Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
อีมูเลเตอร์ผสมระหว่างจีเอ็นเอสสามกับมินิเน็ต-ไวไฟสำหรับโครงข่ายแกนหลักเอสดีเอ็นเพื่อรองรับทราฟฟิกไอโอทีไร้สาย
Year (A.D.)
2021
Document Type
Thesis
First Advisor
Lunchakorn Wuttisittikulkij
Faculty/College
Faculty of Engineering (คณะวิศวกรรมศาสตร์)
Department (if any)
Department of Electrical Engineering (ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า)
Degree Name
Master of Engineering
Degree Level
Master's Degree
Degree Discipline
Electrical Engineering
DOI
10.58837/CHULA.THE.2021.132
Abstract
This thesis has designed and implemented an emulated testbed for fault-tolerant delay awareness routing for wireless sensor traffic by using software-defined networking (SDN) at the backbone network. In this work, the hybrid form of GNS3 and Mininet-WiFi emulation network testbed is proposed to build an emulated SDN-based backbone network in GNS3 and an emulated IPv6 over Low Power Personal Area Network (6LoWPAN) in Mininet-WiFi. Three virtual machines are used to set up the hybrid emulated SDN-based network testbed. The Mininet-WiFi platform which is used to build the emulated 6LoWPAN sensor network is installed in two virtual machines separately and the third virtual machine is GNS-VM. In the proposed SDN-based backbone network, there are three available paths to carry the sensor traffic from two sensor networks to the server network, and Open Virtual Switch (OVS) supporting the OpenFlow protocol is used to establish an SDN-based backbone network. The python-based RYU SDN framework is used as the logically centralized SDN controller which controls eight OVS nodes located in three paths in an out-of-band connection. In this thesis, the routing algorithm is based on delay, packet loss ratio, and the number of hops parameters to decide the optimal path for the sensor traffic or the data plane traffic. The routing algorithm is developed and executed in the centralized RYU controller. There are two main tasks for the provider edge node connected to the two sensor networks (i) to measure the delay, packet loss ratio, and the number of hops (ii) to send the measurement result to the centralized RYU controller. The information which is sent by the provider edge node is important for the SDN controller to decide the optimal path and then install the necessary OpenFlow rules to the OVS node to establish the data plane. In this thesis, the measurement result of delay aware routing algorithm is reported. Another consideration is that the implemented routing algorithm is fault-tolerant with the measurement result of rerouting time when the selected optimal path is failed. The programmability of SDN due to the separation of control and data planes is the key benefit for us as the routing behavior is easily customizable, especially for IoT sensor networks in this work.
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
วิทยานิพนธ์นี้ออกแบบและสร้างชุดจำลองการทดสอบสำหรับการเลือกเส้นทางที่คำนึงถึงค่าเวลาประวิงและความทนทานต่อความเสียหายสำหรับแทรฟฟิกของเซนเซอร์แบบไร้สายโดยใช้โครงข่ายที่กำหนดด้วยซอฟต์แวร์ (เอสดีเอ็น) ณ โครงข่ายแกนหลัก ในงานวิจัยนี้ ได้เสนอชุดจำลองการทดสอบโครงข่ายลูกผสมระหว่างจีเอ็นเอส 3 และมินิเน็ต-ไวไฟเพื่อสร้างโครงข่ายแกนหลักจำลองที่กำหนดด้วยซอฟต์แวร์ในจีเอ็นเอส 3 และจำลองไอพีรุ่น 6 บนโครงข่ายส่วนบุคคลกำลังต่ำ (6LoWPAN) ในมินิเน็ต-ไวไฟ มีการใช้เครื่องจักรเสมือนจำนวน 3 ชุดเพื่อการติดตั้งชุดจำลองการทดสอบโครงข่ายที่กำหนดด้วยซอฟต์แวร์แบบลูกผสม ในส่วนของแพลตฟอร์มมินิเน็ต-ไวไฟที่ใช้สร้างโครงข่ายเซนเซอร์ 6LoWPAN จำลองได้ติดตั้งบนเครื่องจักรเสมือน 2 ชุด และเครื่องจักรเสมือนอีกชุดเป็น จีเอ็นเอส-วีเอ็ม ในโครงข่ายแกนหลักที่ใช้เอสดีเอ็นตามที่เสนอนั้น มีเส้นทางสำหรับส่งแทรฟฟิกจากโครงข่ายเซนเซอร์ทั้งสองแห่งไปยังโครงข่ายเซิร์ฟเวอร์รวมทั้งหมด 3 เส้นทาง สวิตช์เสมือนแบบเปิด (โอวีเอส) ที่รองรับโพรโทคอลโอเพินโฟลว์ถูกใช้ในการสร้างโครงข่ายแกนหลักเอสดีเอ็น กรอบการทำงานเอสดีเอ็นริวที่ใช้ไพธอนถูกนำมาใช้เป็นตัวควบคุมเอสดีเอ็นเชิงตรรกะซึ่งควบคุมโหนดโอวีเอสจำนวน 8 โหนดที่ตั้งอยู่บนเส้นทางทั้งสามเส้นทางโดยการเชื่อมต่อแบบนอกแถบ ในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ อัลกอริทึมการเลือกเส้นทางอาศัยพารามิเตอร์ค่าเวลาประวิง ค่าอัตราส่วนการสูญเสียแพ็กเกต และจำนวนฮอป ในการตัดสนใจเลือกเส้นทางที่เหมาะสุดสำหรับแทรฟฟิกจากเซนเซอร์ หรือแทรฟฟิกจากระนาบข้อมูล อัลกอริทึมการเลือกเส้นทางถูกพัฒนาขึ้นและใช้งานในตัวควบคุมริวแบบรวมศูนย์ โหนดขอบที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายเซนเซอร์ทั้งสองโครงข่ายมีภารกิจหลัก 2 งาน (1) วัดค่าเวลาประวิง อัตราส่วนการสูญเสียแพ็กเกต และจำนวนฮอป (2) ส่งผลลัพธ์ที่ได้จากการวัดไปยังตัวควบคุมริวแบบรวมศูนย์ ข่าวสารที่ส่งโดยโหนดขอบมีความสำคัญสำหรับตัวควบคุมเอสดีเอ็นในการเลือกเส้นทางที่เหมาะสุดและติดตั้งเกณฑ์โอเพนโฟลว์ที่จำเป็นต่อโหนดโอวีเอสเพื่อสร้างระนาบข้อมูล ในวิทยานิพนธ์ฉบับนี้ รายงานผลลัพธ์จากการวัดของอัลกอริทึมการเลือกเส้นทางที่คำนึงถึงค่าเวลาประวิง โดยมีการพิจารณาให้อัลกอริทึมการเลือกเส้นทางมีความทนทานต่อความเสียหาย ด้วยการใช้ผลการวัดของเวลาการเลือกเส้นทางใหม่ในสภาวะที่เส้นทางที่เหมาะสุดล้มเหลว ความสามารถในการโปรแกรมได้ของเอสดีเอ็นที่แยกระนาบข้อมูลออกจากระนาบควบคุมเป็นข้อประโยชน์สำคัญของเรา เพราะพฤติกรรมการเลือกเส้นทางสามารปรับได้ง่าย โดยเฉพาะอย่างยิ่งโครงข่ายเซนเซอร์ไอโอทีของงานวิจัยนี้
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
Han, May Pyone, "Hybrid GNS3 and Mininet-WiFi emulator for survivable SDN backbone network supporting wireless IoT traffic" (2021). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 4674.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/4674