Πλεονεκτήματα οχηματικών δικτύων 5G στηριζόμενα σε αρχιτεκτονική SDN

Abstract

Τα ασύρματα και κινητά δίκτυα έχουν περάσει μέσα από πολλές αλλαγές τα τελευταία χρόνια προκειμένου να εξυπηρετήσουν τις όλο και αυξανόμενες ανάγκες των χρηστών τους, γίνονται ολοένα και πιο απαιτητικές σε εύρος ζώνης. Η απαίτηση για μεγάλες ταχύτητες, χαμηλότερες καθυστερήσεις και αξιοπιστία υπηρεσιών τείνει να μεγαλώνει με την πάροδο του χρόνου, κυρίως στις εφαρμογές που χρησιμοποιούνται στα οχηματικά δίκτυα (VANETS). Το δίκτυο κινητών επικοινωνιών πέμπτης γενιάς (5G), η εφαρμογή του οποίου βρίσκεται προ των πυλών, υπόσχεται ότι θα μπορέσει να ανταποκριθεί σε αυτές τις απαιτήσεις και ότι θα αλλάξει ριζικά τον τρόπο δικτύωσης. Στην παρούσα εργασία προτείνουμε μια αρχιτεκτονική VANET, η οποία υποστηρίζει network slicing σε V2X επικοινωνίες. Η αρχιτεκτονική αυτή βασίζεται σε τεχνολογίες λογισμικοποίησης δικτύων (network softwarization technologies), όπως το SDN και το NFV. Την αρχιτεκτονική αυτή, την υλοποιήσαμε σε περιβάλλον προσομοίωσης με την βοήθεια του προγράμματος Mininet–Wifi και δημιουργήσαμε έναν αλγόριθμο για την υλοποίηση network slicing με σκοπό την αυτοματοποίηση της διαδικασίας της διαπομπής (handover) μεταξύ των FOG από τους SDN controllers, σύμφωνα με τον φόρτο χρήσης του κάθε FOG. Ελέγξαμε την καθυστέρηση (delay), τη χρήση του εύρους ζώνης (bandwidth) και το ποσοστό απώλειας πακέτων (packet loss ratio) με τη χρήση slicing και χωρίς χρήση slicing και διαπιστώσαμε καθυστέρηση σε t=120, 15ms (χωρίς χρήση slicing) έναντι 5ms (με χρήση slicing), εύρος ζώνης για την υπηρεσία μετάδοσης video από server, 20Mbps (χωρίς χρήση slicing) έναντι 25Mbps (με χρήση slicing) και ποιότητα υπηρεσίας video μειωμένη κατά 50% φτάνοντας στο όχημα εξαιτίας απώλειας πακέτων (χωρίς χρήση slicing) έναντι ποσοστού απώλειας πακέτων 10%-20% (με χρήση slicing).