Das Chemnitzer StudentenNetz (CSN) verwaltet ein mittelgroßes Netzwerk in den Wohnheimen des Studentenwerkes Chemnitz-Zwickau. Mitarbeitern und Interessenten erhalten einen Überblick und Einblick in die vorhandene Netzstruktur und die Konfiguration der verwendeten Technik. Es wird auch auf mögliche Szenarien für zukünftige Entwicklungen eingegangen.

Im Rahmen dieser Studienarbeit soll die Bedeutung klassenbasierter Anschlüsse im Chemnitzer Studenten Netz untersucht und Tools bereitgestellt werden, welche eine weitgehend automatisierte Anlage/Verwaltung solcher Netzklassen ermöglichen.

This thesis is aimed to the problems of virtual local networks. In the first chapters are explained both basic and advanced methods of designing and management of virtual LAN networks. The following chapters are dedicated to the methods of effective management VLAN networks and to the protocol Spanning Tree, preventing formation of loops in redundant networks, and their exploitation in VLANs. The practical part describes the application of the implementation of the technology of virtual local networks in experimental network, containing various types of devices. Based on this theory, a laboratory assignment has been designed for the training of the students in solving such problems. The scope of the laboratory assignment is divided into simpler partial tasks, which even a less advanced student should be able to configure and test.

Im Rahmen dieser Studienarbeit soll die Bedeutung klassenbasierter Anschlüsse im Chemnitzer Studenten Netz untersucht und Tools bereitgestellt werden, welche eine weitgehend automatisierte Anlage/Verwaltung solcher Netzklassen ermöglichen.

Für die Implementierung von Hochgeschwindigkeits-LANs bieten sich gegenwärtig zwei Technologien an. Dies ist zunächst der verbindungsorientiert arbeitende Asynchronus Transfer Mode (ATM), welcher u.a. garantierte Bandbreiten ermöglicht und auch für WAN-Anwendungen einsetzbar ist. Ein Nachteil von ATM ist die Inkompatiblität zu den verbreitetsten LAN- Technologien, Ethernet und Token Ring. Für die Kopplung mit solchen LANs müssen spezielle Server herangezogen werden. Im Gegensatz dazu steht Gigabit Ethernet (GE) als Weiterentwicklung des Ethernet-Standards (IEEE 802.3). GE arbeitet verbindungslos und ist kompatibel zur Ethernet-Familie und anderen IEEE 802 konformen Technologien. Mit der Verfügbarkeit der IEEE-Standards 802.1p, 802.1x, 802.1Q und 802.1D sowie proprietären Mechanismen können mit Gigabit Ethernet LANs aufgebaut werden, die ATM-ähnliche Eigenschaften besitzen. Durch den Einsatz des TCP/IP Protokolls, welches traditionell in Netzen zur wissenschaftlichen Datenverarbeitung Verwendung findet, bleiben Eigenschaften, vor allem von ATM, verborgen. Dies betrifft insbesondere die dynamische Anforderung von Bandbreitengarantien (QoS).

Das Chemnitzer StudentenNetz (CSN) verwaltet ein mittelgroßes Netzwerk in den Wohnheimen des Studentenwerkes Chemnitz-Zwickau. Mitarbeitern und Interessenten erhalten einen Überblick und Einblick in die vorhandene Netzstruktur und die Konfiguration der verwendeten Technik. Es wird auch auf mögliche Szenarien für zukünftige Entwicklungen eingegangen.

Robust real-time communication is crucial in many safety-critical systems, such as air-crafts. One example of real-time communication within an aircraft is the Ethernet-based protocol called Proprietary Real-Time Ethernet (PRTE), used for sensor data and other hard real-time information exchange. Meanwhile Time Sensitive Networking (TSN) is an emerging group of standards being developed by IEEE, which extends standard Ethernet with real-time capabilities. This thesis investigates the possibility of augmenting a Proprietary Real-Time Ethernet (PRTE) network with TSN functionality, in order to allow for additional, less safety-critical, traffic classes on the same network infrastructure while ensuring real-time correctness of PRTE. A software simulation method through the OMNeT++ 6.0 and INET 4.4 frameworks is used to create and evaluate a small model network. Realistic PRTE traffic is modelled and generated with the help of an XML file with an incomplete PRTE schedule. The same PRTE schedule file is used to calculate an 802.1Qbv schedule for protective TSN windows, used to prevent the PRTE traffic from interference. Additional traffic classes in the form of best-effort traffic are introduced to the network, and multiple network traffic scenarios are considered to evaluate the performance of the network. Both the performance of the PRTE traffic and the non-real-time critical best-effort Ethernet traffic is assessed. The TSN features successfully protect the time-sensitive traffic from interference while inducing a negligible latency increase by introducing the 802.1Q header required by TSN. The best-effort traffic throughput is lowered by a small amount, which is expected as the scheduled traffic reserves bandwidth. The worst-case end-to-end latency of the best-effort traffic is slightly increased across the board, but remains fairly similar to the baseline scenario without TSN windows. Overall, the results are promising and prove that the method can guarantee both PRTE and best-effort performance with minor performance loss. / Robust realtidskommunikation är oumbärligt i många säkerhetskritiska system, som till exempel flygplan. Ett protokoll för realtidskommunikation inom flygplan är det Ethernet-baserade protokollet Proprietary Real-Time Ethernet (PRTE) som används för att skicka bland annat sensordata och annan realtidsinformation. Ett annat exempel är Time Sensitive Networking (TSN), som är en framväxande samling av standarder som utvecklas av IEEE. Time Sensitive Networking (TSN) utökar standard-Ethernet och introducerar realtidsfunktionalitet. Denna rapport undersöker möjligheten att utöka funktionaliteten i Proprietary Real-Time Ethernet (PRTE)-nätverk med TSN-funktionalitet och på så sätt tillåta lägre tidskritiska trafikklasser att kommunicera på samma nätverk, utan att kompromissa på realtids-korrektheten i Proprietary Real-Time Ethernet (PRTE). Mjukvarusimulering med OMNeT++ 6.0 och INET 4.4 används för att skapa och utvärdera små modellnätverk. Realistisk PRTE-trafik modelleras och genereras med hjälp av en XML-fil som innehåller ett ofullständigt PRTEschema. Samma schema-fil används för att generera ett schema med skyddande TSN-fönster enligt 802.1Qbv-standarden. Dessa fönster används för att skydda PRTE-trafiken från lägre prioriterad trafik, och tillåter då så kallad Best Efforttrafik mellan tidskritiska fönster. Olika mönster av Best Effort-trafik genereras och dess effekt på nätverket utvärderas. Både prestandan av PRTE och Best Effort-trafiken tas i beaktning. TSN-funktionerna lyckas med att skydda den tidskritiska trafiken, och leder endast till väldigt låga latens-ökningar på grund av att 802.1Q-headers introduceras. Överföringshastigheten för Best Effort-trafik minskade något, vilket var förväntat då de schemalagda TSN-fönstren tar upp bandbredd. Värstafallsfördröjningen i Best Effort-trafiken ökade något över lag, men höll sig förhållandevis nära grundscenariot utan TSN-fönster. Sammantaget är resultaten lovande och bevisar att metoden kan garantera leverans av PRTE-paket samtidigt som Best Effort-trafik skickas med små prestandaförluster.