Quality of service and pricing in future multiple service class networks

Abstract

Ari Viinikainen tutki väitöskirjassaan tietoliikenneverkkojen resurssien jakoa hinnoittelun ja palvelun laadun avulla sekä kiinteissä että langattomissa tietoliikenneverkoissa. Aihe on ajankohtainen, sillä vaikka verkkojen tiedonsiirtokapasiteetti kasvaa, ei kaikille sovelluksille voida taata niiden vaatimaa tiedonsiirtopalvelun laatua. Esimerkiksi videoneuvottelujen laadun kannalta olennaisia ovat mahdollisimman pieni viive, vähäinen viiveen vaihtelu ja suuri tiedonsiirtokapasiteetti. Viinikainen esittelee työssään useita viiveen tai tiedonsiirtonopeuden takaavia algoritmeja, joilla reitittimiin saapuvaa dataa voidaan priorisoida. Algoritmien toiminta perustuu siirrettävän tiedon erilaiseen hinnoitteluun sen mukaan, minkälaista laatua tiedonsiirto tarvitsee. Viinikainen esittelee myös uuden menetelmän erityisesti langattomien tietoliikenneverkkojen viiveen pienentämiseksi tukiaseman vaihdon yhteydessä.Tietoliikenneverkon yhtenä solmukohtana ovat reitittimet, jotka siirtävät vastaanottamaansa tietovirtaa oikeisiin suuntiin verkossa. Kun reitittimelle saapuu dataa nopeammin kuin mitä reititin kykenee reaaliaikaisesti käsittelemään, data joutuu jonottamaan käsittelyvuoroaan. Jonotusaika kasvattaa suoraan tiedonsiirrossa koettua viivettä. Nykyään kaikkea dataa käsitellään samalla tavalla riippumatta siirrettävän tiedon luonteesta ja näin ollen esimerkiksi reaaliaikaisen datan vaatimuksia pienelle viiveelle ei voida huomioida.Lähitulevaisuuden visiona on, että kaikki langattomasti siirrettävä tieto, myös puhe, siirretään Internetissä käytettävän protokollan avulla. Tällöin käyttäjä ei huomaa sitä, mikä langaton liityntätapa puhelun aikana on käytössä. Langattomassa tiedonsiirrossa tukiaseman vaihto on yksi suurimmista viiveen aiheuttajista riippumatta käytetystä teknologiasta. Internet-protokollaa käytettäessä viive aiheutuu pääosin langattoman päätelaitteen uuden sijainnin ilmoittamisesta kommunikointikumppanille. Vasta sitten, kun kommunikointikumppani on saanut tiedon liikkuneen päätelaitteen tukiaseman vaihdosta, voidaan tiedonsiirto ohjata uuteen sijaintipaikkaan.

Nowadays, the pricing of the Internet is typically based on a flat rate and the users can use the network's resources as much as their connection allows. This leads to congestion of the network: for example, no guarantee can be given for example for real time applications to have the network's resources they need. Pricing that is related to the resource allocation of the network can be used to efficiently control the network's resources and combat congestion. In today's networks the mobile devices must also be taken into consideration, complicating the scheme of providing adequate Quality of Service (QoS) to all customers. Especially, the movement of mobile devices from one networks attachment point to another causes unwanted delays that should be minimized. In this thesis pricing and packet scheduling is combined to maximize the operator's revenue and to guarantee appropriate service for different service classes. Also a new method for minimizing the handover delay in Mobile IPv6 handover situation is proposed. The method uses pricing and service classes to determine the connections that are privileged to make use of the proposed fast handover method.