Virtualització de l'accés radio d'una xarxa sense fils

Autor: Riera i Marín, Meritxell
Přispěvatelé: Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Teoria del Senyal i Comunicacions, Koutlia, Aikaterini, Casadevall Palacio, Fernando José
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Recercat. Dipósit de la Recerca de Catalunya
instname
UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC
Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)
Popis: The last years, application and user demand with respect to coverage and capacity is increasing continuously. To cope with these challenges, 5G networks have been presented in the literature with purpose to provide higher data rates, better throughputs, and improved coverage exploiting the heterogeneous networks. One of the key technologies in the concept of 5G is Software Defined Networks (SDN) that when combined with Network Function Virtualization (NFV) allow the management of the network and the available resources to be more flexible and cost effective. Thanks to these advantages the physical radio resources can be shared according to the specific needs of each case. Based on the above, this project has been developed in the context of the evaluation of Radio Access Network (RAN) slicing techniques for WLAN systems. RAN slicing is an innovative technique that aims at creating virtual access networks, by sharing the physical radio resources between different Mobile Virtual Network Operators (MVNOs), called in this work as "tenants". The main benefit of the RAN slicing techniques is to cope with the traffic variations that may occur. In particular, each tenant may have at each network Access Point (AP) different traffic demands that vary through time and that follow different patterns. As such, RAN slicing can provide flexible and cost effective deployments, allowing each network to use the services that match better their needs. The main objective of this project is focused on the evaluation of different radio resource management algorithms under various scenarios using the ViRANsim [5]. This is a simulation environment created in the UPC premises, that is based on the functionalities of a test-bed with SDN and NFV capabilities known as 5G-EmPOWER [3]. The use of such simulator allows us to study the performance and the behaviour of the algorithms before applying them on the testbed. The reason behind this selection lies on the fact that the implementation, debugging and verification processes in a test-bed can be time consuming and more complex to be carried out, while a simulator can facilitate these processes. As such, the ViRAN Simulator has been adopted in order to study the performance assessment of a set of resource sharing models. In particular, the study has been focused on the Weight Compensation Algorithm (WCA) and Proportional Sharing Algorithm (PSA), proposed by the Grup de Recerca en Comunicacions Mòbils (GRCM) as sharing resources technologies in the context of RAN slicing techniques for WLAN access technologies. The aim of this work is to provide an insight of the influence of the proposed resource sharing algorithms in the behaviour of the tenants, as well as in the whole system, by provoking different scenarios changing the traffic generation, as well as the amount of tenants and Access Points (AP). The ultimate goal of this project is to perform a critical evaluation of the obtained results in order to use the knowledge acquired and be proactive when the algorithms will be implemented in the 5G EmPOWER test-bed. En los últimos años, la demanda de los usuarios respecto a una mayor cobertura y capacidad incrementa continuamente. Para abordar estos retos, se han propuesto las redes 5G con el objetivo de proporcionar altas velocidades de transferencia de datos, mejores valores de capacidad (throughputs) y una mejora de la cobertura aprovechando las redes heterogéneas. Una de las tecnologías más importantes en el concepto del 5G es la tecnología denominada "Software Defined Networks (SDN)" que combinada con el concepto Network Function Virtualization (NFV) permiten que el tratamiento de las redes y de los recursos radio disponibles sea más flexible y con un coste menor. Gracias a estas ventajas, los recursos físicos radio pueden ser compartidos debidamente dependiendo de las necesidades específicas de cada caso. Basándonos en lo expuesto arriba, éste proyecto se ha sido desarrollado en el contexto de la evaluación de las técnicas del "RAN slicing" para sistemas WLAN. RAN slicing es una técnica innovadora que apunta a crear accesos radio virtuales, compartiendo los recursos radio físicos entre distintos Operadores Móviles Virtuales (Mobile Virtual Network Operators o MVNOs), llamados en éste proyecto "tenants". El gran beneficio de las técnicas RAN slicing es enfrentarse a las variaciones de tráfico que puedan haber. En particular, cada tenant puede tener en cada punto de acceso (AP) distintas demandas de tráfico que pueden variar durante el tiempo y seguir distintas pautas. Por tanto, el RAN slicing puede ofrecer despliegues efectivos y rentables, permitiendo a cada red utilizar los servicios que más se ciñen a sus necesidades. El objetivo principal de este proyecto está centrado en la evaluación de distintos algoritmos de gestión de recursos radio considerando diversos escenarios y utilizando el simulador ViRANsim [5]. Este es un simulador creado en las instalaciones de la UPC, basado en las funcionalidades de un test-bed con capacidades SDN y NFV conocido como 5G-Em-POWER [3]. El objetivo es estudiar cómo actúan y se comportan diferentes los algoritmos propuestos antes de aplicarlos en el test-bed. La razón detrás de todo esto, reside en el hecho de que los procesos de implementación, "debugging" y verificación de los algoritmos en el testbed es más compleja de llevar a cabo y puede requerir una mayor inversión de tiempo. Por tanto, el ViRAN Simulator ha sido creado con el objetivo de estudiar y llevar a cabo una evaluación de rendimiento de diferentes de modelos de repartición de recursos radio. En particular, el estudio se ha centrado en los algoritmos denominados: Weight Compensation Algorithm (WCA) y l Proportional Sharing Algorithm (PSA), propuestos por el Grup de Recerca en Comunicacions Mòbils (GRCM) como tecnologías de compartición de recursos radio en el contexto de las técnicas del RAN slicing para tecnologías de acceso WLAN. Este proyecto está enfocado en ofrecer un conocimiento de la influencia en el comportamiento tanto de los tenants como de todo el sistema de los algoritmos propuestos de repartición de los recursos radio, considerando distintos escenarios en la generación del tráfico así como en el número de tenants y puntos de acceso (AP). El objetivo final del proyecto es proporcionar una evaluación crítica de los resultados obtenidos con el objetivo de utilizar los conocimientos adquiridos y ser proactivo en la implementación de los algoritmos en el 5G-EmPOWER test-bed. En els últims anys, la demanda de l'usuari respecte la cobertura i capacitat incrementa contínuament. Per encarar aquests reptes s'han proposat les xarxes 5G amb l'objectiu de proporcionar altes velocitats de transferència de dades, millors capacitats de xarxa (throughputs) i una millora de la cobertura aprofitant les xarxes heterogènies. Una de les tecnologies més importants en el concepte 5G són les Xarxes definides per programari (Software Defined Networks - SDN) que combinades amb el concepte Network Function Virtualization (NFV) permeten que el tractament de les xarxes i dels recursos disponibles sigui més flexible i amb un cost inferior. Gràcies a aquests avantatges, els recursos radio físics es poden compartir apropiadament segons les necessitats específiques de cada cas. Basant-nos en el explicat a dalt, aquest projecte ha estat desenvolupat en el context de l'avaluació de les tècniques de "RAN slicing" per sistemes WLAN. RAN slicing és una tècnica innovadora que apunta a crear accessos virtuals a les xarxes, compartint els recursos radio físics entre diferents Operadors Mòbils Virtuals (Mobile Virtual Network Operators o MVNOs), anomenats en aquest projecte com a "tenants". El gran benefici de les tècniques RAN slicing és enfrontar-se a les variacions de tràfic que hi puguin haver. En particular, cada tenant pot tenir a cada punt d'accés (AP) diferents demandes de tràfic que poden variar durant el temps i seguir diferents pautes. Per tant, el RAN slicing pot oferir desplegaments efectius i rentables, permetent a cada xarxa utilitzar els serveis que més es cenyeixen a les seves necessitats. L'objectiu principal d'aquest projecte està focalitzat en l'avaluació del diferents algoritmes de gestió de recursos radio sota diversos escenaris utilitzant ViRANsim [5]. Aquest és un simulador creat en les instal·lacions de la UPC, basat en les funcionalitats d'un test-bed amb SDN i NFV conegut com 5G-Em-POWER [3]. Utilitzar aquest simulador ens permet estudiar com actuen i es comporten els algoritmes abans d'aplicar-los en el test-bed. La raó darrere tot això, romà en el fet que els processos d'implementació, de "debugging" i de verificació fent servir el testbed poden ser més complexos de dur a terme i representar una forta inversió en temps. Per tant, el programari ViRAN Simulator ha estat creat amb l'objectiu d'estudiar i dur a terme una avaluació del rendiment del certs models de compartició de recursos. En particular, l'estudi ha considerat els següents algoritmes: Weight Compensation Algorithm (WCA) i el Proportional Sharing Algorithm (PSA), proposats pel Grup de Recerca en Comunicacions Mòbils (GRCM) com a tecnologies de compartició de recursos en el context de les tècniques del RAN slicing per a tecnologies d'accés WLAN. Aquest projecte està enfocat a oferir coneixement sobre la influència tant en el comportament dels tenants com de tot el sistema dels algoritmes de compartició de recursos proposats, considerant diferents escenaris en la generació de tràfic com també en el número de tenants i de punts d'accés (AP). L'objectiu final del projecte és proporcionar una avaluació crítica dels resultats obtinguts amb l'objectiu d'utilitzar els coneixements adquirits i ser proactiu en la implementació dels algoritmes en el 5G-EmPOWER test-bed.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: