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Universitätsbibliographie

Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz


Knoll, Thomas Martin
Bauschert, Thomas (Univ.-Prof. Dr.-Ing.)(Gutachter) ; Eberspächer, Jörg (Univ.-Prof. Dr.-Ing.)(Gutachter) ; Franke, Klaus (Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil.)(Gutachter)

Cross-Domain and Cross-Layer Coarse Grained Quality of Service Support in IP-based Networks


Kurzfassung in deutsch

Mit der zunehmenden Popularität des Internets steigt die Anzahl der Nutzer und vor allem die Anzahl zeit- und verlustkritische Dienste – wie zum Beispiel „Voice over IP“, Videoübertragungen und netzbasierte Spiele. Das Internet ist dabei der Zusammenschluss von ca. 30.000 Betreibernetzen, die mit Hilfe des „Internet Protocol (IP)“ derzeit ohne jede Dienstgüteunterstützung den Datenverkehraustausch realisieren. Massive Überdimensionierung der Netzkapazitäten führen zu einer Netzauslastung von nur ca. 10% und entsprechend guter Übertragungsqualität. Mit steigendem Verkehrsaufkommen wird in dieser Dissertation erwartet, das die Netzbetreiber infolge des Kostendrucks nicht schritthaltend den überhöhten Netzausbau aufrechterhalten können und somit Qualitätseinbußen zu erwarten sind. Innerhalb der Betreiber wird bereits jetzt Verkehrstrennung betrieben, jedoch am Übergabepunkt verworfen und im besten Fall im Nachbarnetz durch aufwendige Analyse erneut vorgenommen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde deshalb ein domänen- und schichtenübergreifendes Konzept zur Realisierung grob-granularer Dienstgüte in IP-Netzen entworfen, zur Standardisierung bei der „Internet Engineering Task Force (IETF)“ vorgeschlagen, implementiert und in Auszügen simuliert und getestet. Dabei werden die Verkehrsklasseninformationen mehrere Netzschichten in transitiven Nachrichtenelementen des „Border Gateway Protocol (BGP)“ signalisiert und schichtenübergreifend assoziiert. Die vorliegende Dissertation beinhaltet im wesentlichen drei Teile: 1. Eine umfassende Zusammenstellung von vorhandenen Dienstgütekonzepten einschließlich der bereits existierenden QoS-Funktionselemente in verfügbaren Netzelementen, 2. Die detaillierte Spezifikation des neuen Konzeptes und 3. den Ergebnissen der Simulations- und Implementierungsaktivitäten zum Nachweis der Funktion und Skalierbarkeit des Entwurfes. Zwei wesentliche Erkenntnisse und Forderungen sind durch die Bearbeitung des Themas erwachsen. Die Einfachheit der Konzeptstruktur und die Einfachheit der angestrebten Dienstgüteunterstützung. Die angestrebte Dienstgüte beschränkt sich deshalb auf die primitive Verkehrstrennung in mehrere Klassen, die in den Weiterleitungsknoten getrennt abgelegt und mit verschiedenem Vorrang behandelt werden.

Kurzfassung in englisch

The increasingly popular Internet with a steadily growing user base, the resulting traffic load and its rising usage for time and loss critical services, such as voice over IP, video streaming and gaming, consists of about 30,000 interconnected service provider networks. Those interconnections are based on the Internet Protocol (IP) and do not distinguish the mixed traffic types within the transported traffic load. The currently observed and mostly sufficient service quality can only be achieved by network internal and inter-domain link capacity over-provisioning. Resource utilization of about 10% is commonly applied to achieve stable and un-congested network operation. However, service providers are increasingly deploying Quality of Service (QoS) support mechanisms within their network domain in order to provide traffic separation and differentiated forwarding. Not only IP QoS, but also underlying link layer QoS mechanisms are applied. Such QoS support is currently removed at the interconnection link and possibly reapplied in an independent and uncoordinated fashion in the neighbouring domain. A new cross-domain and cross-layer coarse grained Quality of Service support concept has therefore been drafted, which allows for the automated inter-domain class of service (CoS) support information exchange about the distinguished traffic classes at different networking layers. The concept is based on the standard inter-domain signalling protocol, the Border Gateway Protocol (BGP) version 4. Transitive BGPbased cross-domain signalling and cross-layer CoS mapping is a novel contribution. The cross-domain signalling of cross-layer mapped class set information has been submitted for standardization within the Internet Engineering Task Force (IETF). This includes a class overload prevention signalling by means of applied token bucket based ingress limitations. Global scale usage and omnipresent traffic class of service support is targeted with the proposed and implemented concept. It is likely, that service providers might be tempted to misuse offered service classes, hence the overload limitation. Three major contributions are documented within this thesis: 1. A comprehensive compilation of QoS support concepts with detailed network and node internal building block descriptions has been arranged, which proves the technical readiness of currently deployed devices for an inter-domain CoS based interconnection. 2. The drafted specification of the new inter-domain CoS concept including the CoS marking and class overload limitation signalling is detailed herein. 3. Simulations and implementations of vital building blocks of the concept have been made to underline its functionality and technical feasibility. Resource estimates and successful field trials provide evidence for its scalable and functioning design. The thesis’ work identified two fundamental design requirements for the concept. They are simplicity in design and QoS support. QoS in this approach therefore refers to primitive traffic separation into several classes, which will experience differently prioritized forwarding behaviour in relaying nodes. Enqueueing in separate queues is thereby aspired to.

Universität: Technische Universität Chemnitz
Institut: Professur Kommunikationsnetze
Fakultät: Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Dokumentart: Dissertation
Betreuer: Bauschert, Thomas (Univ.-Prof. Dr.-Ing.)
URL/URN: http://archiv.tu-chemnitz.de/pub/2009/0165/
Quelle: 2009. - 166 S.
Freie Schlagwörter (Deutsch): Cross-Domain , Cross-Layer , Dienstgüte , QoS , BGP
Freie Schlagwörter (Englisch): Cross-Domain , Cross-Layer , Quality of Service , QoS , BGP
Tag der mündlichen Prüfung 11.11.2009

 

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