Emulated multi-radio access technology node controller for heterogeneous networks

Abstract

Kommunikasjon er avgjørende for enhver kritisk operasjon, og kan føre til katastrofale resultater hvis det oppstår en feil. Når mobile enheter opererer i områder uten fast kommunikasjonsinfrastruktur, må de stå for den selv, og dermed opprette et mobilt ad-hoc-nettverk (MANET).

En mobil enhet er sårbar uten radiokommunikasjon. Ved bruk av flere transmisjonsteknologier vil redundans, sikkerhet og operativ evne øke. Motivasjonen bak denne oppgaven var å undersøke hvordan mobile enheter som en del av et mobilt ad-hoc nettverk kunne utnytte eksisterende transmisjonssystemer og en nodekontroller for å øke pålitelig kommunikasjon.

Programvaredefinert nettverk er en populær og moderne teknologi som brukes som nettverksadministrasjonsystem i flere oråder, skiller kontroll- og videresendingsplanene og sentraliserer kontrolleren. Programvaredefinert nettverk er valgt som et verktøy for å muliggjøre heterogene nettverk og for å utnytte multitransmisjonssystemer for en emulert MANET-situasjon. Oppgaven utforsker den relevante teknologien og implementerer et bevis på konseptet av det angitte scenariet mellom to noder. Som en del av dette beviset, har nettverksemulering og virtualiseringsteknologier blitt utnyttet for å bygge et realistisk miljø som senere kan realiseres på fysiske enheter.

Tilnærmingene til å behandle forskningsspørsmålene er blitt diskutert, og resultatet av implementert konsept viser at programmvaredefinerte nettverk kan implementeres som en lokal nettverksadministrator i en nodekontroller for å bytte mellom transmisjonsmidler under forbindelser mellom enheter i forskjellige noder uten å forstyrre forbindelsen.

Communication is crucial in every critical operation and may lead to catastrophic results if a failure occurs. When mobile units are operating in areas without fixed communication infrastructure, they need to provide the network themselves, hence create a Mobile Ad-Hoc Network (\gls{manet}).

A mobile node is vulnerable without radio communication. By utilizing multiple radio access technologies (m-RAT) redundancy, security, and operational functionality will increase. The motivation behind this thesis was to examine how nodes as a part of a MANET could utilize existing standalone transmission technologies to enhance reliable communication.

Software Defined Networking (SDN) is a state of the art technology that are running network management systems in multiple areas, separating the control and forwarding planes and centralizing the controller. SDN has been chosen as a heterogeneous network enabler to utilize m-RAT capabilities for an emulated MANET situation. The thesis explores the relevant technologies and implements a Proof-of-Concept of the provided scenario between two nodes. As a part of the Proof-of-Concept, network emulation and virtualization technologies have been explored to build a realistic environment that later can be realized on physical devices.

The approaches to address the research questions have been discussed and the result of the implemented the Proof-of-Concept shows that SDN could be implemented as a local network manager at a node to successfully switch RAT during connections between end-hosts at nodes without disturbing the connection.