Name: Integracja infrastruktur eksperymentalnych 5G z ekosystemem NFV obejmującym wiele lokalizacji (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-02-03T13:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 15 s
Description: Poznaj integrację zdalnych infrastruktur 5G z ekosystemem NFV obejmującym wiele lokalizacji. Protokół wykorzystuje sieć VPN do bezpiecznego połączenia zdalnych witryn z centralnym systemem OSM.

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

Ta praca była częściowo wspierana przez europejski projekt LABYRINTH H2020 (umowa o grant H2020-MG-2019-TwoStages-861696), oraz przez projekt TRUE5G (PID2019-108713RB-C52PID2019-108713RB-C52 / AEI / 10.13039/501100011033) finansowany przez Hiszpańską Narodową Agencję Badawczą. Ponadto prace Borji Nogalesa, Ivana Vidala i Diego R. Lopeza były częściowo wspierane przez europejski projekt H2020 5G-VINNI (umowa o grant nr 815279). Na koniec autorzy dziękują Alejandro Rodríguezowi Garcíi za wsparcie podczas realizacji tego dzieła.

<ol><li>Gupta, A., Jha, R. K. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/document/7169508">A Survey of 5G Network: Architecture and Emerging Technologies.</a> IEEE Access. 3, 1206-1232 (2015).</li>
<li>Yu, H., Lee, H., Jeon, H. <a target="_blank" href="https://www.mdpi.com/2071-1050/9/10/1848">What is 5G? Emerging 5G Mobile Services and Network Requirements.</a> Sustainability. 9, 1848(2017).</li>
<li>Yi, B., Wang, X., Li, K., Huang, M. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1389128618300306">A comprehensive survey of network function virtualization.</a> Computer Networks. 133, 212-262 (2018).</li>
<li>5TONIC. An Open Research and Innovation Laboratory Focusing on 5G Technologies. 5TONIC. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.5tonic.org">https://www.5tonic.org</a> (2020).</li>
<li>ETSI. ETSI GS NFV 002. Network Functions Virtualization: Architectural Framework. <a target="_blank" href="https://www.etsi.org">ETSI</a>. , V1.2.1 (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> (2020).</li>
<li>Silva, A. P., et al. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1570870518309387">5GinFIRE: An end-to-end open5G vertical network function ecosystem.</a> Ad Hoc Networks. 93, 101895(2019).</li>
<li>Nogales, B., et al. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/document/8613269">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>Vidal, I., et al. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/document/9115615">Multi-Site NFV Testbed for Experimentation With SUAV-Based 5G Vertical Services.</a> IEEE Access. 8, 111522-111535 (2020).</li>
<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>
<li>Gonzalez, L. F., et al. <a target="_blank" href="https://www.mdpi.com/1424-8220/19/23/5220">Transport-Layer Limitations for NFV Orchestration in Resource-Constrained Aerial Networks.</a> Sensors. 19 (23), 5220(2019).</li>
<li>Sanchez-Aguero, V., Valera, F., Nogales, B., Gonzalez, L. F., Vidal, I. <a target="_blank" href="https://eprints.networks.imdea.org/2093/1/VENUE_eprints.pdf">VENUE: Virtualized Environment for multi-UAV network emulation.</a> IEEE Access. 7, 154659-154671 (2019).</li>
<li>Kalogiros, C., et al. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/8911696">The potential of 5G experimentation-as-a-service paradigm for operators and vertical industries: the case of 5G-VINNI facility.</a> IEEE 2nd 5G World Forum (5GWF). , Dresden, Germany. 347-352 (2019).</li>
<li>Ordonez-Lucena, J., Tranoris, C., Rodrigues, J., Contreras, L. M. <a target="_blank" href="https://ieeexplore.ieee.org/document/9200940">Cross-domain Slice Orchestration for Advanced Vertical Trials in a Multi-Vendor 5G Facility.</a> 2020 European Conference on Networks and Communications (EuCNC). , Dubrovnik, Croatia. 40-45 (2020).</li>
<li>OASIS. <a target="_blank" href="https://www.iso.org/standard/69466.html">ISO/IEC 20922:2016 Information technology -- MQ Telemetry Transport (MQTT) v3.1.1.</a> International Organization for Standardization. , (2016).</li>
<li>An Open source IoT Platform Edge computing and Consulting services. Mainflux. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.mainflux.com">https://www.mainflux.com</a> (2020).</li>
<li>3rd Generation Partnership Project. System architecture for the 5g system; stage 2. Technical Specification Group Services and System Aspects. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%223GPP+Technical+Specification+23.501%2C+version+16.2.0%22">3GPP Technical Specification 23.501, version 16.2.0</a>. , (2019).</li>
<li>Open Source MANO Release SEVEN user-guide documentation. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://osm.etsi.org/docs/user-guide">https://osm.etsi.org/docs/user-guide</a> (2020).</li>
<li>Open Source Software for Creating Private and Public Clouds. OpenStack. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.openstack.org">https://www.openstack.org</a> (2020).</li>
<li>OpenStack release Ocata Documentation. OpenStack. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://docs.openstack.org/ocata">https://docs.openstack.org/ocata</a> (2019).</li>
<li>OpenStack release Ocata 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>Public Experiment Repository. , Available from: 
 <a target="_blank" href="http://vm-images.netcom.it.uc3m.es/JoVE_2020/">http://vm-images.netcom.it.uc3m.es/JoVE_2020/</a> (2020).</li>
<li>A full-featured, open, and cost-effective VPN solution. OpenVPN. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://openvpn.net">https://openvpn.net</a> (2020).</li>
<li>OpenVPN How to Installation Guide. OpenVPN. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://openvpn.net/community-resources/how-to/#installing-openvpn">https://openvpn.net/community-resources/how-to/#installing-openvpn</a> (2020).</li>
<li>A Linux kernel firewall implementation. Iptables. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://wiki.archlinux.org/index.php/Iptables">https://wiki.archlinux.org/index.php/Iptables</a> (2020).</li>
<li>An NFV VIM implementation contributed to the open source community project ETSI OSM. OpenVIM. , Available from: 
 <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: 
 <a target="_blank" href="https://www.vmware.com/uk/products/cloud-director.html">https://www.vmware.com/uk/products/cloud-director.html</a> (2020).</li>
<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>
<li>RPi.bme280 0.2.3. A Python library to drive BME280 sensor over I2C. PYPI. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://pypi.org/project/RPi.bme280/">https://pypi.org/project/RPi.bme280/</a> (2020).</li>
<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>
<li>Public Private Partnership in Horizon 2020. Creating a Smart Ubiquitous Network for the Future Internet. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Advanced+5G+Network+Infrastructure+for+the+Future+Internet%22">Advanced 5G Network Infrastructure for the Future Internet</a>. , (2013).</li>
<li>Deliver Network Security Digital Transformation. Fortinet. , Available from: 
 <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>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Jednym z najważniejszych aspektów wcześniej opisanego protokołu jest jego wyjątkowa elastyczność w zakresie włączania nowych infrastruktur obliczeniowych do ekosystemu NFV, niezależnie od ich rozmieszczenia pod względem lokalizacji geograficznej (o ile obsługuje to przepustowość i opóźnienia komunikacji sieciowej ze zdalnymi lokalizacjami). Jest to możliwe dzięki architekturze sieci nakładkowej opartej na VPN, która umożliwia ustanowienie wirtualnego łącza łączącego zdalne lokalizacje z centralnymi lokalizacjami ekosystemu NFV. Takie podejście umożliwia zapewnienie skutecznego i bezpiecznego kanału do obsługi NFV i komunikacji danych między lokalizacjami ekosystemu NFV, zmniejszając prawdopodobieństwo, że strony trzecie uzyskają dostęp i/lub zmodyfikują wrażliwe informacje dotyczące procesów orkiestracji NFV i danych z wdrożonych usług. W tym kontekście protokół opisuje również konkretną metodologię bezpiecznego udostępniania danych uwierzytelniających VPN zewnętrznym witrynom, które umożliwią integrację nowej infrastruktury. Przykładem protokołu jest ekosystem NFV udostępniony w 5TONIC przez Universidad Carlos III de Madrid, Telefónica i IMDEA Networks Institute, chociaż jest on uniwersalny do wykorzystania w innych środowiskach NFV spełniających wcześniejsze wymagania wymienione w kroku 1 tego protokołu.
Ponadto warto podkreślić wyłączne wykorzystanie narzędzi i oprogramowania open-source do implementacji protokołu. Niezależnie od potencjalnie korzystnych funkcjonalności, które mogą być oferowane przez różne rozwiązania zastrzeżone (np. Fortinet35), wykorzystanie rozwiązań open source ułatwiło integrację wszystkich elementów objętych protokołem ze względu na ich nieodłączne cechy, takie jak opłacalność, szerokie wsparcie oprogramowania zapewniane przez społeczność open source oraz wysoki poziom niezawodności. żeby wymienić tylko kilka z nich. Co więcej, wykorzystanie technologii open source może również sprzyjać synergii między komponentami o podobnym charakterze. Na przykład, aby monitorować stan połączenia VPN dla klientów korzystających z platformy, usługa VPN zaimplementowana w całym protokole może polegać na narzędziu do monitorowania open-vpn36 (narzędzie do monitorowania oparte na Pythonie, które może współpracować z serwerami OpenVPN).
Z drugiej strony specyfikacja protokołu uwzględnia tworzenie wystąpień usług sieciowych w różnych lokacjach w celu walidacji. W związku z tym należy podkreślić, że wdrożenie usług w danej lokacji jest uzależnione od dostępności zasobów obliczeniowych, pamięci masowej i sieciowej w danej lokalizacji, a także specjalistycznego sprzętu, który może być potrzebny do przeprowadzenia wdrożenia (np. SUAV z obsługą NFV). Nie jest to ograniczenie protokołu i powinno być brane pod uwagę przez interesariuszy zainteresowanych odtworzeniem eksperymentu opisanego w tym artykule.
Ponadto należy zauważyć, że czas wymagany do wdrożenia usług sieciowych w dużym stopniu zależy od kilku czynników, takich jak ścieżka sieciowa między koordynatorem a różnymi VIM-ami, wydajność transmisji danych między VIM a jego zarządzanymi węzłami obliczeniowymi, a także od wewnętrznej natury tych węzłów obliczeniowych (nie tylko ze względu na ich dostępne zasoby obliczeniowe, ale także technologie wykorzystywane do prowadzenia wirtualizacji funkcji sieciowych).
Wreszcie, biorąc pod uwagę znakomite wyniki, jakie ta platforma i jej usługa VPN osiągnęły w europejskich projektach i wspólnych pracach, w których była dotychczas wykorzystywana (np. 5GINFIRE, 5GRANGE lub 5GCity, wspomniane we wstępie do niniejszego dokumentu), będzie ona uważana za ważny element powstających projektów europejskich, w których Universidad Carlos III de Madrid, Telefónica i IMDEA Networks Institute uczestniczą w projektach, takich jak LABYRINTH w ramach programu Horyzont 2020, lub w projektach krajowych, takich jak TRUE-5G.

Wprowadzenie sieci komórkowych piątej generacji (5G) oznaczało zrewolucjonizowanie branży telekomunikacyjnej od początku dekady, wymagając od operatorów telekomunikacyjnych sprostania znacznie bardziej wymagającym specyfikacjom nowych usług sieciowych i aplikacji opracowanych pod parasolem 5G1,2. Te nowe specyfikacje obejmują między innymi zwiększenie szybkości transmisji danych, poprawę opóźnień transmisji bezprzewodowej i redukcję kosztów operacyjnych. Wśród technologii, które stanowią podstawę ulepszeń dla tej nowej generacji, Network Functions Virtualization3 (NFV) stała się jednym z jej kluczowych elementów. NFV zapewnia możliwość softwaryzacji funkcji sieciowych, tradycyjnie opartych na specjalistycznym sprzęcie, przy użyciu sprzętu fizycznego ogólnego przeznaczenia, takiego jak komputery serwerowe w centrum danych. Dzięki temu nowemu paradygmatowi operatorzy telekomunikacyjni i branże wertykalne mogą wdrażać funkcje i usługi sieciowe jako zestaw komponentów oprogramowania oraz oszczędzać koszty zarówno wdrażania, jak i utrzymania usług, a także ułatwiać znacznie większą elastyczność infrastruktury sieciowej. Takie podejście łagodzi lub eliminuje konieczność używania dedykowanych (i zwykle bardziej złożonych i mniej nadających się do ponownego użycia) urządzeń do większości funkcji specyficznych dla sieci i pionu, a także wspiera znacznie wyższy i gęstszy stopień automatyzacji operacyjnej, zmniejszając w ten sposób koszty wdrożenia i konserwacji.
Biorąc pod uwagę wszystkie korzyści, jakie może zapewnić środowisko NFV, naturalne jest, że duża liczba istotnych interesariuszy z sektora telekomunikacyjnego coraz częściej angażuje się w testowanie nowych pomysłów na usługi w środowiskach NFV. W tym kontekście, Telefónica i IMDEA Networks Institute stworzyły 5TONIC4, otwarte laboratorium badawcze i innowacyjne skoncentrowane na technologiach 5G. Laboratorium to, z siedzibą w Madrycie (Hiszpania), dysponuje szeroką gamą technologii dostępnych dla badaczy i partnerów w celu przyspieszenia rozwoju i walidacji usług 5G. W szczególności laboratorium to posiada eksperymentalną platformę NFV, na której programiści mogą wdrażać i testować swoje nowe aplikacje i usługi oparte na NFV w ekosystemie NFV zgodnym z ETSI5. W ten sposób wnioski eksperymentalne dotyczące wyborów projektowych i propozycji technologii można uzyskać w realistycznym, znacznie bardziej elastycznym środowisku niż sieci produkcyjne. Platforma ta została zaprojektowana w celu wspierania działań eksperymentalnych w wielu zewnętrznych witrynach, które mogą być elastycznie połączone z 5TONIC za pomocą dobrze zdefiniowanego protokołu.
Rozwiązanie techniczne przyjęte dla ekosystemu NFV 5TONIC uwzględnia wykorzystanie pojedynczego orkiestratora NFV, zaimplementowanego przy użyciu hostowanego przez ETSI oprogramowania Open Source MANO (OSM)6. Jest to element odpowiedzialny za zarządzanie i koordynację cyklu życia usług sieciowych (NS). Usługi te mogą być zbudowane jako kompozycja zwirtualizowanej sieci/funkcji pionowych (VNF), które mogą być wdrożone w dowolnej lokalizacji zintegrowanej na platformie NFV. Projekt ekosystemu 5TONIC NFV został wykonany w kontekście projektu H2020 5GINFIRE 7,8, w ramach którego platforma została wykorzystana do wsparcia realizacji ponad 25 eksperymentów, wybranych w drodze konkurencyjnego procesu otwartego zaproszenia, w ośmiu specyficznych dla pionu infrastrukturach eksperymentalnych zlokalizowanych w Europie i jednej w Brazylii, przy czym ta ostatnia jest połączona łączem transoceanicznym. Ponadto platforma została wykorzystana do zbudowania rozproszonego stanowiska testowego NFV na skalę krajową w Hiszpanii, wspierając działania eksperymentalne w ramach hiszpańskiego projektu 5GCity9,10. Niedawno do platformy została włączona dodatkowa brazylijska strona internetowa, która wspiera wspólne działania demonstracyjne w kontekście współpracy w zakresie badań naukowych i innowacji ustanowionej między Brazylią a Europą (tj. projekt 5GRANGE11,12). Wreszcie, co nie mniej ważne, infrastruktura została wykorzystana do wsparcia eksperymentów stron trzecich w ramach projektu 5G-VINNI13,14. Rozkład geograficzny platformy NFV można zobaczyć w Rysunek 1.
Zainteresowane organizacje posiadające własną infrastrukturę NFV mogą elastycznie łączyć się z ekosystemem NFV 5TONIC, pod warunkiem zatwierdzenia przez Radę Sterującą 5TONIC, stać się dostawcami stanowisk testowych w ramach rozproszonego ekosystemu i brać udział we wspólnych eksperymentach i działaniach demonstracyjnych. W tym celu muszą być wyposażone w VIM (Virtual Infrastructure Manager) zgodny ze stosem oprogramowania OSM. Koordynator 5TONIC NFV jest w stanie współdziałać z VIM-ami w lokalizacjach zaangażowanych w dane wdrożenie usługi, koordynując alokację i konfigurację zasobów obliczeniowych, pamięci masowej i sieciowych potrzebnych do tworzenia instancji i wzajemnych połączeń VNF, które składają się na usługę sieciową, oraz kontrolując jej cykl życia, od momentu jej wdrożenia do ostatecznego wycofania z eksploatacji.
W celu zarządzania wymianą kontroli i ruchem danych we wszystkich połączonych ze sobą lokalizacjach, ekosystem 5TONIC NFV wykorzystuje architekturę sieci nakładkowej opartą na wirtualnych sieciach prywatnych (VPN). Takie podejście zapewnia bezpieczny dostęp oparty na PKI do zewnętrznych lokalizacji, które są zintegrowane z ekosystemem 5TONIC, umożliwiając wymianę informacji sterujących NFV między stosem oprogramowania OSM a różnymi VIM-ami rozmieszczonymi na stanowiskach testowych, a także wymianę informacji wymaganych do zarządzania i konfiguracji wszystkich VNF. Co więcej, ta sieć nakładkowa obsługuje rozproszenie ruchu danych między VNF, które są rozmieszczone w różnych lokalizacjach.
W tym kontekście, ten artykuł szczegółowo opisuje protokół zaprojektowany w celu włączenia zewnętrznej strony do ekosystemu NFV. Protokół zakłada, że ekosystem jest zarządzany przez pojedynczy orkiestrator NFV, zainstalowany w centralnej lokalizacji, a lokalizacje zewnętrzne są wyposażone w rozwiązanie VIM zgodne ze stosem oprogramowania orkiestratora. Proponowany protokół pozwala na zwiększenie portfela zasobów ekosystemu eksperymentalnego, z elastycznym włączeniem lokalizacji NFV i infrastruktur specyficznych dla pionu. Umożliwia to stworzenie rozproszonej platformy MANO zdolnej do testowania i walidacji nowatorskich usług sieciowych i pionowych w wielu lokalizacjach, pod kontrolą jednego koordynatora NFV. W celu zobrazowania wewnętrznego działania protokołu, proces ten zostanie zilustrowany poprzez dodanie zewnętrznej strony NFV do obecnego ekosystemu 5TONIC NFV, opisując potrzebne komponenty w zewnętrznej witrynie i 5TONIC, a także wszystkie kroki, które należy podjąć podczas procesu integracji. Rysunek 2 przedstawia ogólny zarys celu integracji, z nowym stanowiskiem testowym opartym na NFV dołączonym do platformy 5TONIC, z której można wdrażać usługi sieciowe, za pomocą połączeń VPN między centralną lokalizacją a resztą infrastruktur zewnętrznych.
Ponadto, aby pokazać skuteczność protokołu, pokazane zostanie wdrożenie prostej usługi pionowej, wykorzystującej ekosystem 5TONIC i zewnętrzną stronę z małymi bezzałogowymi statkami powietrznymi (SUAV) zdolnymi do obsługi NFV. Projekt usługi pionowej został zainspirowany eksperymentem przedstawionym w Vidal et al.9, który został uproszczony na potrzeby ilustracji tego artykułu. Rysunek 3 przedstawia usługę, której celem jest wspomaganie działań związanych z inteligentnym rolnictwem na odległym obszarze. Usługa dotyczy dostawcy usług inteligentnego rolnictwa, który wykorzystuje SUAV do zbierania i rozpowszechniania danych generowanych przez czujniki meteorologiczne rozproszone na polu uprawnym. Dla uproszczenia, eksperyment przedstawiony w artykule dotyczy pojedynczego SUAV i czujnika, zdolnego do dostarczania pomiarów temperatury, wilgotności i ciśnienia. W eksperymencie zewnętrzna lokacja NFV hostuje punkt dostępu Wi-Fi, który jest wdrażany jako VNF za pośrednictwem SUAV. Ten VNF oferuje łączność z czujnikiem w celu uzyskania dostępu do sieci, przekazując wykryte dane do funkcji bramy. Ten ostatni jest wdrażany jako VNF na sprzęcie naziemnym (komputer mini-ITX). Dystrybucja danych z czujnika do funkcji bramy jest zgodna z podejściem publikowania/subskrybowania opartym na protokole MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)15. Funkcja bramy przetwarza, a następnie rozpowszechnia dane w kierunku serwera Internetu rzeczy (IoT), który jest udostępniany jako VNF w centralnej lokalizacji ekosystemu NFV, w oparciu o platformę open source Mainflux16. Na koniec scenariusz zakłada obszar zdalny, w którym łączność z Internetem jest zapewniana przez sieć dostępową inną niż 3GPP. W związku z tym usługa obejmuje dwie dodatkowe funkcje VNF: 1) router dostępowy VNF, który implementuje stos protokołu płaszczyzny użytkownika urządzenia użytkownika 3GPP podłączonego do sieci dostępowej innej niż 3GPP17; oraz 2) podstawowe wdrożenie sieci szkieletowej 5G, obsługującej przekazywanie informacji między routerem dostępowym a VNF serwera IoT. W tym celu rdzeń 5G VNF zapewnia uproszczoną implementację płaszczyzny użytkownika funkcji współpracującej innej niż 3GPP i funkcji płaszczyzny użytkownika, zgodnie z definicją 3GPP17.
Na koniec, Rysunek 4 przedstawia najważniejsze procesy zaangażowane podczas opracowywania protokołu, podkreślając ich logiczne powiązania i podmioty odpowiedzialne za ich realizację.

<table><tbody><tr>Bezzałogowy statek powietrzny <td>Bebop 2</td><td>Parrot</td><td></td><td>wykorzystany w eksperymencie do transportu RPi, a tym samym zapewnienia mobilności jednostkom obliczeniowym placówki zewnętrznej.</td></tr><tr><td>Czujnik BME280</td> Czujnik <td>Bosch</td><td></td><td>zdolny do dostarczania odczytów warunków środowiskowych dotyczących temperatury, ciśnienia atmosferycznego i wilgotności.</td></tr><tr><td>Komercyjny serwer Intel Core Mini-ITX Computer</td><td>Logic Suppy</td><td></td><td>Computer, który hostuje węzeł kontrolera OpenStack (wykonywany jako maszyna wirtualna) zewnętrznego interfejsu eksperymentu. Ponadto inna jednostka tego sprzętu (wraz z RPis) jest zgodna z zasobami obliczeniowymi zakładu NFV zawartego w tym miejscu.</td></tr><tr><td>Iptables</td><td>Netfilter - Narzędzie</td><td></td> Open Source <td>(Oprogramowanie) Narzędzie wiersza poleceń typu open source do konfiguracji zestawu zapory sieciowej jądra Linux. Kod źródłowy dostępny online: https://www.netfilter.org/projects/iptables/</td></tr> <tr><td>Lithium Battery Pack Expansion Board. Model KY68C-UK</td><td>Kuman</td><td></td><td>Zasilanie bateryjne HAT (Hardware Attached on Top) dla jednostek obliczeniowych UAV składających się na infrastrukturę NFV obiektu zewnętrznego.</td></tr><tr><td>MacBook Pro&nbsp;</td><td>Laptop Apple</td><td></td><td>Commodity wykorzystany podczas eksperymentu do uzyskania i zebrania wyników zgodnie z opisem w manuskrypcie.</td></tr><tr><td>Mainflux</td><td>Mainflux Labs - Platforma</td><td></td> open source <td>(oprogramowanie) Platforma Internetu rzeczy (IoT) typu open source wykorzystana w eksperymencie do implementacji funkcji sieci wirtualnej o nazwie IoT Server VNF. Ponadto platforma ta zawiera oprogramowanie typu open source oparte na narzędziu Grafana, które umożliwia wizualizację i formatowanie danych metrycznych. Kod źródłowy dostępny online: https://www.mainflux.com/</td></tr> <tr><td>Open Source MANO (OSM) - Release FOUR</td><td>ETSI OSM - Open source community</td>(Software) Management and Orchestration (MANO) software stack <td></td><td>systemu NFV skonfigurowany w eksperymencie. Kod źródłowy dostępny online: https://osm.etsi.org/docs/user-guide/</td></tr> <tr><td>OpenStack - Release Ocata</td><td>OpenStack - Społeczność</td><td></td> open source <td>(Oprogramowanie) Oprogramowanie open source używane do konfiguracji zarówno infrastruktury NFV w ośrodku centralnym, jak i infrastruktury NFV w ośrodku zewnętrznym w ramach eksperymentu. Kod źródłowy dostępny online: https://docs.openstack.org/ocata/install-guide-ubuntu</td></tr><tr><td>OpenVPN - Version 2.3.10</td><td>OpenVPN - Open source community</td><td></td><td>Oprogramowanie open source implementujące usługę VPN przedstawioną w eksperymencie w celu stworzenia sieci nakładkowej, która umożliwi działanie ekosystemu NFV (zapewniając łączność między wszystkimi lokalizacjami składającymi się na ekosystem). Kod źródłowy dostępny online: https://openvpn.net/&nbsp;</td></tr><tr><td>Openvpn-monitor</td><td>Python - Oprogramowanie</td><td></td> Open source<td>(Oprogramowanie) Program typu open source oparty na kodzie Pythona, który umożliwia wizualizację stanu usługi VPN, a także reprezentację witryn, które są połączone w każdej chwili. W tym celu program sprawdza przede wszystkim informacje dostarczane przez serwer VPN zaimplementowany za pomocą OpenVPN. Kod źródłowy dostępny online: https://github.com/furlongm/openvpn-monitor&nbsp;</td></tr><tr><td>Paho-mqtt 1.5.0</td><td>Python - Biblioteka</td><td></td> Open Source <td>(Oprogramowanie) Biblioteka Open source opracowana w kodzie Pythona, która umożliwia transmisję danych odczytywanych przez czujnik za pomocą standardu MQTT&nbsp; Kod źródłowy dostępny online: https://pypi.org/project/paho-mqtt/</td></tr> <tr><td>Ping&nbsp;</td><td>Debian - Narzędzie</td><td></td> Open Source <td>(Oprogramowanie) Narzędzie testowe typu open source, które weryfikuje łączność między dwoma urządzeniami połączonymi siecią komunikacyjną. Ponadto narzędzie to pozwala ocenić wydajność sieci, ponieważ oblicza czas podróży w obie strony (tj. czas potrzebny na wysłanie i odebranie pakietu danych z sieci).&nbsp; Kod źródłowy dostępny online: https://packages.debian.org/es/sid/iputils-ping</td></tr><tr><td>Power Edge R430</td><td>Wysokoprofilowy serwer komputerowy Dell, który zapewnia moc obliczeniową w centralnej lokalizacji przedstawionej w eksperymencie.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Power Edge R430</td><td>Dell</td><td></td><td>Wysokiej klasy serwer komputerowy odpowiedzialny za hostowanie usługi wirtualnej sieci prywatnej (VPN). Należy pamiętać, że wymagania obliczeniowe dotyczące aprowizacji tej usługi są wysokie ze względu na zużycie zasobów przez operacje szyfrowania obecne w usłudze.</td></tr><tr><td>Power Edge R630</td><td>Sprzęt firmy Dell</td><td></td><td>używany do hostowania maszyny wirtualnej (VM) za zadanie wykonania stosu MANO. Ponadto węzeł kontrolera OpenStack lokacji centralnej jest również wykonywany jako maszyna wirtualna w tym urządzeniu. Należy pamiętać, że korzystanie z tego urządzenia nie jest bezwzględnie konieczne. Operacje wykonywane przez to urządzenie mogą być wykonywane przez sprzęt o niższej wydajności ze względu na niezbyt wysokie specyfikacje zasobów wyżej wymienionych maszyn wirtualnych.</td></tr><tr><td>Malina PI. Model 3b</td><td>Raspberry Pi Foundation</td><td></td><td>Wybrany model komputera jednopłytkowego (SBC) służącego do dostarczania mocy obliczeniowej do zewnętrznego ośrodka eksperymentu. Ponadto ten model SBC jest używany podczas wdrażania dołączonej realistycznej usługi do interpretowania i wysyłania danych zebranych przez czujnik.</td></tr><tr><td>RPi.bme280 0.2.3</td><td>Python - Biblioteka</td><td></td> Open source <td>(Oprogramowanie) Biblioteka open source opracowana w kodzie Pythona, która pozwala na połączenie czujnika Bosch BME280 i interpretację odczytów oferowanych przez ten czujnik. Kod źródłowy dostępny online: https://pypi.org/project/RPi.bme280/</td></tr></tbody></table>

integracja infrastruktur eksperymentalnych 5g z ekosystemem nfv obejmującym wiele lokalizacji

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

Wirtualizacja funkcji sieciowych (NFV) została uznana za jeden z kluczowych czynników umożliwiających rozwój sieci komórkowych piątej generacji, czyli 5G. Paradygmat ten pozwala na zmniejszenie zależności od specjalistycznego sprzętu do wdrażania usług telekomunikacyjnych i wertykalnych. W tym celu opiera się na technikach wirtualizacji w celu zmiękczenia funkcji sieciowych, upraszczając ich rozwój oraz skracając czas i koszty wdrożenia. W tym kontekście, Universidad Carlos III de Madrid, Telefónica i IMDEA Networks Institute opracowały ekosystem NFV w ramach 5TONIC, otwartego centrum innowacji sieciowych skoncentrowanego na technologiach 5G, umożliwiającego tworzenie złożonych, zbliżonych do rzeczywistości scenariuszy eksperymentalnych w rozproszonym zestawie infrastruktur NFV, które mogą być udostępniane przez interesariuszy w różnych lokalizacjach geograficznych. W tym artykule przedstawiono protokół, który został zdefiniowany w celu włączenia nowych zdalnych lokalizacji NFV do wielolokacyjnego ekosystemu NFV opartego na 5TONIC, opisując wymagania zarówno dla istniejącej, jak i nowo włączonej infrastruktury, ich łączność poprzez architekturę sieci nakładkowej oraz kroki niezbędne do włączenia nowych lokalizacji. Przykładem protokołu jest włączenie zewnętrznej witryny do ekosystemu 5TONIC NFV. Następnie protokół wyszczególnia kroki weryfikacyjne wymagane do walidacji udanej integracji witryny. Obejmują one wdrożenie wielozakładowej usługi pionowej z wykorzystaniem zdalnej infrastruktury NFV z małymi bezzałogowymi statkami powietrznymi (SUAV). Służy to ukazaniu potencjału protokołu w zakresie umożliwiania rozproszonych scenariuszy eksperymentowania.

Po starannym postępowaniu zgodnie z protokołem w celu włączenia nowego węzła do platformy centralnej i uruchomienia jednej usługi sieciowej w celu weryfikacji jej prawidłowego funkcjonowania, Rysunek 6 przedstawia zrzut ekranu z narzędzia open-vpn-monitor. Można zaobserwować, że nowy węzeł wykorzystuje VPN do całej swojej komunikacji, co pokazuje, że przepływ danych odbywa się za pośrednictwem VPN, umożliwiając wymianę danych i w konsekwencji poprawne dodanie nowego węzła do usługi VPN.
Jak przedstawiono na Rysunku 3, usługa sieciowa dostarcza informacje z czujnika znajdującego się w zdalnej infrastrukturze do serwera zlokalizowanego w węźle centralnym. Ponadto Rysunek 7 prezentuje pomyślne wdrożenie usługi sieciowej z poziomu interfejsu web GUI systemu OSM, pokazując, w jaki sposób eksperyment może zostać prawidłowo zainstancjonowany w nowej zdalnej infrastrukturze za pomocą stosu MANO znajdującego się w węźle centralnym. Co więcej, czas wymagany w eksperymencie do zakończenia wdrożenia usługi wynosi około ośmiu minut. Wartość ta, wraz z czasem potrzebnym na import deskryptorów usług do platformy orkiestracji (około 9 sekund, przy 1,3 sekundach na deskryptor, uwzględniając zarówno deskryptory NS, jak i każdego VNF), pozwala na spełnienie kluczowego wskaźnika wydajności (KPI) wynoszącego 90 minut dla czasu tworzenia usługi, zgodnie z wytycznymi 5G Infrastructure Public Private Partnership34. W tym kontekście praca przedstawiona przez Vidal et al.9 obejmuje szczegółową analizę czasu tworzenia usługi w wielu węzłach z zastosowaniem prezentowanego protokołu.
Rysunek 8 przedstawia dane zebrane z czujnika, w tym odpowiednio wartości wilgotności, temperatury i ciśnienia. Próbki te odpowiadają wszystkim danym przesłanym z czujnika do zdalnego serwera zlokalizowanego w 5TONIC, gdzie wartości te są przechowywane w bazie danych. Wszystkie te dane wykazują, że platforma jest w stanie wdrożyć praktyczne usługi sieciowe po wprowadzeniu nowej infrastruktury, a także prawidłowo umożliwić komunikację między obiektami.
<img alt="Mapa przedstawiająca trasy przesyłu danych z Brazylii do różnych krajów europejskich." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig01v2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Rozmieszczenie witryn usługi VPN. Rozmieszczenie usługi VPN za pośrednictwem platformy oraz ich łączność sieciowa (wszystkie przebiegające przez 5TONIC). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig01large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Schemat sieci witryny centralnej i zewnętrznych, przedstawiający tunelowanie VPN dla wdrożenia infrastruktury NFV." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig02v2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 2"> 
Rysunek 2Przegląd platformy i usługi VPN. Rysunek ten przedstawia wszystkie elementy platformy: lokalizację centralną wraz z infrastrukturą NFV, usługę VPN oraz nową infrastrukturę dołączoną do systemu. Przedstawiono również połączenia pomiędzy poszczególnymi elementami. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig02largev2.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Schemat sieci 5G z IoT, VNF, VPN; przedstawia przepływ danych w sieciach lokalnych i zewnętrznych przy użyciu OpenStack." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig03v2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 3"> 
Rysunek 3: Przegląd usługi sieciowej. Przedstawia elementy zaangażowane w usługę sieciową, jej dystrybucję oraz łączność logiczną i sieciową. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig03large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Schemat procesu konfiguracji VPN z integracją NFV i krokami walidacji ekosystemu." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig4v3.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 4"> 
Rycina 4: Przepływy pracy protokołu. Każda kolumna reprezentuje jedną sekcję protokołu, w której opisano każdą wykonaną czynność, powiązania logiczne między nimi oraz komponent odpowiedzialny za ich wykonanie. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig4v3large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Schemat połączeń na płytce stykowej dla czujnika z połączeniami pinów GPIO; pokazuje konfigurację VCC, GND, SCL, SDA." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig05v2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 5"> 
Rycina 5: Schemat konfiguracji pinów. Diagram przedstawiający sposób wykonania fizycznych połączeń między pinami czujników a pinami GPIO komputera SBC, w którym zintegrowano ten czujnik. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig05large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.</a>
<img alt="Monitor stanu VPN, w formacie tabeli wyświetlający informacje o serwerze, status połączenia, adresy IP i lokalizacje." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig06v2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 6"> 
Rysunek 6: Zrzut ekranu z OpenVPN-monitor. Obraz przedstawia połączenie infrastruktury agregującej z usługą VPN, wraz z niektórymi szczegółami dotyczącymi tego połączenia. Ponadto na rysunku widoczne są dodatkowe połączenia należące do innych zdalnych infrastruktur. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig06largev2.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>
<img alt="Interfejs konfiguracji sieci; tabela instancji NS, status konfiguracji, identyfikatory. Zarządzanie w oparciu o przeglądarkę internetową." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig07v2.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rycina 7"> 
Rycina 7: Status wdrażania NS w OSM. Interfejs graficzny OSM, pokazujący pomyślne wdrożenie testowej usługi sieciowej w zdalnej infrastrukturze. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig07largev2.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić tę figurę w większym rozmiarze.</a>
<img alt="Wykres szeregów czasowych temperatury, wilgotności i ciśnienia; analiza danych z czujnika w celu monitorowania klimatu." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61946/61946fig08v3.jpg" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Rysunek 8"> 
Rysunek 8: Reprezentatywna analiza danych zebranych przez czujnik. (A) Ilustracja danych temperatury zbieranych okresowo przez czujnik co 5 sekund. (B) Graficzna reprezentacja danych wilgotności zbieranych przez czujnik co 5 sekund. (C) Wizualizacja danych ciśnienia zbieranych przez czujnik co 5 sekund. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61946/61946fig08largev2.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby zobaczyć powiększoną wersję tego rysunku.</a>

Celem opisanego protokołu jest wspieranie elastycznego włączania infrastruktur eksperymentalnych 5G do wielostanowiskowego ekosystemu NFV, poprzez architekturę sieci nakładkowej opartej na VPN. Ponadto protokół określa, w jaki sposób można zweryfikować skuteczność integracji, w tym pionowego wdrożenia usług w wielu lokalizacjach z małymi statkami powietrznymi obsługującymi NFV.

Integracja infrastruktur eksperymentalnych 5G z ekosystemem NFV obejmującym wiele lokalizacji

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 ...

Protokół ten został zdefiniowany w taki sposób, aby obejmował zdalne lokalizacje i infrastrukturę pionową, które mogą być dostępne nawet w innych miastach lub krajach, we wspólnym ekosystemie NFV. Główną zaletą tego protokołu jest jego zdolność do ułatwiania rozwoju wspólnych działań eksperymentalnych, co pozwala na stały wzrost portfela naszych zasobów prawnych w ekosystemie NFV. Protokół wsparł już wiele działań eksperymentalnych w projektach badawczych obejmujących 5TONIC i infrastruktury pionowe w Hiszpanii, Europie i Brazylii.A teraz jest gotowy do wdrożenia nadchodzących prób Aby wygenerować poświadczenie VPN, które pozwoli nowej infrastrukturze, na nawiązanie bezpiecznego połączenia z serwerem VPN, po uzyskaniu odpowiedniego zakresu adresów IP, aby zintegrować witrynę z ekosystemem NFV, wykonaj następujące polecenie na serwerze VPN i wybierz, dodaj nowego klienta opcję, z wyświetlonej listy. Wprowadź nazwę, która ma być skojarzona z tym poświadczeniem, aby wygenerować plik z poświadczeniami sieci VPN. Użyj polecenia, jak wskazano, aby zaszyfrować poświadczenia VPN w celu udostępnienia tego pliku poświadczeń VPN personelowi technicznemu witryny zewnętrznej za pośrednictwem bezpiecznego i niezawodnego kanału.Ustaw klucz szyfrowania i ustaw nazwę zaszyfrowanego pliku, w tym poświadczenia VPN. Skonfiguruj środowisko w nowej lokalizacji, aby ustanowić połączenie z ekosystemem NFV i umożliwić dołączenie zdalnej infrastruktury NFV do stosu OSM lokacji centralnej. Aby aktywować przekazywanie adresów IP, w punkcie końcowym sieci VPN, aby obsługiwać możliwości rootowania sieci, wprowadź polecenie, aby zmodyfikować i załadować zaktualizowaną konfigurację systemu.Użyj polecenia, aby odszyfrować plik poświadczeń VPN z kluczem szyfrowania i uruchomić otwarte oprogramowanie VPN z odszyfrowanym plikiem poświadczeń. Punkt końcowy sieci VPN uwierzytelni się na serwerze sieci VPN i automatycznie otrzyma odpowiednie parametry konfiguracji sieci VPN oraz trasy sieciowe. Aby utworzyć projekt typu open stack, określić zestaw zasobów obliczeniowych witryny zewnętrznej, która zostanie zintegrowana z ekosystemem NFV, należy użyć danych uwierzytelniających administratora, zalogować się do graficznego interfejsu użytkownika systemu Open Stacks, a następnie kliknąć przycisk plus utwórz projekt, aby utworzyć projekt, wypełniając wyświetlany formularz o wymagane informacje, Kliknij w przycisk plus Utwórz użytkownika, w zakładce użytkownika, a następnie wprowadź odpowiednie informacje w wymaganych polach wyświetlonego formularza.Wybierz nowo utworzony projekt jako projekt podstawowy, a następnie wybierz rolę administratora, aby utworzyć prawidłowego użytkownika, który będzie zarządzał projektem utworzonym w poprzednim kroku. Aby zmodyfikować reguły zabezpieczeń, aby zezwolić na uprawnienia do komunikacji VNF w nowej witrynie, uzyskaj dostęp do graficznego interfejsu użytkownika Otwiera stos, używając odpowiednich danych logowania, a następnie wybierz projekt, sieć, grupy zabezpieczeń, zarządzaj regułami i dodaj regułę. Z menu rozwijanego reguły wybierz SSH i wszystkie opcje ICMP.Aby utworzyć sieć dostawcy w OpenStack, kliknij admin, sieci sieciowe i plus utwórz sieć. Wprowadź szczegóły nowej sieci, korzystając z wcześniej wybranego zakresu adresów IP. Aby utworzyć sieć drugiego dostawcy, kliknij pozycję admin, sieć, sieci oraz utwórz sieć, a następnie wprowadź szczegóły nowej sieci, korzystając z przypisanego zakresu adresów.Po udostępnieniu informacji związanych z numerem VIN, wraz z personelem technicznym Ośrodka Centralnego, należy podłączyć zewnętrzną infrastrukturę NFV do stosu oprogramowania OSM w ośrodku centralnym, korzystając z interfejsu wiersza poleceń dostarczonego przez OSM. W celu sprawdzenia poprawności platformy NFV z wieloma lokalizacjami, z realistyczną usługą pionową zilustrowaną na tym rysunku, należy rozpocząć od pobrania obrazów VNF usługi sieciowej inteligentnego rolnictwa z repozytorium publicznego. Następnie prześlij je do numeru VIN odpowiedniej witryny, uzyskaj dostęp do interfejsu wiersza poleceń OSM i użyj polecenia, aby dołączyć deskryptory VNF do stosu OSM dla każdej z VNF składających się na usługę sieciową.Następnie użyj polecenia, aby dołączyć deskryptor usługi sieciowej do stosu OSM. Aby wdrożyć usługę sieciową inteligentnego rolnictwa, uruchom polecenie z interfejsu wiersza poleceń OSM, określając VIM, który będzie używany do hostowania każdej VNF. Następnie użyj polecenia, aby sprawdzić, czy usługa sieciowa została wdrożona.Wprowadź polecenie zgodnie ze wskazaniami w interfejsie wiersza poleceń OSM, aby uzyskać informacje o adresie IP każdej funkcji VNF. Wpisz polecenie, aby uzyskać dostęp do VNF serwera IOT przy użyciu uzyskanych informacji o adresie IP i sprawdź, jak pokazano, czy interfejs jest skonfigurowany do komunikowania się z bramą MQTT VNF. Wprowadź polecenie, aby uzyskać dostęp do bramy MQTT VNF i uruchom polecenie zgodnie ze wskazaniami, aby zainicjować bramę MQTT VNF, która będzie odbierać dane generowane przez czujnik przy użyciu standardu MQTT i przesyłać te dane do serwera IOT VNF przy użyciu tego samego standardu.Przygotuj komputer jednopłytkowy, podłączając do niego czujnik meteorologiczny, z możliwością przesyłania odczytów czujnika przez nadajnik-odbiornik w kierunku bramki PMQTT VNF. Korzystając z aplikacji mobilnej małego bezzałogowego statku powietrznego, zdejmij pojazd powietrzny, w którym znajduje się punkt dostępowy VNF, i ustaw pojazd, aby zapewnić zasięg bezprzewodowy komputerowi jednopłytkowemu z czujnikiem, podłącz komputer jednopłytkowy odpowiedzialny za odczyt danych zebranych przez czujnik, do punktu dostępowego wifi/bezprzewodowego, dostarczany przez punkt dostępowy VNF. Po pomyślnym dołączeniu zostanie włączona ścieżka sieci bezprzewodowej od czujnika do bramy MQTT VNF.Użyj polecenia, jak wskazano, aby rozpocząć transmisję wykrytych danych, a następnie użyj polecenia i adresu URL, aby uzyskać dostęp do graficznego interfejsu użytkownika dostarczonego przez serwer IOT VNF. Następnie kliknij przycisk zbierania danych z czujnika i weryfikuj aktualizację wykresów zawartych w pulpicie nawigacyjnym w czasie rzeczywistym, w miarę odbierania danych. Poczekaj odpowiedni okres czasu, aby uzyskać reprezentatywne wyniki realizacji usługi inteligentnego rolnictwa.Jak pokazano na tym rysunku, otwartego narzędzia do monitorowania sieci VPN można zaobserwować, w jaki sposób nowa witryna jest połączona z usługą VPN, umożliwiając jej wymianę danych i prawidłową integrację nowej witryny z ekosystemem NFV. Usługa sieciowa umożliwia dystrybucję informacji z czujnika znajdującego się w zdalnej infrastrukturze, do serwera znajdującego się w lokalizacji centralnej. W tym przypadku można zaobserwować pomyślne wdrożenie usługi sieciowej z graficznego interfejsu użytkownika OSM, pokazujące, w jaki sposób eksperyment może zostać prawidłowo zinstancjonowany, w nowej infrastrukturze zdalnej, z nano stosu znajdującego się w centralnej lokalizacji.Na tym rysunku dane dotyczące temperatury, wilgotności i ciśnienia zebrane z czujnika pokazują, że platforma jest w stanie wdrożyć praktyczne usługi sieciowe po włączeniu nowej infrastruktury, a także poprawnie umożliwić komunikację między lokalizacjami. Protokół został już wykorzystany do wspierania eksperymentów z inteligentnym rolnictwem, motoryzacją i bezpieczeństwem publicznym, a także toruje drogę dla wielu innych, takich jak inteligentne miasta, produkcja czy e-zdrowie.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Ten artykuł opisuje szczegółową metodologię przygotowania matrycy Multiplexed Artificial Cellular MicroEnvironment (MACME) do wysokoprzepustowej manipulacji fizycznych i chemicznych sygnałów naśladujących mikrośrodowiska komórkowe in vivo oraz do identyfikacji optymalnego środowiska komórkowego dla ludzkich pluripotencjalnych komórek macierzystych (hPSC) z profilowaniem pojedynczych komórek.

Wytwarzanie multipleksowanej sztucznej macierzy mikrośrodowiska komórkowego

Cel opisanego protokołu jest dwojaki: skonfigurować środowisko wirtualizacji funkcji sieciowych za pomocą bezzałogowych statków powietrznych jako jednostek obliczeniowych dostarczających podstawową strukturę do wykonywania zwirtualizowanych funkcji sieciowych i wykorzystać to środowisko do wsparcia automatycznego wdrażania funkcjonalnej usługi telefonii protokołu internetowego nad statkami powietrznymi.

Zautomatyzowane wdrażanie usługi telefonii protokołu internetowego na bezzałogowych statkach powietrznych z wykorzystaniem wirtualizacji funkcji sieciowych

Ten protokół opisuje najlepsze praktyki kalibracji wektorowego analizatora sieci przed użyciem go jako dokładnego instrumentu, przeznaczonego do pomiaru komponentów systemu testowego pomiaru propagacji częstotliwości radiowej.

Kalibracja wektorowego analizatora sieci do pomiarów w kanałach propagacji częstotliwości radiowych

To badanie opisuje internetowy system laboratoryjny wirtualnej rzeczywistości (VR) oparty na WebVR, który zapewnia użytkownikom wciągające i interaktywne możliwości eksperymentowania wspierane przez urządzenia VR. Proponowany system nie tylko pomaga zwiększyć realizm udziału użytkowników w eksperymentach online, ale ma również zastosowanie w szerokim zakresie ram laboratoriów online.

Internetowe laboratorium sterowania w sieci wirtualnej rzeczywistości stosowane w edukacji w zakresie inżynierii sterowania

Przedstawiono uogólnioną, zgodną z zasadami FAIR metodę dla ekspertów dziedzinowych, którzy chcą zintegrować narzędzia symulacyjne i do przetwarzania danych w zautomatyzowane przepływy pracy dla wirtualnych eksperymentów 3D. Przykład neutroniki pokazuje, jak skonfigurować lokalną instancję Galaxy, integrując OpenMC i narzędzia do konwersji plików, uruchamiać przepływy pracy z Omniverse oraz wizualizacje skonwertowanych wyników 3D.

Integracja zautomatyzowanych przepływów symulacji z wizualizacją 3D do wirtualnych eksperymentów w Metaverse

Światło z obiektów astronomicznych musi przejść przez burzliwą atmosferę Ziemi, zanim będzie mogło być zobrazowane przez teleskopy naziemne. Aby umożliwić bezpośrednie obrazowanie w maksymalnej teoretycznej rozdzielczości kątowej, należy zastosować zaawansowane techniki, takie jak te stosowane w systemie optyki adaptacyjnej Robo-AO.

Skupienie się na widzialnym wszechświecie dzięki Robo-AO

Pobieranie próbek gazu z płomieni na skalę laboratoryjną z analizą online wszystkich gatunków za pomocą spektrometrii mas to skuteczna metoda badania złożonej mieszaniny związków chemicznych występujących podczas procesów spalania. W połączeniu z przestrajalną miękką jonizacją za pomocą generowanego przez synchrotron promieniowania próżniowo-ultrafioletowego, technika ta dostarcza informacji o rozdzielczości izomerów i potencjalnie wolnych od fragmentów widm masowych.

Eksperymenty z płomieniem w zaawansowanym źródle światła: nowe spojrzenie na procesy tworzenia sadzy

Metoda badania struktury fotoreceptora białkowego za pomocą mikroskopii sił atomowych (AFM) jest opisana w tym artykule. PeakForce Quantitative Nanomechanical Property Mapping (PF-QNM) ujawnia nienaruszone dimery białkowe na powierzchni miki.

Mikroskopia sił atomowych fotoreceptorów światła czerwonego przy użyciu ilościowego mapowania właściwości nanomechanicznych PeakForce

Opisano zastosowanie tomografii rentgenowskiej z dyspersją energii w skaningowym transmisyjnym mikroskopie elektronowym do scharakteryzowania rozkładów pierwiastków w pojedynczych nanocząstkach w trzech wymiarach.

Tomografia rentgenowska z dyspersją energii do mapowania pierwiastkowego 3D pojedynczych nanocząstek

Opisana jest realna metodologia oparta na druku transferowym, mająca na celu wprowadzenie plazmonicznych nanostruktur metalowych do ogniw słonecznych.  Wykorzystując nanofilarowe stemple poli(dimetylosiloksanowe), uporządkowany układ nanodysków oparty na Ag zintegrowano ze standardowymi uwodornionymi mikrokrystalicznymi ogniwami słonecznymi Si, co doprowadziło do poprawy wydajności urządzenia dzięki plazmonicznemu pułapkowaniu światła.

Integracja nanostruktur srebra zatrzymujących światło w uwodornionych mikrokrystalicznych krzemowych ogniwach słonecznych za pomocą druku transferowego

Poznaj integrację zdalnych infrastruktur 5G z ekosystemem NFV obejmującym wiele lokalizacji. Protokół wykorzystuje sieć VPN do bezpiecznego połączenia zdalnych witryn z centralnym systemem OSM.

Integracja infrastruktur eksperymentalnych 5G z ekosystemem NFV obejmującym wiele lokalizacji

Przeglądaj więcej filmów