Guía docente TEORÍA DE REDES DE TELECOMUNICACIONES. Curso

(1)

Guía docente

TEORÍA DE REDES DE TELECOMUNICACIONES

Curso 2019-20

GRADO EN INGENIERÍA EN SISTEMAS DE TELECOMUNICACIÓN (BOE 20-04-2011)

ETS DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIÓN

Universidad Politécnica de Cartagena

(2)

1. Descripción general

Nombre TEORÍA DE REDES DE TELECOMUNICACIONES Código 504102009

Carácter Obligatoria ECTS 6

Unidad temporal Cuatrimestral

Despliegue temporal Curso 2º - Segundo cuatrimestre Menciones / especialidades

Idioma en la que se imparte Castellano Modalidad de impartición Presencial

(3)

2. Datos del profesorado

Nombre y apellidos MUÑOZ GEA, JUAN PEDRO Área de conocimiento Ingeniería Telemática

Departamento Tecnologías de la Información y las Comunicaciones Teléfono 968338893

Correo electrónico [email protected] Horario de atención y ubicación

durante las tutorías

Lunes de 16:00 a 19:00 en el ANTIGONES, Planta 2, Despacho 40

Miércoles de 09:00 a 12:00 en el ANTIGONES, Planta 2, Despacho 40

Titulación Doctorado Ingeniería de Telecomunicación (Universidad Politécnica de Cartagena, 2011)

Ingeniero Técnico Telecomunicación, especialidad en Telemática (Universidad Politécnica de Cartagena, 2003) Ingeniero Telecomunicación (Universidad Politécnica de Cartagena, 2005)

Categoría profesional PROFESOR TITULAR DE UNIVERSIDAD Nº de quinquenios 2

Nº de sexenios 2

Currículum vitae https://personas.upct.es/perfil/juanp.gea

Nombre y apellidos PINTADO SEDANO, ÁNGEL ANTONIO Área de conocimiento Ingeniería Telemática

durante las tutorías Titulación

Categoría profesional PROFESOR ASOCIADO Nº de quinquenios

Nº de sexenios

Currículum vitae https://personas.upct.es/perfil/angel.pintado

(4)

Nombre y apellidos AARNOUTSE SÁNCHEZ, JUAN CARLOS JACOBO Área de conocimiento Ingeniería Telemática

Categoría profesional PROFESOR COLABORADOR-F Nº de quinquenios 3

Currículum vitae https://personas.upct.es/perfil/juanc.sanchez

Nombre y apellidos MORENO MURO, FRANCISCO JAVIER Área de conocimiento Ingeniería Telemática

Departamento Tecnologías de la Información y las Comunicaciones Teléfono

Categoría profesional LABORAL PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN Nº de quinquenios

Nº de sexenios

Currículum vitae https://personas.upct.es/perfil/javier.moreno

(5)

Nombre y apellidos BUENO DELGADO, MARÍA VICTORIA Área de conocimiento Ingeniería Telemática

Categoría profesional PROFESORA TITULAR DE UNIVERSIDAD Nº de quinquenios 2

Currículum vitae https://personas.upct.es/perfil/mvictoria.bueno

(6)

3. Competencias y resultados del aprendizaje

3.1. Competencias básicas del plan de estudios asociadas a la asignatura

[CB2]. Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio

[CB1]. Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio

3.2. Competencias generales del plan de estudios asociadas a la asignatura

[CG3]. Conocimiento de materias básicas y tecnologías, que le capacite para el aprendizaje de nuevos métodos y tecnologías, así como que le dote de una gran versatilidad para adaptarse a nuevas situaciones.

3.3. Competencias específicas del plan de estudios asociadas a la asignatura

[C3]. Específica de formación común a la rama de telecomunicación: Capacidad para utilizar herramientas informáticas de búsqueda de recursos bibliográficos o de información relacionada con las telecomunicaciones y la electrónica

[C4]. Específica de formación común a la rama de telecomunicación: Capacidad de analizar y especificar los parámetros fundamentales de un sistema de comunicaciones

[C6]. Específica de formación común a la rama de telecomunicación: Capacidad de concebir, desplegar, organizar y gestionar redes, sistemas, servicios e infraestructuras de telecomunicación en contextos residenciales (hogar, ciudad y comunidades digitales), empresariales o institucionales responsabilizándose de su puesta en marcha y mejora continua, así como conocer su impacto económico y social

[C1]. Específica de formación común a la rama de telecomunicación: Capacidad para aprender de manera autónoma nuevos conocimientos y técnicas adecuados para la concepción, el desarrollo o la explotación de sistemas y servicios de telecomunicación

[C14]. Específica de formación común a la rama de telecomunicación: 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

[C2]. Específica de formación común a la rama de telecomunicación: Capacidad de utilizar

aplicaciones de comunicación e informáticas (ofimáticas, bases de datos, cálculo avanzado, gestión de proyectos, visualización, etc.) para apoyar el desarrollo y explotación de redes, servicios y aplicaciones de telecomunicación y electrónica

[C13]. Específica de formación común a la rama de telecomunicación: 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

(7)

3.3. Competencias específicas del plan de estudios asociadas a la asignatura red distribuidos, servicios de voz, datos, audio, vídeo y servicios interactivos y multimedia

Competencias específicas de la asignatura (para aquellas asignaturas optativas que las tengan)

3.4. Competencias transversales del plan de estudios asociadas a la asignatura [TR4]. Utilizar con solvencia los recursos de información

3.5. Resultados del aprendizaje de la asignatura

Al finalizar el programa formativo, el estudiante debe ser capaz de:: Clasificar los problemas de optimización según varios criterios. Argumentar la convexidad de un problema de diseño de redes.

Interpretar el significado en el contexto de un problema de diseño de redes de la función de Lagrange, los multiplicadores y la función dual. Aplicar las condiciones KKT a los problemas convexos de diseño de redes que lo permitan. Identificar los elementos fundamentales que aparecen en un problema de diseño de redes: topología, capacidades de los enlaces, tráfico, encaminamiento. Clasificar y aplicar las medidas de prestaciones en redes a problemas de optimización. Formular, interpretar y resolver numéricamente los problemas de encaminamiento.

Formular, interpretar y resolver numéricamente los problemas de asignación de capacidad.

Formular, interpretar y resolver numéricamente los problemas de control de congestión. Formular, interpretar y resolver numéricamente los problemas de determinación de topología de nodos y enlaces.

(8)

4. Contenidos

4.1 Contenidos del plan de estudios asociados a la asignatura

Interconexión de redes. Encaminamiento. Análisis para la planificación y dimensionamiento de flujos en redes.

4.2. Programa de teoría

Unidades didácticas Temas

Unidad Didáctica 0.- Introducción T0.1. Optimización y redes de comunicaciones

Unidad Didáctica 1.- Fundamentos matemáticos de la optimización de redes

T1.1. Conjuntos convexos. Funciones convexas T1.2. Problemas de optimización

1.2.1. Clasificación

1.2.2. Programación lineal. Programación convexa. Programación no-lineal. Programación entera y entera-mixta

T1.3. Dualidad

T1.4. Condiciones de optimalidad (KKT) y análisis de sensibilidad

Unidad Didáctica 2.- Modelado de problemas de diseño de redes

T2.1. Definiciones y notación

T2.2. Medidas de prestaciones en redes T2.3. Encaminamiento

T2.4. Asignación de capacidad

T2.5. Control de congestión (modelo NUM) T2.6. Localización de nodos, diseño de

topologías y problemas genéricos de diseño de redes

4.3. Programa de prácticas

Nombre Descripción

Práctica 1.- Introducción a la herramienta Net2Plan.

En esta práctica se introduce al alumno en la utilización de la herramienta Net2Plan para la resolver problemas de diseño de redes.

Práctica 2.- Introducción al desarrollo de algoritmos en Net2Plan

En esta práctica se introduce el concepto de algoritmos de Net2Plan, y como ejecutarlos en Net2Plan.

Práctica 3.- Introducción al desarrollo de algoritmos en Net2Plan (II)

En esta práctica se introduce al alumno en el desarrollo de diseños más complejos de algoritmos de Net2Plan.

Práctica 4.- Introducción a la librería JOM En esta práctica se introduce al alumno en

(9)

4.3. Programa de prácticas

Nombre Descripción

en Net2Plan la utilización de la librería Java Optimization Modeler (JOM) para la resolución de problemas de optimización.

Práctica 5.- Encaminamiento. Formulaciones flujo-camino

En esta práctica se crean algoritmos de Net2Plan que resuelvan algunas variantes de problemas de encaminamiento del tráfico, resolviendo formulaciones flujo-camino

utilizando la librería Java Optimization Modeler (JOM).

Práctica 6.- Encaminamiento. Formulaciones flujo-enlace

En esta práctica se crean algoritmos de Net2Plan que resuelvan algunas variantes de problemas de encaminamiento del tráfico, resolviendo formulaciones flujo-enlace utilizando la librería Java Optimization Modeler (JOM).

Práctica 7.- Optimización conjunta de

encaminamiento con capacidades modulares, usando una formulación destino-enlace

En esta práctica se crean algoritmos de Net2Plan que resuelvan un problema CFA, donde las capacidades y el encaminamiento se optimizan de forma conjunta, resolviendo una formulación destino-enlace del problema.

Práctica 8.- Control de congestión En esta práctica se crean algoritmos de Net2Plan que resuelvan las formulaciones del problema de control de congestión.

Práctica 9.- Problemas de localización de nodos En esta práctica se crean algoritmos con Net2Plan para resolver las formulaciones de diversos problemas de localización de nodos.

Práctica 10.- Diseño conjunto de topología, encaminamiento y capacidades (TCFA)

En esta práctica se crean algoritmos en Net2Plan para resolver distintas variantes de problemas tipo TCFA (Topología, Flujo (routing), asignación de Capacidad).

Observaciones

Todas las prácticas a realizar: - Se impartirán en un aula de informática o laboratorio. - Serán "No obligatorias" - Se impartirán en idioma Español (excepto para el grupo bilingüe). - Se utilizarán las herramientas JOM (Java Optimization Modeller, http://www.net2plan.com/jom ) y Net2Plan (http://www.net2plan.com). JOM permite modelar en un .java problemas de optimización y resolverlos llamando a solvers. Net2Plan es un entorno para probar algoritmos de diseños de redes.

- Las prácticas se evalúan con un examen individual de prácticas, en el laboratorio. La nota se guarda para el siguiente curso.

(10)

Prevencion de riesgos

La Universidad Politécnica de Cartagena considera como uno de sus principios básicos y objetivos fundamentales la promoción de la mejora continua de las condiciones de trabajo y estudio de toda la Comunidad Universitaria. Este compromiso con la prevención y las responsabilidades que se derivan atañe a todos los niveles que integran la Universidad: órganos de gobierno, equipo de dirección, personal docente e investigador, personal de administración y servicios y estudiantes. El Servicio de Prevención de Riesgos Laborales de la UPCT ha elaborado un "Manual de acogida al estudiante en materia de prevención de riesgos" que puedes encontrar en el Aula Virtual, y en el que encontraras instrucciones y recomendaciones acerca de cómo actuar de forma correcta, desde el punto de vista de la prevención (seguridad, ergonomía, etc.), cuando desarrolles cualquier tipo de actividad en la Universidad. También encontrarás recomendaciones sobre cómo proceder en caso de emergencia o que se produzca algún incidente. En especial, cuando realices prácticas docentes en laboratorios, talleres o trabajo de campo, debes seguir todas las instrucciones del profesorado, que es la persona responsable de tu seguridad y salud durante su realización. Consúltale todas las dudas que te surjan y no pongas en riesgo tu seguridad ni la de tus compañeros.

4.4. Programa de teoría en inglés

Unidades didácticas Temas

Unit 0.- Introduction 0.1. Optimization and communication networks

Unit I.- Mathematical foundations of network optimization

1.1. Convex sets. Convex functions.

1.2. Optimization problems 1.2.1. Classification

1.2.2. Linear programming. Convex

programming. Nonlinear programming. Integer and mixed-integer programming.

1.3. Duality

1.4. Optimality conditions (KKT) and sensitivity analysis

Unit II.- Modeling network design problems 2.1. Definitions and notation

2.2. Performance metrics in networks 2.3. Routing

2.4. Capacity allocation

2.5. Congestion control (NUM model)

2.6. Node location, topology design and generic network design problems

4.5. Observaciones

Se recomienda haber cursado las asignaturas: Álgebra, Cálculo I, Redes y Servicios de Telecomunicaciones, Conmutación y Fundamentos de Programación (este último caso es especialmente importante para las prácticas, que requieren programación en Java)

(11)

5. Actividades formativas

Denominación Descripción Horas Presencialidad

Estudio personal o en grupo de alumnos

60 0

Preparación de trabajos y ejercicios (incluye tiempo para consulta bibliográfica y documentación)

60 0

Clase de teoría Clase expositiva con intervención del alumno. Resolución de dudas planteadas por el estudiante.

24 100

Clase orientada a la resolución de problemas y caso de estudio

Se plantean ejercicios cortos a resolver en clase, o problemas y casos de estudio que requieren trabajo del alumno fuera de clase.

9 100

Clase práctica en laboratorio

Se trabaja con los alumnos en el laboratorio, guiando las actividades de las sesiones de prácticas.

24 100

Realización de pruebas de evaluación (tiempo de duración de los

exámenes y otras pruebas de evaluación en el aula)

Asistencia al examen. 3 100

(12)

6. Sistema de evaluación

6.1. Sistema de evaluación

Denominación Descripción y criterios de evaluación Ponderación Examen final de teoría Examen escrito. Necesaria una nota mínima de

3.5 sobre 10 para aprobar la asignatura.

50 %

Examen de prácticas Uno o varios exámenes individuales en el laboratorio, empleando las herramientas utilizadas en las prácticas.

50 %

6.2. Evaluación formativa Descripción

Información

Tal como prevé el artículo 5.4 del Reglamento de las pruebas de evaluación de los títulos oficiales de grado y de máster con atribuciones profesionales de la UPCT, el estudiante en el que se den las circunstancias especiales recogidas en el Reglamento, y previa solicitud justificada al Departamento y admitida por este, tendrá derecho a una prueba global de evaluación. Esto no le exime de realizar los trabajos obligatorios que estén recogidos en la guía docente de la asignatura.

Observaciones

La asistencia a prácticas no es obligatoria. Los estudiantes de segunda o posterior matrícula que hayan cursado la asignatura en castellano y que opten por matricularse en el itinerario de intensificación en inglés deberán realizar y superar de nuevo todas las actividades docentes que se realicen en inglés de cara a que se les reconozca la realización de dicho itinerario.

(13)

7. Bibliografía y recursos

7.1. Bibliografía básica

Pablo Pavón Mariño Optimization of Computer Networks: Modeling and Algorithms: A Hands-On Approach. Wiley. 2016. 978-1-119-01335-8

7.2. Bibliografía complementaria

Stephen Boyd Convex Optimization. Cambridge University Press. 2004. 9780511804441

7.3. Recursos en red y otros recursos

http:/net2plan.com/jom/ http://www.net2plan.com/