Dynamic network slice selection and switching in 5G Android devices using URSP
| datacite.contributor.RelatedPerson | Τόμκος, Ιωάννης | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Μπίρμπας, Αλέξιος | |
| datacite.contributor.Supervisor | Δενάζης, Σπυρίδων | |
| dc.contributor.author | Έλλις, Κρίστοφερ | |
| dc.contributor.other | Ellis, Christopher | |
| dc.date.accessioned | 2026-07-09T12:03:18Z | |
| dc.date.available | 2026-07-09T12:03:18Z | |
| dc.date.issued | 2026-07-08 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.abstract | 5G networks are designed to support heterogeneous services with different performance requirements, such as enhanced mobile broadband, low-latency applications and massive machine-type communications. Network slicing is one of the key mechanisms that enables this flexibility, allowing different logical network slices to coexist over the same physical infrastructure. In this Diploma Thesis, a dynamic network slice selection mechanism for Android devices is designed and evaluated using UE Route Selection Policy (URSP). The proposed system focuses on Android Enterprise slicing and investigates how application traffic can be mapped to specific enterprise slices through the Android Device Policy Manager and URSP rules. A custom Android DPC application was developed to enable preferential network service, map selected applications to enterprise slice identifiers and trigger user driven slice requests. On the network side, an Amarisoft Callbox was used as a private 5G Standalone test environment, providing both gNB and 5G Core functionality. URSP policies were sent to the UE through the Amarisoft Remote API, while UE registration state, PDU sessions, DNNs, S-NSSAI values and core metrics were monitored through automated backend services. A cloud-based backend architecture was implemented using a REST API, Docker containers, Prometheus and Grafana. The backend communicates with the Amarisoft Callbox through SSH and WebSocket-based remote API commands, collects telemetry from the UE and network, and supports both manual and congestion driven slice switching. The monitoring mechanism evaluates selected metrics, such as downlink traffic counters and slice related session information, in order to trigger URSP policy updates when predefined conditions are met. The experimental results demonstrate that Android application traffic can be associated with enterprise URSP categories and routed through different PDU sessions based on URSP policies. The work also identifies practical implementation limitations in Android’s telephony stack, including the restricted set of supported OS/App IDs and the reuse of similar data profiles when APN configurations overlap. Overall, the thesis provides a practical implementation and analysis of URSP based dynamic slice selection on real Android devices in a controlled 5G SA testbed. | |
| dc.description.translatedabstract | Τα δίκτυα 5G έχουν σχεδιαστεί ώστε να υποστηρίζουν ετερογενείς υπηρεσίες με διαφορετικές απαιτήσεις απόδοσης, όπως η ενισχυμένη κινητή ευρυζωνικότητα, οι εφαρμογές χαμηλής καθυστέρησης και οι μαζικές επικοινωνίες τύπου μηχανής. Το network slicing αποτελεί έναν από τους βασικούς μηχανισμούς που επιτρέπουν αυτή την ευελιξία, επιτρέποντας τη συνύπαρξη διαφορετικών λογικών δικτυακών slices πάνω στην ίδια φυσική υποδομή. Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία σχεδιάζεται και αξιολογείται ένας μηχανισμός δυναμικής επιλογής network slice για συσκευές Android, αξιοποιώντας την πολιτική επιλογής διαδρομής του UE, γνωστή ως UE Route Selection Policy (URSP). Το προτεινόμενο σύστημα επικεντρώνεται στο Android Enterprise slicing και διερευνά τον τρόπο με τον οποίο η κίνηση εφαρμογών μπορεί να αντιστοιχιστεί σε συγκεκριμένα enterprise slices μέσω του Android Device Policy Manager και κανόνων URSP. Αναπτύχθηκε μία προσαρμοσμένη Android DPC εφαρμογή, με σκοπό την ενεργοποίηση της υπηρεσίας preferential network service, την αντιστοίχιση επιλεγμένων εφαρμογών σε enterprise slice identifiers και την ενεργοποίηση αιτημάτων αλλαγής slice από τον χρήστη. Από την πλευρά του δικτύου, χρησιμοποιήθηκε ένα Amarisoft Callbox ως ιδιωτικό πειραματικό περιβάλλον 5G Standalone, παρέχοντας λειτουργικότητα τόσο gNB όσο και 5G Core. Οι πολιτικές URSP αποστέλλονταν στο UE μέσω του Amarisoft Remote API, ενώ η κατάσταση εγγραφής του UE, τα PDU sessions, τα DNNs, οι τιμές S-NSSAI και οι μετρικές του core παρακολουθούνταν μέσω αυτοματοποιημένων backend υπηρεσιών. Υλοποιήθηκε επίσης μία cloud-based backend αρχιτεκτονική, χρησιμοποιώντας REST API, Docker containers, Prometheus και Grafana. Το backend επικοινωνεί με το Amarisoft Callbox μέσω SSH και εντολών Remote API βασισμένων σε WebSocket, συλλέγει τηλεμετρία από το UE και το δίκτυο και υποστηρίζει τόσο χειροκίνητη όσο και βασισμένη σε συμφόρηση εναλλαγή slice. Ο μηχανισμός παρακολούθησης αξιολογεί επιλεγμένες μετρικές, όπως μετρητές downlink κίνησης και πληροφορίες συνεδριών σχετικές με τα slices, ώστε να ενεργοποιεί ενημερώσεις πολιτικών URSP όταν ικανοποιούνται προκαθορισμένες συνθήκες. Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι η κίνηση εφαρμογών Android μπορεί να συσχετιστεί με enterprise URSP κατηγορίες και να δρομολογηθεί μέσω διαφορετικών PDU sessions, με βάση τις αντίστοιχες πολιτικές URSP. Η εργασία αναδεικνύει επίσης πρακτικούς περιορισμούς υλοποίησης στο telephony stack του Android, όπως το περιορισμένο σύνολο υποστηριζόμενων OS/App IDs και την επαναχρησιμοποίηση παρόμοιων data profiles όταν οι APN διαμορφώσεις επικαλύπτονται. Συνολικά, η διπλωματική εργασία παρέχει μία πρακτική υλοποίηση και ανάλυση της δυναμικής επιλογής network slice με βάση το URSP σε πραγματικές συσκευές Android, μέσα σε ένα ελεγχόμενο πειραματικό περιβάλλον 5G SA. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/32453 | |
| dc.language.iso | en | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | 5G networks | |
| dc.subject | Network slicing | |
| dc.subject | UE route selection policy (URSP) | |
| dc.subject | Android enterprise | |
| dc.subject | Custom TestDPC | |
| dc.subject | Rest API | |
| dc.subject | Amarisoft callbox | |
| dc.subject | PDU session | |
| dc.subject | S-NSSAI | |
| dc.subject | Prometheus | |
| dc.subject | Grafana | |
| dc.subject | Dynamic slice selection | |
| dc.subject.alternative | Δίκτυα 5G | |
| dc.title | Dynamic network slice selection and switching in 5G Android devices using URSP | |
| dc.title.alternative | Δυναμική επιλογή κι εναλλαγή network slice σε δίκτυα 5ης γενιάς σε Android συσκευές με χρήση της τεχνολογίας URSP |