Titulo Estágio
Framework de gestão para redes SDN
Áreas de especialidade
Comunicações, Serviços e Infraestruturas
Local do Estágio
DEI
Enquadramento
A gestão de redes está simplificada graças à evolução da tecnologia como as redes definidas por software (Software Defined Networking - SDN). Este tipo de tecnologia permite uma gestão mais flexível das redes, potenciando cenários com veículos de condução autónoma, cenários de missões críticas (e.g., salvamento recorrendo a drones ou análise inteligente dos dados de múltiplos sensores e dispositivos). A tecnologia SDN tem sido utilizada em diversos contextos (cloud computing), e por diferentes atores (operadores de telecomunicações) para programar as redes de clientes de forma automática, controlando assim o tráfego e balanceando a carga entre os diferentes nós.
O funcionamento das redes SDN assenta na separação do tráfego de controlo (e.g., para configuração da rede) e do tráfego de dados associado às aplicações e serviços. Assim, tem de haver cuidado de forma a assegurar que o overhead do SDN entre o plano de controlo e o plano de dados, não interfere com o modo de operação dos serviços, devido ao aumento da latência, da largura de banda ou de outros parâmetros que podem afetar a performance dos serviços ou aplicações [1].
Os desafios de gestão dos elementos das redes SDN aumentam, quando são considerados cenários com redes sem fios (redes 5G) ligadas a redes com fio (wired) que servem de backhaul (ligação ao core da rede). Neste contexto, levantam-se desafios como a coordenação de serviços, a gestão de serviços em redes heterogéneas. Questões simples, como a localização dos elementos de controlo da rede requerem investigação, dado que diferentes abordagens existem, desde o controlador SDN gerir toda a rede (wireless e wired), ou em que existe um controlador SDN para cada tipo de rede [2]. Independentemente da abordagem adotada é necessário garantir que os algoritmos de gestão de redes SDN considerem diversos aspetos como os requisitos dos utilizadores e serviços, a dinamismo associado ao backhaul (detetar falhas em ligações), o impacto e a performance das funções de gestão, entre outros.
Neste contexto, pretende-se especificar, implementar e validar algoritmos para uma Framework de gestão para redes SDN, em cenários 5G com múltiplas ligações em malha. Estes algoritmos visam garantir uma utilização mais eficiente dos diversas componentes das redes SDN (wireless e wired). A Framework a desenvolver enquadra-se nas atividades do projeto SNOB5G.
[1] Bonfim, M. S., Dias, K. L., & Fernandes, S. F. L. (2018). Integrated NFV/SDN Architectures: A Systematic Literature Review.
[2] R. Santos, “5G Backhauling with Software-defined Wireless Mesh Networks 5G Backhauling with Software-defined Wireless Mesh Networks,” Karlstad University Studies, 2018.
[3] R. Amin, M. Reisslein, and N. Shah, “Hybrid SDN networks: A survey of existing approaches,” IEEE Commun. Surv. Tutorials, vol. 20, no. 4, 2018.
Objetivo
Os objetivos do estágio são:
Obj. 1 - Desenhar uma Framework de gestão de redes SDN. Este objetivo compreende:
i) a identificação de requisitos de aplicações/serviços em redes 5G com ligações em malha e redes heterogéneas e métricas de qualidade da rede;
ii) a identificação de mecanismos de gestão de redes SDN e suas principais finalidades (deteção de falha de ligações, sincronização de funções de gestão entre controladores);
iii) a definição de algoritmos de gestão para redes SDN em cenários 5G e com ligações em malha.
Obj. 2 – Implementar funcionalidades da Framework de gestão para redes SDN, focando os mecanismos para a deteção de falhas das ligações e mapeamento dos requisitos de serviços e aplicações. Esta implementação será feita recorrendo a simuladores SDN (Mininet, NS3).
Obj. 3 - Avaliar a Framework de gestão de redes SDN em cenários 5G com ligações em malha. Esta avaliação contempla aferir o impacto e a performance de Framework de gestão.
Obj. 4 – Documentação dos resultados para efeitos de dissertação e para publicação científica.
Plano de Trabalhos - Semestre 1
As tarefas do primeiro semestre são:
T1.1 – Análise do estado da arte relativamente a mecanismos de gestão para SDN.
T1.2 – Análise do estado da arte relativamente a aplicações e serviços em redes 5G com ligações em malha e redes heterogéneas.
T1.3 – Desenho preliminar da Framework de gestão (algoritmos de gestão).
T1.4 – Realização de estudos de simulação com redes SDN em cenários de 5G simples. O objetivo desta tarefa prende-se com o conhecimento da plataforma de simulação a usar nas tarefas seguintes.
T1.5 – Escrita do relatório intermédio.
Plano de Trabalhos - Semestre 2
As tarefas do segundo semestre são:
T2.1 – Implementação da Framework de gestão de redes SDN nomeadamente os algoritmos de gestão com mecanismos de deteção de falhas das ligações e de mapeamento dos requisitos das aplicações/serviços, recorrendo a simuladores SDN.
T2.2 – Avaliação da Framework de gestão tendo em conta os objetivos definidos. A avaliação será maioritariamente feita recorrendo à simulação visando cenários 5G com ligações em malha.
T2.3 – Elaboração da documentação para efeitos de dissertação e de publicação científica.
Condições
O aluno terá acesso a recursos computacionais. A avaliação através de simulação poderá ser feita recorrendo a recursos computacionais disponíveis no departamento.
Observações
As atividades propostas nesta dissertação enquadram-se no projeto SNOB5G.
Este estágio será orientado pelo docente Bruno Sousa e co-orientada pela docente Marília Curado.
Orientador
Bruno Miguel de Oliveira Sousa
bmsousa@dei.uc.pt 📩