Att ge järnvägspassagerare tillgång till bredband är en utmaning. Med tanke på de pågående försöken och de tidiga kommersiella versionerna är det bara en tidsfråga innan Internet på ett begränsat antal tåg kommer att bli verklighet. De satellitbaserade kommunikationssystemen var de första lösningarna på marknaden, men de saknar uppkoppling från tåg till satellit. Dessa system kan kombinera satellitkommunikation med GSM- eller GPRS-mottagare för att säkerställa kontinuerlig upp- och nedlänktäckning längs hela tågbanan [1]. Det första kommersiella dubbelriktade satellitkommunikationssystemet (4 Mb/s down och 2 Mb/s up), som erbjuder höghastighetsinternet till höghastighetståg, har förverkligats [2]. Mätningar på ett typiskt höghastighetståg med Internetanslutning via satellit visar dock att den uppnådda bandbredden på cirka 1 Mb/s är låg och de uppmätta latenserna (cirka 616 ms) är höga, vilket gör kommunikationen i realtid omöjlig. De observerade latenserna är höga på grund av att signalen måste färdas fyra gånger så långt som en jordsatellit reser (två gånger för förfrågan och två gånger för svar). För närvarande används WiFi också som teknik för att leverera bredbandsinternet till tåg. Japan Telecom har meddelat att de framgångsrikt har demonstrerat stabila trådlösa bredbandsanslutningar Internet ombord på ett tåg med hjälp av WiFi-hotspots placerade längs järnvägarna. Förutom de goda resultaten med WiFi och bra mobilitetsstöd i Mobile WiMAX-standarden är dock aggregeringsnätet fortfarande ansvarigt för transport av datatrafik från de snabbt rörliga användarna till tjänsteleverantörernas nätverk och vice versa. På grund av den snabba rörliga aspekten måste denna konfiguration göras i rätt tid. Vi föreslår att transport av datatrafik mellan tjänsteleverantörernas domäner och Wi-Fi- och WiMAX-antenner sker med hjälp av tunnlar i aggregeringsnätet. Utmaningen är att utforma telekomnät på ett sådant sätt att tjänster med hög bandbredd, som kräver en hög servicekvalitet (QoS), såsom leverans av multimedieinnehåll, videotelefoni och onlinespel, kan tillhandahållas. Dessa tunnlar behövs för att garantera den nödvändiga QoS. Eftersom hanteringen av tunnlarna i aggregeringsnätet är en viktig aspekt, behandlas den i detalj i denna artikel. Som presenteras i Att leverera bredbandstjänster till snabba användare (t.ex. i tåg) omfattar både trådbundna och trådlösa nät. I den här artikeln visar vi att ett hierarkiskt trådbundet Ethernet-aggregeringsnätverk i kombination med Ethernet-baserade trådlösa accessnätverk är en intressant metod för att förverkliga bredbandsaccess till snabba användare. Artikeln fokuserar på snabb och autonom installation och avlägsnande av tunnlar i Ethernet-aggregeringsnätet för att tillhandahålla bredbandstjänster till tåg. De resulterande rörliga tunnlarna skapar sömlös anslutning för användarna på ett tåg med en effektiv resursreservation i aggregeringsnätet. En hybrid metod presenteras, som gör det möjligt att minimera tiden för tunneluppställning och ger noggranna triggers för tunneluppställning. En testbädd har inrättats för att utvärdera hybridmetoden och resultaten av detta arbete är avsedda att användas som en riktlinje för leverantörer av nätverkstjänster om hur man inrättar ett Ethernet-baserat aggregeringsnätverk för snabbrörliga användare. Hantera Ethernet Aggregation Networks för snabbrörliga användare 79 följande avsnitt, Ethernet är en stark kandidat för att leverera bredbandstjänster till snabbrörliga användare. Denna artikel beskriver en övergripande lösning för mobilitet i Ethernet-baserade nätverk. Olika teleoperatörer använder redan Ethernet i aggregeringsnäten, och Ethernet håller också på att bli standard för andra nät (t.ex. accessnät). För att kunna mäta vår lösning i ett verkligt fall fokuserar vi på en arkitektur som möjliggör bredband för pendlare på tåg. Arkitekturen består av ett stomnät, ett aggregeringsnät och olika accessnät. Denna artikel introducerar en hierarkisk Ethernet aggregering nätverk. Baserat på den hierarkiska strukturen i Ethernet-aggregeringsnätet diskuteras ytterligare en hybridstrategi för snabb tunneluppställning. Vi klargör vår lösning och lyfter fram förvaltningen av detta nätverk. Därefter presenteras utvärderingsresultaten för lösningen. Detta följs av en kort presentation av hur ett Ethernet-baserat aggregeringsnätverk för snabbrörliga användare kan användas. Detta val för Ethernet i aggregeringsnätet motiveras av det faktum att telekomoperatörer tenderar (främst av ekonomiska skäl) till nätverk som består av standard QoSaware Ethernet switchar. Med införandet av IEEE 802.1s Multipelt Spanning Tree Protocol (MSTP) kan bandbreddseffektiviteten förbättras genom att hålla flera träd i stället för ett enda träd, vilket är fallet med IEEE 802.1D Spanning Tree Protocol (STP) och IEEE 802.1w Rapid Spanning Tree Protocol (RSTP). Nästan varje kommersiell switch är IEEE 802.1q/p kompatibel, det vill säga de alla stöder virtuell LAN-teknik (VLAN) och QoS-aware (baserat på prioriterad schemaläggning). VLANs ger ett sätt att separera den fysiska topologin i olika logiska nätverk och kan användas för att definiera end-to-end tunnlar i nätverket. För konfigurationen av VLANs har vi två alternativ: det kan utföras automatiskt med hjälp av det standardiserade GARP VLAN-registreringsprotokollet (GVRP) eller det kan göras på ett ledningsbaserat sätt genom att kontakta varje nätverksenhet separat, till exempel genom att använda Simple Network Management Protocol (SNMP). Sammanfattningsvis är enkel användning och automatisk konfigurering av standard Ethernet, i kombination med de senaste framstegen i QoS-stöd, förmodligen Ethernet starkaste funktioner. Skalbarhetsfrågorna behandlas i detalj nedan. Varför är IP inte ett alternativ i aggregeringsnätverken? Om rörlighet i lager 3 används i aggregeringsnätet ändras IP-adresserna för användarna i tågen varje gång tåget ansluter till nästa hopp. Genom att placera en IP-router på tågen observerar vi ett rörligt IP-beteende medan IP-adresserna för användarna på tågen förblir oförändrade under hela resan. Även om olika forskargrupper har visat att det mobila IP-protokollet kan användas för enstaka rörliga användare, har det inte bevisats att det också fungerar för scenariot med aggregering av ett stort antal snabbt rörliga användare. Vi tror att för en stor grupp användare, alla som rör sig tillsammans (t.ex. i tåg), kommer en aggregerad tunnel (eller flera tunnlar) per tåg att vara mer hanterbar och effektiv, även i accessnät, i stället för en per användare tunnelhantering. Den övergripande arkitekturen är avbildad i Bild.  1................................................................ Högst upp i aggregeringsnätet installeras en servicegateway (SGW). Denna enhet fungerar som upplänk mot Internet. På den nedre sidan av aggregeringsnätet installeras olika gränsvakter (ABS). De upprättar förbindelsen mellan aggregeringsnätet och de olika accessnäten. Med tanke på de trådlösa förbindelserna mellan de rörliga tågen och antennerna nära järnvägen finns det två alternativ: WiFi och WiMAX. I det fall WiFi-teknik väljs består varje accessnät av olika antenner, så det är möjligt att flera tåg är anslutna till ett och samma accessnät. Därför kommer även VLAN-tunnlar att behövas i accessnäten. Vid användning av WiMAX-teknik behövs endast en antenn per tillträdesnät, så ingen ytterligare tunneldragning är nödvändig i accessnäten när WiMAX väljs. Medan pendlare på tåget rör sig längs järnvägsbanan, deras fästpunkt till aggregeringsnätet humle från ett tillträdesnätverk till ett annat. För att bevara förbindelsen mellan tåget och stomnätet bör tunnlar i aggregeringsnätet flyttas med tågen. Detta görs av två skäl: • Sömlös konnektivitet: På grund av den snabbt rörliga aspekten av användarna, är sömlös konnektivitet inte säkrad. Detta kan dock garanteras genom att i tid reservera resurser i aggregeringsnätet genom att flytta tunnlar. Eftersom användarna har en fast förbindelse med järnvägsnätet i tåget garanteras den totala förbindelsen genom att använda de rörliga tunnlarna mellan tågen och SGW. • Resurseffektivitet: Genom att använda tunnlar i aggregeringsnätet går trafiken direkt från källa till destination. För resurseffektivitetens skull får tunnlarna bara byggas upp vid sin rätta tidpunkt. När tåget inte längre behöver tunneln, eftersom tåget flyttades till nästa hopp, frigörs den avsöndrade tunneln och resurserna frigörs igen. Det antas ofta att varje tåg har flera antenner på sitt tak och att varje antenn som det använder använder en enda tillhörande tunnel i aggregeringsnätet. Genom att använda flera tunnlar per tåg kan en kontinuerlig anslutning uppnås, även under överlämnandet av en antenn. Dessa tunnlar där snabbt rörliga användares dataanslutningar kartläggs är VLAN-baserade tunnlar som ansvarar för leveransen till rätt anslutningspunkt i aggregeringsnätet. Olika skalbarhetsproblem gör Ethernet svårt att använda i stora aggregeringsnätverk. För det första är användningen av spanning träd oundviklig eftersom spanning träd undviker slingor i nätverket, och för det andra, routing i Ethernet-nätverk bygger på de icke skalbara MAC lärande och vidarebefordring principer. För att undvika det senare använder vi inte de olika MAC-adresserna för alla användare för att routa paketen; istället används VLAN-tunnlarna för att styra paketen i aggregeringsnätet från källa till destination. Varje paket leds genom en VLAN-tunnel, utan att man lär sig dess MAC-adress. Ändå gör de spännande träden Ethernet inte tillräckligt skalbart för att använda det i stora aggregeringsnätverk. För att lösa detta problem föreslås en hierarkisk strategi. Olika nivåer i hierarkin skiljer sig åt genom att definiera gränsomkopplarens nivå n, BSw n, i aggregeringsnätet. Aggregeringsnätet kan tolkas som olika mindre aggregeringsnät, var och en kantad av SGW- eller BSw n-värden i den övre delen (mot upplänken) och ABS- eller BSw n-värden på den nedre sidan (mot tågen), enligt bild. Denna förordning träder i kraft den tjugonde dagen efter det att den har offentliggjorts i Europeiska unionens officiella tidning.
Mobilitetshantering för snabbgående fordon REF i Spanning Tree Protocol (STP)-baserade Ethernet-nätverk har också utvärderats tidigare.
Managing Ethernet aggregation networks for fast moving users
{'venue': 'IEEE Communications Magazine', 'journal': 'IEEE Communications Magazine', 'mag_field_of_study': ['Computer Science']}