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. Parte de los contenidos del temario pueden desarrollarse mediante estudio personal en base a recursos de libre acceso (lecturas, vídeos, recursos web interactivos…). 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 (5.25 puntos del total): Siete ejercicios individuales repartidos a lo largo del semestre, cada uno con un peso del 7.5%
Evaluación de prácticas (2.5 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 (1.5 puntos del total):

Sobre los temas 1 a 7
Duración aproximada de 2h

Ejercicios individuales fuera del aula (0.75 puntos del total)

Puntuación mínima:

Entre los siete ejercicios individuales y el examen final se acumulan 6.75 puntos de la nota. Se debe conseguir al menos la mitad de esos puntos para sumar la nota del resto de apartados. En caso contrario, la nota final será la de las pruebas individuales más el final reescalada sobre 10 puntos.

Recuperación:

Se puede recuperar el 75% 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. Si no, la calificación final será la nota de este examen reescalada sobre 10 puntos.
Se puede elegir entre guardar la nota de uno de los ejercicios de evaluación continua o hacer su problema equivalente de recuperación

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 0: 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 1: 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 2: 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 3: 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 4: 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 5: 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 6: 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 7: 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

8 Sept: Tema 0, clases 0-1 y 0-2 (2h de lección magistral en el aula)

9 Sept: Tema 1, clase 1-1 (1h de lección magistral en el aula) y Práctica 1 para el grupo 1 (2h de prácticas de laboratorio)

Actividades: Crearse una cuenta personal en https://www.tlm.unavarra.es . Apuntarse a un turno de prácticas (en la web del curso al final, en la sección de “Prácticas de laboratorio”). 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. Ver vídeos de repaso y extra.

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")

Semana 2

15 Sept: Tema 1, clases 1-2 y 1-3 y 1h de problemas en el aula (3h en el aula comenzando a las 8:00)

16 Sept: Tema 2, 1h de problemas en el aula y Práctica 1 para el grupo 2 (primero 1h en aula y después 2h de prácticas en el laboratorio)

Actividades: Ver vídeos complementarios. Completar los cuestionarios 1-1 y 1-2. Realizar problemas del tema 1 (hay vídeos con algunos de ellos resueltos)

Lecturas recomentadas sobre las clases del tema 1:

[Stallings11] 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)
[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

22 Sept: Evaluación del tema 1 y Tema 2, clase 2-1 (2h en el aula contando la evaluación)

23 Sept: Tema 2, clase 2-2 y Práctica 2 para el grupo 1 (primero 1h en aula y después 2h de prácticas en el laboratorio)

Actividades: Completar el cuestionario 2-1.

Lecturas recomendadas sobre las clases del tema 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

29 sep: Tema 2, clase 2-3 y 1h de problemas (2h en el aula)

30 sep: Tema 2, 1h de problemas y Práctica 2 grupo 2 (primero 1h en aula y después 2h de prácticas en el laboratorio)

Actividades: Completar el cuestionario 2-2

Lecturas recomendadas sobre las clases del tema 2:

[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

6 oct: Evaluación del tema 2 y Tema 3, clase 3-1 (2h en el aula contando la evaluación)

7 oct: Tema 3, clase 3-2 y Práctica 3 para el grupo 1 (primero 1h en el aula y después 2h de prácticas en el laboratorio)

Actividades: Completar el cuestionario 3-1. Intentar hacer un problema del tema (el 3.6)

Lecturas recomendadas:

[Kurose10] sección 5.3 “Multiple Access Protocols” hasta la 5.3.2 “Random Access Protocols” hasta la pagina 489. (Cuando empieza lo del CSMA es para la semana que viene)

Semana 6

13 oct: Tema 3, clase 3-3 y 1h de problemas (2h en el aula)

14 oct: Tema 3, 1h de problemas y Práctica 3 grupo 1 (primero 1h en aula y después 2h de prácticas en el laboratorio)

Actividades: Completar el cuestionario 3-2

Lecturas recomendadas:

[Kurose10] sección 5.3.2 CSMA
[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 7

20 oct: Evaluación del tema 3 y Tema 7, clase 7-1 (2h en el aula contando la evaluación)

21 oct: Tema 7, clase 7-2 y Práctica 4 grupo 1 (primero 1h en aula y después 2h de prácticas en el laboratorio)

Actividades: Realizar el problema 7-1

Semana 8

27 oct: Tema 7, clases 7-3 y 7-4 (2h en el aula)

28 oct: Tema 7, clase 7-5 y Práctica 4 grupo 2 (primero 1h en aula y después 2h de prácticas en el laboratorio)

Actividades: Realizar el problema 7-2

Semana 9

3 nov: Tema 7, clase 7-6 y tema 4, clase 4-1 (2h en el aula)

4 nov: Tema 4, clase 4-2 y Práctica 5 grupo 1 (primero 1h en aula y después 2h de prácticas en el laboratorio)

Actividades: Completar el cuestionario 4-1

Lecturas recomendadas:

[Huidobro06] secciones 1.4-1.10 (pags 10-28)
[Bellamy00] secciones 12-12.2.1 (pags 519-536)

Semana 10

10 nov: Tema 4, clase 4-3 y 1h de problemas (2h en el aula)

11 nov: Tema 4, 1h de problemas y Práctica 5 grupo 2 (primero 1h en el aula y después 2h de prácticas en el laboratorio)

Actividades: Completar el cuestionario 4-2. Ver vídeo extra sobre casos analíticos sencillos.

Semana 11

17 nov: Evaluación del tema 4 y Tema 5, clase 5-1 (2h en el aula)

18 nov: Práctica 7 para el grupo 1 (3h de prácticas en el laboratorio)

Lecturas recomendadas:

[Kurose10] sección 4.5 “Routing Algorithms” pero solo el comienzo hasta la 4.5.1

Semana 12

24 nov: Evaluación del tema 7 y Tema 5, clase 5-2 (2h en el aula contando la evaluación)

25 nov: Tema 5, clases 5-3, 5-4 y 5-5 (3h en el aula)

Lecturas recomendadas:

[Kurose10] sección 4.5 “Routing Algorithms”

Semana 13

1 dic: Evaluación del tema 5 y Tema 6, clase 6-1 (2h en el aula contando la evaluación)

2 dic: Tema 6, clases 6-2 y 6-3 (2h en el aula)

Semana 14

8 dic: FESTIVO

9 dic: Práctica 7 para el grupo 2 (3h de prácticas en el laboratorio)

Semana 15

15 dic: Práctica 6 los dos grupos juntos (2h en el laboratorio)

16 dic: Tema 6, clases 6-4 y 6-5 (2h en el aula)

Semana 16

22 dic: Evaluación del tema 6 (1h en el aula para evaluación)

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 220 y Laboratorio de Telemática 1

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.