The rapid growth of smart devices demands an enhanced throughput for network connection sustainability during mobility. However, traditional wireless network architecture suffers from mobility management issues. In order to resolve the traditional mobility management issues, we propose a novel architecture for future wireless access network based on software-defined network (SDN) by using the advantage of network function virtualization (NFV). In this paper, network selection approach (NSA) has been introduced for mobility management that comprises of acquiring the information of the underlying networking devices through the OpenFlow controller, percepts the current network behavior and later the selection of an appropriate action or network. Furthermore, mobility-related scenarios and use cases to analyze the implementation aspects of the proposed architecture are provided. The simulation results confirm that the proposed scenarios have obtained a seamless mobility with enhanced throughput at minimum packet loss as compared to the existing IEEE 802.11 wireless network.
The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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v.17
no.6
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pp.1047-1054
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2022
With the advent of SDN, a next-generation network technology that separates the hardware and software areas of network equipment and defines the network using open source-based software, it solves the problems of complexity and scalability of the existing network system. It is now possible to configure a custom network according to the requirements. However, it has a structural disadvantage that a load on the network may occur due to a lot of control communication occurring between the controller and the switch, and many studies on network load distribution to effectively solve this have been preceded. In particular, in previous studies of load balancing techniques related to flow tables, many studies were conducted without consideration of flow entries, and as the number of flows increased, the packet processing speed decreased and the load was increased. To this end, we propose a new network load balancing technique that monitors flows in real time and applies dynamic flow management techniques to control the number of flows to an appropriate level while maintaining high packet processing speed.
A virtual network technology can provide a network reflecting the requirements of various services. The virtual network can distribute resources of the physical network to each virtual slice. An efficient resource distribution technique is needed to reflect the requirements of various services. Existing bandwidth distribution techniques can only control downlink traffic without taking traffic conditions on the network into account. Downlink and uplink share the same resources in a wireless network. The existing bandwidth distribution techniques assumed that all stations generate saturated traffic. Therefore, the existing bandwidth distribution technique cannot make traffic isolation in a virtual wireless network. In this paper, we proposed a traffic-based bandwidth control techniques to solve these problems. We applied Software-Defined Networking(SDN) to the virtual wireless network, monitored the traffic at each station, and searched for stations that generated unsaturated traffic. We also controlled both uplink and downlink traffics dynamically based on monitoring information. Our system can be implemented with legasy 802.11 clients and SDN-enabled APs. After the actual test bed configuration, it was compared to existing techniques. As a result, the distribution performance of the proposed technique was improved by 14% in maximum.
Despite the fact that traffic engineering techniques have been comprehensively utilized in the past to enhance the performance of communication networks, the distinctive characteristics of Software Defined Networking (SDN) demand new traffic engineering techniques for better traffic control and management. Considering the behavior of traffic, large flows normally carry out transfers of large blocks of data and are naturally packet latency insensitive. However, small flows are often latency-sensitive. Without intelligent traffic engineering, these small flows may be blocked in the same queue behind megabytes of file transfer traffic. So it is very important to identify large flows for different applications. In the scope of this paper, we present an approach to detect large flows in real-time without even a short delay. After the detection of large flows, the next problem is how to control these large flows effectively and prevent network jam. In order to address this issue, we propose an approach in which when the controller is enabled, the large flow is mitigated the moment it hits the predefined threshold value in the control application. This real-time detection, marking, and controlling of large flows will assure an optimize usage of an overall network.
Kim, Seung-Ju;Min, Seok-Hong;Kim, Byung-Chul;Lee, Jae-Yong;Hong, Won-Taek
Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea TC
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v.48
no.9
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pp.35-46
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2011
Future Internet should support more efficient mobility management, flexible traffic engineering and various emerging new services. So, lots of traffic engineering techniques have been suggested and developed, but it's impossible to apply them on the current running commercial Internet. To overcome this problem, OpenFlow protocol was proposed as a technique to control network equipments using network controller with various networking applications. It is a software defined network, so researchers can verify their own traffic engineering techniques by applying them on the controller. In addition, for high-speed packet processing in the OpenFlow network, programmable NetFPGA card with four 1G-interfaces and commercial Procurve OpenFlow switches can be used. In this paper, we implement an OpenFlow test-bed using hardware-accelerated NetFPGA cards and Procurve switches on the KREONET, and implement CSPF (Constraint-based Shortest Path First) algorithm, which is one of popular QoS routing algorithms, and apply it on the large-scale testbed to verify performance and efficiency of multimedia traffic engineering scheme in Future Internet.
In order to support the mobility of the wireless devices, at least two APs (Access Points) must be arranged in a single AP area to maintain communication area. In the WLAN (Wireless LAN) environment, seamless handover is one of the most important issues in terms of effective utilization of wireless networks and maximization of services for users. On the other hand, SDN (Software-Defined Networking), which is emerging rapidly in recent years, is revolutionizing network management in terms of flexibility, fine control, and convenience. SDN originally reduces latency time or increases network robustness by real-time flow table control reducing or bypassing paths between switches in LAN-based data centers. In this study, we apply OpenFlow, a SDN platform focused on wired LAN, to a dense WLAN environment using legacy APs to implement and evaluate seamless handover for streaming services of digital contents.
Recently, SDN is actively used as datacenter networks and gradually increase its applied areas. Along with this change of networking environment, research of deploying network security systems on SDN becomes highlighted. Especially, systems for detecting network flooding attacks by monitoring every packets through ports of OpenFlow switches have been proposed. However, because of the centralized management of a SDN controller which manage multiple switches, it may be substantial overhead that the attack detection system continuously monitors all the flows. In this paper, a sampling based network flooding attack detection and prevention system is proposed to reduce the overhead of monitoring packets and to achieve reasonable functionality of attack detection and prevention. The proposed system periodically takes sample packets of network flows with the given sampling conditions, analyzes the sampled packets to detect network flooding attacks, and block the attack flows actively by managing the flow entries in OpenFlow switches. As network traffic sampler, sFlow agent is used, and snort, an opensource IDS, is used to detect network flooding attack from the sampled packets. For active prevention of the detected attacks, an OpenDaylight application is developed and applied. The proposed system is evaluated on the local testbed composed with multiple OVSes (Open Virtual Switch), and the performance and overhead of the proposed system under various sampling condition is analyzed.
Recently, excessive installations of APs have caused WLAN interference, and many techniques have been suggested to solve this problem. The AP aggregation technique serves to reduce active APs by moving station connections to a certain AP. Since this technique forcibly moves station connections, the transmission performance of some stations may deteriorate. The AP transmit power control technique may cause station disconnection or deterioration of transmission performance when power is reduced under a certain level. The combination of these two techniques can reduce interference through AP aggregation and narrow the range of interferences further through detailed power adjustment. However, simply combining these techniques may decrease the probability of power adjustment after aggregation and increase station disconnections upon power control. As a result, improvement in performance may be insignificant. Hence, this study suggests a scheme to combine the AP aggregation and the AP transmit power control techniques in OpenFlow-based WLAN to ameliorate the disadvantages of each technique and to reduce interferences efficiently by performing aggregation for the purpose of increasing the probability of adjusting transmission power. Simulations reveal that the average transmission delay of the suggested scheme is reduced by as much as 12.8% compared to the aggregation scheme and by as much as 18.1% compared to the power control scheme. The packet loss rate due to interference is reduced by as much as 24.9% compared to the aggregation scheme and by as much as 46.7% compared to the power control scheme. In addition, the aggregation scheme and the power control scheme decrease the throughput of several stations as a side effect, but our scheme increases the total data throughput without decreasing the throughput of each station.
자연계에서 존재하는 다양한 생명체는 자신들의 생존과 종의 번성을 위해 효율적인 행동 규칙을 만들어 진화해 왔다. 이러한 생명체의 다양한 생존원리로부터 착안을 하여 자연계가 아닌 다른 환경에서 적용이 가능하도록 알고리즘을 만들어 적용시키는 것을 생체모방 알고리즘이라 한다. 자연계의 환경자체가 불확실한 변화가 다양하게 포함되고 있으며, 제한된 자원 환경을 어떻게 효율적으로 활용하는가의 문제가 걸려 있음으로 인하여 이러한 생체모방 알고리즘은 적용환경의 변환에 빠른 적응력을 제공할 수 있고, 자원 제약형 환경에서 안정적으로 확장성과 적응성을 제공할 수 있어서 상호 운용성 측면에서 많은 이득을 줄 수 있다. 이와 같은 생체모방 알고리즘을 네트워크의 관점에서 적용시켜 보면, 전자의 경우에는 자율적인 네트워크 구성을 용이하게 제공할 수 있음을 나타내고, 후자의 경우에는 IoT 환경과 같은 자원 제약형 환경에서의 상호 운용성을 제공할 수 있다. 이렇듯이 생체모방 알고리즘을 네트워크에 접목시켜 연구하는 것은 최근의 네트워크 분야의 연구 이슈와 상호 보완적으로 작용하여 시너지 효과를 제공할 수 있다. 자연계의 군집 현상 및 동기화 현상을 네트워크 환경에서 적용하여 사용할 수 있는 생체모방 알고리즘 기술은 다양하게 존재하고 있으며 이를 활용하는 연구를 통해 SDN(Software Defined Networking)에서의 자율제어 네트워크 구성에 접목하거나 IoT 환경과 같은 자원 제약형 환경에서의 보다 효율적인 상호 연결성을 제공하는 방향으로 발전할 수 있다. 이러한 생체모방 자율제어 네트워크 환경 구현을 위해 기존의 OpenFlow 환경과 새로이 부각되는 P4: Programming Protocol-Independent Packet Processors 기술에 대해서 정리하여 향후 생체모방 자율제어 네트워크 구현 방안을 제시하고자 한다.
Soleimanzadeh, Kiarash;Ahmadi, Mahmood;Nassiri, Mohammad
ETRI Journal
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v.41
no.2
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pp.197-206
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2019
Software-defined networking (SDN) is a modern approach for current computer and data networks. The increase in the number of business websites has resulted in an exponential growth in web traffic. To cope with the increased demands, multiple web servers with a front-end load balancer are widely used by organizations and businesses as a viable solution to improve the performance. In this paper, we propose a load-balancing mechanism for SDN. Our approach allocates web requests to each server according to its response time and the traffic volume of the corresponding switch port. The centralized SDN controller periodically collects this information to maintain an up-to-date view of the load distribution among the servers, and incoming user requests are redirected to the most appropriate server. The simulation results confirm the superiority of our approach compared to several other techniques. Compared to LBBSRT, round robin, and random selection methods, our mechanism improves the average response time by 19.58%, 33.94%, and 57.41%, respectively. Furthermore, the average improvement of throughput in comparison with these algorithms is 16.52%, 29.72%, and 58.27%, respectively.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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