Um framework SDN para distribuição de streaming de vídeo para veículos conectados

• Autor(a) principal: SANTOS, Alexsanderson Vieira
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
• Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/34477
• topic: Redes de computadores; Priorização de dados; SDN

Estima-se que até 2022 exista uma grande rede de veículos interconectados, com mais de 300 milhões de carros conectados, gerando mais de 400 PetaBytes de dados. Estes carros formam as chamadas redes Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) que são redes de veículos conectados trafegando dados. Esses dados podem ser informações de segurança, mensagens de controle, aplicações, etc. No cenário de redes VANETs temos redes Internet of Things (IoT) e Cloud Computing que fornecem suporte a diversas aplicações e serviços para os carros. Algumas dessas aplicações para VANETs são as de conforto e informação e entretenimento que visam fornecer aos viajantes o suporte de informações e entretenimento necessários para tornar a viagem mais agradável. Por exemplo, as aplicações baseadas em streaming de dados, que requerem recursos de Qualidade de Serviço - Quality of Service (QoS) específicos para uma maior Qualidade de Experiência – Quality of Experience (QoE). Espera-se que essas aplicações criem novas oportunidades comerciais, aumentando o mercado da tecnologia e tornando-a mais rentável. O desafio de prover QoS é ainda maior em VANETs devido à mobilidade, constantes desconexões, topologias instáveis, etc. Neste sentido, o paradigma Software Defined Networking (SDN) tem sido empregado para permitir melhor gerenciamento, flexibilidade e programabilidade às VANETs por meio das chamadas Software Defined Vehicular Networking (SDVN). Contudo, as arquiteturas SDVN, em geral, têm controladores centralizados e distantes do plano de dados, o que pode gerar problemas de atrasos na transmissão de aplicações de streaming de vídeo. Com base nessas premissas, propomos uma nova arquitetura baseada no agrupamento adaptativo e hierárquico dos veículos da rede VANETs. Utilizando controladores locais nas Road Side Units (RSUs) e mensagens de controle OpenFlow (OF), regras de fluxo são utilizadas para auxiliar na alocação de parâmetros de QoS nos veículos para priorizar tráfego de dados na rede. Tais regras de fluxo são calculadas com fundamento na agregação hierárquica nos controladores locais e sua configuração adaptativa baseado na visão da rede. As avaliações realizadas foram feitas a partir de um simulador desenvolvido nesta dissertação denominado Software Defined Vehicular Network Simulator (SDVNSim). Para tanto, utilizamos algumas métricas para avaliar a solução apresentada, elas são o atraso de transmissão, para avaliar a comunicação dos carros com os controladores mais próximos, o overhead de sinalização, para avaliar a quantidade de mensagens de controle OF em diferentes localizações de controladores e qualidade de experiência QoE, utilizando de informações de Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) para verificar a qualidade dos dados de vídeo transmitidos. Como resultados obtidos temos ganhos médios acima de 20% na qualidade QoE do vídeo transmitido utilizando a solução proposta por esta dissertação.