Desarrollo de las funcionalidades de QUIC para la mejora de la conectividad e2e en entornos IIoT

Abstract

La adopción del Internet de las Cosas (IoT) depende de la evolución de las redes inalámbricas para conectar millones de dispositivos. Sin embargo, debido a su naturaleza dinámica, las redes inalámbricas presentan desafíos que afectan el rendimiento de las comunicaciones de extremo a extremo. Por lo tanto, es esencial rediseñar la topología y la arquitectura de la red, desde su infraestructura hasta los protocolos de comunicaciones. Concretamente, los protocolos de la capa de transporte son esenciales para garantizar una transmisión eficiente y confiable de datos. Por lo tanto, QUIC surge como un candidato prometedor para aprovechar el potencial de las tecnologías emergentes, para el tráfico web e IoT. Ofrece una implementación sencilla, garantizando la reducción de la latencia, la integridad de los datos y la seguridad del canal. Esta tesis se centra en mejorar la conectividad en entornos IoT en términos de latencia, aprovechando las características de QUIC para cumplir con los requisitos temporales de las aplicaciones industriales. Se evalúa QUIC en la capa de transporte para protocolos IoT utilizando tecnologías inalámbricas como redes WiFi, celulares o comunicaciones satelitales. Finalmente, se estudia la multiplexación de flujos de QUIC, proponiendo otras técnicas de planificación de flujos para escenarios con requisitos temporales. En resumen, esta tesis contribuye a la metodología para evaluar el rendimiento de la capa de transporte, destacando la capacidad de QUIC para reducir la latencia en entornos inalámbricos.

Internet of Things (IoT) adoption heavily relies on wireless access networks evolution to connect billions of devices. However, the dynamic nature of wireless networks presents challenges, impacting end-to-end communication performance. Thus, the redesign of the network topology and architecture, spanning from the core infrastructure to the communication protocol stack, is essential. Specifically, transport layer protocols are pivotal in ensuring efficient and reliable data transmission. Hence, QUIC emerges as a promising candidate to harness the potencial of emerging technologies for both web traffic and IoT data. It offers easy deployment, latency reduction, data integrity and channel security. This dissertation focuses on enhancing connectivity in IoT environments in terms of latency, by leveraging QUIC features to meet the temporal requirements of industrial applications. It proposes the integration of QUIC at the transport layer for IoT protocols using wireless technologies such as WiFi, cellular networks or satellite communications. Finally, QUIC stream multiplexing feature is studied, proposing other stream scheduling techniques for time-sensitive scenarios. Overall, this dissertation contributes to the methodology to evaluate transport layer performance, highlighting the QUIC capacity to reduce latency over wireless environments.