Control and user plane separation in ad-hoc networks
Tasarsız ağlarda kontrol ve kullanıcı düzlemlerininayrılması
- Tez No: 521550
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERTAN ONUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 142
Özet
Kontrol ve veri düzlemlerinin ayrımı ağlarda kaynakların bağımsız şekilde ölçeklendirilmesine, servis kalitesinin arttırılmasına ve otonomluğun sağlanmasına yardım eder. Tasarsız ağlarda, öbekleme vasıtası ile düzlem ayrımı, kontrol işlevlerinin belirlenmiş bazı öbek başları tarafından yürütüldüğü ve kalan düğümlerin bu işlevler sonucuna göre hareket ettiği sıradüzeni sunar. Bu sebepten, öbekli topolojiler kontrol ve kullanıcı düzlemi ayrımının doğal bir sonucu olarak görülebilir. Dahası, öbekli topolojiler üzerine tasarlanan sıradüzenli yönlendirme protokolleri kontrol ve kullanıcı düzlemi ayrık mimarilerin uçtan uca iletişimde kullanımının önünü açar. Fakat isterleri farklı senaryolara göre belirlenen öbekleme algoritmalarının uygulamasında belirli bir kural olmadığı gibi, öbekli ağlar için tasarlanan yönlendirme protokolleri veri düzlemini oluşturan düğümlerin rolünü ihmal ettiğinden ayrık düzlemlerden etkili şekilde faydalanamamaktadır. Bu çalışma, öbekleme ve yönlendirme protokollerinin bütüncül değerlendirilmesiyle tasarsız ağlarda kontrol ve veri düzlemi ayrımının faydalarını tartışmaktadır. İlk olarak kararlılık, enerji verimliliği ve güvenilirlik isterlerine uygun bir öbekleme algoritmasının uygulanabilirliğini araştırıp, katmanlar-arası mimariyle dinamik olarak farklı isterlere adapte olabilen öbekleme algoritması DCA sunulmuştur. DCA'nın parametreleri hassaslık analiziyle değerlendirilmiş ve eniyilenmiştir. Sonrasında, kontrol ve veri düzlemi işlevlerinin net olarak belirlendiği, servis kalitesi ve enerji verimliliğine yoğunlaşan sıradüzenli yönlendirme protokolü CHRA önerilmiştir. Kontrol ve veri düzlemi ayrımını esas alan bütün mimari, ayrık olay eksenli gerçekleyici OMNeT++ kullanılarak programlanmıştır. Sonuçlar, farklı senaryolar için eniyilendiğinde DCA'nın performansının rakiplerinden daha iyi olduğunu göstermiştir. Ayrıca eniyileme sürecinin tartışılması, benzer algoritmaların tasarımında dikkat edilmesi gereken noktaları gözler önüne sermiştir. CHRA ise yönlendirmede kullandığı yeni yaklaşımlarla servis kalitesini geliştirip adil enerji kullanımı sağlamıştır. Sonuç olarak, bütüncül bir düzlem-ayrımı yaklaşımının tasarsız ağlarda enerji verimliliğini ve servis kalitesini arttırdığı gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Separation of user (data) plane from control plane in networks helps scale resources independently, increase the quality of service and facilitate autonomy. In ad-hoc networks, the plane-separation through clustering introduces a hierarchy where control functions can be carried out by some designated cluster heads and other nodes perform according to the outcomes of those functions. Therefore, clustered topologies can be considered as a natural consequence of the control and user plane separation (CUPS). Moreover, hierarchical routing protocols, which are constructed upon the clustered topologies, enable the use of CUPS architecture for the end-to-end communication. However, there is no silver bullet to apply clustering algorithms that are directly dependent on the network characteristics, and the routing protocols designed for clustered topologies cannot effectively utilize CUPS since they neglect the role of the nodes in the data plane. This study investigates the application of CUPS architecture in ad-hoc networks by considering clustering and routing protocols holistically. First, the adaptability of the clustering techniques is discussed to satisfy different objectives such as stability, energy efficiency and service quality; and Dependability-based Clustering Algorithm (DCA) is proposed. DCA is a dynamic clustering algorithm that exploits a cross-layer architecture. Its different parameters are analyzed and optimized using the sensitivity analysis technique, Moment-Independent Delta Analysis. Then, the hierarchical routing protocol CUPS-based Hierarchical Routing Algorithm (CHRA) is proposed for end-to-end communication. In CHRA, the separate functions of the control and data planes are explicitly defined to provide the quality of service and energy efficiency taking advantage of the clustered topology. The overall CUPS-centric framework including DCA and CHRA is implemented in the discrete event-based simulator, OMNeT++. The results show that DCA outperforms its opponents when it is optimized for different scenarios. Besides, the study reveals the significant points that are required to be considered for designing clustering algorithms through the discussion of the optimization process. Finally, CHRA offers a better quality of service and a fair energy consumption thanks to its novel approach that considers the effective use of the data plane as well as the control plane. The complete plane-separated approach is utilized for energy efficiency and the quality of service in ad-hoc networks.
Benzer Tezler
- Intra- and inter-cluster link scheduling in ad hoc networks
Tasarsız ağlarda öbek içi ve öbekler arası bağlantı çizelgeleme
MUSTAFA LEVENT EKSERT
Doktora
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERTAN ONUR
- A software defined network framework in 5G wireless systems
5G kablosuz sistemlerde yazılım temelli ağ iskeleti
GÖKHAN SEÇİNTİ
Doktora
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERK CANBERK
- A UPF module for 5G networks with quality of service support: Software implementation and realistic evaluation
5G ağları için servis kalitesi destekleyen UPF modülü: yazılım gerçekleştirimi ve gerçekçi değerlendirme
MUSTAFA FATİH ÇEMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ECE GURAN SCHMIDT
- Yazılım tanımlı ağlar ve nesnelerin interneti temelli akıllı şebekelerde anomali tespiti
Anomaly detection in smart grids based on software-defined networks and the internet of things
HİLAL YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSA BALTA
- Quality of service (QoS) aware flow analysis in software defined networks
Yazılım tanımlı ağlarda servis kalitesinden haberdar akış analizi
KÜBRA AYVAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BERK CANBERK