KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.9
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pp.4144-4165
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2018
Software-defined networking (SDN) has emerged as a promising technology for network programmability and experiments. In this work, we focus on virtual network embedding in multiple controllers SDN network. In SDN virtualization environment, virtual SDN networks (vSDNs) operate on the shared substrate network and managed by their each controller, the placement and load of controllers affect vSDN embedding process. We consider controller placement, vSDN embedding, controller adjustment as a joint problem, together considering different quality of service (QoS) requirement for users, formulate the problem into mathematical models to minimize the average time delay of control paths, the load imbalance degree of controllers and embedding cost. We propose a heuristic method which places controllers and partitions control domains according to substrate SDN network, embeds different QoS constraint vSDN requests by corresponding algorithms, and migrates switches between control domains to realize load balance of controllers. The simulation results show that the proposed method can satisfy different QoS requirement of tenants, keep load balance between controllers, and work well in the acceptance ratio and revenue to cost ratio for vSDN embedding.
대표적인 네트워크 기반의 이동성 기법인 PMIPv6(Proxy Mobility IPv6)은 이동 단말에 대한 끊김 없는 서비스 지원이 가능하다. 하지만 PMIPv6 기법은 단말과 홈 에이전트 간 IP Tunnel을 생성해야 하며, 그에 따른 시그널링 비용이 발생하게 된다. 또한, 단말 이동에 따른 연속적인 서비스 지원만 고려할 뿐 이동 중 발생하는 패킷 손실은 고려하지 않는 문제점이 있다. 본 논문은 이러한 문제점을 해결하기 위해 SDN(Software Defined Networks)을 적용하였다. 데이터 플레인에서 Anchor 스위치를 선정하여 이동 전 위치의 단말로 전송되던 패킷을 이동한 위치의 단말로 Re-direction 함으로써 패킷 손실을 줄이기 위한 기법을 제안한다.
With the broad adoption of the Internet of Things (IoT) in a variety of scenarios and application services, management and orchestration entities require upgrading the traditional architecture and develop intelligent models with ultra-reliable methods. In a heterogeneous network environment, mission-critical IoT applications are significant to consider. With erroneous priorities and high failure rates, catastrophic losses in terms of human lives, great business assets, and privacy leakage will occur in emergent scenarios. In this paper, an efficient resource slicing scheme for optimizing federated learning in software-defined IoT (SDIoT) is proposed. The decentralized support vector regression (SVR) based controllers predict the IoT slices via packet inspection data during peak hour central congestion to achieve a time-sensitive condition. In off-peak hour intervals, a centralized deep neural networks (DNN) model is used within computation-intensive aspects on fine-grained slicing and remodified decentralized controller outputs. With known slice and prioritization, federated learning communications iteratively process through the adjusted resources by virtual network functions forwarding graph (VNFFG) descriptor set up in software-defined networking (SDN) and network functions virtualization (NFV) enabled architecture. To demonstrate the theoretical approach, Mininet emulator was conducted to evaluate between reference and proposed schemes by capturing the key Quality of Service (QoS) performance metrics.
Xiong, Gang;Sun, Penghao;Hu, Yuxiang;Lan, Julong;Li, Kan
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.8
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pp.3474-3497
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2016
Network Function Virtualization (NFV) and Software Defined Networking (SDN) are recently considered as very promising drivers of the evolution of existing middlebox services, which play intrinsic and fundamental roles in today's networks. To address the virtual service deployment issues that caused by introducing NFV or SDN to networks, this paper proposes an optimal solution by combining quantum genetic algorithm with cooperative game theory. Specifically, we first state the concrete content of the service deployment problem and describe the system framework based on the architecture of SDN. Second, for the service location placement sub-problem, an integer linear programming model is built, which aims at minimizing the network transport delay by selecting suitable service locations, and then a heuristic solution is designed based on the improved quantum genetic algorithm. Third, for the service amount placement sub-problem, we apply the rigorous cooperative game-theoretic approach to build the mathematical model, and implement a distributed algorithm corresponding to Nash bargaining solution. Finally, experimental results show that our proposed method can calculate automatically the optimized placement locations, which reduces 30% of the average traffic delay compared to that of the random placement scheme. Meanwhile, the service amount placement approach can achieve the performance that the average metric values of satisfaction degree and fairness index reach above 90%. And evaluation results demonstrate that our proposed mechanism has a comprehensive advantage for network application.
The routinized wireless devices such as smart phone have promoted to expand the use of IEEE 802.11 groups. The challenge environments of the wireless network utilizes effectively and user-oriented seamless services that handover is the most desirable issues under the wireless circumstance. In data center software defined network (SDN) has provided the flow routing to reduce costs and complexities. Flow routing has directly offered control for network administrator and has given to reduce delay for users. Under the circumstance of being short of network facilities, SDNs give the virtualization of network environments and to support out of the isolation traffic conditions. It shows that the mechanism of handover makes sure seamless services for higher density of the network infrastructure which is SDN to support network service re-configurable.
Successful deployment of the Software Defined Network (SDN) depends on its ability to cope up with network failures. There are various types of failures that may occur in an SDN. The most common are switch and link failures. It is necessary to recover the network from failures for a continuous service availability. But for the real-time services fast recovery from the failure is required to minimize the service disruption time. In the proposed work, we focused on minimizing the recovery time after the failure is detected. Once the failure is detected, the controller involvement is needed to dynamically reroute the failure disrupted flows from the failed component to an alternate path. The aim of the proposed scheme is to provide a traffic management scheme which can react to the dynamic network events by rapidly modifying the forwarding behavior of the switches for faster in-band network adaptability. The proposed scheme (1) Considers the shared data and control path delay (2) Optimally utilize the network resources (3) Eliminates the need of constant monitoring overhead at the controller which results into faster detouring and ultimately rapid recovery.
Network slicing is a promising paradigm and significant evolution for adjusting the heterogeneous services based on different requirements by placing dynamic virtual network functions (VNF) forwarding graph (VNFFG) and orchestrating service function chaining (SFC) based on criticalities of Quality of Service (QoS) classes. In system architecture, software-defined networks (SDN), network functions virtualization (NFV), and edge computing are used to provide resourceful data view, configurable virtual resources, and control interfaces for developing the modified deep reinforcement learning agent (MDRL-A). In this paper, task requests, tolerable delays, and required resources are differentiated for input state observations to identify the non-critical/critical classes, since each user equipment can execute different QoS application services. We design intelligent slicing for handing the cross-domain resource with MDRL-A in solving network problems and eliminating resource usage. The agent interacts with controllers and orchestrators to manage the flow rule installation and physical resource allocation in NFV infrastructure (NFVI) with the proposed formulation of completion time and criticality criteria. Simulation is conducted in SDN/NFV environment and capturing the QoS performances between conventional and MDRL-A approaches.
최근 SDN (Software-Defined Networks)에 대한 관심이 증가함에 따라 개인, 학교, 연구소에서 쉽고 간편하게 가상의 네트워크를 구성하고 SDN 기반 네트워크를 테스트를 수행할 수 있는 Mininet이 많이 활용되고 있다. 또한, 여러 SDN 컨트롤러 중에서 ONOS 컨트롤러는 OpenSource로 공개되어 GUI를 이용해 네트워크의 전반적인 토폴로지와 Flow 관리를 쉽게 할 수 있는 성숙된 컨트롤러로 인식되고 있다. 본 논문에서는 Mininet과 ONOS 컨트롤러를 이용하여 SDN 네트워크를 구성하고, 노드가 각 스위치를 이동하여 다닐 때에도 통신이 올바르게 유지되도록 컨트롤하는 시나리오를 구현하고 그 실험 결과를 제시하였다.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.10
no.1
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pp.79-95
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2016
In order to improve the Quality-of-Service (QoS) of latency sensitive applications in next-generation cellular networks, multi-path is adopted to transmit packet stream in real-time to achieve high-quality video transmission in heterogeneous wireless networks. However, multi-path also introduces two important challenges: out-of-order issue and reordering delay. In this paper, we propose a new architecture based on Software Defined Network (SDN) for flow aggregation and flow splitting, and then design a Multiple Access Radio Scheduling (MARS) scheme based on relative Round-Trip Time (RTT) measurement. The QoS metrics including end-to-end delay, throughput and the packet out-of-order problem at the receiver have been investigated using the extensive simulation experiments. The performance results show that this SDN architecture coupled with the proposed MARS scheme can reduce the end-to-end delay and the reordering delay time caused by packet out-of-order as well as achieve a better throughput than the existing SMOS and Round-Robin algorithms.
Choi, Taesang;Kim, TaeYeon;Tavernier, Wouter;Korvala, Aki;Pajunpaa, Jussi
ETRI Journal
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v.40
no.1
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pp.72-88
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2018
In the fifth generation (5G) era, the radio internet protocol capacity is expected to reach 20 Gb/s per sector, and ultralarge content traffic will travel across a faster wireless/wireline access network and packet core network. Moreover, the massive and mission-critical Internet of Things is the main differentiator of 5G services. These types of real-time and large-bandwidth-consuming services require a radio latency of less than 1 ms and an end-to-end latency of less than a few milliseconds. By distributing 5G core nodes closer to cell sites, the backhaul traffic volume and latency can be significantly reduced by having mobile devices download content immediately from a closer content server. In this paper, we propose a novel solution based on software-defined network and network function virtualization technologies in order to achieve agile management of 5G core network functionalities with a proof-of-concept implementation targeted for the PyeongChang Winter Olympics and describe the results of interoperability testing experiences between two core networks.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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