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

이 작품은 부분적으로 유럽 H2020 5GRANGE 프로젝트 (보조금 계약 777137)에 의해 지원되었다, 그리고 5GCIty 프로젝트에 의해 (TEC2016-76795-C6-3-R) 스페인 경제 및 경쟁력부에 의해 투자. 루이스 F. 곤잘레스의 작품은 부분적으로 유럽 H2020 5GinFIRE 프로젝트 (보조금 계약 732497)에 의해 지원되었다.

<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>

저자는 공개 할 것이 없다.

이 실험에서 가장 중요한 측면 중 하나는 UAV 플랫폼과 가상화 기술 및 NFV 표준을 사용하는 것입니다. NFV는 네트워크 기능의 하드웨어 종속성을 분리하는 것을 목표로 하는 새로운 패러다임을 제시하여 소프트워화를 통해 이러한 기능을 제공할 수 있도록 합니다. 따라서, 실험은 프로토콜에 지정된 하드웨어 장비의 사용에 의존하지 않는다. 또는 UAV의 크기와 전송 용량에 부합하고 Linux 컨테이너를 지원하는 한 단일 보드 컴퓨터의 다양한 모델을 선택할 수 있습니다.
하드웨어 선택의 이러한 유연성에도 불구하고 실험의 재현성을 위해 제공되는 모든 콘텐츠는 오픈 소스 기술의 사용을 지향합니다. 이러한 맥락에서 구성 측면과 소프트웨어 도구는 Linux를 운영 체제로 사용하도록 조절됩니다.
한편, 실험은 적당히 복잡한 네트워크 서비스를 제공하기 위해 두 개의 서로 다른 컴퓨팅 플랫폼(즉, UAV 클라우드 플랫폼 및 코어 클라우드 플랫폼)의 상호 운용을 고려한다. 그러나 이 방법은 엄격하게 필요하지 않으며 UAV 클라우드 플랫폼만 관련된 시나리오를 지원하기 위해 프로토콜을 따를 수 있습니다.
또한 제공되는 솔루션은 잠재적으로 리소스가 제한된 하드웨어 플랫폼을 가상화 컨테이너(예: 사물 인터넷 또는 IoT)를 실행하는 데 필요한 용량으로 사용할 수 있는 다른 환경에서 사용될 수 있습니다. 환경)을 참조하십시오. 어쨌든, 이 솔루션이 다양한 환경과 그 잠재적 적응에 적용되기 위해서는 사례별로 신중한 연구가 필요합니다.
마지막으로, 제시된 결과는 실험실 환경과 UAV 장치를 접지하거나 제한적이고 잘 정의된 비행 계획을 따르는 것으로 얻어졌다는 점에 유의해야 합니다. 실외 배포와 관련된 다른 시나리오는 UAV의 비행 안정성에 영향을 미치는 조건을 도입하여 IP 전화 통신 서비스의 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

모바일 통신의 새로운 시대(가장 일반적으로5번째 이동 세대 또는 5G로 알려진)에서 가장 탐내는 목표 중 하나는 1차 통신 인프라를 사용할 수 없는 상황(예: 비상 사태)에서 강력한 정보 기술 서비스를 제공할 수 있도록 하는 것입니다. 이러한 맥락에서, UAV는 내재된 다재다능함으로 인해 연구 커뮤니티로부터 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다. 이러한 장치를 다양한 서비스 제공의 초석으로 사용하는 수많은 작품이 있습니다. 예를 들어, 문헌은 멀티미디어 서비스를 수용할 수 있는 공중 통신 인프라를 구축하기 위해 이들 디바이스의 용량을분석한 1,2,3. 또한, 사전 연구는 여러 UAV 간의 협력이 감시4,협업 수색 및 구조5,6,7,8,또는 농업9와같은 다른 통신 서비스의 기능을 확장 할 수있는 방법을 보여 주었다.
한편, NFV 기술은 5G 핵심 원동력 중 하나로서 통신 사업자 들 내에서 큰 의미를 얻었습니다. NFV는 네트워크 기능의 소프트워화를 통해 특수 하드웨어에 대한 네트워크 어플라이언스의 현재 의존성을 완화함으로써 통신 인프라에 대한 패러다임 변경을 나타냅니다. 이를 통해 새로운 유형의 통신 서비스를 유연하고 민첩하게 배포할 수 있습니다. 이를 위해, 유럽전기표준연구소(ETSI)는 NFV 아키텍처프레임워크(10)를정의하는 사양 그룹을 형성하였다. 또한 ETSI는 현재 ETSI NFV 아키텍처 프레임워크의 정의에 부합하는 NFV 관리 및 오케스트레이션(MANO) 소프트웨어 스택 개발을 담당하는 오픈 소스 마노(OSM) 그룹11을호스팅하고 있습니다.
앞서 언급한 모든 고려 사항을 고려할 때, UAV와 NFV 기술 간의 시너지 융합은 현재 새로운 네트워크 응용 프로그램 및 서비스 개발에서 연구되고 있습니다. 이는 이러한 유형의 시스템14,15,16의장점을 지적하고, 이러한 융합의 과제와 그 누락된 측면을 식별하고, 이 주제에 대한 미래 연구 라인을강조하고,오픈 소스 기술을 기반으로 한 선구적인 솔루션을 제시하는 문헌의 여러 연구 작품에 의해 설명된다.
특히 NFV 기술을 UAV 분야에 통합하면 구분된 지리적 영역(예: IP 전화 통신 서비스)에 걸쳐 네트워크 서비스 및 애플리케이션을 신속하고 유연하게 배포할 수 있습니다. 이 접근 방식에 따라 컴퓨팅 플랫폼을 페이로드(예: 소형 단일 보드 컴퓨터)로 전송하여 특정 위치에 여러 UAV를 배포할 수 있습니다. 이러한 컴퓨팅 플랫폼은 MANO 플랫폼의 제어하에 네트워크 서비스 및 응용 프로그램의 인스턴스화를 지원하여 배포 영역에 프로그래밍 가능한 네트워크 인프라(즉, NFV 인프라)를 제공합니다.
이 장점에도 불구하고 이 뷰를 실현하면 NFV 오케스트레이션 서비스가 UAV에 가상 기능을 배포할 수 있도록 기존 NFV 소프트웨어 스택을 사용하여 이러한 컴퓨팅 플랫폼을 NFV 인프라로 적절하게 통합하는 등 신중하게 해결해야 하는 일련의 근본적인 과제가 제시됩니다. 이를 운반하는 UAV가 전형적으로 페이로드 장비의 크기, 중량 및 컴퓨팅 용량 측면에서 제한을 제시할 수 있기 때문에, 컴퓨팅 플랫폼에서 제공하는 전산 자원의 측면에서 제약조건; UAV에 가상 함수를 적절하게 배치합니다(즉, 특정 가상 기능을 배포할 최적의 UAV 후보를 선택) VNF의 수명 주기를 관리하기 위해 UAV와의 제어 통신의 유지 관리(예: 이동성 및 배터리 제약으로 인한 네트워크 통신의 잠재적으로 간헐적인 가용성에도 불구하고); 배터리 소모로 인해 UAV의 제한된 작동 시간; 배터리 소모로 인해 UAV를 교체해야 할 때 가상 기능의 마이그레이션이 이루어질 수 있습니다. 이러한 이점과 과제는 UAV 플랫폼에서 네트워크 기능 및 서비스의 자동화된 배포를 지원할 수 있는 NFV 시스템의 설계와 이 설계의 실질적인 타당성 검증을 포함하는 전작18,19에 자세히 설명되어 있습니다.
이 맥락에서 이 백서는 NFV 표준 및 오픈 소스 기술을 사용하여 UAV 네트워크를 통해 적당히 복잡한 네트워크 서비스를 자동화할 수 있는 프로토콜을 설명하는 데 중점을 둡니다. 프로토콜의 상이한 단계를 설명하기 위해, 노갈레스 등19에 제시된 실험의 재정교화는 IP 전화 통신 서비스의 배포로 구성된다. 이 작업의 재현성을 돕기 위해 실제 비행은 제시된 절차에서 선택 사항으로 간주되며 지상의 UAV 장치로 성능 결과를 얻을 수 있습니다. 관심 있는 독자는 통제된 실험실 환경에서도 프로토콜 실행을 복제하고 검증할 수 있어야 합니다.
그림 1은 이 절차를 위해 설계된 네트워크 서비스를 보여 줍니다. 이 네트워크 서비스는 특정 소프트워화 장치(NFV 패러다임 내에서 가상 네트워크 기능 또는 VNF로 분류)의 구성으로 구축되었으며 UAV 주변의 사용자에게 IP 전화 통신 서비스의 기능을 제공합니다. 서비스를 구성하는 VNF는 다음과 같이 정의됩니다.
<ul><li>액세스 포인트 VNF(AP-VNF): 이 VNF는 최종 사용자 장비(예: 이 실험에서 IP 전화)에 Wi-Fi 액세스 포인트를 제공합니다.</li>
	<li>IP 전화 통신 서버 VNF(IP-전화-서버-VNF): 음성 통화를 설정하고 종료하기 위해 IP 전화 간에 교환되는 통화 신호 메시지를 관리합니다.</li>
	<li>도메인 이름 시스템 VNF(DNS-VNF): 이 VNF는 일반적으로 IP 전화 통신 서비스에 필요한 이름 확인 서비스를 제공합니다.</li>
	<li>액세스 라우터 VNF(AR-VNF): IP 폰과 통신 사업자 도메인 간의 트래픽 교환(즉, 이 실험에서 통화 신호)을 지원하는 네트워크 라우팅 기능을 제공합니다.</li>
	<li>코어 라우터 VNF(CR-VNF): 통신 사업자 도메인의 네트워크 라우팅 기능을 제공하여 운영자 별 서비스(예: IP 전화 통신 서버) 및 외부 데이터 네트워크에 대한 액세스를 제공합니다.</li>
</ul>또한 그림 1은 실험에 사용되는 물리적 장치, 상호 연결되는 방법 및 장치에 대한 VNF의 특정 할당을 제공합니다.

<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

네트워크 기능 가상화(NFV) 패러다임은5세대 모바일 네트워크 개발의 핵심 기술 중 하나입니다. 이 기술은 추상화 계층을 통해 이러한 기능의 소프트워화를 허용하는 가상화 기술을 사용하여 네트워크 기능 및 서비스 제공에 대한 하드웨어 의존도를 줄이는 것을 목표로 합니다. 이러한 맥락에서, 제한된 지리적 영역에 걸쳐 비용 효율적인 NFV 작업을 가능하게 할 수있는 유연한 플랫폼을 제공하기 위해 무인 항공기 (UAV)의 잠재력을 탐구하는 것에 대한 관심이 증가하고 있습니다.
UAV 플랫폼에서 NFV 기술을 활용하는 실질적인 타당성을 입증하기 위해, 작은 UAV 세트가 지원하는 컴퓨팅 리소스를 공급하는 오픈 소스 기술을 기반으로 기능적인 NFV 환경을 설정하는 프로토콜이 제공됩니다. 적당히 복잡한 네트워크 서비스의 배포. 그런 다음 프로토콜은 구성된 NFV 환경의 용량을 활용하여 상호 연결된 UAV 네트워크를 통해 인터넷 프로토콜(IP) 전화 통신 서비스의 자동화된 배포를 지원하는 데 필요한 다양한 단계를 자세히 설명합니다. 실험 결과는 배포 후 서비스의 적절한 작동을 보여 줍니다. 프로토콜은 특정 유형의 네트워크 서비스(예: IP 전화 통신)에 중점을 두지만 설명된 단계는 다른 유형의 네트워크 서비스를 배포하는 일반적인 지침으로 사용될 수 있습니다. 한편, 프로토콜 설명은 NFV 환경을 설정하는 구체적인 장비 및 소프트웨어(예: 특정 단일 보드 컴퓨터 및 오픈 소스 소프트웨어)를 고려합니다. NFV 환경 및 서비스 배포의 특정 구성 측면은 프로토콜에 설명된 것과 관련하여 변형이 발생할 수 있지만 다른 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼의 활용도는 실현 가능할 수 있습니다.

실제 VoIP 호출이 실행되는 실험 을 실행하는 동안 얻은 데이터를 기반으로 이 정보를 수집하기 위한 프로토콜에 의해 표시된 단계를 따르는 그림 2는 두 최종 사용자 장비 항목(즉, 상품 랩톱 및 IP 전화) 간에 측정된 종단 간 지연의 누적 분포 기능을 나타냅니다. 이 사용자 장비는 배포된 네트워크 서비스의 AP VNF를 통해 상호 연결된 두 장치를 나타냅니다. 종단 간 지연 측정의 80% 이상이 60ms 미만이었으며, 그 중 어느 것도 음성 통화 실행을 위한 적절한 지연 메트릭을 보장하는 150ms보다 높지 않았습니다.
그림 3은 DNS 및 SIP 신호 메시지의 교환을 보여 줍니다. 이러한 메시지는 IP 전화 통신 서버의 사용자 중 한 명(즉, IP 전화가"tcpdump"도구가 실행되는 AP VNF에 연결된 사용자)의 등록및 음성 통화의 확립에 해당합니다.
마지막으로 그림 4와 그림 5는 통화 중에 캡처된 데이터 트래픽을 보여 준다. 특히, 제1은 통화 중에 무선 전화 중 하나에 의해 송수신되고 수신되는 음성 패킷의 일정한 스트림을 나타내고, 후자는 1ms보다 낮은 평균 값으로 전진 방향으로 지터를 나타낸다.
지연 수치(종단 간 지연 및 지터)에 대한 실험에서 얻은 결과는 국제전기통신연합-전기통신 표준화 섹터(ITU-T)35에의해 지정된 권고사항을 만족시켰다. 이에 따라 음성 통화는 결함없이 좋은 음질로 진행되었습니다. 이 실험은 NFV 기술과 UAV를 사용하여 기능적 IP 전화 통신 서비스를 배포하는 실질적인 타당성을 입증했습니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig01.jpg"> 그림 1: VNF, 실행되는 엔터티 및 IP 전화 통신 서비스 제공에 필요한 가상 네트워크를 설명하는 네트워크 서비스의 개요입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig02.jpg"> 그림 2: 종단 간 지연. AP VNF에 연결된 최종 사용자 장비에 제공되는 종단 간 지연을 표현합니다. 이를 위해, 종단 간 지연의 누적 분포 함수는"ping"명령줄 도구를 사용하여 얻어진 측정된 RTT 샘플로부터 계산되었다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig03.jpg"> 그림 3: 사용자 등록 및 통화 신호 메시지입니다. IP 전화 통신 서버에 사용자를 등록하고 음성 통화의 실행을 지원하는 멀티미디어 세션을 생성 및 종료하기 위해 교환된 시그널링 트래픽(DNS 및 SIP)의 그림. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig04.jpg"> 그림 4: 음성 패킷의 스트림입니다. AP VNFs 중 하나에서 측정된 통화 중에 교환된 음성 트래픽을 표현합니다(약어: RX = 수신, RX = 전송, RTP = 실시간 전송 프로토콜). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig05.jpg"> 그림 5: 통화 중 네트워크 지터의 진화. 한 전화기에서 다른 전화기로 전달 방향으로 전송된 음성 패킷에 의해 경험된 지터를 표현합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

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

설명된 프로토콜의 목적은 두 가지입니다: 가상화된 네트워크 기능을 실행하고 사용하는 기본 구조를 제공하는 계산 엔터티로서 무인 항공기를 사용하여 네트워크 기능 가상화 환경을 구성하는 것입니다. 이러한 환경은 공중 차량을 통해 기능적 인터넷 프로토콜 전화 통신 서비스의 자동 배포를 지원합니다.

네트워크 기능 가상화를 이용한 무인 항공기에 인터넷 프로토콜 전화 통신 서비스 자동 배포

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

이 프로토콜은 무인 항공기의 공중 네트워크를 통해 제공되는 전화 통신 서비스와 같이 제한된 장치에 대한 통신 서비스의 자동 배포를 도울 수 있습니다. 이 솔루션의 장점은 통신 인프라를 사용할 수 없거나 불충분할 수 있는 제한된 지리적 영역에 대한 서비스의 신속한 배포를 용이하게 한다는 것입니다. 이 프로토콜은 3세대 모바일 네트워크에 대한 연구 영역 내에 정의되었으며, 최첨단 정상 기능 활용 기술을 기반으로 합니다.이 방법은 5G의 유럽 선도 실험실인 5TONIC에서 사용할 수 있는 고급 프로토타입을 사용하여 입증되었지만 5G 가상 시스템 없이도 입증될 수 있습니다. UAV 클라우드 플랫폼의 올바른 설정을 확인하려면 적절한 로그인 정보를 사용하여 관리자, 시스템, 시스템 정보 탭에 액세스하고 컴퓨팅 서비스 및 네트워크 에이전트 섹션을 클릭하여 표시된 항목의 상태가 최대인지 확인합니다. 실험을 구성하려면 실험 리포지토리에서 IP 전화 통신 서비스의 다양한 구성 요소를 구현하는 VNF 이미지를 다운로드합니다.VNF 이미지를 특파원 VIM에 업로드하려면 이미지 만들기를 클릭하고 표시된 양식을 사용하여 이미지를 만듭니다. 각 해당 VIM에 대한 이미지를 업로드한 후 실험 리포지토리에서 실험의 VNF 설명자를 다운로드하고 관리자 자격 증명을 사용하여 OSM 그래픽 사용자 인터페이스에 로그인합니다. 설명자들을 드래그하고 삭제하여 VNF 패키지 탭에 넣습니다.그런 다음 실험 리포지토리에서 NSD를 다운로드하여 NSD를 OSM 그래픽 사용자 인터페이스의 NS 패키지 탭에 드래그앤드롭합니다. UAV 클라우드 플랫폼 VIM및 핵심 클라우드 플랫폼 VIM에 대한 VIM 계정을 추가하려면 VIM 계정 탭에서 새 VIM을 클릭하고 두 VIM에 대해 요청된 정보로 표시된 양식을 완료합니다. 실험을 시작하려면 OSM 명령줄 인터페이스에 액세스하고 네트워크 서비스를 배포합니다.각 VNF를 호스팅하는 데 사용할 VIM을 지정하는 명령줄 인터페이스에서 네트워크 서비스를 실행하는 명령을 입력합니다. OSM 그래픽 사용자 인터페이스가 성공적인 네트워크 서비스 배포를 나타내는 경우 UAV를 켜고 UAV 비행 제어 응용 프로그램에 로그인합니다. 그런 다음 각 UAV의 비행을 제어하여 차량을 중간 높이에서 안정적으로 유지하고 표면에 가까운 모터의 회전으로 인한 난류를 피하십시오.IP 전화를 준비하여 전화를 수행하려면 IP 전화를 통해 무선 음성을 네트워크 서비스에서 제공하는 액세스 포인트 중 하나에 연결합니다. 그런 다음 고급 및 TCP/IP를 클릭하고 IP 및 라우터 주소가 올바르게 구성된지 확인합니다. IP 전화 통신 서버와 적절한 신호 메시지 교환을 활성화하려면 앱을 열고 도우미를 클릭하고 SIP 계정을 사용하여 사용자 계정을 만듭니다.그런 다음 IP 전화 통신 서버인 VNF의 호스트 이름을 지정합니다. IP 전화에서 핸드헬드 음성을 사용하는 경우 방금 표시된 것과 유사한 단계를 수행합니다. IP 전화번호부에서 항목을 만들려면 옵션을 클릭하고 창에 주소 또는 전화번호를 입력합니다.실험에서 해당 위치에 통화 참가자를 제공하면 사용자 중 한 명이 IP 전화 통화를 시작할 수 있습니다. 상대방에게 전화를 시작하려면 통화 버튼을 누릅니다. 다른 IP 전화벨이 울리기 시작하면 통화 버튼을 사용하여 수신 전화를 수락합니다.실험 결과를 수집하려면 상품 랩톱을 무선 액세스 포인트 중 하나에 연결하고 ping 명령줄 도구를 180초 이상 다른 액세스 포인트에 연결된 다른 액세스 포인트에 연결된 IP 주소로 실행합니다. 액세스 포인트와 함께 연결이 설정되면 IP 전화와의 IP 연결을 확인하고 왕복 시간 측정을 저장합니다. IP 통화 중에 교환된 트래픽을 캡처하려면 실행 중인 액세스 포인트 VNF 중 하나에서 TCP 덤프 명령줄 도구를 실행하고 이 트래픽을 파일에 저장하여 실행 시간에 명령줄 도구의 쓰기 플래그를 활성화하고 파일 이름을 지정합니다.그런 다음 새 IP 전화 통화를 수행하고 통화를 종료하기 전에 특정 기간 동안 통화를 유지합니다. 여기서, IP 호출을 통해 실제 음성의 데이터는 두 개의 최종 사용자 장비 항목 간에 측정된 종단 간 지연의 누적 분포 기능을 보여 준다. 종단 간 지연 측정의 80% 이상이 이 분석에서 60밀리초 미만이었으며, 음성 통화 실행을 위한 적절한 지연 메트릭을 보장하여 측정값이 140밀리초 미만이 되지 않았습니다.여기서, DNS 및 SIP 신호 메시지의 교환은 IP 전화 서버에서 사용자 중 하나의 등록및 음성 통화의 확립에 대응하는 메시지와 함께 설명된다. 통화 중에 캡처된 데이터 트래픽의 대표적인 그래프에서는 통화 중에 무선 폰 중 하나에서 전송되고 수신되는 음성 패킷의 일정한 스트림이 표시됩니다. 이 그래프에서 평균 값이 1밀리초 보다 낮은 데이터 트래픽의 전방 방향의 지터를 관찰할 수 있다.이 프로토콜을 재현할 때가상화 컨테이너를 실행하기 위해 단일 포트 컴퓨터를 활용하는 것이 중요합니다. 이 프로토콜은 동북 환경에서 리소스 제한 장치를 사용할 수 있는 다른 환경에서 사용할 수 있습니다. 프로토콜에 비행 절차 실험자가 포함되어 있는 경우 적절한 보안 조치와 해당 규제 성명서를 따라야 합니다.

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