Hasso-Plattner-Institut20 Jahre HPI
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Thi Than Mai Hoang

Planning of Multi-service Computer Networks

Diese Habilitationsschrift befasst sich mit verschiedenen Aspekten der Planung von Multi-Service Computernetzwerken. Diese Aspekte sind Netzwerkapplikationen, Protokollvielfältigkeit, Topologienkomplexität, Verkehrscharakterisierung, Dienstgüteanforderung, Netzwerkkosten, Netzwerkarchitekturen, Kommunikationsformen sowie Kommunikationsschichten. Im Bezug auf diese Aspekte werden Methoden und Algorithmen für Verkehrsteuerungen und Dienstgütekontrollen dargestellt und analysiert. Die Analyse der existierenden Methoden zur Planung von Computernetzwerken zeigt, dass sich die meisten existierenden Ansätze nur auf Verkehr, Topologien, Routing und Netzwerkkosten konzentrieren. Dabei werden die Protokollvielfältigkeit und Kommunikationsformen ignoriert. Weiterhin werden die Ende-zu-Ende Abstraktion und Abbildung in den meisten existierenden Ansätzen nicht detailliert behandelt. Basierend auf Methoden zur Verkehrsteuerung und Dienstgütekontrolle sowie Techniken für die Netzwerkplanung werden in einem entsprechenden Ansatz (Multi-Service Network Planning MSNEP) Modelle, Algorithmen und Architekturen zur Planung von Multi-Service Computernetzwerken entwickelt und untersucht.

Mit dem in dieser Arbeit vorgestellten Ansatz MSNEP ist es erstmals möglich, die gemeinsame Berücksichtigung sämtlicher oben genannter Aspekte (insbesondere Protokollvielfältigkeit, Dienstgüteanforderungen, Netzwerkarchitekturen, Kommunikationsformen sowie Kommunikationsschichten) bei der Planung und Optimierung von Netzwerkstrukturen zu realisieren. Ziel dabei ist es, ein globales Optimum, welches der kostengünstigen Struktur eines IP/MPLS Backbones unter Einhaltung der Randbedingungen zu den gegebenen Aspekten entspricht, zu erreichen. MSNEP ermöglicht, Verkehrsteuerung- und Dienstgütekontroll-Mechanismen für verschiedene Verkehrsklassen (Daten, Sprache, Video) zusammen mit Unicast und Multicast Kommunikationsdiensten innerhalb des Netzwerkplanungsprozesses zu berücksichtigen.

Ein Prototype des Ansatzes MSNEP ist in Java implementiert. Es wurde für die Planung von unicast und multicast IP-Backbones, für die Analyse und Prognose von Netzwerken, und für die Planung von MPLS VPNs und multicast VPNs untersucht. Simulationsergebnisse in NS2 zeigen, dass unser Ansatz nicht nur für die Kostenoptimierung sondern auch für die Dienstgüteverbesserung der Multimediaanwendungen in IP-basierten Netzwerken eingesetzt werden kann.