Universität Stuttgart
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Item Open Access Performance Evaluation of Time-Based and Movement-Based Location Update Schemes(2006) Bachmaier, SebastianIn Personal Communications Service (PCS) networks, location management is a key issue. Mobility tracking operations are executed to maintain known the whereabouts of each mobile terminal. In this work, some modifications on the classical time-based and movement-based registration methods are evaluated. The goal is to provide a unified approach of the time-based and distance-based schemes on one hand, and the movement-based and distance-based strategies on the other hand. Furthermore what is achieved is that the Mobile Terminal sends less location update messages, which results in less contacts with the network and an increase in the uncertainty of the Mobile Terminal position. Although the Mobile Terminal Paging costs are lightly increased, the result is a significant reduction in the Location Update cost, and the net effect is a saving in the total location management cost per call arrival, i.e. the Location Update cost plus the Paging cost. The studied mechanisms will be compared with the original dynamic schemes by means of a performance evaluation method based on software simulation tools and contrasted to an analysis based on Markovian standard tools. The location management costs for all these dynamic policies will be evaluated.Item Open Access Entwurf eines Überlast-Reglers unter Berücksichtigung des Netzzustandes und möglicher Überlast-Beschränkungen(2012) Mast, DirkAuf dem Pfad eines Nutzers, der eine Verbindung mit einem Dienst über das Internet aufbaut, liegen typischerweise einer oder mehrere Router. Jeder dieser Router hat einen gewissen Pufferspeicher für Pakete (Routerqueue). Sobald der Router Pakete schneller empfängt, als er sie weiterleiten kann, füllt sich dieser Puffer. Bei einem Überlauf des Puffers kommt es zum Paketverlust, da der Router weitere ankommende Pakete verwerfen muss. Dieses Verwerfen führt entweder zu komplettem Datenverlust, oder einem erneuten Senden der Daten und bringt damit Verzögerungen mit sich, die für Echtzeitanwendungen oder Streaming problematisch sind. Das erneute Senden von Daten, wie es vom Transmission Control Protocol (TCP) bei Verlust gemacht wird, sorgt dafür, dass der Empfänger garantiert Daten erhält. Allerdings füllt sich dadurch wiederum die Routerqueue und verschlimmert daher möglicherweise die Überlastsituation. Ein Ansteigen der Latenzzeit durch größere Pufferfüllstände ist eine weitere unangenehme Folge des erneuten Sendens. Häufig wird versucht, die unterschiedlichen Anforderungen von einzelnen Verkehrsarten mit einer gezielten Priorisierung an den Zwischenroutern zu lösen. Hierbei wird Echtzeitverkehr mit einer höheren Priorität versendet, wie zeitunkritischer Verkehr, welcher länger im Routerpuffer verweilen muss. Im Gegensatz zu Verkehrspriorisierungen wird in dieser Diplomarbeit versucht, mit einem Adaptionsregler auf die Überlastsituation zu reagieren, um nicht nur in einer Überlastsituation gezielt manchen Verkehr zu bevorteilen, sondern aktiv den erzeugten Verkehr und damit die Überlastsituation zu reduzieren. Dieser Ansatz hat den Vorteil, dass nur ein Feedback über den Netzzustand benötigt wird, und man nicht auf intelligentere Router angewiesen ist, die Pakete priorisieren können.Item Open Access ILP-based resource optimization realized by quantum annealing for optical wide-area communication networks : a framework for solving combinatorial problems of a real-world application by quantum annealing(2024) Witt, Arthur; Kim, Jangho; Körber, Christopher; Luu, ThomasResource allocation of wide-area internet networks is inherently a combinatorial optimization problem that if solved quickly, could provide near real-time adaptive control of internet-protocol traffic ensuring increased network efficacy and robustness, while minimizing energy requirements coming from power-hungry transceivers. In recent works we demonstrated how such a problem could be cast as a quadratic unconstrained binary optimization (QUBO) problem that can be embedded onto the D-Wave Advantage™ quantum annealer system, demonstrating proof of principle. Our initial studies left open the possibility for improvement of D-Wave solutions via judicious choices of system run parameters. Here we report on our investigations for optimizing these system parameters, and how we incorporate machine learning (ML) techniques to further improve on the quality of solutions. In particular, we use the Hamming distance to investigate correlations between various system-run parameters and solution vectors. We then apply a decision tree neural network (NN) to learn these correlations, with the goal of using the neural network to provide further guesses to solution vectors. We successfully implement this NN in a simple integer linear programming (ILP) example, demonstrating how the NN can fully map out the solution space that was not captured by D-Wave. We find, however, for the 3-node network problem the NN is not able to enhance the quality of space of solutions.Item Open Access Novel network architecture for optical burst transport(2006) Gauger, Christoph; Kühn, Paul (Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)Transport networks form the backbone of communication networks by cost-efficiently offering huge bandwidth and by guaranteeing a high service quality and availability. These requirements can best be met by using optical communication technologies. Currently, wavelength-switching is the most prominent network technology employing optical fiber communication and wavelength division multiplexing. While for years progress in optical networks has been defined by ever increasing transmission bit-rates, higher flexibility and manageability as well as multi-service and multi-layer integration are equally important criteria today. Accounting for these trends, optical burst switching (OBS) has been proposed as highly dynamic optical network architecture. It offers fine-granular transport of different packet-switched services and applies statistical multiplexing directly in the optical layer. This thesis presents the design, modeling, and evaluation of the optical burst transport network architecture (OBTN). The architecture is motivated by the need for flexible, scalable, and cost-efficient transport in next generation networks. In addition, it is stimulated by the research activities towards highly dynamic optical network infrastructures. OBTN defines a network architecture to transport and switch optical burst data in a core network. The design objectives for the OBTN architecture are (i) an overall high quality of service, (ii) a network design allowing for cost-efficiency and scalability, and (iii) a network evolution perspective based on the current wavelength-switched networks. These objectives are achieved by combining selected concepts, architectures, and strategies of optical burst and optical packet switching as well as of multi-layer traffic engineering. The method of event-driven simulation is used to evaluate OBTN regarding its node and network resource requirements and QoS performance. Chapter 2 introduces the general characteristics, requirements, and trends for next generation transport networks in general and optical networks in particular. It describes architectural constraints and classification criteria for highly dynamic optical network architectures. These criteria are used to characterize the fast optical circuit switching, optical burst switching, and optical packet switching architectures as well as hybrid optical network architectures. Chapter 3 discusses the state of research and technology for optical burst switching. It presents the requirements for key functions in an OBS network and classifies the proposed architectures and mechanisms. Particularly, it addresses contention resolution which is necessary to achieve a high QoS in burst-switched networks. This is supported by Appendix A which analyzes the performance of nodes with fiber delay line buffers. Finally, architectures and realization aspects for burst-switched core nodes are presented to explain their resource and scalability constraints. Chapter 4 motivates and introduces the fundamental concepts of OBTN, namely the dense virtual topology, constrained alternative routing, and shared overflow capacity. These components are analyzed regarding their consequences for the overall node and network architecture. Finally, OBTN is compared qualitatively with optical burst switching and hybrid optical networks. Chapter 5 describes a unified resource model which allows dimensioning and evaluating burst-switched architectures with different virtual topologies. Then, it addresses the simulation methodology, the reference evaluation scenario used in Chapter 6 as well as the metrics for node and network resources and QoS performance. Chapter 6 evaluates OBTN and compares it with the two burst-switched reference architectures OBS and Burst-over-Circuit-Switching (BoCS). OBS uses a sparse virtual topology while BoCS employs a full-mesh virtual topology. The evaluations show that for the same high target QoS, suitable OBTN dimensionings require substantially less resources in burst-switched nodes than OBS and slightly less than BoCS. This improvement comes at the cost of higher resource requirements compared to OBS in the underlying wavelength-switched server layer. However, applying the cost relations for lambda grid networks, in which bandwidth is considered a commodity and client layer resources the major cost driver, OBTN yields an overall cost reduction. Concluding, OBTN is shown to offer an overall high QoS, to effectively reduce the node resources of the burst-switched client layer, and to perform well in a wavelength-switched network context.Item Open Access Faire Ressourcenaufteilung mit mehreren QoS-Klassen in zellulären Mobilfunknetzen(2011) Cao, BoZiel dieser Diplomarbeit war es, die verschiedenen Scheduler-Algorithmen in der Basisstation zu implementieren, die Untersuchung und Abwägung zwischen Übertragungseffizienz und Fairness und einer adaptiven Parametrisierung der Fairnesseigenschaften eines Schedulers durchzuführen. Durch die Simulation mussten die Ergebnisse hinsichtlich Fairness, Zelldurchsatz und Erfüllungsgrad der QoS-Anforderungen analysiert und diskutiert werden.Item Open Access Modellierung und Bewertung von Verfahren zur Last- und Leistungsregelung in Steuereinheiten von B-ISDN/ATM-Vermittlungssystemen(2002) Schwarz, Albrecht; Kühn, Paul J. (Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)Behandelt wird die Problematik der Last- und Leistungsregelung im Kontext der ATM-basierten Breitband-Vermittlungstechnik.Item Open Access On the trade-off between element availability and cost in virtualized network infrastructures(2017) Herker, Sandra; Kirstädter, Andreas (Prof. Dr.-Ing.)Item Open Access Implementierung von OpenFlow für Juniper Router(2011) Kostadinow, FilipBei OpenFlow handelt es sich um einen Standard, der als Feature zu einem Switch oder Router hinzugefügt werden kann. Dieser ermöglicht die Ansteuerung von Switchen oder Routern. Über das OpenFlow-Protokoll lassen sich die Forwardingtabellen über das Netzwerk bearbeiten. Somit wird es ermöglicht, experimentelle Netzwerkprotokolle für Forschungszwecke zu testen, ohne dass Hersteller die interne Funktionsweise ihrer Geräte preisgeben müssen. Eine Reihe namenhafter Hersteller, wie Juniper Networks oder Cisco haben mit der Integration von OpenFlow in ihre Produkte begonnen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Frage, ob und wie sich OpenFlow auf einem Juniper Networks Router mit Hilfe des Junos SDKs realisieren lässt. Die Aufgabenstellung umfasst in einem ersten Schritt die Einarbeitung in die Architektur des Routers sowie in das Junos SDK, um mögliche Abbildungen von OpenFlow auf den Juniper Router herauszuarbeiten. Darauf aufbauend wird eine Architektur entwickelt, mit der OpenFlow auf einen Juniper Router umgesetzt werden kann. Die Architektur sieht hierbei für die Realisierung von OpenFlow zwei Komponenten vor, welche auf verschiedenen Schichten der Routerarchitektur ausgeführt werden. Die Hauptaufgabe der einen Komponente ist die Kommunikation mit einem externen Controller, während die andere Komponente die Paketverarbeitung übernimmt. Anhand dieser Architektur erfolgt eine prototypische Implementierung.Item Open Access Entwurf und Realisierung eines Testbeds für die Untersuchung von verzögerungsbasierten Staukontrollmechanismen(2011) Hübler, MarkZiel dieser Arbeit war es Störgrößen für die verlusbasierte Staukontrolle in TCP zu identifizieren und mit Hilfe des Netzemulator-Framework IKR-EmuLib ein Testbed zu entwerfen, das es ermöglicht verschiedene Verzögerungsmessverfahren und Staukontrollmechanismen zu untersuchen. Als potentielle Störgrößen wurden schwankende Paketverzögerungen durch Bearbeitung in Netzwerkgeräten, sowie bei WLAN-Verbindungen für das Testbed modelliert. Während die modellierte Verzögerung in Netzwerkgeräten sich nur mit der Paketlänge ändert, enthält das WLAN-Modell auch stochastische Komponenten. Deswegen stellt insbesondere das WLAN-Modell eine Herausforderung für die Staukontrolle dar und sollte hilfreich bei der Verbesserung von Staukontrollmechanismen sein.Item Open Access Entwurf und Bewertung von Verfahren zur Verkehrslenkung in WDM-Netzen(2002) Späth, Jan; Kühn, Paul J. (Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. mult.)Es werden Verfahren zur Wegesuche und Ressourcen-Belegung in Netzen mit WDM-Technik (WDM: Wavelength Division Multiplex, Wellenlängenmultiplex) entworfen und bewertet.