Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

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https://hdl.handle.net/20.500.12590/17985

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Browsing Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica by browse.metadata.advisor "Fernández del Carpio, Gonzalo Mauricio"

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    Extensión del protocolo ZigBee para un nuevo esquema de enrutamiento mediante filtros de Bloom
    (Universidad Católica San Pablo, 2016) Ampuero Herrera, Hector Jesús; Fernández del Carpio, Gonzalo Mauricio
    El estándar IEEE 802.15.4/ZigBee, creado para redes de sensores inalámbricos (WSN), permite a las WSNs crear su propia topología de red. Ese proceso empieza cuando nodos intermedios y finales envían mensajes de solicitud de conexión a su nodo padre. El nodo padre repite la solicitud a su nodo coordinador; luego el nodo coordinador asigna direcciones cortas de 16 bits a los no dos solicitantes, los cuales a su vez asignan grupos de direcciones a sus nodos descendientes. Los no dos solicitantes, cada cierto tiempo envían sus tablas de direcciones vecinas al coordinador. El no do coordinador forma una topología en árbol, constituyéndose en la raíz del árbol. De esta manera, toda comunicación debe hacerse siempre a través del nodo coordinador. Este sistema implica actualizaciones periódicas de topología, tablas y registros; el sistema de asignación de direcciones es complejo y requiere de un cálculo sobre los nodos hijos, para poder repartirles los conjuntos de direcciones que requieren. Las redes de sensores están conformadas por nodos de bajas prestaciones y es deseable tratar de reducir al máximo el uso de memoria, procesador, energía, etc. En este trabajo proponemos un esquema de enrutamiento para nodos inalámbricos ZigBee basado en filtros de Bloom. En esta propuesta, cada nodo genera independientemente su propio identificador, formado como un filtro de Bloom. Por cada petición unicast/multicast se establece un árbol y de acuerdo a éste se generan resúmenes de los no dos hijos, que serán almacenados en cada nodo. Así cada paquete tiene como cabecera también el resumen de su propia ruta o árbol, y salto a salto se decide irradiar o no el paquete al llegar a un nodo, dependiendo de si la verificación ha tenido éxito (una verificación sencilla basada en operaciones AND). A pesar que los filtros de Bloom presentan falsos positivos, en este mecanismo éstos significan un muy bajo porcentaje debido a que salto a salto, gracias a los resúmenes de no dos, el filtro de la cabecera del paquete se renueva con el resumen de los nodos hijos, evitando así además la aparición de bucles. En cada nodo únicamente se guarda el filtro resumen de los hijos por cada petición unicast/multicast. Para comprobar la eficacia de este esquema, se han generado aleatoriamente peticiones multicast en distintas topologías de red. De esta manera, se ha conseguido: eliminar la complejidad de la asignación de direcciones, se reduce la necesidad del uso de grandes tablas de enrutamiento y, finalmente, los paquetes no requieren ser enviados siempre desde el mismo nodo coordinador (pueden ser enviados desde cualquier nodo).
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    Implementación de mecanismos de enrutamiento sin estado en un nodo para el tráfico multicast MPLS en la plataforma NetFPGA
    (Universidad Católica San Pablo, 2014) Martínez Aguilar, Roberto Boris; Fernández del Carpio, Gonzalo Mauricio
    El Internet Protocol Multicast (IP Multicast) es un estándar que se desarrolló para poder soportar, de manera eficiente, un gran número de servicios y aplicaciones. Sin embargo, muchas redes de transporte no cuentan con una capacidad multicast real. Para emular una red multicast, se utilizan varias conexiones unicast, malgastando ancho de banda y haciendo crecer en gran medida las tablas de enrutamiento. Esto desalienta a los Proveedores de Servicios de Internet (ISP) de incorporar servicios multicast en sus redes. Recientes investigaciones han surgido con el objetivo de incluir la información de las rutas en las cabeceras de los paquetes, reduciendo así drásticamente el consumo de recursos en la gestión de tablas de enrutamiento con miles de entradas . Estas soluciones utilizan el principio de funcionamiento de los filtros de Bloom, los cuales permiten resumir rutas y árboles y codificarlos en simples arreglos de bits que se insertan en las cabeceras de los paquetes. Algunas de éstas propuestas se han llegado a implementar físicamente en prototipos de nodos. Sin embargo, el mecanismo DMPSS (la más reciente de las propuestas), que consiste en codificar en una pila de filtros de Bloom jerárquicos las rutas/árboles de los paquetes, aún no ha sido implementado ni probado en un prototipo de hardware. El presente trabajo tiene como objetivo realizar la implementación de un prototipo de nodo con la solución D-MPSS en la plataforma NetFPGA, la cual ha sido diseñada especialmente para redes de transporte. En este diseño, se reemplazan las cabeceras MPLS por cabeceras con pilas de filtros de Bloom jerárquicos y, usando un mínimo número de entradas en las tablas de enrutamiento, es posible encaminar los paquetes unicast o multicast. El paso del diseño hacia la concreción de un prototipo no es un problema trivial, sino que implica el idear estrategias de evaluación de los filtros, la compresión y descompresión de los mismos, además de diversos otros aspectos que significan importantes retos. La plataforma NetFPGA es un dispositivo de hardware reconfigurable de uso libre, que puede trabajar asumiendo el funcionamiento de cualquier tipo de dispositivo de la red, ya sean enrutadores, conmutadores, interfaces de red, etc. También permite que se modifiquen los modelos preestablecidos o incluso crear nuevos, dándole completa libertad al usuario que desee programar en ella cualquier diseño digital. De esta manera, realizar la implementación de los mecanismos de enrutamiento presentados, resulta ser altamente viable. Por otro lado, la obtención de resultados (al trabajar a nivel de capa física) llega a ser mucho más precisa y cercana a un entorno real.
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    Propuesta de extensión del protocolo IEEE 802.11 en modo Pcf para ampliar la cobertura de celdas en una WLAN mediante nodos relay
    (Universidad Católica San Pablo, 2019) Zegarra Zegarra, Helen Stephany; Fernández del Carpio, Gonzalo Mauricio
    Actualmente el desarrollo de nuevas tecnologías, genera una mayor cantidad de tráfico entre las redes de uso público que con el tiempo se vuelven más densas y con poca capacidad para responder a todos los usuarios actualmente existentes. En estas redes, tales como las redes de campus universitarios, hospitales, escuelas y centros comerciales; la cantidad de dispositivos conectados se incrementa cada vez más y en muchos casos, estos dispositivos tienen un mayor requerimiento de ancho de banda, debido al empleo masivo de nuevas aplicaciones que permiten al usuario, una mayor interacción con su entorno y con la red. Es por esto que la distribución actual de redes no es capaz de cumplir con todos los requerimientos de ancho de banda de todos los usuarios. Por lo que se propone una solución a este problema, ampliando la cobertura de las celdas en la red aplicando un mecanismo de extensión del protocolo IEEE 802.11 Wi-Fi en modo PCF (Point Coordination Function), empleando Nodos Relay, que de manera aleatoria brindan conexión a los dispositivos que se encuentran fuera del alcance del área de cobertura de la celda en caso la celda brinde las condiciones de ancho de banda disponible y alcance en el radio de cobertura. Esta propuesta amplía el rango de cobertura de la celda de la red, logrando que dispositivos que no encuentran la capacidad de conectarse debido a que no se encuentran cerca de una celda de la red, o que se encuentran en una celda que ya no tiene ancho de banda disponible para brindar conexión a más usuarios, puedan ser capaces de conectarse a la red. Lo que nos da como resultado una mejora en el número de usuarios conectados a la red y en el mejor aprovechamiento del uso de ancho de banda de la red, que según los resultados obtenidos puede variar en una mejora máxima del 25% del porcentaje de uso de ancho de banda en la red y un 15 % en el incremento del número de usuarios conectados a la red, ampliando así el rango de cobertura de la celda de Wi-Fi. Obteniendo como consecuencia una mejora significativa en el uso de recursos en la red.