Software defined networking concepts in mobile networks

U početku ovog rada opisan je koncept softverskog upravljanja mrežom, protokol OpenFlow te arhitektura softverski upravljane mreže. Naglasak je na razdvajanju mrežne logike od fizičkih uređaja, čime se ostvaruje centralizacija mrežnog upravljanja. Cijelom mrežom se upravlja iz jednog softverskog programa (kontrolera). Mrežnim elementima (komutatorima) barata se uz standardizirani protokol OpenFlow. Obrađena su tri modela implementacije SDN-a u mreži (mrežna virtualizacija, evolucijski pristup i centralizirano upravljanje) i koncept virtualizacije mrežnih funkcija. Danas su mreže četvrte generacije (4G) u širokoj upotrebi. Korisnička oprema ista je kao i mobilna oprema kod UMTS i GSM mreža, a najveće promjene uvedene su u radijsku pristupnu mrežu. Pristupna mreža svedena je na jedan entitet (eNodeB) sa četiri sučelja. Jezgrena mreža koristi „sve IP“ arhitekturu, a najvažniji čvor u jezgenoj mreži je MME, odgovoran za signalizaciju između korisnika i jezgrene mreže. Sve više raste potražnja za mobilnim prometom, a zahtjevi za uslugom postaju sve različitiji, te je uvođenje SDN-a u mobilne mreže sljedeći korak. Glavni izazov je uvođenje promjena u radijsku pristupnu mrežu. Opisana je moguća implementacija SDN-a u mobilnim mrežama, kao i nekoliko integracijskih rješenja, uz prednosti i mane. U praktičnom dijelu rada pokazana je moguća metodologija ispitivanja performansi komutatora i kontrolera POX i OpenFlow Reference, u testnoj okolini Mininet. Ispitana je brzina procesiranja poruka za izmjenu tokova, brzina dodavanja novih tokova, vrijeme detekcije poruke o greški,te parametri prijenosa TCP i UDP prometa (propusnost poveznice, kašnjenje, gubici, količina prenesenog prometa) uz alat Iperf. Pomoću alata Cbench ispitana je maksimalna propusnost kontrolera (po broju poruka za izmjenu toka).The thesis describes the concept of software-defined networking, OpenFlow protocol and architecture of software-defined network. The emphasis is on separation of network logic and physical devices, thus achieving centralization of network management. The entire network is controlled from a single software program (controller). The network elements (switches) are handled with a standardized OpenFlow protocol. Three models of SDN implementation in the network are described (network virtualization, evolutionary approach and centralized management) along with concept of network functions virtualization. Fourth generation networks (4G) are in wide use nowadays. User equipment remains the same as mobile equipment in UMTS and GSM networks, but the biggest changes are being introduced in radio access network. Access network is reduced to one entity (eNodeB) with four interfaces. Core network is using "all IP" architecture and the most important node in the network is MME, responsible for signaling between user and core network. Demand for mobile traffic is growing, and requests for services are becoming more diverse. So next step is SDN introduction in mobile networks. Main challenge is to introduce changes in the radio access network. Possible implementations of SDN in mobile networks are described, as well as several integration solutions, with their pros and cons. Practical part of thesis shows possible methodology for performance testing of switches and controllers (POX and OpenFlow Reference), in Mininet environment. Processing speed of flow modification message was examined, along with speed of adding new flows, detection time of error message, and transfer parameters of TCP and UDP traffic (bandwidth links, delay, loss,transmitted traffic) with Iperf tool. Cbench tool was used to test controller's maximum bandwidth (concerning flow modification messages)