Diseño y desarrollo de una arquitectura de monitorización para una red de telecomunicaciones óptico-móvil.

Abstract

En la última década, la industria de las telecomunicaciones ha experimentado un crecimiento significativo debido al aumento en la demanda de ancho de banda, impulsada por aplicaciones de alto consumo como la transmisión de video en alta definición, juegos en línea y servicios de comunicación en tiempo real. Este aumento en la demanda ha llevado a la necesidad de tecnologías avanzadas como las redes 5G para satisfacer las crecientes necesidades de conectividad. Las redes 5G prometen mejoras significativas en términos de velocidad de transmisión, latencia y confiabilidad, lo que las hace ideales para soportar el creciente tráfico de datos y la diversidad de aplicaciones emergentes. La monitorización de redes desempeña un papel esencial en la implementación de algoritmos de asignación de recursos. Proporciona una visibilidad continua del estado de red, lo que permite optimizar el uso de los recursos en tiempo real y adaptarse a las condiciones cambiantes del tráfico. Además, una monitorización efectiva es crucial para la detección temprana de problemas (ej. una falla de enlace) y la aplicación de estrategias de mitigación, asegurando así un servicio robusto y de alta calidad para los usuarios finales. En este proyecto se diseñó e implementó una arquitectura de monitorización para una red de telecomunicaciones óptico-móvil utilizando el simulador ns-3 y el módulo de extensión 5G-LENA. La motivación detrás de este trabajo se centra en la necesidad de contar con herramientas avanzadas que permitan no solo simular redes 5G, sino también monitorizar su rendimiento, detectar fallas y localizar enlaces defectuosos de manera proactiva. La arquitectura propuesta permite la extracción en tiempo de simulación de un conjunto de métricas que cuantifican el estado general de red, así como la identificación y notificación de enlaces con problemas de rendimiento. Esta capacidad se logra mediante el uso de módulos de ns-3, desarrollados en el contexto de este proyecto, que extienden la funcionalidad del “FlowMonitor” (una herramienta integrada en ns-3 para recopilar estadísticas detalladas de flujo) para incluir la recopilación detallada de estadísticas por paquete y la identificación dinámica de enlaces problemáticos. El proyecto incluye la implementación de una herramienta que monitoriza y detecta fallas en redes óptico-móviles, ajustando dinámicamente el tiempo de extracción de métricas según el estado de la red (tasa elástica de muestreo). La herramienta es escalable y configurable, permitiendo su uso en diversos escenarios de red y perfiles de tráfico. Además, se definió un formato de logs en XML para facilitar la revisión y análisis de los resultados de la simulación. Como productos de este proyecto, se dejan a disposición de la comunidad un conjunto de datasets generados durante las simulaciones, y el código fuente completo disponible en un repositorio público. En resumen, este proyecto proporciona una solución integral para la monitorización de redes 5G, ofreciendo una herramienta que no solo facilita la simulación de estas redes avanzadas, sino que también permite una gestión eficiente y proactiva de la red mediante la detección y localización de fallas. Esta arquitectura de monitorización es un paso crucial hacia la implementación de redes inteligentes y autosustentables, capaces de gestionar sus recursos y detectar problemas de manera autónoma, reduciendo así los costos operacionales y mejorando la calidad del servicio.