Se presentan una serie de modelos analíticos que son de utilidad para la evaluación de mecanismos de control de tráfico en redes digitales de servicios integrados de alta velocidad que usan conmutación de paquetes. En concreto se estudia el caso de redes ATM (Asynchronous Transfer Mode).Por un lado se ha desarrollado un modelo para evaluar la perturbación que se introduce al multiplexar un flujo individual de tasa constante que tráfico a ráfagas. Por otro lado, se ha estudiado mecanismos que permiten discriminar entre células ATM que ocupan un buffer de memoria en un mutiplexor o conmutador, estableciendo una prioridad de pérdidas.En el desarrollo de los modelos se ha tenido en cuenta las correlaciones que aparecen en los flujos de tráfico de dichas redes. Para ello se han usado modelos markovianos, en los que el estado de una cadena de Markov permite caracterizar la intensidad del tráfico. Los modelos de colas resultantes se han resuelto usando la metodología de análisis matricial de colas desarrollada principalmente por M. F. Neuts y modelos de aproximación de fluido. / We study analytical models for the performance evaluation of traffic control mechanisms in high-speed packet switching digital integrated services networks. In particular, we focus our study on the case of ATM networks.The main contributions of this work are two: (i) An analytical model to evaluate the Cell Delay Variation introduced on a CBR flow, and (ii) several analytical models to study Space Priority mechanism, which introduce a priority among cells in the occupancy of multiplexers and switch buffers.These models take into account the traffic correlation present in this type of networks. We have used markovian models, where each state of the Markov chain characterizes the intensity of the traffic. The obtained queueing models where solved using the Matrix Analysis methodology developed by M. F. Neuts, and a fluid-flow approximation.

La tendencia de las redes actuales de telecomunicaciones es la integración de todo tipo de servicios los cuales demandan distintos criterios de calidad. A pesar de ello se siguen utilizando redes clásicas que originalmente fueron pensadas para soportar un único tipo de servicio. Dichas redes son adaptadas para poder soportar con mayor o menor éxito la demanda de nuevos servicios exigida por los usuarios. En este entorno parece lógico desarrollar nuevas herramientas que permitan evaluar el comportamiento de estas redes integradoras de servicios.En este trabajo se han desarrollado nuevas herramientas de análisis para estudiar la de pérdida de información en el buffer de un multiplexor. Para caracterizar el tráfico agregado se ha utilizado un modelo de fluidos con fuentes ON-OFF heterogéneas. Así pues a partir de modelos fiables de tráfico real basados en fuentes ON-OFF es posible utilizar estas herramientas para el diseño y dimensionado de redes de telecomunicaciones. Se han desarrollado técnicas analíticas que permiten obtener una mayor precisión en el cálculo de la probabilidad de pérdida. En el caso de utilizar muchas fuentes, el cálculo de esta probabilidad puede ser una tarea computacionalmente muy costosa e incluso inabordable. En este trabajo se propone una expresión aproximada que facilita dicho cálculo, de manera que tenga un coste computacional razonable. Se han comparado los resultados obtenidos utilizando la expresión aproximada con los valores exactos, obteniendo un resultado bastante satisfactorio. Además la expresión propuesta también es de utilidad para el diseño y el dimensionamiento de nodos y enlaces en redes de telecomunicaciones. Finalmente también se ha propuesto un algoritmo heurístico para el diseño de topologías de redes conmutadas en las cuales se quiera acotar la probabilidad de pérdida de la información. Dicho algoritmo consta de dos fases, primero se construye una topología inicial que cumpla con las restricciones de calidad de servicio impuestas a la red. En una segunda fase se intentan combinar pares de nodos para formar uno solo, siempre y cuando se sigan cumpliendo las restricciones de conectividad y de calidad de servicio. El objetivo es obtener una topología con el mínimo número de nodos y de enlaces posible.

La comunicación entre redes ad hoc y redes basadas en infraestructura resulta esencial para poder extender Internet más allá de su alcance tradicional, a aquellas áreas hasta ahora inaccesibles, permitiendo la utilización de servicios Web y otras muchas aplicaciones en todo momento y lugar.En esta tesis doctoral se abordan dos difíciles retos: intentar proporcionar calidad de servicio extremo a extremo en la comunicación entre una red ad hoc y una red fija, y alargar la supervivencia de la red ad hoc para que dicha comunicación sea lo más estable y duradera posible.Para lograr alcanzar estos objetivos, se ha realizado primeramente un estudio exhaustivo tanto de los modelos de calidad de servicio como de los protocolos de encaminamiento existentes para redes ad hoc aisladas. Fruto de dicho estudio ha surgido una primera contribución que consiste en el diseño e implementación de un protocolo de encaminamiento para la mejora de la supervivencia en una red ad hoc aislada.A partir de esta base se ha podido abordar la diferenciación de servicios en redes ad hoc conectadas con redes fijas; como consecuencia de esta investigación se ha desarrollado una segunda contribución que consiste en el diseño y evaluación de un modelo de diferenciación de servicios que se basa en la cooperación para el mantenimiento de la calidad de servicio entre ambas redes.Finalmente, mediante una tercera contribución, se ha conseguido mejorar la supervivencia de una red ad hoc conectada a una red basada en infraestructura con el diseño e implementación de un protocolo de encaminamiento específicamente creado para tal efecto. Además, se ha demostrado que la incorporación de este protocolo de encaminamiento en una red ad hoc que utiliza un modelo de calidad de servicio basado en la interacción entre la red ad hoc y la red IP fija, no sólo alarga la supervivencia de la red ad hoc sino que además evita un aumento de la congestión y mejora la diferenciación de servicios entre ambas redes.Las simulaciones exhaustivas realizadas sirven para comparar todas estas contribuciones con otras propuestas anteriores, demostrando su efectividad y rendimiento.Las contribuciones presentadas en esta tesis doctoral tienen una singular importancia, pues hasta la fecha no se ha desarrollado ningún modelo de calidad de servicio que permita la interacción y favorezca la cooperación entre una red ad hoc y una red IP fija con el fin de proporcionar calidad de servicio extremo a extremo. Las contribuciones que se aportan demuestran que sí que es posible la diferenciación de servicios entre una red ad hoc y una red IP fija; además, prueban que resulta imprescindible la cooperación e integración de los modelos de calidad de servicio de ambas redes para lograrlo. Este trabajo resulta pionero en estos aspectos y sirve para abrir una nueva línea de investigación con el fin de promover la comunicación entre redes ad hoc y redes fijas. / The communication between wireless ad hoc networks and infrastructure-based networks is essential to extend Internet beyond its traditional scope, to remote inaccessible areas, making Web services available anytime, anywhere.In this PhD thesis two difficult challenges are tackled: to provide end-to-end quality of service in the communication between an ad-hoc and a wired network, and to extend the ad-hoc network survivability to achieve that this communication becomes as stable and lasting as possible.In order to attain these goals, we have firstly done an exhaustive study of the existing quality of service models as well as the routing protocols for isolated ad hoc networks. A first contribution has arisen from this study that is based on the design and implementation of a routing protocol for improving the survivability in an isolated ad hoc network.Under this basis research has been carried out into service differentiation in ad hoc networks connected to fixed networks; as a consequence of this research we have developed the second contribution of this thesis, that consists of the design and evaluation of a service differentiation model based on the cooperation for the quality of service provision between both networks.Finally, by means of a third contribution, we have managed to improve the network survivability of an ad hoc network connected to an infrastructure-based network with the design and implementation of a routing protocol specifically created for this purpose. In addition, we have proved that the incorporation of this routing protocol to an ad hoc network that uses a quality of service model based on the interaction between the ad hoc and the fixed IP network, does not only extend the ad hoc network survivability, but it also avoids congestion increase and improves the service differentiation between both networks.Extensive simulations have been carried out to compare all these contributions with already existing ones, proving their effectiveness and performance.The present contributions in this PhD thesis have a singular importance, since no quality of service model has been developed that enables the interaction and favours the cooperation between an ad-hoc and a fixed IP network with the aim of providing end-to-end quality of service. The contributions demonstrate that it is really possible to differentiate services between an ad hoc and a fixed IP network; moreover, they show that the cooperation and integration of the quality of service models in both networks is unvaluable in order to achieve it. This is a pioneering work in these aspects and it will be very useful to open a new research line with the aim of promoting the communication between ad hoc networks and fixed networks.

La contaminació atmosfèrica és un problema de salut pública, causa més de 380 000 morts a la Unió Europea. La present tesis té per objectius avaluar l'exposició i efectes sobre el tracte respiratori de la contaminació provinent del tràfic. Les concentracions exteriors y personals de sulfurs i de carbó són bons indicadors de exposició personal en una ciutat mediterrània; per a PM2.5 hi ha altres fonts a considerar. La molèstia deguda a la contaminació no és un bon indicador d'exposició, però reflecteix la percepció del subjecte. La contaminació que prové del tràfic augmenta els símptomes d'asma y probablement també causa asma en adults. El PM2.5 provinent de la combustió augmenta la permeabilitat de la barrera epitelial pulmonar. El tràfic és una font important de contaminació. Es requereixen eines adequades per a mesurar la seva exposició. La contaminació del tràfic es un factor de risc important per a la salut respiratòria. / La contaminación atmosférica es un problema de salud pública, causa 380 000 muertes anuales en la Unión Europea. Esta tesis tiene como objetivo evaluar la exposición a la contaminación debida al tráfico y sus efectos en la salud respiratoria. Los niveles diarios de carbón y sulfuro medidos centralmente son buenos indicadores de exposición personal en una ciudad mediterránea, para PM2.5 fuentes de emisión alternas se tienen que considerar. La molestia debida a la contaminación no es un marcador de exposición, pero es importante porque refleja las percepciones individuales. La contaminación proveniente del tráfico aumento los síntomas del asma, y probablemente también causa asma en adultos. El PM2.5 proveniente de la combustión aumenta la permeabilidad de la barrera epitelial pulmonar. El tráfico es una fuente importante de la contaminación. Herramientas adecuadas para medir su exposición son requeridas. La contaminación del tráfico es un factor de riesgo importante para la salud respiratoria. / Air pollution is a major public health concern causing annually 380 000 deaths in the European Union. This thesis aims to study traffic-related air pollution exposure assessment and its association with respiratory effects. Daily levels of carbon and sulphur of outdoor central measurements are good surrogates for personal exposure in a Mediterranean setting; for PM2.5 other sources have to be taken into account. Annoyance due to air pollution is not a valid maker of air pollution exposure but is valuable in its own right as it integrates individual perceptions. Traffic-related air pollution increases asthma symptoms in adults and an association with new asthma onset is suggested. Furthermore, PM2.5 from combustion might lead to an increase in the lung's epithelial barrier permeability. Traffic-related air pollution is a major source of pollution. Adequate tools to assess its exposure are still needed. Traffic-related air pollution is an important risk factor for respiratory morbidity.