zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Công Nghệ Thông Tin

» Quản trị mạng

Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mạng định nghĩa bằng phần mềm trong hệ thống IoT gateway cỡ nhỏ và linh hoạt

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

51
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày nghiên cứu và ứng dụng công nghệ mạng định nghĩa bằng phần mềm cùng các giải pháp phần cứng linh hoạt, hiệu quả về giá thành để xây dựng thành công thiết bị IoT gateway định nghĩa bằng phần mềm có khả năng đảm bảo QoS đa dạng.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ứng dụng công nghệ mạng định nghĩa bằng phần mềm trong hệ thống IoT gateway cỡ nhỏ và linh hoạt

Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) Nghiên Cứu Ứng Dụng Công Nghệ Mạng Định Nghĩa Bằng Phần Mềm Trong Hệ Thống IoT Gateway Cỡ Nhỏ và Linh Hoạt Nguyễn Đức Hiếu, Phí Đức Nguyên Phương và Lê Hải Châu* Khoa Viễn Thông I, Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông *Email: chaulh@ptit.edu.vn Abstract— Sự phát triển nhanh chóng cả về số lượng và nguyên mạng thành dạng khả lập trình, điều khiển loại hình thiết bị thông minh kết nối Internet đã và đang mạng tự động với độ linh hoạt cao và khả năng nâng đặt ra nhiều yêu cầu ngày càng đa dạng và khắt khe về cấp hiệu quả theo mọi nhu cầu kinh doanh của các nhà tính linh hoạt, tính hiệu quả, tính khả dụng, khả năng khai thác viễn thông [3, 4]. Trong mạng SDN, chức bảo mật và khả năng mở rộng trong các hệ thống mạng năng điều khiển mạng thông minh được triển khai dựa IoT. Nhằm khắc phục các giới hạn của mạng truyền vào các thành phần phần mềm (là các mô-đun tính thống trong việc đáp ứng các yêu cầu trên, công nghệ năng của bộ điều khiển SDN) trong khi chức năng của mạng định nghĩa bằng phần mềm đang nổi lên là một các thiết bị kết nối mạng thì được thay bằng chức năng trong các giải pháp hứa hẹn nhờ khả năng ảo hoá và chuyển tiếp dữ liệu đơn giản dựa vào bảng chuyển tiếp cung cấp tài tài nguyên mạng linh hoạt và hiệu quả. Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu và ứng dụng luồng. Nhiều giải pháp thiết bị định nghĩa bằng phần công nghệ mạng định nghĩa bằng phần mềm cùng các mềm với tính năng linh hoạt, khả lập trình, triển khai giải pháp phần cứng linh hoạt, hiệu quả về giá thành để dịch vụ nhanh chóng và giá thành hiệu quả đang được xây dựng thành công thiết bị IoT gateway định nghĩa các hãng cung cấp thiết bị và các đơn vị cung cấp giải bằng phần mềm có khả năng đảm bảo QoS đa dạng. pháp mạng trên thế giới tập trung đầu tư nghiên cứu và Thiết bị IoT gateway được trang bị 4 cổng Etherenet 100 phát triển [4]. Ở Việt nam, công nghệ SDN đang bắt Mbps được phát triển dựa trên nền tảng máy tính đa đầu được tìm hiểu, nghiên cứu và phát triển trong một dụng như Raspberry pi 3 kết hợp với các giải pháp phần số trường Đại học và nghiên cứu ứng dụng trong trung mềm mã nguồn mở nhằm giảm thiểu chi phí và giá thành tâm dữ liệu của một số doanh nghiệp. vận hành bảo dưỡng. Nhờ ứng dụng công nghệ SDN, thiết bị IoT gateway được xây dựng cũng có khả năng hỗ Bên cạnh đó, Internet vạn vật (IoT) cũng đã và trợ linh hoạt các chức năng mạng đa dạng và nâng cao đang phát triển với tốc độ ngày càng cao cả về loại như định tuyến, đảm bảo QoS hay ảo hoá tài nguyên. hình thiết bị, công nghệ kết nối mạng cũng như về các Các kết quả khảo sát và đánh giá bằng thực nghiệm về yêu cầu đối với băng thông, độ trễ, và các tham số thể hiệu năng của thiết bị IoT gateway cho thấy tính hiệu hiện chất lượng của kết nối [5-8]. Hạ tầng truyền thông quả và khả năng đảm bảo chất lượng dịch vụ đa dạng, đang được tích cực cải tiến và nâng cao, hướng đến các linh hoạt. kiến trúc và thiết bị mạng mới nhằm cung cấp khả năng hỗ trợ kết nối cho hàng tỉ thiết bị với các yêu cầu đa Keywords- IoT, mạng định nghĩa bằng phần mềm, dạng về băng thông, chất lượng dịch vụ và đặc tính QoS, hiệu năng. khác nhau [9-10]. Các thiết bị mạng trong IoT cũng cần phải đảm bảo linh hoạt trong triển khai và hiệu quả về I. GIỚI THIỆU giá thành trong khi hỗ trợ được các dịch vụ IoT đa tạp với dải rộng nhu cầu về chất lượng dịch. Trong khi đó, Hiện nay, việc ứng dụng và triển khai công nghệ công nghệ mạng truyền thống dựa trên nền tảng IP mạng định nghĩa bằng phần mềm (SDN) đang dần trở đang cho thấy nhiều bất cập và tỏ ra khó có khả năng thành xu hướng phát triển tất yếu trong hầu hết các đáp ứng được các yêu cầu mới từ các ứng dụng và dịch mạng truyền thông từ mạng lõi cho đến mạng biên và vụ IoT. Với hạn chế về tài nguyên, thiết bị trong mạng các mạng người dùng hoặc mạng riêng khác nhằm khắc truyền thống được lập trình sẵn với tập các thủ tục, quy phục những yếu điểm của kiến trúc mạng truyền thống tắc phức tạp khác nhau và không thể sửa đổi linh hoạt trong việc đáp ứng nhu cầu băng thông ngày càng cao theo thời gian thực cũng như không khả lập trình thích và khắt khe của người dùng và của các loại hình dịch ứng với sự thay đổi nhu cầu sử dụng. Do vậy, nhờ tính vụ mới [1, 2]. Công nghệ SDN cung cấp khả năng trừu năng ưu việt của SDN, hướng tiếp cận ứng dụng công tượng hóa các phân lớp mạng và ảo hóa tài nguyên dựa nghệ này trong hạ tầng thông tin truyền thông IoT (gọi trên việc tách biệt giữa mặt phẳng điều khiển với thiết tắt là công nghệ SD-IoT) đang thu hút được nhiều sự bị chuyển tiếp thông tin (vật lý), qua đó, chuyển đổi tài quan tâm, đầu tư nghiên cứu trên thế giới [8-10]. Trên ISBN: 978-604-80-5076-4 114
Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) thực tế, một số nghiên cứu phát triển sản phẩm SDN cứng đa dụng và các công cụ phần mềm mã nguồn mở kích thước nhỏ đã được đề xuất cho IoT trong đó hầu (như thể hiện trên Hình 1 và 2). hết chỉ tập trung chính vào một số triển khai phần cứng với một vài chức năng đơn giản như là kiến tạo lại các chức năng của các phần tử mạng truyền thông trên thiết bị SDN hay các chức năng định tuyến [11-16]. Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu và xây dựng thử nghiệm hệ thống IoT gateway cỡ nhỏ có khả năng đảm bảo QoS đa dạng trên cơ sở ứng dụng công nghệ mạng định nghĩa bằng phần mềm kết hợp với các giải pháp phần cứng đa dụng và phần mềm mã nguồn mở linh hoạt, hiệu quả về giá thành. Thiết bị IoT gateway mẫu (prototype) tương thích với giao thức Openflow 1.3 trở lên, hỗ trợ đa dạng chuẩn kết nối, bao Hình 1. Thiết kế phần cứng thiết bị IoT gateway gồm cổng USB, cổng nối tiếp, WiFi, Bluetooth và 4 cổng Ethernet 100 Mbps. Hệ thống này được phát triển trên nền tảng máy tính đa dụng như Raspberry pi 3 kết hợp với các giải pháp phần mềm mã nguồn mở như OpenWrt và OpenvSwitch nhằm giảm thiểu chi phí và giá thành. Nhờ vào công nghệ SDN và các phần mềm mã nguồn mở, thiết bị này có thể triển khai thành các thiết bị mạng với chức năng đa dạng bằng phần mềm cài đặt trong bộ điều khiển. Chúng tôi cũng phát triển các tính năng đảm bảo QoS cho các loại hình dữ liệu tiêu biểu trong mạng như tốc độ cao, băng thông cố định hay best-effort. Cuối cùng, hiệu năng của thiết bị IoT gateway mẫu cùng khả năng đảm bảo chất lượng dịch vụ đa dạng, linh hoạt của nó được khảo sát và đánh giá bằng các kết quả thực nghiệm. Hình 2. Mô hình kiến trúc chức năng thiết bị IoT gateway II. GIẢI PHÁP IOT GATEWAY ĐỊNH NGHĨA Nhờ vào công nghệ SDN và các phần mềm mã BẰNG PHẦN MỀM HỖ TRỢ ĐẢM BẢO QOS ĐA nguồn mở, thiết bị này có thể triển khai thành các thiết DẠNG bị mạng với chức năng đa dạng bằng phần mềm cài Những khảo sát và phân tích yêu cầu đối với thiết đặt trong bộ điều khiển. Nhằm đáp ứng các yêu cầu bị IoT cho thấy có nhiều khác biệt cơ bản giữa thiết bị thiết bị IoT cơ bản, các yêu cầu thiết kế đặt ra cho thiết mạng IoT và các thiết bị mạng thông thường. Trong bị bao gồm: khi các thiết bị mạng thông thường cần có tốc độ giao ✓ Hỗ trợ kết nối theo các giao diện chuẩn (Ethernet, diện cao, dung lượng lớn và khá ổn định thì các thiết USB, WiFi và Bluetooth): Giao diện kết nối cần bị mạng IoT thường không yêu cầu dung lượng lớn (số đơn giản, phổ biến để có thể dễ dàng kết nối và lượng cổng/giao diện không cần nhiều, tốc độ không tương thích với các hệ thống IoT hiện tại. quá cao) nhưng lại đòi hỏi phải đáp ứng tính hỗn tạp ✓ Dung lượng nhỏ: Số lượng cổng kết nối nhỏ trong của lưu lượng phục vụ (nhiều loại hình lưu lượng), số khi vẫn đảm bảo hệ thống có thể đáp ứng tốt dải lượng các loại lưu lượng thấp thường chiếm đa số, và rộng các loại hình mạng và dịch vụ IoT. phải linh hoạt và mềm dẻo trong triển khai (đáp ứng sự ✓ Hỗ trợ giao thức OpenFlow: Hệ thống cần hỗ trợ thay đổi nhanh về cấu hình, loại hình lưu lượng cần hỗ được các giao thức Openflow, đặc biệt là giao trợ, dung lượng hệ thống, …). Thậm chí, các loại hình thức OpenFlow version 1.3 (giao thức SDN phổ giao diện trên thiết bị mạng IoT cũng có thể được yêu biến nhất hiện nay). cầu thay đổi để có thể thích ứng với việc triển khai các ✓ Hỗ trợ khả năng ảo hóa chức năng mạng (NFV): dịch vụ mới. Bên cạnh đó, giá thành thiết bị cũng là Hệ thống cần cho phép một số kỹ thuật ảo hóa vấn đề có độ ưu tiên cao. Do vậy, với mục tiêu thiết kế chức năng mạng đơn giản như chia lát băng thông và xây dựng một thiết bị IoT gateway kích thước nhỏ (bandwidth slicing), … (với 4 cổng Ethernet 100 Mbps, hỗ trợ các kết nối ✓ Hỗ trợ điều khiển lưu lượng linh hoạt, mềm dẻo: chuẩn như Bluetooth, WiFi, USB, …), tính năng linh Hệ thống cần hỗ trợ khả năng điều khiển lưu hoạt và mềm dẻo với giá thành phải chăng để có thể áp lượng linh hoạt theo từng loại hình lưu lượng khác dụng được trong các hệ thống IoT, chúng tôi đã phát nhau không chỉ trên các kết nối vật lý khác nhau triển mẫu thiết bị IoT gateway dựa trên nền tảng phần mà còn cả trong cùng một kết nối vật lý. ISBN: 978-604-80-5076-4 115
Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) ✓ Có khả năng mở rộng: Hệ thống được thiết kế sẽ khiển theo giao thức OpenFlow được trao đổi qua hệ vẫn phải có khả năng hỗ trợ thêm được các kết nối thống bus nội bộ của thiết bị. Trong khuôn khổ bài báo khác cũng như mở rộng thêm dung lượng. này, chúng tôi sẽ chỉ tập trung thử nghiệm hai tính ✓ Giá thành phải chăng: Hệ thống cần có tổng chi năng cơ bản đó là việc chuyển mạch thông tin theo phí thực hiện vừa phải, trong khi lại dễ thực hiện luồng theo cơ chế SDN và điều khiển các loại hình lưu trong điều kiện hiện tại ở Việt nam. lượng theo băng thông đã cắt lắt (ảo hóa chức năng mạng) theo các lớp chất lượng dịch vụ định trước. Để đạt được hiệu quả về chi phí, khả năng mở rộng Cơ chế thực hiện điều khiển chất lượng dịch vụ và khả năng cung cấp QoS đối với hệ thống IoT trong SDN theo luồng sử dụng hàng đợi cũng được gateway định nghĩa bằng phần mềm, chúng tôi đề xuất minh họa trên Hình 4 [20]. Chức năng cốt lõi trước tiên và sử dụng nền tảng máy tính đa dụng cỡ nhỏ, cụ thể là việc lấy gói tin đến từ một cổng và sau đó, chuyển như Raspberry pi [17] và sử dụng phần mềm hỗ trợ mã nó qua một cổng khác nhờ việc xử lý và thực hiện các nguồn mở bao gồm hệ điều hành quản trị tài nguyên thay đổi nội dung thông tin điều khiển gói tin cần thiết phần cứng (Raspbian/Debian) [18], phần mềm quản trị trên đường đi. Quá trình xử lý luồng thông tin đầu vào mạng và tính năng kết nối (ví dụ OpenWrt, …) và các được thực hiện theo phương pháp so khớp gói tin đầu phần mềm hỗ trợ IoT như Kura, … cũng như bộ phần tiên của luồng nhờ thông tin cập nhật trong bảng luồng mềm thực hiện tính năng SDN (như OpenvSwitch [19] (Flow Table). Nếu thông tin về luồng thông tin đến chưa có sẵn trong bảng luồng, bản tin điều khiển và bộ điều khiển Ryu, …) để định nghĩa phần mạng lớp OpenFlow sẽ được tạo ra để gửi đến bộ điều khiển dưới cho các ứng dụng nằm ở lớp trên, giúp chuyển đổi SDN. Trên cơ sở các thông tin nhận được, bộ điều tài nguyên mạng thành khả lập trình, có thể cấp phát và khiển SDN sẽ xác định quy tắc và cập nhật thông tin xử điều khiển tự động bằng phần mềm. Các bộ chuyển đổi lý tương ứng cho luồng vào này theo thuật toán và USB sang Ethernet 100 Mbps cũng được sử dụng để phần mềm cài sẵn vào bảng luồng. Sau đó, toàn bộ gói cung cấp đủ 4 cổng Ethernet cho hệ thống. Hình 3 dữ liệu của luồng thông tin đầu vào sẽ được xử lý theo minh hoạ mẫu thiết bị IoT gateway được phát triển. thông tin của bảng luồng đã được cập nhật mà không cần sự can thiệp tiếp theo của bộ điều khiển SDN. Hình 4. Nguyên lý điều khiển luồng dữ liệu trong hệ thống IoT gateway định nghĩa bằng phần mềm Hình 3. Mẫu thiết bị IoT gateway Với sự hỗ trợ của bộ điều khiển SDN, mặt phẳng Ngoài ra, các phần mềm tính năng và điều khiển điều khiển trong mạng SDN được tách biệt và có khả mềm cơ bản cho hệ thống thiết bị IoT gateway thông năng biên dịch các yêu cầu từ tầng ứng dụng cũng như qua giao thức OpenFlow cũng được phát triển dựa trên cung cấp cho tầng ứng dụng tài nguyên mạng trừu ngôn ngữ Python. Các phần mềm này có thể hoạt động tượng và ảo hóa. Do vậy, trạng thái mạng có thể được ở chế độ từ xa hoặc tại chỗ. Trong chế độ từ xa, các cập nhật và tổng hợp, ví dụ thông qua các gói tin phần mềm này được cài đặt trên hệ thống điều khiển chuyển qua bộ điều khiển, và có thể gồm nhiều loại dữ SDN đặt trên một hệ thống máy tính/thiết bị khác và liệu khác nhau (cả các sự kiện hoặc các dữ liệu thống điều khiển thiết bị chuyển mạch SDN thông qua một kê). Với các thông tin này, các chính sách điều khiển kênh kết nối tin cậy được thiết lập giữa hai thiết bị theo và các thỏa thuận mức dịch vụ (SLA) có thể được đặc giao thức OpenFlow. Còn trong chế độ tại chỗ, hệ tả bởi người quản trị ở mức trừu tượng cao hơn và thống điều khiển SDN được cài đặt trên cùng thiết bị thậm chí có thể hiệu chỉ động linh hoạt. Các kỹ thuật vật lý của thiết bị chuyển mạch, khi đó, thông tin điều đảm bảo chất lượng có thể được phân thành hai loại ISBN: 978-604-80-5076-4 116
Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) như sau: kỹ thuật có trước công nghệ SDN và kỹ thuật III. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ dựa trên công nghệ SDN. Đối với các kỹ thuật đảm bảo HIỆU NĂNG HỆ THỐNG IOT GATEWAY QoS truyền thống (chưa xem xét đến công nghệ SDN) Dựa trên các kết quả thu được ở trên, để kiểm thử cũng bao gồm hai loại chính đã được chuẩn hóa là: IntServ và DiffServ. Ngược lại với các kỹ thuật đảm nghiệm khả năng quản lý QoS trong hạ tầng thông tin bảo chất lượng dịch vụ truyền thống, các kỹ thuật đảm IoT của mẫu thiết bị IoT định nghĩa bằng phần mềm, bảo QoS dựa trên SDN có khả năng khắc phục hoàn chúng tôi đã giả lập mô hình mạng truyền thông trong toàn các hạn chế nêu trên. Thông qua việc trừu tượng nhà thông minh đơn giản với hai loại hình lưu lượng mức cao hơn nhờ bộ điều khiển, người ta có thể đặc tả khác nhau bao gồm: 1) lưu lượng được đảm bảo tốc độ các chính sách mà không cần phải cấu hình lại các thiết tối thiểu (ký hiệu là QoS-guaranteed) và 2) lưu lượng lập ở mức thấp cho mỗi thiết bị chuyển tiếp dữ liệu. best-effort thông thường (ký hiệu là non-QoS). Hình 6 Tập các chính sách này và kể cả các lớp lưu lượng khác thể hiện mô hình kết nối hệ thống thử nghiệm. Trong nhau cũng không bị giới hạn và cho phép tinh chỉnh hệ thống thử nghiệm này, thiết bị mẫu IoT gateway dựa theo nhu cầu của người dùng. Do vậy, các quy định nghĩa bằng phần mềm (SD-IoT gateway) được sử định, chính sách có thể được định nghĩa theo từng dụng như là thiết bị biên trong mạng SDN với yêu cầu luồng (nếu cần thiết) và bộ điều khiển có nhiệm vụ áp giám sát các loại hình lưu lượng đề cập ở trên, trong dụng chúng một cách hiệu quả vào các phần tử mạng đó, tổng lưu lượng kết nối nhà thông minh giới hạn là khác nhau. 10 Mbps, lưu lượng băng thông giới hạn dưới có băng Theo cách tiếp cận này, việc cung cấp QoS cũng có thông tối thiểu là 4 Mbps. thể được thực hiện theo một trong hai khía cạnh đó là đảm bảo QoS cho luồng dữ liệu khách hàng/doanh nghiệp hay cho mỗi luồng ứng dụng cụ thể. Phương pháp này gần giống như dự trữ tài nguyên trong đó, mỗi luồng được gán một phần dung lượng truyền dẫn. Bên cạnh đó còn có kỹ thuật định tuyến động theo luồng cũng được đề xuất để không gán trực tiếp tài nguyên cho mỗi luồng hoặc kỹ thuật dựa vào việc xếp hàng vào hàng đợi và tuân thủ chính sách. Trong khuôn khổ bài báo này, chúng tôi áp dụng kỹ thuật này để phát triển và thử nghiệm tính năng đảm bảo QoS trong hệ thống. Các thuật toán áp dụng cho việc xử lý gói tin đưa vào và đưa ra khỏi hàng đợi theo các mức QoS được thể hiện trong Hình 5. Hình 6. Mô hình thử nghiệm hạ tầng thông tin đảm bảo QoS sử dụng mẫu thiết bị IoT gateway định nghĩa bằng phần mềm Hình 7 thể hiện kết quả xác nhận thiết lập và cấu hình hệ thống thành công cho thiết bị SD-IoT gateway. Thông tin trên các cổng kết nối thể hiện rằng hệ thống được trang bị 04 cổng Ethernet, trong đó có 01 cổng gốc được trang bị sẵn trên hệ thống phần cứng Raspberry pi và 03 cổng bổ sung khác, được điều khiển thông qua giao thức OpenFlow 1.3 và có trạng thái hoạt động bình thường. Hình 5. Thuật toán xử lý luồng lưu lượng theo QoS Hình 7. Kiểm tra cấu hình cổng kết nối trên thiết bị ISBN: 978-604-80-5076-4 117
Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) Hình 8 thể hiện sự so sánh về hiệu năng của hệ cả hệ thống đạt mức tối ưu và ổn định với xác suất mất thống SD-IoT gateway trong việc hỗ trợ đảm bảo chất gói xấp xỉ bằng 0. Sau giá trị này, việc tăng kích thước lượng dịch vụ theo xác suất tỉ lệ mất gói tin khi lưu hàng đợi không đem lại hiệu quả đáng kể. lượng đưa vào hệ thống tăng dần. Các kết quả thể hiện trên đồ thị là kết quả trung bình sau 10 lần chạy với độ IV. KẾT LUẬN dài mỗi kịch bản chạy là 240 ms. Kết quả cho thấy, lưu Trong bài báo này, chúng tôi giới thiệu mẫu thiết bị lượng dịch vụ được đảm bảo QoS (QoS-guaranteed) bị IoT gateway được phát triển thành công dựa trên sự kết mất gói tin ít hơn nhiều so với dịch vụ không được đảm hợp giữa nền tảng máy tính nhỏ đa dụng có chi phí hợp bảo (non-QoS). Lý do là vì cơ chế thiết lập ưu tiên cho lý và các phần mềm mã nguồn mở như hệ điều hành, các luồng gói tin thuộc loại hình dịch vụ đảm bảo QoS bộ giao thức IoT, các thành phần hệ thống SDN được áp dụng bởi bộ điều khiển SDN cho hệ thống khi (OpenvSwitch và bộ điều khiển Ryu), ... Nhờ việc tận xử lý các luồng tin đầu vào. Điều này cũng cho thấy dụng các lợi thế của công nghệ SDN, phần mềm mã khả năng “mềm hoá” để triển khai nhanh và linh hoạt nguồn mở và nền tảng máy tính cỡ nhỏ giá thành phù các cơ chế đảm bảo QoS đa dạng đối với nhiều loại hợp, hệ thống SD-IoT gateway được phát triển có chi hình dịch vụ khác nhau của hệ thống SD-IoT. phí hợp lý đồng thời có khả năng hoạt động linh hoạt, hỗ trợ đầy đủ các chức năng mạng nâng cao. Hệ thống đáp ứng các yêu cầu đối với các loại hình dịch vụ IoT, có khả năng mở rộng và khả năng cung cấp QoS đa dạng và linh hoạt. Thiết bị này cũng có khả năng tương thích với giao thức OpenFlow 1.3 trở lên, hỗ trợ chuẩn kết nối phong phú như 4 cổng Ethernet 100 Mbps, USB, cổng nối tiếp, WiFi hay Bluetooth. Hiệu năng của hệ thống trong việc đảm bảo QoS cũng được khảo sát và đánh giá thông qua các thử nghiệm trong hệ thống IoT cơ bản. Trong giai đoạn tiếp theo của nghiên cứu, chúng tôi sẽ mở rộng hơn nữa các tính năng của hệ thống, thử nghiệm đa dạng giao thức IoT hơn và phát triển các giao thức thời gian thực nâng cao, mang tính hiệu quả dựa trên hệ thống IoT. Hình 8. Xác suất mất gói đối với các loại hình lưu lượng khác nhau TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hu, Fei, Qi Hao, and Ke Bao, "A survey on software-defined network and openflow: From concept to implementation, " IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 16, no. 4, pp. 2181-2206, 2014. [2] Andreas, Arsanasty Ba, Martin Reisslein, and Wolfgang Kellerer, “Survey on network virtualization hypervisors for software defined networking,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 18, no. 1, pp. 655-685, 2016. [3] Omnes, Nathalie, Marc Bouillon, Gael Fromentoux, and Olivier Le Grand, "A programmable and virtualized network & IT infrastructure for the internet of things: How can NFV & SDN help for facing the upcoming challenges," 18th International Conference on Intelligence in Next Generation Networks (ICIN), pp. 64-69, 2015. [4] Diego Kreutz, Fernando M.V. Ramos, Paulo Esteves Verıssimo, Christian Esteve Rothenberg, Siamak Azodolmolky, and Steve Uhlig, “Software-defined networking: A comprehensive survey,” Proceedings of the Hình 9. Ảnh hưởng của dung lượng bộ đệm hàng đợi IEEE, vol. 103, no. 1, pp. 14-76, 2015. Ngoài ra, để làm rõ hơn ảnh hưởng của các tham số [5] Vermesan Ovidiu, and Peter Friess, “Internet of things-from research and innovation to market deployment,” Vol. 29, hệ thống phần cứng/mềm đến hiệu năng của giải pháp Aalborg: River Publishers, 2014. đảm bảo QoS trong hệ thống, sự phụ thuộc của hiệu [6] Wollschlaeger Martin, Thilo Sauter, and Juergen Jasperneite, năng hệ thống vào một trong các tham số đặc tính quan “The future of industrial communication: Automation trọng của thiết bị là kích thước bộ đệm hàng đợi đầu ra. networks in the era of the internet of things and industry 4.0,” Kết quả thử nghiệm đo trên hệ thống được thể hiện trên IEEE Industrial Electronics Magazine, vol. 11, no. 1, pp. 17- 27, 2017. Hình 9. Tỉ lệ mất gói sẽ giảm nhanh chóng khi dung [7] Alasdair Gilchrist, “Industry 4.0: The Industrial Internet of lượng hàng đợi được tăng lên. Khi dung lượng hàng Things,” Apress, 2016. đợi đạt giá trị nhất định (ví dụ, 2.5 MB), hiệu năng của ISBN: 978-604-80-5076-4 118
Hội nghị Quốc gia lần thứ 23 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ Thông tin (REV-ECIT2020) [8] Samaresh Bera, Sudip Misra, and Athanasios V. Vasilakos, Networking Switch Using Raspberry Pi,” Next-Generation “Software-Defined Networking for Internet of Things: A Networks, pp. 147-152. Springer, Singapore, 2018. Survey,” IEEE Internet of Things Journal, vol. 4, no. 6, pp. [14] A. Ishimori et al., “Control of Multiple Packet Schedulers for 1994-2008, 2017. Improving QoS on OpenFlow/SDN Networking,” EWSDN, [9] Jararweh, Yaser, Mahmoud Al-Ayyoub, Elhadj Benkhelifa, Berlin, 10-11 Oct, 2013. Mladen Vouk, and Andy Rindos, "SDIoT: a software defined [15] S. Sharma, D. Staessens, D. Colle, and D. Palma, based internet of things framework," Journal of Ambient “Implementing Quality of Service for the Software Defined Intelligence and Humanized Computing, vol. 6, no. 4, pp. 453- Networking Enabled Future Internet”, EWSDN, Budapest, 1-3 461, 2015. Sep, 2014. [10] Bizanis, Nikos, and Fernando A. Kuipers, "SDN and [16] Quang Huy Nguyen, Ngoc Ha Do and Hai Chau Le, virtualization solutions for the Internet of Things: A survey," “Development of a QoS Provisioning Capable Cost-Effective IEEE Access, vol. 4, pp. 5591-5606, 2016. SDN-based Switch for IoT Communication,” ATC 2018, pp. [11] Kim, Hyunmin, Jaebeom Kim, and Young-Bae Ko. 220-225, 2018. "Developing a cost-effective OpenFlow testbed for small-scale [17] John C. Shovic, “Raspberry pi IoT projects,” Apress, 2016. Software Defined Networking," IEEE 16th International [18] https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/ Conference on Advanced Communication Technology (ICACT), pp. 758-761, 2014. [19] https://openvswitch.org [12] Austin, Ron, Peter Bull, and Shaun Buffery, "A Raspberry Pi [20] Mirchev, A., “Survey of Concepts for QoS improvements via Based Scalable Software Defined Network Infrastructure for SDN,” Future Internet (FI) and Innovative Internet Disaster Relief Communication," IEEE 5th International Technologies and Mobile Communications (IITM), 33, p.1, Conference on Future Internet of Things and Cloud (FiCloud), 2015. pp. 265-271, 2017. [13] Vipin Gupta, Karamjeet Kaur and Sukhveer Kaur, “Developing Small Size Low-Cost Software-Defined ISBN: 978-604-80-5076-4 119

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.