Name: Distribuzione automatizzata di un servizio di telefonia con protocollo Internet su veicoli aerei senza equipaggio mediante virtualizzazione delle funzioni di rete (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-11-26T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 49 s
Description: Scopri come configurare la virtualizzazione delle funzioni di rete su veicoli aerei senza equipaggio per distribuire servizi di telefonia IP in aree con infrastrutture limitate. Questo metodo garantisce ritardi end-to-end inferiori a 60 millisecondi.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Questo lavoro è stato parzialmente sostenuto dal progetto europeo H2020 5GRANGE (accordo di sovvenzione 777137) e dal progetto 5GCIty (TEC2016-76795-C6-3-R) finanziato dal Ministero spagnolo dell'Economia e della Competitività. Il lavoro di Luis F. Gonzalez è stato parzialmente sostenuto dal progetto europeo H2020 5GinFIRE (accordo di sovvenzione 732497).

<ol><li>Sanchez-Aguero, V., Nogales, B., Valera, F., Vidal, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Investigating+the+deployability+of+VoIP+services+over+wireless+interconnected+Micro+Aerial+Vehicles%5BTitle%5D)+AND+%22Internet+Technology+Letters%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Design+of+high-performance+multimedia+control+system+for+UAV%2FUGV+based+on+SoC%2FFPGA+Core%5BTitle%5D)+AND+%22Procedia+Engineering%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Enabling+Multi-Mission+Interoperable+UAS+Using+Data-Centric+Communications%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Enabling Multi-Mission Interoperable UAS Using Data-Centric Communications.</a> Sensors. 18 (10), 3421(2018).</li>
<li>Vidal, I., Valera, F., Díaz, M. A., Bagnulo, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+practical+deployment+of+a+network-centric+remotely+piloted+aircraft+system%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Communications+Magazine%22%5BJournal%5D)">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. Cooperative real-time search and task allocation in UAV teams. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aJin%2C+Y+%2242nd+IEEE+International+Conference+on+Decision+and+Control%22">42nd IEEE International Conference on Decision and Control</a>. 1, IEEE. IEEE Cat. No. 03CH37475 7-12 (2003).</li>
<li>Maza, I., Ollero, A. Multiple UAV cooperative searching operation using polygon area decomposition and efficient coverage algorithms. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMaza%2C+I+%22Distributed+Autonomous+Robotic+Systems%22">Distributed Autonomous Robotic Systems</a>. 6, Springer. Tokyo. 221-230 (2007).</li>
<li>Quaritsch, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collaborative+microdrones%3A+applications+and+research+challenges%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+2nd+International+Conference+on+Autonomic+Computing+and+Communication+Systems%22%5BJournal%5D)">Collaborative microdrones: applications and research challenges.</a> Proceedings of the 2nd International Conference on Autonomic Computing and Communication Systems. , ICST (Institute for Computer Sciences, Social-Informatics and Telecommunications Engineering. 38(2008).</li>
<li>Waharte, S., Trigoni, N., Julier, S. Coordinated search with a swarm of UAVs. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWaharte%2C+S+%222009+6th+IEEE+Annual+Communications+Society+Conference+on+Sensor%2C+Mesh+and+Ad+Hoc+Communications+and+Networks+Workshops%22">2009 6th IEEE Annual Communications Society Conference on Sensor, Mesh and Ad Hoc Communications and Networks Workshops</a>. , IEEE. 1-3 (2009).</li>
<li>De Freitas, E. P., et al. UAV relay network to support WSN connectivity. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDe+Freitas%2C+EP+%22International+Congress+on+Ultra-Modern+Telecommunications+and+Control+Systems%22">International Congress on Ultra-Modern Telecommunications and Control Systems</a>. , IEEE. 309-314 (2010).</li>
<li>European Telecommunications Standards Institute. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Network+Functions+Virtualisation+%28NFV%29%3B+Architectural+Framework%3B+Research+Report+ETSI+GS+NFV+002+V1.2.1%5BTitle%5D)+AND+%22European+Telecommunications+Standards+Institute.+%28ETSI%29%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((Design+and+Deployment+of+an+Open+Management+and+Orchestration+Platform+for+Multi-Site+NFV+Experimentation%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Communications+Magazine%22%5BJournal%5D)">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 programmable and virtualized network & IT infrastructure for the internet of things: How can NFV & SDN help for facing the upcoming challenges. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aOmnes%2C+N+%2218th+International+Conference+on+Intelligence+in+Next+Generation+Networks%22">18th International Conference on Intelligence in Next Generation Networks</a>. , IEEE. 64-69 (2015).</li>
<li>Rametta, C., Schembra, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Designing+a+softwarized+network+deployed+on+a+fleet+of+drones+for+rural+zone+monitoring%5BTitle%5D)+AND+%22Future+Internet%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((UAV-empowered+edge+computing+environment+for+cyber-threat+detection+in+smart+vehicles%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Network%22%5BJournal%5D)">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. UAV and WSN softwarization and collaboration using cloud computing. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMahmoud%2C+S+%223rd+Smart+Cloud+Networks+%26+Systems+%28SCNS%29%22">3rd Smart Cloud Networks & Systems (SCNS)</a>. , IEEE. 1-8 (2016).</li>
<li>González Blázquez, L. F., et al. NFV orchestration on intermittently available SUAV platforms: challenges and hurdles. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGonz%C3%A1lez+Bl%C3%A1zquez%2C+LF+%221th+Mission-Oriented+Wireless+Sensor%2C+UAV+and+Robot+Networking+%28MISARN%29%22">1th Mission-Oriented Wireless Sensor, UAV and Robot Networking (MISARN)</a>. , IEEE. (2019).</li>
<li>Nogales, B., Sanchez-Aguero, V., Vidal, I., Valera, F., Garcia-Reinoso, J. A NFV system to support configurable and automated multi-UAV service deployments. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNogales%2C+B+%22Proceedings+of+the+4th+ACM+Workshop+on+Micro+Aerial+Vehicle+Networks%2C+Systems%2C+and+Applications%22">Proceedings of the 4th ACM Workshop on Micro Aerial Vehicle Networks, Systems, and Applications</a>. , ACM. 39-44 (2018).</li>
<li>Nogales, B., Sanchez-Aguero, V., Vidal, I., Valera, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptable+and+automated+small+UAV+deployments+via+virtualization%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">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/pubmed?term=((An+ETSI+OSM+Community+White+Paper%2C+OSM+Release+FOUR%3A+A+Technical+Overview%5BTitle%5D)+AND+%22European+Telecommunications+Standards+Institute.+%28ETSI%29%22%5BJournal%5D)">An ETSI OSM Community White Paper, OSM Release FOUR: A Technical Overview.</a> European Telecommunications Standards Institute. (ETSI). , Whitepaper (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 & 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>An Open Source test tool and/or traffic generator for the SIP protocol. SIPp. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://sipp.sourceforge.net/">http://sipp.sourceforge.net/</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. ITU-T Recommendation G.114. General Recommendations on the transmission quality for an entire international telephone connection; One-way transmission time. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22International+Telecommunication+Union+-+Telecommunication+Standardization+Sector%22">International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector</a>. , (2003).</li>
</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Uno degli aspetti più importanti di questo esperimento è l'uso di tecnologie di virtualizzazione e standard NFV con piattaforme UAV. NFV presenta un nuovo paradigma che mira a disaccoppiare la dipendenza hardware delle funzionalità di rete, consentendo così la fornitura di queste funzionalità attraverso la softwarization. Di conseguenza, l'esperimento non dipende dall'uso delle apparecchiature hardware specificate nel protocollo. In alternativa, è possibile selezionare diversi modelli di computer a scheda singola, purché siano in linea con le dimensioni e la capacità di trasporto degli UAV e supportino i contenitori Linux.
Nonostante questa flessibilità in termini di selezione dell'hardware, tutti i contenuti forniti per la riproducibilità dell'esperimento sono orientati verso l'uso di tecnologie open source. In questo contesto, gli aspetti di configurazione e gli strumenti software sono condizionati all'uso di Linux come sistema operativo.
D'altra parte, l'esperimento considera l'interoperabilità di due diverse piattaforme computazionali (ad esempio, la piattaforma cloud UAV e la piattaforma cloud principale) per fornire un servizio di rete moderatamente complesso. Tuttavia, questo non è strettamente necessario e il protocollo potrebbe essere seguito per supportare scenari in cui è coinvolta solo la piattaforma cloud UAV.
Inoltre, la soluzione presentata potrebbe essere potenzialmente utilizzata in altri ambienti, in cui potrebbero essere disponibili piattaforme hardware con risorse limitate con la capacità necessaria per eseguire contenitori di virtualizzazione (ad esempio, l'Internet of Things o IoT, ambienti) In ogni caso, l'applicabilità di questa soluzione a i diversi ambienti e i suoi potenziali adattamenti richiederà un attento studio caso per caso.
Infine, va notato che i risultati presentati sono stati ottenuti in un ambiente di laboratorio e con i dispositivi UAV a terra o seguendo un piano di volo limitato e ben definito. Altri scenari che coinvolgono distribuzioni all'aperto possono introdurre condizioni che influenzano la stabilità del volo degli UAV e quindi le prestazioni del servizio di telefonia IP.

Uno degli obiettivi più ambiti nella nuova era delle comunicazioni mobili (più comunemente noti come5th mobile generation o 5G) è quello di essere in grado di fornire servizi informatici solidi in situazioni in cui l'infrastruttura di telecomunicazioni primaria potrebbe non essere disponibile (ad esempio, a causa di un'emergenza). In questo contesto, gli UAV stanno ricevendo una crescente attenzione da parte della comunità di ricerca a causa della loro versatilità intrinseca. Ci sono numerose opere che utilizzano questi dispositivi come pietra angolare per la fornitura di una grande varietà di servizi. Ad esempio, la letteratura ha analizzato la capacità di questi dispositivi di costruire un'infrastruttura di comunicazione aerea per ospitare i servizi multimediali1,2,3. Inoltre, ricerche precedenti hanno dimostrato come la cooperazione tra diversi UAV possa estendere la funzionalità di diversi servizi di comunicazione come la sorveglianza4, ricerca collaborativa e soccorso5,6,7,8, o agribusiness9.
D'altra parte, la tecnologia NFV ha acquisito grande importanza all'interno degli operatori di telecomunicazioni come uno dei fattori chiave 5G. NFV rappresenta un cambiamento paradigmatico per quanto riguarda l'infrastruttura delle telecomunicazioni alleviando l'attuale dipendenza delle appliance di rete su hardware specializzato attraverso la softwarization delle funzionalità di rete. Ciò consente una distribuzione flessibile e agile di nuovi tipi di servizi di comunicazione. A tal fine, l'Istituto europeo per gli standard delle telecomunicazioni (ETSI) ha costituito un gruppo di specifiche per definire il quadro architettonico NFV10. Inoltre, l'ETSI ospita attualmente il gruppo Open Source Mano (OSM)11, che ha il compito di sviluppare uno stack software DI gestione e orchestrazione NFV (MANO) in linea con la definizione del framework architettonico ETSI NFV.
Tenuto conto di tutte le considerazioni summenzionate, la convergenza sinergica tra UAV e tecnologie NFV è attualmente allo studio nello sviluppo di nuove applicazioni e servizi di rete. Ciò è illustrato da diversi lavori di ricerca nella letteratura che sottolineano i vantaggi di questi tipi di sistemi14,15,16, identificano le sfide di questa convergenza e dei suoi aspetti mancanti, evidenziano le future linee di ricerca su questo argomento17e presentano soluzioni pionieristiche basate sulle tecnologie open source.
In particolare, l'integrazione delle tecnologie NFV nell'arena UAV consente la distribuzione rapida e flessibile di servizi e applicazioni di rete su aree geografiche delimitate (ad esempio, un servizio di telefonia IP). Seguendo questo approccio, un certo numero di UAV possono essere distribuiti in una posizione specifica, trasportando le piattaforme di calcolo come payload (ad esempio, computer a scheda singola di piccole dimensioni). Queste piattaforme di calcolo fornirebbero un'infrastruttura di rete programmabile (ad esempio, un'infrastruttura NFV) sull'area di distribuzione, supportando la creazione di istanze di servizi e applicazioni di rete sotto il controllo di una piattaforma MANO.
Nonostante i vantaggi, la realizzazione di questa visualizzazione presenta una serie di sfide fondamentali che devono essere affrontate con attenzione, come l'integrazione appropriata di queste piattaforme di calcolo come infrastruttura NFV, utilizzando uno stack software NFV esistente, in modo che un servizio di orchestrazione NFV possa distribuire funzioni virtuali sugli UAV; i vincoli in termini di risorse di calcolo fornite dalle piattaforme di calcolo, poiché gli UAV che li trasportano possono in genere presentare limitazioni in termini di dimensioni, peso e capacità di calcolo delle apparecchiature di carico utile; il corretto posizionamento delle funzioni virtuali sugli UAV (cioè, selezionando il miglior candidato UAV per implementare una particolare funzione virtuale); la manutenzione delle comunicazioni di controllo con gli UAV al fine di gestire il ciclo di vita dei VNF nonostante la disponibilità potenzialmente intermittente delle comunicazioni di rete con loro (ad esempio, causata dalla mobilità e dai vincoli delle batterie); il tempo di funzionamento limitato degli UAV a causa del loro consumo di batteria; e la migrazione delle funzioni virtuali quando un UAV deve essere sostituito a causa della sua esaurimento della batteria. Questi vantaggi e sfide sono descritti in dettaglio nel lavoro precedente18,19 che include la progettazione di un sistema NFV in grado di supportare la distribuzione automatizzata di funzioni e servizi di rete su piattaforme UAV, nonché la convalida della fattibilità pratica di questo progetto.
In questo contesto, questo documento si concentra sulla descrizione di un protocollo per consentire la distribuzione automatizzata di servizi di rete moderatamente complessi su una rete di UAV utilizzando gli standard NFV e le tecnologie open source. Per illustrare le diverse fasi del protocollo, viene presentata una rielaborazione di un esperimento presentato in Nogales et al.19, consistente nella distribuzione di un servizio di telefonia IP. Per facilitare la riproducibilità di questo lavoro, il volo reale è considerato come opzionale nella procedura presentata e i risultati delle prestazioni si ottengono con i dispositivi UAV a terra. I lettori interessati dovrebbero essere in grado di replicare e convalidare l'esecuzione del protocollo, anche in un ambiente di laboratorio controllato.
Nella Figura 1 viene illustrato il servizio di rete progettato per questa procedura. Questo servizio di rete è costruito come una composizione di specifiche unità softwarization (categorizzate all'interno del paradigma NFV come funzioni di rete virtuale, o VNF) e fornisce la funzionalità di un servizio di telefonia IP agli utenti nelle vicinanze degli UAV. Il VNF che compone il servizio è definito come segue:
<ul><li>Access Point VNF (AP-VNF): questo VNF fornisce un punto di accesso Wi-Fi alle apparecchiature per l'utente finale (ad esempio, telefoni IP in questo esperimento).</li>
	<li>Server di telefonia IP VNF (IP-telephony-server-VNF): è responsabile della gestione dei messaggi di segnalazione delle chiamate scambiati tra i telefoni IP per stabilire e terminare una chiamata vocale.</li>
	<li>Domain Name System VNF (DNS-VNF): questo VNF fornisce un servizio di risoluzione dei nomi, che in genere è necessario nei servizi di telefonia IP.</li>
	<li>Router di accesso VNF (AR-VNF): fornisce funzionalità di routing di rete, supportando lo scambio di traffico (cioè, segnalazione delle chiamate in questo esperimento) tra i telefoni IP e il dominio dell'operatore di telecomunicazioni.</li>
	<li>Core router VNF (CR-VNF): fornisce funzionalità di routing di rete nel dominio dell'operatore di telecomunicazione, offrendo l'accesso a servizi specifici dell'operatore (ad esempio, il server di telefonia IP) e reti di dati esterni.</li>
</ul>Inoltre, la Figura 1 presenta i dispositivi fisici utilizzati per l'esperimento, il modo in cui sono interconnessi e l'allocazione specifica dei VNF ai dispositivi.

<table><tbody><tr><td>AR. Drone 2.0 - Edizione Elite</td> UAV <td>Parrot</td><td></td><td>utilizzato nell'esperimento per trasportare gli RPi e quindi fornire mobilità alle unità di calcolo della piattaforma cloud UAV.</td></tr><tr><td>L'UAV Bebop 2</td><td>Parrot</td><td></td><td>utilizzato nell'esperimento per trasportare gli RPi e, quindi, fornire mobilità alle unità di calcolo della piattaforma cloud UAV.</td></tr><tr>Server <td>commerciale Intel Core Mini-ITX Computer</td><td>Logic Suppy</td><td></td><td>Computer che ospita il nodo controller OpenStack (in esecuzione come VM) della piattaforma cloud UAV dell'esperimento. Inoltre, un'altra unità di questa apparecchiatura (insieme agli RPi) conforma le risorse computazionali della piattaforma cloud UAV.</td></tr><tr><td>Contenitori Linux (LXC)</td><td>Canonical Ltd.</td><td></td><td>Tecnologia di virtualizzazione (Software) che consente l'erogazione delle funzioni di rete virtuale descritte nell'esperimento. Codice sorgente disponibile online: Scheda di</td></tr><tr><td>espansione https://linuxcontainers.org Lithium Battery Pack. Modello KY68C-UK</td><td>Kuman</td><td></td><td>Alimentatore a batteria HAT (Hardware Attached on Top) per le unità di calcolo della piattaforma cloud UAV (ad esempio, il Raspberry Pis). Inoltre, questa apparecchiatura comprende la custodia utilizzata per collegare le unità di calcolo (ad esempio, i PI o RPi Raspberry) agli UAV.</td></tr><tr><td>MacBook Pro</td><td>portatile Apple</td><td></td><td>Commodity utilizzato durante l'esperimento per ottenere e raccogliere i risultati come descritto nel manoscritto.</td></tr><tr><td>ns-3 Network Simulator</td><td>nsnam</td><td></td><td>(Software) Un simulatore di rete a eventi discreti che fornisce il substrato di comunicazione sottostante alla stazione di emulazione spiegato nella sezione "Protocollo" (più specificamente nel passaggio "2. Convalida la funzionalità delle unità di softwarizzazione tramite emulazione"). Codice sorgente disponibile 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 del sistema NFV configurato nell'esperimento. Codice sorgente disponibile 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) Software open source utilizzato per configurare sia la piattaforma cloud UAV che il cloud principale all'interno dell'esperimento. Codice sorgente disponibile online: https://docs.openstack.org/ocata/install-guide-ubuntu</td></tr><tr><td>Ping</td><td>Open source tool</td><td></td><td>(Software) Uno strumento di test open source, che verifica la connettività tra due dispositivi connessi tramite una rete di comunicazione. Inoltre, questo strumento permette di valutare le prestazioni della rete poiché calcola il Round Trip Time (ovvero il tempo impiegato per inviare e ricevere un pacchetto di dati dalla rete). Codice sorgente disponibile online: https://packages.debian.org/es/sid/iputils-ping</td></tr><tr><td>Power Edge R430</td><td>Dell</td><td></td><td>Server per computer di alto profilo che fornisce la capacità di calcolo all'interno della piattaforma cloud principale presentata nell'esperimento.</td></tr><tr><td>Power Edge R630</td><td>Apparecchiatura Dell</td><td></td><td>utilizzata per l'hosting della macchina virtuale (VM) incaricata di eseguire lo stack MANO. Inoltre, il nodo controller OpenStack viene eseguito anche come VM in questo dispositivo. Si noti che l'uso di questo dispositivo non è strettamente necessario. Le operazioni eseguite da questo dispositivo potrebbero essere eseguite da un'apparecchiatura con prestazioni inferiori a causa delle specifiche di risorse non elevate delle VM sopra menzionate.</td></tr><tr>Telefono Wi-FI <td>ZyXEL</td><td></td> Voice over IP <td>Prestige da 2000 W</td><td>, compatibile con lo standard di comunicazione wireless IEEE 802.11b. Questo dispositivo viene utilizzato per effettuare la chiamata VoIP attraverso il servizio di rete ospitato dalla piattaforma descritta per l'esecuzione dell'esperimento.</td></tr><tr><td>Lampone PI. Modello 3b</td><td>Raspberry Pi Foundation</td><td>Modello selezionato di Single Board Computer (SBC) utilizzato per fornire la capacità computazionale alla piattaforma cloud UAV dell'esperimento.</td><td></td></tr><tr>Strumento <td></td><td>open source</td> <td>SIPp</td> <td>(software) Uno strumento di test open source, che genera traffico del protocollo SIP. Questo strumento consente di verificare il corretto supporto del traffico di segnalamento richiesto in un servizio di telefonia IP come quello implementato nell'esperimento. Codice sorgente disponibile online: http://sipp.sourceforge.net</td></tr><tr><td>Tcpdump</td><td>Open source tool</td><td></td><td>(Software) Uno strumento open source che consente l'acquisizione e l'analisi del traffico di rete. Codice sorgente disponibile online: https://www.tcpdump.org</td></tr><tr><td>Trafic</td><td>Open source tool</td><td></td><td>(Software) Un pianificatore di flusso di sorgente aperto che viene utilizzato per convalidare la capacità del servizio di rete distribuito per elaborare il traffico di dati generato durante una chiamata di telefonia IP. Il codice sorgente è disponibile online all'indirizzo: https://github.com/5GinFIRE/trafic</td></tr></tbody></table>

distribuzione automatizzata di un servizio di telefonia con protocollo internet su veicoli aerei senza equipaggio mediante virtualizzazione delle funzioni di rete

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

Il paradigma NFV (Network Function Virtualization) è una delle tecnologie abilitanti chiave nello sviluppo dellaquinta generazione di reti mobili. Questa tecnologia mira a ridurre la dipendenza dall'hardware nella fornitura di funzioni e servizi di rete utilizzando tecniche di virtualizzazione che consentono la softwarization di tali funzionalità su un livello di astrazione. In questo contesto, cresce l'interesse nell'esplorare il potenziale dei veicoli aerei senza equipaggio (UAV) per offrire una piattaforma flessibile in grado di consentire operazioni NFV a costi costi su aree geografiche delimitate.
Per dimostrare la fattibilità pratica dell'utilizzo delle tecnologie NFV nelle piattaforme UAV, viene presentato un protocollo per creare un ambiente NFV funzionale basato su tecnologie open source, in cui un insieme di piccoli UAV fornisce le risorse di calcolo che supportano l'implementazione di servizi di rete moderatamente complessi. Quindi, il protocollo descrive in dettaglio i diversi passaggi necessari per supportare la distribuzione automatica di un servizio di telefonia IP (Internet Protocol) su una rete di UAV interconnessi, sfruttando le capacità dell'ambiente NFV configurato. I risultati della sperimentazione dimostrano il corretto funzionamento del servizio dopo la distribuzione. Sebbene il protocollo si concentri su un tipo specifico di servizio di rete, ovvero la telefonia IP, i passaggi descritti possono fungere da guida generale per distribuire altri tipi di servizi di rete. D'altra parte, la descrizione del protocollo considera le attrezzature e i software concreti per configurare l'ambiente NFV (ad esempio, specifici computer a scheda singola e software open source). L'utilizzo di altre piattaforme hardware e software può essere fattibile, anche se l'aspetto di configurazione specifico dell'ambiente NFV e la distribuzione del servizio possono presentare variazioni rispetto a quelle descritte nel protocollo.

Sulla base dei dati ottenuti durante l'esecuzione dell'esperimento, in cui viene eseguita una vera e propria chiamata VoIP e seguendo i passaggi indicati dal protocollo per raccogliere queste informazioni, figura 2 illustra la funzione di distribuzione cumulativa del ritardo end-to-end misurato tra due elementi di apparecchiature dell'utente finale (cioè un computer portatile e un telefono IP). Questa apparecchiatura utente rappresenta due dispositivi interconnessi tramite le vAN AP del servizio di rete distribuito. Più dell'80% delle misurazioni di ritardo end-to-end erano inferiori a 60 ms e nessuna di esse era superiore a 150 ms, il che garantisce metriche di ritardo appropriate per l'esecuzione di una chiamata vocale.
Nella figura 3 viene illustrato lo scambio di messaggi di segnalazione DNS e SIP. Questi messaggi corrispondono alla registrazione di uno degli utenti nel server di telefonia IP (cioè l'utente il cui telefono IP è connesso al VNF AP dove è in esecuzione lo strumento "tcpdump") e alla creazione della chiamata vocale.
Infine, Figura 4 e Figura 5 Mostra il traffico dati acquisito durante la chiamata. In particolare, il primo rappresenta il flusso costante di pacchetti vocali trasmessi e ricevuti da uno dei telefoni wireless durante la chiamata, mentre il secondo illustra il nervosismo in avanti con un valore medio inferiore a 1 ms.
I risultati ottenuti nell'esperimento per le cifre di ritardo (ritardo end-to-end e nervosismo) soddisfano le raccomandazioni specificate dall'International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector (ITU-T)35. Di conseguenza, la chiamata vocale progrediva senza difetti e buona qualità del suono. Questo esperimento ha convalidato la fattibilità pratica dell'utilizzo di tecnologie NFV e UAV per distribuire un servizio di telefonia IP funzionale.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig01.jpg"> Figura 1: Panoramica del servizio di rete, che illustra i VNF, le entità in cui vengono eseguiti e le reti virtuali necessarie per la fornitura del servizio di telefonia IP. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig01large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig02.jpg"> Figura 2: ritardo end-to-end. Rappresentazione del ritardo end-to-end offerto alle apparecchiature per l'utente finale collegate ai VNF AP. A tale scopo, la funzione di distribuzione cumulativa del ritardo end-to-end è stata calcolata dai campioni RTT misurati ottenuti con lo strumento da riga di comando "ping". <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig2large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig03.jpg"> Figura 3: Messaggi di registrazione utente e di segnalazione delle chiamate. Illustrazione del traffico di segnalazione (DNS e SIP) scambiato per registrare un utente nel server di telefonia IP e per creare e terminare la sessione multimediale che supporta l'esecuzione della chiamata vocale. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig3large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig04.jpg"> Figura 4: flusso dei pacchetti vocali. Rappresentazione del traffico vocale scambiato durante la chiamata, misurata in uno dei VNF AP. (Abbreviazioni: RX - ricezione, RX , trasmissione, RTP , protocollo di trasporto in tempo reale). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig4large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60425/60425fig05.jpg"> Figura 5: Evoluzione del jitter di rete durante la chiamata. Rappresentazione del jitter sperimentato dai pacchetti vocali trasmessi in avanti da un telefono all'altro. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60425/60425fig5large.jpg" target="_blank">Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>

L'obiettivo del protocollo descritto è duplice: configurare un ambiente di virtualizzazione delle funzioni di rete utilizzando veicoli aerei senza equipaggio come entità computazionali che forniscono la struttura sottostante per eseguire funzioni di rete virtualizzate e utilizzare questo ambiente per supportare l'implementazione automatizzata di un servizio di telefonia di protocollo Internet funzionale sui veicoli aerei.

Distribuzione automatizzata di un servizio di telefonia con protocollo Internet su veicoli aerei senza equipaggio mediante virtualizzazione delle funzioni di rete

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

Questo protocollo può aiutare nella distribuzione automatizzata di servizi di telecomunicazione su dispositivi vincolati, ad esempio con il servizio di telefonia fornito attraverso una rete aerea di veicoli aerei senza equipaggio. Il vantaggio di questa soluzione è che facilita la rapida diffusione dei servizi rispetto alle aree geografiche limitate, per le quali le infrastrutture di comunicazione potrebbero non essere disponibili o insufficienti. Questo protocollo è stato definito nell'ambito della ricerca sulla terza generazione di reti mobili e si basa su tecnologie di utilizzo delle funzioni normali all'avanguardia.Questo metodo è stato dimostrato utilizzando i prototipi avanzati disponibili qui a 5TONIC, il laboratorio leader europeo nel 5G, ma può essere dimostrato anche senza i nostri sistemi virtuali 5G. Per verificare la corretta configurazione di una piattaforma cloud UAV, accedere alla scheda Amministratore, Sistema, Informazioni di sistema utilizzando le informazioni di accesso appropriate e fare clic nelle sezioni Servizio di elaborazione e Agente di rete per verificare che lo stato degli elementi visualizzati sia attivo. Per configurare un esperimento, scaricare le immagini VNF che implementano i diversi componenti del servizio di telefonia IP dal repository dell'esperimento.Per caricare le immagini VNF sul VIM corrispondente, fare clic su Crea immagine e creare un'immagine utilizzando il modulo visualizzato. Dopo aver caricato le immagini per ogni VIM corrispondente, scaricare i descrittori VNF dell'esperimento dal repository dell'esperimento e accedere all'interfaccia utente grafica OSM con le credenziali di amministratore. Trascinare i descrittori nella scheda Pacchetti VNF.Quindi, scaricare l'NSD dal repository dell'esperimento e trascinare l'NSD nella scheda NS Packages dell'interfaccia utente grafica di OSM. Per aggiungere un account VIM per la piattaforma cloud UAV VIM e per la piattaforma cloud principale VIM, nella scheda Conti VIM fare clic su più Nuovo VIM e compilare il modulo visualizzato con le informazioni richieste per entrambi i VIM. Per avviare un esperimento, accedere all'interfaccia della riga di comando di OSM e distribuire il servizio di rete.Digitare il comando per eseguire il servizio di rete nell'interfaccia della riga di comando specificando il VIM che verrà utilizzato per ospitare ogni VNF. Quando l'interfaccia utente grafica di OSM indica una distribuzione riuscita del servizio di rete, attivare gli UAV e accedere all'applicazione di controllo di volo UAV. Quindi, controllare il volo di ogni UAV per mantenere stabilmente il veicolo ad un'altezza intermedia ed evitare qualsiasi turbolenza causata dalla rotazione dei motori vicino a una superficie.Per preparare un telefono IP per effettuare una chiamata, collegare una voce wireless tramite telefono IP a uno dei punti di accesso offerti dal servizio di rete. Fare quindi clic su Avanzate e TCP/IP e verificare che gli indirizzi IP e router siano configurati correttamente. Per abilitare lo scambio appropriato di messaggi di segnalazione con il server di telefonia IP, apri l'app e fai clic su Assistente e usa un account SIP per creare un account utente.Specificare quindi il nome host del server di telefonia IP VNF. Se si utilizza una voce portatile tramite telefono IP, adottare misure simili a quanto appena mostrato. Per creare una voce in una rubrica telefonica IP, fare clic su Opzioni e immettere l'indirizzo o il numero di telefono nella finestra.Una volta che l'esperimento presenta i partecipanti alla chiamata nelle rispettive posizioni, uno degli utenti può avviare una chiamata di telefonia IP. Per avviare la chiamata all'altra parte, premere il pulsante Chiama. Quando l'altro telefono IP inizia a squillare, utilizzare il pulsante Chiama per accettare la chiamata in arrivo.Per raccogliere i risultati sperimentali, collegare un laptop di base a uno dei punti di accesso wireless ed eseguire lo strumento da riga di comando ping all'indirizzo IP collegato dal telefono all'altro punto di accesso per oltre 180 secondi. Una volta stabilita la connessione con il punto di accesso, verificare la connettività IP con il telefono IP e salvare le misurazioni del tempo di andata e ritorno. Per acquisire il traffico scambiato durante la chiamata IP, eseguire lo strumento da riga di comando dump TCP in uno dei VRF del punto di accesso in esecuzione e salvare il traffico in un file, abilitando il flag di scrittura dello strumento da riga di comando al momento dell'esecuzione e specificando il nome del file.Eseguire quindi una nuova chiamata di telefonia IP e mantenere la chiamata per un periodo di tempo specifico prima di terminare la chiamata. Qui, i dati di una vera chiamata voice over IP dimostrano la funzione di distribuzione cumulativa del ritardo end-to-end misurato tra due elementi dell'apparecchiatura dell'utente finale. Più dell'80% delle misurazioni del ritardo end-to-end erano inferiori a 60 millisecondi in questa analisi e nessuna delle misurazioni era superiore a 140 millisecondi, garantendo le metriche di ritardo appropriate per l'esecuzione di una chiamata vocale.Qui, uno scambio dei messaggi di segnalazione DNS e SIP viene illustrato con i messaggi corrispondenti alla registrazione di uno degli utenti nel server di telefonia IP e all'istituzione della chiamata vocale. In questo grafico rappresentativo del traffico dati acquisito durante una chiamata, viene mostrato un flusso costante di pacchetti vocali trasmessi e ricevuti da uno dei telefoni wireless durante la chiamata. In questo grafico, è possibile osservare il jitter nella direzione in avanti del traffico dati, con un valore medio inferiore a 1 millisecondo.Quando si riproduce questo protocollo, è importante considerare l'utilizzo di computer a porta singola per eseguire i contenitori di virtualizzazione. Questo protocollo potrebbe potenzialmente essere utilizzato in altri ambienti in cui i dispositivi vincolati alle risorse potrebbero essere disponibili, ad esempio, negli ambienti nord-est. Se il protocollo include uno sperimentatore della procedura di volo, assicurati di seguire le misure di sicurezza appropriate e la relativa dichiarazione normativa.

automated-deployment-an-internet-protocol-telephony-service-on

Research

Ricerca

JoVE Journal

Engineering

Ingegneria

L'obiettivo del protocollo descritto è supportare l'incorporazione flessibile di infrastrutture di sperimentazione 5G in un ecosistema NFV multi-sito, attraverso un'architettura di rete overlay basata su VPN. Inoltre, il protocollo definisce come convalidare l'efficacia dell'integrazione, compresa una distribuzione di servizi verticali multi-sito con piccoli veicoli aerei compatibili con NFV.

Integrazione di infrastrutture di sperimentazione 5G in un ecosistema NFV multisito

Presentiamo una piattaforma virtuale open source per condurre interviste motivazionali in tempo reale, combinando linguaggio all'avanguardia e modelli di diffusione per adattarsi al comportamento e al profilo degli utenti. Utilizzando la piattaforma Greta 2.0, supporta vari argomenti, inclusi interventi legati alla nutrizione e allo sport, e offre uno strumento flessibile e validato per migliorare le interazioni terapeutiche digitali.

Agente virtuale per l'intervista motivazionale in tempo reale integrando modelli adattivi di comportamento non verbale e di linguaggio

Questo documento dimostra un protocollo per la rifusione sperimentali limiti di modello semplificato in termini conservativi e aggressive su un nuovo modello di fisica arbitraria. Pubblicamente disponibili LHC risultati sperimentali possono essere rifusi in questo modo in limiti su quasi ogni nuovo modello della fisica con una firma supersimmetria-like.

Impostazione dei limiti di Supersimmetria utilizzando modelli semplificati

Presentiamo un protocollo per l'utilizzo di un tribometro piezoelettrico assistito e di un profilometro ottico per studiare la dipendenza dell'usura ultrasonica e della riduzione dell'attrito dalla velocità lineare, dalla pressione di contatto e dalle proprietà della superficie.

Esperimenti su ultrasuoni lubrificazione Utilizzando un tribometro piezoelettrico-assistita e Profilometro ottico

Viene descritta la procedura di acquisizione dati per determinare le funzioni di sensibilità incorporate. I dati vengono acquisiti e vengono mostrati risultati rappresentativi per una pala di turbina eolica su scala residenziale.

Data Acquisition Protocollo per la determinazione delle funzioni di sensibilità embedded

Qui viene presentato un protocollo per il test elettrochimico di una batteria aprotica Li-O2 con la preparazione di elettrodi ed elettroliti e un'introduzione dei metodi di caratterizzazione utilizzati di frequente.

Protocollo di elettrochimica di test e caratterizzazione di aprotico Li-O<sub&gt; 2</sub&gt; Batteria

Presentiamo protocolli da utilizzare nella misurazione di dimensioni prodotto a goccia da ugelli agricoli utilizzati per entrambe le applicazioni basate agrochimici aeree e di terra. Questi metodi presentati sono stati sviluppati per fornire dati coerenti e ripetibili dimensione delle gocce sia inter e intra-laboratorio, quando si utilizzano sistemi di diffrazione laser.

Misurare Spray Dimensione Goccia dagli ugelli agricole con laser diffrazione

Vi presentiamo un protocollo per la realizzazione di 1-D cavità a cristallo fotonico in fibre di silice diametro subwavelength (nanofibre ottici) utilizzando femtosecondi ablazione laser-indotta.

Fabbricazione di 1-D Photonic cristallo cavità su una nanofibre Utilizzando ablazione laser a femtosecondi-indotta

Qui, presentiamo il protocollo per la misura in situ di carbonio nel suolo usando la tecnica di neutroni-gamma per singolo punto misure (modalità statica) o campo medie (modalità di scansione). Inoltre descriviamo la costruzione del sistema ed elaborare procedure di trattamento dei dati.

Misure del carbonio nel suolo di neutroni-Gamma analisi statica e modalità di scansione

Vi presentiamo un protocollo il design modulare e produzione di robot intelligenti per aiutare i lavoratori scientifici e tecnici di progettare robot intelligenti con le attività di produzione speciale in base alle esigenze personali e individualizzato di progettazione.

La modularità e la produzione di un Robot intelligente basato su una strategia di controllo ad anello chiuso

Scopri come configurare la virtualizzazione delle funzioni di rete su veicoli aerei senza equipaggio per distribuire servizi di telefonia IP in aree con infrastrutture limitate. Questo metodo garantisce ritardi end-to-end inferiori a 60 millisecondi.

Distribuzione automatizzata di un servizio di telefonia con protocollo Internet su veicoli aerei senza equipaggio mediante virtualizzazione delle funzioni di rete (Video) | JoVE Journal

Distribuzione automatizzata di un servizio di telefonia con protocollo Internet su veicoli aerei senza equipaggio mediante virtualizzazione delle funzioni di rete

Esplora altri video