[論文レビュー] Deployment and configuration of MEC apps with Simu5G

Alessandro Noferi, Giovanni Nardini+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 24, 2021

IoT and Edge/Fog Computing参考文献 5被引用数 6

ひとこと要約

本論文では、Simu5G 5Gネットワークシミュレータに統合された ETSI準拠の MEC フレームワークを提示しており、MEC アプリケーションのシミュレーションおよびリアルタイムエミュレーションを可能にしている。開発者は外部ホストに実際の MEC アプリケーションをデプロイ可能であり、Simu5G を用いて 5G トランスポートネットワークと MEC サービスを標準 RESTful API を介してエミュレートする。これにより、低遅延かつコンテキストに応じたアプリケーションの迅速なプロトタイピングが可能となる。

ABSTRACT

Multi-access Edge Computing (MEC) is expected to act as the enabler for the integration of 5G (and future 6G) communication technologies with cloud-computing-based capabilities at the edge of the network. This will enable low-latency and context-aware applications for users of such mobile networks. In this paper we describe the implementation of a MEC model for the Simu5G simulator and illustrate how to configure the environment to evaluate MEC applications in both simulation and real-time emulation modes.

研究の動機と目的

• 制御された 5G ネットワーク環境において、現実的な移動性および QoS 制約を伴う MEC アプリケーションの迅速なプロトタイピングを可能にすること。
• Simu5G シミュレータを用いて MEC システムのシミュレーションとリアルタイムエミュレーションの両方をサポートすること。
• 実際の MEC アプリケーションを外部で実行させつつ、標準化された API を介してシミュレートされた 5G ネットワークと MEC プラットフォームとインターフェースをとること。
• ハイブリッドなシミュレーション／エミュレーションテストベッドにおける MEC アプリケーションのデプロイに必要な完全な構成スタックを提供すること。
• 標準化された MEC サービス発見および通信を介して、Intel OpenNESS などの外部フレームワークとの統合を容易にすること。

提案手法

• OMNeT++ および INET を用いて、Simu5G 内で ETSI 準拠 MEC システムおよびホストレベルのコンponents の実装。
• RESTful API インターフェースを備えた MEC オーケストレータ、プラットフォームマネージャー、仮想化インfraストラクチャマネージャーのモデル化。
• OMNeT++ のリアルタイムスケジューラおよび INET の外部インターフェースを活用し、実アプリケーションとシミュレートされた 5G ネットワーク間のパケット交換を可能に。
• 実アプリケーションを Simu5G ネットワークに NAT ルーターモジュールを介して接続するための仮想イーサーネット（veth）インターフェースのデプロイ。
• NAT ルーター、ExtLowerEthernetInterface モジュール、ルーティングテーブルの INI ファイルの設定により、エンドツーエンド通信を可能に。
• 内部インスタンス化を回避するため、外部アプリケーションエンドポイント（IP およびポート）を指定するための 'emulatedMecApplication' フィールドを MEC アプリケーション記述子に拡張。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Simu5G などの 5G ネットワークシミュレータ内に完全に ETSI 準拠の MEC システムをモデル化し統合するには、どのようなアプローチが有効か？
• RQ2 実際の MEC アプリケーションがシミュレートされた 5G トランスポートネットワークおよび MEC プラットフォームと相互運用可能となるために必要な構成は何か？
• RQ3 Simu5G は、統合されたフレームワーク内で MEC アプリケーションのシミュレーションとリアルタイムエミュレーションをどのように同時にサポートできるか？
• RQ4 標準化された API を介して、実アプリケーションとシミュレートされた MEC 環境との間でスムーズな通信を実現するメカニズムは何か？
• RQ5 ネットワークアドレス変換（NAT）およびルーティングをどのように設定すれば、外部アプリケーションがシミュレートされた 5G ネットワークとパケットを交換できるか？

主な発見

• Simu5G フレームワークは、シミュレーションおよびリアルタイムエミュレーションの両モードで、実際の MEC アプリケーションのデプロイおよび構成を成功裏にサポートしている。
• ETSI 準拠 MEC API の統合により、外部アプリケーションが MEC サービスをリアルタイムで発見および利用可能にしている。
• veth インターフェースおよび NAT ルーターモジュールの使用により、ホストOSを変更せずに実アプリケーションとシミュレートされた 5G ネットワーク間の透過的通信が実現している。
• MEC オーケストレータが 'emulatedMecApplication' フィールドを介して外部 MEC アプリケーションを認識できるようにすることで、内部インスタンス化を回避した動的サービスバインディングが可能になった。
• ルーティング、インターフェース構成、API 統合を含む完全なセットアップは、GitHub リポジトリでドキュメント化され、再現可能である。
• このフレームワークにより、開発者は現実のコードを用いた実際の 5G 環境で MEC アプリケーションをテストでき、Intel OpenNESS などの外部プラットフォームとの統合も可能である。