L3 Latency in Regional Networks : Preparing 5G launch

The purpose of the research was to measure the two-way L3 latency in Telia Finland’s regional MPLS networks. The subject was topical, as 5G networks require a significantly smaller amount of delay compared to the existing 4G mobile networks. The primary objective was to produce a baseline for the network delay to be used in planning and development of the regional networks to prepare for the introduction of 5G. An additional objective was to compare two measurement methods to determine their suitability for conducting measurements in the production network. Eventually ping was selected as a measurement method while TWAMP implementation was limited solely to Telia’s laboratory environment. However, the results gained from TWAMP testing were used as a reference when assessing the reliability of the results measured from production network. The research constrained to Telia’s 13 regional networks consisting of Nokia’s SR, ESS, and SAS series routers and switches. In total, 1139 network elements were measured using fping program run on a Unix server in a separate management network. In order to assess the reliability of the results, additional data gained with traceroute program as well as inventory information such as location and site details was combined with the actual measurement data. The result of the research was a reliability analysis of the measurement statistics and the baseline delivered to designers responsible for planning the regional networks. Despite the fact that ICMP traffic is de-prioritized in network elements, this research proves that a simple measurement method can produce accurate enough information for planning and can reveal issues in the network.Tutkimuksen tavoitteena oli mitata kaksisuuntainen L3-viive Telia Finland Oyj:n MPLS-alueverkossa. Tutkittava aihe oli ajankohtainen, sillä 5G-verkon käyttöönotto vaatii operaattorin runkoverolta huomattavasti pienempää viivettä nykyiseen 4G-standardiin verrattuna. Pääasiallisena tavoitteena oli tuottaa tieto tuotantoverkon viiveistä viiveen vertailuarvojen tuottamiseksi, jolloin vertailuarvoja voidaan hyödyntää alueverkkojen suunnittelussa ja rakentamisessa 5G-verkon käyttöönottoa varten. Tutkimuksessa tarkasteltiin lisäksi kahta eri mittausmenetelmää, jolloin menetelmistä sopivampi voitiin valita tuotantoverkon viivemittauksiin. Lopulliseksi mittausmenetelmäksi valikoitui ICMP-protokollaan perustuva ping ja TWAMP-protokollaa päädyttiin testaamaan ainoastaan Telian laboratorioympäristössä. TWAMP-protokollalla saatuja mittaustuloksia käytettiin kuitenkin tuotantoverkosta mitattujen viiveitten luotattavuuden arviointiin. Mittaus rajoittui Telian 13 alueverkkoon, jotka koostuivat Nokian SR-, ESS- ja SAS-sarjan reitittimistä ja kytkimistä. Mittaukset toteutettiin fping-sovelluksella, jota ajettiin hallintaverkossa sijaitsevalta Unix-palvelimelta, ja mittaukset kohdistuivat yhteensä 1139 verkkolaitteeseen. Tulosten analysoinnin helpottamiseksi mittaustuloksiin yhdistettiin lisäksi laitetietokannan sijainti- ja teletilatietoja sekä traceroute-sovelluksella kerättyä dataa. Työn lopputuloksena oli arvio mittaustulosten luotettavuudesta sekä taulukoitu viivestatistiikka, joka luovutettiin alueverkon suunnittelijoiden käyttöön. Siitä huolimatta että verkkolaitteet käsittelevät ICMP-liikennettä muuta liikennettä alemmalla prioriteetilla, tutkimus osoittaa, että yksinkertainen mittausmenetelmä voi tuottaa riittävän tarkkaa tietoa suunnittelutyöhön sekä paljastaa lisäksi verkon ongelmakohtia

Testing the performance of a commercial active network measurement platform

Diplomityössä testataan ja mitataan yhden kaupallisen aktiivimittausalustan suorituskyky ja tarkkuus. Myös alustan kyky havaita tiettyjä tapahtumia tietoverkoissa testataan. Testeissä on mukana kaksi erityyppistä alustaan kuuluvaa mittalaitetta: alhaisen suorituskyvyn Brix 100 Verifier ja tehokkaampi Brix 1000 Verifier. Testauksen tuloksena voidaan sanoa, että molemmat mittalaitetyypit soveltuvat hyvin kiertoaikaviiveen mittaamiseen. Yhdensuuntaisen viiveen mittaukseen Brix 100 ei sovellu etenkään mitattaessa alhaisia viivetasoja (∼1ms). Ulkoista synkronisointilähdettä, kuten GPS-kelloa, käytettäessä Brix 1000 -mittalaitetta voidaan käyttää myös yhdensuuntaisen viiveen mittaamiseen. Mittausalusta havaitsee verkossa tapahtuvat kuormitustilanteet ja reititinviat, mutta se ei kykene havaitsemaan lyhyitä alle sekunnin mittaisia katkoja. Työn teoriaosassa esitellään joitain tunnettuja aktiivimittausmekasimeja ja -metodeja sekä pureudutaan aktiivimittauksiin ja niiden ongelmakohtiin yleisellä tasolla. Lisäksi työssä esitellään tunnettuja akateemisia aktiivimittaukseen liittyviä projekteja.In this thesis, a commercial active network measurement platform is tested for performance and accuracy. The platform is also tested for ability to detect certain events in networks. Two types of measurement probes are tested: the low performance Brix 100 Verifier and the high performance Brix 1000 Verifier. It is found that both platform's measurement probe types are accurate when measuring round-trip delay, but do not perform nearly as well when measuring one-way delay. External synchronization, such as GPS, helps the Brix 1000 Verifier to reach sub-millisecond measurement accuracy. As Brix 100 Verifiers do not support external synchronization, their accuracy is suitable only for measuring one-way delays larger than a few milliseconds. The platform is able to detect sudden high load levels and router failures in a network, but fails to detect short (sub-second) link breaks. In the theory part of this thesis, some well known active measurement methods and mechanisms are presented. Also, challenges related to active measurement are discussed and some of the recent major academic active measurement projects are introduced

eBPF: A New Approach to Cloud-Native Observability, Networking and Security for Current (5G) and Future Mobile Networks (6G and Beyond)

Modern mobile communication networks and new service applications are deployed on cloud-native platforms. Kubernetes (K8s) is the de facto distributed operating system for container orchestration, and the extended version of the Berkeley Packet Filter (eBPF)- in the Linux (and MS Windows) kernel- is fundamentally changing the approach to cloud-native networking, security, and observability. In this paper, we introduce what eBPF is, its potential for Telco cloud, and review some of the most promising pricing and billing models applied to this revolutionary operating system (OS) technology. These models include schemes based on a data source usage model or the number of eBPF agents deployed on the network, linked to specific eBPF modules. These modules encompass network observability, runtime security, and power dissipation monitoring. Next, we present our eBPF platform, named Sauron in this work, and demonstrate how eBPF allows us to write custom code and dynamically load eBPF programs into the kernel. These programs enable us to estimate the energy consumption of cloud-native functions, derive performance counters and gauges for transport networks, 5G applications, and non-access stratum protocols. Additionally, we can detect and respond to unauthorized access to cloud-native resources in real-time using eBPF. Our experimental results demonstrate the technical feasibility of eBPF in achieving highly performant monitoring, observability, and security tooling for current mobile networks (5G, 5G Advanced) as well as future networks (6G and beyond)

XIII Jornadas de ingeniería telemática (JITEL 2017)

Las Jornadas de Ingeniería Telemática (JITEL), organizadas por la Asociación de Telemática (ATEL), constituyen un foro propicio de reunión, debate y divulgación para los grupos que imparten docencia e investigan en temas relacionados con las redes y los servicios telemáticos. Con la organización de este evento se pretende fomentar, por un lado el intercambio de experiencias y resultados, además de la comunicación y cooperación entre los grupos de investigación que trabajan en temas relacionados con la telemática. En paralelo a las tradicionales sesiones que caracterizan los congresos científicos, se desea potenciar actividades más abiertas, que estimulen el intercambio de ideas entre los investigadores experimentados y los noveles, así como la creación de vínculos y puntos de encuentro entre los diferentes grupos o equipos de investigación. Para ello, además de invitar a personas relevantes en los campos correspondientes, se van a incluir sesiones de presentación y debate de las líneas y proyectos activos de los mencionados equiposLloret Mauri, J.; Casares Giner, V. (2018). XIII Jornadas de ingeniería telemática (JITEL 2017). Editorial Universitat Politècnica de València. http://hdl.handle.net/10251/97612EDITORIA