Web services i nettverk med begrenset datarate

Abstract

Tjenesteorientert arkitektur (SOA) er identifisert som et av grunnprinsippene for Nettverksbasert Forsvar (NbF), og Web Services er i dag den vanligste teknologien for realisere SOA. Web Services muliggjør interoperabilitet mellom forskjellige systemer, men gir samtidig høyere overhead og dermed økte krav til datarate. Mens industrien kompenserer for dette med å utvikle nye kommunikasjonsteknologier med stadig høyere datarater, er situasjonen annerledes for radiosystemer i taktiske nett i Forsvaret, hvor militære krav til lang rekkevidde, sikkerhet, robusthet og beskyttelse mot jamming og avlytting ofte resulterer i begrenset datarate. Slike teknologier med lav datarate og ofte høy forsinkelse og pakketap kaller vi Disadvantaged Grids (DG). I denne rapporten vurderer vi teknikker for å redusere overhead i XML og Web Services, og dermed gjøre det mulig å realisere SOA i nettverk med lave datarater. Våre målinger viser at det er mulig å oppnå mer enn 95 % reduksjon i datastørrelsen ved å bruke binær XML og komprimering. I tillegg har vi utført eksperimenter med Web Services over en rekke simulerte DG. Våre resultater viser at det er mulig å benytte Web Services også i nettverk med lave datarater, forutsatt at XML-data komprimeres og at man benytter en effektiv protokollprofil. Som databærer har vi benyttet et militært meldingshåndteringssystem (MMHS), med ulike protokollprofiler. Til slutt diskuterer vi også nye mekanismer som kan være egnet for å distribuere informasjon til mottakere i et taktisk nett, og ser hvordan bruk av en proxy (mellomledd) kan bidra til å redusere overhead, gi høyere tilgjengelighet og senke forsinkelsen i forbindelse med kommunikasjon over nettverk.

Service-oriented architecture (SOA) is identified as one of the fundamental principles of Network Based Defence (NBD), and Web Services is a technology commonly used to realize SOA. Web Services promote interoperability between different systems, but at the same time increase the information overhead significantly, resulting in higher data rate demands. While the industry compensates for this by developing communication technologies with higher data rate, the situation is different for radio systems in military tactical networks where military requirements for long transmission range, security, robustness, anti-jamming and protection from wiretapping often result in limited data rate. We define such technologies with low data rate and often high delay and packet loss as Disadvantaged Grids (DG). In this report, we consider methods to reduce the XML and Web Services overhead, in order to make it possible to realize SOA over DG. Our experiments show that it is possible to achieve more than 95 % reduction in size by using binary XML and data compression. In addition, we have performed experiments with Web Services over simulated DG. Our measurements show that it is possible to use Web Services even in networks with low data rates, as long as data compression and efficient communication protocols are employed. We have used a Military Message Handling System (MMHS) implementation, with different protocol profiles, as data carrier. Finally we discuss new mechanisms that may be suitable for information distribution in tactical networks, and consider how proxies can contribute to reduce the overhead, increase the availability and lower the delay of network communication.