Service assurance in 5G networks

Abstract

The projection of 5G networks have caused a paradigm shift in the technologies that are used to support the preceding cellular networks. The fifth generation of mobile networks has been strongly driven by technological developments in the area of software-based networks, such as Virtualized Network Functions (NFV) and Software Defined Networks (SDN), which are drivers in changing the management of telecom infrastructures. In the face of demanding Quality of Service (QoS) and Quality of Experience (QoE) use cases, it is necessary to adapt the infrastructure, decentralizing and placing it at the edge. Allied to Cloud Computing, the possibility of having computing power at the edge, is called Multi-Access Edge Computing (MEC). Using the combined power of these technologies to create a new generation of mobile networks, it is possible to develop systems adapted to a growing demand for multimedia content consumption on the network, such as Virtual Content Delivery Networks (vCDN). The vCDNs are geographically distributed networks with the goal of having the access servers closer to the end user, in order to provide high availability of content with reduced latency. They are also differentiated by their scalability and flexibility, unattainable in previous systems. However, these advances introduce new challenges, namely in network automation, management and orchestration. To mitigate and solve these problems, several specialized platforms are constantly being developed and used, such as the Open Network Automation Platform (ONAP), an open source project that provides management and orchestration support for end-to-end services and infrastructures. This dissertation aims to address the QoS problems of a vCDN service, namely, hardware and application level data collection, so that, using ONAP, it is possible to create policies based on the data, in order to scale the service according to the network needs and form a closed automation loop.

A projecção das redes 5G provocaram uma mudança no paradigma das tecnologias que são utilizadas para suportar as redes celulares antecedentes. A quinta geração de redes móveis foi fortemente movida pelos desenvolvimentos tecnológicos na área das redes baseadas em software, tais como, Funções de Rede Virtualizadas (NFV) e Redes Definidas por Software (SDN), sendo estas impulsionadoras na mudança da gestão de insfraestruturas de telecomunicações. Face aos exigentes casos de uso a nível de Qualidade de Serviço (QoS) e Qualidade de Experiência (QoE), é necessária uma adaptação da infrastrutura , descentralizando e colocando esta infrastrutura na extremidade. Aliada ao Cloud Computing, a possibilidade de existência de poder de computação na extremidade, é denominado por Multi-Access Edge Computing (MEC). Utilizando o poder conjunto destas tecnologias para a criação de uma nova geração de redes móveis, é possível desenvolver sistemas adaptados a uma crescente demanda por consumo de conteúdo multimédia na rede, como é o caso de Redes de Entrega de Conteúdo Virtuais (vCDN). As vCDN são redes distribuidas geograficamente com o objectivo de os servidores de acesso às mesmas se situem mais próximos do utilizador, com o objectivo de fornecer uma alta disponibilidade de conteúdos com reduzida latência. Também se diferenciam pela sua capacidade de escalabilidade e flexibilidade, impossível de atingir em sistemas precedentes. Contudo, estes avanços introduzem novos desafios, nomeadamente na automação da rede, gestão e orquestração. Para mitigar e resolver estes problemas, várias plataformas especializadas estão a ser constantemente desenvolvidas e utilizadas, como o Open Network Automation Platform (ONAP), sendo esta de código fonte que providencia suporte de gestão e orquestração de serviços e infraestruturas extremo a extremo. A presente dissertação visa abordar os problemas de QoS de um serviço vCDN, nomeadamente, recolha de dados a nível de hardware e aplicacionais, para que, com recurso ao ONAP, seja possível criar politicas baseadas nos dados, por forma a escalar o serviço de acordo com as necessidades da rede e formar um ciclo de automação fechado.