
Xarxes de Telecomunicació
Codi: 102699Crèdits: 6
| Titulació | Tipus | Curs |
|---|---|---|
| Enginyeria de Sistemes de Telecomunicació | OB | 3 |
Professor/a de contacte
- Nom :
- Josep Xavier Salvat Lozano
- Correu electrònic :
- josepxavier.salvat@uab.cat
Equip docent (extern a la UAB)
- Josep Xavier Salvat
- Pere Camps
Idiomes dels grups
Podeu consultar aquesta informació al final del document.
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
Resultats d'aprenentatge
- Desenvolupar un pensament i un raonament crítics.
- Desenvolupar la capacitat d'anàlisi i de síntesi.
- Desenvolupar el pensament científic.
- Treballar de manera autònoma.
- Desenvolupar estratègies d'aprenentatge autònom.
- Gestionar el temps i els recursos disponibles.
- Avaluar de manera crítica el treball dut a terme.
- Treballar cooperativament.
- Assumir i respectar el rol dels diversos membres de l'equip, així com els diferents nivells de dependència de l'equip.
- Adaptar-se a entorns multidisciplinaris.
- Comunicar eficientment, oralment i per escrit, coneixements, resultats i habilitats, tant en entorns professionals com davant de públics no experts.
- Fer un ús eficient de les TIC en la comunicació i la transmissió d'idees i resultats.
- Respectar la diversitat i la pluralitat d'idees, persones i situacions.
- Desenvolupar la curiositat i la creativitat.
- 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
- 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.
- 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.
- 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.
- Gestionar les xarxes, serveis, processos i aplicacions de telecomunicacions d'acord a la legislació i regulacions vigents tant a nivell nacional com a internacional.
- 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.
- Dur a terme activitats de direcció per al disseny i dimensionament de xarxes de telecomunicacions considerant mètodes clàssics i de nova generació.
- Diferenciar i comprendre el significat de mesuraments i valoracions de xarxes de telecomunicacions per fomentar i assegurar el seu disseny més òptim.
- Diferenciar i classificar els principals algorismes de dimensionament, control de tràfic i congestió.
- Discutir i aplicar sistemes de criptografia orientats a millorar la seguretat d'un sistema de comunicació.
Continguts
PART I
I.1. Repàs de les Xarxes de Telecomunicació
- Arquitectura de les xarxes de telecomunicacions: model per capes, vora de xarxa, xarxes d'accés i troncals
- Commutació de paquets i commutació de circuits
- Conceptes bàsics d'IP: paquets, encaminament, mida de paquets, ARP, DHCP
- Evolució de la infraestructura i arquitectura d'Internet
-
I.2. Xarxes d'Àrea Local (LAN)
- Ethernet (IEEE 802.3): capa física, evolució, commutació, format de trama, dominis de col·lisió i difusió
- Protecció contra bucles: Spanning Tree (STP, IEEE 802.1d), Rapid STP (RSTP, 802.1w)
- Agregació d'enllaços: LAG/LACP (IEEE 802.3ad)
- Xarxes virtuals: VLANs (IEEE 802.1q), CoS (802.1p), QinQ (802.1ad)
- MLAG i protocols relacionats (MC-LAG, vPC, etc.)
- VXLAN (RFC 7348): xarxes superposades, format d'encapsulació, casos d'ús en centres de dades
- Arquitectures de xarxes de centres de dades: Spine & leaf, teixit Clos, sobre-subscripció
I.2b. Xarxes LAN Sense Fils (Wi-Fi)
- Visió general del Wi-Fi: família IEEE 802.11, bandes de freqüència (2.4 GHz, 5 GHz, 6 GHz)
- Modulació i capa física: OFDM, QAM, MIMO
- Topologies de xarxa Wi-Fi: BSS, ESS, itinerància.
- Comportament de la capa MAC: CSMA/CA, RTS/CTS, prevenció de col·lisions
- Evolució dels estàndards Wi-Fi: 802.11a/b/g/n/ac/ax (Wi-Fi 6/6E)
- Característiques de rendiment: amplada de banda, latència, cobertura, interferències
- Seguretat i gestió: WPA/WPA2/WPA3, autenticació, itinerància.
- Casos d’ús i consideracions de disseny: desplegaments densos, entorns empresarials, Wi-Fi en malla
I.3. Xarxes d'Accés i de Transport
- Arquitectura de les xarxes d'accés i el seu paper a Internet
- DSL (Línia Digital d’Abonat): ADSL, VDSL, modulació de senyal (DMT/OFDM), vectorització, diafonia, PPPoE
- HFC (Fibra-Coaxial Híbrida): evolució de DOCSIS, model d’amplada de banda compartida, propietats del coaxial
- PON (Xarxa Òptica Passiva): GPON, XG/XGS-PON, divisors, operació ascendent/descendent, T-CONTs, procés de registre ONU. Accés per fibra: transmissió òptica, bandes de longitud d’ona, fibra monomode vs multimode
I.4. Interconnexió de Xarxes a Internet
- Principis d’interconnexió de xarxes: Stub, trànsit, multihomed
- Sistemes Autònoms (AS), gestió de recursos d’Internet (IP, ASN, RIRs)
- Algorismes d’encaminament: Bellman-Ford, Dijkstra
- Protocols de Passarel·la Interior (IGPs): OSPF, IS-IS, RIP
- Protocol de Passarel·la Exterior: BGP (eBGP/iBGP), atributs de ruta, ruta AS, acords d’interconnexió i polítiques
I.5. Capacitat d'Internet i Qualitat del Servei
- Mètriques clau: amplada de banda, latència, jitter, pèrdua de paquets
- Capacitat de xarxa i sobre aprovisionament
- Memòries intermèdies: estimació de mida (BDP), multiplexació estadística, bufferbloat
- Qualitat del Servei (QoS): estratègies de cua (PQ, WFQ, LLQ), fluxos ratolí vs elefant
- Models de serveis: Serveis Integrats (IntServ) i Serveis Diferenciats (DiffServ)
I.6. Protocols de Transport
- UDP: lliurament lleuger i no fiable
- TCP: lliurament fiable, control de flux (finestra lliscant), control de congestió (Reno, Cubic, BBR)
- Algorismes de control de congestió TCP:inici lent, recuperació ràpida, model de sonda BBR
- QUIC / HTTP3: connexions multiplexades sobre UDP, xifrat, control de congestió
I.7. “Veritats” sobre Xarxes
- RFC 1925: Veritats fonamentals sobre xarxes
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)
Activitats formatives i Metodologia
| Títol | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|
| Pràctiques de laboratori | 12 | 0,48 | 1, 2, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 |
| Treball individual de l'alumne: preparació de pràctiques | 18 | 0,72 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 |
| Treball individual de l'alumne: estudi i resolució de problemes | 70 | 2,8 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 11, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 |
| Resolució de problemes | 12 | 0,48 | 1, 2, 3, 4, 5, 11, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 |
| Classes de teoria | 26 | 1,04 | 1, 2, 3, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 |
| Tutories | 2 | 0,08 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 13, 14 |
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
Avaluació
Activitats d'avaluació continuada
| Títol | Pes | Hores | ECTS | Resultats d'aprenentatge |
|---|---|---|---|---|
| Exàmens | 70% | 6 | 0,24 | 1, 2, 3, 4, 5, 6, 11, 17, 18, 19, 20, 22, 23, 24 |
| Laboratori | 30% | 4 | 0,16 | 1, 2, 3, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 |
1. Exàmens
Durant el curs es realitzaran dues proves d'avaluació:
- Examen parcial (EX_QUEUES): avalua íntegrament la part de Teoria de Cues.
- Examen final (EX_AP): avalua íntegrament la part de Protocols Avançats.
Recuperació. L'examen de recuperació permet millorar, de manera independent, la nota de cadascuna de les dues parts teòriques. La nota de la part de cues serà el màxim entre l'examen parcial i la part de cues de la recuperació (NOTA_CUES); anàlogament, la nota de la part de protocols serà el màxim entre l'examen final i la part de protocols de la recuperació (NOTA_AP). En cap cas la recuperació pot fer baixar una nota ja obtinguda. Per poder optar a la recuperació, l'estudiant ha d'haver estat avaluat prèviament en activitats que representin, com a mínim, dos terços de la qualificació de l'assignatura.
2. Pràctiques
Es realitzaran diverses activitats de pràctiques (el nombre podrà variar entre 3 i 5 segons el curs acadèmic) i un examen de pràctiques. Tant les memòries de pràctiques com l'examen de pràctiques són activitats no recuperables. La nota d'aquesta part es calcula com la mitjana entre la nota mitjana de les memòries de pràctiques (MITJ_MEM_PR) i la nota de l'examen de laboratori (EX_LAB):
NOTA_LAB = 0,5 · MITJ_MEM_PR + 0,5 · EX_LAB
Les memòries no lliurades es qualifiquen amb un zero (0).
3. Qualificació final de l'assignatura
La nota final pondera la teoria i les pràctiques utilitzant les notes de cada part (un cop aplicada la recuperació):
NFA = 0,45 · NOTA_AP + 0,25 · NOTA_CUES + 0,30 · NOTA_LAB
Es considera superada l'assignatura amb una NFA igual o superior a 5.
Nota mínima. Cal obtenir una qualificació igual o superior a 3,5 en cadascuna de les dues parts teòriques (NOTA_CUES i NOTA_AP) per separat. Si no s'assoleix aquest mínim en alguna de les dues parts, la nota final de l'assignatura serà:
NFA’ = min(NFA, 5)
L'arrodoniment de la qualificació final segueix la normativa acadèmica de la UAB.
4. Normatives del curs
Lliuraments fora de termini. Només s'accepten lliuraments fora de termini si es sol·liciten amb antelació i presenten una justificació vàlida (mèdica, laboral, etc.). En cas de lliurament fora de termini no justificat, s'aplicarà una penalització d'1 punt sobre la nota de l'activitat per cada dia de retard, fins a un mínim de zero (0).
Còpia i plagi. Qualsevol irregularitat —copiar, deixar copiar o plagiar— en una activitat d'avaluació comporta la qualificació de zero (0) en aquella activitat, amb independència del procés disciplinari que la Universitat pugui obrir d'acord amb la seva normativa. En el cas de les activitats no recuperables (memòries i examen de pràctiques), aquest zero no es pot recuperar.
Ús d'IA generativa. En les memòries de pràctiques, el professorat pot convocar proves orals ad hoc si detecta l'ús d'intel·ligència artificial com a substitut de l'esforç personal i del desenvolupament de les competències.
No Avaluable. Es consignarà la qualificació de "No Avaluable" quan l'estudiant no aporti prou evidències d'avaluació per permetre una qualificació global de l'assignatura. En concret, es considerarà No Avaluable l'estudiant que no s'hagi presentat a activitats d'avaluació que representin, en conjunt, més del 20% de la qualificació final. Un cop superat aquest llindar de participació, l'estudiant rebrà una qualificació numèrica.
No convalidació entre cursos. Cap activitat d'avaluació és convalidable d'un curs acadèmic a un altre. En cas de matrícula en un curs posterior, l'estudiant ha de tornar a realitzar i superar totes les activitats d'avaluació de l'assignatura: memòries de pràctiques, examen de pràctiques, examen parcial i examen final amb independència de les qualificacions obtingudes en cursos anteriors. No es conserven ni es traspassen notes de parts, pràctiques ni proves d'un any per al següent.
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
- Bertsekas, Dimitri, and Robert Gallager. Data networks. Athena Scientific. 2021.
- 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
Grups i idiomes de l'assignatura
La informació proporcionada és provisional fins al 30 de novembre. A partir d'aquesta data, podreu consultar l'idioma de cada grup a través d'aquest enllaç. Per accedir a la informació, caldrà introduir el CODI de l'assignatura
| Tipus de docència | Grup | Idioma | Semestre | Torn |
|---|---|---|---|---|
| (TE) Teoria | 330 | Anglès | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PAUL) Pràctiques d'aula | 331 | Anglès | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 331 | Anglès | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PAUL) Pràctiques d'aula | 332 | Anglès | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 332 | Anglès | segon quadrimestre | matí-mixt |
| (PLAB) Pràctiques de laboratori | 333 | Anglès | segon quadrimestre | matí-mixt |