Transmissão de video melhorada com recurso a SDN em ambientes baseados em cloud

The great technological development of informatics has opened the way for provisioning various services and new online-based entertainment services, which have expanded significantly after the increase in social media applications and the number of users. This significant expansion has posed an additional challenge to Internet Service Providers (ISP)s in terms of management for network, equipment and the efficiency of service delivery. New notions and techniques have been developed to offer innovative solutions such as SDN for network management, virtualization for optimal resource utilization and others like cloud computing and network function virtualization. This dissertation aims to manage live video streaming in the network automatically by adding a design architecture to the virtual network environment that helps to filter video packets from the remaining ones into a certain tunnel and this tunnel will be handled as a higher priority to be able to provide better service for customers. With the dedicated architecture, side by side, a monitoring application integrated into the system was used to detect the video packets and notify the SDN server to the existence of the video through the networkOs grandes avanços tecnológicos em informática abriram o caminho para o fornecimento de vários serviços e novos aplicações de entretenimento baseadas na web, que expandiram significativamente com a explosão no número de aplicações e utilizadores das redes sociais. Esta expansão significativa colocou desafios adicionais aos fornecedores de serviços de rede, em termos de gestão de rede, equipamento e a eficácia do fornecimento de serviços. Novas noções e técnicas foram desenvolvidas para oferecer soluções inovadoras, tais como redes definidas por software (SDN) para a gestão de rede, virtualização para a optimização da utilização dos recursos e outros, tais como a computação em nuvem e as funções de rede virtualizadas. Esta dissertação pretende gerir automaticamente a emissão de vídeo ao vivo na rede, através da adição de uma arquitetura ao ambiente de rede virtualizado, que auxilie a filtragem de pacotes de vídeo dos do restante tráfego, para um túnel específico, que será gerido com uma prioridade maior, capaz de fornecer melhor serviço aos clientes. Além do desenho da arquitectura, scripts de Python foram usados para detectar os pacotes de vídeo e injetar novas regras no controlador SDN que monitoriza o tráfego ao longo da rede.Mestrado em Engenharia de Computadores e Telemátic

The 5G era of mobile networks: a comprehensive study of the related technologies accompanied by an experimentation framework

Οι συνεχώς αυξανόμενες απαιτήσεις από τα δίκτυα κινητών επικοινωνιών για τη παροχή καλύτερων υπηρεσιών και τη διασύνδεση όλων και περισσότερων συσκευών, ωθούν τη κοινότητα του κλάδου στην ανάπτυξη νέων μεθόδων και τεχνολογιών οργάνωσης των δικτύων προκειμένου να αντιμετωπιστεί αποτελεσματικά αυτή η πρόκληση. Δεδομένου ότι η παρούσα τεχνολογία έχει φτάσει στα όρια της από άποψη ικανότητας διαχείρισης της κίνησης, απαιτείται η ανάπτυξη ενός νέου πλαισίου λειτουργίας το οποίο θα μπορεί να ανταποκριθεί αποτελεσματικά στις νέες συνθήκες που διαμορφώνονται από τη τηλεπικοινωνιακή αγορά. Η 5 η γενιά των δικτύων κινητών επικοινωνιών (5G) αποσκοπεί στην επίλυση ακριβώς αυτού του ζητήματος, μέσα από την ανάπτυξη ενός νέου μοντέλου λειτουργίας. Το μοντέλο αυτό αναδιαρθρώνοντας εκ βάθρων τον τρόπο λειτουργίας του δικτύου σε όλα τα επίπεδα, σχηματίζει ένα νέο οικοσύστημα δικτυακών υποδομών και λειτουργιών το οποίο επιτρέπει τη παροχή στους χρήστες υπηρεσιών υψηλού επιπέδου, προσαρμοσμένες στις εκάστοτε ανάγκες τους. Στα πλαίσια της παρούσας εργασίας μελετήθηκαν εκτενώς οι θεμελιώδεις αρχές και οι κυριότερες τεχνολογίες που διέπουν τη λειτουργία ενός δικτύου νέας γενιάς καθ’ όλο το μήκος του. Ξεκινώντας από τις καινοτομίες που αφορούν τη δομή των 5G δικτύων σε επίπεδο αρχιτεκτονικής, η ανάλυση επεκτείνεται με μία προσέγγιση από κάτω προς τα πάνω· στα επίπεδα εκπομπής και πρόσβασης στο δίκτυο (C-RAN & MAC), στους μηχανισμούς που είναι υπεύθυνοι για παροχή των λειτουργιών και υπηρεσιών του δικτύου (NFV), ενώ εν συνεχεία γίνεται αναφορά στο νέο μοντέλο δρομολόγησης και διαχείρισης της κίνησης συνολικά στο δίκτυο (SDN) και σε επόμενο στάδιο παρουσιάζεται η τεχνολογία που αφορά την ικανότητα παροχής διακριτών υπηρεσιών στους χρήστες (E2E Slicing). Ακόμα, παρουσιάζονται ορισμένοι χαρακτηριστικοί δείκτες και μετρικές που σχετίζονται με τη προτυποποίηση των τεχνολογιών του δικτύου καθώς και όλες οι τρέχουσες εξελίξεις που αφορούν την ανάπτυξη του 5G στην Ευρώπη. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα δεδομένα του πειράματος που διεξήχθη για τους σκοπούς της εργασίας και αφορά αφενός τη μοντελοποίηση ενός υφιστάμενου δικτύου με βάση τα νέα πρότυπα του 5G και αφετέρου την αξιολόγηση της απόδοσης του με βάση ορισμένα σενάρια σχετικά με τη τοπολογία και το πλήθος των δεδομένων που ανταλλάσσονται κάθε στιγμή στο δίκτυο. Η εξέταση των παραμέτρων αποδοτικότητας εστιάζει στην ικανότητα του ONOS SDN Controller να διαχειρίζεται τη κίνηση των δεδομένων όταν προκύπτουν ορισμένα συμβάντα που επηρεάζουν την αρχική δομή του δικτύου. Ως προς τα αποτελέσματα των μετρήσεων που διεξάγονται, παρόλο που φαίνεται το θετικό αντίκτυπο που θα έχει η ενσωμάτωση των νέων τεχνολογιών στην απόδοση των δικτύων κινητών επικοινωνιών, υπάρχουν ακόμα ορισμένα επιμέρους ανοικτά ζητήματα τα οποία χρήζουν περαιτέρω έρευνας από τη πλευρά των μελών της τηλεπικοινωνιακής κοινότητας ώστε να μην υποσκαφθεί τελικά το αρχικό όραμα της καθολικής λειτουργίας όλων των κινητών συσκευών υπό μία ενιαία ομπρέλα.The ever-increasing demand from mobile communications networks for the provision of better services and interconnection of more devices is pushing the industry's community to develop new network organization methods and technologies in order to effectively address this challenge. As the current technology has reached its limits in terms of traffic management capability, it is necessary to develop a new operating framework that can effectively respond to the new conditions created by the telecommunications market. The 5th generation of mobile communication networks (5G) aims to solve this exact issue by developing a new operating model. This model, by thoroughly restructuring the way the network operates at all levels, forms a new ecosystem of network infrastructures and functions that enables the provision of high-level services to users, tailored to their particular needs. The fundamental principles and key technologies that govern the operation of a new generation network throughout its entire length were extensively studied in the context of this paper. Starting with the innovations regarding the structure of 5G networks at the architectural level, the analysis extends to a bottom-up approach: from the broadcast and access levels to the network (C-RAN & MAC) to the mechanisms responsible for delivering the network's functions and services (NFV). Then, the new network-based routing and traffic management (SDN) model is introduced, and the technology for providing distinctive services to users (E2E Slicing) is presented. Furthermore, some characteristic indicators and metrics related to the standardization of the network's technologies are presented, as well as all the current developments related to the development of 5G in Europe. Then, the data of the experiment carried out for the purposes of the paper is presented. On the one hand, this data concerns the modeling of an existing network based on the new 5G standards and, on the other hand, the evaluation of its performance based on some scenarios regarding the topology and the amount of data exchanged at any time on the network. The examination of the efficiency parameters focuses on the ability of the ONOS SDN controller to manage the traffic of the data when certain events affecting the original network structure occur. In terms of the results of the measurements being carried out, although the positive impact of the incorporation of new technologies on the performance of mobile communications networks appears to be positive, there are still some individual open issues that need further research by members of the telecommunications community in order for the original vision of the universal operation of all mobile devices under one single umbrella not to be ultimately undermined