Mobility revisited in software defined telecom infrastructures

Abstract

The 5G networks, and those that follow, are facing an unprecedented increase in mobile data traffic, along with the rising need to support complex, latencyintolerant services. This has prompted telecommunication service providers to seek novel paradigms and techniques to accommodate their customers’ demands and enable novel Quality of Service aware services for mobile users. The Virtualized Edge concept is one of the most promising platforms envisioned as an enabler for delay-sensitive services in future systems. These platforms intend to support latency-aware services by getting resources and computing capabilities closer to the user equipment, placing them on the network edge. Implementing solutions like these brings a new set of challenges. The near-user deployment directly exposes the services to clients’ mobility and to sudden topology changes, making mobility management more challenging, and calling for careful service and resource orchestration to preserve the Service Level Agreement. To facilitate mobility management, novel techniques have been suggested as complementary methods to support mobility and enable latency-intolerant applications alongside the conventional handover procedures. Some of the most relevant techniques includes service instance mobility or migration, optimized low-delay handover, and adaptive and parallel task offloading. In this thesis, we explore different policies and techniques to realize Quality of Service aware services for mobile users, following the paradigm of a virtualized access network. We incorporate these techniques into a orchestration and management layer, adequate to the virtualization of resources in this environment.

As redes 5G e além enfrentam uma escalada do tráfego móvel, combinada com um aumento da necessidade de suportar serviços complexos e intolerantes a latência. Isso levou os fornecedores de serviço de telecomunicações, a pesquisar novos paradigmas e técnicas para acomodar os requisitos dos seus clientes, permitindo não apenas serviços contínuos, mas também mecanismos e serviços com características de Qualidade de Serviço adequadas aos utilizadores móveis. As redes de acesso com virtualização são uma das plataformas mais promissoras, constituindo um das principais soluções para o suporte de serviços sensíveis a latência em sistemas futuros. Estas plataformas visam oferecer suporte a serviços sensíveis a latência, aproximando os recursos e capacidades de computação em nuvem do equipamento dos clientes, colocando estes serviços na rede de acesso. Implementar soluções desta natureza também traz novos desafios. Um aprovisionamento próximo do utilizador expõe os serviços diretamente à mobilidade dos clientes móveis, assim como às mudanças repentinas de topologia, aumentando os desafios das soluções de gestão de mobilidade, e exigindo uma orquestração de serviço rigorosa para preservar os níveis de serviço contratados. Para facilitar esta nova gestão de mobilidade, foram sugeridas novas técnicas, como métodos complementares para oferecer suporte à mobilidade e permitir a coexistência de mecanismos típicos de transferência de recursos virtuais com aplicações intolerantes à latência. Algumas destas soluções são, mobilidade ou migração das instâncias virtualizadas, mobilidade otimizada de baixa latência e transferência de tarefas de processamento de forma paralela e adaptável às condições de rede. Nesta tese, são exploradas diferentes políticas e técnicas para realizar serviços, com suporte de Qualidade de Serviço, para utilizadores móveis, quando inseridos num paradigma de virtualização na rede de acesso. São também incorporadas essas técnicas numa camada de orquestração adequada à virtualização de recursos neste ambiente.