Áreas de investigación

Todas las redes poseen una estructura y requieren protocolos para alcanzar sus objetivos. Los investigadores del Instituto IMDEA Networks cuentan con unos amplios conocimientos expertos en materia de arquitecturas y protocolos para redes de comunicación; por ejemplo, en cuanto al diseño de topologías de redes, al encaminamiento, a la transmisión, al almacenamiento en red, al control de congestiones y al control de acceso a medios de comunicación. Por otro lado, también llevamos a cabo actividades de investigación en otros ámbitos de la interconexión, como las redes sociales, las redes energéticas y las redes de transporte.

Nuestras labores de investigación se basan en un planteamiento multidisciplinario en lo que respecta al diseño y al conocimiento de los protocolos y las arquitecturas de red. Por ese motivo, intentamos superar las limitaciones que nos imponen las tecnologías y tenemos en cuenta los factores económicos y sociales. Por ejemplo, nuestras investigaciones en el área del encaminamiento y de la transmisión a través de la Red toman en consideración la diversidad de proveedores de servicios de internet y sus intereses económicos individuales. Cuando trabajamos en la búsqueda de soluciones centralizadas o descentralizadas a los problemas hallados, hacemos la hipótesis de que nunca existe información “perfecta”. Para poder hacer frente a dicha incertidumbre, así como a los intereses particulares de las entidades individuales, nuestro análisis adopta métodos basados en la teoría de los juegos. Además, en nuestro diseño de protocolos también hacemos el supuesto de que las conductas de las demás partes implicadas son, hasta cierto punto, siempre imprevisibles. Por consiguiente, los protocolos creados se basan en el aprendizaje y la adaptación permanentes, de forma que constituyen los principales modos de operación.

Otro de los elementos distintivos de nuestras actividades de investigación es su sentido práctico. Los datos reales sirven de punto de partida de nuestras labores analíticas, así como de fundamento para la validación de nuestras conclusiones analíticas; por ejemplo, nuestros estudios de simulación a gran escala del encaminamiento a través de internet se basan en topologías reales de la Red. Además, llevamos a la práctica nuestras ideas teóricas y hacemos que los prototipos estén a disposición del público, directamente o bien a través de nuestros socios comerciales.

Un importante enfoque de nuestro trabajo es en el área de los sistemas dentro de las redes. Por ejemplo, amplicamos técnicas de verificación de software para el desarrollo de herramientas que ayuden a los constructores de red a crear redes más fiables. También trabajamos en los aspectos de red que se relacionan con la computación en la nube.

Esta área de investigación pretende alcanzar los siguientes objetivos:

• Arquitecturas y protocolos innovadores para redes basadas en comportamiento.
  • Internet es modelado como una asociación de entidades independientes.
  • El comportamiento de homólogos no se da por supuesto.
  • El aprendizaje y la adaptación continua son los principales modos operativos.
• Reducción de la distancia (o franqueo de diferencias) entre la economía de red y las redes.
  • El despliegue de diseños innovadores se convierte en el problema principal.
  • Los entornos políticos y económicos de Internet son analizados con mayor fidelidad.
  • El conocimiento político-económico guía el diseño técnico.
• Facilitación del desarrollo y el despliegue de sistemas en red fiables y de alto rendimiento:
  
  • El correcto funcionamiento de las redes se está convirtiendo en fundamental.
  • Las Redes Definidas por Software (SDN o Software Defined Networking, por sus siglas en inglés) están revolucionando la red, pero plantean considerable riesgo.
  • Se propone aprovechar los incrementos en potencia de cálculo y ancho de banda para predecir la fiabilidad futura.
  • Se plantea seleccionar entre opciones difíciles durante el tiempo de ejecución para aumentar el rendimiento.

Energy-efficient Networking – Redes energéticamente eficientes

La producción, la distribución y el consumo de energía son asuntos del máximo interés en todo el mundo, debido a problemas como el cambio climático y la emisión de gases de efecto invernadero. El Instituto IMDEA Networks lleva a cabo numerosas actividades de investigación con el ánimo de mejorar los resultados energéticos mediante el uso de la informática y las comunicaciones. Estas iniciativas investigadoras pueden fácilmente clasificarse en dos grupos. En el primero se incluye aquella investigación que tiene como propósito lograr el ahorro de energía en sistemas informáticos y de comunicación, como los ordenadores y las redes, y que se denomina tecnologías de la información y la comunicación (TIC) para la eficiencia energética. En el segundo grupo se incluye aquella investigación que pretende crear sistemas de TIC que mejoren la producción y la distribución de energía, así como optimizar su consumo, y que se denomina TIC para la eficiencia energética.

En el campo de la eficiencia energética en las TIC, los investigadores del Instituto han elaborado métodos para ahorrar energía en redes inalámbricas; por ejemplo, mediante la desconexión de puntos de acceso en períodos de escaso tráfico o a través de la transmisión oportunista. En el caso de las redes alámbricas se han llevado a cabo labores de investigación a fin de proponer algoritmos para el encaminamiento inteligente y la planificación de paquetes que ahorren energía en redes infrautilizadas.

Un aspecto a destacar es el estudio de la aplicación óptima de equipos Ethernet de eficiencia energética (Energy Efficient Ethernet o IEEE 802.3az), donde el consumo de energía de los enlaces que siguen esta norma se ha caracterizado como una función del patrón de tráfico. Esto se ha complementado con un estudio de campo de los ahorros potenciales (en euros) de un centro de alojamiento web en Madrid. Por último, se han propuesto  modelos y técnicas de ahorro de energía en sistemas de comunicación colaborativos (peer to peer).

En el campo de las TIC para la eficiencia energética, los investigadores del Instituto han propuesto, por ejemplo, algoritmos para planificar el uso de aparatos electrodomésticos con el fin de reducir el consumo de electricidad en horas punta, así como métodos para prestar servicios eficaces a los usuarios de una estación de recarga de vehículos eléctricos. La novedad de todas estas soluciones radica en que se aplican conceptos derivados de la interconexión de redes, como el equilibrio y la equidad de las cargas. Entre los actuales campos de investigación en esta área se incluye la determinación y modificación de las pautas de consumo energético de los usuarios por medio de las redes sociales, la teoría de juegos y el diseño de mecanismos.

Esta área de investigación pretende alcanzar los siguientes objetivos:

• Diseño de algoritmos y protocolos energéticamente eficientes.
  • Las TIC representan una parte substancial del consumo energético total.
  • Se necesitan soluciones para reducir el consumo sin afectar la calidad de servicio.
  • Algoritmos innovadores que adapten la infraestructura de red a las variaciones temporales de demanda de tráfico han de ser propuestos.
• Soporte para la gestión inteligente de la energía.
  • Las comunicaciones pueden ayudar en la reducción del consumo energético en multitud de actividades.
  • Se plantean nuevos requisitos para soluciones basadas en redes en este contexto.
  • Protocolos y algoritmos innovadores para la gestión inteligente de la energía deben ser planteados.