Arquitectura de gestión distribuida para redes malladas inalámbricas : aplicación en el entorno de la red personal

ABSTRACT: This PhD proposes a management architecture based on a centralized/hierarchical organizational model, with three levels, that was tailored to suit a new generation personal networks architecture, which fosters novel concepts such as the Community Area Network (CAN), where the personal environments share services and resources within a distributed environment. This management architecture is implemented and validated over a testbed that was one of the outcomes of the PACWOMAN European project. The implementation of this testbed was the starting point of a new research line, which theoretically characterizes multi-hop networks, so as to improve the proposed management architecture, evolving it towards a distributed and hierarchical model. In order to so, we study different multi-hop network deployments, analyzing various strategies to assign the agent/manager roles amongst the nodes. After identifying a number of figures of merit, we identify which of the manager assignment strategies provides the most appropriate behaviour; the results yield that the sub-optimum topology-aware strategy was the one offering the best performance. In a following phase, we carry out a complete development of the management architecture within the framework of the NS-2 simulator, composed by both the management and discovery modules. The first one includes the agent/manager functionalities, while the second one implements the discovery protocol with two operation modes (proactive and reactive). The implementation is used to study (exploiting the possibilities brought about by simulation techniques) different network topologies, assessing the performance of the manager assignment strategies as well as the behaviour of the discovery protocols. Finally, we study two services that are complementary to the management architecture; the first one is a polling scheme with two strategies (distributed and centralized); on the other hand, we also analyze a scenario where the agents generate traffic to external networks, and they exploit the manager nodes as gateway entities that enable such communication.RESUMEN: En esta tesis se propone, en primer lugar, una arquitectura de gestión basada en un modelo de organización centralizado/jerárquico de tres niveles, que se adapta a las características de una arquitectura de redes personales de nueva generación, incluyendo conceptos novedosos como la Community Area Network (CAN), en la que los entornos personales comparten servicios y recursos en entornos distribuidos. Esta arquitectura de gestión se implementa y valida sobre un prototipo enmarcado en el proyecto europeo PACWOMAN. Este prototipo es, además, el punto de partida de una nueva línea de investigación, en la que se caracteriza de forma teórica las redes multi-salto, para mejorar la arquitectura de gestión propuesta inicialmente, hacia un modelo distribuido y jerárquico. Para ello se estudian diferentes despliegues en los nodos de la red multi-salto, y se analizan varias disciplinas de asignación de los papeles de agente y gestor sobre la red. Tras identificar las métricas de mérito más relevantes, se evalúan las mejores estrategias de asignación de gestores, obteniendo resultados que permiten establecer la idoneidad de las estrategias, siendo la alternativa sub-óptima topológica la que mejores resultados ofrece. En una siguiente fase del trabajo, se lleva a cabo un desarrollo completo de la arquitectura de gestión en el marco del simulador NS, incluyendo los módulos de gestión y de descubrimiento. El primero integra las funcionalidades de agente/gestor, mientras que el segundo implementa el protocolo de descubrimiento según dos modos de operación (proactivo y reactivo). La implementación se utiliza para simular distintas topologías de red, analizando las estrategias de asignación y el funcionamiento de los protocolos de descubrimiento. Finalmente, se estudian dos aplicaciones complementarias a la arquitectura de gestión, como son un mecanismo de sondeo con dos disciplinas (centralizada y distribuida), para que los gestores accedan a la información de los nodos gestionados y otra que evalúa un escenario en el que los agentes generan tráfico, que deberá ser encaminado, hacia un conjunto de nodos (los gestores en la arquitectura propuesta), para que, a modo de Gateway, habiliten la comunicación hacia redes externas