiques
• Agressions en el canal físic: atenuació, distorsió i soroll
• Modulació
• La capacitat del canal físic (teoremes de Nyquist i Shannon)
• La qualitat del canal
• Operant al límit de les capacitats del canal: ADSL

Bloc de contingut 3. Enllaç de dades

• El concepte d’enllaç: correcció d’errors i control de flux
• Sincronització
• Detecció i correcció d’errors: codi Hamming i Cyclic Redundancy Check
• Protocols de control de flux: Stop-Wait, ARQ, Go Back N, Selective Repeat
• Connexió telefònica a l’Internet: el protocol PPP

Bloc de contingut 4. Xarxes locals

• Control d’accés als medis compartits (subnivell MAC)
• Els protocols CSMA i CSMA/CD (Ethernet)
• Protocols MAC per a topologies d’anell
• Altres topologies (estrella, anell-estrella, doble bus)

Bloc de contingut 5. Xarxes sense fils

• Propietats del medi de la radiodifusió
• Els protocols MAC de WiFi (CSMA/CA, MACAW)
• Xarxes cel·lulars (GSM, GPRS, UMTS)

 

 

Metodologia

Tipus	Modalitat	Descripció
Classe magistral	En aula, plenari	Es fan servir PC, projector i pissarra com a suport de les explicacions teòriques. Les classes de teoria es faran a base de transparències PowerPoint que serviran com apunts de classe. Es fa la resolució de problemes i controls.
Seminaris	En aula, grups reduïts	Abans de la sesió de seminari els alumnes resolen problemes relacionades amb la teoria a casa.  En el seminari els alumnes presenten les seves solucions als problemes de l'enunciat. El professor corregeix i ajuda en la presentació dels solucions.
Pràctiques	En laboratori, grups reduïts	Es fan pràctiques de software, centrades en l’ús d’eines informàtiques que permeten estudiar les característiques de les xarxes amb que treballen els alumnes a la Universitat. Aquestes pràctiques es fan de forma individual i s’ha de lliurar un informe explicant els resultats obtinguts. També es realitzen pràctiques de hardware, centrades en la creació de xarxes senzilles a base de Ethernet i modems. Aquesta primera part d’aquestes pràctiques es fa en grups de 3 o 4 persones. Els alumnes han de lliurar un informe individual d’aquesta pràctica explicant els resultats obtinguts.

 

Recursos

Bibliografia bàsica

Andrew S. Tanenbaum, Redes de Computadoras, ISBN 970-26-0162-2, Prentice Hall, 2003

Bibliografia complementària

William Stallings, Comunicaciones y Redes de Computadoras, ISBN 84-205-4110- 9, Prentice Hall, 2004

Recursos didàctics. Material docent de l’assignatura

Transparències de classe, disponibles en la web de l’assignatura

Recursos didàctics. Materials i eines de suport

Portal Moodle per a l’interacció entre els alumnes i els professors, que allotjarà la web de l’assignatura