Os backbones IP utilizam protocolos de roteamento do tipo estado do enlace para definir as rotas corretamente. Em situações de mudança na topologia, como uma falha, esses protocolos necessitam de um tempo para reagir e encontrar novas rotas. Durante esse tempo, as rotas ficam instáveis com alta taxa de pacotes perdidos e queda na confiabilidade do backbone. Esse trabalho propõe uma abordagem pró-ativa denominada Esquema de Caminhos Emergenciais Rápidos para auxiliar o protocolo de roteamento OSPF a reduzir a taxa de pacotes perdidos durante esse período. Essa abordagem realiza cálculos reutilizando a base de informações de roteamento do OSPF para gerar esses caminhos emergenciais, que são representados na tabela de encaminhamento através de marcas. Essas marcas são utilizadas então para guiar corretamente os pacotes no contorno de uma falha. Essa abordagem é avaliada em representações de topologias artificiais e reais, e também em simulação para analisar qual o ganho obtido na redução de pacotes perdidos em relação ao OSPF original. A abordagem desenvolvida demonstra resultados bastante satisfatórios em termos de extensão dos caminhos de recuperação utilizados e quantidade de informações extras adicionadas na tabela de encaminhamento em relação à abordagem concorrente. / IP network backbones use link state routing protocols to find correct routes. In face of a topology change, e.g. a failure, these protocols need some time to react to it in order to find new routes. During this time, the routes become unstable, causing high packet loss rate and depreciation of backbone reliability. This work presents a proactive approach named Fast Emergency Paths Schema to help the OSPF routing protocol during the convergence period in order to reduce packet loss rate. The approach conducts calculations reusing the routing information base of the OSPF in order to generate these emergency paths, which are represented in the forwarding table as marks. These are then used to guide the packets to correctly bypass a failure. The approach is evaluated by using various artificial and real topologies, and a simulation is also implemented in order to analyze the packet loss rate reduction in relation to the original OSPF. The analysis yielded satisfactory results in terms of the extension of the recovery paths used and of the amount of extra information added to the forwarding table in relation to the concurrent approach.

Considere um sistema de comunicação em que um equipamento transmissor envia pacotes de dados, de tamanho fixo e a uma taxa uniforme, a um equipamento receptor. Considere também que esses equipamentos estejam conectados por uma rede de comutação de pacotes, que introduz um atraso aleatório a cada pacote que trafega na rede. Nesta tese, é proposto um modelo de recuperação adaptativa de relógio capaz de sincronizar as frequências e as fases desses dispositivos, dentro de certos limites especificados de precisão. Esse método para atingir sincronização de frequência e de fase é baseado em medições dos tempos de chegada dos pacotes ao receptor, que são usados para controlar a dinâmica de um phase-locked loop (PLL) digital. O desempenho desse modelo é avaliado através de simulações numéricas realizadas considerando valores de parâmetros realistas. Os resultados indicam que esse esquema tem potencial para ser usado em aplicações práticas. / Consider a communication system in which a transmitter equipment sends fixed-size packets of data at a uniform rate to a receiver equipment. Consider also that these equipments are connected by a packet-switched network, which introduces a random delay to each packet. In this thesis, we propose an adaptive clock recovery scheme capable of synchronizing the frequencies and the phases of these devices, within specified limits of precision. This scheme for achieving frequency and phase synchronization is based on measurements of the packet arrival times at the receiver, which are used to control the dynamics of a digital phase-locked loop (PLL). The scheme performance is evaluated via numerical simulations performed by using realistic parameter values. The results suggest that this scheme has potential to be used in practical applications.

Orientador: Mauricio Ferreira Magalhães / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-17T10:39:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EsteveRothenberg_ChristianRodolfo_D.pdf: 14213626 bytes, checksum: 46a6a812d056a078c8a7fe49c80ce0ff (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Esta tese introduz um novo conceito para as redes de conteúdo denominado compact forwarding. Este conceito traduz-se na utilização de técnicas probabilísticas no plano de encaminhamento onde o espaço de identificação não é mais relacionado a um host final, mas sim, à identificação de conteúdo(s). A essência do conceito originou-se de uma questão básica, qual seja, onde deve ser colocado o estado associado ao encaminhamento do pacote? Nos elementos de rede ou no cabeçalho do pacote? A tese propõe duas soluções que representam estes extremos, SPSwitch, na qual o estado é colocado nos elementos de rede e, LIPSIN, onde o estado é colocado no cabeçalho do pacote. O denominador comum a essas soluções consiste na utilização de técnicas probabilísticas inspiradas no Bloom filter como elemento base das decisões de encaminhamento. A utilização de estruturas de dados derivadas do Bloom filter traz um custo adicional necessário à minimização dos erros associados à utilização de uma estrutura probabilística. A tese contribui com várias técnicas para redução desses erros incluindo a análise dos custos associados. Cenários de aplicação são apresentados para validação das propostas discutidas no trabalho / Abstract: This thesis introduces the concept of compact forwarding in the field of content-oriented networks. The main idea behind this concept is taking a probabilistic approach to the problem of packet forwarding in networks centered on content identifiers rather than traditional host addresses. The fundamental question explored is where to place the packet forwarding state, in network nodes or in packet headers? Solutions for both extremes are proposed. In the SPSwitch, approximate forwarding state is kept in network nodes. In LIPSIN, the state is carried in the packets themselves. Both approaches are based on probabilistic packet forwarding functions inspired by the Bloom filter data structure. The approximate forwarding state comes at the cost of additional considerations due to the effects of one-sided error-prone data structures. The thesis contributes with a series of techniques to mitigate the false positive errors. The proposed compact forwarding methods are experimentally validated in several practical networking scenarios / Doutorado / Engenharia de Computação / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientadores: Edson Moschim, Felipe Rudge / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-05T07:30:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MaiaJunior_Decio_M.pdf: 1427591 bytes, checksum: 104d0be2f7926f963a037d44ed4df46a (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Um novo sistema para geração, chaveamento e roteamento de pacotes ópticos é descrito, visando aplicação em nós de redes ópticas de próxima geração (NGON). Os pacotes ópticos são compostos por um campo de cabeçalho em freqüência e um campo de carga útil digital de alta capacidade (~Gb/s). Os nós de chaveamento óptico incluem as funcionalidades de bloqueio, roteamento e retirada de pacotes, e são controlados por circuitos eletrônicos lógicos que rapidamente processam a informação contida no cabeçalho dos pacotes ópticos, permitindo baixa latência. O chaveamento é realizado pacote-a-pacote, e o tempo de reconhecimento do cabeçalho e chaveamento dos pacotes ópticos é de alguns micro-segundos (~ms) . Este sistema apresenta arquitetura simples, operação eficiente, e pode ser visto como uma solução atrativa nos aspectos técnicos e econômicos, aplicável a redes metropolitanas de acesso e, demonstra-se totalmente compatível com redes ópticas WDM / Abstract: A new system for the generation, switching and routing of optical packets is described, aimed for use in nodes of next-generation optical networks (NGON). The optical packets are composed of an in-band frequency tone header, and a high-capacity transparent digital payload (~Gb/s), occupying separate fields. The optical node switching action includes blocking, routing and drop functions, controlled by electronic logic circuits, performed on a packet-by-packet basis, with only the header information being processed. Total header processing and optical packet switching time is few micro seconds (~ms). This system is designed as a techno-economical solution for metro-access transport, having low latency and low packet loss, being fully compatible with WDM optical networks / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Helio Waldman / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:43:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pelegrini_JeffersonUmebara_M.pdf: 9774514 bytes, checksum: 601fa158903b12a1dc6e0d70b70ae8d2 (MD5) Previous issue date: 2005 / Mestrado / Telecomunicações e Telemática / Mestre em Engenharia Elétrica

O controle de congestionamento padrão do TCP apresenta vários problemas; ele não consegue distinguir se o pacote foi perdido por falha no enlace ou por descarte de pacotes devido a um congestionamento de rede (se a falha foi no enlace não há necessidade de ativar os mecanismos de controle de congestionamento); e o correto ajuste de sua taxa de transmissão requer informação de perdas de pacotes. Neste trabalho é apresentado o new generalized window advertising (NGWA), que é um novo esquema de controle de congestionamento para o TCP. O NGWA traz informações da banda disponível da infraestrutura de rede para os pontos finais da conexão TCP. Seu desempenho foi comparado com TCP New Reno, RED e o TCP padrão via simulações com o software NS-3, considerando topologias de rede largamente citadas na literatura. O NGWA foi, também, implementado e testado no Linux (versão 2.6.34). O novo método demonstrou ser superior aos comparados, apresentando uma operação mais estável, melhor justiça e menor taxa de perda de pacotes, considerando o elenco de testes realizados. / The TCP congestion control mechanism in standard implementations presents several problems; he cannot distinguish if the packet was lost by link failure or by congestion in the net (if the fault was in the link there is no need to active congestion control mechanisms); and the right adjust of your transmission rate requires information from packet loss. This work presents the new generalized window advertising (NGWA), which is a new congestion control scheme for TCP. The NGWA provides information considering the available bandwidth of the network infrastructure to the endpoints of the TCP connection. Results obtained by the NGWA approach were compared with those from TCP New Reno, RED, and standard TCP (using the network simulator NS-3), considering network topologies widely cited in the literature. A NGWA Linux implementation is also presented. The new method proved to be superior when compared with the traditional approaches, presenting a more stable operation, better fairness and lower packet loss, considering the set of tests carried out.

Fundação Araucária / O gerenciamento do tráfego na Internet tornou-se essencial devido à grande utilização de serviços em rede nos últimos anos. Assim, para executar alguns serviços que demandam um certo grau de qualidade é necessário otimizar o uso de recursos existentes. Organizações mantenedoras de backbones são responsáveis por rotear o tráfego, utilizando protocolos que encaminham dados da origem ao destino. Um dos protocolos de roteamento mais utilizados mundialmente é o Open Shortest Path First (OSPF). A qualidade das rotas oferecidas pelo protocolo OSPF depende dos pesos atribuídos pelo operador de rede às ligações (enlaces). A determinação destes pesos depende dos critérios técnicos ou econômicos considerados necessários por parte da empresa provedora de serviços telemáticos. Nesta dissertação aborda-se o problema de rotear a demanda de tráfego na rede com o objetivo de oferecer uma qualidade de serviço satisfatória por meio de uma atribuição inteligente de pesos aos enlaces. O problema de atribuição de pesos (WSP), consiste em encontrar um conjunto de pesos OSPF que otimiza o desempenho da rede. Para solução deste problema, a literatura científica apresenta algoritmos que, na sua maioria, buscam equilibrar o tráfego na rede pelo ajuste correto da carga de cada enlace. Essa dissertação visa solucionar o WSP propondo uma nova abordagem que leva em consideração a perda de pacotes em caminhos origem-destino e a sobrecarga gerada em cada enlace. Também uma formulação estendida é proposta, permitindo a obtenção de um conjunto de pesos operacionais em ambientes normais e em ambientes onde ocorrem falhas de nós. A aplicação de duas heurísticas conhecidas, Simulated Annealing e Harmony Search, a este problema permite encontrar soluções satisfatórias para os critérios de desempenho especificados. / Internet traffic management becomes essential due the large use of the Internet the past decades. Balancing the use of existing IP resources improves the performance of services. Backbone manteiners are responsible for routing data that are sent along the network links from a source to a destination host. A routing protocol is used to perform this task. One of the most commonly used internal routing protocol is OSPF (Open Shortest Path First). The quality of the routes offered by the OSPF protocol mainly depends on weights that are assigned by the network operator to the links. The determination of these weights depends on technical or economic criteria deemed necessary by the ISPs. This master dissertation addresses the routing problem aiming at providing network quality of service by optimizing the weights assigned to links. The weight setting problem (WSP) corresponds to find a set of OSPF weights that optimize network performance. To solve this problem, the literature shows algorithms that mostly seek to balance the network traffic by correctly setting link loads. This work aims at solving WSP proposing a new approach that takes into account packet losses over origin-destination paths and link overhead. Also an extended formulation is proposed, to obtain a set of operating weights in normal environments and in environments where node failures can occur. The application of two well known heuristics, Simulated Annealing and Harmony Search, to this problem allows to find satisfactory solutions to the performance criteria specified.

Investiga-se uma forma de energy harvesting que consiste em recuperar a energia do sinal eletromagnético de rádio frequência (RF), processo que também é conhecido como transferência de energia sem fio. Aplica-se o protocolo time switching (TS) para coordenar o processo de energy harvesting, o qual divide o período de envio de um pacote em dois blocos, o primeiro é dedicado à transferência de energia e o segundo ao envio de informação. A fração do tempo dedicada a cada tarefa, dada pelo parâmetro TS, tem grande impacto no desempenho do sistema. Esta dissertação mostra a investigação do uso do protocolo TS em conjunto com esquemas de retransmissão (HARQ) para o envio da informação. Os resultados mostram que os esquemas HARQ melhoram o desempenho do sistema para a alta relação sinal-ruído (SNR). Essa melhoria é ainda maior quando o destino aplica combinação de Chase entre as diversas cópias do quadro recebido. / We investigate a form of energy harvesting consisting of gathering energy from the radio frequency (RF) electromagnetic waves, also known as wireless power transfer. We employ a time switching (TS) protocol to coordinate the harvesting process, which separates a time slot into two parts, one devoted to wireless energy transfer and the other to wireless information transmission. The fraction of time devoted to each task, the TS parameter, has great impact on the overall performance. This thesis presents an investigation on the usage of the TS protocol, including the numerical optimization of the TS parameter, when hybrid automatic repeat request (HARQ) schemes are used for information transmission. Our results demonstrate that HARQ schemes can improve the system performance for high SNR. This improvement is even better if the destination applies Chase combining among the previously received copies of a frame.

O controle de congestionamento padrão do TCP apresenta vários problemas; ele não consegue distinguir se o pacote foi perdido por falha no enlace ou por descarte de pacotes devido a um congestionamento de rede (se a falha foi no enlace não há necessidade de ativar os mecanismos de controle de congestionamento); e o correto ajuste de sua taxa de transmissão requer informação de perdas de pacotes. Neste trabalho é apresentado o new generalized window advertising (NGWA), que é um novo esquema de controle de congestionamento para o TCP. O NGWA traz informações da banda disponível da infraestrutura de rede para os pontos finais da conexão TCP. Seu desempenho foi comparado com TCP New Reno, RED e o TCP padrão via simulações com o software NS-3, considerando topologias de rede largamente citadas na literatura. O NGWA foi, também, implementado e testado no Linux (versão 2.6.34). O novo método demonstrou ser superior aos comparados, apresentando uma operação mais estável, melhor justiça e menor taxa de perda de pacotes, considerando o elenco de testes realizados. / The TCP congestion control mechanism in standard implementations presents several problems; he cannot distinguish if the packet was lost by link failure or by congestion in the net (if the fault was in the link there is no need to active congestion control mechanisms); and the right adjust of your transmission rate requires information from packet loss. This work presents the new generalized window advertising (NGWA), which is a new congestion control scheme for TCP. The NGWA provides information considering the available bandwidth of the network infrastructure to the endpoints of the TCP connection. Results obtained by the NGWA approach were compared with those from TCP New Reno, RED, and standard TCP (using the network simulator NS-3), considering network topologies widely cited in the literature. A NGWA Linux implementation is also presented. The new method proved to be superior when compared with the traditional approaches, presenting a more stable operation, better fairness and lower packet loss, considering the set of tests carried out.

Fundação Araucária / O gerenciamento do tráfego na Internet tornou-se essencial devido à grande utilização de serviços em rede nos últimos anos. Assim, para executar alguns serviços que demandam um certo grau de qualidade é necessário otimizar o uso de recursos existentes. Organizações mantenedoras de backbones são responsáveis por rotear o tráfego, utilizando protocolos que encaminham dados da origem ao destino. Um dos protocolos de roteamento mais utilizados mundialmente é o Open Shortest Path First (OSPF). A qualidade das rotas oferecidas pelo protocolo OSPF depende dos pesos atribuídos pelo operador de rede às ligações (enlaces). A determinação destes pesos depende dos critérios técnicos ou econômicos considerados necessários por parte da empresa provedora de serviços telemáticos. Nesta dissertação aborda-se o problema de rotear a demanda de tráfego na rede com o objetivo de oferecer uma qualidade de serviço satisfatória por meio de uma atribuição inteligente de pesos aos enlaces. O problema de atribuição de pesos (WSP), consiste em encontrar um conjunto de pesos OSPF que otimiza o desempenho da rede. Para solução deste problema, a literatura científica apresenta algoritmos que, na sua maioria, buscam equilibrar o tráfego na rede pelo ajuste correto da carga de cada enlace. Essa dissertação visa solucionar o WSP propondo uma nova abordagem que leva em consideração a perda de pacotes em caminhos origem-destino e a sobrecarga gerada em cada enlace. Também uma formulação estendida é proposta, permitindo a obtenção de um conjunto de pesos operacionais em ambientes normais e em ambientes onde ocorrem falhas de nós. A aplicação de duas heurísticas conhecidas, Simulated Annealing e Harmony Search, a este problema permite encontrar soluções satisfatórias para os critérios de desempenho especificados. / Internet traffic management becomes essential due the large use of the Internet the past decades. Balancing the use of existing IP resources improves the performance of services. Backbone manteiners are responsible for routing data that are sent along the network links from a source to a destination host. A routing protocol is used to perform this task. One of the most commonly used internal routing protocol is OSPF (Open Shortest Path First). The quality of the routes offered by the OSPF protocol mainly depends on weights that are assigned by the network operator to the links. The determination of these weights depends on technical or economic criteria deemed necessary by the ISPs. This master dissertation addresses the routing problem aiming at providing network quality of service by optimizing the weights assigned to links. The weight setting problem (WSP) corresponds to find a set of OSPF weights that optimize network performance. To solve this problem, the literature shows algorithms that mostly seek to balance the network traffic by correctly setting link loads. This work aims at solving WSP proposing a new approach that takes into account packet losses over origin-destination paths and link overhead. Also an extended formulation is proposed, to obtain a set of operating weights in normal environments and in environments where node failures can occur. The application of two well known heuristics, Simulated Annealing and Harmony Search, to this problem allows to find satisfactory solutions to the performance criteria specified.