Teaching Plan Information

Presentation

Network Engineering aims to introduce the set of concepts and mathematical tools necessary to analyze and measure links and communication networks. Although cases of concrete application are seen, it is not a finalist subject, and the contents / competences learned / developed in the subject continue throughout the syllabus.

Associated skills

1. Know what type and what traffic there is in a communications network.

2. Know and understand the tools and principles that are considered in the analysis and dimensioning of communication links.

3. Know and understand the concepts of traffic offered, taken and lost. As well as the parameters related to the performance of communication links (delay, loss, occupation ...)

4. To analyze communication links both package level and flow / call

5. Understand the functions that implements the link layer in a communications system.

6. Understand the need for network information before transmission.

7. Understand the operation of the control mechanisms used in link-level errors (CRCs).

4. Understanding and assessing the performance of control mechanisms retransmissions (ARQ) depending on the probability of default frames for transmission on the channel.

8. Understanding the need to manage access to shared media environments canal and what mechanisms that allow sharing.

9. Understand, assess and devise mechanisms to control media access, both centralized and distributed.

10. Identify the link level functions implemented in existing communication systems.

11. Understand the level of interaction with the physical link (channel coding, modulation, bandwidth) and higher levels of the TCP / IP stack.

Learning outcomes

RA.CE5.1 Analyzes and designs networks applying modeling and simulation methodology
RA.CE5.2 Design and dimension telecommunication links and networks in terms of requirements and resources using queuing theory

Sustainable Development Goals

All.

Prerequisites

• Basic concepts of probability.

• Models of channel coding and modulation.

• Functions of the application layer, transport and network (Networks and Services 1 and 2).

Expected skills:

• Ability to understand abstract set of mathematical tools used.

• Ability to view and understand the abstraction operation of communication networks.

• Ability to learn new concepts of communication networks independently.

• Ability to understand the abstraction operation of a communications system.

• Ability to plan and solve problems analytically

Contents

Lecture 1 – Introduction, and WIFI networks
Lecture 2 – Stochastic Processes
Seminar 1 – Stochastic Processes
Lecture 3 – Markov chains I – Discrete Time Markov chains
Lecture 4 – Markov chains II – Continuous Time Markov chains
Seminar 2 – Markov chains
Lab 1 – Markov chains
Lecture 5 – Markov chains III – Use-case: Admission Control in WIFI
Lecture 6 – Modeling a network interface I – Definitions, Erlang notation, MMSK queues
Seminar 3 – Admission control WIFI
Lab 2 – Admission control in WIFI
Lecture 7 – Modeling a network interface II – MM1 and MM1K systems
Lecture 8 – Modeling end-to-end communication
Seminar 4 – MM1 and MM1K queues, end-to-end communication
Lab 3 – MM1 and MM1K queues
Lab 4 – End-to-end communication + Routing
Lecture 9 – Mid-term exam
Lecture 10 – MG1 queues I – General service times, heterogeneous flows
Lecture 11 – MG1 queues II – Multiple flows, traffic differentiation
Seminar 5 – MG1 systems
Lab 5 – MG1 WIFI example
Lecture 12 – MG1 queues III – WIFI examples
Lab 6 – Lab exam

Teaching Methods

The subject (face part) is divided into two parts: 35 hours
- Theory Sessions: Sessions joint where all the students are presented and analyzed the fundamental concepts of the subject.
- Practical sessions and seminar: sessions in small groups aimed at students and work to implement the key concepts of the subject and where the presence of the teacher is relevant.
During the classroom and individual student must:
- Understand and acquire the skills and knowledge expected.
- Completion of proposed activities, which are designed to reinforce the previous point.

Evaluation

Mark 1 = 0.6 · Final Exam + 0.2 · Mid-term Exam + 0.2 · Labs
Mark 2 = 0.7 · Final Exam + 0.1 · Mid-term Exam + 0.2 · Labs
→ if Final Exam >= 4 then Course grade = max (Mark 1, Mark 2); else Course grade = Final Exam
In July, only the final exam can be recovered.

Bibliography and information resources

Sources of information for learning. Textbooks (paper and electronic)

• L. Kleinrock; "Queuing Systems", John Wiley and Sons, 1975.

• Leon-Garcia, Widjaja; "Communication Networks" Fundamental Concepts and Key Architectures. McGraw-Hill International Editions. All editions.

• Andrew S. Tanenbaum; "Computer Networks". All editions.

• Bertsekas D., R. Gallager; "Data Networks", Prentice Hall, 1992 (Second Edition).

[Online Book] Matthew Gast; "802.11ac: A Survival Guide". O'Reilly. [link]

[Book] Eldad Perahia, Robert Stacey; "Next Generation Wireless LANs: Throughput, Robustness, and Reliability in 802.11n". Cambridge University Press, 2008

[Book, On-line version at UPF library] Next Generation Wireless LANs: 802.11n and 802.11ac / by Perahia, Eldad; Stacey, Robert. CAMBRIDGE: Cambridge University Press, 2013.

[Book, On-line version at UPF library] Sequential learning and decision-making in wireless resource management / by Zheng, Rong. Springer International Publishing , 2017.

Sources of information for learning. Further reading (paper and electronic)

• Practical Queuing Theory in Java (applet formulas + s)

http://irh.inf.unideb.hu/user/jsztrik/education/09/ english / index .html

Sources of information for learning. Bibliography reinforcement (paper and electronic)

For each training block include links to teaching resources recommended.

Educational resources. Teaching materials for the course

• Notes on the subject.

• Slides of the course.

• Collection of solved problems of the subject.

• Collection of unresolved problems of the subject.

Educational resources. Materials and tools support

For each training block include links to teaching resources recommended. In general but recommends using the following queues simulator in Java.

Java Modelling Tools: http://jmt.sourceforge.net/

Información del Plan Docente

Presentación

La asignatura Ingeniería de Redes tiene como objetivo presentar el conjunto de conceptos y herramientas matemáticas necesarias para analizar y dimensionar enlaces y redes de comunicación.

Competencias asociadas

1. Conocer qué es el tràfic y qué tipos hay en una red de comunicaciones.

2. Conocer y comprender las herramientas y los principios básicos que se consideran para el análisis y dimensionado de enlaces de comunicación.

3. Conocer y comprender los conceptos de tráfico ofrecido, cursado y perdido. Así como el conjunto de parámetros relacionado con las prestaciones de enlaces de comunicación (retraso, pérdidas, empleo, ...)

4. Saber analizar enlaces de comunicación tanto a nivel de paquete como a nivel de flujo / llamada

5. Comprender las funciones que implementa el nivel de enlace en un sistema de comunicaciones.

6. Comprender la necesidad de entramado la información antes de su transmisión.

7. Comprender el funcionamiento de los mecanismos de control de errores utilizados a nivel de enlace (CRCs).

4. Comprender y saber evaluar las prestaciones de los mecanismos de control de retransmisiones (ARQ) en función de la probabilidad de quiebra de tramas durante su transmisión en el canal.

8. Comprender la necesidad de gestionar el acceso al medio en entornos de canal compartido y qué mecanismos permiten realizar esta compartición.

9. Comprender, evaluar y diseñar mecanismos de control de acceso al medio, tanto centralizados como distribuidos.

10. Identificar las funciones de nivel de enlace implementadas en los sistemas de comunicaciones actuales.

11. Comprender las interacciones del nivel de enlace con el nivel físico (codificación de canal, modulaciones, anchos de banda) y con los niveles superiores de la pila TCP / IP.

Resultados del aprendizaje

RA.CE5.1 Analiza y diseña redes aplicando metodología de modelado y simulación
RA.CE5.2 Diseña y dimensiona enlaces y redes de telecomunicación en términos de requerimientos y recursos utilizando teoría de colas

Objetivos de Desarrollo Sostenible

Todos.

Prerrequisitos

• Conceptos básicos de probabilidad.

• Modelos de canal, modulación y codificación.

• Funciones del nivel de aplicación, transporte y red (Redes y Servicios 1 y 2).

Las capacidades básicas esperadas son:

• Capacidad de abstracción para entender el conjunto de herramientas matemáticas que se utilizarán.

• Capacidad de abstracción para visualizar y comprender el funcionamiento de las redes de comunicación.

• Capacidad de aprender nuevos conceptos de redes de comunicación de manera independiente.

• Capacidad de abstracción para entender el funcionamiento de un sistema de comunicaciones.

• Capacidad de plantear y resolver problemas de manera analítica

Contenidos

Lecture 1 – Introduction, and WIFI networks
Lecture 2 – Stochastic Processes
Seminar 1 – Stochastic Processes
Lecture 3 – Markov chains I – Discrete Time Markov chains
Lecture 4 – Markov chains II – Continuous Time Markov chains
Seminar 2 – Markov chains
Lab 1 – Markov chains
Lecture 5 – Markov chains III – Use-case: Admission Control in WIFI
Lecture 6 – Modeling a network interface I – Definitions, Erlang notation, MMSK queues
Seminar 3 – Admission control WIFI
Lab 2 – Admission control in WIFI
Lecture 7 – Modeling a network interface II – MM1 and MM1K systems
Lecture 8 – Modeling end-to-end communication
Seminar 4 – MM1 and MM1K queues, end-to-end communication
Lab 3 – MM1 and MM1K queues
Lab 4 – End-to-end communication + Routing
Lecture 9 – Mid-term exam
Lecture 10 – MG1 queues I – General service times, heterogeneous flows
Lecture 11 – MG1 queues II – Multiple flows, traffic differentiation
Seminar 5 – MG1 systems
Lab 5 – MG1 WIFI example
Lecture 12 – MG1 queues III – WIFI examples
Lab 6 – Lab exam

Metodología docente

La asignatura (parte presencial) se divide en dos partes: 35 horas
- Sesiones de teoría: Sesiones conjuntas con todos los alumnos que se presentan y analizan los conceptos fundamentales de la asignatura.
- Sesiones prácticas y de seminario: Sesiones en grupos reducidos que tienen por objetivo que los estudiantes trabajen y pongan en práctica conceptos claves de la asignatura y donde la presencia del profesor se relevante.
Durante la parte no presencial o trabajo individual el estudiante debe:
- Comprender y alcanzar las competencias y conocimientos esperados.
- Realización de las actividades propuestas, que están diseñadas para reforzar el punto anterior.

Evaluación

Mark 1 = 0.6 · Final Exam + 0.2 · Mid-term Exam + 0.2 · Labs
Mark 2 = 0.7 · Final Exam + 0.1 · Mid-term Exam + 0.2 · Labs
→ if Final Exam >= 4 then Course grade = max (Mark 1, Mark 2); else Course grade = Final Exam
In July, only the final exam can be recovered.

Para superar el curso, se requiere una nota mínima de 4 en el examen final.
Sólo se puede recuperar el examen final en la convocatoria extraordinaria de Julio.

Bibliografía y recursos de información

Fuentes de información para el aprendizaje. Bibliografía básica (soporte papel y electrónico)

• L. Kleinrock; "Queueing Systems", John Wiley and Sons, 1975.

• Leon-Garcia, Widjaja; "Communication Networks" Fundamental Concepts and Key Architectures. McGraw-Hill International Editions. All editions.

• Andrew S. Tanenbaum; "Computer Networks". All editions.

• D. Bertsekas, R. Gallager; "Fecha Networks", Prentice Hall, 1992 (Second Edition).

[Online Book] Matthew Gast; "802.11ac: A Survival Guide". O'Reilly. [link]

[Book] Eldad Perahia, Robert Stacey; "Next Generation Wireless LANs: Throughput, Robustness, and Reliability in 802.11n". Cambridge University Press, 2008

[Book, On-line version at UPF library] Next Generation Wireless LANs: 802.11n and 802.11ac / by Perahia, Eldad; Stacey, Robert. CAMBRIDGE: Cambridge University Press, 2013.

[Book, On-line version at UPF library] Sequential learning and decision-making in wireless resource management / by Zheng, Rong. Springer International Publishing , 2017.

Fuentes de información para el aprendizaje. Bibliografía complementaria (soporte papel y electrónico)

• Practical Queuing Theory in Java (formulas + applet s)

http://irh.inf.unideb.hu/user/jsztrik/education/09/ english / index .html

Fuentes de información para el aprendizaje. Bibliografía de refuerzo (soporte papel y electrónico)

Para cada bloque formativo se incluyen enlaces a los recursos didácticos recomendados.

Recursos didácticos. Material docente de la asignatura

• Apuntes de la asignatura.

• Transparencias de la asignatura.

• Colección de problemas resueltos de la asignatura.

• Colección de problemas no resueltos de la asignatura.

Recursos didácticos. Materiales y herramientas de apoyo

Para cada bloque formativo se incluyen enlaces a los recursos didácticos recomendados. A nivel general pero se recomienda la utilización del siguiente simulador de colas en Java.

Java Modelling Tools: http://jmt.sourceforge.net/