COPA : a wireline/wireless convergent network monitoring and container manager architecture

Abstract

New applications are demanding several improvements in the quality of computer network technologies and infrastructure. These new applications that are expected to operate in dynamic environments and computing solutions must provide similar performance even in different network and resources qualities scenarios. Convergent wireless and wireline networks provides mobile and high data rate transfer and solves some of this new requirements such as mobility and low-latency network communication. Also, remote computing such as Cloud and Fog computing has arisen as an approach to deal with latency issues in this context. This group of computing technologies enables several new studies areas. Therefore, to support the research and development solutions for future computer networks, we design COPA, a wireless/wireline network convergent monitoring and container manager architecture for testbeds. This architecture enable the testbeds experimental research by providing real-time wireless and wireline network monitoring and experimenter-level orchestration. The monitoring of the network provides network quality data for decision-making algorithms. Also, we provide a friendly user interface for following the experiment network scenario. While, the experimenter-level orchestration enables the emulation of Cloud and Fog interplay by providing tools for management of virtualized environments such as containers. We also present a use case of COPA. In this use case we developed a smart lighting IoT system that allows control of light bulbs (turn on/off, color and brightness change). This IoT device could be controlled by voice commands which are processed and translated to light bulb language in a remote server. This server could be at a Cloud computing, Fog computing datacenter or close to the device at some kind of smart gateway. We show in this use case, how COPA can provide the necessary data for convergent wireless/wireline networks related research. Finally, we conclude that COPA provide a excellent environment for researches of wireless/wireline convergent network and orchestration algorithms for containerized services.

Novas aplicações estão demandando muitas melhoras na qualidade das tecnologias e infraestrutura de redes de computadores. É esperado que essas novas aplicações operem em ambientes dinâmicos, e soluções de computação precisam prover uma performance similar mesmo em diferentes qualidades de recursos computacionais ou de rede. Redes convergentes sem-fio e cabeado provem conectividade móvel e alta taxa de transferência de dados solucionando alguns requisitos dessas novas tecnologias tais como mobilidade e baixa latência de comunicação de rede. Soluções de computação remota tais como Cloud e Fog computing vem sendo utilizadas para melhorar problemas de atraso de rede nesse contexto. Esse grupo de tecnologias de informática habilitam o estudo em diversas novas áreas. Então, para apoiar a pesquisa e desenvolvimento de soluções para redes de computadores do futuro, COPA foi arquitetado, uma arquitetura para monitoramento de redes convergentes sem-fio/cabeadas e gerenciamento de containers para laboratórios experimentais. Essa arquitetura habilita a pesquisa em ambientes experimentais provendo monitoramento de rede sem-fio e cabeada em tempo real e orquestração em nível de experimentador. Também é apresentado um uso de caso do COPA. Nesse uso de caso, é desenvolvido um sistema de luzes inteligentes que permite o controle de uma lampada (liga/desliga, cor e intensidade do brilho). Esse dispositivo pode ser controlado por comandos de voz os quais são processados em um servidor remoto e traduzidos para a linguagem da luz inteligente. Esse servidor poderia estar localizado em um centro de dados de Cloud computing, Fog computing or perto do usuário final em algum tipo de smart gateway. Nesse uso de caso, é mostrado como o COPA pode prover os dados necessários para pesquisas relacionadas a convergência de redes sem-fio/cabeadas. Por fim, é concluído que o COPA fornece um excelente ambiente para pesquisas de redes convergentes sem-fio/cabeadas e algorítmos de orquestração de serviços virtualizados.