Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Virtual networks in the cellular domain
KTH, School of Information and Communication Technology (ICT), Microelectronics and Information Technology, IMIT. (CCSlab)
2003 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

 Data connectivity between cellular devices can be achieved in different ways. It is possible to enable full IPconnectivity in the cellular networks. However this connectivity is combined with a lot of issues such as security problems and the IPv4 address space being depleted. As a result of this many operators use Network Address Translation in their packet data networks, preventing users in different networks from being able to contact each other. Even if a transition to IPv6 takes place and the potential problem of address space is solved, it is not likely that operators will leave their packet data networks open to the Internet.

An alternative to solving the problem on the IP level is to use overlay networks. In an overlay network applications on the cellular devices identify themselves at the application level rather than on the IP level. While full IP connectivity always gives the most efficient routing, an overlay network can offer services that are difficult to implement on the IP level. This can enable an application to span Network Address Translating entities without having to share the entire device. They can also provide private dynamic virtual networks and groups for users that trust each other. These private networks can use permissions and group casting functions, without the problems associated with traditional IP multicast.

The relatively limited bandwidths of the GSM and UMTS networks allow for application level routing of continuous data streams if the overlay network is distributed enough and mapped to the physical network in an efficient way. One of the advantages of using overlay networks is that although standard IP networks may be able to offer similar services in the future, overlay networks can be implemented in the existing IPv4 networks today at comparatively low costs. This may create the incentive needed in order for future larger investments to be justified.

A distributed overlay network not only allows for real-time services such as instant messaging, which is already possible with a centralized server solution, but it also allows for higher bandwidth services such as video conferencing, Voice over IP, etc. that are not possible on a large scale with a centralized relaying server.

An overlay network could be implemented by any third party without the support of an operator. This suggests that free networks may be created for what could be called reversed file sharing, i.e. networks where users upload files to each other rather than download as in most existing file sharing networks. These could become direct competitors to SMS, MMS and other operator-owned services.

The thesis investigates the mentioned possibilities and potential threats. Along with this an implementation of an overlay network for cellular devices is created that is totally independent of the operator’s network.

Abstract [sv]

Datakonnektivitet mellan cellulära terminaler kan uppnås på olika sätt. Ett sätt är att utrusta de cellulära näten med full IP konnektivitet. Detta medför dock en del problem såsom säkerhetsfrågor och problem med att antalet IPv4 addresser kanske inte kan täcka framtidens behov. På grund av detta använder många operatörer såkallad nätverksadressöversättning i sina paketdatanät vilket hindrar användare i olika paketdatanät från att kunna kontakta varandra. Även om en framtida övergång till IPv6 löser problemen med för liten adressrymd så är det inte troligt att operatörerna kommer att lämna sina paketdatanät öppna mot resten av Internet.

Ett alternativ till att lösa problemet på IP-nivån är att istället använda overlaynätverk. I ett sådant nätverk identifierar applikationer sig själva på applikationsnivån istället för på IP-nivån. Medans ren IP-konnektivitet innebär effektivast möjliga routing av data så erbjuder ett overlaynätverk möjlighet till tjänster som är svåra att implementera på IP-nivå. Bland annat kan applikationsnät som traverserar nätverksadressöversatta nätverk skapas utan att en mobil terminal behöver exponeras helt och hållet mot Internet. Dessa overlaynätverk kan också skapas dynamiskt och tillfälligt vilket ger användare möjlighet att skapa privata nätverk och grupper med med enheter de litar på, endast dessa får då tillgång till terminalen. Overlaynätverken kan också erbjuda multicast funktionalitet inom grupperna utan de problem som hör ihop med traditionell IP-multicast.

De relativt begränsade bandbredderna i GSM och UMTS nätverken tillåter routing av data på applikationsnivån om overlaynätverket är tillräckligt väl distribuerat och effektivt mappat mot det underliggande nätverket. En av fördelarna med att använda overlaynätverk är att även om den eftersökta funktionaliteten kanske kan implementeras på IP-nivå i framtiden med hjälp av ny teknik så kan overlaynätverk implementeras i nuvarande IPv4-nätverk till relativt låga kostnader då de endast består av mjukvara som körs på existerande hårdvara.

Ett distribuerat overlaynätverk erbjuder inte bara realtidstjänster såsom instant messaging vilket redan är möjligt och fungerar bra med en central serverlösning. Det distribuerade nätverket kan dessutom hantera routing av högre bandbredder mellan terminaler, såsom videokonferenser, Voice over IP etc. som inte är möjligt i stor skala med en centraliserad lösning.

Overlaynätverk kan implementeras av en tredjepart utan operatörers samarbete. Detta kan innebära att gratisnätverk skapas för vad som skulle kunna kallas omvänd fildelning, dvs. nätverk där användare laddar upp information till varandra snarare än laddar ner vilket är fallet i de flesta existerande fildelningsnätverk. Dessa nätverk skulle kunna bli direkta konkurrenter till SMS, MMS och andra operatörsägda tjänster.

Examensarbetet undersöker de nämnda möjligheterna och potentiella hoten i dessa nätverk. Utöver detta skapas även en implementation av ett overlaynätverk som är helt oberoende av operatörens nätverk.

Place, publisher, year, edition, pages
2003. , 61 p.
Keyword [en]
overlay networks, group casting, real-time services
National Category
Communication Systems
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-93117OAI: oai:DiVA.org:kth-93117DiVA: diva2:515049
Subject / course
Telecommunication Systems
Educational program
Master of Science in Engineering - Electrical Engineering
Presentation
2003-01-28, Seminar room "Gemini", Forum, Isafjordsgatan 39, Kista, 10:00 (English)
Uppsok
Technology
Supervisors
Examiners
Available from: 2012-04-13 Created: 2012-04-11 Last updated: 2013-09-09Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(1345 kB)214 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 1345 kBChecksum SHA-512
c4975dbf9f7c9475f4b9084263d0ecc9c3ae870d3e5aa4931b3d2e3fddd1eeb94200fb7d0b4735271ad8e1f9f59b3ba124ed363a7a78bfd116a178ea71a9c6cd
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Microelectronics and Information Technology, IMIT
Communication Systems

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 214 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 146 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf