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Engineering

नेटवर्क कार्य वर्चुअलाइजेशन का उपयोग करके मानवरहित हवाई वाहनों पर इंटरनेट प्रोटोकॉल टेलीफोनी सेवा की स्वचालित तैनाती

doi: 10.3791/60425 Published: November 26, 2019
* These authors contributed equally

Summary

वर्णित प्रोटोकॉल का उद्देश्य दोहरा है: मानवरहित हवाई वाहनों का उपयोग करके एक नेटवर्क कार्य वर्चुअलाइजेशन वातावरण को कॉन्फ़िगर करना, जो वर्चुअलाइज्ड नेटवर्क कार्यों को निष्पादित करने और उपयोग करने के लिए अंतर्निहित संरचना प्रदान करने वाली अंतर्निहित संरचना प्रदान करता है यह वातावरण हवाई वाहनों पर एक कार्यात्मक इंटरनेट प्रोटोकॉल टेलीफोनी सेवा की स्वचालित तैनाती का समर्थन करने के लिए।

Abstract

नेटवर्क फ़ंक्शन वर्चुअलाइजेशन (एनएफवी) प्रतिमान मोबाइल नेटवर्क की 5वीं पीढ़ी के विकास में प्रमुख सक्षम प्रौद्योगिकियों में से एक है। इस तकनीक का उद्देश्य वर्चुअलाइजेशन तकनीकों का उपयोग करके नेटवर्क कार्यों और सेवाओं के प्रावधान में हार्डवेयर पर निर्भरता को कम करना है जो अमूर्त परत पर उन कार्यक्षमताओं के सॉफ्टवाराइजेशन की अनुमति देता है। इस संदर्भ में, मानवरहित हवाई वाहनों (यूएवी) की क्षमता की खोज करने में रुचि बढ़ रही है ताकि एक लचीला मंच प्रदान किया जा सके जो परिसीमन भौगोलिक क्षेत्रों पर लागत प्रभावी एनएफवी संचालन को सक्षम करने में सक्षम है ।

यूएवी प्लेटफार्मों में एनएफवी प्रौद्योगिकियों के उपयोग की व्यावहारिक व्यवहार्यता प्रदर्शित करने के लिए, ओपन सोर्स प्रौद्योगिकियों के आधार पर एक कार्यात्मक एनएफवी वातावरण स्थापित करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत किया जाता है, जिसमें छोटे यूएवी का एक सेट समर्थन करने वाले कम्प्यूटेशनल संसाधनों की आपूर्ति करता है मध्यम जटिल नेटवर्क सेवाओं की तैनाती। फिर, प्रोटोकॉल कॉन्फ़िगर एनएफवी पर्यावरण की क्षमताओं का लाभ उठाते हुए, परस्पर यूएवी के नेटवर्क पर इंटरनेट प्रोटोकॉल (आईपी) टेलीफोनी सेवा की स्वचालित तैनाती का समर्थन करने के लिए आवश्यक विभिन्न चरणों का विवरण देता है। प्रयोग परिणाम अपनी तैनाती के बाद सेवा के उचित संचालन को प्रदर्शित करते हैं । हालांकि प्रोटोकॉल एक विशिष्ट प्रकार की नेटवर्क सेवा (यानी आईपी टेलीफोनी) पर केंद्रित है, लेकिन वर्णित चरण अन्य प्रकार की नेटवर्क सेवाओं को तैनात करने के लिए एक सामान्य गाइड के रूप में काम कर सकते हैं। दूसरी ओर, प्रोटोकॉल विवरण एनएफवी पर्यावरण (जैसे, विशिष्ट एकल बोर्ड कंप्यूटर और ओपन सोर्स सॉफ्टवेयर) स्थापित करने के लिए ठोस उपकरण और सॉफ्टवेयर पर विचार करता है। अन्य हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर प्लेटफार्मों का उपयोग संभव हो सकता है, हालांकि एनएफवी पर्यावरण और सेवा तैनाती का विशिष्ट विन्यास पहलू प्रोटोकॉल में वर्णित लोगों के संबंध में विविधताओं को पेश कर सकता है।

Introduction

मोबाइल संचार के नए युग के भीतर सबसे प्रतिष्ठित लक्ष्यों में से एक (सबसे अधिक 5मोबाइल पीढ़ी या 5G के रूप में जाना जाता है) के लिए स्थितियों में मजबूत सूचना प्रौद्योगिकी सेवाएं प्रदान करने में सक्षम हो सकता है, जहां प्राथमिक दूरसंचार बुनियादी ढांचे उपलब्ध नहीं हो सकता है (जैसे, एक आपात स्थिति के कारण) । इस संदर्भ में, यूएवी अपनी अंतर्निहित बहुमुखी प्रतिभा के कारण अनुसंधान समुदाय से बढ़ते ध्यान प्राप्त कर रहे हैं। कई काम हैं जो इन उपकरणों को बड़ी विविधता की सेवाओं के प्रावधान के लिए आधारशिला के रूप में उपयोग करते हैं। उदाहरण के लिए, साहित्य ने मल्टीमीडिया सेवाओं1,2,3को समायोजित करने के लिए हवाई संचार बुनियादी ढांचे का निर्माण करने के लिए इन उपकरणों की क्षमता का विश्लेषण किया है । इसके अलावा, पूर्व शोध से पता चला है कि कैसे कई यूएवी के बीच सहयोग निगरानी4,सहयोगात्मक खोज और बचाव5,6,7,8,या कृषि व्यवसाय9जैसी विभिन्न संचार सेवाओं की कार्यक्षमता का विस्तार कर सकता है ।

दूसरी ओर, एनएफवी प्रौद्योगिकी ने 5जी प्रमुख समर्थक में से एक के रूप में दूरसंचार ऑपरेटरों के भीतर काफी महत्व हासिल कर लिया है । एनएफवी नेटवर्क कार्यक्षमताओं के सॉफ्टवाराइजेशन के माध्यम से विशेष हार्डवेयर पर नेटवर्क उपकरणों की वर्तमान निर्भरता को समाप्त करके दूरसंचार बुनियादी ढांचे के बारे में एक प्रतिमान परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करता है। यह संचार सेवाओं के नए प्रकार की एक लचीली और चुस्त तैनाती सक्षम बनाता है । इस उद्देश्य के लिए, यूरोपीय दूरसंचार मानक संस्थान (ईटीएसआई) ने एनएफवी वास्तुशिल्प फ्रेमवर्क10को परिभाषित करने के लिए एक विशिष्टता समूह का गठन किया। इसके अतिरिक्त, ईटीएसआई वर्तमान में ओपन सोर्स मनो (ओएसएम) समूह11की मेजबानी करता है, जो ईटीएसआई एनएफवी वास्तुशिल्प ढांचे की परिभाषा के साथ गठबंधन एनएफवी प्रबंधन और आर्केस्ट्रा (मनो) सॉफ्टवेयर स्टैक विकसित करने के आरोप में है।

सभी उपरोक्त विचारों को देखते हुए, यूएवी और एनएफवी प्रौद्योगिकियों के बीच तालमेल अभिसरण वर्तमान में उपन्यास नेटवर्क अनुप्रयोगों और सेवाओं के विकास में अध्ययन किया जा रहा है। यह साहित्य में कई शोध कार्यों द्वारा सचित्र है जो इस प्रकार की प्रणालियों के फायदों को इंगित करते हैं14,15,16,इस अभिसरण और उसके लापता पहलुओं की चुनौतियों की पहचान करते हैं, इस विषय17पर भविष्य की अनुसंधान पंक्तियों को उजागर करते हैं, और ओपन सोर्स प्रौद्योगिकियों के आधार पर अग्रणी समाधान प्रस्तुत करते हैं।

विशेष रूप से, यूएवी क्षेत्र में एनएफवी प्रौद्योगिकियों का एकीकरण सीमित भौगोलिक क्षेत्रों (जैसे, एक आईपी टेलीफोनी सेवा) पर नेटवर्क सेवाओं और अनुप्रयोगों की तेजी से और लचीली तैनाती को सक्षम बनाता है। इस दृष्टिकोण के बाद, कई यूएवी को एक विशिष्ट स्थान पर तैनात किया जा सकता है, पेलोड (जैसे, छोटे आकार के एकल बोर्ड कंप्यूटर) के रूप में कंप्यूटिंग प्लेटफार्मों का परिवहन किया जा सकता है। ये गणना प्लेटफार्म तैनाती क्षेत्र में एक प्रोग्रामेबल नेटवर्क बुनियादी ढांचा (यानी, एक एनएफवी बुनियादी ढांचा) प्रदान करेंगे, जो एक मनो मंच के नियंत्रण में नेटवर्क सेवाओं और अनुप्रयोगों के तात्कालिकता का समर्थन करते हैं।

लाभों के बावजूद, इस दृश्य की प्राप्ति मौलिक चुनौतियों का एक सेट प्रस्तुत करती है जिसे सावधानीपूर्वक संबोधित करने की आवश्यकता है, जैसे कि एनएफवी बुनियादी ढांचे के रूप में इन गणना प्लेटफार्मों का उचित एकीकरण, मौजूदा एनएफवी सॉफ्टवेयर स्टैक का उपयोग करके, ताकि एक एनएफवी आर्केस्ट्रा सेवा यूएवी पर आभासी कार्यों को तैनात कर सके; गणना प्लेटफार्मों द्वारा प्रदान किए गए कम्प्यूटेशनल संसाधनों के संदर्भ में बाधाएं, क्योंकि उन्हें परिवहन करने वाले यूएवी आमतौर पर पेलोड उपकरणों के आकार, वजन और कंप्यूटिंग क्षमता के मामले में सीमाएं पेश कर सकते हैं; यूएवी पर आभासी कार्यों का उचित प्लेसमेंट (यानी, किसी विशेष आभासी फ़ंक्शन को तैनात करने के लिए सर्वश्रेष्ठ यूएवी उम्मीदवार का चयन); उनके साथ नेटवर्क संचार की संभावित आंतरायिक उपलब्धता के बावजूद वीएनएफ के जीवनचक्र का प्रबंधन करने के लिए यूएवी के साथ नियंत्रण संचार का रखरखाव (उदाहरण के लिए, गतिशीलता और बैटरी की कमी के कारण); उनकी बैटरी की खपत के कारण यूएवी का सीमित ऑपरेशन समय; और आभासी कार्यों के प्रवास जब एक UAV अपनी बैटरी थकावट के कारण प्रतिस्थापित करने की जरूरत है । ये लाभ और चुनौतियां पिछले काम18,19 में विस्तृत हैं जिसमें यूएवी प्लेटफार्मों पर नेटवर्क कार्यों और सेवाओं की स्वचालित तैनाती का समर्थन करने में सक्षम एनएफवी प्रणाली का डिजाइन शामिल है, साथ ही इस डिजाइन की व्यावहारिक व्यवहार्यता का सत्यापन भी शामिल है।

इस संदर्भ में, यह पत्र एनएफवी मानकों और ओपन सोर्स प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके यूएवी के नेटवर्क पर मामूली जटिल नेटवर्क सेवाओं की स्वचालित तैनाती को सक्षम करने के लिए एक प्रोटोकॉल का वर्णन करने पर केंद्रित है। प्रोटोकॉल के विभिन्न चरणों को समझाने के लिए, नोगल्स एट अल19 में प्रस्तुत एक प्रयोग का पुन: विस्तार प्रस्तुत किया गया है, जिसमें आईपी टेलीफोनी सेवा की तैनाती शामिल है। इस काम की प्रजनन क्षमता सहायता करने के लिए, वास्तविक उड़ान प्रस्तुत प्रक्रिया में वैकल्पिक माना जाता है, और प्रदर्शन परिणाम जमीन पर यूएवी उपकरणों के साथ प्राप्त किए जाते हैं। इच्छुक पाठकों को प्रोटोकॉल के निष्पादन को दोहराने और मान्य करने में सक्षम होना चाहिए, यहां तक कि नियंत्रित प्रयोगशाला वातावरण में भी।

चित्रा 1 इस प्रक्रिया के लिए डिज़ाइन की गई नेटवर्क सेवा को दिखाता है। यह नेटवर्क सेवा विशिष्ट सॉफ्टवाराइजेशन इकाइयों (वर्चुअल नेटवर्क कार्यों, या वीएनएफ के रूप में एनएफवी प्रतिमान के भीतर वर्गीकृत) की संरचना के रूप में बनाई गई है और यूएवी के आसपास के उपयोगकर्ताओं को आईपी टेलीफोनी सेवा की कार्यक्षमता प्रदान करती है। सेवा की रचना करने वाले वीएनएफ को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:

  • एक्सेस पॉइंट वीएनएफ (एपी-वीएनएफ): यह वीएनएफ एंड-यूजर उपकरण (यानी इस प्रयोग में आईपी फोन) को वाई-फाई एक्सेस पॉइंट प्रदान करता है।
  • आईपी टेलीफोनी सर्वर वीएनएफ (आईपी-टेलीफोनी-सर्वर-वीएनएफ): यह कॉल सिग्नलिंग संदेशों के प्रबंधन के लिए जिम्मेदार है जो एक वॉयस कॉल को स्थापित करने और समाप्त करने के लिए आईपी फोन के बीच आदान-प्रदान किए जाते हैं।
  • डोमेन नाम प्रणाली VNF (डीएनएस-वीएनएफ): यह वीएनएफ एक नाम रिज़ॉल्यूशन सेवा प्रदान करता है, जो आमतौर पर आईपी टेलीफोनी सेवाओं में आवश्यक होता है।
  • एक्सेस राउटर वीएनएफ (एआर-वीएनएफ): आईपी फोन और दूरसंचार ऑपरेटर डोमेन के बीच नेटवर्क रूटिंग कार्यक्षमताएं प्रदान करता है, यातायात के आदान-प्रदान (यानी, इस प्रयोग में कॉल सिग्नलिंग) का समर्थन करता है।
  • कोर राउटर वीएनएफ (सीआर-वीएनएफ): दूरसंचार ऑपरेटर डोमेन में नेटवर्क रूटिंग कार्यक्षमताएं प्रदान करता है, जो ऑपरेटर-विशिष्ट सेवाओं (यानी, आईपी टेलीफोनी सर्वर) और बाहरी डेटा नेटवर्क तक पहुंच प्रदान करता है।

इसके अलावा, चित्रा 1 प्रयोग के लिए उपयोग किए जाने वाले भौतिक उपकरणों को प्रस्तुत करता है, वे कैसे जुड़े हुए हैं, और उपकरणों के लिए वीएनएफ का विशिष्ट आवंटन।

Protocol

1. प्रयोग के लिए पूर्व आवश्यकताएं

  1. ओपन सोर्स मनो (ओएसएम) परियोजना द्वारा प्रदान किए गए प्रबंधन और आर्केस्ट्रा (मनो) सॉफ्टवेयर स्टैक को स्थापित करें। विशेष रूप से, यह प्रयोग ओएसएम रिलीज फोर20का उपयोग करता है, जिसे एक ही सर्वर कंप्यूटर में या ओएसएम समुदाय द्वारा निर्दिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करने वाले वर्चुअल मशीन (वीएम) में निष्पादित किया जा सकता है: Ubuntu 16.04 ऑपरेटिंग सिस्टम (64-बिट वैरिएंट छवि), दो केंद्रीय प्रसंस्करण इकाइयों (सीपीयू), 8 जीबी रैंडम एक्सेस मेमोरी (रैम), 40 जीबी स्टोरेज डिस्क और इंटरनेट एक्सेस के साथ एक एकल नेटवर्क इंटरफेस के रूप में। ओएसएम रिलीज फोर को स्थापित करने की प्रक्रिया इसके तकनीकी विवरणों के साथ ओएसएम समुदाय 21 द्वारा प्रदान किए गए ऑनलाइन दस्तावेज में उपलब्धहै।
  2. एक क्लाउड कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म स्थापित करें, जो ओएसएम रिलीज फोर के अनुरूप वर्चुअल इंफ्रास्ट्रक्चर मैनेजर (विम) के कार्यप्रदान करता है। इस प्रयोग के लिए, ओपनस्टैक रिलीज ओकाटा22 का उपयोग किया जाता है, जो ऑपरेटिंग सिस्टम, चार सीपीयू, 16 जीबी रैम और 200 जीबी स्टोरेज डिस्क के रूप में उबंटू 16.04 के साथ वीएम में चल रहा है। प्रयोग में, विम दो हाई-प्रोफाइल सर्वर कंप्यूटरों द्वारा एकीकृत एनएफवी बुनियादी ढांचे (एनएफवीआई) का प्रबंधन करता है, प्रत्येक में यूबंटू 16.04 ऑपरेटिंग सिस्टम, आठ सीपीयू, 128 जीबी रैम और 4 टीबी स्टोरेज डिस्क के रूप में) का प्रबंधन किया जाता है। क्लाउड कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म स्थापित करने के तरीके के बारे में सभी जानकारी ओपनस्टैक प्रलेखन23में शामिल इंस्टॉलेशन गाइड में शामिल है। इस क्लाउड प्लेटफॉर्म को कोर क्लाउड प्लेटफॉर्म के रूप में जाना जाता है।
  3. यूएवी के लिए एक अतिरिक्त क्लाउड कंप्यूटिंग प्लेटफॉर्म स्थापित करें जिसे यूएवी क्लाउड प्लेटफॉर्म के रूप में जाना जाता है।
    1. सुनिश्चित करें कि इस प्लेटफ़ॉर्म में ओपनस्टैक रिलीज ओकाटा के आधार पर एक विम है। इस मामले में, विम इंस्टॉलेशन द्वारा उपयोग किए जाने वाले संसाधन ों में ऑपरेटिंग सिस्टम, दो सीपीयू, 6 जीबी रैम, 100 जीबी स्टोरेज डिस्क और एक बाहरी वाई-फाई यूएसबी एडाप्टर के रूप में उबंटू 16.04 हैं।
    2. इस क्लाउड प्लेटफॉर्म में एकीकृत एनएफवीआई में एक निश्चित गणना सर्वर (ऑपरेटिंग सिस्टम के रूप में उबंटू 16.04, आठ सीपीयू, 8 जीबी रैम, 128 जीबी स्टोरेज डिस्क, और एक बाहरी वाई-फाई यूएसबी एडाप्टर) और तीन सिंगल बोर्ड कंप्यूटर (एसबीसी) शामिल हैं। उत्तरार्द्ध एक हार्डवेयर प्लेटफ़ॉर्म प्रदान करता है जिसे आसानी से यूएवी पर सवार किया जा सकता है। इन उपकरणों के साथ यूएवी क्लाउड प्लेटफ़ॉर्म को गणना नोड्स के रूप में सेटअप करने की प्रक्रिया के लिए धारा 3 देखें।
  4. प्रत्येक एसबीसी को शीर्ष (हैट) पर संलग्न बैटरी-पावर आपूर्ति हार्डवेयर से लैस करें ताकि इन इकाइयों का संचालन सुनिश्चित किया जा सके, भले ही वे गति में हों, यूएवी द्वारा किए जा रहे हों।
    नोट: चरण 1.5 वैकल्पिक है क्योंकि प्रयोग में नेटवर्क सेवा का प्रावधान यूएवी होने पर निर्भर नहीं करता है। इसके अलावा, एसबीसी को यूएवी के पेलोड के रूप में किया जाता है और कोई अन्य अतिरिक्त कनेक्शन (जैसे, ईथरनेट या यूएसबी) की आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि आईपी टेलीफोनी सेवा के उचित संचालन के लिए आवश्यक नेटवर्क संचार एसबीसी द्वारा अपने वाई-फाई एडाप्टर के माध्यम से प्रदान किए जाते हैं, और चरण 1.4 में उल्लिखित बिजली आपूर्ति टोपी द्वारा बिजली की आपूर्ति प्रदान की जाती है।
  5. प्रत्येक एसबीसी को फिक्सिंग एक्सेसरी के माध्यम से यूएवी के पेलोड के रूप में संलग्न करें। इस प्रयोग में एसबीसी द्वारा पेश की जाने वाली गणना इकाइयों के परिवहन के लिए तीन वाणिज्यिक यूएवी को चुना गया था ।
  6. आईईईई 802.11 b वायरलेस संचार मानक का समर्थन करने वाले दो वायरलेस वॉयस-ओवर-आईपी (वीओआईपी) फोन चुनें; यह मॉडल वाई-फाई के माध्यम से वायरलेस संचार प्रदान करता है। एक विकल्प के रूप में, वॉयस कॉल को लिंफोन24 या जित्सी25जैसे सॉफ्टफोन अनुप्रयोगों का उपयोग करके निष्पादित किया जा सकता है।
  7. एक प्रयोगात्मक आवश्यकता के रूप में, ओएसएम सॉफ्टवेयर स्टैक और प्रत्येक VIMs के बीच परत-3 संचार की उपलब्धता सुनिश्चित करें ताकि इस प्रयोग के लिए विकसित नेटवर्क सेवा की आर्केस्ट्रा तैनाती सक्षम हो सके, बी) लेयर-3 संचार वीएनएफ विन्यास प्रक्रियाओं का समर्थन करने के लिए प्रत्येक क्लाउड प्लेटफॉर्म पर ओएसएम और वीएनएफ के बीच, और सी) नेटवर्क सेवा के उचित संचालन को सक्षम करने के लिए हर VIM पर चल रहे वीएनएफ के बीच परत-3 संचार।
  8. प्रयोग को अंजाम देने के लिए आवश्यक सभी सामग्री सार्वजनिक प्रयोग भंडार http://vm-images.netcom.it.uc3m.es/JoVE/में प्रदान की जाती है ।

2. अनुकरण के माध्यम से सॉफ्टवाराइजेशन इकाइयों की कार्यक्षमता को मान्य करना

नोट: यथार्थवादी तैनाती शर्तों के तहत प्रयोग की नेटवर्क सेवा के उचित संचालन को साबित करने के लिए (चित्रा 1देखें), लिनक्सकंटेनरों 26 और एनएस-327 के आधार पर एक उद्देश्य-विशिष्ट अनुकरण मंच का उपयोग किया गया था। यह प्लेटफ़ॉर्म मल्टी-हॉप हवाई लिंक की नकल करने और उन लिंकों की विशेषताओं को परिभाषित करने की अनुमति देता है (उदाहरण के लिए, वायरलेस संचार लिंक की लंबाई, डेटा पैकेट नुकसान का पैटर्न, वायरलेस संचार में उपयोग की जाने वाली रेडियो तकनीक, आदि)। इस प्रकार, प्रोटोकॉल का यह खंड अनुकरण मंच के माध्यम से यथार्थवादी वायरलेस संचार लिंक शर्तों के तहत आईपी टेलीफोनी सेवा के उचित संचालन को सत्यापित करने के लिए किए जाने वाले चरणों का वर्णन करता है।

  1. प्रयोग भंडार से अनुकरण मंच डाउनलोड करें। मंच एक आभासी मशीन के रूप में उपलब्ध है, जिसका नाम "यूएवी-एनएफवी-जोव-प्रयोग.qcow", केवीएम वर्चुअलाइजेशन टेक्नोलॉजी28के अनुरूप है। इस मशीन में एक पूर्वनिर्मित टेम्पलेट होता है जो नेटवर्क सेवा और चित्रा 1 में प्रस्तुत बहु-यूएवी परिदृश्य और उस टेम्पलेट को निष्पादित करने में सक्षम प्रशासक विशेषाधिकारों के साथ एक उपयोगकर्ता का अनुकरण करता है।
    नोट: डिफ़ॉल्ट रूप से, निम्नलिखित चरण स्वचालित रूप से निष्पादित किए जाते हैं जब अनुकरण प्लेटफ़ॉर्म वर्चुअल मशीन शुरू हो जाती है: क) नेटवर्क अनुकरण (यानी, नेटवर्क इंटरफेस, लिनक्सपुल29)को सक्षम करने के लिए आभासी वातावरण को कॉन्फ़िगर किया जाता है; ख) परीक्षण के विभिन्न भौतिक घटकों का प्रतिनिधित्व करने वाले लिनक्स कंटेनर (यानी, एसबीसी और यूएवी क्लाउड प्लेटफॉर्म के लिए निश्चित गणना सर्वर, और कोर क्लाउड प्लेटफॉर्म के लिए गणना सर्वर) बनाए गए हैं; और ग) आईपी टेलीफोनी सेवा के विभिन्न वीएनएफ द्वारा प्रदान किए गए कार्यों (यानी, एक्सेस पॉइंट्स, राउटर, डीएनएस सर्व और आईपी टेलीफोनी सर्वर) को उनके संबंधित अनुकरणीय एसबीसी और गणना सर्वरों पर लिनक्स कंटेनर के रूप में तैनात किया जाता है।
  2. सत्यापन प्रक्रिया से पहले, एनएस-3 सिम्युलेटर का उपयोग करके एक अनुकरणीय मल्टी-हॉप हवाई नेटवर्क स्थापित करें, ताकि विभिन्न नेटवर्क प्रतिभागियों के बीच कनेक्टिविटी को सक्षम किया जा सके। यह प्रक्रिया चित्रा 1 (यानी, वाई-फाई तदर्थ नेटवर्क) में चित्रित परिदृश्य में होने वाले यथार्थवादी वायरलेस संचार का अनुकरण करेगी, जो यूएवी क्लाउड प्लेटफॉर्म के नोड्स और सेवा में प्रदान किए गए दो वाई-फाई एक्सेस पॉइंट्स द्वारा प्रदान किए गए वायरलेस नेटवर्क के बीच डेटा एक्सचेंज को सक्षम बनाती है) ।
    1. मल्टी-हॉप एरियल नेटवर्क बनाएं। इस उद्देश्य के लिए, निम्नलिखित आदेश का उपयोग करके multi-hop-aerial-net.sh स्क्रिप्ट (अनुकरण मंच मशीन के भीतर उपलब्ध) निष्पादित करें: सुडो श/होम/जोवेवम/स्क्रिप्ट/मल्टी-हॉप-एरियल-नेट-एसएच > मल्टी-हॉप-एरियल-नेट-ट्रेस.लॉग 2 >&1 & यह कमांड त्रुटियों के मामले में डिबगिंग को सक्षम करने के लिए निर्दिष्ट लॉग-फाइल में सिमुलेशन ट्रेस को चित्रित करता है।
    2. जांच करें कि नेटवर्क सफलतापूर्वक बनाया गया है या नहीं। इस उद्देश्य के लिए, सत्यापित करें कि लिनक्स कंटेनर "आईपी-फोन-ए" और "आईपी-फोन-बी" (एपी-वीएनएफ से जुड़ने वाले अंतिम उपयोगकर्ता उपकरण के रूप में चित्रा 1 में सचित्र) ने डीएचसीपी सेवा के माध्यम से एक आईपी पता प्राप्त किया है, जो केवल मल्टी-हॉप हवाई नेटवर्क के माध्यम से सुलभ है। इल्यूशन मशीन के भीतर निष्पादित लिनक्स कंटेनर की स्थिति, साथ ही उनके आईपी पते, कमांड एलएक्ससी सूचीका उपयोग करके जांच की जा सकती है।
  3. आईपी टेलीफोनी कॉल स्थापित करने के लिए आवश्यक सिग्नलिंग संदेशों को संसाधित करने के लिए अनुकरणीय नेटवर्क सेवा की क्षमता को सत्यापित करें। इस उद्देश्य के लिए, दोनों "आईपी फोन-ए" और "आईपी फोन-बी" लिनक्स कंटेनरों ने "एसआईपीपी" टूल30स्थापित किया है। "एसआईपीपी" उल्लिखित सिग्नलिंग संदेश बनाने वाले आईपी फोन का अनुकरण करने, उन्हें आईपी टेलीफोनी सर्वर पर भेजने और बाद के सही संचालन को सत्यापित करने के लिए प्रतिक्रिया को संसाधित करने की कार्यक्षमता प्रदान करता है।
    1. स्क्रिप्ट को दोनों कंटेनरों में test-signaling.sh निष्पादित करें, जो आईपी-टेलीफोनी-सर्वर-वीएनएफ को सिग्नलिंग संदेश उत्पन्न करने और भेजने के लिए "एसआईपीपी" टूल चलाता है।
    2. पिछले चरण के निष्पादन द्वारा प्रदान की गई परिदृश्य स्क्रीन की जांच करें। "200" प्रतिक्रिया का स्वागत आईपी-टेलीफोनी-सर्वर-वीएनएफ के उचित कामकाज को दर्शाता है।
  4. यह मान्य करें कि नेटवर्क सेवा आईपी टेलीफोनी कॉल के दौरान उत्पन्न होने वाले डेटा ट्रैफ़िक को संसाधित कर सकती है। ऐसा करने के लिए, प्रवाह शेड्यूलिंग "Trafic" उपकरण31 "आईपी फोन-ए" और "आईपी फोन-बी" लिनक्स कंटेनरों में स्थापित किया गया है ।
    1. Trafic के सर्वर एजेंट शुरू करने के लिए निम्नलिखित आदेश निष्पादित करें: एलएक्सईसी आईपी-फोन-बी एसएच called-party.sh।
    2. फिर, ट्रैफिक के क्लाइंट एजेंट को शुरू करने और नेटवर्क सांख्यिकी प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित आदेश पर अमल करें: एलएक्सईसी आईपी-फोन-ए एसएच caller.sh। वॉयस कॉल की नकल करने वाले डेटा ट्रैफिक को 60 एस के बाद टर्मिनेट कर दिया जाता है। स्क्रिप्ट एक पुष्टि संदेश और आवाज यातायात के विषय में सबसे महत्वपूर्ण प्रदर्शन मैट्रिक्स प्रदर्शित करता है ।
    3. प्राप्त मैट्रिक्स की जांच करें और सत्यापित करें कि आईपी टेलीफोनी सेवा प्रभावी ढंग से एक इंटरैक्टिव आवाज वार्तालाप का समर्थन कर सकते हैं । ऐसा करने के लिए, प्रतिनिधि परिणामों पर अनुभाग में शामिल जानकारी देखें।

3. यूएवी क्लाउड प्लेटफॉर्म निर्माण

  1. एसबीसी के मॉडल का चयन करें जो हल्के वीएनएफ को निष्पादित करने के लिए वर्चुअलाइजेशन सब्सट्रेट प्रदान कर सकता है। प्रयोग के दौरान उपयोग किए गए एसबीसी उपकरणों के तकनीकी विनिर्देश हैं: चार सीपीयू, 1 जीबी रैम, और एक 32 जीबी स्टोरेज डिस्क। इसके अतिरिक्त, प्रत्येक एसबीसी में तीन नेटवर्क इंटरफेस होते हैं: एक ईथरनेट इंटरफेस, एक एकीकृत वाई-फाई इंटरफेस, और एक बाहरी वाई-फाई यूएसबी एडाप्टर।
  2. एसबीसी को बाद में यूएवी क्लाउड प्लेटफॉर्म में एकीकृत करने के लिए तैयार करें।
    1. ऑपरेटिंग सिस्टम के रूप में उबंटू मेट32 16.04.6 स्थापित करें, यह देखते हुए कि ओपनस्टैक इंस्टॉलेशन पैकेज इस लिनक्स वितरण में शामिल हैं।
    2. एसबीसी को यूएवी क्लाउड प्लेटफॉर्म के कंप्यूट नोड्स के रूप में कार्य करने की अनुमति देने के लिए ओपनस्टैक प्रलेखन33 में इंगित आवश्यक पैकेजों को इंस्टॉल और कॉन्फ़िगर करें। पिछले गाइड के बाद, ओपनस्टैक पैकेज के विन्यास में लिनक्स कंटेनरों के उपयोग को सक्षम करें। कंटेनर वर्चुअलाइजेशन का उपयोग उन उपकरणों के संसाधनों की कमी के कारण किया जाता है जिन्हें आमतौर पर छोटे आकार के यूएवी पर जहाज पर चढ़ाया जा सकता है।
    3. एसबीसी में, प्रयोग भंडार के भीतर उपलब्ध स्क्रिप्ट rpi-networking-configuration.shको डाउनलोड और निष्पादित करें। यह स्क्रिप्ट एसबीसी के वायरलेस संचार के साथ-साथ वायरलेस इंटरफेस से जुड़े आभासी नेटवर्क के निर्माण की अनुमति देने के लिए आवश्यक विन्यास को सक्षम बनाती है।
    4. यूएवी क्लाउड प्लेटफॉर्म विम चलाने वाले मेजबान में प्रयोग भंडार के भीतर उपलब्ध स्क्रिप्ट VIM-networking-configuration.shडाउनलोड और निष्पादित करें। यह स्क्रिप्ट एसबीसी के साथ सूचना आदान-प्रदान को सक्षम करने के लिए VIM के वायरलेस संचार की स्थापना की देखरेख करती है।
      नोट: एक बार नेटवर्किंग अच्छी तरह से कॉन्फ़िगर हो जाती है और VIM की एसबीसी के साथ कनेक्टिविटी होती है, तो विम स्वचालित रूप से उन्हें यूएवी क्लाउड प्लेटफॉर्म में एकीकृत करता है क्योंकि वीएनएफ को निष्पादित करने में सक्षम कम्प्यूटेशनल इकाइयां
  3. प्रत्येक एसबीसी के लिए ओपनस्टैक उपलब्धता क्षेत्र बनाएं। यह एक उपयुक्त यूएवी इकाई में प्रयोग के हल्के VNFs में से प्रत्येक की तैनाती की अनुमति देगा । ऐसा करने के लिए, प्रशासक साख के साथ विम द्वारा प्रदान किए गए वेब ग्राफिकल यूजर इंटरफेस में लॉग इन करें, प्रशासक > सिस्टम > होस्ट एग्रीगेट टैब में उपलब्धता क्षेत्र बनाएं, और उपयुक्त मेजबान (यानी, प्रत्येक एसबीसी को यूएवी क्लाउड प्लेटफॉर्म में एकीकृत) जोड़ने के लिए प्रत्येक उपलब्धता क्षेत्र को संपादित करें।
  4. यूएवी क्लाउड प्लेटफॉर्म के सही सेटअप को सत्यापित करें। ऐसा करने के लिए, पिछले चरण की तरह एक ही लॉगिन के साथ प्रशासक और प्रणाली सूचना टैब तक पहुंचें, और कंप्यूटिंग सेवा और नेटवर्क एजेंट अनुभाग में क्लिक करें ताकि यह जांच की जा सके कि प्रदर्शित वस्तुओं की स्थिति "जीवित" और "यूपी" है।

4. प्रयोग विन्यास

  1. आईपी टेलीफोनी सेवा के विभिन्न घटकों को लागू करने वाली वीएनएफ छवियों को डाउनलोड करें: एपी-वीएनएफ, डीएनएस-वीएनएफ, आईपी-टेलीफोनी-सर्वर-वीएनएफ, एआर-वीएनएफ और सीआर-वीएनएफ। इन छवियों को प्रयोग भंडार से डाउनलोड किया जा सकता है।
  2. वीएनएफ छवियों को अपने संवाददाता VIM (यानी, एपी-वीएनएफ और डीएनएस-वीएनएफ को यूएवी क्लाउड प्लेटफॉर्म विएम पर अपलोड करें) और वीओआईपी-वीएनएफ कोर क्लाउड प्लेटफॉर्म विम पर। ऐसा करने के लिए, प्रशासक साख के साथ प्रत्येक VIM द्वारा प्रदान किए गए वेब ग्राफिकल यूजर इंटरफेस में लॉग इन करें, प्रशासक और जीटी; सिस्टम >Images टैब के बनाएं इमेज बटन पर क्लिक करें, और प्रदर्शित फॉर्म का उपयोग करके और उचित छवि का चयन करके एक छवि बनाएं। यह प्रक्रिया प्रत्येक छवि के लिए संबंधित VIM पर की जाती है जिसे पूर्व चरण में डाउनलोड किया गया है।
  3. प्रयोग भंडार से प्रयोग के वीएनएफ वर्णनकर्ताओं (वीएनएफडी) डाउनलोड करें। ये वर्णनकर्ता वे टेम्पलेट्स प्रदान करते हैं जो वीएनएफ की परिचालन आवश्यकताओं के साथ-साथ प्लेसमेंट नीतियों का वर्णन करते हैं जो वीएनएफ की मेजबानी के प्रभारी उपलब्धता क्षेत्र को इंगित करते हैं। एनएफवी वर्णनकर्ताओं के बारे में अधिक जानकारी ओएसएम34के सूचना मॉडल में पाई जा सकती है।
  4. वीएनएफडी अपलोड करें। ओएसएम ग्राफिकल यूजर इंटरफेस तक पहुंचने के लिए वेब ब्राउजर का इस्तेमाल करें और एडमिनिस्ट्रेटर क्रेडेंशियल्स के साथ साइन इन करें। फिर, वीएनएफडी को वीएनएफ पैकेज टैब में खींचें और छोड़ दें।
  5. प्रयोग भंडार से नेटवर्क सेवा वर्णनकर्ता (एनएसडी) डाउनलोड करें। यह वर्णनकर्ता एक टेम्पलेट है जो सेवा को शामिल करते हुए वीएनएफ को निर्दिष्ट करता है, साथ ही साथ कि वे वीएनएफ कैसे जुड़े हुए हैं।
  6. एनएसडी अपलोड करें। एनएसडी को ओएसएम ग्राफिकल यूजर इंटरफेस के एनएस पैकेज टैब में खींचें और छोड़ दें।
  7. ओएसएम के ग्राफिकल यूजर इंटरफेस का उपयोग करके, यूएवी क्लाउड प्लेटफॉर्म विम के लिए और कोर क्लाउड प्लेटफॉर्म विम के लिए एक विम खाता जोड़ें। ऐसा करने के लिए, प्रशासक क्रेडेंशियल्स के साथ विम अकाउंट्स टैब तक पहुंचें, बटन + न्यू विम पर क्लिक करें और अनुरोधित जानकारी के साथ प्रदर्शित फॉर्म को पूरा करें। दोनों VIMs के लिए इस कार्रवाई को दोहराएं।

5. प्रयोग को निष्पादित करना

  1. नेटवर्क सेवा तैनात करें। ओएसएम ग्राफिकल यूजर इंटरफेस के एनएस पैकेज टैब से, चरण 4.6 में अपलोड किए गए एनएसडी के इंस्टेंटीएट एनएस बटन पर क्लिक करें। फिर, प्रदर्शित फॉर्म भरें, जिससे विम का संकेत मिलता है जिसका उपयोग एनएस की रचना करने वाले प्रत्येक वीएनएफ को तैनात करने के लिए किया जाएगा। इसके अलावा, ओएसएम वीएनएफडी में इंगित प्लेसमेंट नीतियों को संसाधित करने के लिए जिम्मेदार है ताकि विम को निर्दिष्ट किया जा सकता है कि कौन सा उपलब्धता क्षेत्र (यानी, हमारे टेस्टबेड में एक गणना इकाई) प्रत्येक वीएनएफ की मेजबानी करने का प्रभारी है। इस प्रयोग के लिए, वीएनएफ को गणना इकाइयों में रखा गया है जैसा कि चित्र 1में सचित्र है।
    नोट: एक वैकल्पिक विधि के रूप में, ओएसएम एक कमांड लाइन इंटरफेस प्रदान करता है जो प्रत्यक्ष उपयोगकर्ता इंटरैक्शन को सक्षम बनाता है। इस प्रयोग को पुन: उत्पन्न करने वाला उपयोगकर्ता इस प्रोटोकॉल में परिभाषित विभिन्न चरणों को निष्पादित करने के लिए ग्राफिकल इंटरफेस के बजाय इस कमांड लाइन इंटरफेस का उपयोग कर सकता है, विशेष रूप से वीएनएफ या एनएस वर्णनकर्ता पर चढ़ने से संबंधित चरणों के साथ-साथ एक को तैनात करने के साथ-साथ एक की तैनाती कर सकता है नेटवर्क सेवा।
  2. ओएसएम ग्राफिकल यूजर इंटरफेस नेटवर्क सेवा तैनाती पर सफलता को इंगित करता है जब तक इंतजार करें।
    नोट: नेटवर्क सेवा का संचालन यूएवी की उड़ान से पूरी तरह से स्वतंत्र है: जब यूएवी उड़ान भर रहे हैं या सतह पर बैठे बैटरी खपत को बचा रहे हैं तो आईपी टेलीफोनी सेवा प्रदान की जा सकती है। इस प्रकार, चरण 5.3 वैकल्पिक है।
  3. यूएवी उतार ें। मोबाइल एप्लिकेशन में लॉग इन करें और प्रत्येक यूएवी की उड़ान को नियंत्रित करने के लिए यह एक मध्यवर्ती ऊंचाई में स्थिर बनाए रखने और एक सतह के करीब मोटर्स के रोटेशन की वजह से अशांति से बचने के लिए ।
  4. कॉल को अंजाम देने के लिए हर आईपी फोन तैयार करें।
    1. नेटवर्क सेवा द्वारा पेश किए गए प्रत्येक एक्सेस पॉइंट्स से वायरलेस वीओआईपी फोन कनेक्ट करें। इसके लिए मेन्यू एंड जीटी; वायरलेस एंड जीटी; एसएसआईडी टैब में एसएसआईडी(सर्विस सेट इडेंटिजर)को निर्दिष्ट करें और मेन्यू >वायरलेस >Network Mode सेक्शन में इंफ्रास्ट्रक्चर मोड चुनें । अंत में, मेनू एंड जीटी; नेट सेटिंग्स एंड जीटी; नेटवर्क मोड टैब में डायनेमिक होस्ट कॉन्फ़िगरेशन प्रोटोकॉल (डीएचसीपी) के माध्यम से नेटवर्किंग कॉन्फ़िगरेशन का चयन करें।
    2. आईपी टेलीफोनी सर्वर के साथ सिग्नलिंग संदेशों के उचित आदान-प्रदान को सक्षम करने के लिए सत्र दीक्षा प्रोटोकॉल (एसआईपी) मापदंडों को कॉन्फ़िगर करें। इस संदर्भ में, मेनू और एसआईपी सेटिंग्स टैब तक पहुंच और रजिस्ट्रार और जीटी; रजिस्ट्रार आईपी एंड प्रॉक्सी सर्वर एंड जीटी; प्रॉक्सी आईपी टैब में आईपी टेलीफोनी सर्वर वीएनएफ ("dronesVoIP.net") का मेजबान नाम निर्दिष्ट करें। इसके अलावा, यूजर अकाउंट > फोन नंबर और यूजर अकाउंट >username सेक्शन में यूजर (जैसे, कॉलर-ए) का नाम शुरू करते हुए यूजर अकाउंट बनाएं ।
    3. फोन करने वाले यूजर की जानकारी देने वाले आईपी फोन में से किसी एक की फोनबुक में एंट्री बनाएं। ऐसा करने के लिए, मेनू और gt; Phonebook > प्रविष्टि टैब जोड़ें, और अनुरोधित मापदंडों को भरें जो डिस्प्ले में दिखाई देते हैं, इस प्रकार: डिस्प्ले नाम = कॉलर-बी; उपयोगकर्ता जानकारी = कॉलर-बी; मेजबान आईपी = dronesVoIP.net; पोर्ट = 5060। अंत में, P2P (सहकर्मी से सहकर्मी) बनाम "प्रॉक्सी" विकल्प का चयन करें
  5. दूसरे पक्ष को कॉल शुरू करें। ऐसा करने के लिए, आईपी फोन के मेनू एंड जीटी; फोनबुक एंड जीटी; सर्च ऑप्शन का उपयोग करके बुलाए गए पार्टी का चयन करें। इसके बाद कॉल बटन दबाएं। एक बार जब दूसरा आईपी फोन बजने लगे तो कॉल बटन के साथ इनकमिंग कॉल स्वीकार करें।

6. प्रायोगिक परिणाम इकट्ठा करने की प्रक्रिया

  1. वायरलेस एपीएस में से एक के लिए एक वस्तु लैपटॉप कनेक्ट और १८० एस के दौरान दूसरे एपी से जुड़े फोन के आईपी पते के लिए पिंग कमांड लाइन उपकरण चलाते हैं । एपी के साथ कनेक्शन स्थापित होने के बाद आईपी फोन के मेन्यू एंड जीटी; इंफॉर्मेशन एंड जीटी; आईपी एड्रेस ऑप्शन में आईपी एड्रेस चेक किया जा सकता है । राउंड-ट्रिप टाइम (आरटीटी) माप को सेव करें, पिंग टूल द्वारा प्रदान किए गए आउटपुट को फाइल में रीडायरेक्ट करें ।
  2. आईपी कॉल के दौरान आदान-प्रदान किए गए ट्रैफ़िक को कैप्चर करने के लिए चल रहे एपी वीएनएफ में से एक में टीसीपीडंप कमांड लाइन टूल को निष्पादित करें। इस ट्रैफ़िक को निष्पादन समय पर कमांड लाइन टूल के लेखन ध्वज को सक्षम करने और फ़ाइल का नाम निर्दिष्ट करने वाली फ़ाइल में सहेजें।
  3. एक नया आईपी टेलीफोनी कॉल करें। वांछित समय अवधि (जैसे, 1 मिन) के लिए कॉल बनाए रखें। फिर, कॉल समाप्त करें, आईपी फोन में से एक का हैंग अप बटन दबाएं।
  4. आगे की प्रोसेसिंग के लिए टीसीपीडंप और पिंग टूल्स से जेनरेट की गई फाइलों को रखें। प्रतिनिधि परिणाम देखें।

Representative Results

प्रयोग के निष्पादन के दौरान प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, जिसमें एक वास्तविक वीओआईपी कॉल निष्पादित की जाती है और इस जानकारी को इकट्ठा करने के लिए प्रोटोकॉल द्वारा इंगित चरणों का पालन करती है, चित्रा 2 में दो अंत उपयोगकर्ता उपकरण वस्तुओं (यानी, एक कमोडिटी लैपटॉप और एक आईपी टेलीफोन) के बीच मापा गया अंत-से-अंत देरी के संचयी वितरण समारोह को दर्शाया गया है। यह उपयोगकर्ता उपकरण दो उपकरणों का प्रतिनिधित्व करता है जो तैनात नेटवर्क सेवा के एपी वीएनएफ के माध्यम से जुड़े हुए हैं। अंत से अंत तक देरी माप न का 80% से अधिक 60 एमएस से नीचे थे, और उनमें से कोई भी 150 एमएस से अधिक नहीं था, जो वॉयस कॉल के निष्पादन के लिए उचित विलंब मैट्रिक्स की गारंटी देता है।

चित्रा 3 डीएनएस और एसआईपी सिग्नलिंग संदेशों के आदान-प्रदान को दर्शाता है। ये संदेश आईपी टेलीफोनी सर्वर (यानी, जिस यूजर का आईपी फोन एपी वीएनएफ से जुड़ा है, वह जहां'टीसीपीडंप'टूल चल रहा है) और वॉयस कॉल की स्थापना के लिए एक यूजर्स के रजिस्ट्रेशन के अनुरूप है।

अंत में, चित्रा 4 और चित्रा 5 कॉल के दौरान कैप्चर किए गए डेटा ट्रैफ़िक को दिखाते हैं। विशेष रूप से, पहले एक आवाज पैकेट की निरंतर धारा का प्रतिनिधित्व करता है और कॉल के दौरान वायरलेस फोन में से एक द्वारा प्राप्त है, जबकि बाद एक औसत मूल्य के साथ आगे की दिशा में नर्वस दिखाता है 1 एमएस से कम है ।

देरी के आंकड़ों (अंत से अंत तक देरी और नर्वस) के लिए प्रयोग में प्राप्त परिणाम अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ -दूरसंचार मानकीकरण क्षेत्र (आईटीयू-टी)35द्वारा निर्दिष्ट सिफारिशों को पूरा करते हैं। तदनुसार, वॉयस कॉल कोई गड़बड़ और अच्छी ध्वनि की गुणवत्ता के साथ प्रगति की । इस प्रयोग ने एक कार्यात्मक आईपी टेलीफोनी सेवा तैनात करने के लिए एनएफवी प्रौद्योगिकियों और यूएवी का उपयोग करने की व्यावहारिक व्यवहार्यता को मान्य किया।

Figure 1
चित्रा 1: नेटवर्क सेवा का अवलोकन, वीएनएफ का चित्रण, जिन संस्थाओं में उन्हें निष्पादित किया जाता है, और आईपी टेलीफोनी सेवा के प्रावधान के लिए आवश्यक आभासी नेटवर्क। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 2
चित्रा 2: अंत से अंत देरी । एपी वीएनएफ से जुड़े एंड-यूजर उपकरणों को दी जाने वाली एंड-टू-एंड देरी का प्रतिनिधित्व। इस उद्देश्य के लिए, एंड-टू-एंड देरी के संचयी वितरण समारोह की गणना"पिंग"कमांड लाइन टूल के साथ प्राप्त मापा आरटीटी नमूनों से की गई है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 3
चित्रा 3: उपयोगकर्ता पंजीकरण और कॉल सिग्नलिंग संदेश। सिग्नलिंग ट्रैफ़िक (डीएनएस और एसआईपी) का चित्रण आईपी टेलीफोनी सर्वर में उपयोगकर्ता को पंजीकृत करने और वॉयस कॉल के निष्पादन का समर्थन करने वाले मल्टीमीडिया सत्र को बनाने और समाप्त करने के लिए आदान-प्रदान किया गया। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 4
चित्रा 4: वॉयस पैकेट की धारा। कॉल के दौरान आदान-प्रदान की गई आवाज यातायात का प्रतिनिधित्व, एपी वीएनएफ में से एक में मापा जाता है। (संक्षिप्त: आरएक्स = प्राप्त, आरएक्स = संचारित, आरटीपी = वास्तविक समय परिवहन प्रोटोकॉल)। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Figure 5
चित्रा 5: कॉल के दौरान नेटवर्क नर्वस का विकास। आगे की दिशा में प्रेषित वॉयस पैकेट द्वारा अनुभव किए गए नर्वस का प्रतिनिधित्व एक फोन से दूसरे फोन तक। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Discussion

इस प्रयोग के सबसे महत्वपूर्ण पहलुओं में से एक यूएवी प्लेटफार्मों के साथ वर्चुअलाइजेशन प्रौद्योगिकियों और एनएफवी मानकों का उपयोग है। एनएफवी नेटवर्क कार्यक्षमताओं की हार्डवेयर निर्भरता को अलग करने के उद्देश्य से एक नया प्रतिमान प्रस्तुत करता है, इस प्रकार सॉफ्टवाराइजेशन के माध्यम से इन कार्यक्षमताओं के प्रावधान को सक्षम करता है। तदनुसार, प्रयोग प्रोटोकॉल में निर्दिष्ट हार्डवेयर उपकरणों के उपयोग पर निर्भर नहीं करता है। वैकल्पिक रूप से, एकल बोर्ड कंप्यूटरों के विभिन्न मॉडलों का चयन किया जा सकता है, जब तक कि वे यूएवी के आयामों और परिवहन क्षमता के अनुरूप हों और वे लिनक्स कंटेनरों का समर्थन करते हैं।

हार्डवेयर चयन के संदर्भ में इस लचीलेपन के बावजूद, प्रयोग की प्रजनन क्षमता के लिए प्रदान की गई सभी सामग्री ओपन सोर्स प्रौद्योगिकियों के उपयोग की ओर उन्मुख है। इस संदर्भ में, विन्यास पहलुओं और सॉफ्टवेयर उपकरण ऑपरेटिंग सिस्टम के रूप में लिनक्स के उपयोग के लिए वातानुकूलित हैं।

दूसरी ओर, प्रयोग एक मामूली जटिल नेटवर्क सेवा प्रदान करने के लिए दो अलग-अलग कम्प्यूटेशनल प्लेटफार्मों (यानी यूएवी क्लाउड प्लेटफॉर्म और कोर क्लाउड प्लेटफॉर्म) के इंटरऑपरेशन पर विचार करता है। हालांकि, इसकी सख्ती से आवश्यकता नहीं है, और प्रोटोकॉल का पालन उन परिदृश्यों का समर्थन करने के लिए किया जा सकता है जिनमें केवल यूएवी क्लाउड प्लेटफॉर्म शामिल है।

इसके अलावा, प्रस्तुत समाधान संभवतः अन्य वातावरण में इस्तेमाल किया जा सकता है, जहां संसाधन विवश हार्डवेयर प्लेटफार्मवर्चुअलाइजेशन कंटेनरों (जैसे, इंटरनेट ऑफ थिंग्स, या आईओटी, को निष्पादित करने की आवश्यक क्षमता के साथ उपलब्ध हो सकते हैं, वातावरण)। किसी भी मामले में, विभिन्न वातावरणों के इस समाधान की प्रयोज्यता और इसके संभावित अनुकूलन के लिए मामला-दर-मामला आधार में सावधानीपूर्वक अध्ययन की आवश्यकता होगी।

अंत में, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि प्रस्तुत परिणाम एक प्रयोगशाला वातावरण में प्राप्त किया गया है और यूएवी उपकरणों के साथ उड़ान भरी या एक सीमित और अच्छी तरह से परिभाषित उड़ान योजना का पालन । आउटडोर तैनाती से जुड़े अन्य परिदृश्ययूएवी की उड़ान की स्थिरता को प्रभावित करने वाली स्थितियों का परिचय दे सकते हैं, और इसलिए आईपी टेलीफोनी सेवा का प्रदर्शन।

Disclosures

लेखकों के पास खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।

Acknowledgments

इस काम को आंशिक रूप से यूरोपीय H2020 5GRANGE परियोजना (अनुदान समझौते 777137) द्वारा समर्थित किया गया था, और 5GCIty परियोजना (TEC2016-76795-C6-3-R) द्वारा स्पेनिश अर्थव्यवस्था और प्रतिस्पर्धा मंत्रालय द्वारा वित्त पोषित किया गया था। लुइस एफ गोंजालेज के काम को आंशिक रूप से यूरोपीय H2020 5GinFIRE परियोजना (अनुदान समझौते 732497) द्वारा समर्थित किया गया था।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
AR. Drone 2.0 - Elite edition Parrot UAV used in the experiment to transport the RPis and thus, provide mobility to the compute units of the UAV cloud platform.
Bebop 2 Parrot UAV used in the experiment to transport the RPis and thus, provide mobility to the compute units of the UAV cloud platform.
Commercial Intel Core Mini-ITX Computer Logic Suppy Computer server which hosts the OpenStack controller node (being executed as a VM) of the experiment's UAV cloud platform. In addition, another unit of this equipment (along with the RPis) conforms the computational resources of the UAV cloud platform.
Linux Containers (LXC) Canonical Ltd. (Software) Virtualization technology that enables the supply of the Virtual Network Functions detailed in the experiment. Source-code available online: https://linuxcontainers.org
Lithium Battery Pack Expansion Board. Model KY68C-UK Kuman Battery-power supply HAT (Hardware Attached on Top) for the computation units of the UAV cloud platform (i.e., the Raspberry Pis). In addition, this equipment encompasses the case used to attach the compute units (i.e., the Raspberry PIs or RPis) to the UAVs.
MacBook Pro Apple Commodity laptop utilized during the experiment to obtain and gather the results as described in the manuscript.
ns-3 Network Simulator nsnam (Software) A discrete-event simulator network simulator which provides the underlying communication substrate to the emulation station explained in the "Protocol" section (more specifically in the step "2. Validate the functionality of the softwarization units via Emulation"). Source-code available online: https://www.nsnam.org
Open Source MANO (OSM) - Release FOUR ETSI OSM - Open source community (Software) Management and Orchestration (MANO) software stack of the NFV system configured in the experiment. Source-code available online: https://osm.etsi.org/wikipub/index.php/OSM_Release_FOUR
OpenStack - Release Ocata OpenStack - Open source community (Software) Open source software used for setting up both the UAV cloud platform and the core cloud within the experiment. Source-code available online: https://docs.openstack.org/ocata/install-guide-ubuntu
Ping Open source tool (Software) An open source test tool, which verifies the connectivity between two devices connected through a communications network. In addition, this tool allows to assess the network performance since it calculates the Round Trip Time (i.e., the time taken to send and received a data packet from the network). Source-code available online: https://packages.debian.org/es/sid/iputils-ping
Power Edge R430 Dell High-profile computer server which provides the computational capacity within the core cloud platform presented in the experiment.
Power Edge R630 Dell Equipment used for hosting the virtual machine (VM) on charge of executing the MANO stack. In addition, the OpenStack controller node is also executed as a VM in this device. Note that the use of this device is not strictly needed. The operations carried out by this device could be done by a lower performance equipment due to the non-high resource specifications of the before mentioned VMs.
Prestige 2000W ZyXEL Voice over IP Wi-FI phone, compatible with the IEEE 802.11b wireless communications standard. This device is utilized to carry out the VoIP call through the network service hosted by platform described for the execution of the experiment.
Raspberry PI. Model 3b Raspberry Pi Foundation Selected model of Single Board Computer (SBC) used for providing the computational capacity to the experiment's UAV cloud platform.
SIPp Open source tool (Software) An open source test tool, which generates SIP protocol traffic. This tool allows to verify the proper support of the signalling traffic required in an IP telephony service such as the one deployed in the experiment. Source-code available online: http://sipp.sourceforge.net
Tcpdump Open source tool (Software) An open source tool that enables the capture and analysis of the network traffic. Source-code available online: https://www.tcpdump.org
Trafic Open source tool (Software) An open souce flow scheduler that is used for validating the capacity of the network service deployed to process data traffic generated during an IP telephony call. Source-code available online at: https://github.com/5GinFIRE/trafic

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References

  1. Sanchez-Aguero, V., Nogales, B., Valera, F., Vidal, I. Investigating the deployability of VoIP services over wireless interconnected Micro Aerial Vehicles. Internet Technology Letters. 1, (5), 40 (2018).
  2. Maxim, V., Zidek, K. Design of high-performance multimedia control system for UAV/UGV based on SoC/FPGA Core. Procedia Engineering. 48, 402-408 (2012).
  3. Vidal, I., et al. Enabling Multi-Mission Interoperable UAS Using Data-Centric Communications. Sensors. 18, (10), 3421 (2018).
  4. Vidal, I., Valera, F., Díaz, M. A., Bagnulo, M. Design and practical deployment of a network-centric remotely piloted aircraft system. IEEE Communications Magazine. 52, (10), 22-29 (2014).
  5. Jin, Y., Minai, A. A., Polycarpou, M. M. Cooperative real-time search and task allocation in UAV teams. 42nd IEEE International Conference on Decision and Control. 1, IEEE. IEEE Cat. No. 03CH37475 7-12 (2003).
  6. Maza, I., Ollero, A. Multiple UAV cooperative searching operation using polygon area decomposition and efficient coverage algorithms. Distributed Autonomous Robotic Systems. 6, Springer. Tokyo. 221-230 (2007).
  7. Quaritsch, M., et al. Collaborative microdrones: applications and research challenges. Proceedings of the 2nd International Conference on Autonomic Computing and Communication Systems. ICST (Institute for Computer Sciences, Social-Informatics and Telecommunications Engineering. 38 (2008).
  8. Waharte, S., Trigoni, N., Julier, S. Coordinated search with a swarm of UAVs. 2009 6th IEEE Annual Communications Society Conference on Sensor, Mesh and Ad Hoc Communications and Networks Workshops. IEEE. 1-3 (2009).
  9. De Freitas, E. P., et al. UAV relay network to support WSN connectivity. International Congress on Ultra-Modern Telecommunications and Control Systems. IEEE. 309-314 (2010).
  10. European Telecommunications Standards Institute. Network Functions Virtualisation (NFV); Architectural Framework; Research Report ETSI GS NFV 002 V1.2.1. European Telecommunications Standards Institute. (ETSI). (2014).
  11. An Open Source NFV Management and Orchestration (MANO) software stack aligned with ETSI NFV. ETSI OSM. Available from: https://osm.etsi.org/ (2019).
  12. Nogales, B., et al. Design and Deployment of an Open Management and Orchestration Platform for Multi-Site NFV Experimentation. IEEE Communications Magazine. 57, (1), 20-27 (2019).
  13. 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. 18th International Conference on Intelligence in Next Generation Networks. IEEE. 64-69 (2015).
  14. Rametta, C., Schembra, G. Designing a softwarized network deployed on a fleet of drones for rural zone monitoring. Future Internet. 9, (1), 8 (2017).
  15. Garg, S., Singh, A., Batra, S., Kumar, N., Yang, L. T. UAV-empowered edge computing environment for cyber-threat detection in smart vehicles. IEEE Network. 32, (3), 42-51 (2018).
  16. Mahmoud, S., Jawhar, I., Mohamed, N., Wu, J. UAV and WSN softwarization and collaboration using cloud computing. 3rd Smart Cloud Networks & Systems (SCNS). IEEE. 1-8 (2016).
  17. González Blázquez, L. F., et al. NFV orchestration on intermittently available SUAV platforms: challenges and hurdles. 1th Mission-Oriented Wireless Sensor, UAV and Robot Networking (MISARN). IEEE. (2019).
  18. Nogales, B., Sanchez-Aguero, V., Vidal, I., Valera, F., Garcia-Reinoso, J. A NFV system to support configurable and automated multi-UAV service deployments. Proceedings of the 4th ACM Workshop on Micro Aerial Vehicle Networks, Systems, and Applications. ACM. 39-44 (2018).
  19. Nogales, B., Sanchez-Aguero, V., Vidal, I., Valera, F. Adaptable and automated small UAV deployments via virtualization. Sensors. 18, (12), 4116 (2018).
  20. Hoban, A., et al. An ETSI OSM Community White Paper, OSM Release FOUR: A Technical Overview. European Telecommunications Standards Institute. (ETSI). Whitepaper (2018).
  21. Quick start installation and use guide. Open Source MANO Release FOUR. Available from: https://osm.etsi.org/wikipub/index.php/OSM_Release_FOUR (2019).
  22. Open Source Software for Creating Private and Public Clouds. OpenStack. Available from: https://docs.openstack.org/ocata (2019).
  23. OpenStack Installation Tutorial for Ubuntu. OpenStack. Available from: https://docs.openstack.org/ocata/install-guide-ubuntu/ (2019).
  24. Linphone. An Open Source VoIP SIP Softphone for voice/video calls and instant messaging. Linphone. Available from: https://www.linphone.org (2019).
  25. An Open Source Project to easily build and deploy secure video-conferencing solutions. Jitsi. Available from: https://jitsi.org (2019).
  26. Infrastructure for container projects. Linux Containers (LXC). Available from: https://linuxcontainers.org (2019).
  27. A Discrete-Event Network Simulator for Internet Systems. Ns-3. Available from: https://www.nsnam.org/ (2019).
  28. Kernel-based Virtual Machine (KVM). A virtualization solution for Linux. Linux. Available from: https://www.linux-kvm.org (2019).
  29. Bridging & firewalling. Linux Foundation. Available from: https://wiki.linuxfoundation.org/networking/bridge (2019).
  30. An Open Source test tool and/or traffic generator for the SIP protocol. SIPp. Available from: http://sipp.sourceforge.net/ (2019).
  31. Trafic. An open source flow scheduler. Available from: https://github.com/5GinFIRE/trafic (2019).
  32. Ubuntu Mate for the Raspberry Pi. Available from: https://ubuntu-mate.org/raspberry-pi/ (2019).
  33. Enabling LXC (Linux Containers) as virtualization technology. OpenStack. Available from: https://docs.openstack.org/ocata/config-reference/compute/hypervisor-lxc.html (2019).
  34. Open Source MANO Information Model. Available from: https://osm.etsi.org/wikipub/index.php/OSM_Information_Model (2019).
  35. ITU-T. ITU-T Recommendation G.114. General Recommendations on the transmission quality for an entire international telephone connection; One-way transmission time. International Telecommunication Union - Telecommunication Standardization Sector. (2003).
नेटवर्क कार्य वर्चुअलाइजेशन का उपयोग करके मानवरहित हवाई वाहनों पर इंटरनेट प्रोटोकॉल टेलीफोनी सेवा की स्वचालित तैनाती
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Nogales, B., Vidal, I., Sanchez-Aguero, V., Valera, F., Gonzalez, L. F., Azcorra, A. Automated Deployment of an Internet Protocol Telephony Service on Unmanned Aerial Vehicles Using Network Functions Virtualization. J. Vis. Exp. (153), e60425, doi:10.3791/60425 (2019).More

Nogales, B., Vidal, I., Sanchez-Aguero, V., Valera, F., Gonzalez, L. F., Azcorra, A. Automated Deployment of an Internet Protocol Telephony Service on Unmanned Aerial Vehicles Using Network Functions Virtualization. J. Vis. Exp. (153), e60425, doi:10.3791/60425 (2019).

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