Name: 5G実験インフラをマルチサイトNFVエコシステムに統合 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-02-03T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 15 s
Description: 学ぶ、VPNベースのオーバーレイネットワークを用いてリモートサイトをマルチサイトNFVエコシステムに統合する手法。このプロトコルは協働実験活動を支援し、スマート農業などの垂直サービス展開を可能にする。

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この作業は、欧州のH2020 LABYRINTHプロジェクト(補助金契約H2020-MG-2019-TwoStages-861696)とTRUE5Gプロジェクト(PID201)によって部分的にサポートされました スペイン国立研究庁が出資する9-108713RB-C52PID2019-108713RB-C52 / AEI / 10.13039/501100011033)さらに、ボルハ・ノガレス、イワン・ビダル、ディエゴ・R・ロペスの作品は、ヨーロッパのH2020 5G-VINNIプロジェクト(815279の交付契約番号)によって部分的にサポートされています。最後に、アレハンドロ・ロドリゲス・ガルシアがこの作品の実現に向けて彼のサポートに感謝します。

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<li>OpenVPN How to Installation Guide. OpenVPN. , Available from: 
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 <a target="_blank" href="https://osm.etsi.org/gitweb/?p=osm/openvim.git">https://osm.etsi.org/gitweb/?p=osm/openvim.git</a> (2020).</li>
<li>A cloud service-delivery platform to operate and manage cloud-service businesses. VMware Cloud Director. , Available from: 
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<li>A broadly adopted cloud platform offering services from datacenters globally. Amazon Web Services (AWS). , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://aws.amazon.com">https://aws.amazon.com</a> (2020).</li>
<li>Microsoft cloud computing service for developing and managing services and applications through Microsoft-managed datacenters. Microsoft Azure. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://azure.microsoft.com/en-us">https://azure.microsoft.com/en-us</a> (2020).</li>
<li>Eclipse fog05, The End-to-End Compute, Storage and Networking Virtualization solution. Eclipse Foundation. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://fog05.io">https://fog05.io</a> (2020).</li>
<li>Nogales, B., et al. <a target="_blank" href="https://dx.doi.org/10.3791/60425">Automated Deployment of an Internet Protocol Telephony Service on Unmanned Aerial Vehicles Using Network Functions Virtualization.</a> Journal of Visualized Experiments. (153), e60425(2019).</li>
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<li>Paho-mqtt 1.5.0. A Python library implementing the MQTT client version 3.1.1. PYPI. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://pypi.org/project/paho-mqtt/">https://pypi.org/project/paho-mqtt/</a> (2020).</li>
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 <a target="_blank" href="https://www.fortinet.com">https://www.fortinet.com</a> (2020).</li>
<li>Open source tool to monitor the status of the service offered by an OpenVPN server. Openvpn-monitor. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://github.com/furlongm/openvpn-monitor">https://github.com/furlongm/openvpn-monitor</a> (2020).</li>
</ol>

著者らは開示するものは何もない。

前述のプロトコルの最も重要な側面の 1 つは、地理的な場所の観点から(リモート サイトとのネットワーク通信の帯域幅と遅延がサポートしている限り)、NFV エコシステムに新しい計算インフラストラクチャを組み込む優れた柔軟性です。VPN ベースのオーバーレイ ネットワーク アーキテクチャを通じて、リモート サイトを NFV エコシステムの中央施設に接続するための仮想リンクを確立できます。このアプローチにより、NFV エコシステムのサイト間で NFV とデータ通信をサポートする効果的かつ安全なチャネルを提供できるため、展開されたサービスから NFV オーケストレーション プロセスおよびデータに関する機密情報に外部の関係者がアクセスしたり、機密情報を変更したりする可能性が低くなります。このコンテキストでは、プロトコルは、新しいインフラストラクチャの統合を可能にする外部サイトと VPN 資格情報を安全に共有する特定の方法論も記述します。このプロトコルは、カルロス3世デ・マドリード、テレフォニカ、IMDEAネットワークス研究所によって5TONICで利用可能になったNFVエコシステムを使用して例示されていますが、このプロトコルのステップ1で述べた以前の必要条件を満たす他のNFV環境で利用される一般的なものです。
さらに、プロトコルの実装に対してオープンソースツールとソフトウェアを独占的に活用することを強調する価値があります。異なる独自のソリューション (Fortinet35など)によって提供される可能性のある潜在的に有益な機能にもかかわらず、オープンソース開発の使用は、コスト効率、オープンソースコミュニティが提供する広範なソフトウェアサポート、および高い信頼性などの固有の特性のために、プロトコルに包含されるすべての要素の統合を促進しました。 それらのいくつかを挙げるためだけに。また、オープンソース技術の活用は、類似した性質のコンポーネント間の相乗効果を促進する可能性もあります。たとえば、プラットフォームを使用してクライアントの VPN 接続状態を監視するために、プロトコル全体で実装される VPN サービスは、Open-vpn モニタ ツール36 (OpenVPN サーバーと相互運用可能な Python ベースの監視ツール) に依存できます。
一方、プロトコル仕様では、検証のために、異なるサイト間でネットワーク サービスをインスタンス化することを検討しています。この点に関しては、特定のサイトでのサービスの展開は、サイトでのコンピューティング、ストレージ、ネットワーク リソース、および展開を実行するために必要な特殊な機器 (NFV 対応の SUV など) の可用性に左右されることを強調することが重要です。これはプロトコルの制限ではなく、このペーパーで説明する実験の再現に関心のある関係者が考慮する必要があります。
さらに、ネットワークサービスの展開に必要な時間は、オーケストレーターと異なるVIM間のネットワークパス、VIMとその管理計算ノード間のデータ通信のパフォーマンス、およびこれらの計算ノードの本質的な性質(利用可能なコンピューティングリソースのためだけでなく、 ネットワーク機能の仮想化を行うために組み込まれた技術も含まれています)。
最後に、このプラットフォームとそのVPNサービスがこれまでに使用されたヨーロッパのプロジェクトやコラボレーション作品(例えば、5GINFIRE、5GRANGEまたは5GCity、この文書の導入で言及されている)に対する優れたパフォーマンスを考えると、それはカルロス3世デ・マドリード大学が新たにヨーロッパのプロジェクトで重要な要素とみなされます。 テレフォニカ、IMDEAネットワーク研究所は、ホライゾン2020ラビリンス、またはTRUE-5Gのような国家プロジェクトなどの参加しています。

第5世代のモバイルネットワーク(5G)の導入は、10年の初めから通信業界に革命を起こすことを暗示しており、通信事業者は5G傘1,2の下で開発された新しいネットワーキングサービスとアプリケーションのはるかに厳しい仕様に対処することを要求しています。.これらの新しい仕様には、データレートの増加、ワイヤレス伝送の遅延の改善、運用コストの削減などがありますが、これらに限定されません。この新世代の改善の基盤となる技術の中で、ネットワーク機能仮想化3(NFV)は、その主要なイネーブラーの一つとなっています。NFV は、データセンター内のサーバー コンピュータなどの汎用物理機器を代わりに使用して、従来は専用ハードウェアで中継するネットワーク機能をソフトワレーゼーションする能力を提供します。この新しいパラダイムにより、通信事業者と垂直産業は、ネットワーク機能とサービスをソフトウェアコンポーネントのセットとして展開し、サービスの導入と保守の両方のコストを削減し、ネットワークインフラストラクチャの弾力性を大幅に向上させることができます。このアプローチにより、ほとんどのネットワークおよび垂直固有の機能に専用の (通常は複雑で再利用可能な) デバイスを使用する必要が軽減または排除され、運用の自動化のレベルが大幅に高く、より密度の高い、導入コストとメンテナンス コストを削減できます。
NFV環境が提供できるすべての利点を考慮すると、通信分野の関係者の多くがNFV環境で新しいサービスアイデアのテストにますます関与しているのは当然です。この文脈では、テレフォニカとIMDEAネットワーク研究所は、5G技術に焦点を当てたオープンな研究とイノベーションの研究室である5TONIC4を作成しました。マドリード(スペイン)に拠点を置くこの研究所は、5Gサービスの開発と検証を促進するために、研究やパートナーのために利用可能な技術の広い範囲を持っています。特に、この研究室には、開発者がETSI準拠のNFVエコシステム5上で新しいNFVベースのアプリケーションとサービスを展開し、テストすることができる実験的なNFVプラットフォームがあります。したがって、設計の選択と技術提案に関する実験的な結論は、実稼働ネットワークよりもはるかに柔軟な現実的な環境で導き出すことができます。このプラットフォームは、複数の外部サイトにわたる実験活動をサポートするように設計されており、明確に定義されたプロトコルを使用して5TONICに柔軟に相互接続することができます。
5TONIC NFVエコシステムに採用されている技術的なソリューションは、ETSIホストのオープンソースMANO(OSM)ソフトウェア6を使用して実装された単一のNFVオーケストレーターの利用を考慮する。これは、ネットワーク サービス (NS) のライフサイクルの管理と調整を担当する要素です。これらのサービスは、NFVプラットフォームに統合された任意のサイトに展開できる仮想化ネットワーク/垂直機能(VNF)の構成として構築することができます。5TONIC NFVエコシステムの設計は、H2020 5GINFIREプロジェクト7,8の文脈で行われ、ヨーロッパとブラジルの8つの垂直特異的実験インフラで、競争的なオープンコールプロセスを通じて選択された25以上の実験の実行をサポートするためにプラットフォームが使用され、後者はトランスオーシャンリンクを介して接続されています。さらに、プラットフォームを活用して、スペインの全国規模で分散NFVテストベッドを構築し、スペインの5GCityプロジェクト9、10内の実験活動を支援しました。最近では、プラットフォームにブラジルのサイトが統合され、ブラジルとヨーロッパの間で確立された研究とイノベーション協力の文脈での共同デモ活動を支援する(すなわち、5GRANGEプロジェクト11,12)。最後に、インフラストラクチャは、5G-VINNI プロジェクト13、14の範囲でサード パーティの実験をサポートするために使用されています。図 1 に、NFV プラットフォームの地理的分布を確認できます。
独自のNFVインフラストラクチャをホストする関心のある組織は、5TONICステアリングボードの承認を受けて5TONIC NFVエコシステムに柔軟に接続し、分散エコシステム内のテスト対象プロバイダーとなり、共同実験とデモンストレーション活動に参加することができます。このためには、OSMソフトウェアスタックに準拠したVIM(仮想インフラストラクチャ・マネージャ)を搭載する必要があります。5TONIC NFV オーケストレーターは、特定のサービス展開に関連するサイトの VIM と対話し、ネットワーク サービスを構成する VNF のインスタンス化と相互接続に必要なコンピューティング、ストレージ、ネットワーク リソースの割り当てと設定を調整し、そのライフサイクルをオンボーディングから最終的な廃棄まで制御します。
5TONIC NFV エコシステムは、相互接続されたサイト内での制御とデータ トラフィックの交換を管理するために、仮想プライベート ネットワーク(VPN)に基づくオーバーレイ ネットワーク アーキテクチャを使用します。このアプローチは、5TONIC エコシステムに統合された外部サイトへの PKI ベースの安全なアクセスを提供し、OSM ソフトウェア スタックとテストベッドに分散された異なる VIM 間で NFV 制御情報を交換するとともに、すべての VNF の管理と構成に必要な情報の交換を可能にします。さらに、このオーバーレイ ネットワークは、異なるサイトに展開される VNF 間でのデータ トラフィックの分散をサポートします。
このホワイト ペーパーでは、外部サイトを NFV エコシステムに組み込むプロトコルについて詳しく説明します。このプロトコルは、エコシステムが単一のNFVオーケストレーターによって管理され、中央サイトに設置され、外部サイトはオーケストレーターソフトウェアスタックに準拠したVIMソリューションを備えているものとします。提案されたプロトコルは、NFVサイトと垂直固有のインフラストラクチャの柔軟な組み込みで、実験生態系のリソースのポートフォリオをインクリメントすることができます。これにより、単一のNFVオーケストレーターの制御下で、複数のサイトにわたる新規ネットワークおよび垂直サービスのテストと検証が可能な分散MANOプラットフォームを作成できます。プロトコルの内部動作を説明するために、このプロセスは、外部NFVサイトを現在の5TONIC NFVエコシステムに追加し、外部サイトと5TONICで必要なコンポーネントを説明し、統合プロセス中に取られるすべての手順を例示する。 図 2 は、中央サイトと他の外部インフラストラクチャ間の VPN 接続を使用して、ネットワーク サービスを展開できる 5TONIC プラットフォームに新しい NFV ベースのテストベッドを接続した、統合の目的の概要を示しています。
さらに、このプロトコルの有効性を示すために、5TONICエコシステムとNFV対応小型無人航空機(SUV)を備えた外部サイトを使用して、シンプルな垂直サービスの展開が行われます。垂直サービスの設計は、この論文の説明目的のために簡略化されたVidalら9で提示された実験に触発されました。 図3 は、遠隔地でのスマートな農業活動を支援することを目的としたサービスの概要を示しています。このサービスは、SUVを使用して、作物場に散在する気象センサーによって生成されたデータを収集し、普及させるスマートファーミングサービスプロバイダーを考慮しています。簡潔にするために、この論文で紹介する実験では、温度、湿度、および圧力の測定を提供できる単一のSUAVとセンサを考慮しています。実験では、外部 NFV サイトは、SuAV 上で VNF として展開されている Wi-Fi アクセス ポイントをホストします。このVNFはセンサーへのネットワーク アクセス接続を提供し、感知されたデータをゲートウェイ機能に転送します。後者は、地上機器(ミニITXコンピュータ)にVNFとして配備されます。センサーからゲートウェイ機能へのデータの普及は、メッセージ キュー テレメトリ トランスポート (MQTT) プロトコル15に基づくパブリッシュ/サブスクライブアプローチに従います。ゲートウェイ機能は、Ma流入16 オープンソースプラットフォームに基づいて、NFVエコシステムの中央サイトでVNFとして利用可能になるモノのインターネット(IoT)サーバーに向けてデータを処理し、普及させます。最後に、このシナリオでは、3GPP 以外の携帯ネットワークでインターネット接続が提供されるリモート領域を想定しています。したがって、このサービスには、2 つの追加 VNF が含まれています: 1) アクセス ルータ VNF、非 3GPP アクセス ネットワーク17に接続された 3 GPP ユーザー機器のユーザー プレーン プロトコル スタックを実装します。2) アクセス ルータと IoT サーバ VNF 間の情報転送をサポートする、5G コア ネットワークのベースライン実装。この目的のために、5GコアVNFは、3GPP17で定義される非3GPPインターワーキング機能およびユーザプレーン関数のユーザプレーンの簡略化された実装を提供する。
最後に、 図 4 は、プロトコルの開発中に関係する最も関連性の高いプロセスを表し、その論理相互接続と、その実行を担当するエンティティを示しています。

<table><tbody><tr>実験で使用された<td>Bebop 2</td><td>Parrot</td><td></td><td>UAVは、RPisを輸送し、外部サイトのコンピューティングユニットに機動性を提供します。</td></tr><tr><td>BME280センサー</td><td>温度、気圧、湿度に関する環境条件を読み取ることができる</td><td>ボッシュ</td><td></td>センサー。</tr><tr><td>商用Intel Core Mini-ITX Computer</td><td>Logic Suppy</td><td></td><td>実験の外部aiteのOpenStackコントローラノード(VMとして実行中)をホストするコンピュータサーバ。さらに、この機器の別のユニット(RPisとともに)は、そのサイトに含まれるNFVインフラストラキュアの計算リソースに準拠しています。</td></tr><tr><td>Iptables Netfilter</td><td>- オープンソースツール</td><td></td><td>(ソフトウェア) Linuxカーネルファイアウォールrulsetを設定するためのオープンソースコマンドラインユーティリティ。ソースコードはオンラインで入手可能です:https://www.netfilter.org/projects/iptables/</td></tr> <tr><td>リチウム電池パック拡張ボード。Model KY68C-UK</td><td>Kuman</td><td></td> 外部<td>サイトのNFVインフラを構成するUAV計算ユニット用のバッテリー電源HAT(Hardware Attached on Top)。</td></tr><tr><td>MacBook Proの&nbsp;</td><td>Apple</td><td></td><td>Commodityのラップトップは、原稿に記載されている結果を取得して収集するために実験中に利用されました。</td></tr><tr><td>Mainflux</td><td>Mainflux Labs - オープンソースプラットフォーム</td><td></td><td>(ソフトウェア) IoT Server VNFと呼ばれる仮想ネットワーク機能を実装するための実験で使用されたオープンソースのモノのインターネット(IoT)プラットフォーム。さらに、このプラットフォームには、メトリックデータの視覚化とフォーマットを可能にするGrafanaに基づくオープンソースソフトウェアが含まれています。ソースコードはオンラインで入手可能: https://www.mainflux.com/</td></tr> <tr><td>Open Source MANO (OSM) - Release FOUR</td><td>ETSI OSM - 実験</td>で構成されたNFVシステムのオープンソースコミュニティ<td></td><td>(ソフトウェア)管理およびオーケストレーション(MANO)ソフトウェアスタック。オンラインで入手可能なソースコード:</td></tr> <tr><td>https://osm.etsi.org/docs/user-guide/ OpenStack - Release Ocata</td><td>OpenStack - Open source community</td><td></td><td>(ソフトウェア) 実験内で中央サイトのNFVインフラストラクチャと外部サイトのNFVインフラストラクチャの両方を設定するために使用されるオープンソースソフトウェア。オンラインで入手可能なソースコード: https://docs.openstack.org/ocata/install-guide-ubuntu</td></tr><tr><td>OpenVPN - Version 2.3.10</td><td>OpenVPN - オープンソースコミュニティ</td><td></td><td>NFVエコシステムの運用を可能にするオーバーレイネットワークの作成(エコシステムを構成するすべてのサイト間の接続性を提供)の実験で提示されたVPNサービスを実装するオープンソースソフトウェア。オンラインで入手可能なソースコード: https://openvpn.net/&nbsp;</td></tr><tr><td>Openvpn-monitor</td><td>Python - オープンソースソフトウェア</td><td></td><td>(ソフトウェア) Pythonコードに基づくオープンソースプログラムで、VPNサービスの状態を視覚化し、あらゆる瞬間に接続されているサイトを表示することができます。この目的のために、プログラムはOpenVPNで実装されたVPNサーバーから提供された情報を優先的にチェックします。ソースコードはオンラインで入手可能です:https://github.com/furlongm/openvpn-monitor&nbsp;</td></tr><tr><td>Paho-mqtt 1.5.0</td><td>Python - オープンソースライブラリ</td><td></td><td>(ソフトウェア) Pythonコードで開発されたオープンソースライブラリで、センサーが読み取ったデータをMQTT標準を使用して転送できるようにする&nbsp;オンラインで入手可能なソースコード:</td></tr> <tr><td>https://pypi.org/project/paho-mqtt/ Ping&nbsp;</td><td>Debian - オープンソースツール</td><td></td><td>(ソフトウェア) 通信ネットワークを介して接続された 2 つのデバイス間の接続性を検証するオープンソースのテストツール。さらに、このツールはラウンドトリップ時間(つまり、ネットワークからのデータパケットの送受信にかかる時間)を計算するため、ネットワークパフォーマンスを評価できます。&nbsp;オンラインで入手可能なソースコード: https://packages.debian.org/es/sid/iputils-ping</td></tr><tr><td>Power Edge R430</td><td>Dell</td><td></td><td>実験で提示された中央サイト内の計算能力を提供するハイプロファイルコンピュータサーバー。</td></tr><tr><td>Power Edge R430</td><td>Dell</td><td></td><td>仮想プライベートネットワーク(VPN)サービスのホスティングを担当するハイプロファイルコンピュータサーバー。このサービスをプロビジョニングするためのコンピューティング要件は、サービスに存在する暗号化操作のリソース消費のために高いことに注意してください。</td></tr><tr><td>Power Edge R630</td><td>MANO</td>スタックの実行を担当する仮想マシン(VM)をホストするために使用されるDell<td></td><td>機器。また、セントラルサイトのOpenStackコントローラノードも、このデバイスではVMとして実行されます。このデバイスの使用は厳密には必要ではないことに注意してください。このデバイスによって実行される操作は、前述のVMのリソース仕様が高くないため、パフォーマンスの低い機器によって実行される可能性があります。</td></tr><tr><td>ラズベリーPI。Model 3b</td><td>Raspberry Pi Foundation</td><td></td><td>実験の外部サイトに計算能力を提供するために使用されるシングルボードコンピュータ(SBC)の選択されたモデル。さらに、この SBC モデルは、センサーによって収集されたデータを解釈して送信するために、付属の現実的なサービスのデプロイ中に使用されます。</td></tr><tr><td>RPi.bme280 0.2.3</td><td>Python - オープンソースライブラリ</td><td></td><td>(ソフトウェア) センサーBosch BME280とのインターフェースを可能にし、そのセンサーが提供する読み取り値を解釈することを可能にするPythonコードで開発されたオープンソースライブラリ。ソースコードはオンラインで入手可能: https://pypi.org/project/RPi.bme280/</td></tr></tbody></table>

5g実験インフラをマルチサイトnfvエコシステムに統合

Integration of 5G Experimentation Infrastructures into a Multi-Site NFV Ecosystem

ネットワーク機能仮想化(NFV)は、モバイルネットワーク の第5世代、つまり5Gの主要なイネーブラーの1つと見なされてきました。このパラダイムは、通信および垂直サービスを展開する特殊なハードウェアへの依存を減らすことができます。この目的のために、ネットワーク機能をソフトワライズし、開発を簡素化し、展開時間とコストを削減するために仮想化技術に依存しています。この文脈では、カルロス3世デ・マドリード、テレフォニカ、IMDEAネットワークス・インスティテュートは、5G技術に焦点を当てたオープンネットワークイノベーションセンターである5TONIC内にNFVエコシステムを開発し、分散されたNFVインフラストラクチャ全体で複雑で現実の実験シナリオを作成することを可能にしました。この記事では、5TONIC をベースにしたマルチサイト NFV エコシステムに新しいリモート NFV サイトを組み込むために定義されたプロトコルを示し、既存のインフラストラクチャと新しく組み込まれたインフラストラクチャの両方の要件、オーバーレイ ネットワーク アーキテクチャを介した接続性、および新しいサイトを含めるために必要な手順について説明します。このプロトコルは、外部サイトを5TONIC NFVエコシステムに組み込むことによって例示される。その後、プロトコルは、サイト統合の成功を検証するために必要な検証手順を詳述します。これには、小型無人航空機(SUV)を備えたリモートNFVインフラストラクチャを使用したマルチサイト垂直サービスの展開が含まれます。これは、分散型実験シナリオを可能にするプロトコルの可能性を示す役割を果たします。

新しいサイトを中央のプラットフォームに組み込み、適切な機能を検証する 1 つのネットワーク サービスを実行するプロトコルに注意深く従った後、 図 6 は、オープン VPN-monitor ツールのスクリーンショットを示しています。新しいサイトがすべての通信に VPN を使用している様子を観察し、その通信が VPN に従ってこのデータ交換を可能にし、結果として新しいサイトが VPN サービスに正しく追加されることを示します。
図 3に示すように、ネットワーク サービスは、リモート インフラストラクチャにあるセンサーから中央サイトにあるサーバーに情報を配信しています。さらに、図 7は、OSM Web GUI からネットワーク サービスを正常に展開し、実験が中央サイト内にある MANO スタックから新しいリモート インフラストラクチャで適切にインスタンス化される方法を示しています。また、サービスの展開を完了するために実験に要する時間は約8分です。この値は、サービス記述子をオーケストレーション プラットフォームにオンボードするのに必要な時間と共に (約 9 秒、記述子ごとに 1.3 秒、NS と各 VNF 記述子の両方を考慮)、5G インフラストラクチャのパブリック プライベート パートナーシップ34で示されるように、サービス作成時間の 90 分の主要業績評価指標 KPI (90 分) を満たすことができます。この文脈において、Vidal et al.9で提示された作業は、提示されたプロトコルを使用して複数のサイトでサービス作成時間の詳細な分析を含む。
図8は、湿度、温度、圧力の値を含む、センサから収集されたデータを示しています。これらのサンプルは、センサーから 5TONIC にあるリモート サーバーに送信されるすべてのデータに対応し、これらの値はデータベースに格納されます。これらのデータはすべて、新しいインフラストラクチャを追加した後で、プラットフォームが実用的なネットワーク サービスを展開できること、およびサイト間の通信を正しく行うことができることを示しています。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig01v2.jpg"> 図1: VPNサービスサイトの配布プラットフォームを介した VPN サービスの配布と、そのリンク接続性 (すべて 5TONIC を通過)。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig01large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig02v2.jpg"> 図 2.プラットフォームと VPN サービスの概要。 この図は、プラットフォームのすべての要素(中央の場所、NFVインフラストラクチャ、VPNサービス、およびシステムに集約された新しいインフラストラクチャ)を示しています。また、要素間の接続も含まれます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig02largev2.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig03v2.jpg"> 図3: ネットワークサービスの概要 ネットワーク サービスに関係する要素、その配布、その論理的な接続、ネットワーク接続を示します。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig03large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig4v3.jpg"> 図4: プロトコルワークフロー 各列は、プロトコルの 1 つのセクションを表し、実行されるすべてのアクションが記述されている場合、それらと実行を担当するコンポーネントとの間の論理接続を表します。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig4v3large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig05v2.jpg"> 図5:ピン構成スキーム センサーのボード ピンと、そのセンサーを組み込んだ SBC の GPIO ピンとの間の物理的な接続を作成する方法を表す図。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig05large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig06v2.jpg"> 図 6: OpenVPN モニタ スナップショット 図は、集約されたインフラストラクチャが VPN サービスに接続されていることを示しています。さらに、この図は、他のリモート インフラストラクチャに属する追加の接続も示しています。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig06largev2.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig07v2.jpg"> 図 7: OSM NS の展開ステータス テスト ネットワーク サービスをリモート インフラストラクチャに正常に展開する OSM グラフィカル インターフェイス。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig07largev2.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig08v3.jpg"> 図8:センサによって収集されたデータの代表的な分析(A)センサーが5秒ごとに定期的に収集する温度データの図。(B) センサーが収集した湿度データを5秒ごとにグラフ化したものです。(C) センサーが収集した圧力データを5秒ごとに視覚的に描写する。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig08largev2.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>

このプロトコルの目的は、VPNベースのオーバーレイネットワークアーキテクチャを通じて、5G実験インフラストラクチャをマルチサイトNFVエコシステムに柔軟に組み込むことです。さらに、このプロトコルは、NFV対応の小型航空機によるマルチサイト垂直サービス展開を含む、統合の有効性を検証する方法を定義します。

5G実験インフラをマルチサイトNFVエコシステムに統合

Network Function Virtualization (NFV) has been regarded as one of the key enablers for the 5th Generation of mobile networks, or 5G. This paradigm allows ...

このプロトコルは、遠隔地や垂直インフラを組み込むために定義されており、他の都市や国でも共通のNFVエコシステムに利用できる可能性があります。このプロトコルの主な利点は、NFVエコシステム上の法的資源のポートフォリオを着実に増やすために、共同実験活動の開発を容易にする能力です。このプロトコルは、スペイン、ヨーロッパ、ブラジルの5TONICおよび垂直インフラを含む研究プロジェクトにおける複数の実験活動を既にサポートしています。そして、今後のトライアルを実装する VPN 資格情報を実装する新しいインフラストラクチャを作成し、適切な IP アドレス範囲を取得した後、VPN サーバーとの安全な接続を確立し、サイトを NFV エコシステムに統合し、VPN サーバーで次のコマンドを実行し、新しいクライアント オプションを選択します。 プロンプトリストから。VPN 資格情報を持つファイルを生成するために、その資格情報に関連付ける名前を導入します。示されたコマンドを使用して、VPN 資格情報を暗号化し、この VPN 資格情報ファイルを外部サイトの技術スタッフに安全で信頼性の高いチャネルを通じて提供します。暗号化キーを設定し、暗号化されたファイルの名前 (VPN 資格情報を含む) を設定します。新しいサイトで環境を設定し、NFV エコシステムとの接続を確立し、リモート NFV インフラストラクチャをセントラル サイトの OSM スタックに接続できるようにします。ネットワーク ルート機能をサポートするために、VPN エンドポイントで IP 転送をアクティブにするには、変更するコマンドを入力し、更新されたシステム構成をロードします。このコマンドを使用して、暗号化キーを使用して VPN 資格情報ファイルを復号化し、暗号化解除された資格情報ファイルを使用してオープン VPN ソフトウェアを起動します。VPN エンドポイントは VPN サーバーに対して認証され、適切な VPN 構成パラメータとネットワーク ルートを自動的に受信します。オープンスタックプロジェクトを作成するには、NFVエコシステムに統合される外部サイトの計算リソースのセットを指定し、管理者の資格情報を使用してOpen Stacksシステムのグラフィカルユーザーインターフェースにログインし、プラス作成ボタンをクリックしてプロジェクトを作成し、表示されたフォームを完成させ、要求された情報を入力します。 ユーザーのタブで、プラスのユーザーの作成ボタンをクリックし、表示されたフォームの必須フィールドに適切な情報を入力します。新しく作成したプロジェクトをプライマリ プロジェクトとして選択し、管理者ロールを選択して、前のステップで作成したプロジェクトを管理する有効なユーザーを作成します。セキュリティルールを変更するには、新しいサイトで VNF 通信権限を許可し、適切なログイン情報を使用してオープンスタックグラフィカルユーザーインターフェイスにアクセスし、プロジェクト、ネットワーク、セキュリティグループ、ルールの管理、およびルールの追加を選択します。ルールドロップダウンメニューで、SSH とすべての ICMP オプションを選択します。OpenStack でプロバイダーネットワークを作成するには、admin、ネットワーク、およびネットワークの作成をクリックします。以前に選択した IP アドレス範囲を使用して、新しいネットワークの詳細を入力します。2 つ目のプロバイダー ネットワークを作成するには、[admin]、[ネットワーク]、[ネットワーク]、[ネットワークの作成] をクリックし、割り当てられたアドレス範囲を使用して新しいネットワークの詳細を入力します。VIN 関連情報を共有した後、中央サイトの技術スタッフと共に、OSM が提供するコマンドラインインターフェイスを使用して、外部 NFV インフラストラクチャを中央サイトの OSM ソフトウェア スタックに接続します。NFV マルチサイト プラットフォームを検証するには、この図に示すリアルな垂直サービスを使用して、パブリック リポジトリからスマートファーミング ネットワーク サービスの VNF イメージをダウンロードすることから始めます。次に、対応するサイトの VIN にアップロードし、OSM コマンドライン インターフェイスにアクセスし、ネットワーク サービスを構成する各 VNF の OSM スタックに VNF 記述子をオンボードするコマンドを使用します。次に、このコマンドを使用して、OSM スタックにネットワーク・サービス記述子をオンボードします。スマート・ファーミング・ネットワーク・サービスをデプロイするには、OSM コマンド・ライン・インターフェースからコマンドを実行し、使用する VIM を指定して、各 VNF をホストします。その後、コマンドを使用して、ネットワーク サービスが展開されていることを確認します。指定されたコマンドを OSM コマンド行インターフェースに入力して、各 VNF の IP アドレス情報を取得します。取得した IP 情報を使用して IOT サーバー VNF にアクセスするコマンドを入力し、図のように、インターフェースが構成されていることを確認して、MQTT ゲートウェイ VNF と通信します。コマンドを入力して MQTT ゲートウェイ VNF にアクセスし、指示に示されたとおりにコマンドを実行して、MQTT ゲートウェイ VNF を初期化します。PMQTTゲートウェイVNFに向けて、センサーの読み取り値を送信するトランシーバ容量を備えた、それに気象センサーを取り付けることによって、単一のボードコンピュータを準備します。小型無人航空機の移動アプリケーションを使用して、アクセスポイントVNFをホストする航空機を離陸させ、車両を位置づけ、センサを用いて単一ボードコンピュータに無線カバレッジを提供し、センサによって収集されたデータの読み取りを担当する単一ボードコンピュータを取り付け、無線LAN/ワイヤレスアクセスポイントに、 アクセス ポイント VNF によって提供されます。接続が成功すると、センサーから MQTT ゲートウェイ VNF へのワイヤレス ネットワーク パスが有効になります。示されたコマンドを使用して、検出されたデータの送信を開始し、そのコマンドと URL を使用して、IOT サーバー VNF が提供する Web グラフィカル ユーザー インターフェイスにアクセスします。次に、センサーのデータ収集ボタンをクリックし、データを受信すると、ダッシュボードに含まれるグラフのリアルタイム更新を確認します。スマート農業サービスの実行の代表的な結果を得るために、適切な期間を待ちます。この図に示すように、オープン VPN モニタ ツールでは、新しいサイトが VPN サービスに接続され、NFV エコシステム内の新しいサイトのデータ交換通信と正しい統合が可能になります。ネットワーク サービスでは、リモート インフラストラクチャにあるセンサーからセントラル サイトにあるサーバーへの情報の配信が可能です。ここで、ネットワークサービスの展開が成功し、OSM Webグラフィカルユーザインターフェイスから、実験を適切にインスタンス化できる方法を示し、新しいリモートインフラストラクチャにおいて、中央サイト内に位置するナノスタックから、観察することができる。この図では、センサーから収集された温度、湿度、および圧力データは、プラットフォームが新しいインフラストラクチャを含めた後、サイト間の通信を正しく可能にする実用的なネットワーク サービスを展開できることを示しています。このプロトコルは、スマート農業、自動車、公共安全の実践に関する実験を支援するために既に使用されており、スマートシティ、製造、Eヘルスなど、他の多くの人々にも道を開いています。

integration-5g-experimentation-infrastructures-into-multi-site-nfv

Research

JoVE Journal

Engineering

工学

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