Name: 다중 사이트 NFV 생태계에 5G 실험 인프라 통합 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-02-03T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 15 s
Description: 배우세요 다중 사이트 NFV 생태계에 원격 인프라를 통합하는 방법을 VPN 기반 오버레이 네트워크를 통해. OpenStack 프로젝트 구성과 VNF 배포를 포함하며 스마트 팜 실시간 데이터 수집을 검증합니다.

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이 작품은 유럽 H2020 미로 프로젝트 (보조금 계약 H2020-MG-2019-TwoStages-861696)와 TRUE5G 프로젝트 (PID20)에 의해 부분적으로 지원되었습니다. 19-108713RB-C52PID2019-108713RB-C52 / AEI / 10.13039/501100011033) 스페인 국립 연구 기관에 의해 투자. 또한 보르하 노갈레스, 이반 비달, 디에고 R. 로페즈의 작품은 유럽 H2020 5G-VINNI 프로젝트(815279 보조금 계약 번호)에 의해 부분적으로 지원되었다. 마지막으로, 저자는 이 작품을 실현하는 동안 그의 지원에 대한 알레한드로 로드리게스 가르시아에게 감사드립니다.

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<li>Nogales, B., Sanchez-Aguero, V., Vidal, I., Valera, F. <a target="_blank" href="https://www.mdpi.com/1424-8220/18/12/4116">Adaptable and automated small uav deployments via virtualization.</a> Sensors. 18 (12), 4116(2018).</li>
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<li>Open Source Software for Creating Private and Public Clouds. OpenStack. , Available from: 
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<li>A broadly adopted cloud platform offering services from datacenters globally. Amazon Web Services (AWS). , Available from: 
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<li>Paho-mqtt 1.5.0. A Python library implementing the MQTT client version 3.1.1. PYPI. , Available from: 
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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>

저자는 공개 할 것이 없습니다.

이전에 설명된 프로토콜의 가장 중요한 측면 중 하나는 지리적 위치 측면에서의 분포에 관계없이 새로운 컴퓨팅 인프라를 NFV 에코시스템에 통합할 수 있는 뛰어난 유연성입니다(원격 사이트와의 네트워크 통신의 대역폭 및 대기 시간이 지원하는 한). 이는 VPN 기반 오버레이 네트워크 아키텍처를 통해 가능하며, 이를 통해 NFV 생태계의 중앙 부지에 원격 사이트를 연결하는 가상 링크를 구축할 수 있습니다. 이 방법을 사용하면 효과적이고 안전한 채널을 제공하여 NFV 생태계 사이트 간의 NFV 및 데이터 통신을 지원하여 외부 당사자가 NFV 오케스트레이션 프로세스 및 배포된 서비스의 데이터에 관한 중요한 정보에 액세스하거나 수정할 가능성을 줄일 수 있습니다. 이러한 맥락에서 프로토콜은 VPN 자격 증명을 새 인프라를 통합할 수 있는 외부 사이트와 안전하게 공유하는 특정 방법론에 대해서도 설명합니다. 이 프로토콜은 유니버시다드 카를로스 III 드 마드리드, 텔레포니카 및 IMDEA 네트웍스 연구소가 5TONIC에서 사용할 수 있는 NFV 생태계를 사용하여 예시되었지만, 이 프로토콜의 1단계에서 언급된 이전 요구 조건을 충족하는 다른 NFV 환경에서 활용되는 것이 일반적입니다.
또한 프로토콜 구현을 위한 오픈 소스 도구 및 소프트웨어의 독점적 활용을 강조할 가치가 있습니다. 다른 독점 솔루션(예: Fortinet35)이제공할 수 있는 잠재적으로 유익한 기능에도 불구하고 오픈 소스 개발의 사용은 비용 효율성, 오픈 소스 커뮤니티에서 제공하는 광범위한 소프트웨어 지원 및 높은 수준의 신뢰성과 같은 고유한 특성으로 인해 프로토콜에 의해 포괄되는 모든 요소의 통합을 용이하게 했습니다. 그냥 그들 중 몇 가지 이름을. 또한 오픈 소스 기술의 활용은 유사한 특성의 구성 요소 간의 시너지 효과를 촉진할 수 있습니다. 예를 들어, 플랫폼을 사용하는 클라이언트의 VPN 연결 상태를 모니터링하기 위해 프로토콜 전반에 걸쳐 구현된 VPN 서비스는 Open-VPN 모니터도구(OpenVPN 서버와 상호 운용할 수 있는 파이썬 기반 모니터링 도구)에 의존할 수 있습니다.
반면, 프로토콜 사양은 유효성 검사를 위해 여러 사이트에서 네트워킹 서비스의 인스턴스화를 고려합니다. 이와 관련하여 특정 사이트에 서비스 배포는 사이트의 컴퓨팅, 스토리지 및 네트워크 리소스의 가용성뿐만 아니라 배포를 수행하는 데 필요할 수 있는 특수 장비(예: NFV 지원 SUV)의 가용성에 따라 달라질 수 있음을 강조하는 것이 중요합니다. 이것은 프로토콜의 제한이 아니며 이 백서에 설명된 실험을 재현하는 데 관심이 있는 이해 관계자가 고려해야 합니다.
또한 네트워크 서비스의 배포를 수행하는 데 필요한 시간은 오케스트레이터와 다른 VIM 간의 네트워크 경로, VIM과 관리되는 계산 노드 간의 데이터 통신 성능, 또한 이러한 계산 노드의 본질적인 특성(사용 가능한 컴퓨팅 리소스로 인해) 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 또한 네트워크 기능의 가상화를 수행하기 위해 통합 된 기술).
마지막으로, 이 플랫폼과 VPN 서비스가 유럽 프로젝트 및 협업 작업(예: 5GINFIRE, 5GRANGE 또는 5GCity)에서 이 문서의 도입에 언급된 뛰어난 성과를 감안할 때, 유니버시다드 카를로스 III 드 마드리드가 있는 신흥 유럽 프로젝트에서 중요한 요소로 간주될 것입니다. 텔레포니카와 IMDEA 네트웍스 인스티튜트(IMDEA Networks Institute)가 참가하여 호라이즌 2020 미로 또는 TRUE-5G와 같은 국가 프로젝트와 같은 국가 프로젝트에 참여합니다.

5세대 이동통신망(5G)의 도입은 10년 초부터 통신산업에 혁명을 일으켰으며, 통신사업자는 5G 우산1,2에 따라 개발된 새로운 네트워킹 서비스 및 애플리케이션의 훨씬 더 까다로운 사양을 다루도록 요구하고있다. . 이러한 새로운 사양에는 데이터 전송 속도 증가, 무선 전송 대기 시간 개선 및 운영 비용 절감이 포함되나 이에 국한되지 않습니다. 이 새로운 세대의 개선의 토대를 구성하는 기술 중 네트워크 기능 가상화 3(NFV)는 주요 인에이블러 중 하나가 되었습니다. NFV는 데이터 센터의 서버 컴퓨터와 같은 일반 목적 물리적 장비를 대신 사용하여 일반적으로 특수 하드웨어를 중계하는 네트워크 기능을 소프트워화할 수 있는 기능을 제공합니다. 이 새로운 패러다임으로 통신 사업자와 수직 산업은 네트워크 기능과 서비스를 일련의 소프트웨어 구성 요소로 배포하고 서비스 배포 및 유지 관리 모두에서 비용을 절감할 뿐만 아니라 훨씬 더 높은 네트워크 인프라 탄력성을 촉진할 수 있습니다. 이 접근 방식은 대부분의 네트워크 및 수직별 기능에 전용(일반적으로 더 복잡하고 덜 재사용 가능한) 장치를 사용할 필요성을 완화하거나 제거하며 훨씬 더 높고 밀도가 높은 운영 자동화를 지원하므로 배포 및 유지 관리 비용이 절감됩니다.
NFV 환경이 제공할 수 있는 모든 장점을 고려할 때, 통신 분야의 많은 관련 이해 관계자가 NFV 환경에서 새로운 서비스 아이디어를 테스트하는 데 점점 더 많이 참여하고 있는 것은 당연합니다. 이러한 맥락에서 텔레포니카와 IMDEA 네트웍스 연구소는 5G 기술에 중점을 둔 개방형 연구 및 혁신 실험실인 5TONIC4를만들었습니다. 마드리드(스페인)에 본사를 둔 이 연구소는 연구 및 파트너가 5G 서비스의 개발 및 검증을 강화하기 위해 다양한 기술을 보유하고 있습니다. 특히 이 실험실에는 개발자가 ETSI 호환 NFV 생태계5에서새로운 NFV 기반 애플리케이션 및 서비스를 배포하고 테스트할 수 있는 실험적인 NFV 플랫폼이 있습니다. 따라서 설계 선택 및 기술 제안에 대한 실험적인 결론은 프로덕션 네트워크보다 훨씬 더 유연한 환경에서 도출될 수 있습니다. 이 플랫폼은 잘 정의된 프로토콜을 사용하여 5TONIC에 유연하게 상호 연결될 수 있는 여러 외부 사이트에서 실험 활동을 지원하도록 설계되었습니다.
5TONIC NFV 생태계에 채택된 기술 솔루션은 ETSI가 호스팅하는 오픈 소스 MANO(OSM) 소프트웨어6을사용하여 구현된 단일 NFV 오케스트레이터의 활용도를 고려한다. 이는 NS(네트워크 서비스)의 수명 주기를 관리하고 조정하는 요소입니다. 이러한 서비스는 NFV 플랫폼에 통합된 모든 사이트에 배포할 수 있는 가상화된 네트워크/수직 함수(VNF)의 구성으로 빌드될 수 있습니다. 5TONIC NFV 생태계의 설계는 H2020 5GINFIRE 프로젝트7,8의맥락에서 이루어졌으며, 이 플랫폼은 유럽에 위치한 8개의 수직별 실험 인프라와 브라질에 있는 8개의 수직별 실험 인프라를 통해 경쟁적인 오픈 콜 프로세스를 통해 선택된 25개 이상의 실험의 실행을 지원하는 데 사용되었으며, 후자는 대해 링크를 통해 연결되었습니다. 또한, 이 플랫폼은 스페인 5GCity 프로젝트9,10내에서 실험 활동을 지원하여 스페인에서 전국적인 규모로 분산 NFV 테스트베드를 구축하는 데 활용되었다. 최근에는 브라질과 유럽(예: 5GRANGE 프로젝트11,12)이수립된 연구 혁신 협력의 맥락에서 공동 데모 활동을 지원하기 위해 브라질 부지가 플랫폼에 통합되었습니다. 마지막으로, 인프라는 5G-VINNI 프로젝트13,14의범위에서 타사 실험을 지원하는 데 사용되었습니다. NFV 플랫폼의 지리적 분포는 그림 1에서볼 수 있습니다.
NFV 인프라를 호스팅하는 관심 있는 조직은 5TONIC 스티어링 보드의 승인을 받아 5TONIC NFV 생태계에 유연하게 연결하고 분산 생태계 내에서 테스트 베드 제공업체가 되어 공동 실험 및 데모 활동에 참여할 수 있습니다. 이를 위해 OSM 소프트웨어 스택을 준수하는 VIM(가상 인프라 관리자)을 탑재해야 합니다. 5TONIC NFV 오케스트레이터는 지정된 서비스 배포와 관련된 사이트의 VIM과 상호 작용하여 네트워크 서비스를 구성하는 VNF의 인스턴스화 및 상호 연결에 필요한 컴퓨팅, 스토리지 및 네트워크 리소스의 할당 및 설정을 조정하고 탑승 시 탑승부터 최종 폐기에 이르는 수명 주기를 제어할 수 있습니다.
상호 연결된 모든 사이트 내에서 제어 및 데이터 트래픽의 교환을 관리하기 위해 5TONIC NFV 생태계는 VPN(가상 사설망)을 기반으로 오버레이 네트워크 아키텍처를 사용합니다. 이 접근 방식은 5TONIC 생태계에 통합된 외부 사이트에 대한 안전한 PKI 기반 액세스를 제공하므로 OSM 소프트웨어 스택과 테스트베드에 분산된 다양한 VIM 간에 NFV 제어 정보를 교환할 수 있으며 모든 VNF를 관리하고 구성하는 데 필요한 정보의 교환을 할 수 있습니다. 또한 이 오버레이 네트워크는 서로 다른 사이트에 배포되는 VNF 간의 데이터 트래픽 보급을 지원합니다.
이러한 맥락에서 이 백서는 외부 사이트를 NFV 에코시스템에 통합하도록 설계된 프로토콜에 대해 자세히 설명합니다. 이 프로토콜은 에코소심이 중앙 사이트에 설치된 단일 NFV 오케스트레이터에 의해 제어되며 외부 사이트에는 오케스트레이터 소프트웨어 스택을 준수하는 VIM 솔루션이 있다고 가정합니다. 제안된 프로토콜을 사용하면 NFV 사이트와 수직별 인프라를 유연하게 통합하여 실험 생태계의 리소스 포트폴리오를 확대할 수 있습니다. 이를 통해 단일 NFV 오케스트레이터의 제어하에 여러 사이트에서 새로운 네트워크 및 수직 서비스를 테스트하고 검증할 수 있는 분산 MANO 플랫폼을 만들 수 있습니다. 프로토콜의 내부 작동을 설명하기 위해, 프로세스는 현재 5TONIC NFV 생태계에 외부 NFV 사이트를 추가하여 외부 사이트 및 5TONIC에서 필요한 구성 요소를 설명하고 통합 과정에서 취해야 할 모든 단계를 설명함으로써 예시될 것입니다. 그림 2는 중앙 사이트와 나머지 외부 인프라 간의 VPN 연결을 통해 네트워크 서비스를 배포할 수 있는 5TONIC 플랫폼에 연결된 새로운 NFV 기반 테스트베드를 사용하여 통합 목표에 대한 개요를 제공합니다.
또한, 프로토콜의 효과를 보여주기 위해, 간단한 수직 서비스의 배포는 NFV 지원 소형 무인 항공기(SUV)를 갖춘 5TONIC 생태계 및 외부 부지를 사용하여 전시될 것이다. 수직 서비스의 디자인은 이 논문의 일러스트 를 위해 단순화된 Vidal et al.9에제시된 실험에서 영감을 받았습니다. 그림 3은 외딴 지역에서 스마트 농업 활동을 돕는 것을 목표로하는 서비스를 간략하게 설명합니다. 이 서비스는 SUV를 사용하여 작물 필드에 흩어져 있는 기상 센서에 의해 생성된 데이터를 수집하고 전파하는 스마트 농업 서비스 제공업체를 고려합니다. 단순성을 위해 종이에 제시된 실험은 온도, 습도 및 압력 측정을 제공할 수 있는 단일 SUAV 및 센서를 고려합니다. 실험에서 외부 NFV 사이트는 SUAV를 통해 VNF로 배포되는 Wi-Fi 액세스 포인트를 호스팅합니다. 이 VNF는 센서에 대한 네트워크 액세스 연결을 제공하여 감지된 데이터를 게이트웨이 기능으로 전달합니다. 후자는 지상 장비(미니 ITX 컴퓨터)의 VNF로 배포됩니다. 센서에서 게이트웨이 함수로 데이터를 보급하는 것은 MQTT(메시지 큐링 원격 측정 전송)프로토콜(15)을기반으로 하는 게시/구독 접근 방식을 따릅니다. 게이트웨이 기능은 Mainflux16 오픈 소스 플랫폼을 기반으로 NFV 생태계의 중앙 사이트에서 VNF로 사용할 수 있는 사물 인터넷(IoT) 서버로 데이터를 배포합니다. 마지막으로 시나리오에서는 셀룰러 비 3GPP 액세스 네트워크에서 인터넷 연결이 제공되는 원격 영역을 가정합니다. 따라서 이 서비스에는 2개의 추가 VNF가 포함되어 있습니다: 1) 액세스 라우터 VNF는 비3GPP 액세스네트워크(17)에연결된 3GPP 사용자 장비의 사용자 평면 프로토콜 스택을 구현한다. 및 2) 액세스 라우터와 IoT 서버 VNF 사이의 정보 전달을 지원하는 5G 코어 네트워크의 기본 구현입니다. 이를 위해, 5G 코어 VNF는 3GPP17에의해 정의된 바와 같이 비3GPP 상호 작용 기능 및 사용자 평면 기능의 사용자 평면의 단순화된 구현을 제공한다.
마지막으로 그림 4는 프로토콜 을 개발하는 동안 관련된 가장 관련성이 있는 프로세스를 나타내며 논리적 상호 연결과 실행을 담당하는 엔터티를 강조합니다.

<table><tbody><tr><td>비밥 2</td><td>앵무새</td><td></td><td>실험에 사용된 UAV는 RPis를 전송하여 외부 사이트의 컴퓨팅 장치에 이동성을 제공합니다.</td></tr><tr><td>BME280 센서</td><td>보쉬</td><td></td><td>센서는 온도, 기압 및 습도와 관련된 환경 조건의 판독값을 제공할 수 있습니다.&nbsp;</td></tr><tr>실험의 외부 aite의 OpenStack 컨트롤러 노드 (VM으로 실행됨)를 호스팅하는 <td>상용 Intel Core Mini-ITX Computer</td><td>Logic Suppy</td><td></td><td>Computer 서버. 또한 이 장비의 또 다른 장치(RPis와 함께)는 해당 사이트에 포함된 NFV 인프라의 계산 리소스를 따릅니다.</td></tr><tr><td>Iptables</td><td>Netfilter - 오픈 소스 도구</td><td></td><td>(소프트웨어) 리눅스 커널 방화벽 rulset을 구성하기 위한 오픈 소스 명령줄 유틸리티입니다. 온라인에서 사용 가능한 소스 코드: https://www.netfilter.org/projects/iptables/</td></tr> <tr><td>리튬 배터리 팩 확장 보드. 모델 KY68C-UK</td><td>Kuman</td><td></td><td>외부 사이트의 NFV 인프라를 구성하는 UAV 계산 장치용 배터리 전원 공급 장치 HAT(Hardware Attached on Top).</td></tr><tr><td>맥북 프로&nbsp;</td>실험 중에 사용된 <td>Apple</td><td></td><td>Commodity 노트북은 원고에 설명된 대로 결과를 얻고 수집했습니다.</td></tr><tr><td>Mainflux</td><td>Mainflux Labs - 오픈 소스 플랫폼</td><td></td><td>(소프트웨어) IoT Server VNF라는 가상 네트워크 기능을 구현하기 위한 실험에 사용된 오픈 소스 사물 인터넷(IoT) 플랫폼입니다. 또한 이 플랫폼에는 메트릭 데이터의 시각화 및 서식을 허용하는 Grafana 기반 오픈 소스 소프트웨어가 포함되어 있습니다. 온라인에서 사용 가능한 소스 코드: https://www.mainflux.com/</td></tr> <tr><td>Open Source MANO (OSM) - Release FOUR</td><td>ETSI OSM -</td> 실험에서 구성된 NFV 시스템의 오픈 소스 커뮤니티<td></td><td>(소프트웨어) 관리 및 오케스트레이션(MANO) 소프트웨어 스택. 온라인에서 사용 가능한 소스 코드: https://osm.etsi.org/docs/user-guide/</td></tr> <tr><td>OpenStack - 릴리스 Ocata</td><td>OpenStack - 오픈 소스 커뮤니티</td><td></td><td>(소프트웨어) 실험 내에서 중앙 사이트의 NFV 인프라와 외부 사이트의 NFV 인프라를 모두 설정하는 데 사용되는 오픈 소스 소프트웨어입니다. 온라인에서 사용 가능한 소스 코드: https://docs.openstack.org/ocata/install-guide-ubuntu</td></tr><tr><td>OpenVPN - 버전 2.3.10</td><td>OpenVPN - 오픈 소스 커뮤니티</td><td></td><td>NFV 생태계의 운영을 가능하게 하는 오버레이 네트워크 생성을 위한 실험에 제시된 VPN 서비스를 구현하는 오픈 소스 소프트웨어(생태계를 구성하는 모든 사이트 간의 연결 제공). 온라인에서 사용 가능한 소스 코드: https://openvpn.net/&nbsp;</td></tr><tr><td>Openvpn-monitor</td><td>Python - 오픈 소스 소프트웨어</td><td></td><td>(소프트웨어) VPN 서비스 상태를 시각화하고 매 순간 연결된 사이트를 표현할 수 있는 Python 코드 기반의 오픈 소스 프로그램입니다. 이를 위해 프로그램은 OpenVPN으로 구현된 VPN 서버에서 제공하는 정보를 우선적으로 확인합니다. 온라인에서 사용 가능한 소스 코드: https://github.com/furlongm/openvpn-monitor&nbsp;</td></tr><tr><td>Paho-mqtt 1.5.0</td><td>Python - 오픈 소스 라이브러리</td><td></td><td>(소프트웨어) MQTT 표준을 사용하여 센서가 읽은 데이터를 추적할 수 있도록 Python 코드로 개발된 오픈 소스 라이브러리&nbsp; 온라인에서 사용 가능한 소스 코드: https://pypi.org/project/paho-mqtt/</td></tr> <tr><td>Ping&nbsp;</td><td>Debian - 오픈 소스 도구</td><td></td><td>(소프트웨어) 통신 네트워크를 통해 연결된 두 장치 간의 연결을 확인하는 오픈 소스 테스트 도구입니다. 또한 이 도구를 사용하면 왕복 시간(즉, 네트워크에서 데이터 패킷을 보내고 받는 데 걸리는 시간)을 계산하여 네트워크 성능을 평가할 수 있습니다.&nbsp; 온라인에서 사용 가능한 소스 코드: https://packages.debian.org/es/sid/iputils-ping</td></tr><tr><td>Power Edge R430</td><td>Dell</td><td></td><td>High-profile 컴퓨터 서버로, 실험에 제시된 중앙 사이트 내에서 계산 용량을 제공합니다.</td></tr><tr><td>Power Edge R430</td> VPN(Virtual Private Network) 서비스 호스팅을 담당하는 <td>Dell</td><td></td><td>하이 프로파일 컴퓨터 서버. 이 서비스를 프로비저닝하기 위한 컴퓨팅 요구 사항은 서비스에 있는 암호화 작업의 리소스 소비로 인해 높습니다.</td></tr><tr><td>Power Edge R630</td><td>MANO</td> 스택 실행을 담당하는 VM(가상 머신)을 호스팅하는 데 사용되는 Dell <td></td><td>장비입니다. 또한 중앙 사이트의 OpenStack 컨트롤러 노드도 이 장치에서 VM으로 실행됩니다. 이 장치의 사용이 반드시 필요한 것은 아닙니다. 이 장치에서 수행하는 작업은 앞서 언급한 VM의 높지 않은 리소스 사양으로 인해 성능이 낮은 장비에서 수행할 수 있습니다.</td></tr><tr><td>라즈베리 파이. 모델 3b</td><td>Raspberry Pi Foundation</td><td></td><td>실험의 외부 사이트에 계산 용량을 제공하는 데 사용되는 SBC(Single Board Computer)의 선택된 모델입니다. 또한 이 SBC 모델은 센서에서 수집한 데이터를 해석하고 전송하기 위해 포함된 사실적인 서비스를 배포하는 동안 사용됩니다.</td></tr><tr><td>RPi.bme280 0.2.3</td><td>Python - 오픈 소스 라이브러리</td><td></td><td>(소프트웨어) 센서 Bosch BME280과 인터페이스하고 해당 센서가 제공하는 판독값을 해석할 수 있는 Python 코드로 개발된 오픈 소스 라이브러리입니다. 온라인에서 사용 가능한 소스 코드: https://pypi.org/project/RPi.bme280/</td></tr></tbody></table>

다중 사이트 nfv 생태계에 5g 실험 인프라 통합

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

NFV(네트워크 기능 가상화)는5세대 모바일 네트워크 또는 5G의 핵심 인에이블러 중 하나로 간주되고 있습니다. 이 패러다임을 통해 통신 및 수직 서비스를 배포하기 위해 특수 하드웨어에 대한 의존도를 줄일 수 있습니다. 이를 위해 가상화 기법을 사용하여 네트워크 기능을 소프트워라이징하고 개발을 단순화하고 배포 시간과 비용을 줄입니다. 이러한 맥락에서, Universidad Carlos III de Madrid, Telefónica 및 IMDEA 네트웍스 연구소는 5G 기술에 중점을 둔 개방형 네트워크 혁신 센터인 5TONIC 내부에 NFV 생태계를 개발하여 분산된 NFV 인프라 세트에서 복잡한 현실 실험 시나리오를 생성할 수 있도록 하여 서로 다른 지리적 위치에서 이해 관계자가 사용할 수 있습니다. 이 문서에서는 5TONIC를 기반으로 새로운 원격 NFV 사이트를 다중 사이트 NFV 에코시스템에 통합하여 기존 인프라와 새로 통합된 인프라에 대한 요구 사항, 오버레이 네트워크 아키텍처를 통한 연결 및 새 사이트 포함에 필요한 단계를 설명하는 정의된 프로토콜을 제공합니다. 이 프로토콜은 외부 사이트를 5TONIC NFV 생태계에 통합하여 예시됩니다. 그런 다음 프로토콜에서 성공적인 사이트 통합을 확인하는 데 필요한 확인 단계를 자세히 설명합니다. 여기에는 소형 무인 항공기(SUV)가 있는 원격 NFV 인프라를 사용하여 다중 사이트 수직 서비스 배포가 포함됩니다. 이는 분산 실험 시나리오를 활성화하기 위한 프로토콜의 잠재력을 보여주는 역할을 합니다.

프로토콜을 신중하게 따라 중앙 플랫폼에 새 사이트를 통합하고 하나의 네트워크 서비스를 실행하여 적절한 기능을 검증한 후 그림 6은 개방형 VPN 모니터 도구의 스크린샷을 묘사합니다. 새 사이트가 모든 통신에 VPN을 사용하는 방법을 관찰할 수 있으며, 통신이 VPN을 따르는 방법을 보여 이 데이터 교환을 허용하고 결과적으로 VPN 서비스에 새 사이트를 올바르게 추가하는 방법을 확인할 수 있습니다.
그림 3에설명된 바와 같이 네트워크 서비스는 원격 인프라에 있는 센서에서 중앙 사이트에 있는 서버로 정보를 전달하고 있습니다. 또한 그림 7은 OSM 웹 GUI로부터 네트워크 서비스의 성공적인 배포를 표시하여 중앙 사이트 내에 위치한 MANO 스택에서 새로운 원격 인프라에서 실험이 어떻게 제대로 인스턴스화될 수 있는지 를 보여 주어 있습니다. 또한 서비스 배포를 완료하는 데 필요한 시간은 약 8분입니다. 이 값은 서비스 설명자를 오케스트레이션 플랫폼에 온보드하는 데 필요한 시간(약 9초, 설명자당 1.3초, NS 및 각 VNF 설명자 모두 고려)을 통해 5G 인프라 공공 프라이빗 파트너십34에서알 수 있듯이 서비스 제작 시간 동안 90분의 핵심 성과 지표(KPI)를 만족시킬 수 있습니다. 이러한 맥락에서 Vidal etal.9에 제시된 작업에는 제시된 프로토콜을 사용하여 여러 사이트를 사용하여 서비스 생성 시간을 심층 분석하는 것이 포함됩니다.
도 8은 각각 습도, 온도 및 압력의 값을 포함하여 센서에서 수집된 데이터를 표시합니다. 이러한 샘플은 이러한 값이 데이터베이스에 저장되는 5TONIC에 있는 원격 서버로 센서에서 전송된 모든 데이터와 일치합니다. 이러한 모든 데이터는 플랫폼이 새 인프라를 포함한 후 실용적인 네트워크 서비스를 배포하고 사이트 간의 통신을 올바르게 활성화할 수 있음을 보여줍니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig01v2.jpg"> 그림 1: VPN 서비스 사이트 배포. 플랫폼및 링크 연결을 통한 VPN 서비스 배포(모두 5TONIC를 통과). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig02v2.jpg"> 그림 2. 플랫폼 및 VPN 서비스에 대한 개요입니다. 이 수치는 플랫폼의 모든 요소를 보여 주며, 중앙 위치와 NFV 인프라, VPN 서비스 및 시스템에 집계된 새로운 인프라를 보여줍니다. 또한 요소 간의 연결도 포함됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig02largev2.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig03v2.jpg"> 그림 3: 네트워크 서비스의 개요입니다. 네트워크 서비스와 관련된 요소, 배포 및 논리적, 네트워킹, 연결요소를 묘사합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig03large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig4v3.jpg"> 그림 4: 프로토콜 워크플로. 각 열은 수행된 모든 작업이 설명되는 프로토콜의 한 섹션을 나타내며, 이 섹션과 실행을 담당하는 구성 요소 간의 논리적 연결입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig4v3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig05v2.jpg"> 그림 5: 핀 구성 구성. 센서의 보드 핀과 해당 센서를 통합하는 SBC의 GPIO 핀 간의 물리적 연결을 만드는 방법을 나타내는 다이어그램입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig05large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig06v2.jpg"> 그림 6: OpenVPN 모니터 스냅샷. 그림은 집계된 인프라가 VPN 서비스에 연결되어 있음을 보여 주며, 여기에는 연결과 관련된 세부 정보가 포함되어 있습니다. 또한 이 그림은 다른 원격 인프라에 속하는 추가 연결을 묘사합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig06largev2.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig07v2.jpg"> 그림 7: OSM NS 배포 상태입니다. 원격 인프라에서 테스트 네트워크 서비스의 성공적인 배포를 보여주는 OSM 그래픽 인터페이스입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig07largev2.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig08v3.jpg"> 그림 8: 센서에 의해 수집된 데이터의 대표적인 분석. (A) 센서가 주기적으로 수집한 온도 데이터의 일러스트레이션은 5초마다. (B) 센서가 5초마다 수집한 습도 데이터의 그래픽 표현. (C) 센서가 5초마다 수집한 압력 데이터를 시각적으로 묘사합니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig08largev2.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

설명된 프로토콜의 목적은 VPN 기반 오버레이 네트워크 아키텍처를 통해 5G 실험 인프라를 다중 사이트 NFV 에코시스템에 유연하게 통합하는 것입니다. 또한 이 프로토콜은 NFV가 탑재한 소형 공중 차량을 탑재한 다중 사이트 수직 서비스 배포를 포함하여 통합의 유효성을 검증하는 방법을 정의합니다.

다중 사이트 NFV 생태계에 5G 실험 인프라 통합

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 ...

이 프로토콜은 원격 사이트와 수직 인프라를 통합하도록 정의되었으며, 이는 다른 도시 나 국가에서도 공통NFV 생태계에 사용할 수 있습니다. 이 프로토콜의 주요 장점은 NFV 생태계에서 법적 자원 포트폴리오를 꾸준히 늘릴 수 있도록 협업 실험 활동의 개발을 용이하게 할 수 있다는 것입니다. 이 프로토콜은 이미 스페인, 유럽 및 브라질을 통해 5TONIC 및 수직 인프라와 관련된 연구 프로젝트에서 여러 실험 활동을 지원했습니다.이제 VPN 자격 증명을 생성하여 새로운 인프라를 허용하고, 적절한 IP 주소 범위를 얻은 후 VPN 서버와 보안 연결을 설정하고, 사이트를 NFV 에코시스템에 통합하고, VPN 서버에서 다음 명령을 실행하고, 새 클라이언트 옵션을 추가합니다. 프롬프트 목록에서. VPN 자격 증명이 있는 파일을 생성하기 위해 해당 자격 증명과 연결할 이름을 소개합니다. 표시된 대로 명령을 사용하여 보안하고 신뢰할 수 있는 채널을 통해 외부 사이트의 기술 직원에게 이 VPN 자격 증명 파일을 제공하는 것을 목표로 VPN 자격 증명을 암호화합니다.암호화 키를 설정하고 VPN 자격 증명을 포함하여 암호화된 파일의 이름을 설정합니다. NFV 생태계와의 연결을 설정하고 원격 NFV 인프라를 중앙 사이트의 OSM 스택에 연결할 수 있도록 새 사이트에 환경을 설정합니다. VPN 끝점에서 IP 전달을 활성화하려면 네트워크 응원 기능을 지원하고 명령을 입력하여 수정하고 업데이트된 시스템 구성을 로드합니다.명령을 사용하여 암호화 키를 사용하여 VPN 자격 증명 파일을 해독하고 해독된 자격 증명 파일로 개방형 VPN 소프트웨어를 부팅합니다. VPN 끝점은 VPN 서버에 인증되며 적절한 VPN 구성 매개 변수 및 네트워크 경로를 자동으로 받게 됩니다. 개방형 스택 프로젝트를 만들려면 NFV 생태계에 통합될 외부 사이트의 계산 리소스 집합을 지정하고, 관리자 자격 증명을 사용하여 Open Stacks 시스템의 그래픽 사용자 인터페이스에 로그인하고, 플러스 생성 프로젝트 버튼을 클릭하여 프로젝트를 만들고, 요청된 정보로 표시된 양식을 완료합니다. 사용자 탭 내에서 사용자 만들기 단추를 클릭하고 표시된 양식의 필수 필드에 적절한 정보를 입력합니다.새로 만든 프로젝트를 기본 프로젝트로 선택하고 관리자 역할을 선택하여 이전 단계에서 만든 프로젝트를 관리하는 유효한 사용자를 만듭니다. 보안 규칙을 수정하려면 새 사이트의 VNF 통신 권한을 허용하려면 스택 열기 그래픽 사용자 인터페이스에 액세스하고 적절한 로그인 정보를 사용하여 프로젝트, 네트워크, 보안 그룹 관리 규칙 및 추가 규칙을 선택합니다. 규칙 드롭 다운 메뉴에서 SSH 및 모든 ICMP 옵션을 선택합니다.OpenStack에서 공급자 네트워크를 만들려면 관리자, 네트워크 네트워크를 클릭하고 네트워크를 만듭니다. 이전에 선택한 IP 주소 범위를 사용하여 새 네트워크의 세부 정보를 입력합니다. 두 번째 공급자 네트워크를 만들려면 관리, 네트워크, 네트워크를 클릭하고 네트워크 만들기를 클릭하고 할당된 주소 범위를 사용하여 새 네트워크의 세부 정보를 입력합니다.중앙 사이트의 기술 담당자와 VIN 관련 정보를 공유한 후 OSM에서 제공하는 명령줄 인터페이스를 사용하여 외부 NFV 인프라를 중앙 사이트의 OSM 소프트웨어 스택에 연결합니다. 이 그림에 그림이 설명된 사실적인 수직 서비스로 NFV 멀티 사이트 플랫폼의 유효성을 검사하려면 공개 리포지토리에서 스마트 농업 네트워크 서비스의 VNF 이미지를 다운로드하여 시작합니다. 그런 다음 해당 사이트의 VIN에 업로드하고 OSM 명령줄 인터페이스에 액세스하고 명령을 사용하여 네트워크 서비스를 구성하는 각 VNF에 대해 VNF 설명자온보드, OSM 스택에 사용한다.그런 다음 명령을 사용하여 OSM 스택에 네트워크 서비스 설명서를 온보드로 보임합니다. 스마트 농업 네트워크 서비스를 배포하려면 OSM 명령줄 인터페이스에서 명령을 실행하여 사용할 VIM을 지정하여 각 VNF를 호스팅합니다. 그런 다음 명령을 사용하여 네트워크 서비스가 배포되었는지 확인합니다.표시된 대로 명령을 OSM 명령줄 인터페이스에 입력하여 각 VNF의 IP 주소 정보를 가져옵니다. IOT 서버 VNF에 액세스하는 명령을 입력하고, 획득한 IP 정보를 사용하여, 그림과 같이 인터페이스가 구성되어 있는지 확인하여 MQTT 게이트웨이 VNF와 통신한다. MQTT 게이트웨이 VNF에 액세스하는 명령을 입력하고, 지시된 대로 명령을 실행하여 MQTT 표준을 사용하여 센서에 의해 생성된 데이터를 수신하고 이 데이터를 IOT 서버 VNF로 전송하는 MQTT 게이트웨이 VNF를 초기화합니다.센서 판독값을 전송하는 트랜시버 용량으로 기상 센서를 PMQTT 게이트웨이 VNF로 연결하여 단일 보드 컴퓨터를 준비합니다. 소형 무인 항공기의 모바일 응용 프로그램을 이용하여, 액세스 포인트 VNF를 호스팅하는 공중 차량을 이륙하고, 차량을 배치하고, 센서와 함께 단일 보드 컴퓨터에 무선 커버리지를 제공하고, 센서에 의해 수집된 데이터를 판독하는 임무를 담당하는 단일 보드 컴퓨터를 와이파이/무선 액세스 포인트에 부착하고, 액세스 포인트 VNF에서 제공됩니다. 성공적인 첨부 파일 후 센서에서 MQTT 게이트웨이 VNF에 이르는 무선 네트워크 경로가 활성화됩니다.표시된 대로 명령을 사용하여 감지된 데이터의 전송을 시작한 다음 명령과 URL을 사용하여 IOT 서버 VNF에서 제공하는 웹 그래픽 사용자 인터페이스에 액세스합니다. 그런 다음 센서의 데이터 수집 버튼을 클릭하고 데이터가 수신될 때 대시보드에 포함된 그래프의 실시간 업데이트를 확인합니다. 적절한 기간 동안 기다린 후 스마트 농업 서비스의 실행에 대한 대표적인 결과를 얻을 수 있습니다.이 그림에서 설명한 것처럼 개방형 VPN 모니터 도구에서 와 같이 새 사이트가 VPN 서비스에 어떻게 연결되어 있는지 관찰하여 NFV 생태계 내의 새 사이트의 데이터 교환 통신 및 올바른 통합을 가능하게 합니다. 네트워크 서비스를 통해 원격 인프라에 있는 센서에서 중앙 사이트에 있는 서버로 정보를 배포할 수 있습니다. 여기서, OSM 웹 그래픽 사용자 인터페이스에서 네트워크 서비스의 성공적인 배포를 통해 중앙 사이트 내에 위치한 나노 스택에서 새로운 원격 인프라에서 실험이 어떻게 제대로 인스턴스화될 수 있는지를 보여 주는 것을 관찰할 수 있다.이 수치에서 센서에서 수집된 온도, 습도 및 압력 데이터는 플랫폼이 새로운 인프라를 포함한 후 실제 네트워크 서비스를 배포하고 사이트 간의 통신을 올바르게 활성화할 수 있음을 보여줍니다. 이 프로토콜은 이미 스마트 농업, 자동차 및 공공 안전 실용성 실험을 지원하는 데 사용되었으며 스마트 시티, 제조 또는 E-health와 같은 많은 다른 사람들에게도 길을 열어줍니다.

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연구

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멀티플렉스 인공 세포 MicroEnvironment 배열의 제작

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