SMOTANET project

    Τίτλος: Development of Software Defined Mobile Ad-hoc Network Devices and Testbed
    Διάρκεια: Δεκέμβριος 2020 – Νοέμβριος 2023

    Ο στόχος του έργου ήταν είναι ο σχεδιασμός ενός αρθρωτού, προσαρμοστικού και ασφαλούς ασύρματου αδόμητου (ad hoc) τηλεπικοινωνιακού δικτύου. Για να επιτευχθεί αυτό, το έργο SMOTANET:

    1. Σχεδίασε τακτικές συσκευές που ενσωματώνουν τρεις διαφορετικές τεχνολογίες, συγκεκριμένα, το Software Defined Radio (SDR), τα Mobile Ad-hoc Networks (MANET) και τα Software Defined Networks (SDN).
    2. Ανέπτυξε πλατφόρμες δοκιμών βασισμένες στις προαναφερθείσες συσκευές, οι οποίες θα χρησιμοποιηθούν για τη δοκιμή και αξιολόγηση των αντίστοιχων τεχνικών λύσεων σύμφωνα με καλά καθορισμένες μετρικές.

    Οι πλατφόρμες δοκιμών υλοποίησαν αντιπροσωπευτικά σενάρια, εφάρμοσαν συνδέσεις controller-to-controller, controller-to-switch, και switch-to-switch, και τελικά ένωσαν αυτές σε μια ολιστική αρχιτεκτονική ελέγχου δικτύου διαχειριζόμενη από ελεγκτές SDN. Οι Δραστηριότητες Σχεδιασμού θα παραδώσουν τις προδιαγραφές σχεδιασμού του ελεγκτή και του switch, καθώς και μια πλατφόρμα δοκιμών που μπορεί να αξιολογήσει την απόδοση των σχετικών δικτύων υπό ρεαλιστικές συνθήκες.

    Την τελευταία δεκαετία, τα Δίκτυα Οριζόμενα από Λογισμικό (SDN) έχουν αλλάξει τα δεδομένα στους μηχανισμούς δρομολόγησης του επιπέδου δικτύου, καθώς επιτρέπουν τον κεντρικό συντονισμό των κόμβων του δικτύου μέσω ενός κεντρικού ελεγκτή SDN. Όταν το δίκτυο είναι μεγάλο, μια ιεραρχική ή κατανεμημένη αρχιτεκτονική SDN με αρκετούς ελεγκτές, όπου κάθε ελεγκτής είναι υπεύθυνος για ένα μέρος του δικτύου, μπορεί να αντιμετωπίσει ζητήματα κλιμάκωσης του δικτύου.

    Το SDN διαχωρίζει τις λειτουργίες του επιπέδου ελέγχου και του επιπέδου δεδομένων και τοποθετεί τις πρώτες σε αφιερωμένους κόμβους δικτύου, τους ελεγκτές, οι οποίοι κατέχουν πλήρη πληροφορία για την κατάσταση του δικτύου. Ως εκ τούτου, τα κατανεμημένα πρωτόκολλα δρομολόγησης MANET αντικαθίστανται από κεντρικούς αλγορίθμους βελτιστοποίησης ροής σε γράφους. Μέσω αυτών των αλγορίθμων, οι ελεγκτές καθορίζουν και διανέμουν τους πίνακες προώθησης (γνωστούς ως πίνακες ροής) σε άλλους κόμβους του δικτύου, οι οποίοι είναι συνήθως γνωστοί ως διακόπτες SDN, και έχουν την απλούστερη εργασία να προωθούν πακέτα δεδομένων σύμφωνα με τις καταχωρήσεις των πινάκων ροής τους. Έτσι, το SDN έχει φέρει στο προσκήνιο και ενισχύσει τη δυνατότητα κεντρικών αλγορίθμων βελτιστοποίησης δρομολόγησης, κάτι που ήταν πολύ δύσκολο να πραγματοποιηθεί στο παρελθόν.

    Ένας πρώτος λόγος για τη επικέντρωση στην τεχνολογία των MANETs είναι ότι αυτά παραμένουν στην αιχμή της τεχνολογίας και εμφανίζονται σε πολλές κύριες εφαρμογές, ενώ σε ορισμένα σενάρια αποτελούν τη μοναδική ουσιαστική επιλογή για την εγκαθίδρυση επικοινωνίας. Από τη μία πλευρά, τα MANETs καλύπτουν διάφορα παραδοσιακά σενάρια εφαρμογής που εξακολουθούν να είναι πολύ ενεργά, όπως δίκτυα ad hoc για διάσωση από καταστροφές και συλλογή δεδομένων από αισθητήρες. Από την άλλη πλευρά, αποτελούν τον ακρογωνιαίο λίθο πολλών σύγχρονων εφαρμογών, όπως τα δίκτυα smartphone device-to-device, τα δίκτυα Μη Επανδρωμένων Εναέριων (ή Επιφανειακών) Οχημάτων (UAVs, USVs) και τα δίκτυα ad hoc οχημάτων (VANETs), για να αναφέρουμε μερικά. Ένας δεύτερος σημαντικός λόγος είναι ότι τα MANETs μπορούν να αποκαλύψουν το πλήρες δυναμικό και τα οφέλη της συνύπαρξης και αλληλεπίδρασης του SDN και του SDR, όσον αφορά τη βελτιστοποίηση βασικών δεικτών απόδοσης, μέσω σχεδιασμού και βελτιστοποίησης σε επίπεδο στρώσεων σε παγκόσμιο και δικτυακό επίπεδο. Τέλος, υπάρχουν σημαντικές προκλήσεις στη συνύπαρξη SDN-SDR και στο επίπεδο υλοποίησης, οι οποίες μπορούν να αναδειχθούν καλύτερα σε ένα περιβάλλον κινητού ad hoc δικτύου.

    Η ομάδα του ΟΠΑ με επικεφαλής τον Καθηγητή του Τμήματος Πληροφορικής Ιορδάνη Κουτσόπουλο ανέπτυξε αλγορίθμους ανάθεσης πόρων όπως επιλογή της θέσης του Ελεγκτή SDN με ταυτόχρονο χρονοπρογραμματισμό των μεταδόσεων με στόχο την μείωση της καθυστέρησης και την αποδοτική χρήση των πόρων για μετάδοση κίνησης δεδομένου και ελέγχου ταυτόχρονα. Επίσης χρησιμοποίησε Τεχνητή Νοημοσύνη για να επαυξήσει πρωτόκολλα δρομολόγησης όπως το OLSR και την επιλογή του Ελεγκτή σε περιβάλλοντα που αλλάζουν διαρκώς με τον χρόνο. Τέλος ανέπτυξε και υλοποίησε ένα πλαίσιο για την Δικτυακή Διερεύνηση Ψηφιακών Ιχνών (Network Forensics Investigation) που αναφέρεται στη διαδικασία συλλογής, καταγραφής και ανάλυσης της κυκλοφορίας δικτύου με σκοπό την ανίχνευση και διερεύνηση περιστατικών ασφάλειας.