PERFORMANCE EVALUATION OF A SOFTWARE DEFINED NETWORK BASED ARCHITECTURE FOR A 4G MOBILE EPC NETWORK
No Thumbnail Available
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
شبكة الحزم المتطورة (EPC) هي شبكة للهاتف المحمول موحدة المعايير من قبل مؤسسة 3GPP. شبكة الحزم المتطورة (EPC) هي التطور الأخير في عالم شبكات المحمول التي تتميز بتوفير معدلات نقل البيانات بسرعة عالية وخدمات الاتصال حسب الطلب. و مع ذلك, فان نماذج الأعمال الجديدة ومعايير الخدمة في مجال صناعة الاتصالات تدفع الحاجة للتحقيق في التقنيات والأبنية جديدة. الشبكات المبرمجة (SDN) يتم اعتبارها كواحدة من تقنيات الشبكات الجيل الجديد حيث يقوم مبدأها على مفهوم الفصل بين مستوى التحكم و مستوى نقل البيانات, و يركز وظائف مستوى التحكم في أجهزة الشبكة في كيان مركزي. هذه البنية لمستوى التحكم تقدم آفاقا جديدة في تصميم الشبكات. تطبيق مفهوم الSDN في شبكة الحزم المتطورة (SDN) تم التحقيق فيه من قبل بعض الباحثين، مع التركيز على مزاياه نوعية في شبكة الEPC. ولكن عدد قليل جدا من الدراسات قد تناولت التحليل الكمي وتقييم أداء شبكة الEPC المبنية على SDN. وعلاوة على ذلك، لم يتم تحديد مستوى التفاصيل في البروتوكولات عند تطبيق مفهوم SDN على شبكة EPC جيدا من قبل. هذا حفّزنا لدراسة بنية شبكة EPC و وظائفها، ومفهوم SDN وفوائدها وتطبيق مفهوم SDN على شبكة EPCو ذلك من أجل الوصول فهم ناضج عن شبكة الEPC المبنية على SDN.في ضوء هذه الحافز, في هذه الدراسة، قمنا بعرض التالي: (1) خلفية ملخصة عن هيكلية الEPC و الSDN, (2) دورها المحتمل في مشغلي شبكات الهاتف المحمول، لا سيما في شبكة الEPC؛ (3) تحليل نوعي مفصل و مقارنة ما بين هيكلية الEPC و الSDN؛ (4) رؤيتنا الفريدة من نوعها لشبكة EPC المبنية على الSDN؛ (5) دراسة كمية عن شبكة الEPC التقليدية و الEPCالمبنية على الSDN المقترحة, حيث نقوم بأخذ اعتبار التالي: أ) العوامل التي تأثر على الأداء, ب) بيئة المحاكاة المستخدمة لدراسة الأداء, ت) تحقيق هندسي في كيفية قياس تأثير كل عامل على الأداء و التفاعلات ما بين العوامل. و أخيرا, (6) نقدم منظورنا على النتائج التي توعي بالصورة الكبرى شبكة الEPC المبينة على الSDN. نقدم حالتين من عمليات مستوى التحكم، وخاصة إجراءات التسجيل (Registration) و اجراء S1-Based Handover للتنقل. يتم شرح الاجراءين و تطوير مشتقات من كليهما مبنيان على الSDN. نقوم بالاشارة إلى التعديلات المطلوبة في البروتوكولات والعمليات الأساسية في أجهزة شبكة الEPC لصياغة نظام EPC مبني على SDN فعال. الدراسة تقيم مقاييس أداء عمليات التحكم؛ بشكل رئيسي الزمن الكامل لاتمام العملية, واستخدام موارد المعالجة في أجهزة الشبكة, واستخدام نطاق البيانات. التقييم يُظهر اعتماد المقاييس على قيم العوامل المختلفة و الذي بدوره يقدم وسيلة لتوقع الأداء في شبكة الُEPC وتوجيهات للتصميم الهندسي السليم. النتائج تظهر تفاصيل الزمن اللازم لاتمام عمليات التحكم في شبكة الSDN-EPC مقارنة بشبكة الCONV-EPC. الSDN-EPC تتطلب زمنا أقل من الCONV-EPC عندما يكون الSGW متواجد في المركز المحلي, و الPGW متواجد في المركز المركزي, و تكون ال MME تحت استخدام للموارد منخفض أو متوسط. نسبة التقليل من زمن العملية يتراوح ما بين 1-7% و 6-23% في عمليتا الS1-handover و Registration على التوالي مقارنة بالCONV-EPC. النتائج أيضا تُظهر أن الSDN-EPC تتطلب زمن أعلى من الCONV-EPC عندما تكون الMME تحت استخدام عالي بغض النظر عن أماكن تواجد الgateways. الSDN-EPC تتطلب 10-22% موارد معالجة أكثر من الCONV-EPC في الMME و ذلك بسبب التمركز في عمليات التحكم, بينما تتطلب 35-50% أقل في موارد المعالجة في الSGW لنفس السبب السابق. وأخيرا, تُظهر النتائج أن الزيادة في استخدام نطاق البيانات غير مهمة على الاطلاق.