5G testbed platform

Abstract

Telecommunication networks are evolving their networks to support 5G verticals and all that it entails for the core aspects of the infrastructure. These networks are moving from the use of single purpose appliances to virtualization and the usage of commercial off the shelf hardware, allowing for cost reduction while supporting a myriad of use cases without a major change to the infrastructure. This work aims to determine if the proposed architecture by the 5GinFIRE project can be used for a 5G testbed and using open source software to make all possible, reusing lessons learned from those projects and enabling them to support more use cases. It builds on all the work made on those open source projects such as Openstack and Open Source MANO and apply them to create a 5G testbed that can be used both locally and a distributed way. This testbed should be able to support network function virtualization workloads either deployed by a local orchestrator or be part of a multi-site setup, where a central orchestrator controls multiple sites and partitions that workload into as many sites as necessary. Based on a review of the literature available for 5G networks, NFV, SDN, MANO and an analysis of the proposed architecture of the 5GinFIRE project, this thesis demonstrates how to build a 5G testbed using open source projects and how to test it, to validate that it is working properly. It also presents how the testbed was interconnected with other testbeds to create a multi-site environment. The validation part has a big emphasis in this work, where multiple functional tests were ran to see if it worked both locally and in a multi-site setup. It was also created a complex workload to determine that a multi-site scenario was achievable and to determine what were the pitfalls of the orchestrator. The results indicate that it is possible to create the 5G testbed, that can be used in various configurations and that a generic orchestrator can be used to deploy workloads both locally and from a central location to many points of presence. There were several additions contributed to the Open Source MANO project and the creation of a complex workload was beneficial for the whole community, to demonstrate that it is possible to create workloads that span multiple sites and can be deployed from a central location. Further work is needed to keep improving Open Source MANO and other technologies, to mature them and drive them for a wider adoption.

As operadoras de telecomunicações estão a evoluir as suas redes para suportar os verticais do 5G, em todos os aspectos que os definem e afetam a parte central da rede. As operadoras estão a deixar de utilizar dispositivos especificos que têm um único propósito para passar a virtualizar as mesmas e utilizar servidores genéricos, o que permite a redução de custos enquanto suporta uma multitude de cenários sem ser necessário fazer nenhuma alteração à rede. Este trabalho serve para determinar se a arquitetura proposta pelo projeto 5GinFIRE e recorrendo a projetos de software open source é possível criar uma plataforma de testes para 5G, usando as lições aprendidas por esses projetos e melhorá-los para suportar para suportar mais cenários. Os projetos utilizados são o Openstack e o Open Source MANO e foram usados para construir a plataforma de testes 5G, podendo esta ser utilizada tanto localmente como de uma forma distribuída. Esta plataforma de testes deverá suportar virtualização de funções de rede, sendo que estas tanto podem ser criadas localmente por um orquestrador local ou integrando um cenário onde existem várias plataformas que são controladas por um orquestrador central, que aloca as diferentes funções pelas plataformas disponíveis. Tendo feito uma revisão da literatura disponível sobre os tópicos de redes de 5G, NFV, SDN, MANO e uma análise da arquitetura proposta pelo projeto 5GinFIRE, esta dissertação demonstra como é possível construir uma plataforma de testes 5G usando projetos de software open source bem como a testar e validar que funciona como é suposto. Este trabalho também apresenta como a plataforma foi interligada com outras para formar um cenário distribuído. A validação é também um aspeto importante deste obra, onde foram realizados vários testes funcionais de forma a verificar que a plataforma poderia ser utilizada localmente como sendo parte de uma rede de plataformas. Foi também criado um conjunto de funções de rede virtualizados, que constituem um serviço de rede complexo, que serviu para determinar que era possível instanciar o mesmo na plataforma bem como determinar quais eram os pontos fracos do orquestrador. Os resultados indicam que é possível criar uma plataforma de testes 5G usando software open source, usando diferentes cenários e que um orquestrador genérico pode ser utilizado para instanciar serviços de rede localmente como de um ponto central que usa diferentes plataformas. Foram realizadas varias contribuições para o projeto Open Source MANO e a criação de um serviço de rede complexo que pudesse ter diferentes funções em diferentes plataformas é possível. Será necessário mais trabalho para continuar a melhorar o Open Source MANO e outras tecnologias, para se tornarem mais robustas e que tenham uma maior adoção.