Hierarchisches Routingmanagement

Volkert, Thomas

This PhD thesis is focused on the question: how can an autonomously working routing management be designed to allow the transmission of application data while considering quality requirements. To answer this the focus is on a dynamic routing, whose decisions depend on the current distribution of available link capacities in the network. The presented new solution contains three protocols which work in a completely autonomous way. They are used to cluster the network and place automatically management instances, to assign addresses in the network as well as to distribute continuously routing data among the network nodes. Based on this, all routing tables are kept up to date, so that they represent the current paths as well as they also describe the available QoS specific capacity for each known route. By the help of this data, the routing algorithm, which is applied in this PhD thesis, allows the transmission of data from different applications while considering their quality requirements. In this context, each needed routing decision is influenced by the currently existing load situation in the network.Despite the introduced complex signaling, the overall system remains compatible to IPv4/v6. Therefore, it can be used for the transmission of audiovisual data in today’s networks. In such a scenario the scalability of the resulting overall system is supported by the data aggregations which are used within the signaling of the routing management.The practical part of the work is divided into two areas. The first one describes the software “Homer Conferencing”. It is usable as standalone solution for video conferences and test environment for audiovisual streams. By its help, qualitative differences in transmissions can be presented. Additionally, the software provides graphical dialogs for quantitative measurements of the data streams and packet losses. The second practical part contains the implementation of the routing management and applies all protocols on packet level. This was used as base for the accomplished quantitative evaluations. They show the caused signaling overhead as well as the resulting benefit of the introduced routing management for selected base topologies of IP networks.

Im Fokus dieser Dissertation steht die Frage, wie ein autonom ablaufendes Routingmanagement aussehen kann, um in Netzwerken die Übertragung von Anwendungsdaten unter Berücksichtigung von Qualitätsanforderungen zu ermöglichen. Dabei steht ein dynamisches Routing im Vordergrund, dessen Entscheidungen von der momentanen Verteilung von verfügbaren Linkkapazitäten im Netzwerk abhängen. Die vorgestellte neuwertige Lösung enthält drei vollständig autonom ablaufende Protokolle. Sie dienen zur Netzwerkunterteilung und automatischen Platzierung von Managementinstanzen, zur Adresszuweisung im Netzwerk sowie zur kontinuierlichen Verteilung von Routingdaten unter den Netzwerkknoten. Dadurch werden alle Routingtabellen aktuell gehalten, sodass sie die momentanen Pfade sowie auch die für jede bekannte Route verfügbaren QoS spezifischen Eigenschaften beschreiben. Mit Hilfe dieser Daten ist der in dieser Dissertation eingesetzte Routingalgorithmus in der Lage, die Übertragung von Daten von unterschiedlichen Anwendungen unter Beachtung ihrer Qualitätsanforderungen zu ermöglichen. Dabei beeinflusst die aktuell vorliegende Lastsituation im Netzwerk jede notwendige Routingentscheidung.Trotz der eingeführten komplexen Signalisierungen bleibt das Gesamtsystem kompatibel zu IPv4/v6 und kann somit für die Übertragung von audiovisuellen Daten in heutigen Netzwerken eingesetzt werden. Dabei profitiert die Skalierbarkeit des resultierenden Gesamtsystems von den innerhalb der Signalisierungen des Routingmanagements verwendeten Datenaggregationen.Der praktische Teil dieser Arbeit ist zweigeteilt. Der erste Teil beschreibt die Software „Homer Conferencing“. Sie ist als eigenständige Lösung für Videokonferenzen und Testumgebung für audiovisuelle Ströme einsetzbar. Mit ihrer Hilfe können qualitative Unterschiede in Übertragungen audiovisuell vorgeführt werden. Die Software bietet zusätzlich grafische Dialoge zur quantitativen Bemessung der Datenströme und Paketverluste. Der zweite praktische Teil beinhaltet die Implementierung des Routingmanagements und setzt die Protokolle auf Paketebene vollständig um. Dies diente als Basis für die durchgeführten quantitativen Evaluierungen. Sie stellen für ausgewählte Basistopologien von IP-Netzwerken den verursachten Signalisierungsaufwand sowie den resultierenden Nutzen beim Einsatz des vorgestellten Routingmanagements dar.

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Volkert, Thomas: Hierarchisches Routingmanagement. 2016.

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