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
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この作業は、欧州のH2020 5GRANGEプロジェクト(補助金契約777137)と、スペイン経済競争力省が出資する5GCItyプロジェクト(TEC2016-76795-C6-3-R)によって部分的に支援されました。ルイス・F・ゴンザレスの仕事は、ヨーロッパのH2020 5GinFIREプロジェクト(補助金契約732497)によって部分的にサポートされました。

<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. 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(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>

著者たちは何も開示する必要はない。

この実験の最も重要な側面の 1 つは、UAV プラットフォームでの仮想化テクノロジと NFV 標準の使用です。NFVは、ネットワーク機能のハードウェア依存性を切り離すことを目的とした新しいパラダイムを提示し、ソフトワー化を通じてこれらの機能を提供することを可能にします。したがって、実験は、プロトコルで指定されたハードウェア機器の使用に依存しません。また、UAV の寸法と輸送容量に沿って Linux コンテナをサポートしている限り、単一ボード コンピュータの異なるモデルを選択することもできます。
ハードウェアの選択に関してこの柔軟性にもかかわらず、実験の再現性のために提供されるすべてのコンテンツは、オープンソース技術の使用に向けされています。このコンテキストでは、構成の側面とソフトウェア ツールは、オペレーティング システムとして Linux を使用するように条件付けされます。
一方、実験では、2 つの異なる計算プラットフォーム (UAV クラウド プラットフォームとコア クラウド プラットフォーム) の相互運用を考慮して、中程度に複雑なネットワーク サービスを提供します。ただし、これは厳密には必要なく、UAV クラウド プラットフォームのみが関与するシナリオをサポートするためにプロトコルに従う可能性があります。
さらに、提示されたソリューションは、リソースに制約のあるハードウェア プラットフォームが仮想化コンテナ (モノのインターネット、IoT など) を実行するために必要な容量で利用できる可能性がある他の環境で使用される可能性があります。環境)。いずれにせよ、このソリューションを異なる環境に適用し、その潜在的な適応は、ケースバイケースで慎重に検討する必要があります。
最後に、提示された結果は、実験室環境で得られたものであり、UAVデバイスが接地または、限定的かつ定義された飛行計画に従っていることに留意すべきです。屋外展開に関連するその他のシナリオでは、UAV の飛行の安定性に影響を与える条件が発生し、IP テレフォニー サービスのパフォーマンスが低下する可能性があります。

モバイル通信の新しい時代における最も切望された目標の1つ(最も一般的には第5のモバイル世代または5G)は、主要な通信インフラが利用できない状況(緊急事態など)で堅牢な情報技術サービスを提供できるようにすることです。この文脈で、UAVは、その本来の汎用性のために研究コミュニティからますます注目を集めています。多種多様なサービスを提供するための基礎として、これらのデバイスを使用する多くの作品があります。例えば、文献は、マルチメディアサービス1、2、3に対応する空中通信インフラストラクチャを構築するために、これらのデバイスの容量を分析しました。さらに、以前の研究では、監視4、共同捜索救助5、6、7、8、またはアグリビジネス9などの異なる通信サービスの機能を拡張する方法を複数のUAV間の協力がどのように拡張できるかを示しています。
一方、NFV技術は、通信事業者の中で5Gキーイネーブラーの1つとして大きな意義を獲得しています。NFVは、ネットワーク機能のソフトウォーリゼーションを通じて、特殊なハードウェアに対するネットワークアプライアンスの現在の依存性を緩和することにより、通信インフラに関するパラダイムな変化を表しています。これにより、新しい種類の通信サービスを柔軟かつ迅速に展開できます。この目的のために、欧州電気通信規格協会(ETSI)は、NFVアーキテクチャフレームワーク10を定義する仕様グループを形成した。さらに、ETSI は現在、ETSI NFV アーキテクチャ フレームワークの定義に合わせて NFV 管理およびオーケストレーション (MANO) ソフトウェア スタックの開発を担当するオープン ソース Mano (OSM) グループ11をホストしています。
前述のすべての考慮事項を考えると、UAVとNFV技術の相乗的な収束は、現在、新しいネットワークアプリケーションやサービスの開発で研究されています。これは、これらのタイプのシステム14、15、16の利点を指摘する文献のいくつかの研究作品によって示され、この収束の課題とその欠落の側面を特定し、このトピック17に関する将来の研究ラインを強調し、オープンソース技術に基づく現在のパイオニアソリューションを提示する。
特に、NFVテクノロジをUAV分野に統合することで、区切られた地理的領域(IPテレフォニーサービスなど)を介してネットワークサービスとアプリケーションを迅速かつ柔軟に展開できます。このアプローチに従って、多数の UAV を特定の場所に展開し、コンピューティング プラットフォームをペイロードとして転送できます (小型のシングル ボード コンピューターなど)。これらのコンピューティング プラットフォームは、展開領域上にプログラム可能なネットワーク インフラストラクチャ (NFV インフラストラクチャ) を提供し、MANO プラットフォームの制御下にあるネットワーク サービスとアプリケーションのインスタンス化をサポートします。
利点にもかかわらず、このビューの実現は、NFV オーケストレーション サービスが UAV に仮想機能を展開できるように、NFV インフラストラクチャとしてのこれらのコンピューティング プラットフォームを NFV インフラストラクチャとして適切に統合するなど、慎重に対処する必要がある一連の基本的な課題を提示します。コンピューティング プラットフォームによって提供される計算リソースに関する制約は、通常、それらを輸送する UAV がペイロード機器のサイズ、重量、およびコンピューティング能力の面で制限を設ける可能性があるためです。UAV への仮想関数の適切な配置 (つまり、特定の仮想関数を展開するための最適な UAV 候補を選択する)。VNF とのネットワーク通信の断続的な可用性 (モビリティやバッテリの制約など) にもかかわらず、VNF のライフサイクルを管理するために UAV との制御通信の保守。そのバッテリー消費によるUAVの限られた動作時間;また、バッテリーの枯渇のために UAV を交換する必要がある場合の仮想機能の移行。これらの利点と課題は、UAVプラットフォーム上のネットワーク機能およびサービスの自動展開をサポートできるNFVシステムの設計、ならびにこの設計の実用的な実現可能性の検証を含む、前の作業18、19で詳しく説明されている。
このホワイト ペーパーでは、NFV 標準とオープン ソース テクノロジを使用して、UAV のネットワーク上で中程度に複雑なネットワーク サービスを自動的に展開できるようにするプロトコルについて説明します。プロトコルの異なるステップを例示するために、Nogales et al.19で提示された実験の再精巧化が提示され、IPテレフォニーサービスの展開からなる。この作業の再現性を高めるために、実際の飛行は提示された手順ではオプションと見なされ、地上のUAVデバイスで性能結果が得られます。関心のある読者は、制御されたラボ環境でも、プロトコルの実行を複製して検証できる必要があります。
図 1は、この手順用に設計されたネットワーク サービスを示しています。このネットワーク サービスは、特定のソフトワー化ユニット (仮想ネットワーク関数 (VNF) として NFV パラダイム内に分類) の構成として構築され、UAV の近くにあるユーザーに IP テレフォニー サービスの機能を提供します。サービスを構成する VNF は、次のように定義されます。
<ul><li>アクセス ポイント VNF(AP-VNF):この VNF は、エンドユーザ機器(この実験では IP フォン)に Wi-Fi アクセス ポイントを提供します。</li>
	<li>IP テレフォニー サーバ VNF(IP-テレフォニー サーバ VNF): IP 電話間で交換されるコール シグナリング メッセージを管理して、音声コールを確立および終了します。</li>
	<li>ドメイン ネーム システム VNF (DNS-VNF): この VNF は、通常、IP テレフォニー サービスで必要な名前解決サービスを提供します。</li>
	<li>アクセス ルータ VNF(AR-VNF):IP 電話と通信オペレータ ドメイン間のトラフィック交換(この実験ではコール シグナリング)をサポートするネットワーク ルーティング機能を提供します。</li>
	<li>コア ルータ VNF(CR-VNF):通信オペレータ ドメインのネットワーク ルーティング機能を提供し、オペレータ固有のサービス(IP テレフォニー サーバ)および外部データ ネットワークへのアクセスを提供します。</li>
</ul>さらに、図 1は、実験に使用される物理デバイス、それらが相互接続される方法、および VNF をデバイスに割り当てることを示しています。

<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

ネットワーク機能仮想化 (NFV) パラダイムは、第5 世代のモバイル ネットワークの開発における主要なテクノロジの 1 つです。この技術は、抽象化層を介してそれらの機能のソフトウォーリゼーションを可能にする仮想化技術を使用して、ネットワーク機能およびサービスの提供におけるハードウェアへの依存を軽減することを目的としています。この文脈では、無人航空機(UAV)の可能性を探求し、限られた地理的領域に対して費用対効果の高いNFV運用を可能にする柔軟なプラットフォームを提供することに対する関心が高まっています。
UAVプラットフォームでNFV技術を利用する実用的な実現可能性を実証するために、一連の小規模なUAVがサポートする計算リソースを供給するオープンソース技術に基づいて機能的なNFV環境をセットアップするためのプロトコルが提示されます。中程度に複雑なネットワーク サービスの展開。次に、プロトコルは、構成された NFV 環境の容量を活用して、相互接続された UAV のネットワーク上でインターネット プロトコル (IP) テレフォニー サービスの自動展開をサポートするために必要なさまざまな手順を詳しく説明します。実験結果は、展開後のサービスの適切な動作を示します。プロトコルは特定の種類のネットワーク サービス (IP テレフォニー) に重点を置いていますが、説明されている手順は、他の種類のネットワーク サービスを展開するための一般的なガイドとして役立つ場合があります。一方、プロトコル記述は、NFV環境(例えば、特定の単一ボードコンピュータおよびオープンソースソフトウェア)をセットアップするための具体的な機器とソフトウェアを考慮する。他のハードウェアおよびソフトウェア プラットフォームの使用は実現可能な場合がありますが、NFV 環境およびサービス展開の特定の構成の側面は、プロトコルに記述されているものに関してバリエーションを提示する場合があります。

実際の VoIP 呼び出しが実行され、プロトコルによって示された手順に従ってこの情報を収集する実験の実行中に得られたデータに基づいて、図 2は、2 つのエンドユーザー機器項目 (つまり、コモディティ ラップトップと IP 電話) の間で測定されるエンドツーエンド遅延の累積分布関数を示しています。このユーザ機器は、展開されたネットワーク サービスの AP VNF を介して相互接続された 2 つのデバイスを表します。エンドツーエンド遅延測定の 80% 以上が 60 ミリ秒を下回り、いずれも 150 ミリ秒を超えるものではなく、音声通話の実行に適切な遅延メトリックが保証されています。
図 3は、DNS および SIP シグナリング メッセージの交換を示しています。これらのメッセージは、IP テレフォニー サーバー内のユーザーの 1 人 (つまり、IP 電話が"tcpdump"ツールが実行されている AP VNF に接続されているユーザー) の登録と、音声通話の確立に対応します。
最後に、図 4と図 5は、呼び出し中にキャプチャされたデータ トラフィックを示しています。特に、最初のパケットはコール中にワイヤレス電話の 1 つで送受信される音声パケットの一定のストリームを表し、後者は平均値が 1 ミリ秒未満の前方方向のジッタを示します。
遅延数値(エンドツーエンド遅延およびジッタ)の実験で得られた結果は、国際電気通信連合-電気通信標準化セクター(ITU-T)35によって指定された勧告を満たす。したがって、音声通話は不具合がなく、音質も良好で進行しました。この実験では、NFV テクノロジと UAV を使用して機能 IP テレフォニー サービスを展開する実用的な実現可能性を検証しました。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig01.jpg"> 図 1: ネットワーク サービスの概要について、VNF、VNF が実行されるエンティティ、および IP テレフォニー サービスの提供に必要な仮想ネットワークについて説明します。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig01large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig02.jpg"> 図2:エンドツーエンドの遅延AP VNF に接続されているエンド ユーザ機器に提供されるエンドツーエンド遅延の表現。この目的のために、エンドツーエンド遅延の累積分布関数は、 "ping" コマンド ライン ツールで取得した測定された RTT サンプルから計算されています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig2large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig03.jpg"> 図 3: ユーザー登録およびコール シグナリング メッセージIP テレフォニー サーバーにユーザーを登録し、音声通話の実行をサポートするマルチメディア セッションを作成および終了するために交換されたシグナリング トラフィック (DNS と SIP) の図。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig3large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig04.jpg"> 図 4: 音声パケットのストリームAP VNF の 1 つで測定されたコール中に交換される音声トラフィックの表現(省略形: RX = 受信、RX = 送信、RTP = リアルタイム転送プロトコル)。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig4large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig05.jpg"> 図 5: 通話中のネットワーク ジッタの進化一方の電話機からもう一方の電話機への転送方向の送信音声パケットによって発生するジッタの表現。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig5large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>

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

説明したプロトコルの目的は、無人航空機を使用してネットワーク機能の仮想化環境を構成し、仮想化されたネットワーク機能を実行し、この環境は、航空機を介した機能的なインターネット プロトコル テレフォニー サービスの自動展開をサポートします。

ネットワーク機能仮想化を用いた無人航空機へのインターネットプロトコルテレフォニーサービスの自動展開

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

このプロトコルは、無人航空機の航空ネットワークを介して提供されるテレフォニーサービスなど、制約のあるデバイス上での通信サービスの自動展開に役立ちます。このソリューションの利点は、通信インフラストラクチャが利用できないか、または不十分である限られた地理的領域でのサービスの迅速な展開を容易にすることです。このプロトコルは、第3世代のモバイルネットワークの研究領域内で定義されており、最先端の正常な機能利用技術に基づいています。この方法は、5Gのヨーロッパ有数の研究所である5TONICで入手可能な高度なプロトタイプを使用して実証されていますが、5G仮想システムなしでも実証できます。UAVクラウドプラットフォームの正しい設定を確認するには、適切なログイン情報を使用して管理者、システム、システム情報タブにアクセスし、表示された項目のステータスがアップしていることを確認するために、コンピューティングサービスとネットワークエージェントセクションをクリックします。実験を構成するには、IP テレフォニー サービスのさまざまなコンポーネントを実装する VNF イメージを実験リポジトリからダウンロードします。VNF イメージを対応 VIM にアップロードするには、[イメージの作成] をクリックし、表示されたフォームを使用してイメージを作成します。対応する VIM ごとにイメージをアップロードした後、実験の VNF 記述子を実験リポジトリからダウンロードし、管理者の資格情報を使用して OSM グラフィカル ユーザー インターフェイスにサインインします。記述子を [VNF パッケージ] タブにドラッグ アンド ドロップします。次に、実験リポジトリからNSDをダウンロードし、OSMグラフィカルユーザインタフェースのNSパッケージタブにNSDをドラッグアンドドロップします。UAVクラウドプラットフォームVIMとコアクラウドプラットフォームVIMのVIMアカウントを追加するには、[VIMアカウント]タブで[新規VIM]をクリックし、両方のVIMにリクエストされた情報を表示するフォームに入力します。実験を開始するには、OSM コマンドライン インターフェイスにアクセスし、ネットワーク サービスを展開します。コマンドを入力して、コマンド・ライン・インターフェースで、各 VNF のホストに使用する VIM を指定してネットワーク・サービスを実行します。OSM グラフィカル ユーザー インターフェイスがネットワーク サービスの展開が成功したことを示している場合は、UAV をオンにして UAV フライト コントロール アプリケーションにログインします。そして、各UAVの飛行を制御して、車両を中間高さに安定して維持し、表面に近いモータの回転によって引き起こされる乱流を回避する。コールを実行する IP フォンを準備するには、IP 電話を介したワイヤレス音声をネットワーク サービスが提供するアクセス ポイントの 1 つに接続します。次に、[詳細設定] と [TCP/IP] をクリックし、IP アドレスとルーター アドレスが正しく構成されていることを確認します。IP テレフォニー サーバーとの適切なシグナル メッセージ交換を有効にするには、アプリを開いて [アシスタント] をクリックし、SIP アカウントを使用してユーザー アカウントを作成します。次に、IP テレフォニー サーバー VNF のホスト名を指定します。IP 電話でハンドヘルド ボイスを使用する場合は、表示された手順と同様の手順を実行します。IP 電話帳にエントリを作成するには、[オプション] をクリックして、ウィンドウにアドレスまたは電話番号を入力します。実験でそれぞれの場所に通話参加者が表示されると、ユーザーの 1 人が IP テレフォニー コールを開始できます。相手側への通話を開始するには、コールボタンを押します。他の IP フォンが鳴り始めたら、[通話] ボタンを使用して着信コールを受け入れます。実験結果を収集するには、一部のラップトップをワイヤレス アクセス ポイントの 1 つに接続し、電話機が他のアクセス ポイントに 180 秒以上接続した IP アドレスに ping コマンド ライン ツールを実行します。アクセス ポイントとの接続が確立したら、IP 電話との IP 接続を確認し、往復時間の測定値を保存します。IP 呼び出し中に交換されたトラフィックをキャプチャするには、実行中のアクセス ポイント VNF のいずれかで TCP ダンプ コマンド ライン ツールを実行し、このトラフィックをファイルに保存し、実行時にコマンド ライン ツールの書き込みフラグを有効にして、ファイルの名前を指定します。次に、新しい IP テレフォニーコールを実行し、通話を終了する前に、一定の期間コールを維持します。ここで、実際のボイスオーバーIP呼び出しからのデータは、2つのエンドユーザ機器項目間で測定されたエンドツーエンド遅延の累積分布関数を示す。エンドツーエンドの遅延測定値の80%以上がこの分析で60ミリ秒を下回り、140ミリ秒を超える測定値は一切なく、音声通話の実行に適切な遅延指標が保証されていました。ここでは、DNS および SIP シグナリング メッセージの交換を、IP テレフォニー サーバーのユーザーの 1 人の登録と音声通話の確立に対応するメッセージと共に示します。通話中にキャプチャされたデータ トラフィックのこの代表的なグラフでは、通話中にワイヤレス電話の 1 つで送受信された音声パケットの一定ストリームが表示されます。このグラフでは、データ トラフィックの順方向のジッタを、平均値が 1 ミリ秒未満で観測できます。このプロトコルを再現する場合は、単一ポート コンピュータを使用して仮想化コンテナを実行することを検討することが重要です。このプロトコルは、リソースに制約のあるデバイスが使用可能な他の環境 (たとえば、北東部の環境など) で使用される可能性があります。プロトコルに飛行手順実験者が含まれている場合は、適切なセキュリティ対策と対応する規制声明に従ってください。

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