一种多业务宽带接入交换机的设计与实现

在接入网中提供多业务可以有效地降低运营维护成本和网络铺设费用,同时提高网络利用率.采用组播技术和具有多项服务质量(QoS)选择的多层以太网交换机,可以实现能提供QoS保证的多业务宽带接入网.该文介绍了一种多业务宽带接入交换机的设计与实现,按功能模块分述并讨论了其中的难点和要点.

End-to-End QoS Enhancement ofHSDPA End-User Multi-flow Traffic Using RAN Buffer Management

High speed downlink packet access (HSDPA) was introduced to UMTS radio access segment to provide higher capacity for new packet switched services. As a result, packet switched sessions with multiple diverse traffic flows such as concurrent voice and data, or video and data being transmitted to the same user are a likely commonplace cellular packet data scenario. In HSDPA, radio access network (RAN) buffer management schemes are essential to support the end-to-end QoS of such sessions. Hence in this paper we present the end-to-end performance study of a proposed RAN buffer management scheme for multi-flow sessions via dynamic system-level HSDPA simulations. The scheme is an enhancement of a time-space priority (TSP) queuing strategy applied to the node B MAC-hs buffer allocated to an end user with concurrent real-time (RT) and non-real-time (NRT) flows during a multi-flow session. The experimental multi- flow scenario is a packet voice call with concurrent TCP-based file download to the same user. Results show that with the proposed enhancements to the TSP-based RAN buffer management, end-to-end QoS performance gains accrue to the NRT flow without compromising RT flow QoS of the same end user session

Gestão de qualidade de serviço baseada em políticas

A evolução observada nas redes de comunicações durante a última década traduziu-se na diversificação de serviços que utilizam a rede, no aumento das taxas de transferência e na massificação da utilização de serviços de acesso à Internet e de comunicações celulares. Durante esta década, várias organizações, das quais se destacam os operadores de telecomunicações, têm dedicado consideráveis esforços no sentido de definir e normalizar arquitecturas de redes de próxima geração. A principal característica deste tipo de rede reside no facto de possuir uma arquitectura modular capaz de fornecer serviços multimédia a clientes de uma rede de acesso com características tecnológicas heterogéneas. Os trabalhos de normalização das arquitecturas de rede NGN têm-se limitado, até ao momento, a especificar detalhes relativos ao funcionamento da rede não tendo ainda sido definida a arquitectura de gestão. Em termos de tecnologias de gestão de redes, foram propostos nas últimas duas décadas novos paradigmas de gestão, novos modelos de dados, novos protocolos de transporte e várias linguagens de definição de informação de gestão. Os modelos de dados têm vindo a ser enriquecidos, os protocolos são mais flexíveis e poderosos, as soluções de gestão oferecem interoperabilidade acrescida e as linguagens permitem definir formatos de configuração mais ricos. Simultaneamente tem crescido a complexidade das soluções de gestão, aumentado a sobrecarga causada pelo aumento de complexidade nos equipamentos bem como nas plataformas computacionais que suportam os sistemas de gestão. O presente trabalho propõe uma solução de gestão para redes NGN capaz de gerir os recursos de rede garantindo Qualidade de Serviço. A solução de gestão proposta inclui uma plataforma de execução de políticas que utiliza os eventos ocorridos na rede para empreender acções de configuração, autonomizando o processo de gestão. Inclui uma avaliação da complexidade de várias tecnologias de gestão estudando a sobrecarga causada pela tecnologia tanto no processo de gestão como na operação da rede. É ainda estudada a escalabilidade das várias tecnologias e analisado o seu comportamento num cenário da rede de um operador de telecomunicações. O trabalho propõe ainda uma metodologia de configuração integrada dos elementos de gestão, através de uma interface de configuração amigável para o administrador do sistema.

Optimização de recursos para difusão em redes de próxima geração

Esta tese aborda o problema de optimização de recursos de rede, na entrega de Serviços de Comunicação em Grupo, em Redes de Próxima Geração que suportem tecnologias de difusão. De acordo com esta problemática, são feitas propostas que levam em atenção a evolução espectável das redes 3G em Redes Heterogéneas de Próxima Geração que incluam tecnologias de difusão tais como o DVB. A optimização de recursos em Comunicações em Grupo é apresentada como um desafio vertical que deve cruzar diversas camadas. As optimizações aqui propostas cobrem tanto a interface entre Aplicação e a Plataforma de Serviços para a disponibilização de serviços de comunicação em grupo, como as abstracções e mapeamentos feitos na interface entre a Rede Central e a Rede de Acesso Rádio. As optimizações propostas nesta tese, assumem que o caminho evolutivo na direcção de uma Rede de Próxima Geração é feito através do IP. Em primeiro lugar são endereçadas as optimizações entre a Aplicação e a Plataforma de Serviços que já podem ser integradas nas redes 3G existentes. Estas optimizações podem potenciar o desenvolvimento de novas e inovadoras aplicações, que através do uso de mecanismos de distribuição em difusão podem fazer um uso mais eficiente dos recursos de rede. De seguida são apresentadas optimizações ao nível da interface entre a Rede Central e a Rede de Acesso Rádio que abordam a heterogeneidade das redes futuras assim como a necessidade de suportar tecnologias de difusão. É ainda considerada a possibilidade de aumentar a qualidade de serviço de serviços de difusão através do mapeamento do IP multicast em portadoras unidireccionais. Por forma a validar todas estas optimizações, vários protótipos foram desenvolvidos com base num router avançado para redes de acesso de próxima geração. As funcionalidades e arquitectura de software desse router são também aqui apresentadas.

Design and optimization next generation passive all-optical networks

Este trabalho investiga novas metodologias para as redes óticas de acesso de próxima geração (NG-OAN). O trabalho está dividido em quatro tópicos de investigação: projeto da rede, modelos numéricos para efeitos não lineares da fibra ótica, impacto dos efeitos não lineares da fibra ótica e otimização da rede. A rede ótica de acesso investigada nesse trabalho está projetado para suprir os requisitos de densidade de utilizadores e cobertura, isto é, suportar muitos utilizadores ( 1000) com altas velocidades de conexão dedicada ( 1 Gb/s) ocupando uma faixa estreita do espectro ( 25 nm) e comprimentos de fibra ótica até 100 km. Os cenários são baseados em redes óticas passivas com multiplexagem por divisão no comprimento de onda de alta densidade (UDWDM-PON) utilizando transmissores/receptores coerentes nos terminais da rede. A rede é avaliada para vários ritmos de transmissão usando formatos de modulação avançados, requisitos de largura de banda por utilizador e partilha de banda com tecnologias tradicionais de redes óticas passivas (PON). Modelos numéricos baseados em funções de transferência das séries de Volterra (VSTF) são demonstrados tanto para a análise dos efeitos não lineares da fibra ótica quanto para avaliação do desempenho total da rede. São apresentadas as faixas de potência e distância de transmissão nas quais as séries de Volterra apresentam resultados semelhantes ao modelo referência Split-Step Fourier (SSF) (validado experimentalmente) para o desempenho total da rede. Além disso, um algoritmo, que evita componentes espectrais com intensidade nulo, é proposto para realizar cálculos rápidos das séries. O modelo VSTF é estendido para identificar unicamente os efeitos não lineares da fibra ótica mais relevantes no cenário investigado: Self-Phase Modulation (SPM), Cross-Phase Modulation (XPM) e Four-Wave Mixing (FWM). Simulações numéricas são apresentadas para identificar o impacto isolado de cada efeito não linear da fibra ótica, SPM, XPM e FWM, no desempenho da rede com detecção coerente UDWDM-PON, transportando canais com modulação digital em fase (M-ária PSK) ou modulação digital em amplitude (M-ária QAM). A análise numérica é estendida para diferentes comprimentos de fibra ótica mono modo (SSMF), potência por canal e ritmo de transmissão por canal. Por conseguinte, expressões analíticas são extrapoladas para determinar a evolução do SPM, XPM e FWM em função da potência e distância de transmissão em cenários NG-OAN. O desempenho da rede é otimizada através da minimização parcial da interferência FWM (via espaçamento desigual dos canais), que nesse caso, é o efeito não linear da fibra ótica mais relevante. Direções para melhorias adicionas no desempenho da rede são apresentados para cenários em que o XPM é relevante, isto é, redes transportando formatos de modulação QAM. A solução, nesse caso, é baseada na utilização de técnicas de processamento digital do sinal.

Técnicas de monitorização em redes ópticas de próxima geração

In this work several techniques to monitor the performance of optical networks were developed. These techniques are dedicated either to the measurement of the data signal parameters (optical signal to noise ratio and dispersion) or to the detection of physical failures on the network infrastructure. The optical signal to noise ratio of the transmitted signal was successfully monitored using methods based on the presence of Bragg gratings imprinted on high birefringent fibres that allowed the distinction of the signal from the noise due to its polarization properties. The monitoring of the signal group-velocity dispersion was also possible. In this case, a method based on the analysis of the electric spectrum of the signal was applied. It was experimentally demonstrated that this technique is applicable on both amplitude and phase modulated signals. It was also developed a technique to monitor the physical infrastructure of an optical access network. Once again, the application of Bragg gratings (this time imprinted on standard single mode fibres) was the basis of the developed method.

Fibras óticas de plástico em redes de acesso

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia de Eletrónica e Telecomunicações

Performance analysis and deployment of VoLTE mechanisms over 3GPP LTE-based networks

Long Term Evolution based networks lack native support for Circuit Switched (CS) services. The Evolved Packet System (EPS) which includes the Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network (E-UTRAN) and Evolved Packet Core (EPC) is a purely all-IP packet system. This introduces the problem of how to provide voice call support when a user is within an LTE network and how to ensure voice service continuity when the user moves out of LTE coverage area. Different technologies have been proposed for the purpose of providing a voice to LTE users and to ensure the service continues outside LTE networks. The aim of this paper is to analyze and evaluate the overall performance of these technologies along with Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC) Inter-RAT handover to Universal Terrestrial Radio Access Networks/ GSM-EDGE radio access Networks (UTRAN/GERAN). The possible solutions for providing voice call and service continuity over LTE-based networks are Circuit Switched Fall Back (CSFB), Voice over LTE via Generic Access (VoLGA), Voice over LTE (VoLTE) based on IMS/MMTel with SRVCC and Over The Top (OTT) services like Skype. This paper focuses mainly on the 3GPP standard solutions to implement voice over LTE. The paper compares various aspects of these solutions and suggests a possible roadmap that mobile operators can adopt to provide seamless voice over LTE.

QoS Evaluation of BandwidthSchedulers in IPTV Networks OfferedSRD Fluid Video Traffic

Internet protocol TV (IPTV) is predicted to be the key technology winner in the future. Efforts to accelerate the deployment of IPTV centralized model which is combined of VHO, encoders, controller, access network and Home network. Regardless of whether the network is delivering live TV, VOD, or Time-shift TV, all content and network traffic resulting from subscriber requests must traverse the entire network from the super-headend all the way to each subscriber's Set-Top Box (STB).IPTV services require very stringent QoS guarantees When IPTV traffic shares the network resources with other traffic like data and voice, how to ensure their QoS and efficiently utilize the network resources is a key and challenging issue. For QoS measured in the network-centric terms of delay jitter, packet losses and bounds on delay. The main focus of this thesis is on the optimized bandwidth allocation and smooth datatransmission. The proposed traffic model for smooth delivering video service IPTV network with its QoS performance evaluation. According to Maglaris et al [5] First, analyze the coding bit rate of a single video source. Various statistical quantities are derived from bit rate data collected with a conditional replenishment inter frame coding scheme. Two correlated Markov process models (one in discrete time and one incontinuous time) are shown to fit the experimental data and are used to model the input rates of several independent sources into a statistical multiplexer. Preventive control mechanism which is to be include CAC, traffic policing used for traffic control.QoS has been evaluated of common bandwidth scheduler( FIFO) by use fluid models with Markovian queuing method and analysis the result by using simulator andanalytically, Which is measured the performance of the packet loss, overflow and mean waiting time among the network users.

QoS evaluation of bandwidth schedulersin IPTV networks offered SRD fluidvideo traffic: a simulation study

IPTV is now offered by several operators in Europe, US and Asia using broadcast video over private IP networks that are isolated from Internet. IPTV services rely ontransmission of live (real-time) video and/or stored video. Video on Demand (VoD)and Time-shifted TV are implemented by IP unicast and Broadcast TV (BTV) and Near video on demand are implemented by IP multicast. IPTV services require QoS guarantees and can tolerate no more than 10-6 packet loss probability, 200 ms delay, and 50 ms jitter. Low delay is essential for satisfactory trick mode performance(pause, resume,fast forward) for VoD, and fast channel change time for BTV. Internet Traffic Engineering (TE) is defined in RFC 3272 and involves both capacity management and traffic management. Capacity management includes capacityplanning, routing control, and resource management. Traffic management includes (1)nodal traffic control functions such as traffic conditioning, queue management, scheduling, and (2) other functions that regulate traffic flow through the network orthat arbitrate access to network resources. An IPTV network architecture includes multiple networks (core network, metronetwork, access network and home network) that connects devices (super head-end, video hub office, video serving office, home gateway, set-top box). Each IP router in the core and metro networks implements some queueing and packet scheduling mechanism at the output link controller. Popular schedulers in IP networks include Priority Queueing (PQ), Class-Based Weighted Fair Queueing (CBWFQ), and Low Latency Queueing (LLQ) which combines PQ and CBWFQ.The thesis analyzes several Packet Scheduling algorithms that can optimize the tradeoff between system capacity and end user performance for the traffic classes. Before in the simulator FIFO,PQ,GPS queueing methods were implemented inside. This thesis aims to implement the LLQ scheduler inside the simulator and to evaluate the performance of these packet schedulers. The simulator is provided by ErnstNordström and Simulator was built in Visual C++ 2008 environmentand tested and analyzed in MatLab 7.0 under windows VISTA.

QoS evaluation of Bandwidth Schedulers in IPTV Networks Offered SRD Fluid Video Traffic

Internet protocol TV (IPTV) is predicted to be the key technology winner in the future. Efforts to accelerate the deployment of IPTV centralized model which is combined of VHO, encoders, controller, access network and Home network. Regardless of whether the network is delivering live TV, VOD, or Time-shift TV, all content and network traffic resulting from subscriber requests must traverse the entire network from the super-headend all the way to each subscriber's Set-Top Box (STB). IPTV services require very stringent QoS guarantees When IPTV traffic shares the network resources with other traffic like data and voice, how to ensure their QoS and efficiently utilize the network resources is a key and challenging issue. For QoS measured in the network-centric terms of delay jitter, packet losses and bounds on delay. The main focus of this thesis is on the optimized bandwidth allocation and smooth data transmission. The proposed traffic model for smooth delivering video service IPTV network with its QoS performance evaluation. According to Maglaris et al [5] first, analyze the coding bit rate of a single video source. Various statistical quantities are derived from bit rate data collected with a conditional replenishment inter frame coding scheme. Two correlated Markov process models (one in discrete time and one in continuous time) are shown to fit the experimental data and are used to model the input rates of several independent sources into a statistical multiplexer. Preventive control mechanism which is to be including CAC, traffic policing used for traffic control. QoS has been evaluated of common bandwidth scheduler( FIFO) by use fluid models with Markovian queuing method and analysis the result by using simulator and analytically, Which is measured the performance of the packet loss, overflow and mean waiting time among the network users.

Visual networking : keeping television on the box

The Australian National Broadband Network (NBN) is the largest infrastructure project ever proposed in Australia (NBN, 2010). Its Fibre to the Home open access network will see a new generation of telecommunications services providing the basis for technologies and services to be combined. Homes connected to the network will have access to new digital media and high-speed internet among other applications. Taking an Australian perspective, this paper focuses on the capacity for fast broadband to allow features and technologies to be combined that were once separate, but now have converged including computing, telephony, free-to-air (FTA) television, direct-to-home satellite broadcasting, radio, and the internet and the implications. Specifically, future services for digital television are going to be more akin to app-based functions that are currently available on mobiles and tablets but on the television screen rather than the PC. Against such a background, this article examines the future of television arguing that faster broadband and internet-enabled televisions to watch movies and shows when it suits the audience are the keys to the television’s survival.

An analytical model for optimal spectrum leasing under constraints of quality of service in CRNs

Cognitive radio improves spectrum efficiency and mitigates spectrum scarcity by allowing cognitive users to opportunistically access idle chunks of the spectrum owned by licensed users. In long-term spectrum leasing markets, secondary network operators make a decision about how much spectrum is optimal to fulfill their users' data transmission requirements. We study this optimization problem in multiple channel scenarios. Under the constrains of expected user admission rate and quality of service, we model the secondary network into a dynamic data transportation system. In this system, the spectrum accesses of both primary users and secondary users are in accordance with stochastic processes, respectively. The main metrics of quality of service we are concerned with include user admission rate, average transmission delay and stability of the delay. To quantify the relationship between spectrum provisioning and quality of service, we propose an approximate analytical model. We use the model to estimate the lower and upper bounds of the optimal amount of the spectrum. The distance between the bounds is relatively narrow. In addition, we design a simple algorithm to compute the optimum by using the bounds. We conduct numerical simulations on a slotted multiple channel dynamic spectrum access network model. Simulation results demonstrate the preciseness of the proposed model. Our work sheds light on the design of game and auction based dynamic spectrum sharing mechanisms in cognitive radio networks.

Uma abordagem fuzzy para a avaliação técnico-econômica de redes de acesso

O surgimento de novas tecnologias e serviços vem impondo mudanças substanciais ao tradicional sistema de telecomunicações. Múltiplas possibilidades de evolução do sistema fazem da etapa de planejamento um procedimento não só desejável como necessário, principalmente num ambiente de competitividade. A utilização de metodologias abrangentes e flexíveis que possam auxiliar no processo de decisão, fundadas em modelos de otimização, parece um caminho inevitável. Este artigo propõe um modelo de programação linear inteiro misto para ajudar no planejamento estratégico de sistemas de telecomunicações, e em particular da rede de acesso. Os principais componentes de custo e receita são identificados e o modelo é desenvolvido para determinar a configuração da rede (serviços, tecnologias, etc) que maximize a receita esperada pelo operador do sistema. O conceito de números fuzzy é adotado para avaliar o risco técnico-econômico em situações de imprecisão nos dados de demanda. Resultados de experimentos computacionais são apresentados e discutidos.