Alarmas comunitarias basadas en arquitecturas SDN e IOT
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Date
2021
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Volume Title
Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial. Maestría en Telecomunicaciones
Abstract
EXECUTIVE SUMMARY
Citizen security systems of today more than ever represent a tool of high impact and vital importance
for the Society of the 21th Century. Its technological maturity has allowed it to be included in
several geographical areas as part of government policies and has even managed to be constitutionally
catalogued as a right of all citizens.
With the growth of the demand for citizen security systems and the continuous technological advances
linked to it. The data that transits over the computational networks that support such systems, constantly
suffer from saturation problems and bottlenecks caused by the lack of traffic management policies and
quality of service.
In traditional network topologies, data is considered equally without distinguishing protocol or priority;
because central routers contain policies preloaded and preconfigured by hardware manufacturers.
However, in network segments where traffic management is required to be optimized; it is necessary
to create custom policies for each of the devices that make up that network.
In terms of network control, this represents another major obstacle during the expansion, migration or
upgrade of large networks such as those intended for monitoring community alarms that include critical
video, audio and data traffic.
The research proposes a restructuring of traditional data networks, using two emerging technologies
designed for decongestion. In the first instance, a software-defined network architecture (SDN) is
used to separate the control plane from the data plane on the network switches and thereby solve the
problems of expansion, migration or upgrade of large networks. Second, the infrastructure of community
alarms activated by radio frequency devices is replaced by an IoT network architecture with MQTT
communications protocol. Finally, we present the results of a bandwidth analysis of a traditional network without control policies
over which digital audio services (VoIP), video surveillance (CCTV), data and IoT control packets
pass; demonstrating that critical traffic services tend to capture 80% of the total bandwidth of the
network. And in addition, the advantages and results of a software-defined network topology designed
to work synergistically with IoT protocols are evaluated. In addition to providing simplicity and
simplicity during the implementation of traffic and quality of service policies configured through a
web environment that can be implemented and replicated in high-demand network environments.
Description
RESUMEN EJECUTIVO
Los sistemas de seguridad ciudadana hoy más que nunca representan una herramienta de alto impacto
y de vital importancia para la sociedad del siglo XXI. Su madurez tecnológica le ha permitido ser
incluida en varias zonas geográficas como parte de las políticas gubernamentales e inclusive ha logrado
ser catalogada constitucionalmente como un derecho de todos los ciudadanos.
Con el crecimiento de la demanda de sistemas de seguridad ciudadana y los continuos avances
tecnológicos ligados a ello. Los datos que transitan sobre las redes computacionales que soportan dichos
sistemas, sufren constantemente de problemas de saturación y cuellos de botella causados por la falta
de políticas de gestión de tráfico y calidad de servicio.
En las topologías de red tradicional, los datos son considerados por igual sin distinguir protocolo o
prioridad; debido a que los enrutadores centrales contienen políticas precargadas y preconfiguradas
por los fabricantes del hardware. Sin embargo, en los segmentos de red donde se requiere optimizar
la gestión del tráfico; es necesario crear políticas personalizadas por cada uno de los dispositivos que
conformen dicha red.
En términos de control de red, esto representa otro gran obstáculo durante la expansión, migración o
actualización de redes de gran tamaño como las destinadas al monitoreo de alarmas comunitarias que
incluyen tráfico crítico de video, audio y datos.
La investigación propone una reestructuración de las redes de datos tradicionales, utilizando dos
tecnologías emergentes diseñadas para la descongestión. En primera instancia se utiliza una arquitectura
de red definida por software (SDN por sus siglas en inglés) para separar el plano de control del plano
de datos en los conmutadores de red y con ello solventar los problemas de expansión, migración o actualización de redes de gran tamaño. En segundo lugar, se reemplaza la infraestructura de las alarmas
comunitarias activadas por dispositivos de radiofrecuencia por una arquitectura de red IoT con protocolo
de comunicaciones MQTT.
Para finalizar, se presentan los resultados de un análisis de ancho de banda de una red tradicional sin
políticas de control sobre las que transitan servicios de audio digital (VoIP), videovigilancia (CCTV),
datos y paquetes de control IoT; demostrando que los servicios de tráfico crítico tienden a acaparar el
80% del ancho de banda total de la red.
Y en adición, se evalúan las ventajas y resultados de una topología de red definida por software diseñada
para trabajar de forma sinérgica con protocolos IoT. Además de proporcionar sencillez y simplicidad
durante la implementación de políticas de tráfico y calidad de servicio configuradas a través de un
entorno web que puede ser implementado y replicado en entornos de red de alta demanda.
Keywords
Open WRT, Seguridad ciudadana, Redes virtuales, Amazon Servicios Web