Brewka, Lukasz Jerzy

Denne afhandling omhandler udvalgte emner indenfor Quality of Service (QoS) provisionering i de heterogene netværk, som udgør det moderne Internet. Ud af den brede vifte af protokoller, som benyttes i de forskellige netværksdomæner, vil nogle få udvalgte blive diskuteret og analyseret med fokus på deres QoS funktioner.Denne afhandling fokuserer primært på hjemme- og access-netværk og deres fælles interaktion. Med hensyn til hjemme-netværk, er UPnPQoS arkitekturen blevet valgt for at analysere mulighederne for QoS provisionering på brugerens adresse ved hjælp af service orienterede arkitekturer. UPnP-QoS er først blevet undersøgt med hensyn til den generelle ydelse af protokollen gennem numeriske analyser, som herefter er blevet eftervist ved hjælp af computersimulationer. Resultaterne beviser brugbarheden af UPnP-QoS, men afslører også nogle åbne problemstillinger i specifikationen. I forbindelse med arbejdet med at løse disse begrænsninger er flere preemption algoritmer til hjemmerutere blevet udviklet og sammenlignet. På samme måde som for den generelle UPnP-QoS vurdering er disse algoritmer blevet verificeret både analytisk og gennem intensiv simulering. En anden udvidelse til UPnP-QoS er integreringen af autoklassicering af trak indenfor UPnP-arkitekturen. Simuleringsresultater for denne udvidelse viser denne metodes potentiale med hensyn til QoS bevarelse i scenarier hvor hjemmenetværket også indeholder enheder, som ikke understøtter UPnP.Med QoS på hjemmenetværket analyseret, er næste skridt at behandle interdomæneaspekterne af QoS provisionering. Til styringen af access-netværket er valget faldet på Generalized Multi-Protocol Label Switching (GMPLS) protokol suiten. Dens stigende popularitet i accessnetværk sammen med dens modenhed og store udbredelse i core-netværk gør denne suite til en oplagt kandidat til end-to-end QoS provisioneringsmekanismen. På baggrund af designet og analysen af sammenkoblingen mellem UPnP-QoS og GMPLS, er et OSGi-baseret interface blevet udviklet. Dette muliggør integreret etablering af QoS, initialiseret af et UPnP-QoS kontrol punkt gennem kongfiureringen af enheder på hjemmenetværket, hvorefter signalet går ud gennem hjemmeruteren og endeligt initialiserer en Label Switch Path i accessnetværket. For at illustrere GMPLS suitens alsidighed, samt at diskutere access-netværk baseret på Passive Optical Network (PON) teknologier, foreslås et GMPLS-styret 10 Gigabit PON (XG-PON). Denne del af afhandlingen beskriver muligheden for at administrere et XG-PON gennem GMPLS suiten, hvilket igen illustrerer at protokol suiten er en god kandidat til en integreret QoSl øsning. Det er ydermere værd at lægge mærke til at et sådant GMPLSkontroleret XG-PON vil kunne forbindes med det UPnP-QoS/GMPLS interface, som beskrives tidligere i afhandlingen, samt med GMPLS corenetværket, hvilket giver mulighed for end-to-end QoS, også over PONforbindelser. Den sidste del af afhandlingen behandler generaliserede koncepter i forbindelse med ressourcereservering i core-netværk. Her benyttes teoremer inden teletrafikplanlægning til at administrere ressourcereserveringen for trak med forskellige prioriteter og hastigheder i knudepunkter, i åbne og i lukkede netværk.Som helhed kan denne afhandling ses som en QoS-analyse, som går fra hjemme-netværk, gennem hjemmeruteren via access-forbindelsen og ender i core-netværket - og på denne måde skaber en forbindelse med interdomæne provisioneret QoS.This thesis addresses selected topics of Quality of Service (QoS) provisioning in heterogeneous data networks that construct the communication environment of today's Internet. In the vast range of protocols available in different domains of network infrastructures, a few chosen ones are discussed and their key QoS features are analysed. This thesis mainly focuses on home and access networks, and their interaction. Considering home networks, UPnP-QoS Architecture was chosen in order to analyse the possibilities of QoS provisioning at users' premises using service oriented architectures. First, the general UPnPQoS performance was assessed analytically and confirmed by simulations results. The results validate the usability of UPnP-QoS, but some open issues in the specication were identified. As a result of addressing mentioned shortcomings of UPnP-QoS, a few pre-emption algorithms for home gateway were designed and compared. Similarly as for general UPnP-QoS assessment, analysis and intensive simulations were used for verification of proposed pre-emption techniques. The other proposed extension for UPnP-QoS was an integration of trac auto-classication within UPnP-QoS Architecture. Simulation results of this extension showed the potential of this method in QoS preservation for scenarios where UPnP non-compliant devices are present in home networks. With well defined ideas about home QoS, the interdomain aspects of QoS provisioning were addressed. For access network control the Generalized Multi-Protocol Label Switching (GMPLS) protocol suite was selected. Its growing popularity in access networks together with its maturity and wide adoption in core networks, makes it a great candidate as an end-to-end QoS provisioning mechanism. As a consequence of the UPnP-QoS/GMPLS mapping analysis and design, an OSGi-based interface was developed. It allows integrated QoS establishment, initiated by UPnP-QoS Control Point and conguring home devices, then passing the Home Gateway, and nally triggering Label Switching Path establishment in the access network. To depict the versatility of the GMPLS suite and discuss also access Passive Optical Network (PON) technologies, a GMPLS controlled Ten Gigabit Passive Optical Network (XGPON) was proposed. This part of the thesis introduces the possibility of managing the XG-PON by the GMPLS suite, showing again that this protocol suite is a good candidate for an integrated QoS solution. Additionally, one can notice that such a GMPLS controlled XG-PON could be connected with UPnP-QoS/GMPLS interface and GMPLS core, which is presented in this thesis, and which enables the end-to-end QoS also over PON links.The final part of the thesis treats generalised concepts of resource reservation that could be used in core networks. Teletraffic engineering theorems are used for management of resources reserved for traffic of different priorities and rates in nodes, open and closed networks. As a whole, this thesis can be seen as a QoS analysis starting from home networks through Home Gateways towards access links and finally reaching core networks - in this way constituting a path with end-to-end interdomain provisioned QoS

Online Research Database In Technology

End to End Inter-domain Quality of Service Provisioning

http://orbit.dtu.dk/ws/files/51113071/BrewkaPhDthesis_final_pdf.pdf

End to End Inter-domain Quality of Service Provisioning

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Online Research Database In Technology