Disseny, construcció i avaluació d'una xarxa mesh wireless gestionada per software (SDW)

Abstract

[ENGLISH] Software Defined Wireless Backhaul for Small Cells (SESAME), our project, pretends to give an answer to mobile network saturation through the introduction of dense networks formed by software-controlled small cells to address the forecasted exponential traffic increase in future Mobile networks. Using small cells we increase capacity by means of reducing cell size and densifying access networks. However, a massive deployment of this technology poses significant technical hurdles to current network architectures. In particular, backhauling outdoor Small Cells, which may be mounted on lamp posts or street furniture, is a challenging problem that needs to be addressed with efficient wireless technologies. The main goal is to improve the quality of service offered to the users through the use of SDN technology. We developed a custom forwarding algorithm which allows us the management of the routing of a wireless backhaul network in function of the radio link conditions. In order to implement this control effectively, the controller must be aware of radio conditions. We demonstrate our architecture in two different testbed prototypes, where we analyze the costs incurred in the additional processing and the centralization of state imposed by SDN, while motivating the benefits of our architecture in terms of improved network management and control. In order to build our environment we used the following technologies: Open vSwitch to manage the nodes -switchs - in the network controlled by OpenDaylight. The protocol used to exchange the messages is Openflow. Our solution has been simulated under a Linux environment due to the flexibility that it provides in terms of hardware implementation. We have emulated a wireless network in order to develop our architecture and perform appropriate tests to verify its performance in comparison with the mesh extension of 802.11 protocol.

[CATALÀ] Software Defined Wireless Backhaul for Small Cells(SESAME), el nostre projecte, pretén donar resposta a la imminent saturació de les xarxes mòbils a través de la introducció de xarxes denses formades per small cells controlades per software, que permetrien assumir el creixent tràfic de dades. Fent ús de les small cells, incrementem la capacitat reduint la mida de la cel·la i densificant les xarxes d’accés. No obstant, un desplegament massiu de small cells planteja obstacles tècnics importants a les arquitectures de xarxa actuals. En concret, "backhauling outdoor small cells" que poden ésser muntats en fanals o mobiliari ì urbà, és un problema difícil que ha de ser abordat amb tecnologies wireless eficients. Per tant, el propòsit és dissenyar, implementar i avaluar un sistema que permeti a un controlador de SDN (Software Defined Network) controlar el pla d'encaminament en una xarxa Wireless que esta connectada a una xarxa cablejada –o core- per diferents punts físics (Wireless Backhaul Network). L'objectiu principal és la millora de la qualitat de servei oferta als usuaris mitjançant l’ús de la tecnologia SDN. S'introdueix la funcionalitat d'un algorisme d'encaminament propi, que permet la gestió de les rutes de sortida d'una xarxa wireless backhaul, en funció de les condicions dels enllaços radio. Per tal d'implementar aquest control de manera efectiva, cal que el controlador sigui conscient d'aquestes condicions. Demostrarem la nostra arquitectura en dos entorns de proves diferents, on analitzarem els costos implicats en el processat addicional i la centralització imposada per l'SDN, mentre motivem els beneficis de la nostra arquitectura en termes de millora de la gestió i control de la xarxa. Per tal de construir el nostre entorn, hem utilitzat: Open vSwitch per poder gestionar els nodes –switch-, mitjançant el controlador OpenDaylight. El protocol utilitzat per a l'intercanvi de missatges és OpenFlow. La solució proposada s'ha simulat sota un entorn Linux degut a la flexibilitat que ens proporciona en quant a l’ús del hardware. S'ha emulat una xarxa wireless per tal de poder desenvolupar la nostra arquitectura i així, realitzar les proves [CATALÀ] pertinents per a verificar el seu rendiment en comparació amb l’extensió mesh del protocol 802.11