تخصیص منابع برش‌های شبکه با استفاده از زنجیره بلوکی در شبکه‌های چندین دامنه‌ای

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، گروه مهندسی برق وکامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، تهران، ایران

2 استاد، مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، تهران، ایران

3 استادیار، مجتمع دانشگاهی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی مالک‌اشتر، تهران، ایران

چکیده

با معرفی نسل پنجم شبکه‌های تلفن همراه (5G)، مدیریت حجم بالای ترافیک برنامه‌های کاربردی و نیازمندی‌های اشیاء فعال در این شبکه، نیازمند یک بستری قوی، ایزوله و امن است. این امر با استفاده از مفهوم جدید برش شبکه محقق می‌شود. رویکرد توزیع‌شده مبتنی بر زنجیره‌بلوکی (DBNS) روشی است که در آن می‌توان تخصیص منابع را در یک شبکه برش‌بندی شده، مدیریت نمود؛ اما متأسفانه این روش با مشکل امنیتی عدم رعایت شفافیت داده‌ای روبه‌رو است. در این مقاله، با استفاده از یکی از ویژگی‌های زنجیره‌بلوکی یعنی قرارداد هوشمند، سعی شده است تا در محیط برش شبکه و در میان ارائه‌دهندگان خدمت (SPs) مختلف، علاوه بر ایجاد یک بستر امن ارتباطی، بتوان شفافیت داده‌ای در روند تخصیص منابع میان ارائه‌دهندگان خدمت ایجاد کرده و حتی‌الامکان از تأخیر تحمیلی بر شبکه، کاست. با بهره‌گیری از قرارداد هوشمند و زنجیره‌بلوکی، رویکرد DBNS هوشمند را ارائه می‌دهیم که بر اساس آن تعاملات میان SP ها هوشمند شده و امنیت آن‌ها نیز بالا برود. نتایج شبیه‌سازی روش پیشنهادی نشان می‌دهد که به طور متوسط در دو برش شبکه uRLLC و mMTC به ترتیب 18 و 7 درصد از تأخیر ارائه سرویس کاسته شده و رویکرد نوینی را در ادغام این دو تکنولوژی به پیش برد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Blockchain Based Multi-Domain Resource Allocation of Network Slicing

نویسندگان [English]

  • R. Mehdikhan 1
  • H. Khaleghi Bizaki 2
  • S. Gh. H. Tabatabaei 3
1 Department of Electrical and Computer Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran.
2 Department of Electrical and Computer Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran.
3 Department of Electrical and Computer Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Tehran, Iran.
چکیده [English]

In the fifth generation of mobile networks (5G), managing the high traffic volume of applications and the needs of active objects in this network requires a strong, isolated, and secure platform. This is achieved by using the new concept of network slicing. DBNS (a distributed approach based on blockchain) is a method of allocating resources in terms of network slices. Unfortunately, this method faces a security issue caused by the non-observance of data transparency. A smart As a result of the allocation of resources between providers, this article utilizes the smart contract feature of the blockchain to create data transparency, as well as a secure communication platform, in the context of network slicing and among different service providers (SPs), creating a service and even reducing the delay imposed on the network. In this paper, we present a smart DBNS approach that uses smart contracts and blockchains to make interactions between SPs more secure and smart. The simulation results of the proposed method show that on average, the service delivery delay is reduced by 18% and 5%, respectively, in the two parts of the uRLLC and mMTC networks, and it promotes a new approach in the integration of these two technologies.

کلیدواژه‌ها [English]

  • The fifth generation of mobile networks (5G)
  • Network slicing
  • Blockchain
  • Smart contract

مراجع

[1] Afolabi, I., Taleb, T., Samdanis, K., Ksentini, A., & Flinck, H. (2018). Network slicing and softwarization: "A survey on principles, enabling technologies, and solutions." IEEE Communications Surveys & Tutorials, 20(3), 2429-2453.
[2] Zhang, H., Liu, N., Chu, X., Long, K., Aghvami, A. H., & Leung, V. C. (2017). Network slicing based 5G and future mobile networks: "mobility, resource management, and challenges." IEEE communications magazine, 55(8), 138-145.
[3] Ye, Qiang, and Weihua Zhuang. "Intelligent Resource Management for Network Slicing in 5G and Beyond."
[4] Rommer, S., Hedman, P., Olsson, M., Frid, L., Sultana, S., & Mulligan, C. (2019). "5G Core Networks: Powering Digitalization. Academic Press."
[5] Haber and W. S. Stornetta, "How to time-stamp a digital document," in Conference on the Theory and Application of Cryptography, 1990, pp. 437–455.
[6] Nakamoto, "Bitcoin: A peer-to-peer electronic cash system," Manubot, 2019.
[7] Foukas, X., Patounas, G., Elmokashfi, A., & Marina, M. K. (2017). "Network slicing in 5G: Survey and challenges." IEEE Communications Magazine, 55(5), 94-100.
[8] Togou, M. A., Bi, T., Dev, K., McDonnell, K., Milenovic, A., Tewari, H., & Muntean, G. M. (2020). DBNS: "A Distributed Blockchain-Enabled Network Slicing Framework for 5G Networks." IEEE Communications Magazine, 58(11), 90-96.
[9] Morgan, J. P. (2016). "Quorum whitepaper."New York: JP Morgan Chase.
[10] He, Guobiao, Wei Su, Shuai Gao, Ningchun Liu, and Sajal K. Das. "NetChain: A Blockchain-Enabled Privacy-Preserving Multi-Domain Network Slice Orchestration Architecture." IEEE Transactions on Network and Service Management 19, no. 1 (2021): 188-202.
[11] Ssengonzi, C., Kogeda, O. P., & Olwal, T. O. (2022). A survey of deep reinforcement learning application in 5G and beyond network slicing and virtualization. Array, 100142.
[12] R. Sama, X. An, Q. Wei, and S. Beker, "Reshaping the mobile core network via function decomposition and network slicing for the 5G Era," in Proc. IEEE Wireless Commun. Netw. Conf., pp. 1-7, Apr. 2016.
[13] Cunha, V. A., da Silva, E., de Carvalho, M. B., Corujo, D., Barraca, J. P., Gomes, D., ... & Aguiar, R. L. (2019). "Network slicing security: Challenges and directions."Internet Technology Letters, 2(5), e125.
[14] Nour, B., Ksentini, A., Herbaut, N., Frangoudis, P. A., & Moungla, H. (2019). "A blockchain-based network slice broker for 5G services. " IEEE Networking Letters, 1(3), 99-102.
[15] Backman, J., Yrjölä, S., Valtanen, K., & Mämmelä, O. (2017, November). "Blockchain network slice broker in 5G: Slice leasing in factory of the future use case. " In 2017 Internet of Things Business Models, Users, and Networks (pp. 1-8). IEEE.
[16] Papageorgiou, A., Fernández-Fernández, A., Siddiqui, S., & Carrozzo, G. (2020). "On 5G network slice modelling: Service-, resource-, or deployment-driven?." Computer Communications, 149, 232-240.
[17] Faisal, Tooba, Mischa Dohler, Simone Mangiante, and Diego R. Lopez. "BEAT: Blockchain-Enabled Accountable and Transparent Network Sharing in 6G." IEEE Communications Magazine 60, no. 4 (2022): 52-56.
[18] Ssengonzi, C., Kogeda, O. P., & Olwal, T. O. (2022). A survey of deep reinforcement learning application in 5G and beyond network slicing and virtualization. Array, 100142.
[19] Hewa, Tharaka Mawanane, Ivana Kovacevic, Pawani Porambage, Nisita Weerasinghe, Madhusanka Liyanage, Erkki Harjula, and Mika Ylianttila. "Blockchain-based Network Slice Broker to Facilitate Factory-as-a-Service." IEEE Transactions on Industrial Informatics (2022).
[20] He, Yunhua, Cui Zhang, Bin Wu, Yigang Yang, Ke Xiao, and Hong Li. "Cross-chain Trusted Service Quality Computing Scheme For Multi-chain Model-based 5G Network Slicing SLA." IEEE Internet of Things Journal (2021).
[21] صبا اسعد; امیر مسعود ربیعی. "الگوریتم جدید انتخاب آنتن در سیستم‌های چندورودی-چندخروجی کلان". مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز, 50, 3, 1399, 1003-1010.
[22] رضا هنرور; علیرضا ذوالقدر اصلی. "تحلیل ارزیابی کارایی الگوریتم‌های انتخاب شبکه در شبکه‌های بی‌سیم ناهمگن نسل پنجم". مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز, 50, 2, 1399, 963-975.
[23] Zeinali, V., & Khaleghi Bizaki, H. (2016). Shared secret key generation protocol in wireless networks based on the phase of MIMO fading channels. Wireless Personal Communications, 89, 1315-1334.
مجله مهندسی برق دانشگاه تبریز

مقالات آماده انتشار، اصلاح شده برای چاپ
انتشار آنلاین از تاریخ 22 مهر 1402

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار