Πειραματική μελέτη συστημάτων SDN σε εφαρμογές IoT με πολλαπλές απαιτήσεις σε ποιότητα υπηρεσιών
Creators: name: Παπαδημητρίου, Νικόλαος Θεοδόση
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Δικτύωση βάσει λογισμικού
Διαδίκτυο των πραγμάτων
Αλγόριθμοι δρομολόγισης
Software defined networking
Internet of Things
Routing algorithms

description: Πλέον, ολοένα και περισσότερες εφαρμογές στα πλαίσια του διαδικτύου των πραγμάτων (Internet of Things, ΙοΤ), έχουν ως σκοπό την παρακολούθηση φυσικών μεγεθών, την αυτοματοποίηση και επιτάχυνση διαδικασιών, καθώς και τον απομακρυσμένο έλεγχο συσκευών και εγκαταστάσεων. Αυτό οδηγεί στην παραγωγή και μεταφορά μεγάλου όγκου δεδομένων και άρα στη χρήση μεγάλου μέρους εύρους ζώνης δικτύου όπου μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλα επίπεδα συμφόρησης δικτύου. Επιπλέον, οι εφαρμογές IoT εισάγουν νέες προκλήσεις για λόγους όπως, ετερογενείς τεχνολογίες επικοινωνίας (πολλαπλά πρωτόκολλα δικτύου IoT), διαφορετικές απαιτήσεις ποιότητας υπηρεσιών ανά εφαρμογή, μεγάλη εισροή δεδομένων, απρόβλεπτες συνθήκες δικτύου και άλλα. Από την άλλη πλευρά, η δικτύωση βάσει λογισμικού (Software Defined Networking, SDN), αποτελεί μία προσέγγιση για τον έλεγχο των μεταβλητών του δικτύου με ενοποιημένο τρόπο, χρησιμοποιώντας κατάλληλους κανόνες διαχείρισης. Το SDN προσφέρει το απαραίτητο επίπεδο αφαίρεσης, ώστε το δίκτυο να μπορεί να λειτουργεί όπως υπαγορεύουν πολιτικές υψηλού - επιπέδου, χωρίς να το εμποδίζουν τεχνικά ζητήματα χαμηλού - επιπέδου. Έτσι, μπορούν να προσεγγιστούν τα προβλήματα που αφορούν την ετερογένεια και τις διαφορετικές απαιτήσεις ποιότητας υπηρεσιών, που ισχύουν σε εφαρμογές IoT. Στην παρούσα εργασία, αναλύθηκαν πολλές από τις πτυχές της δικτύωσης βάσει λογισμικού, όπως επίσης και του ρόλου που μπορεί να παίξει σε εφαρμογές IoT. Έμφαση δόθηκε στην αρχιτεκτονική των δικτύων SDN, αλλά και στις προκλήσεις που εισάγει αυτή η τεχνολογία. Παρουσιάστηκαν τεχνολογικές λύσεις που έχουν προταθεί για τη βελτίωση παραμέτρων σε δικτύα SDN-IoT, από πλευράς αρχιτεκτονικής αλλά και αλγορίθμων. Ακόμη, μελετήθηκαν οι αλγόριθμοι για τη βελτίωση της ποιότητας υπηρεσιών, που αφορούν τη διαδικασία δρομολόγησης των δεδομένων Στη συνέχεια, ερευνήθηκαν μέσω της διαδικασίας της προσομοίωσης, μερικές τεχνικές δικτύων SDN σε εφαρμογές IoT πολλαπλών απαιτήσεων ποιότητας υπηρεσιών. Παρουσιάστηκε το περιβάλλον προσομοίωσης, οι απαραίτητες παραδοχές, καθώς και οι στόχοι και τα προβλήματα που κλίθηκαν να ερευνηθούν. Παρουσιάστηκαν ακόμη, οι αλγόριθμοι που αναπτύχθηκαν για την προσέγγιση των παραπάνω προβλημάτων, καθώς και τα τελικά αποτελέσματα. Τέλος, δόθηκαν μερικές κατευθύνσεις για μελλοντική αναζήτηση πάνω στο αντικείμενο της εργασίας αλλά και τη βελτίωση των αλγορίθμων που δοκιμάστηκαν.
description: More and more IoT (internet of things) applications are developing nowadays, for monitoring purposes, remote control of machines and facilities, in order to automate and accelerate procedures. This leads to the generation and transfer of large volumes of data and thus to the use of a large part of network bandwidth, where it can lead to large levels of congestion. In addition, IoT applications introduce new challenges for reasons such as heterogeneous communication technologies (multiple IoT network protocols), different QoS (quality of service) requirements per application, large data flow, and unpredictable network conditions among others. Software Defined Networking (SDN), on the other hand, as a networking paradigm, dictates the control of network variables in a unified way, using appropriate management rules. SDN provides the necessary level of abstraction so that the network can operate as dictated by high-level policies, without being hindered by low-level technical issues. That way, the problems of heterogeneity and multiple QoS requirements that apply to IoT applications can be addressed. In this thesis, various aspects of SDN-based networking are analyzed, as well as the role it can play in IoT applications. Emphasis was placed on the architecture of SDN, but also on the challenges posed by this technology. Solutions are presented that have been proposed in order to improve parameters in SDN-IoT networks, in terms of architecture and algorithms. Algorithms for improving the QoS, related to the routing optimization process, were also studied. Then, through the simulation process, some SDN networking techniques in IoT applications with multiple QoS requirements were investigated. The simulation environment, the necessary assumptions, as well as the objectives that were inclined to be researched were presented. The algorithms developed to approach the above issues, as well as the final results, were also presented. Finally, some directions were given for future research on the object of the thesis, but also for the improvement of the algorithms that were tested.
description: Σε συνεργασία με: Λογιστικής και Χρηματοοικονομικής (Πανεπιστήμιο Μακεδονίας)