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ITC/USA 2009 Conference Proceedings / The Forty-Fifth Annual International Telemetering Conference and Technical Exhibition / October 26-29, 2009 / Riviera Hotel & Convention Center, Las Vegas, Nevada / The integrated Network-Enhanced Telemetry (iNET) Test Article Standards Working Group (TASWG) has developed a standard for Telemetry Network System (TmNS). The introduction of Internet Protocol (IP) networks on test ranges has created the potential for greater flexibility in the telemetry environment. This paper discusses the rationale for particular decisions concerning key components mandated by the standard. Performance implications concerning the mandates of the standard are also described. As an educational aid, examples of TAS-based processing philosophies and data structures have been constructed. These examples, including sending and receiving messages, are shown to reinforce understanding core concepts of the standard.

In general, rural areas in Africa are seen as unprofitable by operators and hence these areas do not benefit from typical wired Internet access. Due to the cost involved, only a small number of people in Africa benefit from the Internet. On the other hand, the Global System for Mobile communications (GSM) has thoroughly penetrated Africa and in many cases unutilized capacity exists in rural areas. Since the cost of GSM services is still extremely high when compared to the average income of African communities, many organizations are now considering alternative business models for the provision of Internet access to disadvantaged populations. To try to bridge the digital divide, the aim of this contribution is to show that basic but affordable Internet Protocol (IP) connectivity can be provided to rural communities by using spare capacity on GSM networks to carry Wireless Local Area Network (WLAN) traffic. Since the main problem with WLAN in Africa is not the last mile, but rather finding a way to connect the wireless access point to an existing backbone network, a solution to integrate WLAN with GSM is proposed.

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2003. / ENGLISH ABSTRACT: MPLS-based recovery is intended to effect rapid and complete restoration of traffic affected by a fault in a Multiprotocol Label Switching (MPLS) network. Two MPLS-based recovery models have been proposed: lP re-routing which establishes recovery paths on demand, and protection switching which works with pre-established recovery paths. lP re-routing is robust and frugal since no resources are pre-committed but it is inherently slower than protection switching which is intended to offer high reliability to premium services where fault recovery takes place at the 100 ms time scale. This thesis presents an overview of various recovery techniques and addresses the problem of how to find an in some sense optimal set of pre-established traffic engineered recovery paths, given a network with link capacities and traffic demands. We present and motivate our choice of a nonlinear objective function and optimization method for finding traffic engineered working and recovery paths. A variant of the flow deviation method is used to find and capacitate a set of optimal label switched paths. We present and evaluate two simple methods for computing a set of pre-established traffic engineered recovery paths by using the flow deviation method. / AFRIKAANSE OPSOMMING: MPLS-gebaseerde herstel is daarop gemik om verkeer wat deur 'n fout in 'n Multiprotokol Etiketwisseling (Multiprotocol Label Switching) (MPLS) netwerk geaffekteer is, vinnig en volledig te herstel. Twee MPLS-gebaseerde herstelmodelle is voorgestel: Internetprotokol-herroetering (lP rerouting) wat herstelpaaie op aanvraag tot stand bring, en beskermingsoorskakeling (protection switching) wat met voorafbeplande herstelpaaie werk. IP-herroetering is robuust en voordelig aangesien geen netwerkbronne vooraf gereserveer word nie, maar dit is inherent stadiger as beskermingsoorskakeling wat veronderstel is om 'n hoë graad van betroubaarheid aan belangrike dienste te bied waar die herstel van foute in die 100 ms tydskaal plaasvind. Hierdie tesis verskaf 'n oorsig oor verskeie hersteltegnieke en ondersoek die probleem hoe om 'n optimale versameling van voorafbeplande herstelpaaie te vind, gegee 'n netwerk met skakelkapasiteite (link capacities) en verwagte netwerkverkeer. Ons stel voor en motiveer ons keuse van 'n nie-lineêre objekfunksie en optimeringsmetode om verkeersontwerpde (traffic engineered) aktiewe en herstelpaaie te vind. 'n Variant van die vloeideviasie (flow deviation)-metode word gebruik om 'n optimale versameling van etiketwisseling (label switched) paaie te vind en om 'n optimale hoeveelheid kapasiteit aan die paaie toe te ken. Ons stel voor en evalueer twee eenvoudige metodes om 'n versameling van optimale voorafbeplande herstelpaaie te bereken deur die vloeideviasie-metode toe te pas.

International Telemetering Conference Proceedings / October 21, 2002 / Town & Country Hotel and Conference Center, San Diego, California / The advent of COTS based network-centric data systems brings a whole new vocabulary into the realm of instrumentation. The Communications and computer industries have developed networks to a high level and they continue to evolve. One of the basic techniques that has proven itself useful with this technology is the use of a “layered architecture.” This paper is an attempt to discuss the basic ideas behind this concept and to give some understanding of the vocabulary that has grown up with it.

International Telemetering Conference Proceedings / October 20-23, 2003 / Riviera Hotel and Convention Center, Las Vegas, Nevada / A large selection of hardware and software components are readily available for supporting Internet communication in the ground network environment. These components can be used to construct very powerful and flexible communication systems. The Operating Missions as Nodes on the Internet (OMNI) project at NASA/GSFC has been defining and demonstrating ways to use standard Internet technologies for future space communication. Theses concepts and technologies are also applicable to test range telemetry applications. This paper identifies the network equipment and protocols to support end-to-end IP communication from range sensors and spacecraft instruments to end users. After identifying the end-to-end network hardware and software components, the paper discusses which ones are currently available and lists specific examples of each. This includes examples of space missions currently using Internet technology for end-to-end communication. It also lists missing pieces and includes information on their current status. The goal of this paper is also to stimulate thought and discussion on what steps need to be taken to start filling in the remaining missing pieces for end-to-end range and space network connectivity.

International Telemetering Conference Proceedings / October 21, 2002 / Town & Country Hotel and Conference Center, San Diego, California / This paper presents work being done at NASA/GSFC by the Operating Missions as Nodes on the Internet (OMNI) project to demonstrate the application of Internet communication technologies to space communication. The goal is to provide global addressability and standard network protocols and applications for future space missions. It describes the communication architecture and operations concepts that will be deployed and tested on a Space Shuttle flight in July 2002. This is a NASA Hitchhiker mission called Communication and Navigation Demonstration On Shuttle (CANDOS). The mission will be using a small programmable transceiver mounted in the Shuttle bay that can communicate through NASA’s ground tracking stations as well as NASA’s space relay satellite system. The transceiver includes a processor running the Linux operating system and a standard synchronous serial interface that supports the High-level Data Link Control (HDLC) framing protocol. One of the main goals will be to test the operation of the Mobile IP protocol (RFC 2002) for automatic routing of data as the Shuttle passes from one contact to another. Other protocols to be utilized onboard CANDOS include secure login (SSH), UDP-based reliable file transfer (MDP), and blind commanding using UDP. The paper describes how each of these standard protocols available in the Linux operating system can be used to support communication with a space vehicle. It will discuss how each protocol is suited to support the range of special communication needs of space missions.

International Telemetering Conference Proceedings / October 21, 2002 / Town & Country Hotel and Conference Center, San Diego, California / Ongoing work at National Aeronautics and Space Administration Goddard Space Flight Center (NASA/GSFC), seeks to apply standard Internet applications and protocols to meet the technology challenge of future satellite missions. Internet protocols and technologies are under study as a future means to provide seamless dynamic communication among heterogeneous instruments, spacecraft, ground stations, constellations of spacecraft, and science investigators. The primary objective is to design and demonstrate in the laboratory the automated end-to-end transport of files in a simulated dynamic space environment using off-the-shelf, low-cost, commodity-level standard applications and protocols. The demonstrated functions and capabilities will become increasingly significant in the years to come as both earth and space science missions fly more sensors and the present labor-intensive, mission-specific techniques for processing and routing data become prohibitively. This paper describes how an IP-based communication architecture can support all existing operations concepts and how it will enable some new and complex communication and science concepts. The authors identify specific end-to-end data flows from the instruments to the control centers and scientists, and then describe how each data flow can be supported using standard Internet protocols and applications. The scenarios include normal data downlink and command uplink as well as recovery scenarios for both onboard and ground failures. The scenarios are based on an Earth orbiting spacecraft with downlink data rates from 300 Kbps to 4 Mbps. Included examples are based on designs currently being investigated for potential use by the Global Precipitation Measurement (GPM) mission.

Die schichtenübergreifende Steuerung von Multi-Layer Netzen ermöglicht die Realisierung fortgeschrittener Netzarchitekturen sowie neuartiger Konzepte zur Steigerung der Ausfallsicherheit. Gegenstand dieser Arbeit ist ein neues ressourcensparendes Konzept zur Kompensation von Core-Router-Ausfallen in IP-Netzen. Core-Router-Ausfälle führen zur Abkopplung der an Ihnen angeschlossenen Zugangsrouter vom Netz. Daher werden die Zugangsrouter üblicherweise mit jeweils zwei oder mehreren verschiedenen Core-Routern verbunden (engl.: dual homing) was jedoch eine Verdoppelung der Anschlusskapazität im IP Netz bedingt. Bei dem neuen Verfahren - Dual Homing mit gemeinsam genutzten Router-Ersatzressourcen (engl.: dual homing with shared backup router resources, DH-SBRR) - erfolgt die Zugangsrouter-Anbindung zum einen zu einem Core-Router des IP-Netzes und zum anderen zu einem Netzelement der darunterliegenden Transportschicht. Damit lassen sich Router-Ersatzressourcen, die im IP-Netz an beliebigen Stellen vorgehalten werden können, uber das Transportnetz an die Stelle eines ausgefallenen Core-Routers schalten. Die Steuerung dieser Ersatzschaltung geschieht über eine schichten übergreifende, d.h. das Transportnetz- und IP-Netz umfassende Control-Plane - beispielsweise auf Basis von GMPLS. Da beim Umschalten der Routerressourcen auch aktuelle Zustände (bspw. Routing-Tabellen) auf die Router-Ersatzressourcen mit übertragen werden müssen, beinhaltet das neue Verfahren auch Konzepte zur Router-Virtualisierung. Zum Vergleich und zur Bewertung der Leistungsfähigkeit des neuen DH-SBRR Verfahrens werden in der Arbeit verschiedene Zugangsrouter-Homing-Varianten hinsichtlich Netz-Kosten, Netz-Verfügbarkeit, Recovery-Zeit und Netz-Energieverbrauch gegenübergestellt. Als Multi-Layer Netzszenarien werden zum einen IP über WDM und zum anderen IP über OTN (ODU) betrachtet. Zur Bestimmung der minimalen Netz-Kosten ist ein generisches Multi-Layer Netzoptimierungsmodell entwickelt worden, welches bei unterschiedlichen Homing-Architekturen angewendet werden kann. Neben dem Optimierungsmodell zur Netzkostenminimierung wird auch eine Modellvariante zur Minimierung des Energieverbrauchs vorgestellt. Um die Rechenzeit für die Lösung der Optimierungsprobleme zu verringern und damit auch größere Netzszenarien untersuchen zu können bedarf es heuristischer Lösungsverfahren. Im Rahmen der Arbeit ist daher eine neue speziell auf die Multilayer-Optimierungsprobleme zugeschnittene Lösungsheuristik entwickelt worden. Aus der Netzkosten-Optimierung ergibt sich, dass durch den Einsatz von DH-SBBR signifikante Kosteneinsparungen im Vergleich zu herkömmlichen Homing-Architekturen realisiert werden können. Änderungen der Verkehrslast, der Kosten der IP-Netzelemente oder der Netztopologie haben keinen signifikanten Einfluss auf dieses Ergebnis. Neben dem Kosten- und Energieeinsparungspotential sind auch die Auswirkungen auf die Netz-Verfügbarkeit und die Recovery-Zeit untersucht worden. Für die Ende-zu-Ende Verfügbarkeit bei Anwendung der verschiedenen Homing-Architekturen Können untere Grenzwerte angegeben werden. Zur Bestimmung der Recovery-Zeit bei Einsatz von DH-SBRR ist ein eigenes analytisches Berechnungsmodell entwickelt und evaluiert worden. Damit kann das DH-SBRR Verfahren zur Einhaltung vorgegebener Recovery-Zeiten (wie sie für bspw. Für bestimmte Dienste gefordert werden) entsprechend parametriert werden. / The emergence of multi-layer networking capabilities opens the path for the development of advanced network architectures and resilience concepts. In this dissertation we propose a novel resource-efficient homing scheme: dual homing with shared backup router resources. The proposed scheme realizes shared router-level redundancy, enabled by the emergence of control plane architectures such as generalized multi-protocol label switching. Additionally, virtualization schemes complement the proposed architecture. Different homing architectures are examined and compared under the prism of cost, availability, recovery time and energy efficiency. Multiple network layers are considered in Internet protocol over wavelength division multiplexing as well as Internet protocol over optical data unit settings - leading to the development of multi-layer optimization techniques. A generic multi-layer network design mathematical model, which can be applied to different homing architecture considerations, is developed. The optimization objective can be adapted to either minimizing the cost for network equipment or the power consumption of the network. In order to address potential issues with regard to computational complexity, we develop a novel heuristic approach specifically targeting the proposed architecture. It is shown that significant cost savings can be achieved - even under extreme changes in the traffic demand volume, in the cost for different types of network equipment, as well as in the network topology characteristics. In order to evaluate occurring tradeoffs in terms of performance, we study the effects on availability and recovery time. We proceed to derive lower bounds on end-to-end availability for the different homing architectures. Additionally, an analytical recovery time model is developed and evaluated. We investigate how service-imposed maximum outage requirements have a direct effect on the setting of the proposed architecture.

Die schichtenübergreifende Steuerung von Multi-Layer Netzen ermöglicht die Realisierung fortgeschrittener Netzarchitekturen sowie neuartiger Konzepte zur Steigerung der Ausfallsicherheit. Gegenstand dieser Arbeit ist ein neues ressourcensparendes Konzept zur Kompensation von Core-Router-Ausfallen in IP-Netzen. Core-Router-Ausfälle führen zur Abkopplung der an Ihnen angeschlossenen Zugangsrouter vom Netz. Daher werden die Zugangsrouter üblicherweise mit jeweils zwei oder mehreren verschiedenen Core-Routern verbunden (engl.: dual homing) was jedoch eine Verdoppelung der Anschlusskapazität im IP Netz bedingt. Bei dem neuen Verfahren - Dual Homing mit gemeinsam genutzten Router-Ersatzressourcen (engl.: dual homing with shared backup router resources, DH-SBRR) - erfolgt die Zugangsrouter-Anbindung zum einen zu einem Core-Router des IP-Netzes und zum anderen zu einem Netzelement der darunterliegenden Transportschicht. Damit lassen sich Router-Ersatzressourcen, die im IP-Netz an beliebigen Stellen vorgehalten werden können, uber das Transportnetz an die Stelle eines ausgefallenen Core-Routers schalten. Die Steuerung dieser Ersatzschaltung geschieht über eine schichten übergreifende, d.h. das Transportnetz- und IP-Netz umfassende Control-Plane - beispielsweise auf Basis von GMPLS. Da beim Umschalten der Routerressourcen auch aktuelle Zustände (bspw. Routing-Tabellen) auf die Router-Ersatzressourcen mit übertragen werden müssen, beinhaltet das neue Verfahren auch Konzepte zur Router-Virtualisierung. Zum Vergleich und zur Bewertung der Leistungsfähigkeit des neuen DH-SBRR Verfahrens werden in der Arbeit verschiedene Zugangsrouter-Homing-Varianten hinsichtlich Netz-Kosten, Netz-Verfügbarkeit, Recovery-Zeit und Netz-Energieverbrauch gegenübergestellt. Als Multi-Layer Netzszenarien werden zum einen IP über WDM und zum anderen IP über OTN (ODU) betrachtet. Zur Bestimmung der minimalen Netz-Kosten ist ein generisches Multi-Layer Netzoptimierungsmodell entwickelt worden, welches bei unterschiedlichen Homing-Architekturen angewendet werden kann. Neben dem Optimierungsmodell zur Netzkostenminimierung wird auch eine Modellvariante zur Minimierung des Energieverbrauchs vorgestellt. Um die Rechenzeit für die Lösung der Optimierungsprobleme zu verringern und damit auch größere Netzszenarien untersuchen zu können bedarf es heuristischer Lösungsverfahren. Im Rahmen der Arbeit ist daher eine neue speziell auf die Multilayer-Optimierungsprobleme zugeschnittene Lösungsheuristik entwickelt worden. Aus der Netzkosten-Optimierung ergibt sich, dass durch den Einsatz von DH-SBBR signifikante Kosteneinsparungen im Vergleich zu herkömmlichen Homing-Architekturen realisiert werden können. Änderungen der Verkehrslast, der Kosten der IP-Netzelemente oder der Netztopologie haben keinen signifikanten Einfluss auf dieses Ergebnis. Neben dem Kosten- und Energieeinsparungspotential sind auch die Auswirkungen auf die Netz-Verfügbarkeit und die Recovery-Zeit untersucht worden. Für die Ende-zu-Ende Verfügbarkeit bei Anwendung der verschiedenen Homing-Architekturen Können untere Grenzwerte angegeben werden. Zur Bestimmung der Recovery-Zeit bei Einsatz von DH-SBRR ist ein eigenes analytisches Berechnungsmodell entwickelt und evaluiert worden. Damit kann das DH-SBRR Verfahren zur Einhaltung vorgegebener Recovery-Zeiten (wie sie für bspw. Für bestimmte Dienste gefordert werden) entsprechend parametriert werden. / The emergence of multi-layer networking capabilities opens the path for the development of advanced network architectures and resilience concepts. In this dissertation we propose a novel resource-efficient homing scheme: dual homing with shared backup router resources. The proposed scheme realizes shared router-level redundancy, enabled by the emergence of control plane architectures such as generalized multi-protocol label switching. Additionally, virtualization schemes complement the proposed architecture. Different homing architectures are examined and compared under the prism of cost, availability, recovery time and energy efficiency. Multiple network layers are considered in Internet protocol over wavelength division multiplexing as well as Internet protocol over optical data unit settings - leading to the development of multi-layer optimization techniques. A generic multi-layer network design mathematical model, which can be applied to different homing architecture considerations, is developed. The optimization objective can be adapted to either minimizing the cost for network equipment or the power consumption of the network. In order to address potential issues with regard to computational complexity, we develop a novel heuristic approach specifically targeting the proposed architecture. It is shown that significant cost savings can be achieved - even under extreme changes in the traffic demand volume, in the cost for different types of network equipment, as well as in the network topology characteristics. In order to evaluate occurring tradeoffs in terms of performance, we study the effects on availability and recovery time. We proceed to derive lower bounds on end-to-end availability for the different homing architectures. Additionally, an analytical recovery time model is developed and evaluated. We investigate how service-imposed maximum outage requirements have a direct effect on the setting of the proposed architecture.