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http://hdl.handle.net/10773/25031
Title: | Offloading mechanisms for mobile networks using SDN in virtualized environments |
Other Titles: | Mecanismos de offloading para redes móveis usando SDN em ambientes virtualizados |
Author: | Silva, Rui Miguel Morais da |
Advisor: | Corujo, Daniel Nunes Aguiar, Rui Luís Andrade |
Keywords: | 5G 4G SDN NFV Cloud Virtualization Offloading EPC |
Defense Date: | 19-Jul-2018 |
Abstract: | The exploding mobile data traffic increase in recent years has been putting
a high load on both mobile cells and core network, with operators facing the
need to upgrade their networks. Nowadays, to do this upgrade, operators need
to purchase new specialized equipment for network functions, having to cope
with a high upgrade CAPEX. Furthermore, networks are deployed with a one
size fits all approach, which in some cases might not satisfy the requirements
of specific services. 5G aims to solve these problems by virtualizing network
functions in datacenters, decoupling the software from the hardware for network
functions and using general purpose hardware instead. To support this,
Software Defined Networking (SDN) is introduced, which allows the network
to have a higher degree of programmability, enabling new features such as
higher flexibility and network slicing, where multiple virtual networks can be
created and tailored to specific requirements. This thesis addresses an architecture
that evolves the Evolved Packet Core (EPC) into a core network closer
to 5G by virtualizing EPC’s network functions, introducing SDN and supporting
4G to Wi-Fi traffic offloading, helping to reduce the load on mobile cells by
leveraging on the smartphone’s support for dual connectivity and high density
of Wi-Fi access points already deployed worldwide. The proposed architecture
is then evaluated and compared to a vanilla EPC whenever possible showing
that, although there is an increase in latency at the virtual EPC, the bottleneck
of the system resides in the air interface. Also, a use case for this architecture
was defined and evaluated. The use case considered traffic offloading
and dynamic Wi-Fi slice creation, with results showing that it can seamlessly
offload a video stream from 4G to Wi-Fi without affecting the user’s Quality of
Experience. O explosivo aumento do tráfego móvel em anos recentes tem vindo a aumentar a carga nas células e núcleo da rede móvel, com os operadores a serem confrontados com a necessidade de atualizar as mesmas. Hoje em dia, para executar esta atualização, os operadores necessitam de adquirir equipamento novo e especializado para as funções de rede, levando a um grande CAPEX de atualização. Além disso, as redes são implementadas seguindo uma abordagem de uma solução única para todos os casos, o que nalguns pode não satisfazer os requisitos de serviços específicos. O 5G visa resolver estes problemas ao virtualizar funções de rede em datacenters, desacoplando o software do hardware para as funções de rede e ao utilizar hardware de uso geral. Para suportar isto, as redes definidas por software (SDN) são introduzidas, permitindo um maior grau de programabilidade na rede, e permitindo novas funcionalidades como maior flexibilidade e segmentação de rede, onde múltiplas redes virtuais podem ser criadas com requisitos específicos. Esta tese endereça uma arquitetura que evolui o Evolved Packet Core (EPC) para uma rede de core mais próxima do 5G ao virtualizar as funções de rede do EPC, introduzindo SDN e suportando Wi-Fi e "offloading" de tráfego da rede móvel para a rede Wi-Fi, auxiliando na redução da carga das células móveis ao tirar partido da capacidade de conectividade múltipla e da grande densidade de pontos de acesso implementados mundialmente. A arquitetura proposta é então avaliada e comparada com um EPC implementado numa máquina física sempre que possível mostrando que, apesar do aumento da latência no EPC virtualizado, a limitação do sistema é devida à interface de rádio. Um cenário para esta arquitetura é definido e avaliado, considerando o "offloading" de tráfego e instanciação dinâmica de redes segmentadas, com resultados a mostrar que o sistema consegue fazer um offload perfeito de tráfego de um stream de vídeo de 4G para Wi-Fi sem afetar a Qualidade de Experiência do utilizador. |
URI: | http://hdl.handle.net/10773/25031 |
Appears in Collections: | UA - Dissertações de mestrado DETI - Dissertações de mestrado |
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