Routing for Flying Networks using Software-Defined Networking

TLDR: In this paper, a protocol for enxames of UAVs based on SDN is proposed, with a focus on the problem of mobilidade e balanceamento da carga.

Abstract: Nos ultimos anos, os Veiculos Aereos Nao Tripulados (UAVs) estao a ser usados de forma crescente em inumeras aplicacoes, tanto militares como civis. A sua miniaturizacao e o preco reduzido abriram o caminho para o uso de enxames de UAVs, que permitem melhores resultados na realizacao de tarefas em relacao a UAVs independentes. Contudo, para permitir a cooperacao entre UAVs, devem ser asseguradas comunicacoes continuas e fiaveis.Alem disso, os enxames de UAVs foram identificados pela comunidade cientifica como meio para permitir o acesso a Internet a utilizadores terrestres em cenarios como prestacao de socorros e Eventos Temporarios Lotados (TCEs), tirando partido da sua capacidade para transportar Pontos de Acesso (APs) Wi-Fi e celulas Long-Term Evolution (LTE). Solucoes que dependem de uma Estacao de Controlo (CS) capaz de posicionar os UAVs de acordo com as necessidades de trafego dos utilizadores demonstraram aumentar a Qualidade de Servico (QoS) oferecida pela rede. No entanto, estas solucoes introduzem desafios importantes no que diz respeito ao encaminhamento do trafego.Recentemente, foi proposta uma solucao que tira partido do conhecimento da CS sobre o estado futuro da rede para atualizar dinamicamente as tabelas de encaminhamento de modo a que as ligacoes na rede voadora nao sejam interrompidas, em vez de se recuperar da sua interrupcao, como e o caso na maioria dos protocolos de encaminhamento existentes. Apesar de nao considerar o impacto das reconfiguracoes na rede de acesso, como consequencia da mobilidade dos APs, ou o balanceamento da carga na rede, esta abordagem e promissora e merece ser desenvolvida e implementada num sistema real.Esta dissertacao tem como foco a implementacao de um protocolo de encaminhamento para redes voadoras baseado em Software-Defined Networking (SDN). Especificamente, aborda os problemas de mobilidade e de balanceamento da carga na rede de uma perspetiva centralizada, garantindo simultaneamente comunicacoes ininterruptas e de banda-larga entre utilizadores terrestres e a Internet, permitindo assim que os UAVs se possam reposicionar e reconfigurar sem interferir com as ligacoes dos terminais a rede.