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Cooperative Internet Access in Resource Constrained Environments

dc.contributor.advisorFu, Xiaoming Prof. Dr.de
dc.contributor.authorStiemerling, Martinde
dc.date.accessioned2011-04-07T12:11:52Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T13:21:24Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:07Zde
dc.date.issued2011-04-07de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B6AC-3de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-2494
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-2494
dc.description.abstractDer Zugang zum Internet ist heute an vielen Orten in Industrieländern und auch Entwicklungsländern entweder per Festnetz oder Mobilnetz möglich. Dies wiederum erlaubt es den Internetbenutzern quasi überall und zu jeder Zeit Emails abzurufen, Webseiten zu lesen, oder Videos abzurufen, wobei aber eine Störung oder ein zu langsamer Internetzugang die Benutzer eher verärgert. Der Zugang zum Internet ist in der Regel nur in Städten schnell und auch stabil genug für die heutigen Internetseiten. In vielen ländlichen Gebieten und auch auf Reisen außerhalb von Ansiedlungen, ist die Netzkapazität nicht ausreichend um die von den Benutzern gewohnten Netzinhalte in der erwarteten Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit zu übertragen. Der offensichtliche Schritt im Falle einer zu langsamen Internetanbindung für eine Anwendung ist aufgeben. Ein anderer Schritt wäre auf eine Verbesserung der Anbindung seitens des Netzanbieters zu warten, was aber eine sehr lange Wartezeit zur Folge haben könnte. Solch eine Situation in der die Internetanbindung zu langsam ist, nennen wir im Rahmen dieser Arbeit resource constrained environment.Wir präsentieren Meßergebnisse zum Datendurchsatz in zwei UMTS-Mobilfunknetzen in Deutschland um die Grenzen dieser aufzuzeigen. Typischer Weise ist aber nicht nur ein Internetbenutzer in einem Bereich mit einem eingeschränkten Internetzugang, sondern mehrere Benutzer. Wir gehen in dieser Arbeit davon aus, das es mehrere Benutzer in einem Bereich gibt, die dann kooperativ Daten aus dem Internet laden. Das hier eingeführte Schema erlaubt einer Gruppe von Benutzern die sich in räumlicher Nähe befinden, gemeinschaftlich auf eine Ressource im Internet zuzugreifen, mit dem Ziel den eingeschränkten Internetzugang jedes einzelnen Hosts zu beseitigen. Die grundsätzliche Idee ist: Benutze zeitgleich mehrere Internetzugangslinks (Festnetz oder Funknetz) und verteile den Datenaustausch zwischen ihnen ( Application-Layer Channel Bonding ). Das setzt ein 2. lokales Netz mit einem hohen Datendurchsatz, z.B. WLAN im Ad-Hoc Modus, vorraus, welches eine kostenlose Umverteilung der Daten zwischen den Benutzer erlaubt. Das hier vorgestellte Rahmenwerk nennen wir Kooperativer Internet-Zugang (engl. Cooperative Internet Access), welches in dieser Arbeit konzeptionell erarbeitet wird und an Hand von 2 Beispielanwendungen weiter ausgearbeitet wird. Wir zeigen wie der Kooperativer Internet-Zugang benutzt wird, um Peer-to-Peer Video-Streaming in einem resource constrained environment zu ermöglichen, wo es ohne diesen Ansatz unmöglich ist Streaming-Videos anzusehen. Wir stellen das Systemdesign für Peer-to-Peer Video- Streaming in solch einer Umgebung vor und evaluieren das System mit einer Simulationstudie, welche auf den Messungen der UMTS-Mobilfunknetz beruht.Als zweite Anwendung nehmen wir Webbrowsing, da diese Anwendungsart ebenfalls durch eine resource constrained environment beeinträchtigt wird. Eine zu langsame Übertragung von Webseiten erschwert den Zugang für Benutzer zu diesen Webinhalten. Das Systemdesign für den Kooperativen Web-Zugang (engl. cooperative web access) verwendet ebenfalls das Rahmenwerk des Kooperativer Internet-Zugang, um den Zugang zu Webseiten zu verbessern.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de
dc.titleCooperative Internet Access in Resource Constrained Environmentsde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedKooperativer Internetzugang in eingeschränkten Netzumgebungende
dc.contributor.refereeFu, Xiaoming Prof. Dr.de
dc.date.examination2011-02-28de
dc.description.abstractengAccess to the Internet has become available at virtually any place in developed and developing countries, either by fixed-line or wireless access. The Internet users are used to check emails, read web pages, or see a video at any time via the Internet and are annoyed if the access does not work or does work but too slowly for the used application. The access to the Internet is stable and fast enough in metro areas, but even in these area the access network is just too slow under certain circumstances. In many other situations, such as in rural areas or while being on the move, the network capacity is usually not sufficient to keep up with the capacity demand of the applications used by the users. The easiest conclusion in cases where the network access is too slow for a specific application is simply: give up. Another approach is to call for an upgrade of the network to offer more capacity, but this is not as easy, as this involves the network operator to do the upgrade. We call such a situation where the Internet access is too slow a resource constrained environment. This thesis presents throughput measurements of such an environment for 2 UMTS-based mobile wireless networks to show the limits of a real deployments. However, typically there is not a single user in an area with such a limited Internet access, but multiple users with their Internet terminal. We use the possibility of having multiple users in the same area to let them cooperatively retrieve data from the Internet. The scheme we introduce allows a group of users in physical proximity to jointly access a resource or resources, by efficiently using the Internet access ressources each user contributes to the group, with the goal to overcome a resource constrained environment of each single host. The basic idea is: use several (fixed-line or wireless) Internet access links at the same time and distribute the data retrieval load among them ( application layer channel bonding ). This assumes the presence of a 2nd high-bandwidth local network (e. g., WLAN in ad-hoc mode) which allows content redistribution between these users free of charge. The framework we are proposing is called Cooperative Internet Access and is defined on the conceptual level in this thesis and elaborated with 2 applications using the frame work. We show how the cooperative Internet access enables near live peer-to-peer video streaming in a resource constrained environment where it would be otherwise impossible to watch video. We present the system design for peer-to-peer video streaming in such an environment and evaluate it with a simulative study which uses the results of the above mentioned 3G measurements for the network environment.As 2nd application we use web browsing which is also an application type which suffers from a resource constrained environment, as the web content is delivered too slowly to the users, making most of today s web pages hard to use. The system design for our cooperative web access approach re-uses the foundation framework, as also used by the peer-to-peer use case, to improve the access to web pages.de
dc.contributor.coRefereeHogrefe, Dieter Prof. Dr.de
dc.contributor.thirdRefereeSchulzrinne, Henning Prof. Dr.de
dc.subject.gerpeer-to-peerde
dc.subject.gerkooperativer Internetzugangde
dc.subject.gereingeschränkter Netzzugangde
dc.subject.gerpeer-to-peer video streamingde
dc.subject.engpeer-to-peerde
dc.subject.engcooperative Internet accessde
dc.subject.engresource constrained environmentde
dc.subject.engpeer-to-peer video streamingde
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2917-3de
dc.identifier.purlwebdoc-2917de
dc.affiliation.instituteFakultät für Mathematik und Informatikde
dc.identifier.ppn666200270de


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