Στοιχεία επιβλεπόντων καθηγητών:
Νικόλαος Πασσάς, ΕΔΙΠ, Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών, Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών
Περίληψη:
Η παρούσα διπλωματική εργασία μελετά εμμέσους τρόπους επικοινωνίας στο Δίκτυο-πυρήνα (Core Network) για την 6η γενιά επικοινωνιών (6G) με την χρήση του μοντέλου κατανεμημένης διαχείρισης υποστηρικτικών υπηρεσιών (service mesh) και παρουσιάζει την πρακτική εφαρμογή του μοντέλου σε τρέχουσες, ανοιχτού κώδικα υλοποιήσεις του Core Network.
Στην 5η γενιά επικοινωνιών (5G), η αρχιτεκτονική επικοινωνίας ανάμεσα στις λειτουργικές δικτυακές οντότητες, βασίστηκε στον μετασχηματισμό του παραδοσιακού τρόπου λειτουργίας των δικτυακών οντοτήτων ώστε η επικοινωνία τους να γίνεται με τρόπο παρεμφερή και εφάμιλλο με αυτόν που χρησιμοποιείται στον τομέα ανάπτυξης λογισμικού και στα σύγχρονα συστήματα πληροφορικής. Με αυτή την σημαντική αλλαγή σε σχέση με τις προηγούμενες γενιές, η νέα αρχιτεκτονική που υιοθετήθηκε ορίζει τις επικοινωνίες μεταξύ των δικτυακών οντοτήτων με την χρήση HTTP-based κλήσεων όπου κάθε οντότητα προσφέρει υπηρεσίες στις άλλες οντότητες και καταναλώνει υπηρεσίες των άλλων οντοτήτων μέσω APIs (Application Programming Interfaces). Η νέα αυτή οριζόντια αρχιτεκτονική ονομάστηκε SBA (Service Based Architecture) και προσφέρει στον κλάδο των τηλεπικοινωνιών εύκολη επεκτασιμότητα, ενώ διασφαλίζει παράλληλα το χαμηλό κόστος ανάπτυξης και λειτουργίας ενός δικτύου κινητών επικοινωνιών. Επιπρόσθετα, η υλοποίηση των λειτουργιών του δικτύου ως ένα σύνολο υπηρεσιών έχει οδηγήσει στην μετεξέλιξη των παραδοσιακών οντοτήτων - network elements σε αυτόνομες λειτουργικές οντότητες - Network Functions, τα οποία πλέον μπορούν να εγκαθίστανται στο υπολογιστικό νέφος (cloud).
Παρόλα αυτά η αρχιτεκτονική SBA επιτρέπει την any-to-any συνδεσιμότητα, αυξάνοντας έτσι την πολυπλοκότητα για την διασφάλιση μίας αποδοτικής σηματοδοσίας στο Core Network. Πιο συγκεκριμένα, η αξιοπιστία της σηματοδοσίας καθώς και η διαχείρισή της είναι πιο απαιτητική πλέον. Συνεπώς, η εφαρμογή ενοποιημένων τρόπων κατανομής φόρτου, δρομολόγησης και προτεραιοτήτων κίνησης, καθώς και ενός ενοποιημένου πλαισίου παρατήρησής, θεωρείται αναγκαία. Για αυτούς τους σκοπούς, το 3GPP εισήγαγε με την Release 16 μία νέα δικτυακή οντότητα, το SCP (Service Communication Proxy), το οποίο υλοποιεί τις βασικές λειτουργίες ενός proxy εξυπηρετητή. Η εισαγωγή του SCP είναι το πρώτο βήμα προς την κατεύθυνση xρήσης ενός service mesh μοντέλου για την επικοινωνία στα πλαίσια του Core Network και ένα πεδίο έντονης έρευνας για την αξιοποίηση των λογικών λειτουργιών του SCP ως το βασικό δομικό κομμάτι του service mesh για το μελλοντικό 6G Core Network.
Στη διπλωματική αυτή εργασία, πραγματοποιείται συγκριτική μελέτη των μοντέλων επικοινωνίας καθώς και περιγραφή των τεχνολογιών για την εφαρμογή ενός service mesh μοντέλου αξιοποιώντας τις βασικές λειτουργίες ενός SCP, αναδεικνύοντας τις δυνατότητές και τα πλεονεκτήματα του προτεινόμενου μοντέλου. Στο πειραματικό επίπεδο της εργασίας, χρησιμοποιήθηκε το Open5GS και το εργαλείο προσομοίωσης UERANSIM για την ανάπτυξη μίας ολοκληρωμένης διάταξης δοκιμών 5G σε ένα Kubernetes cluster, το οποίο επεκτάθηκε με το Istio για την δημιουργία μίας service mesh υλοποίησης. Εν συνεχεία, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα που προκύπτουν από την παραπάνω διάταξη και αναφέρονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν.
Λέξεις-κλειδιά:
5G, 6G, SCP, service mesh, 3GPP indirect communication
