Mobile User Type Aware Load Balancing Algorithm in SD-RAN

Authors : Muge ERELOZCEVİK

Pages : 553-563

Doi:10.17798/bitlisfen.1056963

View : 23 | Download : 13

Publication Date : 2022-06-30

Article Type : Research Paper

Abstract :Geliştirilmiş mobil geniş bant uygulamalarında video içeriklerindeki aşırı artış karşısında 5. nesil (5G) gereksinimleri geleneksel altyapıdaki kendi kendini organize eden sistemler tarafından karşılanamamaktadır. 5G radio erişim ağında yük dengeleme yapılırken bu uygulamalar için mobil kullanıcı tipi dikkate alınmalıdır. Günümüzde, belirtilen trafik Android ve iOS mobil işletim sistemi kullanıcıları için sırasıyla QUIC ve HTTP2.0 protokolleri tarafından taşınmaktadır. Mobil kullanıcı türüne duyarlı yük dengeleme yaparken paket yönlendirme için uygulama katmanında Derin Paket Denetimi gerekmektedir. Bu gereksinim, fiziksel altyapıda herhangi bir donanım harcaması olmadan yalnızca Yazılım Tanımlı Ağ ile gerçekleştirilebilir. Bu nedenle bu makalede iki yeni fonksiyona sahip Yazılım Tanımlı Radyo Erişim Ağı önerilmektedir. Bunlar, Bekleme Süresi Fonksiyonu ve Yük Dengeleme Fonksiyonu olarak adlandırılmaktadır. Bu fonksiyonların ilkinde 5G radio erişim ağlarında mobil kullanıcı türüne duyarlı yük dengeleme algoritmasının düşük karmaşıklıkta gerçeklenebilmesi için kuyruk teorisine dayalı yaklaşım önerilmektedir. Android ve iOS kullanıcıları için bekleme süresi parametreleri M/G/1 ve G/G/1 markov modelleriyle tanımlanmıştır. Ayrıca, bu trafikler M/M/c/K ile modellenen yazılım tanımlı ağ tarafından yönetilmektedir. Önerilen fonksiyonların ikincisinde ise, bekleme süresi optimizasyonu için yeni bir karmaşık tamsayılı doğrusal problem tanımlanmıştır. Polinomial zamanda çözülememe problemini ortadan kaldırmak için, bu trafik türü için yük eşiği analizi yapılmıştır ve bu eşik değerleri makro hücre ve mikro hücre için sırasıyla 0.79 ve 0.94 olarak belirlenmiştir. Bu değerler kullanılarak düşük karmaşıkta yeni bir yük dengeleme algoritması sunulmuştur. Performans sonuçlarına göre; önerilen algoritma alınan paket sayısına göre geleneksel yaklaşımdan yaklaşık oalrak %40 daha iyi performans göstermiştir. Fiziki altyapıya dokunmadan, geleneksel sisteme göre %40 daha fazla kullanıcıya hizmet verilebilmektedir. Sonuç olarak, 2 milisaniyenin altında kabul edilebilir bekleme süresi ile bu tür trafik akışları önerilen algoritma sayesinde yönlendirilebilmektedir.
Keywords : Yazılım Tanımlı Ağ, Radyo Erişim Ağı, Kuyruklama Teorisi, iOS, Android