Virtual functions in multihomed vehicular networks

Abstract

In the current Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs), the number of services and applications being used by the vehicles and its occupants is increasing. Nowadays, the majority of the services and applications are located outside the vehicular network which may imply an additional delay in services that are delay sensitive (e.g. road safety). In addition to that, these applications and services become inaccessible whenever the vehicular network loses contact with the infrastructure. This dissertation presents a practical solution that aims to minimize the impact of these problems. The solution focuses on using Network Function Virtualization (NFV) technologies to support the deployment of services at the edge of a mobility-enabled multihomed VANET, thus allowing certain services to be accessible in intermittent connectivity situations, as well as ensuring lower delays for critical services. These services are made up of lightweight Virtual Functions (VxFs) that are deployed at the edge of the VANET, as close as possible to the users. To evaluate the performance of the proposed solution several test scenarios, as well as use cases were developed. The results obtained show that the solution is capable of deploying services at the edge of the VANET with low delay and with recovery when in handover and mobility situations. The uses cases developed show that, for example, for a service which encompasses a single vehicle, if the vehicle loses connection with the infrastructure, both the operation and usage of the service are not affected. The use cases also show that, services deployed using the solution have lower delay values when compared with the same services when they are available in the cloud.

Nas redes veiculares atuais, o número de serviços e aplicações que estão a ser usados pelos veículos e seus ocupantes está a aumentar. Atualmente, a maioria dos serviços e aplicações estão localizados fora da Rede Veicular o que pode implicar um atraso adicional em serviços que são sensíveis ao atraso (e.g. segurança nas estradas). Para além disso, estas aplicações e serviços tornam-se inacessíveis sempre que a Rede Veicular perde contacto com a infraestrutura. Esta dissertação apresenta uma solução prática que visa minimizar o impacto destes problemas. A solução concentra-se no uso de tecnologias de Network Function Virtualization (NFV) para suportar o lançamento de serviços na extremidade de uma Rede Veicular com mobilidade e suporte para multihoming, permitindo assim que certos serviços estejam acessíveis em situações de conectividade intermitente, assim como garantir menores atrasos para serviços críticos. Estes serviços são compostos por Funções Virtuais leves que são lançadas na extremidade da Rede Veicular, o mais próximo possível dos utilizadores. Para avaliar o desempenho da solução proposta foram desenvolvidos vários cenários de teste assim como casos de uso. Os resultados obtidos mostram que a solução é capaz de lançar serviços na extremidade de uma Rede Veicular com baixos atrasos e com recuperação em situações de handover e mobilidade. Os casos de uso desenvolvidos mostram que, por exemplo, para um serviço que abrange apenas um veículo, caso o veículo perca ligação com a infraestrutura, quer o funcionamento quer a utilização do serviço não são afetados. Os casos de uso mostram também que, serviços lançados usando a solução, apresentam menores valores de atraso quando comparados com os mesmos serviços quando estes estão disponíveis na cloud.