Performance analysis and management of RPR (resilient packet ring) rings attached to an new large layer 2 (L2) networks (NLL2N)

Hamad, Ammar (2016). Performance analysis and management of RPR (resilient packet ring) rings attached to an new large layer 2 (L2) networks (NLL2N). Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

The volume of Internet traffic is growing, which calls for the transmission capacity of the underlying infrastructure to be continuously extended. It also requires a tide management which can maintain a good performance. A closer look at Internet infrastructure reveals that it architecturally relies on a three level hierarchy consisting of backbone networks, metropolitan area networks, and local access networks. The Metropolitan Area Networks (MANs), or metro networks for short, interconnect the backbone networks with the local access networks that carry the data from and to the individual users. By employing advanced Local Area Network (LAN) technologies (i.e., Gigabit Ethernet (GbE)), and broadband access, (i.e., Digital Subscriber Loop (DSL) and cable modems), access networks provide increasing amounts of bandwidth. Most existing metro networks are based on Synchronous Optical NETwork/Synchronous Digital Hierarchy (SONET/SDH) technology, a circuit-switched networking technology. Similar to Ethernet switches, and quite unlike SONET/SDH add/drop multiplexers, RPR switches can be plugged into and removed from a ring dynamically. No advance provisioning is required and nothing more than a few milliseconds of outage is resulted. RPR and Ethernet share a lot in common. RPR’s logical MAC interface, in its default usage, is exactly the same as Ethernet’s. RPR’s frames look very similar to Ethernet frames, with slightly more fields added. Any service that runs on top of Ethernet also runs on top of RPR. Every service that Ethernet provides is also available by RPR. Ethernet and RPR work together seamlessly nbridged/switched networks. RPR is closely aligned with Ethernet and completely interoperable with other 802 MACs. RPR has been implemented in LAN and MAN network and works adequately, but it has not been implemented or tested with a large L2 network. Having RPR rings attached directly to a large L2 networks, of different types of SONET/SDH, Ethernet, and GbE will be an interesting challenge because we have to adapt RPR rings to all these L2 networks. In our research, we are proposing an alternate way to design campus (MAN), Local Area Network (LAN) andWide Area Network (WAN). And, to employ RPR rings for the backbone transport. RPR rings will be attached directly to a different L2 networks. It could be placed between two SONET/SDH rings or between two GbE segments and so on. Our new large networks or large configurations that we propose will be named: New Large L2 Network (NLL2N). Using RPR rings to interconnect various locations on a campus or in an enterprise environment provide a superior value to the customer and bring Carrier Ethernet qualities to the backbone transport network. During our research, we will investigate RPR over Ethernet (RPRoE), RPR over SONET (RPRoSONET), SONET over Ethernet (SONEToE) and we will demonstrate that RPR, Ethernet, and SONET could be integrated together in the same Layer 2 Network. In our research we will explain and detail the use of RPRoE and SONEToRPR, and the integration of all of them to create a New Large Layer 2 Network (NLL2N) and point out the benefits of it. We comprehensively evaluate the management and the performance of our proposed architecture, as well as, the underlying performance enhancing techniques for various network configurations and traffic scenarios, by means of experiments analysis and simulations.

Titre traduit

Analyser la performance et la gestion quand les anneaux de RPR (resilient packet ring) sont attachés à une large couche 2 (L2) dans un réseau (NLL2N)

Résumé traduit

Les volumes de trafic Internet se développent, nécessitant une capacité de transmission de plus en plus importante et provoquant une croissance de l’infrastructure. Le trafic Internet croissant exige également une gestion bien contrôlée et le maintien d’une bonne performance. Un examen plus approfondi révèle que l’infrastructure de l’Internet repose sur une architecture hiérarchique à trois niveaux. Elle est constituée des réseaux dorsaux, des réseaux métropolitains et des réseaux d’accès locaux. Les réseaux métropolitains (MAN), ou les réseaux métros pour simplifier le nommage, interconnectent les réseaux de base avec les réseaux d’accès locaux qui, eux, transportent les données de et vers les utilisateurs individuels. En employant des technologies avancées des réseaux locaux (LAN) tel que Gigabit Ethernet (GbE), l’accès à large bande tel que la boucle d’abonné numérique (DSL) et les câbles modems. Les réseaux d’accès fournissent des quantités croissantes de bande passante. La plupart des réseaux de métro existantes sont basées sur des réseaux optiques synchrones, la technologie hiérarchique synchrone (SONET / SDH) et la technologie de réseau à commutation de circuits. Semblable à des commutateurs Ethernet, mais tout à fait différent des multiplexeurs (insertion/extraction) de SONET/SDH, les commutateurs RPR peuvent être débranchés et retirés de réseau d’une façon dynamique. Aucune préparation n’est nécessaire et rien de plus que quelques millisecondes est nécessaire pour remettre le réseau en service en cas de panne. RPR et Ethernet ont beaucoup de points communs. L’interface MAC de RPR, dans son utilisation par défaut, est exactement la même que le MAC d’Ethernet. Les trames de RPR ressemblent beaucoup aux trames d’Ethernet, avec quelques champs de plus. Tout service qui tourne au-dessus d’Ethernet fonctionne également au-dessus de RPR. De la même manière, tout service fournit par Ethernet est également fourni par RPR. Ethernet et RPR fonctionnent, dans des réseaux commutés, de façon transparente. RPR est étroitement aligné avec Ethernet et complètement interopérable avec d’autres MAC 802. RPR a été implémenté dans les réseaux locaux et les réseaux métropolitains et il fonctionne adéquatement, cependant il n’a pas été implémenté ou testé avec un grand réseau niveau 2 (Modèle OSI). Avoir les anneaux RPR attachés directement à un grand réseau «Layer 2», comme SONET / SDH, Ethernet, Gigabit Ethernet, sera un défi intéressant car cela va nous permettre d’adapter RPR à tous ces réseaux de niveau 2 (Couche 2 de Modèle OSI).

Dans notre recherche, nous proposons une autre alternative pour concevoir des réseaux métropolitains (MAN), des réseaux locaux (LAN) ou des réseaux étendus (WAN). RPR sera déployé comme la dorsale de réseau du transport. RPR sera attaché directement à différents réseaux de niveau 2. Il pourrait être placé entre deux réseaux SONET / SDH ou entre deux segments Gigabit Ethernet et ainsi de suite. Le nouveau grand réseau ou la grande configuration que nous proposons sera nommé: le Niveau 2 Nouveau Grand Réseau (New Large Layer 2 Network (NLL2N)). Nous allons utiliser les anneaux RPR pour interconnecter divers topologies dans un campus ou dans un environnement d’entreprise ce qui fournira une valeur à ajouter pour le client et apportera un transporteur de qualité dans leur infrastructure de réseau. Durant notre recherche, nous allons investiguer RPR sur Ethernet (RPRoE), RPR sur SONET (RPRoSONET), SONET sur Ethernet (SONEToE) et nous allons démontrer que RPR, Ethernet et SONET pourraient être intégrés dans le même réseau de niveau 2. Nous allons expliquer et détailler l’utilisation de RPRoE, de SONEToRPR et l’intégration de chacun d’eux pour créer un nouveau grand réseau de niveau 2 (NLL2N). Nous allons également souligner les avantages de celui-ci. La gestion et la performance de notre architecture proposée, ainsi que sa performance pour diverses configurations de réseau avec différents scénarios de trafic, seront évaluées par le biais de l’analyse des expériences et des simulations.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Manuscript-based thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of philosophy". Bibliographie : pages 115-116.
Mots-clés libres:	Performance des réseaux (Télécommunications) Réseaux en anneaux (Informatique) SONET (Transmission des données) Hiérarchie numérique synchrone. Ethernet (Système de réseau local) Réseaux Gigabit. Réseaux locaux sans fil Normes. 802.17, IEEE, ll2n, MAC, RPR, traffic internet, capacité de transmission, réseau dorsale, réseau Local, réseau métropolitain, réseau commuté, réseau de transport, Giga Ethernet, Trame Ethernet, modèle OSI, gestion de performance, simulation, analyse
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Kadoch, Michel
Programme:	Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt:	30 sept. 2016 19:51
Dernière modification:	10 déc. 2016 17:18
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1733

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