Geri Dön

Control and user plane separation in ad-hoc networks

Tasarsız ağlarda kontrol ve kullanıcı düzlemlerininayrılması

  1. Tez No: 521550
  2. Yazar: DOĞANALP ERGENÇ
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERTAN ONUR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
  13. 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

  1. Intra- and inter-cluster link scheduling in ad hoc networks

    Tasarsız ağlarda öbek içi ve öbekler arası bağlantı çizelgeleme

    MUSTAFA LEVENT EKSERT

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERTAN ONUR

  2. A software defined network framework in 5G wireless systems

    5G kablosuz sistemlerde yazılım temelli ağ iskeleti

    GÖKHAN SEÇİNTİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BERK CANBERK

  3. 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

    İngilizce

    2023

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ECE GURAN SCHMIDT

  4. 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

    Türkçe

    2023

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSA BALTA

  5. Quality of service (QoS) aware flow analysis in software defined networks

    Yazılım tanımlı ağlarda servis kalitesinden haberdar akış analizi

    KÜBRA AYVAZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BERK CANBERK