A software-defined networking approach for wireless systems

Abstract

Gün geçtikçe artan internet kullanım oranı hızını kesmeden büyümeye devam etmektedir. Pahalı ve karmaşık olmanın yanı sıra gerekli esneklik ve çeviklikten uzak olan mevcut hücresel ağlar ise bu artan talebi karşılamakta yetersiz kalmaktadır. Sağladıkları Ağ Fonksiyonu Sanallaştırması ve programlanabilirlik kabiliyetleri ile Yazılıma Dayalı Ağlar (YDA) yeni nesil hücresel ağlar için doğal bir çözüm olarak karşımıza çıkmaktadırlar. Bu doktora tezinde, merkezi ağ servislerinde farklı başarım ve karmaşıklık seviyelerine ve 5G sistemlerde servis farklılaştırılmasına imkan sunan, hiyerarşik ağ kontrol donanımına sahip bütün bir YDA ağ mimarisi yaklaşımı savunulmaktadır. Bu mimarının somut bir temsili olarak ilk önce hareketlilik, hücreler arası transfer ve rotalama yönetimini birleşik bir şekilde ele alan Servis Olarak Bağlantı Yönetimi (SOBY) yaklaşımı tanıtılmaktadır. SOBY, uygulama geliştiricileri ve servis sağlayıcıları için, üyelerin hareketliliğinin ağ üzerindeki akışlarına olan etkisinin ücretlendirmeye göre farklılaştırılmasına olanak sağlamaktadır. Devamında, bahsi geçen YDA mimarisi için özel olarak geliştirilmiş yazılımsal yönetici gerçeklemesi ayrıntılandırılarak, sistemin akış başarım karakteristiği incelenmektedir.

The tremendous growth in wireless Internet use is showing no signs of slowing down. Existing cellular networks are starting to be insufficient in meeting this demand in part due to their inflexible and expensive equipment as well as complex and non-agile control plane. Software-defined networking (SDN) is emerging as a natural solution for the next generation cellular networks as it enables further Network Functions Virtualization (NFV) opportunities and network programmability. In this dissertation, we advocate an all-SDN network architecture with hierarchical network control capabilities to allow for different grades of performance and complexity in offering core network services and provide service differentiation for 5G systems. As a showcase of this architecture, we first introduce a unified approach to mobility, handoff and routing management and offer Connectivity Management as a Service (CMaaS). CMaaS is offered to application developers and over-the-top service providers to provide a range of options in protecting their flows against subscriber mobility at different price levels. Next, we present the implementation details of a distributed SDN controller specifically crafted to realize the proposed all-SDN architecture and investigate the flow-level performance characteristics of the system.