This document specifies a simple signalling mechanism for inter-domain QoS marking using a BGP Extended Community QoS Attribute. Class based packet forwarding for delay and loss critical services is currently performed in an individual AS internal manner. The new QoS marking attribute makes the QoS class setup within the IP prefix advertising AS known to all access and transit ASes. This enables individual (re-)marking and forwarding treatment adaptation to the original QoS class setup of the respective IP prefix. The attribute provides the means to signal QoS markings on different layers, which are linked together in QoS class sets. It provides inter-domain and cross-layer insight into the QoS class mapping of the source AS with minimal signalling traffic.

The increasing number of delay and loss critical services in packet networks require differentiated packet handling in the forwarding plane. Quality of Service (QoS) guarantees can be given for networks using resource reservation and admission control. However, such strategies require complex control plane extensions and might lead to higher operation expenditures. Network operators therefore often use over-provisioning and traffic differentiation to offer cheaper class of service quality in their internet protocol (IP) packet networks. Priority marking and forwarding of packetized data traffic can be realized mainly using different layer two and three mechanisms. The number of differentiated classes and their autonomous system (AS) internal implementation is at the operator’s choice. This paper proposes a concept of cross-domain and cross-layer priority signaling between packet switched networks to be used at the inter-AS peering points. It makes use of the Border Gateway Protocol (BGP) as the predominantly used routing protocol for AS peering communication. A new BGP-4 path attribute is used to convey the structured priority information. The new concept ensures that all receiving AS peers are consistently and comprehensively informed about the QoS handling within the IP prefix originating AS. Based on this information, all ASes can perform close QoS treatment approximation in a cross-domain and cross-layer manner. The approach is now work in progress at the IETF.

Mit der zunehmenden Popularität des Internets steigt die Anzahl der Nutzer und vor allem die Anzahl zeit- und verlustkritische Dienste – wie zum Beispiel „Voice over IP“, Videoübertragungen und netzbasierte Spiele. Das Internet ist dabei der Zusammenschluss von ca. 30.000 Betreibernetzen, die mit Hilfe des „Internet Protocol (IP)“ derzeit ohne jede Dienstgüteunterstützung den Datenverkehraustausch realisieren. Massive Überdimensionierung der Netzkapazitäten führen zu einer Netzauslastung von nur ca. 10% und entsprechend guter Übertragungsqualität. Mit steigendem Verkehrsaufkommen wird in dieser Dissertation erwartet, das die Netzbetreiber infolge des Kostendrucks nicht schritthaltend den überhöhten Netzausbau aufrechterhalten können und somit Qualitätseinbußen zu erwarten sind. Innerhalb der Betreiber wird bereits jetzt Verkehrstrennung betrieben, jedoch am Übergabepunkt verworfen und im besten Fall im Nachbarnetz durch aufwendige Analyse erneut vorgenommen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde deshalb ein domänen- und schichtenübergreifendes Konzept zur Realisierung grob-granularer Dienstgüte in IP-Netzen entworfen, zur Standardisierung bei der „Internet Engineering Task Force (IETF)“ vorgeschlagen, implementiert und in Auszügen simuliert und getestet. Dabei werden die Verkehrsklasseninformationen mehrere Netzschichten in transitiven Nachrichtenelementen des „Border Gateway Protocol (BGP)“ signalisiert und schichtenübergreifend assoziiert. Die vorliegende Dissertation beinhaltet im wesentlichen drei Teile: 1. Eine umfassende Zusammenstellung von vorhandenen Dienstgütekonzepten einschließlich der bereits existierenden QoS-Funktionselemente in verfügbaren Netzelementen, 2. Die detaillierte Spezifikation des neuen Konzeptes und 3. den Ergebnissen der Simulations- und Implementierungsaktivitäten zum Nachweis der Funktion und Skalierbarkeit des Entwurfes. Zwei wesentliche Erkenntnisse und Forderungen sind durch die Bearbeitung des Themas erwachsen. Die Einfachheit der Konzeptstruktur und die Einfachheit der angestrebten Dienstgüteunterstützung. Die angestrebte Dienstgüte beschränkt sich deshalb auf die primitive Verkehrstrennung in mehrere Klassen, die in den Weiterleitungsknoten getrennt abgelegt und mit verschiedenem Vorrang behandelt werden.

This document specifies a simple signalling mechanism for inter-domain QoS marking using a BGP Extended Community QoS Attribute. Class based packet forwarding for delay and loss critical services is currently performed in an individual AS internal manner. The new QoS marking attribute makes the QoS class setup within the IP prefix advertising AS known to all access and transit ASes. This enables individual (re-)marking and forwarding treatment adaptation to the original QoS class setup of the respective IP prefix. The attribute provides the means to signal QoS markings on different layers, which are linked together in QoS class sets. It provides inter-domain and cross-layer insight into the QoS class mapping of the source AS with minimal signalling traffic.

Mit der zunehmenden Popularität des Internets steigt die Anzahl der Nutzer und vor allem die Anzahl zeit- und verlustkritische Dienste – wie zum Beispiel „Voice over IP“, Videoübertragungen und netzbasierte Spiele. Das Internet ist dabei der Zusammenschluss von ca. 30.000 Betreibernetzen, die mit Hilfe des „Internet Protocol (IP)“ derzeit ohne jede Dienstgüteunterstützung den Datenverkehraustausch realisieren. Massive Überdimensionierung der Netzkapazitäten führen zu einer Netzauslastung von nur ca. 10% und entsprechend guter Übertragungsqualität. Mit steigendem Verkehrsaufkommen wird in dieser Dissertation erwartet, das die Netzbetreiber infolge des Kostendrucks nicht schritthaltend den überhöhten Netzausbau aufrechterhalten können und somit Qualitätseinbußen zu erwarten sind. Innerhalb der Betreiber wird bereits jetzt Verkehrstrennung betrieben, jedoch am Übergabepunkt verworfen und im besten Fall im Nachbarnetz durch aufwendige Analyse erneut vorgenommen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde deshalb ein domänen- und schichtenübergreifendes Konzept zur Realisierung grob-granularer Dienstgüte in IP-Netzen entworfen, zur Standardisierung bei der „Internet Engineering Task Force (IETF)“ vorgeschlagen, implementiert und in Auszügen simuliert und getestet. Dabei werden die Verkehrsklasseninformationen mehrere Netzschichten in transitiven Nachrichtenelementen des „Border Gateway Protocol (BGP)“ signalisiert und schichtenübergreifend assoziiert. Die vorliegende Dissertation beinhaltet im wesentlichen drei Teile: 1. Eine umfassende Zusammenstellung von vorhandenen Dienstgütekonzepten einschließlich der bereits existierenden QoS-Funktionselemente in verfügbaren Netzelementen, 2. Die detaillierte Spezifikation des neuen Konzeptes und 3. den Ergebnissen der Simulations- und Implementierungsaktivitäten zum Nachweis der Funktion und Skalierbarkeit des Entwurfes. Zwei wesentliche Erkenntnisse und Forderungen sind durch die Bearbeitung des Themas erwachsen. Die Einfachheit der Konzeptstruktur und die Einfachheit der angestrebten Dienstgüteunterstützung. Die angestrebte Dienstgüte beschränkt sich deshalb auf die primitive Verkehrstrennung in mehrere Klassen, die in den Weiterleitungsknoten getrennt abgelegt und mit verschiedenem Vorrang behandelt werden.

The increasing number of delay and loss critical services in packet networks require differentiated packet handling in the forwarding plane. Quality of Service (QoS) guarantees can be given for networks using resource reservation and admission control. However, such strategies require complex control plane extensions and might lead to higher operation expenditures. Network operators therefore often use over-provisioning and traffic differentiation to offer cheaper class of service quality in their internet protocol (IP) packet networks. Priority marking and forwarding of packetized data traffic can be realized mainly using different layer two and three mechanisms. The number of differentiated classes and their autonomous system (AS) internal implementation is at the operator’s choice. This paper proposes a concept of cross-domain and cross-layer priority signaling between packet switched networks to be used at the inter-AS peering points. It makes use of the Border Gateway Protocol (BGP) as the predominantly used routing protocol for AS peering communication. A new BGP-4 path attribute is used to convey the structured priority information. The new concept ensures that all receiving AS peers are consistently and comprehensively informed about the QoS handling within the IP prefix originating AS. Based on this information, all ASes can perform close QoS treatment approximation in a cross-domain and cross-layer manner. The approach is now work in progress at the IETF.