Ağ Fonksiyonları Sanallaştırma Kullanarak İnsansız Hava Araçlarında İnternet Protokolü Telefon Hizmetinin Otomatik Olarak Dağıtılması
26 Kasım 2019
Açıklanan protokolün amacı iki yönlüdür: sanallaştırılmış ağ işlevlerini yürütmek ve kullanmak için temel yapıyı sağlayan hesaplamalı varlıklar olarak insansız hava araçları kullanarak bir ağ işlevleri sanallaştırma ortamını yapılandırmak bu ortam hava araçları üzerinde işlevsel bir internet protokolü telefon hizmeti otomatik dağıtım desteklemek için.
Bu protokol, insansız hava araçlarından oluşan bir hava ağı aracılığıyla sağlanan telefon hizmeti gibi kısıtlı cihazlar üzerinden telekomünikasyon hizmetlerinin otomatik olarak konuşlandırılmasına yardımcı olabilir. Bu çözümün avantajı, iletişim altyapılarının kullanılamadığı veya yetersiz olabileceği sınırlı coğrafi bölgeler e göre hizmetlerin hızla dağıtılmasını kolaylaştırmasıdır. Bu protokol, üçüncü nesil mobil ağlar üzerinde araştırma alanı içinde tanımlanmış ve son teknoloji normal fonksiyon kullanım teknolojilerine dayanmaktadır.
Bu yöntem, 5G'de Avrupa'nın önde gelen laboratuvarı olan 5TONIC'te mevcut olan gelişmiş prototipler kullanılarak da gösterilmiştir, ancak 5G sanal sistemlerimiz olmadan da gösterilebilir. Bir İhA bulut platformunun doğru kurulumuna ulaşmak için, uygun giriş bilgilerini kullanarak Yönetici, Sistem, Sistem Bilgileri sekmesine erişin ve görüntülenen öğelerin durumunun açık olup olmadığını kontrol etmek için Bilgi İşlem Hizmeti ve Ağ Aracısı bölümlerine tıklayın. Bir denemeyi yapılandırmak için, IP telefon hizmetinin farklı bileşenlerini uygulayan VNF görüntülerini deneme deposundan indirin.
VNF görüntülerini muhabirleri VIM'ye yüklemek için Resim Oluştur'u tıklatın ve görüntülenen formu kullanarak bir resim oluşturun. İlgili her VIM için görüntüleri yükledikten sonra, deneme deposundan deneyin VNF tanımlayıcılarını indirin ve yönetici kimlik bilgilerini içeren OSM grafik kullanıcı arabirimine oturum açın. Tanımlayıcıları sürükleyin ve VNF Paketleri sekmesine bırakın.
Ardından, NSD'yi deneme deposundan indirin ve NSD'yi OSM grafik kullanıcı arabiriminin NS Paketleri sekmesine sürükleyip bırakın. VIM Hesapları sekmesinde, UAV bulut platformu VIM ve çekirdek bulut platformu VIM için bir VIM hesabı eklemek için, artı Yeni VIM'yi tıklatın ve görüntülenen formu her iki VIP için istenen bilgilerle doldurun. Deneme başlatmak için OSM komut satırı arabirimine erişin ve ağ hizmetini dağıtın.
Her VNF'yi barındırmak için kullanılacak VIM'i belirten komut satırı arabiriminde ağ hizmetini yürütmek için komut yazın. OSM grafik kullanıcı arabirimi başarılı bir ağ hizmeti dağıtımı gösterdiğinde, İhA'ları açın ve İhA uçuş kontrol uygulamasına giriş yapın. Daha sonra, aracı bir ara yükseklikte sağlam bir şekilde korumak ve motorların yüzeye yakın dönmesinden kaynaklanan türbülansı önlemek için her İhA'nın uçuşunu kontrol edin.
Arama yapmak için bir IP telefon hazırlamak için, IP telefon üzerinden kablosuz bir ses ilerleyerek ağ hizmetitarafından sunulan erişim noktalarından birine bağlayın. Ardından Gelişmiş ve TCP/IP'yi tıklatın ve IP ve yönlendirici adreslerinin doğru şekilde yapılandırıldığından kontrol edin. IP telefon sunucusuyla uygun sinyal iletilerinin alışverişini etkinleştirmek için uygulamayı açın ve Yardımcısı'nı tıklatın ve bir kullanıcı hesabı oluşturmak için bir SIP hesabı kullanın.
Ardından IP telefon sunucusu VNF'nin ana bilgisayar adını belirtin. IP telefon üzerinden el telefonu kullanıyorsanız, az önce gösterilene benzer adımlar atın. IP telefon rehberinde giriş oluşturmak için Seçenekler'i tıklatın ve pencereye adres veya telefon numarasını girin.
Deneme, çağrı katılımcılarını kendi konumlarında sunduktan sonra, kullanıcılardan biri BIR IP telefon görüşmesi başlatabilir. Aramayı diğer tarafa başlatmak için Ara düğmesine basın. Diğer IP telefon çalmaya başladığında, gelen aramayı kabul etmek için Arama düğmesini kullanın.
Deneysel sonuçları toplamak için, bir emtia dizüstü bilgisayarını kablosuz erişim noktalarından birine bağlayın ve ping komut satırı aracını telefonun diğer erişim noktasına 180 saniyeden fazla bağlandığı IP adresine çalıştırın. Erişim noktası yla bağlantı kurulduktan sonra IP telefonuyla IP bağlantısını doğrulayın ve gidiş-dönüş süresi ölçümlerini kaydedin. IP araması sırasında değiştirilen trafiği yakalamak için, TCP döküm komut satırı aracını çalışan erişim noktası VNF'lerinden birinde çalıştırın ve bu trafiği bir dosyaya kaydedin, yürütme sırasında komut satırı aracının yazım bayrağını etkinleştirin ve dosyanın adını belirtin.
Ardından yeni bir IP telefon görüşmesi gerçekleştirin ve aramayı sonlandırmadan önce belirli bir süre boyunca aramayı koruyun. Burada, IP arama üzerinden gerçek bir ses verileri, iki son kullanıcı donanımı öğesi arasında ölçülen uçtan uca gecikmenin kümülatif dağıtım işlevini gösterir. Bu analizde uçtan uca gecikme ölçümlerinin %80'inden fazlası 60 milisaniyenin altındaydı ve ölçümlerin hiçbiri 140 milisaniyeden yüksek değildi, bu da sesli aramanın yürütülmesi için uygun gecikme ölçümlerini garanti ediyordu.
Burada, DNS ve SIP sinyal mesajlarının değişimi, IP telefon sunucusundaki kullanıcılardan birinin kaydına ve sesli aramanın kurulmasına karşılık gelen iletilerle gösterilmiştir. Arama sırasında yakalanan veri trafiğinin bu temsili grafiğinde, arama sırasında kablosuz telefonlardan biri tarafından iletilen ve alınan sürekli bir ses paketi akışı gösterilir. Bu grafikte, ortalama değeri 1 milisaniyeden düşük olan veri trafiğinin ileri yönündeki gerginlik gözlemlenebilir.
Bu protokolü çoğaltırken, sanallaştırma kapsayıcılarını yürütmek için tek bağlantı noktası bilgisayarlarının kullanımını göz önünde bulundurmak önemlidir. Bu protokol, kaynak kısıtlı aygıtların kullanılabilir olabileceği diğer ortamlarda (örneğin, kuzeydoğu ortamlarında) kullanılabilir. Protokol bir uçuş prosedürü deneycisi içeriyorsa, bu nedenle uygun güvenlik önlemlerine ve ilgili düzenleyici beyanı uyguladığından emin olun.
Genel Bakış
Bu protokol, bir IP telefon hizmetinin otomatik dağıtımını desteklemek için insansız hava araçlarının (UAV'ler) kullanıldığı bir ağ fonksiyonları sanallaştırma ortamının yapılandırılmasını özetlemektedir. Çalışma, UAV'lerin yetersiz altyapıya sahip bölgelerde telekomünikasyon hizmetlerinin nasıl sağlanabileceğini göstermektedir.
Temel Çalışma Bileşenleri
Bilim Alanı
- Telekomünikasyon
- Ağ Fonksiyonları Sanallaştırması
- İnsansız Hava Araçları
Arka Plan
- Protokol, kısıtlı ortamlarda hızlı servis yayılımı ihtiyacını ele almaktadır.
- Üçüncü nesil mobil ağlar için uygundur.
- En güncel sanallaştırma teknolojilerini kullanır.
- Önde gelen bir 5G laboratuvarı olan 5TONIC'te demonstre edilmiştir.
Çalışmanın Amacı
- İHA tabanlı bir ağ fonksiyonları sanallaştırma ortamı yapılandırmak.
- IP telefoni hizmetlerinin dağıtımını otomatikleştirmek.
- Sınırlı coğrafi alanlardaki telekomünikasyon hizmetlerinin performansını doğrulamak.
Kullanılan Yöntemler
- Bir İHA bulut platformunun kurulumu ve durumunun doğrulanması.
- VNF imajlarının ve tanımlayıcılarının indirilmesi ve yüklenmesi.
- OSM komut satırı arayüzü üzerinden ağ servislerinin dağıtımı.
- IP telefon aramaları sırasında trafiğin izlenmesi ve yakalanması.
Temel Sonuçlar
- İHA'lar üzerinden IP telefoni servislerinin başarılı bir şekilde konuşlandırılması.
- Aramaların %80'inden fazlasında 60 milisaniyenin altında uçtan uca gecikme ölçülmüştür.
- Trafik analizi, aramalar sırasında düşük jitter değerleri olduğunu göstermiştir.
- Kısıtlı ortamlarda telekomünikasyon için İHA kullanımının fizibilitesi kanıtlanmıştır.
Sonuçlar
- Protokol, İHA'lar kullanılarak telekomünikasyon hizmetlerinin yaygınlaştırılmasını etkili bir şekilde desteklemektedir.
- Çeşitli kaynak kısıtlı ortamlarda kullanıma uygun şekilde adapte edilebilir.
- Gelecekteki uygulamalar, mevcut deneysel kurulumların ötesine genişletilebilir.
Sıkça Sorulan Sorular
Sektörel Uygulama ve Önem
Bu protokol, insansız hava araçlarının ağ fonksiyon sanallaştırması için konuşlandırılabilir hesaplama platformları olarak nasıl hizmet edebileceğini göstererek, altyapı kısıtlı senaryolarda hızlı telekomünikasyon hizmeti kurulumuna olanak tanır. Bu yaklaşım, afet müdahalesi ve uzak operasyonlarla ilgili kısıtlı ortamlarda iletişim güvenilirliğinin öngörülü doğrulanmasını destekler. Değişken ağ koşulları altında gerçek zamanlı ses hizmeti performansını değerlendirmek için mekanistik bir risk azaltma çerçevesi sunar.
Biyofarma Ar-Ge'de Stratejik Uygulamalar
Erken Keşif ve Hedef Doğrulama
- Bilimsel Değer: Dağıtık biyolojik izleme sistemlerinde fonksiyonel bir değişken olarak iletişim güvenilirliğinin hipotez testlerini gerçekleştirmeyi sağlar.
- Operasyonel Değer: Gerçek zamanlı veri iletim sadakatini etkileyen ağa bağımlı değişkenleri izole etmek için tekrarlanabilir bir yöntem sunar.
Tarama ve Analiz Geliştirme
- Bilimsel Değer: Telemetriye bağımlı analiz sistemlerini doğrulamak için standardize edilmiş, ölçülebilir iletişim uç noktalarının hazırlanmasını destekler.
- Operasyonel Değer: Sürekli biyobelirteç veri akışı için platformun hazır olma durumunu değerlendirmek amacıyla uçtan uca gecikme ve jitter gibi ölçülebilir çıktılar sağlar.
Translasyonel ve Preklinik Araştırmalar
- Bilimsel Değer: Klinik öncesi saha çalışmalarında yer istasyonları ile havadan örnekleme platformları arasında güvenilir komuta-kontrol bağlantıları sağlayarak translasyonel sürekliliği kolaylaştırır.
- Operasyonel Değer: Zamana duyarlı müdahale çalışmaları için kritik olan iletişim gecikme eşiklerini nicelendirerek, riske göre ayarlanmış ilerleme kararlarına olanak tanır.
İşleme Hattı ve İş Akışı Entegrasyonu
Bu yöntem, özellikle mobil veya uzak preklinik ortamlarda, dağıtık deneysel sistemlerin koordinasyonu için güvenilir ve düşük gecikmeli iletişimin temel olduğu keşif iş akışlarına entegre edilmektedir.
- Keşif Biyolojisi: Havada taşınan sensör ağlarında sinyal iletim bütünlüğü üzerindeki çevresel etkilere ilişkin hipotezlerin test edilmesini destekler.
- Tarama: Telemetriye bağımlı tarama platformları konuşlandırılmadan önce ağ stabilitesini ve kantitatif performans metriklerini doğrulayarak analiz hazırlığını sağlar.
- Analitik: Farklı uçuş koşulları altında iletişim bağlantı kalitesinin objektif olarak karşılaştırılmasını sağlayan uçtan uca gecikme ve jitter ölçümleri sunar.
- Translasyonel Araştırma: Havadan veri toplama sistemleri için gerçek zamanlı kontrol bağlantı güvenilirliğini doğrulayarak, keşif aşamasındaki iletişim doğrulamasını preklinik sürekliliğe bağlar.
- Kurumsal Yeniden Kullanım: Çeşitli saha araştırma bölgelerinde ad-hoc iletişim ağlarının hızla konuşlandırılması için yeniden kullanılabilir bir yetkinlik oluşturur.
Operasyonel ve Kurumsal Etki
- Bilimsel Değer: Gerçek zamanlı veri bağı performansında öngörücü güven, iletişim kaynaklı deneysel değişkenliğin azaltılması.
- Operasyonel Değer: Dağıtım prosedürlerinin standartlaştırılması, ağ performans doğrulamasına dair tekrarlanabilirlik, birden fazla İHA düğümü genelinde ölçeklenebilirlik.
- Stratejik Değer: Doğrulanmış iletişim eşikleri temelinde saha dağıtımı için daha iyi git/gitme kararları, uzak çalışmalarda veri kaybı riskinin azaltılması.
- Portföy Etkisi: Kısıtlı ortamlardaki kanıtlanmış iletişim güvenilirliğine dayalı, saha dağıtımına uygun teknolojilerin riske göre ayarlanmış önceliklendirmesi.
Uygulama Hususları
- Ağ fonksiyonlarının sanallaştırılması, İHA uçuş operasyonları ve IP telefon konfigürasyonu konularında uzmanlık gereklidir.
- Hafif tek kartlı bilgisayarlara, kablosuz erişim noktalarına ve açık kaynaklı orkestrasyon yazılımına (OSM) ihtiyaç vardır.
- Uçuş operasyonları, ağ mühendisliği ve veri toplama ekipleri arasında ekipler arası standardizasyon gereklidir.
- Adaptasyon hususları arasında değişken İHA faydalı yük kapasiteleri, uçuş dayanıklılığı ve çevresel girişimlerin sinyal yayılımı üzerindeki etkileri yer almaktadır.
- Pratik sınırlamalar arasında, optimal kablosuz performans için görüş hattına bağımlılık ile İHA uçuş yüksekliği ve frekans kullanımına ilişkin düzenleyici kısıtlamalar bulunmaktadır.
