A P4 practical deployment of priority queues with stratum and ONOS

Abstract

Modern battlefield networks (BN) must be flexible and robust to handle the lack of infras- tructure, various devices, and dynamic topologies. A key challenge is ensuring the rapid spread of vital messages through network-centric Command and Control (C2) systems for situational awareness and effective decision making in multi domain operations (MDO). This study explores the enhancement of communication on the BN through the integration of P4 and SDN techniques from a practical perspective. Modifications to the source code of the Stratum switch operating system enabled priority queues in BMv2, with low queue rates that simulate harsh battlefield conditions. The ONOS CLI has been enhanced with simple and intuitive prioritization commands, vital for dynamic and responsive network management. The experiments indicated significant reductions in packet loss and delay when using the proposed prioritization approach, highlighting the efficacy of the devel- oped tool.

As redes de campo de batalha modernas (BN) devem ser flexíveis e robustas para lidar com a falta de infraestrutura, dispositivos diversos e topologias dinâmicas. Um desafio- chave é garantir a rápida disseminação de mensagens vitais através de sistemas de Co- mando e Controle (C2) centrados em rede para consciência situacional e tomada de deci- são eficaz em operações multidomínio (MDO). Este estudo explora a melhoria da comuni- cação na BN através da integração de técnicas de P4 e SDN, de uma perspectiva prática. Modificações no código-fonte do sistema operacional de switch Stratum permitiram fi- las de prioridade no BMv2, com taxas de filas baixas que simulam condições adversas de campo de batalha. A CLI do ONOS foi aprimorada com comandos de priorização simples e intuitivos, vitais para a gestão dinâmica e responsiva da rede. Experimentos indicaram reduções significativas na perda de pacotes e no atraso ao usar a abordagem de priorização proposta, destacando a eficácia da ferramenta desenvolvida.