Algoritmos, modelos y protocolos para el enrutamiento de datos en redes de comunicaciones tolerantes a interrupciones con predictibilidad probabilista

• Autores: Raverta, Fernando Dario
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Finochietto, Jorge Manuel; https://orcid.org/0000-0003-1738-5480
• Materia: Redes Satelitales; DTN; Disrupciones; Enrutamiento; Incertidumbre; DTN Inciertas; Procesos de Decision de Márkov (MDP)
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (DCI)--FCEFN-UNC, 2024
Fil: Raverta, Fernando Dario. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.
Esta tesis doctoral se enmarca dentro del campo de estudio de las redes de comunicaciones tolerantes a retardos e interrupciones (Delay/Disruption Tolerant Networks, DTNs). Este paradigma de red fue originalmente propuesto para brindar conectividad en el contextode las redes de comunicación interplanetarias, donde los períodos de comunicación entre los nodos son esporádicos y pueden involucrar grandes retardos. No obstante, se ha demostrado que este enfoque es bene cioso en otros entornos, tales como las redes de comunicaciones vehiculares y las redes de comunicación entre satélites que orbitan la Tierra, siendo estas últimas de particular relevancia para este trabajo doctoral. El enfoque DTN es especialmente importante para las redes de satélites, ya que permite el desarrollo de aplicaciones satelitales distribuidas que pueden ofrecer mayores prestaciones, robustez y exibilidad respecto a las aplicaciones tradicionales. En las aplicaciones tradicionales, un mismo satélite es responsable de observar la Tierra a través de instrumentos especializados y, al mismo tiempo, de descargar la información recolectada a la estación terrena. Sin embargo, disponer de una arquitectura DTN habilitaría a que el satélite que adquiere los datos pueda transferirlos a otros satélites para que estos realicen la descarga a tierra. La implementación de esta capacidad podría implicar mejoras signi cativas tanto en la disminución del retardo en la bajada de información a la Tierra como en el tiempo transcurrido desde la adquisición hasta la descarga (edad de la información). En consecuencia, esta tecnología podría habilitar nuevos dominios de aplicación para las redes de satélites. Uno de los aspectos más críticos de la arquitectura DTN, y de particular relevancia para este trabajo doctoral, es el encaminamiento de los datos o enrutamiento a través de una red con conexiones intermitentes. Este problema ha sido abordado de diferentes maneras según la naturaleza de los contactos en las redes DTN, los cuales pueden ser plani cados, probabilísticos u oportunísticos. Particularmente, las redes de satélites están comprendidas dentro de las redes DTN con contactos plani cados, ya que se pueden calcular las oportunidades de transmisión con un alto grado de precisión. Sin embargo, eventos inesperados como la falta de energía, interferencias, desapuntamiento de antenas e incluso el reinicio de los sistemas de comunicación para recuperarse de una falla causada por la radiación, pueden hacer que la topología plani cada no se replique en la realidad. Este problema se agrava con la tendencia de utilizar componentes no diseñados específi camente para uso espacial en los satélites. Con el objeto de brindar mejores soluciones de enrutamiento en redes plani cadas sujetas a fallas, esta tesis doctoral propone de nir una nueva categoría de redes DTN: las Redes DTN Inciertas o Uncertain DTNs (UDTNs) en inglés. En este contexto, se propone un modelado basado en Procesos de Decisión de Márkov (MDP) para calcular soluciones óptimas de enrutamiento con y sin replicación en UDTNs. Las soluciones de enrutamiento derivadas de este modelo dependen de un conocimiento global del estado de la red, lo cual puede hacer que el enrutamiento calculado no sea implementable en redes DTNs reales. Para abordar este desafío, se han propuesto y estudiado esquemas subóptimos pero implementables. Por último, y no menos importante, los resultados de esta investigación fueron bien recibidos en la comunidad. En este sentido, los resultados preliminares fueron discutidos en diferentes conferencias nacionales e internacionales, y el aporte central fue publicado en una importante revista del área.
Fil: Raverta, Fernando Dario. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales; Argentina.