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

Bu çalışma kısmen Avrupa H2020 5GRANGE projesi (hibe anlaşması 777137) ve İspanya Ekonomi ve Rekabet Bakanlığı tarafından finanse edilen 5GCIty projesi (TEC2016-76795-C6-3-R) tarafından desteklenmiştir. Luis F. Gonzalez'in çalışmaları Kısmen Avrupa H2020 5GinFIRE projesi (hibe anlaşması 732497) tarafından desteklenmiştir.

<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>

Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.

Bu deneyin en önemli yönlerinden biri sanallaştırma teknolojilerinin ve NFV standartlarının İhA platformları ile kullanılmasıdır. NFV, ağ işlevlerinin donanım bağımlılığını ayırmayı amaçlayan yeni bir paradigma sunarak bu işlevlerin yumuşak savaşla sağlanmasını sağlar. Buna göre, deneme protokolde belirtilen donanım donanımının kullanımına bağlı değildir. Alternatif olarak, İhA'ların boyutları ve taşıma kapasitesiyle uyumlu oldukları ve Linux kapsayıcılarını destekledikleri sürece, tek kartlı bilgisayarların farklı modelleri seçilebilir.
Donanım seçimi açısından bu esnekliğe rağmen, denemenin tekrarlanabilirliği için sağlanan tüm içerik açık kaynak teknolojilerinin kullanımına yöneliktir. Bu bağlamda, yapılandırma yönleri ve yazılım araçları linux'un işletim sistemi olarak kullanılmasına koşullandırılmış.
Öte yandan, deney, orta derecede karmaşık bir ağ hizmeti sağlamak için iki farklı hesaplama platformunun (yani İhA bulut platformu ve çekirdek bulut platformu) etkileşimini dikkate alır. Ancak, bu kesinlikle gerekli değildir ve protokol yalnızca İhA bulut platformu dahil olduğu senaryoları desteklemek için izlenebilir.
Buna ek olarak, sunulan çözüm, kaynak kısıtlı donanım platformlarının sanallaştırma kapsayıcılarını yürütmek için gerekli kapasiteyle kullanılabildiği diğer ortamlarda (örn. Nesnelerin İnterneti veya IoT, ortamları). Her halükarda, bu çözümün farklı ortamlara uygulanabilirliği ve olası uyarlamaları, ayrı ayrı dikkatli bir çalışma gerektirir.
Son olarak, sunulan sonuçların laboratuvar ortamında ve İhA cihazlarının topraklanmış veya sınırlı ve iyi tanımlanmış bir uçuş planı nın ardından elde edildiği unutulmamalıdır. Dış mekan konuşlandırmalarını içeren diğer senaryolar, İhA'ların uçuş istikrarını ve dolayısıyla IP telefon hizmetinin performansını etkileyen koşullara neden olabilir.

Mobil iletişimin yeni çağında (en yaygın olarak 5mobil nesil veya 5G olarak bilinir) en çok imrenilen hedeflerden biri, birincil telekomünikasyon altyapısının kullanılamadığı durumlarda (örneğin, acil bir durum nedeniyle) sağlam bilgi teknolojisi hizmetleri sunabilmektir. Bu bağlamda, İhA'lar kendi doğal çok yönlülük nedeniyle araştırma topluluğunun artan ilgi alıyorsanız. Bu cihazları çok çeşitli hizmetlerin sağlanması için bir mihenk taşı olarak kullanan çok sayıda eser vardır. Örneğin, literatür multimedya hizmetleri1,2,3karşılamak için bir hava iletişim altyapısı oluşturmak için bu cihazların kapasitesini analiz etti. Ayrıca, önceki araştırmalar, çeşitli İhA'lar arasındaki işbirliğinin gözetim4,işbirlikçi arama ve kurtarma5,6,7,8veya tarım salalarının9gibi farklı iletişim hizmetlerinin işlevselliğini nasıl genişletebileceğini göstermiştir.
Öte yandan, NFV teknolojisi 5G anahtar etkinleştiriciler biri olarak telekom operatörleri arasında büyük önem kazanmıştır. NFV, ağ işlevlerinin yumuşaklaştırılması yoluyla ağ cihazlarının özel donanıma olan mevcut bağımlılığını hafifleterek telekomünikasyon altyapısına ilişkin paradigmatik bir değişimi temsil etmektedir. Bu, yeni iletişim hizmetleri türlerinin esnek ve çevik bir şekilde dağıtılmasını sağlar. Bu amaçla, Avrupa Telekomünikasyon Standartları Enstitüsü (ETSI) NFV mimari çerçeve10tanımlamak için bir belirtim grubu oluşturdu. Ayrıca, ETSI şu anda ETSI NFV mimari çerçeve tanımı ile uyumlu bir NFV Yönetim ve Orkestrasyon (MANO) yazılım yığını geliştirmekten sorumlu olan Açık Kaynak Mano (OSM) grup11'ibarındırır.
Yukarıda belirtilen tüm hususlar göz önüne alındığında, İhA'lar ve NFV teknolojileri arasındaki sinerjik yakınsama şu anda yeni ağ uygulamaları ve hizmetlerinin geliştirilmesinde incelenmektedir. Bu sistemlerin bu tür avantajları işaret literatürde çeşitli araştırma çalışmaları ile gösterilmiştir14,15,16, Bu yakınsama ve eksik yönlerini zorlukları belirlemek, bu konuda gelecekteki araştırma hatları vurgulamak17, ve açık kaynak teknolojilerine dayalı öncü çözümler mevcut.
Özellikle, NFV teknolojilerinin İhA arenasına entegrasyonu, ağ hizmetlerinin ve uygulamalarının sınırlı coğrafi bölgeler (örneğin, bir IP telefon hizmeti) üzerinde hızlı ve esnek bir şekilde dağıtılmasını sağlar. Bu yaklaşımı takiben, bilgi işlem platformlarını yük olarak (örn. küçük boyutlu tek tahtalı bilgisayarlar) taşıyarak belirli bir konum üzerinde bir dizi İhA dağıtılabilir. Bu bilgi işlem platformları, bir MANO platformunun kontrolü altında ağ hizmetlerinin ve uygulamalarının anlık olarak sağlanmasını destekleyen, dağıtım alanı üzerinde programlanabilir bir ağ altyapısı (yani bir NFV altyapısı) sağlayacaktır.
Faydalarına rağmen, bu görünümün gerçekleştirilmesi, bir NFV düzenleme hizmetinin İhA'lara sanal işlevler dağıtabilmesi için, bu bilgi işlem platformlarının bir NFV altyapısı olarak uygun şekilde entegrasyonu, mevcut bir NFV yazılım yığını nı kullanarak dikkatle ele alınması gereken bir dizi temel zorluk sunar; bunları taşıyan İhA'lar genellikle yük ekipmanlarının boyutu, ağırlığı ve bilgi işlem kapasitesi açısından sınırlamalar sunabileceğinden, bilgi işlem platformları tarafından sağlanan hesaplama kaynakları açısından kısıtlamalar; Sanal işlevlerin İhA'lara uygun şekilde yerleştirilmesi (örneğin, belirli bir sanal işlevi dağıtmak için en iyi İhA adayının seçilmesi); VNF'lerin yaşam döngüsünü yönetmek için, onlarla ağ iletişiminin aralıklı olarak kullanılabilirliğine rağmen (örneğin, mobilite ve pil kısıtlamaları nedeniyle) kontrol iletişiminin sürdürülmesi; İhA'ların pil tüketimi nedeniyle sınırlı çalışma süresi; ve bir İhA pil yorgunluğu nedeniyle değiştirilmesi gerektiğinde sanal fonksiyonların geçişi. Bu avantajlar ve zorluklar önceki çalışmada ayrıntılı18,19 Bir NFV sisteminin tasarımı ağ fonksiyonları ve UAV platformlarında hizmetlerin otomatik dağıtım destek yeteneğine sahip yanı sıra bu tasarımın pratik fizibilite doğrulama içerir.
Bu bağlamda, bu makalede, NFV standartları ve açık kaynak teknolojilerini kullanan bir İhA ağı üzerinden orta derecede karmaşık ağ hizmetlerinin otomatik olarak dağıtılmasını sağlayacak bir protokol açıklanmaktadır. Protokolün farklı adımlarını göstermek için, Nogales ve ark.19'da sunulan bir denemenin yeniden ayrıntılı bir ayrıntısı sunulur ve bir IP telefon hizmetinin dağıtılmasından oluşur. Bu çalışmanın tekrarlanabilirliğine yardımcı olmak için, sunulan prosedürde gerçek uçuş isteğe bağlı olarak kabul edilir ve sahadaki İhA cihazları ile performans sonuçları elde edilir. İlgilenen okuyucular, kontrollü bir laboratuvar ortamında bile protokolün uygulanmasını çoğaltabilir ve doğrulayabilmeli.
Şekil 1, bu yordam için tasarlanmış ağ hizmetini göstermektedir. Bu ağ hizmeti, belirli softwarization birimlerinin bir bileşimi olarak oluşturulmuştur (Sanal Ağ Fonksiyonları veya VNFs olarak NFV paradigması içinde kategorize) ve İhA'ların çevresindeki kullanıcılara bir IP telefon hizmeti işlevselliğini sağlar. Hizmeti oluşturan VNF aşağıdaki gibi tanımlanır:
<ul><li>Erişim Noktası VNF (AP-VNF): Bu VNF, son kullanıcı donanımlarına (örneğin, bu denemedeki IP telefonlar) Bir Wi-Fi erişim noktası sağlar.</li>
	<li>IP telefon sunucusu VNF (IP-telefon-server-VNF): Bir sesli aramayı kurmak ve sonlandırmak için IP telefonlar arasında değiş tokuş edilen çağrı sinyalmesajlarını yönetmekten sorumludur.</li>
	<li>Alan Adı Sistemi VNF (DNS-VNF): Bu VNF, genellikle IP telefon hizmetlerinde gerekli olan bir ad çözümleme hizmeti sağlar.</li>
	<li>Access router VNF (AR-VNF): IP telefonları ve telekomünikasyon operatörü etki alanı arasındaki trafik alışverişini (örneğin, bu denemede sinyal izasyonunu) destekleyen ağ yönlendirme işlevleri sağlar.</li>
	<li>Çekirdek yönlendirici VNF (CR-VNF): telekomünikasyon operatörü etki alanında ağ yönlendirme işlevleri sağlayarak operatöre özel hizmetlere (yani IP telefon sunucusuna) ve harici veri ağlarına erişim sağlar.</li>
</ul>Ayrıca, Şekil 1 deney için kullanılan fiziksel aygıtları, nasıl birbirine bağlı olduklarını ve VNF'lerin aygıtlara özel dağılımını sunar.

<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

Ağ Fonksiyonu Sanallaştırma (NFV) paradigması,5 nesil mobil ağların geliştirilmesinde en önemli sağlayan teknolojilerden biridir. Bu teknoloji, bir soyutlama katmanı üzerinde bu işlevlerin yumuşak warization sağlayan sanallaştırma teknikleri kullanarak ağ işlevleri ve hizmetlerinin sağlanmasında donanım bağımlılığını azaltmayı amaçlamaktadır. Bu bağlamda, insansız hava araçlarının (İhA) sınırlı coğrafi bölgeler üzerinde uygun maliyetli NFV operasyonlarını mümkün kılan esnek bir platform sunma potansiyelini keşfetmeye yönelik ilgi artmaktadır.
İhA platformlarında NFV teknolojilerini kullanmanın pratik fizibilitesini göstermek için, açık kaynak teknolojilerine dayalı işlevsel bir NFV ortamı nı kurmak için bir protokol sunulur ve bu ortam, bir dizi küçük İhA'nın destekleyen hesaplama kaynaklarını sağladığı orta derecede karmaşık ağ hizmetlerinin dağıtımı. Daha sonra protokol, yapılandırılan NFV ortamının kapasitelerinden yararlanarak, birbirine bağlı İhA'lardan oluşan bir ağ üzerinden bir internet protokolü (IP) telefon hizmetinin otomatik olarak dağıtılmasını desteklemek için gereken farklı adımları ayrıntılarıyla anlatır. Deneme sonuçları, hizmetin dağıtımından sonra düzgün çalışmasını gösterir. Protokol belirli bir ağ hizmeti türüne (örneğin, IP telefon) odaklansa da, açıklanan adımlar diğer ağ hizmetlerini dağıtmak için genel bir kılavuz olarak hizmet verebilir. Öte yandan, protokol açıklaması, NFV ortamını (örn. belirli tek kartlı bilgisayarlar ve açık kaynak kodlu yazılımlar) kurmak için somut donanım ve yazılımları dikkate alır. NFV ortamının belirli yapılandırma yönü ve hizmet dağıtımı protokolde açıklananlarla ilgili varyasyonlar sunsa da, diğer donanım ve yazılım platformlarının kullanımı uygulanabilir olabilir.

Gerçek bir VoIP çağrısının yürütüldüğü denemenin yürütülmesi sırasında elde edilen verilere dayanarak ve bu bilgileri toplamak için protokoltarafından belirtilen adımları izleyerek Şekil 2, iki son kullanıcı ekipmanı öğesi (yani bir emtia dizüstü bilgisayarı ve IP telefon) arasında ölçülen uçtan uca gecikmenin kümülatif dağıtım işlevini göstermektedir. Bu kullanıcı donanımı, dağıtılan ağ hizmetinin AP VNF'leri aracılığıyla birbirine bağlı iki aygıtı temsil eder. Uçtan uca gecikme ölçümlerinin %80'inden fazlası 60 ms'in altındaydı ve hiçbiri 150 ms'den yüksek değildi, bu da sesli aramanın yürütülmesi için uygun gecikme ölçümlerini garanti ediyordu.
Şekil 3, DNS ve SIP sinyal mesajlarının değişimini göstermektedir. Bu mesajlar, IP telefon sunucusundaki kullanıcılardan birinin (yani IP telefonu AP VNF'ye bağlı olan kullanıcının "tcpdump" aracının çalıştığı yerdeki) kaydına ve sesli aramanın oluşturulmasına karşılık gelir.
Son olarak, Şekil 4 ve Şekil 5 arama sırasında yakalanan veri trafiğini gösterir. Özellikle, ilki arama sırasında kablosuz telefonlardan biri tarafından iletilen ve alınan sürekli ses paketini temsil ederken, ikincisi ortalama değeri 1 ms'den düşük olan ileri yöndeki gerginliği göstermektedir.
Gecikme rakamları (uçuça gecikme ve gerginlik) için deneyde elde edilen sonuçlar, Uluslararası Telekomünikasyon Birliği - Telekomünikasyon Standardizasyon Sektörü (ITU-T) tarafından belirlenen önerileri karşılar35. Buna göre, sesli arama hiçbir aksaklık ve iyi ses kalitesi ile ilerledi. Bu deneme, işlevsel bir IP telefon hizmeti dağıtmak için NFV teknolojileri ve İhA'lar kullanmanın pratik fizibilitesini doğrulamaktadır.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig01.jpg"> Şekil 1: VNF'leri, yürütüldikleri varlıkları ve IP telefon hizmetinin sağlanması için gereken sanal ağları gösteren ağ hizmetine genel bakış. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig01large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig02.jpg"> Şekil 2: Uç-uç gecikme. AP VNF'lere bağlı son kullanıcı donanımına sunulan uçtan uca gecikmenin gösterimi. Bu amaçla, "ping" komut satırı aracı ile elde edilen ölçülen RTT örneklerinden uçtan uca gecikmenin kümülatif dağılım fonksiyonu hesaplanmıştır. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig03.jpg"> Şekil 3: Kullanıcı kaydı ve çağrı sinyal mesajları. Bir kullanıcıyı IP telefon sunucusuna kaydetmek ve sesli aramanın yürütülmesini destekleyen multimedya oturumunu oluşturmak ve sonlandırmak için değiştirilen sinyal trafiğinin (DNS ve SIP) çizimi. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig04.jpg"> Şekil 4: Ses paketleri akışı. Arama sırasında değiştirilen ses trafiğinin temsili, AP VNF'lerinden birinde ölçülür. (Kısaltmalar: RX = almak, RX = iletme, RTP = gerçek zamanlı taşıma protokolü). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig05.jpg"> Şekil 5: Arama sırasında ağ gerginliğinin evrimi. Bir telefondan diğerine ileri yönde iletilen ses paketleritarafından yaşanan jitter temsili. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</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

Açıklanan protokolün amacı iki yönlüdür: sanallaştırılmış ağ işlevlerini yürütmek ve kullanmak için temel yapıyı sağlayan hesaplamalı varlıklar olarak insansız hava araçları kullanarak bir ağ işlevleri sanallaştırma ortamını yapılandırmak bu ortam hava araçları üzerinde işlevsel bir internet protokolü telefon hizmeti otomatik dağıtım desteklemek için.

Ağ Fonksiyonları Sanallaştırma Kullanarak İnsansız Hava Araçlarında İnternet Protokolü Telefon Hizmetinin Otomatik Olarak Dağıtılması

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

Bu protokol, insansız hava araçlarından oluşan bir hava ağı aracılığıyla sağlanan telefon hizmeti gibi kısıtlı cihazlar üzerinden telekomünikasyon hizmetlerinin otomatik olarak konuşlandırılmasına yardımcı olabilir. Bu çözümün avantajı, iletişim altyapılarının kullanılamadığı veya yetersiz olabileceği sınırlı coğrafi bölgeler e göre hizmetlerin hızla dağıtılmasını kolaylaştırmasıdır. Bu protokol, üçüncü nesil mobil ağlar üzerinde araştırma alanı içinde tanımlanmış ve son teknoloji normal fonksiyon kullanım teknolojilerine dayanmaktadır.Bu yöntem, 5G'de Avrupa'nın önde gelen laboratuvarı olan 5TONIC'te mevcut olan gelişmiş prototipler kullanılarak da gösterilmiştir, ancak 5G sanal sistemlerimiz olmadan da gösterilebilir. Bir İhA bulut platformunun doğru kurulumuna ulaşmak için, uygun giriş bilgilerini kullanarak Yönetici, Sistem, Sistem Bilgileri sekmesine erişin ve görüntülenen öğelerin durumunun açık olup olmadığını kontrol etmek için Bilgi İşlem Hizmeti ve Ağ Aracısı bölümlerine tıklayın. Bir denemeyi yapılandırmak için, IP telefon hizmetinin farklı bileşenlerini uygulayan VNF görüntülerini deneme deposundan indirin.VNF görüntülerini muhabirleri VIM'ye yüklemek için Resim Oluştur'u tıklatın ve görüntülenen formu kullanarak bir resim oluşturun. İlgili her VIM için görüntüleri yükledikten sonra, deneme deposundan deneyin VNF tanımlayıcılarını indirin ve yönetici kimlik bilgilerini içeren OSM grafik kullanıcı arabirimine oturum açın. Tanımlayıcıları sürükleyin ve VNF Paketleri sekmesine bırakın.Ardından, NSD'yi deneme deposundan indirin ve NSD'yi OSM grafik kullanıcı arabiriminin NS Paketleri sekmesine sürükleyip bırakın. VIM Hesapları sekmesinde, UAV bulut platformu VIM ve çekirdek bulut platformu VIM için bir VIM hesabı eklemek için, artı Yeni VIM'yi tıklatın ve görüntülenen formu her iki VIP için istenen bilgilerle doldurun. Deneme başlatmak için OSM komut satırı arabirimine erişin ve ağ hizmetini dağıtın.Her VNF'yi barındırmak için kullanılacak VIM'i belirten komut satırı arabiriminde ağ hizmetini yürütmek için komut yazın. OSM grafik kullanıcı arabirimi başarılı bir ağ hizmeti dağıtımı gösterdiğinde, İhA'ları açın ve İhA uçuş kontrol uygulamasına giriş yapın. Daha sonra, aracı bir ara yükseklikte sağlam bir şekilde korumak ve motorların yüzeye yakın dönmesinden kaynaklanan türbülansı önlemek için her İhA'nın uçuşunu kontrol edin.Arama yapmak için bir IP telefon hazırlamak için, IP telefon üzerinden kablosuz bir ses ilerleyerek ağ hizmetitarafından sunulan erişim noktalarından birine bağlayın. Ardından Gelişmiş ve TCP/IP'yi tıklatın ve IP ve yönlendirici adreslerinin doğru şekilde yapılandırıldığından kontrol edin. IP telefon sunucusuyla uygun sinyal iletilerinin alışverişini etkinleştirmek için uygulamayı açın ve Yardımcısı'nı tıklatın ve bir kullanıcı hesabı oluşturmak için bir SIP hesabı kullanın.Ardından IP telefon sunucusu VNF'nin ana bilgisayar adını belirtin. IP telefon üzerinden el telefonu kullanıyorsanız, az önce gösterilene benzer adımlar atın. IP telefon rehberinde giriş oluşturmak için Seçenekler'i tıklatın ve pencereye adres veya telefon numarasını girin.Deneme, çağrı katılımcılarını kendi konumlarında sunduktan sonra, kullanıcılardan biri BIR IP telefon görüşmesi başlatabilir. Aramayı diğer tarafa başlatmak için Ara düğmesine basın. Diğer IP telefon çalmaya başladığında, gelen aramayı kabul etmek için Arama düğmesini kullanın.Deneysel sonuçları toplamak için, bir emtia dizüstü bilgisayarını kablosuz erişim noktalarından birine bağlayın ve ping komut satırı aracını telefonun diğer erişim noktasına 180 saniyeden fazla bağlandığı IP adresine çalıştırın. Erişim noktası yla bağlantı kurulduktan sonra IP telefonuyla IP bağlantısını doğrulayın ve gidiş-dönüş süresi ölçümlerini kaydedin. IP araması sırasında değiştirilen trafiği yakalamak için, TCP döküm komut satırı aracını çalışan erişim noktası VNF'lerinden birinde çalıştırın ve bu trafiği bir dosyaya kaydedin, yürütme sırasında komut satırı aracının yazım bayrağını etkinleştirin ve dosyanın adını belirtin.Ardından yeni bir IP telefon görüşmesi gerçekleştirin ve aramayı sonlandırmadan önce belirli bir süre boyunca aramayı koruyun. Burada, IP arama üzerinden gerçek bir ses verileri, iki son kullanıcı donanımı öğesi arasında ölçülen uçtan uca gecikmenin kümülatif dağıtım işlevini gösterir. Bu analizde uçtan uca gecikme ölçümlerinin %80'inden fazlası 60 milisaniyenin altındaydı ve ölçümlerin hiçbiri 140 milisaniyeden yüksek değildi, bu da sesli aramanın yürütülmesi için uygun gecikme ölçümlerini garanti ediyordu.Burada, DNS ve SIP sinyal mesajlarının değişimi, IP telefon sunucusundaki kullanıcılardan birinin kaydına ve sesli aramanın kurulmasına karşılık gelen iletilerle gösterilmiştir. Arama sırasında yakalanan veri trafiğinin bu temsili grafiğinde, arama sırasında kablosuz telefonlardan biri tarafından iletilen ve alınan sürekli bir ses paketi akışı gösterilir. Bu grafikte, ortalama değeri 1 milisaniyeden düşük olan veri trafiğinin ileri yönündeki gerginlik gözlemlenebilir.Bu protokolü çoğaltırken, sanallaştırma kapsayıcılarını yürütmek için tek bağlantı noktası bilgisayarlarının kullanımını göz önünde bulundurmak önemlidir. Bu protokol, kaynak kısıtlı aygıtların kullanılabilir olabileceği diğer ortamlarda (örneğin, kuzeydoğu ortamlarında) kullanılabilir. Protokol bir uçuş prosedürü deneycisi içeriyorsa, bu nedenle uygun güvenlik önlemlerine ve ilgili düzenleyici beyanı uyguladığından emin olun.

Research

JoVE Journal

Engineering

Setting Limits on Supersymmetry Using Simplified Models

Basitleştirilmiş Modeller Kullanılarak Süpersimetri Sınırları Ayarı

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

Ultrasonik Yağlama üzerinde deneyler bir piezoelektrik destekli tribometre ve Optik profilometre kullanma

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

Veri Toplama Protokolü Gömülü Hassasiyet İşlevleri belirlenmesi için

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

Lazer difraksiyonu kullanılarak tarım memelerden Ölçüm Sprey damlacık boyutu

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

Femtosaniye Lazer kaynaklı Ablasyonu kullanarak nanolif 1-D Fotonik Kristal Kavitenin Fabrikasyon

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

Toprak karbon nötron-gama analizi statik ve modları tarama tarafından ölçümleri

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

Modüler tasarımı ve üretimi kapalı döngü denetimi stratejisi üzerinde dayalı bir akıllı robot

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

Yeni oyuncular MnCuNiFeZnAl alaşım çift ile kapasite ve yüksek hizmet ısı sönümleme hazırlanması için kullanılabilir bir tekniği

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

Silikon nitrür membranlar üzerinde manyetik nanoyapıları imalatı transmisyon mikroskopisi teknikleri kullanarak manyetik girdap etütler

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