Offloading methods on MEC networks using SDN technologies

Abstract

As the 5th-Generation (5G) of mobile networks are starting to show up, new technologies are also emerging. Seeing that massive Internet of Things (IoT) is one of the main reasons for the creation of this new generation of mobile networks, since they require massive bandwidth and fast connections, these new technologies aim to leverage 5G networks and thus, improve network speeds as well as deliver services to a wider range of customers. IoT devices also lack the necessary computation resources to execute complex tasks, hence requiring to offload their tasks to more capable systems located at cloud datacenters. However, offloading to these datacenters may not be effective due to the communication delay. Multi-Access Edge Computing (MEC) environments can reduce this delay by relocating cloud resources closer to the end-users. By also applying Software Defined Networking (SDN) and Network Function Virtualization (NFV) techniques through the use of a controller and hosting services as Virtualized Network Functions (VNFs), they can redirect the traffic directed to the cloud datacenters to the local MEC server and provide faster services. In this thesis, a MEC architecture integrating an SDN controller and providing offloading services as VNFs was implemented. By using these offloading services along with a speed test application during tests, it proved to support fast response times. This thesis also presents a study on how containers and Virtual Machines (VMs) affect the network speed, by hosting the previous applications.

À medida que as redes móveis de 5ª geração (5G) começam a aparecer, surgem também novas tecnologias. Visto que a Internet das Coisas (IoT) é uma das principais razões para a criação desta nova geração, uma vez que exigem grandes largura de banda e conexões rápidas, estas novas tecnologias visam beneficiar redes 5G e, assim, melhorar as velocidades da rede e oferecer serviços a um maior número de utilizadores. Os dispositivos IoT também não possuem os recursos necessários para executar tarefas complexas, sendo necessário transferir estas tarefas complexas para sistemas mais potentes, localizados em datacenters da cloud. Ainda assim, transferir estas tarefas para estes datacenters pode não ser eficaz devido aos atrasos na comunicação. Os ambientes que utilizem Computação de Acesso Múltiplo na Fronteira (MEC) podem reduzir estes atrasos na comunicação, deslocando recursos dos datacenters da cloud mais perto dos utilizadores. Ao aplicar técnicas de Redes Definidas por Software (SDN) e Virtualização de Funções da Rede (NFV) através do uso de um controlador e serviços a correrem como Funções de Rede Virtualizadas (VNFs), é possível redirecionar o tráfego com destino aos datacenters para o servidor MEC local e fornecer serviços mais rápidos. Nesta tese, foi implementada uma arquitetura MEC integrando um controlador SDN e fornecendo serviços de transferência de tarefas como VNFs. Ao usar estes serviços e uma aplicação que testa a velocidade da rede para testar a rede, a arquitetura provou que consegue suportar tempos de resposta rápidos. Esta tese também apresenta um estudo sobre o impacto dos containers e das máquinas virtuais (VMs) na velocidade da rede, usando as aplicações anteriores.