Hybrid Home Networks Links Quality Supervision
Supervision de la qualité des liens d'un réseau local domestique hybride
Résumé
Home networks are evolving vigorously and are also becoming more and more heterogeneous and complex. Home networks contain new services and numerous devices with wired and wireless links. At the same time, users demand high levels of quality of service for many new applications. Hence, the supervision of links quality tends to be mandatory in emergent home networks, to trigger QoS mechanisms. In this context, this dissertation proposes the utilization of the available bandwidth as a performance indicator in hybrid home networks (e.g. for remote service-evaluation, diagnosis and fault detection) and as link-state metric for a number of QoS mechanisms (e.g., admission control, path selection and load balancing). In this dissertation, we firstly explain why available bandwidth probing is a fundamental tool in the new QoS architectures for hybrid home networks and we explore different use cases. We investigate the networking constraints that affect bandwidth probing in hybrid home networks. We explain why most tools to measure available bandwidth on Internet paths are not very efficient on home networks. We make a taxonomic study of a number of state-of-the-art probing techniques and probing tools for available bandwidth. At that aim, we propose a functional framework, called Metrics Profile Capture Filter and Feedback (MPCFF). Based on these studies, we choose Iperf in TCP mode as an attractive tool to estimate available bandwidth. Then, we conduct a performance evaluation on an experimental test bed, to compare Iperf in lightweight TCP-mode vs. various state-of-the-art tools (Wbest, Pathchirp, Pathload and IGI/PTR). We show that Iperf in lightweight TCP mode is superior in terms of accuracy and speed of convergence. Finally, we integrate Iperf in lightweight TCP mode into a path selection protocol using the Inter-MAC software (developed in the Omega European project). We show, on a test bed, how Iperf in lightweight TCP mode enhances the Inter-MAC path selection by eliminating performance deterioration due to time-varying capacity links. Our results show that Iperf in lightweight TCP mode, accurately, triggers path selection and load balancing mechanisms, to adapt the network resources to the strong degradation of WiFi and PLC links. Available bandwidth probing detects and helps to control real-time deviations of the quality of experience, associated of sensitive applications. At the same time, available-bandwidth probing helps the service provider to isolate failures and to monitor the end-to-end residential service, on demand or on long-term periodicity basis.
Les réseaux domestiques connaissent une évolution importante et deviennent de plus en plus hétérogènes et complexes. Ils intègrent de nouveaux services, des équipements variés et des technologies de connectivité filaires et sans fil. De plus, les utilisateurs exigent une qualité de service d'un niveau très élevé pour de nombreuses nouvelles applications. Par conséquent, le contrôle de la qualité des liens tend à être obligatoire dans les réseaux domestiques émergents, pour déclencher les mécanismes de QoS. Dans ce contexte, cette thèse propose l'utilisation de la bande passante disponible en tant qu'indicateur de la performance, dans les réseaux domestiques hybrides, par exemple, pour la détection de défaillances, l'évaluation de service, et le diagnostic. La bande passante disponible peut-être aussi une métrique d'état de lien pour un certain nombre de mécanismes de qualité de service, par exemple, le contrôle d'admission, la sélection de chemins et l'équilibrage de charges. Dans cette thèse, nous expliquons pourquoi la mesure active (" probing ") de la bande passante disponible est un outil fondamental dans les architectures de QoS pour les réseaux domestiques hybrides. Nous explorons aussi différents cas d'utilisation. Nous étudions les contraintes de réseau qui affectent le " probing " de la bande passante dans les réseaux domestiques hybrides. Nous expliquons pourquoi la plupart des outils de mesure de la bande passante disponible pour mesurer les chemins d'Internet ne sont pas très efficaces sur les réseaux domestiques. Nous faisons une étude taxonomique d'un certain nombre de techniques et d'outils état de l'art pour le " probing " de la bande passante disponible. À cette fin, nous proposons un Framework appelé " Metrics Profile Capture Filter and Feedback " (MPCFF). Sur la base de ces études, nous avons choisi " Iperf en mode TCP " comme un outil intéressant pour estimer la bande passante disponible. Ensuite, nous procédons à une évaluation de la performance sur test bed, pour comparer " Iperf en mode TCP léger " vs divers outils de l'état de l'art (Wbest, Pathchirp, Pathload et IGI / PTR). Nous montrons qu'Iperf en mode TCP léger est supérieur en termes de précision et de vitesse de convergence. Enfin, nous intégrons Iperf en mode TCP léger dans un protocole de sélection de chemins, en utilisant le logiciel Inter-MAC (développé dans le projet Européen Omega). Nous montrons, sur un test bed, comment Iperf en mode TCP léger améliore la sélection du chemin de l'inter-MAC en contrôlant la dégradation des performances due aux liens à capacité variable dans le temps. Nos résultats montrent qu'Iperf en mode TCP léger déclenche la sélection de chemins et les mécanismes d'équilibrage de charges de façon précise. Ça permet d'optimiser les ressources réseau en présence d'une forte dégradation des liens WiFi et des liens PLC. Le " probing " de la bande passante disponible détecte et aide à contrôler, en temps réel, les dégradations de la qualité d'expérience, associées aux applications sensibles. Dans le même temps, le " probing " de la bande passante disponible assiste le fournisseur de services réseau en isolant les pannes et en surveillant les services résidentiels de bout à bout, à la demande ou sur une périodicité à long terme.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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