Nombre	Arquitectura de Redes, Sistemas y Servicios
Acrónimo	ARSS
Titulación	Grado en Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación
Materia	Redes de Comunicación
Curso	2º
Duración	Semestral
Créditos ECTS	6
Tipología en el plan de estudios	Obligatoria, materias comunes
Tipología docente	A (4.5 ECTS grupo grande + 1.5 ECTS grupo mediano)

Descriptores

Arquitectura y modelos de referencia. Conmutación. Redes telefónicas y de datos. Interfaces y protocolos.

Contextualización y requisitos previos

Esta asignatura presenta los conceptos básicos para comprender las Redes de comunicación. Las comunicaciones hoy en día presentan un primer problema que podríamos llamar "físico" o de enlace que se basa en el intercambio de información "directa" entre dos equipos adyacentes (por ejemplo entre dos antenas enfocadas entre si). Una vez resuelto este problema, la comunicación "extremo a extremo" entre usuarios requiere que la información "cruce" varios de estos enlaces desde el origen hasta el final. Es aquí donde surge el concepto de las Redes. Ejemplos de las mismas son las redes de área local de una empresa, una universidad, un pequeño negocio o un hogar; las redes de área extensa que permiten a las operadora transportar voz, vídeo y datos atravesando distancias intercontinentales; e incluso inter-redes como la propia Internet.

Los Graduados en Ingeniería en Tecnologías de Telecomunicación son los Ingenieros mejor preparados para el diseño, instalación, gestión y mantenimiento de estas redes. Los contenidos presentados en esta asignatura resultan fundamentales para todas aquellas posteriores en la carrera que sigan esta temática, como pueden ser "Redes de Ordenadores", "Fundamentos de Tecnologías y Protocolos de Red", así como toda la intensificación en Ingeniería Telemática.

La figura 1 muestra las dependencias más cercanas de esta asignatura. En la asignatura de primer curso “Introducción a la Ingeniería y a la Gestión de Proyectos” se hace una presentación breve de gran cantidad de conceptos de la titulación, entre los que se encuentran las redes, aplicaciones y servicios telemáticos que se empezarán a desarrollar en ARSS. La dependencia con la asignatura de Estadística se centra principalmente en el tema 5 sobre cálculos de prestaciones en redes. Como dependencias posteriores, ARSS es fundamental para la asignatura de “Redes de Ordenadores” pues asienta conceptos tan básicos como la conmutación de paquetes, las arquitecturas de protocolos, los tipos de redes, etc. “Redes de Ordenadores” se centrará, a partir de estos conceptos básicos, en las redes basadas en la familia de protocolos TCP/IP. La asignatura de “Fundamentos de Tecnologías y Protocolos de Red” (FTPR) extiende la descripción de tecnologías de red que se comienza en ARSS. Así pues, si bien en ARSS se describen brevemente tecnologías como Ethernet o WiFi, en FTPR además de aumentar el detalle sobre las mismas se incluyen tecnologías de área extensa (ATM, SDH, MPLS) o de acceso (xDSL, FTTx, Cable, etc).

Figura 1 - Dependencias y relaciones de la asignatura

Metodología

La asignatura emplea la lección magistral como conductor del desarrollo del temario, sin embargo, las actividades en el aula no se limitarán a ella sino que se alternará con la resolución de problemas y cuestiones, tanto por el profesor como en grupos de trabajo en el aula. Parte de los contenidos del temario pueden desarrollarse mediante estudio personal en base a recursos de libre acceso (lecturas, vídeos, recursos web interactivos...), sustituyendo en ese caso las lecciones magistrales correspondientes por problemas. Las actividades desarrolladas en grupos medianos se llevarán a cabo en el Laboratorio de Telemática, mediante prácticas en grupo, tanto de análisis de redes y protocolos como de desarrollo de software.

Idiomas

La asignatura (teoría y prácticas) se imparte en castellano. Si algún alumno necesita comunicarse en inglés los profesores pueden atender sus dudas en dicho idioma. Se recomienda conocimiento de inglés escrito para acceder a la bibliografía recomendada. Se recomiendan los textos originales frente a las traducciones.

Evaluación

La asignatura se evalúa mediante actividades individuales y en grupo, problemas en el aula, exámenes, prácticas de laboratorio y ejercicios en casa.

Evaluación continua en el aula (3 puntos del total): Cuatro ejercicios individuales repartidos a lo largo del semestre, cada uno con un peso del 7.5%
Evaluación de prácticas (3 puntos del total, no recuperables): Durante la realización de las mismas mediante cuestiones y posteriormente mediante la entrega de informes, trabajos o programas
Examen final (3 puntos del total):

Sobre los temas 1 a 7
Duración aproximada de 2h

Ejercicios individuales fuera del aula (1 punto del total)

Puntuación mínima:

Entre los cuatro ejercicios individuales y el examen final se acumulan 6 puntos de la nota. Se deben conseguir al menos 2,5 de esos 6 puntos para sumar la nota del resto de apartados. En caso contrario, la nota final será el mínimo entre 4,5 y la suma de todas las puntuaciones.

Recuperación:

Se puede recuperar el 70% de la nota correspondiente a la teoría mediante un examen en las fechas de evaluación de recuperación
El examen será de unas 3-4h de duración
Se debe alcanzar al menos la mitad de los puntos de dicho examen para poder sumar la nota de prácticas

Contenidos

Esta asignatura presenta los conceptos básicos para comprender las Redes de comunicación. Se enfocan desde varios aspectos, tanto desde los elementos hardware que las forman, los protocolos que se emplean, los elementos lógicos software, como los parámetros fundamentales de rendimiento de las mismas. Se presentan las arquitecturas de protocolos más comunes y las funcionalidades de las diferentes capas en las mismas. Los conceptos de conmutación y de interconexión de redes son introducidos con ejemplos de tecnologías reales. Los problemas de dimensionamiento, acceso al medio, encaminamiento y transporte fiable se presentan desde el punto de vista teórico básico, incluyendo algunos ejemplos de redes y tecnologías reales, tanto para el caso de conmutación de paquetes como de tecnologías de conmutación de circuitos. Todo esto proporciona una base para cualquier asignatura posterior que requiera el empleo de protocolos o tecnologías de interconexión y conmutación.

Temario

Tema 1: Introducción

Introducción a las redes, su necesidad y su tipología

Resultados de aprendizaje:

Describir y diferenciar los tipos de arquitecturas de red según alcance, modo de transmisión, movilidad y topología.

Tema 2: Arquitecturas de conmutación y protocolos

Elementos de una red
Qué son protocolo, servicios e interfaces
Encapsulación, fragmentación y reensamblado, control de la conexión, entrega en orden, control de flujo, control de errores, direccionamiento, multiplexación
Arquitecturas de protoclos OSI y TCP/IP
Conmutación de paquetes (datagramas y circuitos virtuales) y de circuitos
Retardos de transmisión, propagación, procesamiento y en cola
Pérdidas y variación del retardo
Planificación

Resultados de aprendizaje:

Distinguir, identificar y relacionar los parámetros fundamentales de un enlace de comunicación y cómo afectan al dimensionado de una red.
Describir las principales arquitecturas de capas de los protocolos y distinguir los protocolos, servicios y funciones en una arquitectura de protocolos estándar
Describir y diferenciar las características de funcionamiento principales de las tecnologías de conmutación, entre ellas las de conmutación de circuitos y de paquetes
Diferenciar algoritmos básicos de planificación en escenarios de conmutación de paquetes

Tema 3: Introducción a las tecnologías de red

Topologías de red
Arquitectura IEEE 802 para LAN
Ethernet para LAN. Puentes y Hubs Ethernet
Introducción a las tecnologías 802.11
Introducción a las WANs. Conceptos básicos sobre ATM y PDH

Resultados de aprendizaje:

Describir las tecnologías de red de acceso y de área local para usuario residencial y empresarial.

Tema 4: Control de acceso al medio

El problema del acceso al medio
Mecanismos de acceso al medio: centralizados, sincronos, asincronos, distribuidos...
Protocolos ALOHA, CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA

Resultados de aprendizaje:

Comprender el funcionamiento de protocolos de control de acceso al medio en interfaces de comunicaciones

Tema 5: Conmutación de circuitos

La red telefónica
Introducción al teletráfico y al dimensionamiento del bloqueo externo

Resultados de aprendizaje:

Describir los elementos de la red pública telefónica
Emplear los fundamentos de la planificación y dimensionado de redes en función de parámetros de tráfico.

Tema 6: Transporte fiable

El problema del transporte fiable
Mecanismos de transporte fiable: ARQ, confirmaciones, parada y espera, timeouts, ventana deslizante, go-back-N y selective-reject

Resultados de aprendizaje:

Describir los mecanismos de entrega fiable, control de flujo y señalización de conexión en protocolos de transporte

Tema 7: Encaminamiento

El problema del enrutamiento
Algoritmos basicos de caminos en grafos
Mecanismos de enrutamiento: distance-vector, link-state...

Resultados de aprendizaje

Describir los protocolos de interconexión, los tipos de protocolos y algoritmos de encaminamiento y el proceso de comunicación extremo a extremo en un escenario de interconexión de redes

Tema 8: Programación para redes y servicios

Principios de programación
El lenguaje de programación Java
Usando Java para resolver problemas de redes

Planificación

A continuación se muestran las actividades que se planean llevar a cabo en la universidad así como aquellas que se sugieren para fuera del aula. El número de horas de clase de cada día, si son en aula o laboratorio, si son de lección magistral, problemas o prácticas, se especifican para cada día pues varían.

La sección de “Actividades” dentro de cada semana hace referencia a trabajo personal fuera del aula/laboratorio. Aquí podrá encontrarse el visionado de lecciones magistrales, la lectura de materiales, la realización de ejercicios y tests, etc. Se debe prestar especial atención a las fechas de entrega de las posibles actividades, que aparecerán junto con la actividad en la web del curso.

Semana 1

18 Feb: Tema 1, clases 1-1 y 1-2 (2h de lección magistral en el aula)

19 Feb: Práctica 1 (2h de prácticas de laboratorio)

Actividades: Visionado de los vídeos correspondientes a las horas 2-1 y 2-2. Test 2-1. Crear cuenta para acceso a la web. Apuntarse a un turno de prácticas. Revisar la planificación semanal. Revisar el método de evaluación. Repasar los materiales de “Introducción a la Ingeniería y a la gestión de proyectos” relacionados con las redes.

Lecturas recomendadas:

[Stallings11] Capítulo 1: "Data Communications, Data Networks, and the Internet"

[Kurose10] Sección 1.1 (pags 27-35, "What Is the Internet?") y sección 1.5 (pags 74-82, "Protocol Layers and Their Service Models")
[Stallings11] Secciones 2.1-2.4 (pags 61-77, "The Need for a Protocol Architecture", "A Simple Protocol Architecture", "The TCP/IP Protocol Architecture", "Standardization within a Protocol Architecture"), sección 7.1 (pags 237-241, "Flow Control"), sección 7.2 (pags 245-246, "Error Control"), sección 13.1 (pags 406-411, "Effects of Congestion")
[Stallings07] Sección 18.1 (pags 558-565)

Semana 2

25 Feb: Tema 8, clases 8-1 y 8-2 (2h de lección magistral en el laboratorio)

26 Feb: Tema 8, clase 8-3 (1h de lección magistral en el laboratorio)

Actividades:

Lecturas recomentadas sobre las clases 2-3 y 2-4:

[Stallings11] Sección 10.5 (pags 338-348, "Packet-Switching Principles")
[Kurose10] Sección 1.4 (pags 62-74, "Delay, Loss, and Throughput in Packet-Switched Networks")

Semana 3

4 Mar: Tema 2, clases 2-3 y 2-4. Tema 8 clase 8-4 (3h de lección magistral)

5 Mar: Sesión de problemas del tema 2 (2h de problemas en el aula)

Actividades: Visionado de los vídeos correspondientes a las horas 3-1 y 3-2. Test 3-1. Test 2-2

Lecturas recomendadas sobre las clases 3-1 y 3-2:

[Stallings11] secciones 15.1-15.2 (pags 471-485, "Topologies and transmission media", "LAN Protocol Architecture")
[Kurose10] 5.5 (pags 501-512, "Ethernet")

Semana 4

11 Mar: Sesión de problemas del tema 2 (2h de problemas en el aula)

12 Mar: Tema 3, clases 3-3 y 3-4 (2h de lección magistral en el aula)

Actividades: Visionado de los vídeos correspondientes a las horas 3-5 y 3-6. Tests 3-2 y 3-3.

Lecturas recomendadas:

[Kurose10] 5.6-5.6.4 (pags 512-517, "Forwarding and Filtering", "Self-Learning" y "Properties of Link-Layer Switching")
[Stallings11] secciones 15.3-15.4 (pags 485-496, "Bridges" y "Hubs and Switches")

[Stallings11] secciones 17.1-17.3 (pags 542-554, "Overview", "Wireless LAN technology" y "IEEE 802.11 Architecture and Services")
[Kurose10] secciones 6.3-6.3.1 y 6.3.3 (pags 562-566, 573-576, "WiFi: 802.11 Wireless LANs", "The 802.11 Architecrure" y "The IEEE 802.11 Frame")
[Stallings11] secciones 11.1-11.4 (pags 352-367, "The role of ATM", "Protocol Architecture", "ATM Logical Connections" y "ATM Cells")

Semana 5

18 Mar: Sesión de problemas del tema 3 (2h de problemas en el aula)

19 Mar: Práctica 2 (2h de prácticas en el Labo. de Telemática 1)

Actividades:

Semana 6

25 Mar: Primer ejercicio individual, sobre el Tema 2 y sesión de problemas del tema 3 (2h de problemas en el aula y 30-40min de evaluación)

26 Mar: Sesión de problemas del tema 3 (2h en el aula)

Actividades:

Semana 7

Semana Santa

Actividades: Visionado de los vídeos correspondientes a las horas 4-1 y 4-2. Test 4-1

Lecturas recomendadas:

[Kurose10] sección 5.3 “Multiple Access Protocols” hasta la 5.3.2 “Random Access Protocols” incluida

Semana 8

8 Abr: Segundo ejercicio individual, sobre el Tema 3 y tema 4, clases 4-3 y 4-4 (2h de lección magistral en el aula y 30-40min de evaluación)

9 Abr: Práctica 3 (2h de prácticas en el Labo. de Telemática 1)

Actividades: Test 4-2

Lecturas recomendadas:

[Kurose10] Sección 5.5.2 CSMA/CD: “Ethernet’s Multiple Access Protocol”
[Kurose10] Secciones 6.1, 6.2 (sin la 6.2.1) y 6.3 sobre inalambricas y CSMA/CA

Semana 9

15 Abr: Sesión de problemas del tema 4 (2h de problemas en el aula)

16 Abr: Sesión de problemas del tema 4 (2h de problemas en el aula)

Actividades: Visionado de los vídeos correspondientes a las horas 5-1 y 5-2. Test 5-1

Lecturas recomendadas:

[Huidobro06] secciones 1.4-1.10 (pags 10-28)

Semana 10

22 Abr: Tercer ejercicio individual, sobre el Tema 4 y Tema 5, clases 5-3 y 54 (2h de lección magistral en el aula y 30-40min de evaluación)

23 Abr: Práctica 4 (2h de prácticas en el Labo. de Telemática 1)

Actividades: Test 5-2

Lecturas recomendadas:

[Bellamy00] secciones 12-12.2.1 (pags 519-536)

Semana 11

29 Abr: Sesión de problemas del tema 5 (2h de problemas en el aula)

30 Abr: Sesión de problemas del tema 5 (2h de problemas en el aula)

Actividades: Visionado de los vídeos correspondientes a las horas 6-1 y 6-2. Test 6-1

Semana 12

6 May: Tema 6, clases 6-3 y 6-4 (2h de lección magistral en el aula)

7 May: Práctica 5 (3h de prácticas en el Labo. de Telemática 1)

Actividades: Test 6-2

Lecturas recomendadas:

[Kurose10] sección 3.4 “Principles of Reliable Data Transfer”

Semana 13

13 May: Sesión de problemas del tema 6 (2h de problemas en el aula)

14 May: Sesión de problemas del tema 6 (2h de problemas en el aula)

Actividades: Visionado de los vídeos correspondientes a las horas 7-1 y 7-2. Test 7-1

Semana 14

20 May: Tema 7, clases 7-3 y 7-4 (2h de lección magistral en el aula)

21 May: Práctica 6 (2h de prácticas en el Labo. de Telemática 1)

Actividades: Tests 7-2

Lecturas recomendadas:

[Kurose10] sección 4.5 “Routing Algorithms”

Semana 15

27 May: Cuarto ejercicio individual, sobre el Tema 6 (30-45min de evaluación)

28 May: Sesión de problemas del tema 7 (2h de problemas en el aula)

Actividades: Test 7-2

Semana 16

3 Jun: Sesión de problemas del tema 7 (2h de problemas en el aula)

4 Jun: Práctica 7 (2h de prácticas en el Laboratorio de Telemática 1)

Semana 17

14 Jun: Examen ordinario (8:00, 2-3h). Cubrirá todo el temario pero en mayor medida los temas 5 y 7 que no han sido evaluados de manera individual todavía

Semana 18

Sin actividades

Semana 19

27 Jun: Examen extraordinario (16:00, 3-4h)

Bibliografía

[Kurose10] James F. Kurose, Keith W. Ross. “Computer Networking. A top-down approach”, Ed. Addison-Wesley, 5ª edición (2010)
[Stallings11] William Stallings. “Data and Computer Communications”, Ed. Prentice Hall, 9ª edición (2011)
[Bellamy00] John C. Bellamy, "Digital Telephony", Ed. Wiley Interscience, 3ª edición, 2000
[Huidobro06] José Manuel Huidobro Moya y Rafael Conesa Pastor, "Sistemas de Telefonía", Ed. Paraninfo, 5ª edición 2006
[Eckel] Bruce Eckel, Thinking in Java, Prentice Hall

Tutoriales online de Java

http://www.freejavaguide.com/corejava.htm
http://docs.oracle.com/javase/tutorial/

Lugar de impartición

Aula ??? y Laboratorios de Telemática 1 y 2

Competencias genéricas

En esta asignatura se trabajarán las siguientes competencias genéricas:

G.2. Trabajo en equipo

G.3. Aprendizaje autónomo

G.7. Capacidad para concebir, diseñar, implementar y operar sistemas y servicios en el ámbito de las TIC

Competencias específicas

Las competencias específicas que se trabajarán en esta asignatura son:

2.4. Capacidad de analizar y especificar los parámetros fundamentales de un sistema de comunicaciones.

2.12. Conocimiento y utilización de los conceptos de arquitectura de red, protocolos e interfaces de comunicaciones.

2.13. Capacidad de diferenciar los conceptos de redes de acceso y transporte, redes de conmutación de circuitos y de paquetes, redes fijas y móviles, así como los sistemas y aplicaciones de red distribuidos, servicios de voz, datos, audio, vídeo y servicios interactivos y multimedia.

2.14. Conocimiento de los métodos de interconexión de redes y encaminamiento, así como los fundamentos de la planificación, dimensionado de redes en función de parámetros de tráfico.