Name: automated deployment of an internet protocol telephony service on unmanned aerial vehicles using network functions virtualization
Uploaded: 2019-11-26T14:00:00
Duration: 7 min 49 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Automated Deployment of an Internet Protocol Telephony Service on Unmanned Aerial Vehicles Using Network Functions Virtualization at JoVE.com

وقد دعم هذا العمل جزئيا مشروع مبادرة أفق 2020 5GRANGE الأوروبي (اتفاق المنح 777137) ، ومشروع 5GCIty (TEC2016-76795-C6-3-R) الذي تموله وزاره الاقتصاد والقدرة التنافسية الاسبانيه. وكان عمل لويس ف. غونزاليس مدعوما جزئيا بمشروع مبادرة أفق 2020 5GinFIRE الأوروبي (اتفاق المنحة 732497).

<ol>
	<li>Sanchez-Aguero, V., Nogales, B., Valera, F., Vidal, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigating+the+deployability+of+VoIP+services+over+wireless+interconnected+Micro+Aerial+Vehicles.">Investigating the deployability of VoIP services over wireless interconnected Micro Aerial Vehicles.</a> Internet Technology Letters. 1 (5), 40 (2018).</li><li>Maxim, V., Zidek, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+of+high-performance+multimedia+control+system+for+UAV/UGV+based+on+SoC/FPGA+Core.">Design of high-performance multimedia control system for UAV/UGV based on SoC/FPGA Core.</a> Procedia Engineering. 48, 402-408 (2012).</li><li>Vidal, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enabling+Multi-Mission+Interoperable+UAS+Using+Data-Centric+Communications.">Enabling Multi-Mission Interoperable UAS Using Data-Centric Communications.</a> Sensors. 18 (10), 3421 (2018).</li><li>Vidal, I., Valera, F., D&#237;az, M. A., Bagnulo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+practical+deployment+of+a+network-centric+remotely+piloted+aircraft+system.">Design and practical deployment of a network-centric remotely piloted aircraft system.</a> IEEE Communications Magazine. 52 (10), 22-29 (2014).</li><li>Jin, Y., Minai, A. A., Polycarpou, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cooperative+real-time+search+and+task+allocation+in+UAV+teams.">Cooperative real-time search and task allocation in UAV teams.</a> 42nd IEEE International Conference on Decision and Control. 1, 7-12 (2003).</li><li>Maza, I., Ollero, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+UAV+cooperative+searching+operation+using+polygon+area+decomposition+and+efficient+coverage+algorithms.">Multiple UAV cooperative searching operation using polygon area decomposition and efficient coverage algorithms.</a> Distributed Autonomous Robotic Systems. 6, 221-230 (2007).</li><li>Quaritsch, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Collaborative+microdrones:+applications+and+research+challenges.">Collaborative microdrones: applications and research challenges.</a> Proceedings of the 2nd International Conference on Autonomic Computing and Communication Systems. , 38 (2008).</li><li>Waharte, S., Trigoni, N., Julier, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coordinated+search+with+a+swarm+of+UAVs.">Coordinated search with a swarm of UAVs.</a> 2009 6th IEEE Annual Communications Society Conference on Sensor, Mesh and Ad Hoc Communications and Networks Workshops. , 1-3 (2009).</li><li>De Freitas, E. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=UAV+relay+network+to+support+WSN+connectivity.">UAV relay network to support WSN connectivity.</a> International Congress on Ultra-Modern Telecommunications and Control Systems. , 309-314 (2010).</li><li>European Telecommunications Standards Institute. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Network+Functions+Virtualisation+(NFV);+Architectural+Framework;+Research+Report+ETSI+GS+NFV+002+V1.2.1.">Network Functions Virtualisation (NFV); Architectural Framework; Research Report ETSI GS NFV 002 V1.2.1.</a> European Telecommunications Standards Institute. (ETSI). , (2014).</li><li>An Open Source NFV Management and Orchestration (MANO) software stack aligned with ETSI NFV. ETSI OSM Available from: <a target="_blank" href="https://osm.etsi.org/">https://osm.etsi.org/</a> (2019)</li><li>Nogales, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+Deployment+of+an+Open+Management+and+Orchestration+Platform+for+Multi-Site+NFV+Experimentation.">Design and Deployment of an Open Management and Orchestration Platform for Multi-Site NFV Experimentation.</a> IEEE Communications Magazine. 57 (1), 20-27 (2019).</li><li>Omnes, N., Bouillon, M., Fromentoux, G., Le Grand, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+programmable+and+virtualized+network+&amp;+IT+infrastructure+for+the+internet+of+things:+How+can+NFV+&amp;+SDN+help+for+facing+the+upcoming+challenges.">A programmable and virtualized network &amp; IT infrastructure for the internet of things: How can NFV &amp; SDN help for facing the upcoming challenges.</a> 18th International Conference on Intelligence in Next Generation Networks. , 64-69 (2015).</li><li>Rametta, C., Schembra, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Designing+a+softwarized+network+deployed+on+a+fleet+of+drones+for+rural+zone+monitoring.">Designing a softwarized network deployed on a fleet of drones for rural zone monitoring.</a> Future Internet. 9 (1), 8 (2017).</li><li>Garg, S., Singh, A., Batra, S., Kumar, N., Yang, L. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=UAV-empowered+edge+computing+environment+for+cyber-threat+detection+in+smart+vehicles.">UAV-empowered edge computing environment for cyber-threat detection in smart vehicles.</a> IEEE Network. 32 (3), 42-51 (2018).</li><li>Mahmoud, S., Jawhar, I., Mohamed, N., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=UAV+and+WSN+softwarization+and+collaboration+using+cloud+computing.">UAV and WSN softwarization and collaboration using cloud computing.</a> 3rd Smart Cloud Networks &amp; Systems (SCNS). , 1-8 (2016).</li><li>Gonz&#225;lez Bl&#225;zquez, L. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NFV+orchestration+on+intermittently+available+SUAV+platforms:+challenges+and+hurdles.">NFV orchestration on intermittently available SUAV platforms: challenges and hurdles.</a> 1th Mission-Oriented Wireless Sensor, UAV and Robot Networking (MISARN). , (2019).</li><li>Nogales, B., Sanchez-Aguero, V., Vidal, I., Valera, F., Garcia-Reinoso, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+NFV+system+to+support+configurable+and+automated+multi-UAV+service+deployments.">A NFV system to support configurable and automated multi-UAV service deployments.</a> Proceedings of the 4th ACM Workshop on Micro Aerial Vehicle Networks, Systems, and Applications. , 39-44 (2018).</li><li>Nogales, B., Sanchez-Aguero, V., Vidal, I., Valera, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptable+and+automated+small+UAV+deployments+via+virtualization.">Adaptable and automated small UAV deployments via virtualization.</a> Sensors. 18 (12), 4116 (2018).</li><li>Hoban, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+ETSI+OSM+Community+White+Paper,+OSM+Release+FOUR:+A+Technical+Overview.">An ETSI OSM Community White Paper, OSM Release FOUR: A Technical Overview.</a> European Telecommunications Standards Institute. (ETSI). , (2018).</li><li>Quick start installation and use guide. Open Source MANO Release FOUR Available from: <a target="_blank" href="https://osm.etsi.org/wikipub/index.php/OSM_Release_FOUR">https://osm.etsi.org/wikipub/index.php/OSM_Release_FOUR</a> (2019)</li><li>Open Source Software for Creating Private and Public Clouds. OpenStack Available from: <a target="_blank" href="https://docs.openstack.org/ocata">https://docs.openstack.org/ocata</a> (2019)</li><li>OpenStack Installation Tutorial for Ubuntu. OpenStack Available from: <a target="_blank" href="https://docs.openstack.org/ocata/install-guide-ubuntu/">https://docs.openstack.org/ocata/install-guide-ubuntu/</a> (2019)</li><li>Linphone. An Open Source VoIP SIP Softphone for voice/video calls and instant messaging. Linphone Available from: <a target="_blank" href="https://www.linphone.org">https://www.linphone.org</a> (2019)</li><li>An Open Source Project to easily build and deploy secure video-conferencing solutions. Jitsi Available from: <a target="_blank" href="https://jitsi.org">https://jitsi.org</a> (2019)</li><li>Infrastructure for container projects. Linux Containers (LXC) Available from: <a target="_blank" href="https://linuxcontainers.org">https://linuxcontainers.org</a> (2019)</li><li>A Discrete-Event Network Simulator for Internet Systems. Ns-3 Available from: <a target="_blank" href="https://www.nsnam.org/">https://www.nsnam.org/</a> (2019)</li><li>Kernel-based Virtual Machine (KVM). A virtualization solution for Linux. Linux Available from: <a target="_blank" href="https://www.linux-kvm.org">https://www.linux-kvm.org</a> (2019)</li><li>Bridging &amp; firewalling. Linux Foundation Available from: <a target="_blank" href="https://wiki.linuxfoundation.org/networking/bridge">https://wiki.linuxfoundation.org/networking/bridge</a> (2019)</li><li>. Trafic. An open source flow scheduler Available from: <a target="_blank" href="https://github.com/5GinFIRE/trafic">https://github.com/5GinFIRE/trafic</a> (2019)</li><li>. Ubuntu Mate for the Raspberry Pi Available from: <a target="_blank" href="https://ubuntu-mate.org/raspberry-pi/">https://ubuntu-mate.org/raspberry-pi/</a> (2019)</li><li>Enabling LXC (Linux Containers) as virtualization technology. OpenStack Available from: <a target="_blank" href="https://docs.openstack.org/ocata/config-reference/compute/hypervisor-lxc.html">https://docs.openstack.org/ocata/config-reference/compute/hypervisor-lxc.html</a> (2019)</li><li>. Open Source MANO Information Model Available from: <a target="_blank" href="https://osm.etsi.org/wikipub/index.php/OSM_Information_Model">https://osm.etsi.org/wikipub/index.php/OSM_Information_Model</a> (2019)</li><li>ITU-T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ITU-T+Recommendation+G.114.+General+Recommendations+on+the+transmission+quality+for+an+entire+international+telephone+connection;+One-way+transmission+time.">ITU-T Recommendation G.114. General Recommendations on the transmission quality for an entire international telephone connection; One-way transmission time.</a> International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector. , (2003).</li></ol>

وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.

واحد أهم جوانب هذه التجربة هو استخدام تقنيات المحاكاة الافتراضية ومعايير NFV مع منصات الطائرات بلا طيار. ويقدم المعرض نموذجا جديدا يهدف إلى فصل الاعتماد علي الاجهزه عن وظائف الشبكة ، مما يمكن من توفير هذه الوظائف من خلال الاستخدام اللين. وعليه ، فان التجربة لا تعتمد علي استخدام المعدات المحددة في البروتوكول. وبدلا من ذلك ، يمكن اختيار نماذج مختلفه من أجهزه الكمبيوتر ذات اللوحة الواحدة ، طالما انها تتماشي مع ابعاد وقدره النقل الخاصة بالطائرات غير الطيارة وتدعم حاويات Linux.
وعلي الرغم من هذه المرونة فيما يتعلق باختيار الاجهزه ، فان جميع المحتويات المقدمة لاستنساخ التجربة موجهه نحو استخدام تكنولوجيات المصادر المفتوحة. وفي هذا السياق ، فان جوانب التكوين وأداات البرمجيات مشروطه باستخدام Linux كنظام تشغيل.
ومن ناحية أخرى ، تنظر التجربة في التشغيل البيني لمنصتين حسابيين مختلفتين (اي المنصة السحابية للطائرات بلا طيار والمنصة السحابية الاساسيه) لتوفير خدمه شبكه معقده بشكل معتدل. ومع ذلك ، لا توجد حاجه ماسه إلى ذلك ، ويمكن اتباع البروتوكول لدعم السيناريوهات التي لا تشارك فيها سوي المنصة السحابية بدون طيار.
الاضافه إلى ذلك ، يمكن استخدام الحل المعروض في بيئات أخرى ، حيث قد تكون منصات الاجهزه المقيدة بالموارد متاحه بالقدرة اللازمة لتنفيذ حاويات المحاكاة الافتراضية (علي سبيل المثال ، إنترنت الأشياء ، أو IoT ، بيئات). وعلي اي حال ، فان امكانيه تطبيق هذا الحل علي بيئات مختلفه وتعديلاته المحتملة ستتطلب دراسة متانيه علي أساس كل حاله علي حده.
وأخيرا ، تجدر الاشاره إلى ان النتائج التي قدمت قد تم الحصول عليها في بيئة مختبريه ومع الاجهزه التي تعمل بالطائرات الجوية المضادة للطائرات علي الأرض أو بعد خطه طيران محدوده ومحدده جيدا. والسيناريوهات الأخرى التي تنطوي علي عمليات نشر في الهواء الطلق قد تستحدث ظروفا تؤثر علي استقرار تحليق الطائرات بلا طيار ، التالي أداء خدمه الاتصالات الهاتفية للملكية الفكرية.

وفي هذا السياق ، تتلقي الطائرات بالطائرات اهتماما متزايدا من أوساط البحث بسبب تنوعها المتاصل. هناك العديد من الاعمال التي تستخدم هذه الاجهزه كحجر الزاوية لتوفير مجموعه كبيره ومتنوعة من الخدمات. فعلي سبيل المثال ، حللت الأدبيات قدره هذه الاجهزه علي بناء بنيه تحتية للاتصالات الجوية لاستيعاب خدمات الوسائط المتعددة1و2و3. وعلاوة علي ذلك ، أظهرت البحوث السابقة كيف يمكن للتعاون بين العديد من الطائرات بالطائرات ان يوسع من أداء خدمات الاتصالات المختلفة مثل المراقبة4، والبحث التعاوني والإنقاذ5،6،7،8، أو الزراعة الزراعية9.
من ناحية أخرى ، اكتسبت تكنولوجيا NFV اهميه كبيره داخل مشغلي الاتصالات باعتبارها واحده من العوامل التمكينية الرئيسية 5G. ويمثل الجهاز تغييرا نموذجيه فيما يتعلق بالبنية التحتية للاتصالات عن طريق التخفيف من الاعتماد الحالي للاجهزه الشبكية علي الاجهزه المتخصصة من خلال التشغيل اللين لوظائف الشبكة. وهذا يمكن من التوزيع المرن والرشيق لأنواع جديده من خدمات الاتصالات. ولهذا الغرض ، شكل المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات (ETSI) مجموعه مواصفات لتحديد الإطار المعماريالعاشرلهذا المعيار. بالاضافه إلى ذلك ، تستضيف ETSI حاليا مجموعه المصدر المفتوح مانو (المدرب)11، والتي هي المسؤولة عن تطوير برنامج أداره وتزامن (مانو) مكدس البرمجيات محاذاة مع تعريف الإطار المعماري ETSI nfv.
النظر إلى جميع الاعتبارات السالفة الذكر ، يجري حاليا دراسة التقارب المتازر بين تكنولوجيات الطائرات غير الطيارة وتقنيات NFV في تطوير تطبيقات وخدمات الشبكات الجديدة. ويتضح ذلك من خلال العديد من اعمال البحث في الأدبيات التي تشير إلى مزايا هذه الأنواع من الانظمه14،15،16، وتحديد تحديات هذا التقارب وجوانبه المفقودة ، وتسليط الضوء علي خطوط البحث في المستقبل حول هذا الموضوع17، والحلول الرائدة الحالية علي أساس تقنيات المصدر المفتوح.
وعلي وجه الخصوص ، فان دمج تكنولوجيات NFV في ساحة الطائرات السريعة يتيح نشر خدمات الشبكة وتطبيقاتها بسرعة ومرونة علي المناطق الجغرافية المحددة (مثل خدمه الاتصالات الهاتفية بالملكية الفكرية). واتباعا لهذا النهج ، يمكن نشر عدد من الطائرات المضادة لغير الطيارة علي موقع محدد ، ونقل منصات الحوسبة كحموله (مثل الحواسيب الصغيرة ذات الحجم الواحد). ستوفر منصات الحوسبة هذه هيكلا أساسيا للشبكة القابلة للبرمجة (اي البنية التحتية لشبكه NFV) علي مساحة النشر ، وتدعم إنشاء خدمات الشبكة وتطبيقاتها تحت سيطرة منصة مانو.
وعلي الرغم من الفوائد ، فان تحقيق هذا الراي يطرح مجموعه من التحديات الاساسيه التي تحتاج إلى معالجه متانيه ، مثل التكامل المناسب لهذه المنصات الحاسوبية كبنيه تحتية لبرنامج nfv ، باستخدام مكدس برمجيات NFV الموجود ، بحيث يمكن لخدمه التزامن NFV نشر وظائف افتراضيه علي الطائرات. القيود من حيث الموارد الحسابية التي توفرها منصات الحوسبة ، لان الطائرات التي تنقلها بالطائرات المحملة بالطائرات قد تعرض عاده قيودا من حيث الحجم والوزن والقدرة الحاسوبية للمعدات الحمولة ؛ الوضع السليم للوظائف الافتراضية علي الطائرات الكترونيه (اي اختيار أفضل مرشح للطائرات بلا طيار لنشر وظيفة افتراضيه معينه) ؛ الحفاظ علي الاتصالات الرقابية مع الطائرات بالطائرات بالطائرات من أجل أداره دوره حياه VNFs علي الرغم من التوافر المتقطع المحتمل لاتصالات الشبكة معها (مثلا ، بسبب قيود التنقل والبطاريات) ؛ الوقت المحدود لتشغيل الطائرات بالطائرات بسبب استهلاك البطارية ؛ والهجرة من الوظائف الافتراضية عندما تحتاج إلى استبدال بالطائرة بسبب استنفاد البطارية. وترد تفاصيل هذه الفوائد والتحديات في الاعمال السابقة18،19 التي تشمل تصميم نظام nfv قادره علي دعم النشر الألى لوظائف الشبكة والخدمات علي منصات بلا طيار ، فضلا عن التحقق من الجدوى العملية لهذا التصميم.
وفي هذا السياق ، تركز هذه الورقة علي وصف بروتوكول للتمكين من النشر الألى لخدمات الشبكة المعقدة بشكل معتدل عبر شبكه من الطائرات بالطائرات باستخدام معايير NFV وتكنولوجيات المصادر المفتوحة. ولتوضيح الخطوات المختلفة للبروتوكول ، عرضت أعاده صياغة تجربه عرضت في نوغاليس وآخرون19 ، تتالف من نشر خدمه هاتفيه للملكية الفكرية. وللمساعدة في استنساخ هذا العمل ، يعتبر التحليق الحقيقي اختياريا في الاجراء المعروض ، ويتم الحصول علي نتائج الأداء مع أجهزه الطائرات بلا طيار علي الأرض. وينبغي ان يكون القراء المهتمون قادرين علي تكرار تنفيذ البروتوكول والتحقق من صحته ، حتى في بيئة مختبريه خاضعه للرقابة.
ويوضح الشكل 1 خدمه الشبكة المصممة لهذا الاجراء. تم بناء خدمه الشبكة هذه كتكوين لوحدات التشغيل اللين المحددة (مصنفه ضمن نموذج NFV كوظائف الشبكة الظاهرية ، أو VNFs) وتوفر وظيفة خدمه الهتفيه عبر الإنترنت للمستخدمين في المنطقة المجاورة لطائرات بالطائرة. يتم تعريف VNF يؤلف الخدمة كما يلي:
<ul><li>نقطه الوصول VNF (AP-VNF): يوفر هذا VNF نقطه وصول وأي فاي إلى معدات المستخدم النهائي (اي هواتف IP في هذه التجربة).</li>
	<li>ملقم الهتفيه IP VNF (IP-الهتفيه-ملقم-VNF): انها مسؤوله عن أداره المكالمات إشارات الرسائل التي يتم تبادلها بين الهواتف IP لإنشاء وإنهاء مكالمة صوتيه.</li>
	<li>نظام اسم المجال VNF (DNS-VNF): يوفر هذا VNF خدمه تحليل الاسم ، والتي عاده ما تكون مطلوبه في الخدمات الهاتفية IP.</li>
	<li>الوصول إلى جهاز التوجيه VNF (AR-VNF): يوفر وظائف توجيه الشبكة ، ودعم تبادل حركه المرور (اي ، استدعاء الإشارات في هذه التجربة) بين هواتف IP ومجال مشغل الاتصالات.</li>
	<li>التوجيه الأساسي VNF (CR-VNF): يوفر وظائف توجيه الشبكة في مجال مشغل الاتصالات ، ويوفر الوصول إلى الخدمات الخاصة بالمشغل (اي خادم المهاتفة IP) وشبكات البيانات الخارجية.</li>
</ul>وعلاوة علي ذلك ، يعرض الشكل 1 الاجهزه الفعلية المستخدمة للتجربة ، وكيفيه ترابطها ، والتخصيص المحدد ل vnfs للاجهزه.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>AR. Drone 2.0 - Elite edition</td>
			<td>Parrot</td>
			<td></td>
			<td>UAV used in the experiment to transport the RPis and thus, provide mobility to the compute units of the UAV cloud platform.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bebop 2</td>
			<td>Parrot</td>
			<td></td>
			<td>UAV used in the experiment to transport the RPis and thus, provide mobility to the compute units of the UAV cloud platform.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Commercial Intel Core Mini-ITX Computer</td>
			<td>Logic Suppy</td>
			<td></td>
			<td>Computer server which hosts the OpenStack controller node (being executed as a VM) of the experiment&#39;s UAV cloud platform. In addition, another unit of this equipment (along with the RPis) conforms the computational resources of the UAV cloud platform.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linux Containers (LXC)</td>
			<td>Canonical Ltd.</td>
			<td></td>
			<td>(Software) Virtualization technology that enables the supply of the Virtual Network Functions detailed in the experiment. Source-code available online: https://linuxcontainers.org</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lithium Battery Pack Expansion Board. Model KY68C-UK</td>
			<td>Kuman</td>
			<td></td>
			<td>Battery-power supply HAT (Hardware Attached on Top) for the computation units of the UAV cloud platform (i.e., the Raspberry Pis). In addition, this equipment encompasses the case used to attach the compute units (i.e., the Raspberry PIs or RPis) to the UAVs.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MacBook Pro</td>
			<td>Apple</td>
			<td></td>
			<td>Commodity laptop utilized during the experiment to obtain and gather the results as described in the manuscript.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ns-3 Network Simulator</td>
			<td>nsnam</td>
			<td></td>
			<td>(Software) A discrete-event simulator network simulator which provides the underlying communication substrate to the emulation station explained in the &#34;Protocol&#34; section (more specifically in the step &#34;2. Validate the functionality of the softwarization units via Emulation&#34;). Source-code available online: https://www.nsnam.org</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Open Source MANO (OSM) - Release FOUR</td>
			<td>ETSI OSM - Open source community</td>
			<td></td>
			<td>(Software) Management and Orchestration (MANO) software stack of the NFV system configured in the experiment. Source-code available online: https://osm.etsi.org/wikipub/index.php/OSM_Release_FOUR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OpenStack - Release Ocata</td>
			<td>OpenStack - Open source community</td>
			<td></td>
			<td>(Software) Open source software used for setting up both the UAV cloud platform and the core cloud within the experiment. Source-code available online: https://docs.openstack.org/ocata/install-guide-ubuntu</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ping</td>
			<td>Open source tool</td>
			<td></td>
			<td>(Software) An open source test tool, which verifies the connectivity between two devices connected through a communications network. In addition, this tool allows to assess the network performance since it calculates the Round Trip Time (i.e., the time taken to send and received a data packet from the network). Source-code available online: https://packages.debian.org/es/sid/iputils-ping</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power Edge R430</td>
			<td>Dell</td>
			<td></td>
			<td>High-profile computer server which provides the computational capacity within the core cloud platform presented in the experiment.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power Edge R630</td>
			<td>Dell</td>
			<td></td>
			<td>Equipment used for hosting the virtual machine (VM) on charge of executing the MANO stack. In addition, the OpenStack controller node is also executed as a VM in this device. Note that the use of this device is not strictly needed. The operations carried out by this device could be done by a lower performance equipment due to the non-high resource specifications of the before mentioned VMs.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prestige 2000W</td>
			<td>ZyXEL</td>
			<td></td>
			<td>Voice over IP Wi-FI phone, compatible with the IEEE 802.11b wireless communications standard. This device is utilized to carry out the VoIP call through the network service hosted by platform described for the execution of the experiment.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Raspberry PI. Model 3b</td>
			<td>Raspberry Pi Foundation</td>
			<td></td>
			<td>Selected model of Single Board Computer (SBC) used for providing the computational capacity to the experiment&#39;s UAV cloud platform.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SIPp</td>
			<td>Open source tool</td>
			<td></td>
			<td>(Software) An open source test tool, which generates SIP protocol traffic. This tool allows to verify the proper support of the signalling traffic required in an IP telephony service such as the one deployed in the experiment. Source-code available online: http://sipp.sourceforge.net</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tcpdump</td>
			<td>Open source tool</td>
			<td></td>
			<td>(Software) An open source tool that enables the capture and analysis of the network traffic. Source-code available online: https://www.tcpdump.org</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Trafic</td>
			<td>Open source tool</td>
			<td></td>
			<td>(Software) An open souce flow scheduler that is used for validating the capacity of the network service deployed to process data traffic generated during an IP telephony call. Source-code available online at: https://github.com/5GinFIRE/trafic</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

automated deployment of an internet protocol telephony service on unmanned aerial vehicles using network functions virtualization

نموذج المحاكاة الافتراضية لوظائف الشبكة (NFV) هو واحد من التقنيات التمكينية الرئيسية في تطويرالجيل الخامس من شبكات الهاتف النقال. وتهدف هذه التكنولوجيا إلى تقليل الاعتماد علي الاجهزه في توفير وظائف وخدمات الشبكة باستخدام تقنيات المحاكاة الافتراضية التي تسمح بالتشغيل البيني لتلك الوظائف علي طبقه تجريد. وفي هذا السياق ، هناك اهتمام متزايد باستكشاف إمكانيات المركبات الجوية بدون طيار لتوفير منصة مرنه قادره علي تمكين عمليات NFV الفعالة من حيث التكلفة علي المناطق الجغرافية المحددة.
لإثبات الجدوى العملية لاستخدام تقنيات NFV في منصات الطائرات بلا طيار ، يتم تقديم بروتوكول لإنشاء بيئة فعاله لنظام NFV استنادا إلى تقنيات المصادر المفتوحة ، والتي توفر مجموعه من الطيارين الصغار الموارد الحسابية التي تدعم نشر خدمات الشبكة المعقدة باعتدال. وبعد ذلك ، يفصل البروتوكول الخطوات المختلفة اللازمة لدعم النشر الألى لخدمه الاتصالات الهاتفية لبروتوكول الإنترنت (IP) عبر شبكه من الطائرات الموصولة بالطائرات المترابطة ، والاستفادة من قدرات بيئة NFV المكونة. وتبين نتائج التجريب التشغيل السليم للخدمة بعد نشرها. وعلي الرغم من ان البروتوكول يركز علي نوع معين من خدمات الشبكة (اي الاتصال الهاتفي بالملكية الفكرية) ، فان الخطوات الموصوفة قد تكون بمثابه دليل عام لنشر أنواع أخرى من خدمات الشبكة. ومن ناحية أخرى ، فان وصف البروتوكول يعتبر معدات وبرمجيات ملموسه لإنشاء بيئة NFV (علي سبيل المثال ، أجهزه الكمبيوتر ذات اللوحة الواحدة والبرمجيات المفتوحة المصدر). وقد يكون استخدام منصات الاجهزه والبرامجيات الحاسوبية الأخرى ممكنا ، علي الرغم من ان جانب التكوين المحدد لبيئة NFV ونشر الخدمات قد يعرض الاختلافات فيما يتعلق بتلك الموصوفة في البروتوكول.

استنادا إلى البيانات التي تم الحصول عليها اثناء تنفيذ التجربة ، والتي يتم فيها تنفيذ مكالمة VoIP الحقيقية واتباع الخطوات المشار اليها في البروتوكول لجمع هذه المعلومات ، يصور الشكل 2 وظيفة التوزيع التراكمي للتاخير من النهاية إلى النهاية المقيسة بين بندين من معدات المستعمل النهائي تمثل هذه المعدات المستخدم جهازين مترابطة من خلال VNFs AP من خدمه شبكه الاتصال المنشورة. وكان أكثر من 80 في المائة من قياسات التاخير من النهاية إلى النهاية اقل من 60 مللي ثانيه ، ولم يكن اي منها اعلي من 150 مللي ثانيه ، مما يضمن قياسات التاخير المناسبة لتنفيذ مكالمة صوتيه.
يوضح الشكل 3 تبادل DNS و SIP الإشارات الرسائل. هذه الرسائل تتوافق مع تسجيل أحد المستخدمين في ملقم الهتفيه IP (علي سبيل المثال ، المستخدم الذي يتصل به الهاتف IP VNF AP حيث يتم تشغيل الاداه "tcpdump") وإنشاء المكالمة الصوتية.
وأخيرا ، يعرض الشكل 4 والشكل 5 حركه مرور البيانات الملتقطة اثناء المكالمة. وعلي وجه الخصوص ، يمثل الأول الدفق المستمر من الحزم الصوتية المرسلة والمتلقية من قبل أحد الهواتف لاسلكيه اثناء المكالمة ، في حين ان الأخير يوضح الغضب في الاتجاه الامامي بقيمه متوسطه اقل من 1 مللي ثانيه.
والنتائج التي تم الحصول عليها في تجربه أرقام التاخير (التاخير والارتعاش من نهاية إلى نهاية) تفي بالتوصيات التي حددها الاتحاد الدولي للاتصالات-قطاع تقييس الاتصالات (ITU-T)35. وفقا لذلك ، تقدمت مكالمة صوتيه مع عدم وجود أخطاء ونوعيه الصوت جيده. وقد تحققت هذه التجربة من الجدوى العملية لاستخدام تقنيات NFV والطائرات بالطائرات بالطائرات لنشر خدمه هاتفيه وظيفية للملكية الفكرية.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig01.jpg"> الشكل 1: نظره عامه علي خدمه الشبكة ، تصور VNFs ، والكيانات التي يتم تنفيذها ، والشبكات الظاهرية اللازمة لتوفير خدمه الاتصالات الهاتفية للملكية الفكرية. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig01large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig02.jpg"> الشكل 2: التاخير من النهاية إلى النهاية. عرض التاخير من النهاية إلى النهاية علي معدات المستعمل النهائي المتصلة ب VNFs AP. ولهذا الغرض ، تم حساب وظيفة التوزيع التراكمي للتاخير من النهاية إلى النهاية من عينات RTT المقاسه التي تم الحصول عليها باستخدام أداه سطر الأوامر "ping". <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig2large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig03.jpg"> الشكل 3: تسجيل المستخدم واستدعاء رسائل الإشارات. رسم توضيحي لحركه مرور الإشارات (DNS و SIP) التي تم تبادلها لتسجيل مستخدم في خادم الهتفيه الهاتفي ولإنشاء وإنهاء جلسة الوسائط المتعددة التي تدعم تنفيذ المكالمة الصوتية. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig3large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig04.jpg"> الشكل 4: دفق الحزم الصوتية. تمثيل الحركة الصوتية التي تم تبادلها اثناء المكالمة ، مقيسة في أحد VNFs AP. (الاختصارات: RX = تلقي ، RX = الإرسال ، RTP = بروتوكول النقل في الوقت الحقيقي). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig4large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig05.jpg"> الشكل 5: تطور غضب الشبكة اثناء المكالمة. تمثيل الغضب التي تعاني منها الحزم الصوتية المرسلة في الاتجاه الامامي من هاتف واحد إلى الآخر. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig5large.jpg" target="_blank">يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Automated Deployment of an Internet Protocol Telephony Service on Unmanned Aerial Vehicles Using Network Functions Virtualization at JoVE.com

Automated Deployment of an Internet Protocol Telephony Service on Unmanned Aerial Vehicles Using Network Functions Virtualization

والهدف من البروتوكول الموصوف ذو شقين: تكوين بيئة افتراضيه لوظائف الشبكة باستخدام المركبات الجوية غير الماهوله ككيانات حسابيه توفر الهيكل الأساسي لتنفيذ وظائف الشبكة الظاهرية ولاستخدام هذه البيئة لدعم النشر الألى للخدمة الهاتفية الوظيفية لبروتوكول الإنترنت عبر المركبات الجوية.

النشر الألى لخدمه الهتفيه لبروتوكول الإنترنت علي المركبات الجوية بدون طيار باستخدام وظائف الشبكة الافتراضية

The Network Function Virtualization (NFV) paradigm is one of the key enabling technologies in the development of the 5th generation of mobile networks. ...

ويمكن لهذا البروتوكول أن يساعد في النشر الآلي لخدمات الاتصالات السلكية واللاسلكية على الأجهزة المقيدة، مثل الخدمة الهاتفية المقدمة من خلال شبكة جوية من المركبات الجوية غير المأهولة. وميزة هذا الحل أنه ييسر النشر السريع للخدمات في المناطق الجغرافية المحدودة، التي قد لا تكون الهياكل الأساسية للاتصالات فيها متاحة أو غير كافية. وقد تم تعريف هذا البروتوكول في مجال البحث على الجيل الثالث من شبكات الهاتف النقال، وهو يستند إلى أحدث تكنولوجيات استخدام الوظائف العادية.وقد ثبت هذه الطريقة باستخدام النماذج المتقدمة المتاحة هنا في 5TONIC، المختبر الأوروبي الرائدة في 5G، ولكن يمكن أن يكون ثبت أيضا من دون أنظمتنا الظاهري 5G. للتحقق من الإعداد الصحيح لمنصة سحابة UAV، قم بالوصول إلى علامة التبويب Administrator, System, System Information باستخدام معلومات تسجيل الدخول المناسبة وانقر في قسمي خدمة الحوسبة و Agent للتأكد من أن حالة العناصر المعروضة قد تم رفعها. لتكوين تجربة، قم بتنزيل صور VNF التي تقوم بتنفيذ المكونات المختلفة لخدمة الهتفية IP من مستودع التجارب.لتحميل صور VNF إلى المراسلين VIM، انقر فوق إنشاء صورة وإنشاء صورة باستخدام النموذج المعروض. بعد تحميل الصور لكل VIM المقابلة، تحميل واصفات VNF من التجربة من مستودع التجربة وتسجيل الدخول إلى واجهة المستخدم الرسومية OSM مع بيانات اعتماد المسؤول. اسحب وإفلت الواصفات إلى علامة التبويب حزم VNF.ثم، تحميل NSD من مستودع التجربة وسحب وإسقاط NSD في علامة التبويب NS حزم من واجهة المستخدم الرسومية OSM. لإضافة حساب VIM لمنصة سحابة UAV VIM ولمنصة السحابة الأساسية VIM ، في علامة التبويب VIM Accounts ، انقر فوق Plus VIM جديد وأكمل النموذج المعروض مع المعلومات المطلوبة لكل من VIMs. لبدء تجربة، قم بالوصول إلى واجهة سطر الأوامر OSM ونشر خدمة الشبكة.اكتب الأمر لتنفيذ خدمة الشبكة في واجهة سطر الأوامر تحديد VIM التي سيتم استخدامها لاستضافة كل VNF. عندما تشير واجهة المستخدم الرسومية OSM إلى نشر خدمة شبكة ناجحة، قم بالتبديل على الطائرات بدون طيار وتسجيل الدخول إلى تطبيق التحكم في الطيران بدون طيار. ثم، السيطرة على طيران كل طائرة بدون طيار للحفاظ على بثبات السيارة في ارتفاع متوسطة وتجنب أي اضطراب الناجم عن دوران المحركات قريبة من سطح.لإعداد هاتف IP لإجراء مكالمة، قم بتوصيل صوت لاسلكي عبر هاتف IP بإحدى نقاط الوصول التي توفرها خدمة الشبكة. ثم انقر فوق متقدم و TCP/IP وتحقق من تكوين عناوين IP وموجه بشكل صحيح. لتمكين تبادل رسائل الإشارات المناسبة مع خادم الهتفية IP، افتح التطبيق وانقر فوق مساعد، واستخدم حساب SIP لإنشاء حساب مستخدم.ثم حدد اسم المضيف لملقم الهتفية IP، VNF. إذا كان استخدام صوت محمول باليد عبر هاتف IP، اتخذ خطوات مشابهة لما تم عرضه للتو. لإنشاء إدخال في دفتر هاتف IP، انقر فوق خيارات وأدخل العنوان أو رقم الهاتف في النافذة.بمجرد أن تقدم التجربة المشاركين في المكالمة في مواقعهم، يمكن لأحد المستخدمين بدء مكالمة هاتفية عبر بروتوكول الإنترنت. لبدء المكالمة إلى الطرف الآخر، اضغط على زر الاتصال. عند بدء رنين هاتف IP الآخر، استخدم الزر "مكالمة" لقبول المكالمة الواردة.لجمع النتائج التجريبية، قم بتوصيل كمبيوتر محمول سلعي بإحدى نقاط الوصول اللاسلكية وتشغيل أداة سطر الأوامر ping إلى عنوان IP الذي يتصل به الهاتف بنقطة الوصول الأخرى على مدى 180 ثانية. بمجرد أن يتم إنشاء الاتصال مع نقطة الوصول ، تحقق من اتصال IP مع هاتف IP ، واحفظ قياسات وقت الرحلة ذهابًا وإيابًا. لالتقاط حركة المرور تبادل أثناء استدعاء IP، تنفيذ أداة سطر الأوامر تفريغ TCP في أحد VNFs نقطة الوصول قيد التشغيل وحفظ حركة المرور هذه في ملف تمكين علامة الكتابة من أداة سطر الأوامر في وقت التنفيذ وتحديد اسم الملف.ثم قم بإجراء مكالمة هاتفية جديدة لـ IP وقم بالاحتفاظ بالمكالمة لفترة معينة من الوقت قبل إنهاء المكالمة. هنا، البيانات من صوت حقيقي عبر استدعاء IP يوضح وظيفة التوزيع التراكمي تأخير نهاية إلى نهاية تقاس بين اثنين من عناصر معدات المستخدم النهائي. أكثر من 80٪ من قياسات التأخير من النهاية إلى النهاية كانت أقل من 60 مللي ثانية في هذا التحليل ولم يكن أي من القياسات أعلى من 140 مللي ثانية ، مما يضمن مقاييس التأخير المناسبة لتنفيذ مكالمة صوتية.هنا ، يتم توضيح تبادل رسائل إشارات DNS و SIP مع الرسائل المقابلة لتسجيل أحد المستخدمين في خادم المكالمات الهاتفية IP وإنشاء المكالمة الصوتية. في هذا الرسم البياني التمثيلي لحركة البيانات التي تم التقاطها أثناء المكالمة، يظهر دفق مستمر من الحزم الصوتية التي يتم إرسالها وتلقيها من قبل أحد الهواتف اللاسلكية أثناء المكالمة. في هذا الرسم البياني، يمكن ملاحظة التوتر في الاتجاه الأمامي لحركة البيانات، مع متوسط قيمة أقل من 1 ميلي ثانية.عند إعادة إنتاج هذا البروتوكول، من المهم أن تأخذ بعين الاعتبار استخدام أجهزة الكمبيوتر ذات المنفذ الواحد لتنفيذ حاويات المحاكاة الافتراضية. يمكن استخدام هذا البروتوكول في بيئات أخرى قد تتوفر فيها الأجهزة المقيدة للمورد، على سبيل المثال، في البيئات الشمالية الشرقية. إذا كان البروتوكول يتضمن إجراء الطيران المجرب ، لذلك تأكد من اتباع التدابير الأمنية المناسبة والبيان التنظيمي المقابل.

Research

JoVE Journal

Engineering

Setting Limits on Supersymmetry Using Simplified Models

وضع حدود على التناظر الفائق باستخدام نماذج المبسطة

Experimental limits on supersymmetry and similar theories are difficult to set because of the enormous available parameter space and difficult to ...

Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

تجارب على الموجات فوق الصوتية التزييت باستخدام Tribometer Piezoelectrically بمساعدة وProfilometer البصرية

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at ...

Data Acquisition Protocol for Determining Embedded Sensitivity Functions

بروتوكول الحصول على البيانات لتحديد جزءا لا يتجزأ من وظائف الحساسية

The effectiveness of many structural health monitoring techniques depends on the placement of sensors and the location of input forces. Algorithms for ...

Measuring Spray Droplet Size from Agricultural Nozzles Using Laser Diffraction

قياس بخاخ الرذاذ الحجم من الفوهات الزراعية عن طريق الليزر حيود

When making an application of any crop protection material such as an herbicide or pesticide, the applicator uses a variety of skills and information to ...

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

تصنيع 1-D الضوئية التجويف البلوري على ألياف نانوية عن طريق الاجتثاث التي يسببها الليزر الفيمتو ثانية

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

Measurements of Soil Carbon by Neutron-Gamma Analysis in Static and Scanning Modes

قياسات كربون في التربة بتحليل النيوترون-غاما في ثابت والمسح الضوئي وسائط

The herein described application of the inelastic neutron scattering (INS) method for soil carbon analysis is based on the registration and analysis of ...

The Modular Design and Production of an Intelligent Robot Based on a Closed-Loop Control Strategy

وحدات تصميم وإنتاج روبوت ذكي يستند إلى استراتيجية لمراقبة مغلقة

Intelligent robots are part of a new generation of robots that are able to sense the surrounding environment, plan their own actions and eventually reach ...

An Available Technique for Preparation of New Cast MnCuNiFeZnAl Alloy with Superior Damping Capacity and High Service Temperature

أسلوب متاح للتحضير ليلقي جديدة منكونيفيزنال سبائك مع متفوقة التخميد خدمة القدرات وارتفاع درجة الحرارة

Manganese (Mn)-copper (Cu)-based alloys have been found to have&#160;damping capacity and can be used to reduce harmful vibrations and noise effectively. ...

Fabrication of Magnetic Nanostructures on Silicon Nitride Membranes for Magnetic Vortex Studies Using Transmission Microscopy Techniques

تصنيع النانو المغناطيسية في أغشية نيتريد السيليكون لدراسات دوامة مغناطيسية باستخدام تقنيات الفحص المجهري الإرسال

Electron and x-ray magnetic microscopies allow for high-resolution magnetic imaging down to tens of nanometers. However, the samples need to be prepared ...