Planning tools for MPLS networks

Verkot, joissa MPLS-tekniikkaa (Multi Protocol Label Switching) käytetään pakettien reitittämiseen, kasvavat jatkuvasti yhä suuremmiksi ja toiminnallisuus, jota verkoissa tarvitaan, monipuolistuu koko ajan. Tämän syyn vuoksi verkon suunnittelija tarvitsee yhä parempia apuvälineitä, jotta suunnittelu olisi onnistunutta, optimaalista ja tuottaisi halutun tuloksen. Tämän diplomityön tarkoitus on selvittää tärkeimmät toiminnallisuudet ja ominaisuudet, joita MPLS-verkkojen suunnitteluun laadittu työkalu vaatii. Diplomityö on jaettu kolmeen osaan. Ensimmäisessä osassa valotetaan MPLS-verkkojen käyttämää tekniikkaa. Tuossa osiossa käydään läpi tekniikat ja protokollat, joita MPLS-verkot käyttävät erinäisiin tehtäviin. Ensin käydään läpi yleisesti miksi MPLS-tekniikkaa ylipäätään tarvitaan ja miksi sitä käytetään verkkojen reitittämiseen. Tämän jälkeen tarkastellaan MPLS-protokollan otsikkokenttää ja sen osien käyttötarkoitukset selitetään. Sitten tarkastellaan MPLS-verkon rakennetta ja siihen kuuluvia laitteita. Seuraavaksi siirrytään osioon, joka selvittää kaikki yleisesti MPLS-polkujen rakentamiseen käytettävät protokollat ja miten ne eroavat toisistaan. Tämän jälkeen kerrotaan MPLS-vuonohjauksesta Differentiated Services-tekniikan avulla ja siitä miten se auttaa erilaisten liikenneluokkien erittelyssä MPLS-liikenteessä. Viimeinen kohta tässä osassa listaa erilaiset VPN-yhteydet, jotka ovat mahdollisia MPLS-tekniikkaa käytettäessä. Osio selventää näiden tekniikoiden eroavaisuudet ja mahdollisuudet, joita nämä MPLS-tekniikan avulla toteutettavat VPN-yhteydet suovat verrattuna aiempiin VPN-toteutuksiin. Toinen osa tässä diplomityössä kertoo verkon suunnittelusta. Ensin käydään läpi verkon suunnittelua yleisellä tasolla. Tämä osa sisältää verkon suunnittelun eri vaiheet pääosittain: erilaiset ennustusmallit esitellään ja selvitetään mitoituksen ja vuonohjauksen rooli verkkosuunnittelussa. Näiden jälkeen siirrytään yleisestä verkonsunnittelusta osioihin, joita käytetään MPLS-verkon suunnittelussa ja joiden yleisesti oletetaan tai halutaan löytyvän MPLS-verkkoihin tarkoitetusta suunnittelutyökalusta. Viimeinen kohta kertoo toiminnallisuus- ja skaalautuvuushaasteista, joihin MPLS:n on tekniikkana vastattava nykypäivänä. Kolmannessa osiossa tarkastellaan kahta eri suunnittelutyökalua, jotka on laadittu MPLS-verkkojen suunnitelua varten: WANDL-yhtiön julkaisemaa IP/MPLSView:ta ja Aria Networks Oy:n julkaisemaa iVNT:ta. Tässä osiossa käydään läpi näiden työkalujen toiminnallisuutta kertomalla erilaisista simulaatiomahdollisuuksista, joita kumpikin työkalu tarjoaa. Lisäksi kerrotaan mitä toimintoja ja protokollia näihin työkaluihin on mallinnettu, miten hyvin työkalut skaalautuvat kaupallisten MPLS-verkkojen tarpeisiin ja minkälaisita moduuleista työkalut on rakennettu. Työn lopussa on pohdittu näiden kolmen osion perusteella, että mitkä ominaisuudet tulisi ottaa huomioon MPLS-verkon suunnittelutyökalua laadittaessa ja millä tavalla nämä ominaisuudet tulisi toteuttaa työkalussa. Näiden jälkeen on työhön vielä tehty loppuyhteenveto, joka kertoo työ tuloksista ja mahdollisista jatkokehitysmahdollisuuksista. MPLS-verkon suunnittelu koostuu monesta eri vaiheesta, ja jokainen vaihe sisältää suuren määrän toiminnallisuusvaatimuksia. Nämä toiminnallisuusvaatimukset on mallinnettava MPLS-verkkojen suunnitteluun laaditussa työkalussa, jos halutaan että työkalu pystyy mallintamaan koko verkon suunnitteluprosessin alusta loppuun. Tärkeimmät toiminnallisuudet, jotka MPLS-verkon suunnittelutyökalun tulee omata ovat simulointimahdollisuudet MPLS-poluille (LSP:t), MPLS-TE:lle, eri VPN-tyypeille ja DiffServ-liikenteelle, sillä nämä ovat tärkeimmät toiminnallisuudet MPLS-verkoissa tänä päivänä. Jos edellä mainittu toiminnallisuus on toteutettu ja mallinnettu suunnittelutyökalussa ja työkalu osaa optimoida liikennettä hyvin saadaan verkon pääoma- ja operaationaaliset kulut laskemaan. MPLS-verkon suunnittelutyökalua laadittaessa on myös tärkeää ottaa huomioon työkalun skaalautuvuusominaisuudet. Runkoverkot voivat koostua tänä päivänä tuhansista solmuista ja sadoista tuhansista liikennevirroista, joten suunnitelutyökalun tulisi omata toiminnallisuutta joka automatisoi joitain vaiheita verkonsuunnittelussa, mikä mahdollistaa tämän kokoluokan verkkojen suunnittelun. Tällainen toiminnallisuus voisi esimerkiksi olla automatisoitu vuonohjaus ja verkkojen topologiakokonaisuuden vienti ja tuonti suunnittelutyökaluun ja siitä ulos. /Kir1

A survey of Virtual Private LAN Services (VPLS): Past, present and future

Virtual Private LAN services (VPLS) is a Layer 2 Virtual Private Network (L2VPN) service that has gained immense popularity due to a number of its features, such as protocol independence, multipoint-to-multipoint mesh connectivity, robust security, low operational cost (in terms of optimal resource utilization), and high scalability. In addition to the traditional VPLS architectures, novel VPLS solutions have been designed leveraging new emerging paradigms, such as Software Defined Networking (SDN) and Network Function Virtualization (NFV), to keep up with the increasing demand. These emerging solutions help in enhancing scalability, strengthening security, and optimizing resource utilization. This paper aims to conduct an in-depth survey of various VPLS architectures and highlight different characteristics through insightful comparisons. Moreover, the article discusses numerous technical aspects such as security, scalability, compatibility, tunnel management, operational issues, and complexity, along with the lessons learned. Finally, the paper outlines future research directions related to VPLS. To the best of our knowledge, this paper is the first to furnish a detailed survey of VPLS.University College DublinAcademy of Finlan

Solution strategies of service fulfilment Operation Support Systems for Next Generation Networks

Suomalainen operatiivisten tukijärjestelmien toimittaja tarjoaa ratkaisuja palvelujen aktivointiin, verkkoresurssien hallintaan ja laskutustietojen keruuseen. Nämä ratkaisut ovat pääosin käytössä langattomissa verkoissa. Tässä tutkimuksessa arvioidaan kyseisten ratkaisujen soveltuvuutta palvelutoimitusprosessien automatisointiin tulevaisuuden verkkoympäristöissä. Tarkastelun kohteena ovat runko- ja pääsyverkkojen kiinteät teknologiat, joiden suosio saavuttaa huippunsa seuraavan 5-10 vuoden aikana. Näissä verkoissa palvelujen, kuten yritys-VPN:n tai kuluttajan laajakaistan, aktivointi vaatii monimutkaisen toimitusprosessin, jonka tueksi tarvitaan ensiluokkaista tukijärjestelmää. Teknologiakatsauksen jälkeen tutkimuksessa verrataan viitteellistä tuoteportfoliota saatavilla oleviin operatiivisten tukijärjestelmien arkkitehtuurisiin viitekehyksiin, ja analysoidaan sen soveltuvuus tulevaisuuden verkkoympäristöjen palvelutoimitusprosessin automatisointiin. Myös palvelutoimitusprosessien automatisointiin soveltuvien tukijärjestelmien markkinatilanne arvioidaan, ja tämän perusteella tutkitaan optimaalisinta sovellusstrategiaa. Lopulta voidaan päätellä, että tuoteportfoliolle parhaiten soveltuvin sovellusalue on kuluttajan laajakaistan, ja siihen liittyvien kehittyneempien IP-palveluiden palvelutoimitusprosessien automatisointi.A Finnish Operation Support Systems (OSS) vendor provides solutions for service activation, network inventory and event mediation. These solutions have mostly been deployed in mobile environments. In this thesis it will be studied how feasible it is to use similar solutions for service fulfilment in Next Generation Networks (NGN). NGN is a broad term that describes some key architectural evolutions in telecommunication core and access networks that will be deployed over the next 5 to 10 years. In these networks service, e.g. Triple Play or Virtual Private Network (VPN), activations require an extensive service fulfilment process that must be supported by first-class OSS. After introducing the NGN technologies, the research compares a reference product portfolio to available service fulfilment frameworks and evaluates the applicability. The study analyses the current state of service fulfilment OSS markets and evaluates various solution strategies. Eventually it will be concluded that the most interesting and adequate solution scenario is residential broadband, including value-added IP services

Concepção e implementação de experiências laboratoriais sobre MPLS

Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesO Multiprotocol Label Switching (MPLS) é um mecanismo de transporte de dados, sob a forma de um protocolo agnóstico, com grande potencial de crescimento e adequação. Opera na “Camada 2.5” do modelo OSI e constitui um mecanismo de alto desempenho utilizado nas redes de núcleo para transportar dados de um nó da rede para outro. O sucesso do MPLS resulta do facto de permitir que a rede transporte todos os tipos de dados, desde tráfego IP a tráfego da camada de ligação de dados, devido ao encapsulamento dos pacotes dos diversos protocolos, permitindo a criação de “links virtuais” entre nós distantes. O MPLS pertence à família das “redes de comutação de pacotes”, sendo os pacotes de dados associados a “etiquetas” que determinam o seu encaminhamento, sem necessidade de examinar o conteúdo dos próprios pacotes. Isto permite a criação de circuitos “extremo-aextremo” através de qualquer tipo de rede de transporte e independentemente do protocolo de encaminhamento que é utilizado. O projecto do MPLS considera múltiplas tecnologias no sentido de prestar um serviço único de transporte de dados, tentando simultaneamente proporcionar capacidades de engenharia de tráfego e controlo “out-of-band”, uma característica muito atraente para uma implementação em grande escala. No fundo, o MPLS é uma forma de consolidar muitas redes IP dentro de uma única rede. Dada a importância desta tecnologia, é urgente desenvolver ferramentas que permitam entender melhor a sua complexidade. O MPLS corre normalmente nas redes de núcleo dos ISPs. No sentido de tornar o seu estudo viável, recorreu-se nesta dissertação à emulação para implementar cenários de complexidade adequada. Existem actualmente boas ferramentas disponíveis que permitem a recriação em laboratório de cenários bastante complicados. Contudo, a exigência computacional da emulação é proporcional à complexidade do projecto em questão, tornando-se rapidamente impossível de realizar numa única máquina. A computação distribuída ou a “Cloud Computing” são actualmente as abordagens mais adequadas e inovadoras apara a resolução deste problema. Esta dissertação tem como objectivo criar algumas experiências em laboratório que evidenciam aspectos relevantes da tecnologia MPLS, usando para esse efeito um emulador computacional, o Dynamips, impulsionado por generosas fontes computacionais disponibilizadas pela Amazon ec2. A utilização destas ferramentas de emulação permite testar cenários de rede e serviços reais em ambiente controlado, efectuando o debugging das suas configurações e optimizando o seu desempenho, antes de os colocar em funcionamento nas redes em operação.The Multiprotocol Label Switching (MPLS) is a highly scalable and agnostic protocol to carry network data. Operating at "Layer 2.5" of the OSI model, MPLS is an highperformance mechanism that is used at the network backbone for conveying data from one network node to the next. The success of MPLS results from the fact that it enables the network to carry all kinds of traffic, ranging from IP to layer 2 traffic, since it encapsulates the packets of the diverse network protocols, allowing the creation of "virtual links" between distant nodes. MPLS belongs to the family of packet switched networks, where labels are assigned to data packets that are forwarded based on decisions that rely only on the label contents, without the need to examine the packets contents. This allows the creation of end-to-end circuits across any type of transport medium, using any protocol. The MPLS design takes multiform transport technologies into account to provide a unified data-carrying service, attempting simultaneously to preserve traffic engineering and out-of-band control, a very attractive characteristic for large-scale deployment. MPLS is the way to consolidate many IP networks into a single one. Due to this obvious potential, it is urgent to develop means and tools to better understand its functioning and complexity. MPLS normally runs at the backbone of Service Providers networks, being deployed across an extensive set of expensive equipment. In order to turn the study of MPLS feasible, emulation was considered as the best solution. Currently, there are very good available tools to recreate, in a lab environment, quite complicated scenarios. However, the computational demand of the emulation is proportional to the complexity of the project, becoming quickly unfeasible in a single machine. Fortunately, distributed computing or Cloud computing are suitable and novel approaches to solve this computation problem. So, this work aims to create some lab experiments that can illustrate/demonstrate relevant aspects of the MPLS technology, using the Dynamips emulator driven by the computational resources that were made available by the Amazon ec2 cloud computing facilities. The utilization of these emulation tools allows testing real networks and service scenarios in a controlled environment, being able to debug their configurations and optimize their performance before deploying them in real operating networks

New paradigms of legacy network features over SDN Architecture

The Software Define Networking (SDN) paradigm proposes faster implementations, flexibility, and a simplified network management, resulting very attractive to new carrier deployments. Nevertheless, migrating legacy networks to SDN scenarios has been slowed down. Traditional network features, such as high availability, load balancing, and scalability are constrained by the centralized nature of SDN architecture. This study evaluates legacy network features, applied to an SDN network, analyzing the impact of this evolution on the network performance. For the evaluation, a set of virtual scenarios has been implemented, assessing different network parameters, in order to measure the impact on the network performance

Implementing Soak Testing for an Access Network Solution

Tietoliikennelaitteiden ohjelmistojen toiminnalle asetetaan erittäin kovat laatuvaatimukset. Operaattoreilla on yleensä asiakkaiden kanssa SLA sopimukset, joiden rikkomisesta operaattorit saattavat joutua maksamaan suuriakin korvauksia. Lisäksi jokainen hetki, jolloin laite ei ole toimintavalmis, tuottaa operaattorille kustannuksia menetettyjen tulojen muodossa. Tämän vuoksi on erittäin tärkeää, että laitteet ovat jatkuvasti toimintakunnossa eikä palvelukatkoksia tule. Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää automatisoitu pitkän ajan testausjärjestelmä IP/MPLS pohjaiselle Tellabs 8600 reititinperheelle. Testattava järjestelmä koostuu useista verkkoelementeistä sekä graafisesta Tellabs 8000 verkonhallintajärjestelmästä. Tämän testausympäristön tavoitteena on paljastaa ongelmia, jotka eivät tule esiin normaalissa toiminnallisessa tai regressiotestauksessa vaan vaativat ilmaantuakseen pidempää ajoaikaa tai useita toistoja. Työssä kehitettiin kehys sille, kuinka testausympäristössä voidaan suorittaa automaattisesti erilaisia operaatioita sekä voidaan ohjelmallisesti havaita mahdollisia ongelmatilanteita. Testausjärjestelmä toteutettiin onnistuneesti ja täyttää sille asetetut tavoitteet. Testausjärjestelmä on otettu käyttöön Tellabsin systeemitestauksessa ja on käyttöönoton jälkeen osoittautunut hyödylliseksi ja tehokkaaksi järjestelmäksi. Systeemitestauksen käyttöön toteutettiin myös toinen täysin identtinen ympäristö.The quality requirements are extremely demanding for telecommunications software. Operators usually have SLA agreements with their customers, and violations to that contract may lead to serious compensations. Furthermore, every moment that equipment or some service is not operating correctly means lost income for the operator. For these reasons, it is extremely important for a telecommunications equipment to continue functioning properly without service affecting breaks. The purpose of this thesis was to design and implement automated soak testing for the IP/MPLS-based Tellabs 8600 router series. The system under test is composed of several network elements and a graphical Tellabs 8000 Network Management System. The purpose of this testing environment is to reveal defects that do not show up immediately in functional or regression testing but may manifest when the system is used for longer periods or operations are executed many times. A framework for automatically operating the test network and detecting problems programmatically was implemented in this thesis. The testing environment was successfully implemented and satisfies the objectives initially set for it. Testing environment has been taken into use in system testing at Tellabs and after deployment has turned out to be useful and effective. Another identical environment was also implemented for the system testing group

Teleprotection signalling over an IP/MPLS network

Protection of electricity networks have developed to incorporate communications, referred to as protection signalling. Due to the evolution of the electricity supply system, there are many developments pending within the scope of protection signalling and protection engineering in general. This project investigates the use of current and emerging communications technologies (i.e. packetised networks) being applied and incorporated into current protection signalling schemes and technologies. The purpose of the project is to provide a more cost-effective solution to protection schemes running obsolescent hardware. While the medium-term goal of the industry is to move entirely to IEC 61850 communications, legacy teleprotection relays using non-IP communications will still exist for many years to come. For companies to be ready for an IEC 61850 rollout a fully deployed IP/MPLS network will be necessary and it can be seen that various companies worldwide are readying themselves in this way. However, in the short-term for these companies, this means maintaining their existing TDM network (which runs current teleprotection schemes) and IP/MPLS network. This is a costly business outcome that can be minimised with the migration of services from and decommissioning of TDM networks. Network channel testing was the primary testing focus of the project. The testing proved that teleprotection traffic with correct QoS markings assured the system met latency and stability requirements. Furthermore, MPLS resiliency features (secondary LSPs & Fast-reroute) were tested and proved automatic path failover was possible under fault conditions at sub-30ms speeds

A survey of network virtualization

a b s t r a c t Due to the existence of multiple stakeholders with conflicting goals and policies, alterations to the existing Internet architecture are now limited to simple incremental updates; deployment of any new, radically different technology is next to impossible. To fend off this ossification, network virtualization has been propounded as a diversifying attribute of the future inter-networking paradigm. By introducing a plurality of heterogeneous network architectures cohabiting on a shared physical substrate, network virtualization promotes innovations and diversified applications. In this paper, we survey the existing technologies and a wide array of past and state-of-the-art projects on network virtualization followed by a discussion of major challenges in this area

Intelligent based Packet Scheduling Scheme using Internet Protocol/Multi-Protocol Label Switching (IP/MPLS) Technology for 5G. Design and Investigation of Bandwidth Management Technique for Service-Aware Traffic Engineering using Internet Protocol/Multi-Protocol Label Switching (IP/MPLS) for 5G

Multi-Protocol Label Switching (MPLS) makes use of traffic engineering (TE) techniques and a variety of protocols to establish pre-determined highly efficient routes in Wide Area Network (WAN). Unlike IP networks in which routing decision has to be made through header analysis on a hop-by-hop basis, MPLS makes use of a short bit sequence that indicates the forwarding equivalence class (FEC) of a packet and utilises a predefined routing table to handle packets of a specific FEC type. Thus header analysis of packets is not required, resulting in lower latency. In addition, packets of similar characteristics can be routed in a consistent manner. For example, packets carrying real-time information can be routed to low latency paths across the networks. Thus the key success to MPLS is to efficiently control and distribute the bandwidth available between applications across the networks. A lot of research effort on bandwidth management in MPLS networks has already been devoted in the past. However, with the imminent roll out of 5G, MPLS is seen as a key technology for mobile backhaul. To cope with the 5G demands of rich, context aware and multimedia-based user applications, more efficient bandwidth management solutions need to be derived. This thesis focuses on the design of bandwidth management algorithms, more specifically QoS scheduling, in MPLS network for 5G mobile backhaul. The aim is to ensure the reliability and the speed of packet transfer across the network. As 5G is expected to greatly improve the user experience with innovative and high quality services, users’ perceived quality of service (QoS) needs to be taken into account when deriving such bandwidth management solutions. QoS expectation from users are often subjective and vague. Thus this thesis proposes the use of fuzzy logic based solution to provide service aware and user-centric bandwidth management in order to satisfy requirements imposed by the network and users. Unfortunately, the disadvantage of fuzzy logic is scalability since dependable fuzzy rules and membership functions increase when the complexity of being modelled increases. To resolve this issue, this thesis proposes the use of neuro-fuzzy to solicit interpretable IF-THEN rules.The algorithms are implemented and tested through NS2 and Matlab simulations. The performance of the algorithms are evaluated and compared with other conventional algorithms in terms of average throughput, delay, reliability, cost, packet loss ratio, and utilization rate. Simulation results show that the neuro-fuzzy based algorithm perform better than fuzzy and other conventional packet scheduling algorithms using IP and IP over MPLS technologies.Tertiary Education Trust Fund (TETFUND