IRIS-JCCM


Servicios y protocolos para la Integración de Redes de baja capacidad en entornos Inteligentes basados en SDN/NFV y redes 5G

Resumen

Las redes de comunicaciones son crucialesen una sociedad cada vez más conectada. Estas redes están en constante crecimiento y cada vez aparecen en ellas dispositivos conectados más heterogéneos, especialmente aquellos cercanos al usuariofinal, tendiendo hacia lo que se conoce como Internet de las Cosas (IoT, del inglés Internet of Things).

La quinta generación de red móvil (5G) prevéla integración de estos dispositivos en redes inteligentes apoyadas en las tecnologías de las redes definidas por software(SDN, del inglés Software-Defined Networking) y la virtualización de funciones de red (NFV, del inglés Network Function Virtualization). Sin embargo, esta integración aún no es posibleen el caso concreto de dispositivos de baja capacidad debido a suslimitaciones en energía y memoria, que divergen del modelo habitual de dispositivos de reden despliegues urbanos y de transporte.

El proyecto IRIS estudiará protocolos y servicios concretos de descubrimiento de recursos y encaminamiento eficiente, para queestos dispositivos puedan ser integrados en redes inteligentes basadas en SDN/NFV de manera satisfactoria, como es el caso de las redes 5G. El objetivo del proyecto está alineado con las prioridades estratégicas RIS3 de Castilla-La Mancha, y pretende sentar las bases para mejorar la monitorización delsistema agroalimentario y potenciar los llamados entornos rurales inteligentes, donde son especialmente habituales este tipo de redes.

Objetivos

El objetivo de este proyecto es desarrollar servicios y protocolos que permitan la integración de redes de baja capacidad en entornos inteligentes basados en la arquitectura SDN/NFV, como las redes 5G . Concretamente, se centraen las redes de sensores y se explorarán las siguientes funcionalidades, que deberán ser integradas en un sistemade gestión común:

  • Exploración y monitorización de recursos: Cada vez existen más dispositivos que se pueden conectar a Internet y además la mayoría de estos entran dentro de la categoría de dispositivos de baja capacidad (como sensores o incluso ciertos modelos de smartphone), porque sus capacidades de cómputo, memoria y batería disponible sonlimitadas. Sin embargo, no existe aún una funcionalidad de red que sea capaz de descubrir dichos recursos y ofrecerlos como servicio al resto de la red en caso de ser requerido (por ejemplo, como se realiza habitualmente con dispositivos que soportan el paradigma SDN, lo que permite decidir dónde desplegar funcionalidad NFV).

  • Encaminamiento eficiente: Una vez los recursos son descubiertos, estos no tienen por qué disponer necesariamente de un enlace directo de conexión con el resto de la red (Internet). En estos casos, se define un punto de acceso en uno de los recursos y el resto ha de encaminar salto a salto el tráfico hasta él. Se pretende proponer alternativas más eficientes energéticamente y escalables al estándar de facto actual: RPL. RPL no provee un método de integración con el resto de la red SDN/NFV (ni por tanto con redes 5G) y, además, presenta ciertas limitaciones de escalabilidad.

Como resultado principal de IRIS, se obtiene una descentralización de la capacidad de cómputo de la red, que pasa de estar exclusivamente localizada en la “nube” o “core” de la red, a estar distribuida entre diversos dispositivos, de naturaleza heterogénea y muy cercanos al usuario final. Tal y como se muestra en la figura, estos dispositivos podrían ser sensores, switches o routers, servidores, o smartphones, por ejemplo.

Un caso de uso concreto de IRIS es la monitorización de cultivos mediante redes de sensores. Estos sensores podrían facilitar la monitorización de diversos parámetros, basandosu arquitecturaen un nodo de gestión centralizado, incluso intercomunicado con redes de sensores vecinas o parejas, que pudieran aportar información adicional (como plagas, cambios de temperatura, etc.). Aunque la monitorización de redes de sensores es algo ya existente, suele implementarse mediante soluciones muy concretas (con software y hardware muy específicos), lo cual restringelas posibilidades tanto de gestión, como de interconexión. Además, todavía hay muchas limitaciones en cuanto a su integración con redes móviles (5G) o sistemas de monitorización globales (es decir, la interconexión con otras redes de similares características –o no –), así como respecto al uso de hardware heterogéneo,y la automatización de su despliegue y gestión.

Otro caso de uso podría ser la aplicación de las tecnologías de IRIS en ciudades inteligentes. En este caso, IRIS puede aprovecharel despliegue de sensores ya existentesy, basándose en estos, proveer información contextual de los usuarios, o incluso funcionar como redes autocontenidas en caso de grandes aglomeraciones, en las que suele perderse la cobertura con la red central, pero la red sigue siendo más necesaria que nunca (por ejemplo, festivales de música, emergencias, etc.). Una red autocontenida es aquella capaz de seguir funcionando al margen de su conexión con el núcleo de la red, y que puede guardar su estado para recuperar el punto en el que estaba una vez la conexión (o cobertura) se recupera.

Grupos

Redes y Sistemas Inteligentes - Networks and Intelligent Systems

Grupo de investigación perteneciente a la Universidad de Alcalá y cuyo objetivo es contribuir a la sociedad mediante la investigación, el desarrollo tecnológico y la formación de personal especializado en el ámbito de las tecnologías de la información y las comunicaciones, especialmente en relación a las redes y los servicios telemáticos, la optimización de redes complejas, los sistemas inteligentes de transporte y los sistemas de ayuda a la toma de decisiones.

Equipo

Investigador/es principal/es

Nombre Apellido/s Titulación Web
1 Elisa Rojas Sanchez Doctora en Ingeniería de Telecomunicación
2 Isaías Martínez Yelmo Doctor en Ingeniería Telemática

Miembros

Nombre Apellido/s Titulación Web
1 José Manuel Arco Rodríguez Doctor en Ingeniería de Telecomunicación
2 Juan Antonio Carral Pelayo Doctor en Ingeniería de Telecomunicación
3 Joaquín Álvarez Horcajo Doctor en Ingeniería de Telecomunicación
4 Boby Nicusor Constantin Grado en Ingeniería Telemática
5 David Carrascal Acebrón Grado en Ingeniería Telemática

Resultados

Publicaciones

Autores Titulo Año de Publicación Tipo Revista
1 David Carrascal, Elisa Rojas, Joaquin Alvarez-Horcajo, Diego Lopez-Pajares, Isaías Martínez-Yelmo Analysis of P4 and XDP for IoT Programmability in 6G and Beyond 2020 Artículo MDPI IoT
2 Joaquin Alvarez-Horcajo, Isaias Martinez-Yelmo, Diego Lopez-Pajares, Juan A. Carral y Marco Savi A Hybrid SDN Switch based on Standard P4 Code 2021 Letter IEEE Communications Letters
3 Elisa Rojas, Hedayat Hosseini, Carles Gomez, David Carrascal y Jeferson Rodrigues Cotrim Outperforming RPL with scalable routing based on meaningful MAC addressing 2021 Artículo Ad Hoc Networks
4 Rashid Amin, Elisa Rojas, Aqsa Aqdus, Sadia Ramzan, David Casillas-Perez, Jose M Arco A survey on Machine Learning Techniques for Routing Optimization in SDN 2021 Artículo IEEE Access
5 Isaias Martinez-Yelmo, Joaquin Alvarez-Horcajo, Juan Antonio Carral, Diego Lopez-Pajares eHDDP: Enhanced Hybrid Domain Discovery Protocol for network topologies with both wired/wireless and SDN/non-SDN devices 2021 Artículo Computer Networks
6 Elisa Rojas, Joaquin Alvarez-Horcajo, Isaias Martinez-Yelmo, Jose M. Arco, and Miguel Briso-Montiano Scalable and Reliable Data Center Networks by Combining Source Routing and Automatic Labelling 2021 Artículo MDPI Network
7 Diego Lopez-Pajares, Elisa Rojas, Juan A Carral, Isaias Martinez-Yelmo, Joaquin Alvarez-Horcajo. The disjoint multipath challenge: multiple disjoint paths guaranteeing scalability 2021 Artículo IEEE Access

Financiación

Este proyecto está cofinanciado por Junta de Comunidades de Castilla-La Mancha y por la Unión Europea a través del Fondo Europeo de Desarrollo Regional

Financiación otorgada

2020 2021
Presupuesto Anual 17.425,80€ 11.617,20€
Presupuesto Total 29.043,00€