Software Defined Networking Approach for 5G Core Network

Software Defined Networking Approach for 5G Core Network. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img] PDF
Thesis_SDN_FOR_5G_FINAL.pdf
Restricted to Repository staff only until 30 March 2022.

Download (3MB)

Arabic Abstract

في الوقت الحاضر، تؤدي الزيادة في عدد مستخدمي الهواتف المحمولة وحركة الاتصالات إلى تحديات جديدة في الجيل الخامس (5G) من شبكة الهاتف المحمول. الزيادة في الطلب على معدلات نقل البيانات العالية تجلب تحديات مثل قابلية التوسع والمرونة في شبكة 5G. الشبكات المبرمجة (SDN) هي نموذج للشبكة يفصل بين مستوى التحكم ومستوى البيانات في الشبكة ويسهل إدارة الشبكة. في هذا العمل، تم اقتراح بنية أساسية لشبكة 5G قائمة على الشبكات المبرمجة (SDN)، من أجل توفير المرونة وسهولة الإدارة في الشبكة. فائدة أخرى لاستخدام الشبكات المبرمجة (SDN) في شبكة 5G المركزية هي جعل الشبكة مستقلة عن الوكيل. علاوة على ذلك، تم شرح إجراءات التسجيل والتسليم في البنية المقترحة. كما تم توفير تحليل الإشارات البنية شبكة 5G التقليدية وبنية الشبكة المقترحة. تظهر النتائج العددية للنموذج التحليلي أن عبء الإشارات في البنية المقترحة أقل مقارنة ببنية شبكة 5G التقليدية. تم تصميم محاك للشبكة لتقييم أداء البنية المقترحة، من حيث التأخير في العمليات ومعدل التدفق واستخدام الموارد لوحدة التحكم، تحت عوامل الشبكة المختلفة. تم توفير مقارنة للأداء، من حيث التأخير في العمليات، بين بنية الشبكة 5G القائمة على الشبكات المبرمجة (SDN) وبنية شبكة 5G التقليدية. وتظهر النتائج أن البنية المقترحة توفر 18٪ إلى 62٪ أقل تأخير في العمليات، تحت عوامل مختلفة لعمليات مختلفة، مقارنة ببنية شبكة 5G التقليدية. كما تم توفير مقارنة مع الدراسات السابقة، مما يشير إلى أن بنية الشبكة 5G القائمة على الشبكات المبرمجة (SDN) المقترحة توفر تأخيرًا أقل في العمليات، مقارنة بالدراسات السابقة.

English Abstract

Nowadays, the increase in the number of mobile users and cellular traffic leads to new challenges in the fifth-generation (5G) of cellular networks. The increase in the demand for high data rates brings challenges like scalability and flexibility in the 5G network. Software-defined networking (SDN) is a network paradigm that separates the control plane and data plane in the network and eases the management of the network. In this work, an SDN-based 5G core architecture is proposed, in order to introduce flexibility and ease of management in the network. Another benefit of using SDN is to make the network vendor-independent. Furthermore, the explanation of initial attachment and handover procedures in the proposed architecture is provided. The signaling analysis of traditional 5G architecture and the proposed architecture is also provided. The numerical results of the analytical model show that the signaling load in the proposed architecture is less as compared to the 5G architecture. A network simulator is built to evaluate the performance of the proposed architecture, in terms of end-to-end delay, throughput, and resource utilization of controller, under different network factors. A performance comparison, in terms of end to end delay, between proposed SDN-based 5G architecture and traditional 5G architecture is provided. Results show that the proposed architecture provides 18% to 62% less end-to-end delay, under different factors for different procedures, compared to the traditional 5G architecture. A comparison with previous works is also provided, which indicates that our proposed architecture provides less delay as compared to the previous studies.

Item Type: Thesis (Masters)
Subjects: Computer
Engineering
Department: College of Computing and Mathematics > Computer Engineering
Committee Advisor: Mahmoud, Ashraf S.
Committee Members: Sheltami, Tarek and Abu-Amara, Marwan
Depositing User: ABDUL AZIZ ABDUL GHAFFAR (g201703470)
Date Deposited: 29 Apr 2021 10:21
Last Modified: 29 Apr 2021 10:21
URI: https://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/141847