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Analyzing packet delay in reactive networks
Get PDFVerzögerungszeiten gehören zu den wichtigsten Kenngrößen von Netzwerken für Paket-übertragung. Sie haben direkten Einfluss auf die Zufriedenheit der Kunden und werden deshalb häufig für Vergleichstests (Benchmarks) herangezogen.Hochmoderne mobile Netzwerke verwenden komplexe Algorithmen um die erreichbaren Datenraten zu maximieren. In diesen Fällen stellen sich zwei Fragen: (i) Wie können Verzögerungszeiten sinnvoll gemessen werden? (ii) Gelten die entsprechenden Konzepte, die für kabelgebundene Netzwerke entwickelt wurden auch in diesen Fällen? Diese Dissertationsschrift gibt einen geschlossenen Überblick über die Messung von Verzögerungszeiten in mobilen kabellosen Netzwerken. Die behandelten Themen reichen von präziser Zeiterfassung bis zum Design von passenden Messmethoden.Messungen in öffentlichen Netzwerken haben gezeigt, dass sich die erwähnten Netze reaktiv verhalten. Das heißt, die Verzögerungszeiten welche einzelne Pakete erfahren hängen maßgeblich vom Verkehrsmuster im Datenstrom ab. Im Besonderen haben die vorherigen Pakete starken Einfluss auf die Verzögerungszeit des aktuellen Pakets. Dieser Sachverhalt erschwert die Durchführung fairer Vergleichstests. Die vorliegende Arbeit diskutiert solche Vergleichstests und erläutert entsprechende Messmethoden. Dabei ist das Design von Verkehrsmustern ein zentraler Bestandteil. Bekannte Messmethoden reichen nicht aus, um Verzögerungszeiten in mobilen Netzwerken tadellos zu erfassen. Sie führen zu unvollständigen Ergebnissen. Die hier vorgestellten Messmethoden beheben diese Defizite.Sie leisten ihren Beitrag dazu, dass Methoden zur Messung von Verzögerungszeiten mit der rasanten Entwicklung von Kommunikationstechnologien schritthalten können.Packet delay is among the most important characteristics of networks, since it directly impacts the user satisfaction. Accordingly, it is often used for benchmarking networks.Modern mobile cellular networks handle data streams with complex algorithms, in order to maximize the achievable throughput. Considering that, two question arise: (i) How can latency be measured in such networks? (ii) Are respective concepts from wired networks directly applicable to wireless networks? This thesis provides a self-contained guide on how to measure packet delay in mobile cellular networks. Covered aspects reach from timekeeping on tracing hardware to the design of measurement processes.Measurements in operational networks have evidenced them to be reactive; namely, the experienced latency depends on the injected trac pattern (including the respective history). Accordingly, involved actions are required to obtain fair delay benchmarks, as outlined in this thesis.Thereby, the design of trac patterns is regarded as integral part of the measurement methodology.I conclude that several well-known approaches for delay measurements are not sucient for reactive networks and may produce misleading results.The presented concepts contribute to the topic of latency measurement methodologies, such that they keep pace with the fast evolution of communication technologies
Evaluation and modeling of power control information in a 3G cellular mobile network
Get PDFIn modernen 3rd Generation (3G) Netzwerken wie zum Beispiel Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) wird Wide-band Code Division Multiple Access (WCDMA) als Zugriffsmethode für die Luftschnittstelle verwendet. Dabei spielt Leistungskontrolle eine sehr wichtige Rolle, Interferenzen und Leistungsverbrauch können auf ein Minimum beschränkt und somit auch der Datendurchsatz maximiert werden.Aus diesem Grund wird in UMTS eine strikte Leistungsregelung verwendet, welche aus einem inneren und einem äußeren Regelkreis besteht. Die jeweiligen Bezeichnungen sind Inner Loop Power Control (ILPC) und Outer Loop Power Control (OLPC). Während sich die ILPC im Laufe der letzten Jahre stetig weiterentwickelte, gab es keinen entsprechenden Fortschritt der OLPC zu verzeichnen. Entsprechende Literatur ist rar. Die OLPC ist ein Regelungsalgorithmus, der versucht die Blockfehlerrate konstant zu halten, indem das empfangene Signal zu Störungs-Verhältnis entsprechend angepasst wird. Das geschieht mit Hilfe einer Rückkopplung zum Sender.In letzter Zeit wurde festgestellt, dass der OLPC Algorithmus regelmäßige Fehlermuster bei der Übertragung verursacht. Dies ist ein Zeichen für suboptimale Auslegung und Verbesserungspotenzial.In dieser Diplomarbeit sollen die Schwachstellen des OLPC Algorithmus Festgestellt und Verbesserungsmöglichkeiten erarbeitet werden. Dies soll mit Hilfe von ausgiebigen Messungen in einem in Betrieb stehenden UMTS Netzwerk erreicht werden, wofür leistungsfähige Software zur Verfügung steht. Die erhaltenen Messergebnisse zeigen das Verhalten des OLPC Algorithmus im Detail, welches anschließend mithilfe von statistischen Methoden modelliert wurde. Zusätzlich ist nach weiteren Parametern gesucht worden, mit denen der Regelungsmechanismus verbessert werden könnte.Dabei stellte sich die unkodierte Bitfehlerrate, genannt Bit Error Ratio (BER), als ein Wert heraus, der mit der Blockfehlerrate stark korreliert ist.In weiterer Folge wird ein neuer Algorithmus vorgeschlagen, der sich die in der unkodierten Bitfehlerrate enthaltene Information zu Nutze macht um ein verbessertes Verhalten zu garantieren. Um die Leistungsfähigkeit dieser Methode beurteilen zu können wurden Simulationen durchgefhrt. Die resultierende Erkenntnis ist, dass der hier vorgeschlagene Algorithmus durchaus Potenzial zur Leistungssteigerung hat. Unter verschiedenen Umständen, wie zum Beispiel konstanten und dynamischen Leistungsanforderungen, wurden zwischen 0.2 und 1 dB an eingesparter mittlerer Leistung geschätzt. Außerdem ist der hier vorgeschlagene Algorithmus standardkonform und relativ einfach zu implementieren.In modern 3rd Generation (3G) networks such as Universal Mobil Telecommunication System (UMTS) Wide-band Code Division Multiple Access (WCDMA) is used for communication radio links. Power control is a very important issue in WCDMA, it reduces interference and power consumption of the transmission and therefore it needs to be addressed in relation with throughput maximization. Due to this fact UMTS deploys a strict power control, composed by the Inner Loop Power Control (ILPC) and the Outer Loop Power Control (OLPC). Whereas the ILPC was hardly tried to optimize in the last couple of years, the OLPC did not receive a comparable amount of attention. It seems not to undergo any evolution and there finds only few literature about optimization issues. The OLPC is a controller which adjusts the received Signal to Interference Ratio (SIR) to a predefined Block Error Ratio (BLER) by means of feedback to the transmitter. In resent research the OLPC algorithm was identified to introduce regular error patterns into radio connections, what is a sign for possible room of improvement.This thesis aims to identify impairments of the OLPC algorithm and to find room for improvement by means of extensive measurements in a UMTS network. The measurements were performed in the UMTS Terrestrial Radio Access Network (UTRAN), by the aid of a powerful tracing tool.Measurement results have shown the nature of the uplink OLPC algorithm in detail. The behavior was characterized with the aid of statistical models. Furthermore additional parameters have been investigated, whereas especially one revealed a strong correlation to the BLER, i.e.the uncoded Bit Error Ratio (BER).In consequence a new OLPC algorithm is proposed in this work, which exploits the additional information of the uncoded BER. In order to evaluate the possible gain simulations have been performed, which compare the old and new algorithm. The outcome is that the new algorithm is able to improve the power control mechanism. Under different conditions, i.e. constant and dynamic SIR demands, the gain was estimated between 0.2 dB and 1 dB difference in mean SIR, what can directly be interpreted as power savings of the same magnitude.The new algorithm is totally standard compliant and easy to implement in existing networks
Packet delay measurements in reactive IP networks
No full textDiscussions of how to measure the performance of computer networks for various applications have been ongoing for over twenty years in the area of network research. The continual increase of data traffic volume has reached a point at which solving any network problem by over-provisioning is not suitable. The quest for alternatives makes it vital to have well-defined metrics for evaluating and sustaining the performance of networks
Evidence based leadership
No full textAuthor Markus PodduikinMasterarbeit Johannes Kepler Universität Linz 2024Arbeit gesperr
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