NexoTech Universidad Libre v3.2

Actividad 9 · Ingeniería Aplicada

Simulador de decisiones arquitectónicas

Compara rendimiento, disponibilidad, escalabilidad y costo para elegir la arquitectura de Bogotá Segura con evidencia explicable.

3 arquitecturas 3 escenarios Modelo transparente
RECORRIDO RECOMENDADOPresentación interactiva

Recorre los escenarios de demostración, piloto y ciudad; después observa una prueba temporal acelerada.

Modelo académico: presenta estimaciones analíticas, no mediciones de producción.

Resumen ejecutivo

Decisión arquitectónica verificable, no una caja negra

✓ 9 de 9 pruebas superadas
3arquitecturas
7variables editables
8indicadores
9/9pruebas automáticas
Recomendación actual Calculando escenario inicial…

1. Contexto y Configuración del Proyecto

Bogotá Segura (NexoTech) es un prototipo académico de seguridad ciudadana que integra reportes comunitarios, mapas de calor delictivo y cálculo de rutas seguras.

Nota de alcance: esta aplicación es una prueba de concepto tecnológica. No es un canal oficial de despacho policial ni reemplaza los servicios de emergencia.

Configuración editable del proyecto

Registre el contexto, los usuarios, el requisito prioritario y las restricciones que orientarán la decisión arquitectónica.

Nombre de la solución tecnológica evaluada.
Perfiles principales que utilizarían la solución.
Criterio de calidad más importante para el proyecto.
Límite mensual de infraestructura. Se aplica como restricción obligatoria al ejecutar el modelo.
Propósito, alcance funcional y contexto de la solución.
Condición técnica, operativa o institucional que limita las alternativas.

Configuración actual

Los datos iniciales corresponden al proyecto Bogotá Segura. Presione “Guardar configuración del proyecto” para registrar cambios.

Objetivo del simulador

Apoyar la selección de una arquitectura de software mediante la comparación de indicadores cuantificables de rendimiento, disponibilidad, escalabilidad y costo.

Alternativas evaluadas

2. Configuración de Variables de Entrada

Seleccione un escenario predefinido o modifique las variables para crear un escenario personalizado.

Usuarios activos simultáneamente y generando peticiones.
Consultas, reportes o validaciones realizadas por cada usuario durante un minuto.
Operaciones que requieren transferencia y almacenamiento multimedia.
Retardo de red entre el cliente y la infraestructura.
Requisito obligatorio para descartar alternativas no aptas.

3. Comparación de Alternativas Arquitectónicas

La tabla presenta los resultados calculados para cada arquitectura bajo las mismas condiciones.

Indicador cuantificableA. Monolito TradicionalB. Modular + BaaS (Supabase)C. Microservicios + Eventos
Latencia media estimada (ms)---
Throughput servido (req/s)---
Utilización estimada (%)---
Disponibilidad estimada (%)---
Costo mensual estimado (USD)---
Margen de escalabilidad (%)---
Cumplimiento de requisitos---

Cambio frente a la ejecución anterior

Ejecute otro escenario para comparar automáticamente qué cambió y por qué.

4. Visualización Comparativa

Las barras representan los resultados estimados para el escenario seleccionado. Cada indicador utiliza su propia escala.

Latencia estimada (ms)

Ejecute la simulación para generar la gráfica.

Costo mensual estimado (USD)

Ejecute la simulación para generar la gráfica.

Disponibilidad estimada (%)

Ejecute la simulación para generar la gráfica.

Puntaje total (0 a 100)

Ejecute la simulación para generar la gráfica.

5. Dictamen y Recomendación Explicable

La recomendación considera únicamente las arquitecturas que cumplen los requisitos obligatorios del escenario.

Pendiente de ejecución de simulación.

6. Metodología y Fórmulas del Modelo

El modelo transforma las variables de entrada en indicadores comparables. Las fórmulas se aplican de la misma manera a las tres alternativas, cambiando sus parámetros técnicos.

1. Carga bruta

Cantidad total de solicitudes generadas durante un minuto.

Fórmula:

cargaBruta = usuariosConcurrentes × solicitudesPorUsuarioMinuto

2. Factor por fotografías

Las fotografías requieren transferencia, almacenamiento y procesamiento adicionales.

Fórmula:

factorFoto = 1 + 0.8 × (porcentajeConFoto / 100)

3. Carga equivalente

Ajusta la carga bruta según las operaciones multimedia.

Fórmula:

cargaEquivalente = cargaBruta × factorFoto

4. Unidades requeridas

Calcula las instancias necesarias dentro del máximo permitido.

Fórmula:

unidades = ceil(cargaEquivalente / capacidadPorInstancia)

5. Utilización

Porcentaje de capacidad activa utilizado.

Fórmula:

utilización = (cargaEquivalente / capacidadEfectiva) × 100

6. Penalización por cola

Se aplica al superar el 70% de utilización.

si utilización ≤ 70: penalización = 0

si utilización > 70: penalización = 1.5 × (utilización - 70)²

7. Latencia estimada

Combina red, procesamiento, saltos y cola.

latencia = latenciaRed + latenciaBase + (saltos × penalizaciónSalto) + penalizaciónCola

8. Throughput

Solicitudes atendidas por segundo sin superar la capacidad.

throughput = min(cargaEquivalente, capacidadEfectiva) / 60

9. Disponibilidad estimada

Disminuye cuando la utilización supera el 85%.

disponibilidad = disponibilidadBase - max(0, utilización - 85) × 0.02

10. Costo mensual

Incluye costo base, unidades adicionales y operaciones multimedia.

costo = costoBase + (unidades - 1) × costoUnidad + usuarios × (porcentajeFoto / 100) × 0.01

11. Margen de escalabilidad

Capacidad máxima que permanece disponible.

margen = ((capacidadTotal - cargaEquivalente) / capacidadTotal) × 100

12. Cumplimiento obligatorio

Exige disponibilidad suficiente, ausencia de saturación y costo dentro del presupuesto registrado.

cumple = disponibilidadEstimada ≥ disponibilidadMínima y utilización < 100% y costo ≤ presupuesto

Relación entre variables e indicadores

VariableIndicadores afectadosRelación utilizada
Usuarios concurrentesCarga, utilización, throughput, costo y latenciaMás usuarios generan más solicitudes y consumo de capacidad.
Solicitudes por usuario/minutoCarga, unidades, utilización y saturaciónAumenta directamente la carga bruta.
Operaciones con fotografíaCarga equivalente, utilización y costoAplica un multiplicador de carga y un costo multimedia.
Latencia de redLatencia totalSe suma directamente al tiempo estimado.
Disponibilidad mínimaCumplimiento y descarteActúa como requisito obligatorio.
Presupuesto máximoCumplimiento y recomendaciónDescarta cualquier alternativa cuyo costo estimado supere el límite registrado.

Parámetros técnicos por arquitectura

ParámetroMonolitoModular + BaaSMicroservicios + Eventos
Latencia base45 ms70 ms90 ms
Saltos internos124
Penalización por salto8 ms10 ms12 ms
Capacidad por instancia600 solicitudes/min1400 solicitudes/min2200 solicitudes/min
Máximo de unidades31240
Disponibilidad base99,00%99,70%99,90%
Costo base mensualUSD 10USD 25USD 80
Costo por unidad adicionalUSD 12USD 18USD 30
Nivel de complejidad2 de 53 de 55 de 5
Índice académico de seguridad82 de 10094 de 10097 de 100

Origen y alcance de los parámetros

Los valores numéricos de capacidad, disponibilidad, latencia y costo son supuestos académicos definidos por el equipo para demostrar el comportamiento del modelo. No constituyen mediciones de producción ni cotizaciones comerciales.

Sistema de puntuación multicriterio

Los siguientes son los pesos base. El atributo de calidad prioritario registrado por el usuario aumenta a 35% y el 65% restante se redistribuye proporcionalmente entre los demás criterios. De esta forma, la configuración del proyecto sí modifica la decisión.

CriterioPesoInterpretación
Latencia25%Una latencia menor recibe mejor calificación.
Disponibilidad25%Una disponibilidad mayor recibe mejor calificación.
Escalabilidad20%Un margen mayor recibe mejor calificación.
Costo15%Un costo menor recibe mejor calificación.
Seguridad y cifrado10%Se usa un índice académico diferenciado (82, 94 y 97) según aislamiento, servicios administrados y controles distribuidos supuestos.
Simplicidad operativa5%Una complejidad menor recibe mejor calificación.

Fórmula del puntaje

puntaje = Σ (indicadorNormalizado × pesoActivo)

Con la configuración inicial, disponibilidad utiliza 35% y los demás pesos se redistribuyen. La recomendación corresponde al mayor puntaje entre las alternativas que cumplen los requisitos obligatorios.

7. Supuestos, Limitaciones y Pruebas Documentadas

Supuestos y limitaciones

  • La penalización de cola crece de forma cuadrática al superar 70% de utilización.
  • Las fotografías introducen un multiplicador de carga de hasta 1,8.
  • El escalamiento horizontal está limitado por arquitectura.
  • Los costos son estimaciones académicas.
  • No se simulan fallos reales de red, ataques ni distribución geográfica.
  • La disponibilidad calculada no sustituye pruebas reales de carga o tolerancia a fallos.

Casos de prueba documentados

  1. Entrada negativa: rechazo de usuarios menores que 10.
  2. Campo vacío: bloqueo de la ejecución sin datos obligatorios.
  3. Determinismo: iguales entradas producen iguales resultados.
  4. Sensibilidad multimedia: más fotografías aumentan carga y costo.
  5. Saturación: se penalizan latencia y disponibilidad.
  6. Criterio de corte: se descartan alternativas que no cumplen.
  7. Sin alternativa apta: el sistema no fuerza una recomendación inválida.

Interpretación responsable

El simulador es una herramienta de apoyo. Una implementación real requiere pruebas de carga, seguridad, observabilidad, análisis de costos y validación de requisitos.

8. Comparación Consolidada de Escenarios

Ejecute los tres escenarios predefinidos con la misma configuración del proyecto para demostrar cómo la demanda modifica los indicadores y la recomendación.

Escenario Carga equivalente Alternativas aptas Recomendación Motivo principal
Presione “Comparar los tres escenarios” para calcular el resumen.

La comparación consolidada quedará registrada aquí.

9. Simulación Temporal y Análisis de Resiliencia

Este modo representa la evolución del sistema durante intervalos de tiempo simulados. Cada segundo de reproducción equivale a un minuto del modelo académico; los valores no proceden de servidores reales.

Modo experimental: la demanda crecerá desde un nivel inicial hasta una hora pico y luego disminuirá. Durante la ejecución se recalcularán las tres arquitecturas.

Configuración de la simulación temporal

Cantidad total de intervalos que recorrerá el modelo.
Demanda al comenzar y al finalizar la simulación.
Valor máximo de usuarios concurrentes durante la ejecución.
Momento en el que la demanda alcanza su valor máximo.
Controla la velocidad visual, no las fórmulas del modelo.
Forma en la que cambiarán los usuarios durante el tiempo.
Simular degradación temporal de la red
Aumentará la latencia durante una parte de la ejecución.
Simular aumento temporal de fotografías
Representará un incremento de reportes con evidencia.
Preparada para iniciar Minuto 0 de 30

Indicadores en vivo

Tiempo simulado 00:00
Usuarios activos 0
Carga equivalente/min 0
Arquitecturas aptas 0 de 3
Evento actual Sin eventos

Estado actual por arquitectura

Monolito

Utilización
-
Latencia
-
Disponibilidad
-
Estado
En espera

Modular + BaaS

Utilización
-
Latencia
-
Disponibilidad
-
Estado
En espera

Microservicios + eventos

Utilización
-
Latencia
-
Disponibilidad
-
Estado
En espera

Historial temporal

Los gráficos muestran en tiempo real la evolución de utilización, latencia, throughput y disponibilidad de las tres arquitecturas.

Utilización frente al tiempo

Latencia frente al tiempo

Throughput frente al tiempo

Disponibilidad frente al tiempo

Bitácora de eventos

  1. La simulación todavía no ha comenzado.

Resumen final

Al finalizar se mostrarán estabilidad, primera saturación, máximos observados y recomendación temporal.

Fundamento académico

10. Bibliografía indicada en la guía

Estas fuentes orientan los criterios de rendimiento, escalabilidad, modularidad y separación de responsabilidades. Los números del simulador continúan siendo supuestos académicos transparentes, no datos copiados de los artículos.

Applied Sciences · 2020

From Monolithic Systems to Microservices: A Comparative Study of Performance

Tapia, F., Mora, M. Á., Fuertes, W., Aules, H., Flores, E. y Toulkeridis, T.

Abrir artículo y DOI
IEEE Access · 2022

Monolithic vs. Microservice Architecture: A Performance and Scalability Evaluation

Blinowski, G. J., Ojdowska, A. y Przybylek, A. Vol. 10, pp. 20357–20374.

Abrir artículo y DOI
arXiv · 2019

A Comparative Review of Microservices and Monolithic Architectures

Al-Debagy, O. y Martinek, P. arXiv:1905.07997.

Abrir artículo
Procedia Computer Science · 2019

MVC Architecture: A Comparative Study Between Laravel Framework and Slim Framework in Freelancer Project Monitoring System Web Based

Sunardi, A. y Suharjito. Vol. 157, pp. 134–141.

Abrir artículo y DOI

Cómo se conectan con el simulador

La literatura evidencia que no existe una arquitectura universalmente superior: el resultado depende de carga, entorno, costo, tecnología y forma de escalamiento. Por eso este prototipo compara escenarios y declara sus supuestos en vez de presentar una respuesta fija.