SD-FANET: uma Arquitetura para Redes Aéreas Definidas por Software Aplicadas à Varredura de Área
Resumo
Este trabalho apresenta uma arquitetura baseada em redes definidas por software (Software-Defined Network - SDN), intitulada SD-FANET, para gerenciar um sistema de múltiplos VANTs (Veículos Aéreos Não Tripulados) utilizado na varredura de área de impacto de foguetes suborbitais. Tal aplicação está contida no projeto SPACEVANT, o qual está em andamento. Para idealização da arquitetura SD-FANET, além dos requisitos da aplicação de varredura de área e do projeto, foram tomadas como referência outras soluções disponíveis na literatura. Nesse sentido é feita uma comparação entre arquiteturas conforme características importantes para esse tipo de aplicação. Como resultado é apresentado o design da arquitetura, o qual é composto por um controlador SDN hierárquico distribuído capaz de implementar funções de gerenciamento de monitoramento, mobilidade, topologia, roteamento, QoS e eleição. As funções de todos os componentes são descritas, assim como todo o fluxo de mensagens.
Palavras-chave:
Redes e Protocolos de Comunicação, Qualidade de Serviço
Referências
Z. Fu, Y. Mao, D. He, J. Yu, and G. Xie, “Secure multi-uav collaborative task allocation,” IEEE Access, vol. 7, pp. 35 579–35 587, 2019.
Y. Tang, Y. Hu, J. Cui, F. Liao, M. Lao, F. Lin, and R. S. Teo, “Visionaided multi-uav autonomous flocking in gps-denied environment,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 66, no. 1, pp. 616– 626, 2019.
C. H. Liu, X. Ma, X. Gao, and J. Tang, “Distributed energy-efficient multi-uav navigation for long-term communication coverage by deep reinforcement learning,” IEEE Transactions on Mobile Computing, 2019.
K. Miyano, R. Shinkuma, N. B. Mandayam, T. Sato, and E. Oki, “Utility based scheduling for multi-uav search systems in disaster-hit areas,” IEEE Access, vol. 7, pp. 26 810–26 820, 2019.
E. T. Alotaibi, S. S. AlQefari, and A. Koubaa, “Lsar: Multi-uav collaboration for search and rescue missions,” IEEE Access, 2019.
H. Binol, E. Bulut, K. Akkaya, and I. Guvenc, “Time optimal multiuav path planning for gathering its data from roadside units,” in 2018 IEEE 88th Vehicular Technology Conference (VTC-Fall). IEEE, 2019, pp. 1–5.
I. Bekmezci, I. Sen, and E. Erkalkan, “Flying ad hoc networks (fanet) test bed implementation,” in 2015 7th International Conference on Recent Advances in Space Technologies (RAST). IEEE, 2015, pp. 665–668.
M. R. Silva, E. S. Souza, P. J. Alsina, H. Francisco, A. A. Medeiros, M. B. Nogueira, G. G. L. de Alburquerque, and J. B. Dantas, “Communication network architecture specification for multiuav system applied to scanning rocket impact area first results,” in 2017 Latin American Robotics Symposium (LARS) and 2017 Brazilian Symposium on Robotics (SBR). IEEE, 2017, pp. 1–6.
M. R. Silva and F. Monteiro, “Analise comparativa de estrategias de varredura de area para um sistema de comunicação multi vants no monitoramento da área de impacto de foguetes sobre o mar,” IX Escola Potiguar de Computação e suas Aplicações (IX EPOCA 2016), vol. 9, pp. 157–166, 2016.
K.-T. Foerster, S. Schmid, and S. Vissicchio, “Survey of consistent software-defined network updates,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2018.
Z. Zhao, P. Cumino, A. Souza, D. Rosário, T. Braun, E. Cerqueira, and M. Gerla, “Software-defined unmanned aerial vehicles networking for video dissemination services,” Ad Hoc Networks, vol. 83, pp. 68–77, 2019.
P. Cumino, W. Lobato Junior, T. Tavares, H. Santos, D. Rosário, E. Cerqueira, L. Villas, and M. Gerla, “Cooperative uav scheme for enhancing video transmission and global network energy efficiency,” Sensors, vol. 18, no. 12, p. 4155, 2018.
W. Qi, Q. Song, X. Kong, and L. Guo, “A traffic-differentiated routing algorithm in flying ad hoc sensor networks with sdn cluster controllers,” Journal of the Franklin Institute, 2017.
ONF, “Openflow switch specificatio version 1.5.1 (protocol version 0x06),” Open Networking Foundation, 2015.
V. N. Medeiros, P. C. G. de Brito, B. Silvestre, and V. da CM Borges, “Rall: Routing-aware of path length, link quality and traffic load for wireless sensor networks,” in Proceedings of the Symposium on Applied Computing. ACM, 2017, pp. 594–601.
G. Ishigaki, R. Gour, A. Yousefpour, N. Shinomiya, and J. P. Jue, “Cluster leader election problem for distributed controller placement in sdn,” in GLOBECOM 2017-2017 IEEE Global Communications Conference. IEEE, 2017, pp. 1–6.
Y. Tang, Y. Hu, J. Cui, F. Liao, M. Lao, F. Lin, and R. S. Teo, “Visionaided multi-uav autonomous flocking in gps-denied environment,” IEEE Transactions on Industrial Electronics, vol. 66, no. 1, pp. 616– 626, 2019.
C. H. Liu, X. Ma, X. Gao, and J. Tang, “Distributed energy-efficient multi-uav navigation for long-term communication coverage by deep reinforcement learning,” IEEE Transactions on Mobile Computing, 2019.
K. Miyano, R. Shinkuma, N. B. Mandayam, T. Sato, and E. Oki, “Utility based scheduling for multi-uav search systems in disaster-hit areas,” IEEE Access, vol. 7, pp. 26 810–26 820, 2019.
E. T. Alotaibi, S. S. AlQefari, and A. Koubaa, “Lsar: Multi-uav collaboration for search and rescue missions,” IEEE Access, 2019.
H. Binol, E. Bulut, K. Akkaya, and I. Guvenc, “Time optimal multiuav path planning for gathering its data from roadside units,” in 2018 IEEE 88th Vehicular Technology Conference (VTC-Fall). IEEE, 2019, pp. 1–5.
I. Bekmezci, I. Sen, and E. Erkalkan, “Flying ad hoc networks (fanet) test bed implementation,” in 2015 7th International Conference on Recent Advances in Space Technologies (RAST). IEEE, 2015, pp. 665–668.
M. R. Silva, E. S. Souza, P. J. Alsina, H. Francisco, A. A. Medeiros, M. B. Nogueira, G. G. L. de Alburquerque, and J. B. Dantas, “Communication network architecture specification for multiuav system applied to scanning rocket impact area first results,” in 2017 Latin American Robotics Symposium (LARS) and 2017 Brazilian Symposium on Robotics (SBR). IEEE, 2017, pp. 1–6.
M. R. Silva and F. Monteiro, “Analise comparativa de estrategias de varredura de area para um sistema de comunicação multi vants no monitoramento da área de impacto de foguetes sobre o mar,” IX Escola Potiguar de Computação e suas Aplicações (IX EPOCA 2016), vol. 9, pp. 157–166, 2016.
K.-T. Foerster, S. Schmid, and S. Vissicchio, “Survey of consistent software-defined network updates,” IEEE Communications Surveys & Tutorials, 2018.
Z. Zhao, P. Cumino, A. Souza, D. Rosário, T. Braun, E. Cerqueira, and M. Gerla, “Software-defined unmanned aerial vehicles networking for video dissemination services,” Ad Hoc Networks, vol. 83, pp. 68–77, 2019.
P. Cumino, W. Lobato Junior, T. Tavares, H. Santos, D. Rosário, E. Cerqueira, L. Villas, and M. Gerla, “Cooperative uav scheme for enhancing video transmission and global network energy efficiency,” Sensors, vol. 18, no. 12, p. 4155, 2018.
W. Qi, Q. Song, X. Kong, and L. Guo, “A traffic-differentiated routing algorithm in flying ad hoc sensor networks with sdn cluster controllers,” Journal of the Franklin Institute, 2017.
ONF, “Openflow switch specificatio version 1.5.1 (protocol version 0x06),” Open Networking Foundation, 2015.
V. N. Medeiros, P. C. G. de Brito, B. Silvestre, and V. da CM Borges, “Rall: Routing-aware of path length, link quality and traffic load for wireless sensor networks,” in Proceedings of the Symposium on Applied Computing. ACM, 2017, pp. 594–601.
G. Ishigaki, R. Gour, A. Yousefpour, N. Shinomiya, and J. P. Jue, “Cluster leader election problem for distributed controller placement in sdn,” in GLOBECOM 2017-2017 IEEE Global Communications Conference. IEEE, 2017, pp. 1–6.
Publicado
19/11/2019
Como Citar
PEREIRA, Diego; NASCIMENTO, Luís; SANTOS, Vitor; FERNANDES, Daniel; ALSINA, Pablo.
SD-FANET: uma Arquitetura para Redes Aéreas Definidas por Software Aplicadas à Varredura de Área. In: TRABALHOS EM ANDAMENTO - SIMPÓSIO BRASILEIRO DE ENGENHARIA DE SISTEMAS COMPUTACIONAIS (SBESC), 9. , 2019, Natal.
Anais [...].
Porto Alegre: Sociedade Brasileira de Computação,
2019
.
p. 71-76.
ISSN 2763-9002.
DOI: https://doi.org/10.5753/sbesc_estendido.2019.8638.
