Evaluación de la factibilidad de implementación de redes definidas por software para la gestión inteligente de tráfico heterogéneo en entornos de IoT y servicios convencionales
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Date
2026-03-08
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Publisher
Universidad de Cuenca. Facultad de Ingeniería
Abstract
Wide Area Networks (WANs) carry heterogeneous traffic with diverse Quality of Ser- vice (QoS) requirements, making prioritization schemes essential to protect the most sensitive flows. In traditional networks, this configuration is performed in a distributed manner, increasing operational complexity and limiting adaptability to load variations. Software-Defined Networking (SDN) provides an effective alternative by centralizing control and enabling real-time Traffic Engineering (TE) techniques. In this study, a testbed was developed using Containernet/Mininet, Open vSwitch, and Ryu, integra- ting user services and IoT traffic generated by physical sensors. The controller was implemented with three operational modes: (i) a baseline mode inspired by OSPF; (ii) a reactive Traffic Engineering with Quality of Service (TE+QoS) mode, which reroutes flows based on priority to mitigate congestion; and (iii) a TE+QoS mode that allocates dedicated preferred routes per traffic class. These approaches were evaluated using scaled heterogeneous traffic, prioritizing sensitive flows. Metrics such as delay, delay variation (jitter), packet loss, throughput, and resource utilization were measured. The results show that incorporating TE+QoS into SDN improves the performance of high- priority flows under congestion, maintaining stable metric values. In contrast, lower- priority flows tend to experience degradation similar to or greater than that observed without TE+QoS. Finally, CPU spikes associated with rerouting processes remained below 50% of a single core
Resumen
Las redes de área extensa (WAN) transportan tráfico heterogéneo con requisitos de calidad de servicio (QoS) distintos, por lo que se requieren esquemas de priorización que protejan los flujos más sensibles. En redes tradicionales, esta configuración se realiza de forma distribuida, lo que aumenta la complejidad operativa y limita la adap- tación ante variaciones de carga. Las redes definidas por software (SDN) son una alternativa eficaz al centralizar el control y habilitar técnicas de ingeniería de tráfico (TE) en tiempo real. En este trabajo se desarrolló un banco de pruebas usando Con- tainernet/Mininet, Open vSwitch y Ryu, integrando servicios de usuario y tráfico IoT generado por sensores físicos. El controlador se implementó con tres modos de ope- ración: (i) un modo base inspirado en OSPF; (ii) un modo reactivo de ingeniería de tráfico con calidad de servicio (TE+QoS), que reubica flujos según prioridad para miti- gar la congestión; y (iii) un modo TE+QoS que asigna rutas preferentes dedicadas por clase de tráfico. Los enfoques se evaluaron con tráfico heterogéneo escalado, priori- zando el tráfico sensible, y se midieron retardo, variación de retardo (jitter), pérdidas, tasa de transferencia efectiva (throughput) y uso de recursos. Los resultados muestran que la incorporación de TE+QoS en SDN mejora el desempeño de los flujos priorita- rios bajo congestión, manteniendo las métricas en valores estables; en contraste, los flujos de menor prioridad tienden a experimentar una degradación similar o mayor que sin TE+QoS. Finalmente, los picos de CPU asociados a procesos de reenrutamiento se mantuvieron por debajo del 50% de un núcleo.
Keywords
Telecomunicaciones, Tráfico heterogéneo, Ingeniería de tráfico, Banco de pruebas
Citation
Código de tesis
TET; 178
Código de tesis
Grado Académico
Ingeniero en Telecomunicaciones