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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. Mestrado em Engenharia de Computadores e Telemática

With the proliferation of 5G technologies, both operators and verticals are increasingly interested in using its capabilities. By supporting these technologies, operators can stop using specialized networking hardware, such as routers and switches, and start virtualizing their functions, using commercially available servers to run their services and networks. Virtualization considerably reduces costs while increasing the number of scenarios supported without changing the infrastructure. On the other hand, verticals are increasingly interested in the performance guarantees the 5G technologies provide. With the developments in this area and the appearance of more complex scenarios, the use of inter-domain network services appears as a solution for some use-cases. Currently, the approaches used to implement the inter-domain mechanism are restrictive and mainly managed by operators, which needs to be balanced by giving some power to the verticals. This thesis’ work addresses the current problems in inter-domain 5G network services orchestration for verticals by creating a new orchestration platform called Network Orchestrator( NetOr). After analyzing the state-of-the-art solutions and identifying their problems, I concluded that the NetOr should solve the monolithic architectures, the nonstandardized network slicing, and the incomplete inter-domain support. After developing the system, it was extensively tested with different approaches, which demanded the creation of many entities and configuration structures, such as VNFs, NSDs, and NSTs. Those tests included unit tests, functional tests, and performance tests, comparing the gathered values with the most mature stateof- the-art vertical service orchestration solution. These tests focused on using the inter-domain mechanism integrated into the new NetOr system in a network slicing scenario. The results obtained from those tests proved that the NetOr is a promising platform, being comparable to the best available vertical service orchestration solutions. Further future developments over the NetOr system are needed to make it a more competitive solution in the vertical network service orchestration arena. Com a proliferação das tecnologias 5G, tanto as operadoras como as verticais estão cada vez mais interessadas em utilizar as suas capacidades. Ao suportar tais tecnologias, as operadoras deixam de usar hardware especializado de rede, como routers e switches, e começam a virtualizar as suas funções, usando servidores comercialmente disponíveis para executar os seus serviços e redes. Essa virtualização reduz os custos de associados e aumenta o número de cenários suportados sem precisar de alterar a infraestrutura. Por outro lado, as verticais estão cada vez mais interessadas nas garantias de desempenho que as tecnologias 5G oferecem. Com os desenvolvimentos nesta área e o aparecimento de cenários mais complexos, o uso de serviços de rede multi-domínio aparece como uma solução para alguns desses casos de uso. Atualmente, as abordagens utilizadas para implementar o mecanismo multi-domínio são restritivas e principalmente geridas pelas operadoras, o que precisa de ser equilibrado, dando também algum poder às verticais. Esta tese visa abordar os problemas atuais na orquestração de serviços de rede 5G em cenários multi-domínio para verticais, criando uma nova plataforma de orquestração chamada Network Orchestrator (NetOr). Depois de analisar as soluções existentes para a orquestração de serviços verticais e identificar os seus problemas, conclui que o NetOr deve resolver as arquiteturas monolíticas, o slicing de rede não standardizado e o suporte incompleto do mecanismo multi-domínio. Depois de desenvolver o sistema, ele foi testado extensivamente com diferentes tipos de testes, o que exigiu a criação de diversas entidades e estruturas de configuração, tais como VNFs, NSDs e NSTs. Esses testes incluíram testes de unidade, testes funcionais e testes de desempenho, comparando os valores obtidos com os da solução mais madura de orquestração de serviços verticais atualmente existente. Esses testes concentraram-se no uso do mecanismo multi-domínio integrado no novo sistema NetOr, aplicado a um cenário de slicing de rede. Os resultados obtidos nesses testes provaram que o NetOr é um sistema promissor e similar em termos de desempenho às melhores soluções de orquestração de serviços verticais disponíveis. No futuro, desenvolvimentos e melhorias devem ser feitas sobre o sistema para que ele se torne mais competitivo na arena de orquestração de serviços de rede verticais. Mestrado em Engenharia Informática

The 5G verticals, are getting used to the idea of using 5G in their daily businesses. So far, there aren’t lots of communication service providers who can deliver these services, but they are already looking to provide new services as part of their business model. At the moment, one of the most active subjects of interest to them is the idea of network slicing, whose concept is pretty straightforward. Building on top of the basic concepts of SDN and NFV an network slice is a logical network link that covers the RAN and Core Networks, the characteritics of the slice are defined by the type of service needed. In this context, Communication Service Providers(CSPs) like Network Operators can provide, as proposed by 3GPP, Network Slice as a Service solutions to their consumers. This means, that a Consumer is able to leverage the use of slices from two or more CSPs. In this context, the work of this document tries to provide a solution for the stitching of slices from different administrative domains using the 5Growth platform as an entry point to request an End to End slice across administrative domains. The concept of stitching the several resources from different slices is called in this document, Interdomain Network Slicing. After reviewing the Specifications on the orchestration of network slices several solutions proposed. The results obtained so far indicate the feasibility of theses solutions. Os verticais do 5G, estão a começar a ficar habituados à ideia de usar esta tecnologia, no seu dia a dia. Até ao momento, ainda não existem muitos fornecedores de serviços de comunicação a oferecer serviços 5G. No entanto, os existentes andam a avaliar novas áreas de negócio. Um dos temas mais falados do momento, é o conceito de network slicing, associado a redes 5G. Este conceito é bem simples de entender, a ideia é criar uma rede lógica que consegue cobrir a rede Core e RAN particionando a mesma consoante o tipo de serviço desejado. Neste contexto, os fornecedores de serviços de comunicações como os operadores de redes, podem fornecer aos seus clientes serviços de Network Slice as a Service, seguindo as orientações do 3gpp. Isto significa que um cliente pode usar de slices de vários fornecedores. Neste contexto, o trabalho deste documento apresenta soluções para a orquestração de slices de rede em ambiente interdomínio. Além disso, explora soluções para fazer a junção das mesmas, com vista a criar uma única slice de rede. No entanto, esta, usa slices em domínios administrativos diferentes. O conceito de juntar estes recursos de redes particionadas, numa única rede lógica, é chamado neste documento de interdomínio de slices de rede. Após uma revisão das específicações sobre orquestração de slices de rede, propomos várias soluções para juntar difentes slices de rede. Os resultados obtidos até ao momento, atestam a fiabilidade das soluções propostas. Mestrado em Engenharia de Computadores e Telemática

Two of the most talked technologies nowadays in the networking industry are Software Defined Networks (SDN) and Network Function Virtualization (NFV), whose functioning is supported by virtualization infrastructure management technologies. In this dissertation, one of the technologies that was studied was Openstack, responsible for the creation and management of public and private clouds. In this context, this dissertation presents an extended analysis of the impact of the characteristics and configurations for different types of virtual machines, in the associated instantiation times. The results show that, for the different tested images, the instantiation times differ with the size and complexity of those images. Duas das tecnologias mais faladas na indústria de redes nos dias de hoje são as Redes Definidas por Software (SDN) e a Virtualização das Funções de Rede (NFV), cujo funcionamento é suportado por tecnologias de gestão de virtualização de infraestruturas. Nesta dissertação, uma das tecnologias usadas foi o Openstack, responsável pela criação e gestão de nuvens públicas e privadas. Neste contexto, esta dissertação apresenta o resultado de uma extensa análise do impacto das características e configurações de diferentes tipos de máquinas virtuais, nos tempos de instanciação associados. Os resultados mostram que, para as várias imagens testadas, os tempos de instanciação diferem tendo em conta o tamanho e a complexidade dessas mesmas imagens. Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações

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. Mestrado em Engenharia de Computadores e Telemática

Submitted by Orlando Calado (ocalado@ua.pt) on 2020-10-13T15:16:16Z No. of bitstreams: 1 Documento_João_Maia.pdf: 4519985 bytes, checksum: 964446e467e3c8e8b55dff9bd9cd969c (MD5) Made available in DSpace on 2020-10-13T15:16:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Documento_João_Maia.pdf: 4519985 bytes, checksum: 964446e467e3c8e8b55dff9bd9cd969c (MD5) Previous issue date: 2019-12 Mestrado em Engenharia de Computadores e Telemática

Submitted by Marisa Figueiredo (marisa@ua.pt) on 2020-11-05T15:37:37Z No. of bitstreams: 1 Documento_Tiago_Vieira.pdf: 5228318 bytes, checksum: ac070c61f339255afb9ce481786ebd8f (MD5) Made available in DSpace on 2020-11-05T15:37:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Documento_Tiago_Vieira.pdf: 5228318 bytes, checksum: ac070c61f339255afb9ce481786ebd8f (MD5) Previous issue date: 2019-12 Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações

In order to increase flexibility and agility in the way that network operators deliver their services, the virtualization of the Customer Premises Equipments (CPE) has been being proposed. This dissertation extends such approach and proposes a solution that enables the deployment of CPEs’ network functions in a chain of containerized virtual network functions (VNFs) creating virtual CPE instances (vCPEs) organized in clusters. Through Software Defined Networks (SDN) and Network Function Virtualization (NFV) mechanisms, vCPEs can be migrated among clusters ensuring the balancing of its resources, or to fulfill the requirements of a specific data transmission. A proof of concept prototype was tested with a transmission of a video in Full and Ultra High-Definition, showing none impact in the quality of experience of end-users when vCPE migration is taking place. Com o propósito de aumentar a flexibilidade e a agilidade na maneira como os operadores de rede fornecem os seus servicos, tem vindo a ser proposta a virtualização de Costumer Premises Equipment (CPE). Esta dissertação extende essa vertente, propondo uma solução que permite a implantação de funções de rede de CPEs numa cadeia de containers de funções de rede virtuais (VNFs), criando instâncias de CPE virtuais (vCPEs). Através de mecanismos baseados em Redes Definidas por Software (SDN) e Virtualização das Funções de Rede (NFV), os vCPEs podem ser migrados entre clusters, garantindo o equilíbrio dos seus recursos, ou para cumprir os requisitos de uma transmissão de dados específica. Um protótipo foi testado como prova de conceito com a transmissão de um vídeo em Full e Ultra High-Definition, mostrando zero impacto na qualidade da experiência de utilizador dos utilizadores finais quando a migração está a ocorrer. Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações

Submitted by Marisa Figueiredo (marisa@ua.pt) on 2020-10-01T15:43:19Z No. of bitstreams: 1 Documento_João_Quintela.pdf: 1480435 bytes, checksum: a1d77337f4b031fd3301d7c4968cd547 (MD5) Made available in DSpace on 2020-10-01T15:43:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Documento_João_Quintela.pdf: 1480435 bytes, checksum: a1d77337f4b031fd3301d7c4968cd547 (MD5) Previous issue date: 2019-12 Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações

The Fifth Generation of Mobile Networks (5G) is presented as the most evolutionary generation of mobile networks to date. As new and upcoming technologies and use cases promote new challenges, 5G will have to meet these demands. In order to do this, new technologies are being introduced, such as Software Defined Networks (SDN), Network Function Virtualization (NFV) and Network Slicing. Network Slices will be essential to guarantee customized Quality of Service and Experience to vertical industries and use cases while they benefit from dedicated virtual networks whose physical elements are shared by other Slices or Network Functions. Consequently, Network Operators will provide new and improved services while guaranteeing lesser operational and capital costs. However, technologies such as Network Slicing are still in a premature state and a practical management system is essential to effectively reach its goals. This thesis presents a proof of concept of a 5G Network Slice Manager through a web platform specifically developed for this purpose. A Quinta Geração de Redes Móveis (5G) apresenta-se como a mais revolucionária geração de redes móveis até agora. Impulsionada por novos desafios que tecnologias emergentes e casos de uso promovem, o 5G será essencial para potenciar novos serviços e lidar com a exigência dos requisitos que daí advêm. Para atingir estas metas definidas para o 5G, novas tecnologias destacam-se como as Redes Definidas por Software (SDN), a Virtualização de Funções de Rede (NFV) e as Slices de rede. Estas últimas serão essenciais para garantir Qualidades de Serviço e Experiência a serviços verticais que necessitam de garantias de segurança e isolamento dos seus dados enquanto beneficiam de redes virtuais dedicadas cujos elementos físicos são partilhados para outras Slices ou Funções de Rede. Desta forma, os Operadores de Rede conseguem fornecer novos e melhorados serviços enquanto garantem menores custos operacionais e capitais. No entanto, tecnologias como o Slicing de Redes encontram-se permaturas e um sistema prático para a sua gestão entre o cliente e o fornecedor será essencial para alcançar eficientemente os objetivos da mesma. Esta dissertação apresenta uma prova de conceito de um gestor de Slices de Rede 5G através de uma plataforma web desenvolvida para o efeito. Mestrado em Engenharia de Computadores e Telemática

Submitted by Marisa Figueiredo (marisa@ua.pt) on 2020-10-23T10:10:00Z No. of bitstreams: 1 Documento_Henrique_Cruz.pdf: 4821683 bytes, checksum: 5670bbce0f1be4aa75f6ac384fd0e5ef (MD5) Made available in DSpace on 2020-10-23T10:10:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Documento_Henrique_Cruz.pdf: 4821683 bytes, checksum: 5670bbce0f1be4aa75f6ac384fd0e5ef (MD5) Previous issue date: 2019 Mestrado em Engenharia de Computadores e Telemática

Submitted by Carla Jesus (cjesus@ua.pt) on 2019-03-18T13:40:58Z No. of bitstreams: 1 documento.pdf: 14638408 bytes, checksum: ebb55dc04c96d379f2038e8e3464fe25 (MD5) Made available in DSpace on 2019-03-18T13:40:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 documento.pdf: 14638408 bytes, checksum: ebb55dc04c96d379f2038e8e3464fe25 (MD5) Previous issue date: 2018-07-19 Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações

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. Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações

Submitted by Cristina Santos (cmaria@ua.pt) on 2019-01-10T11:34:09Z No. of bitstreams: 1 Documento.pdf: 2927016 bytes, checksum: e47d8ea8633de62dfdb80621c0264258 (MD5) Made available in DSpace on 2019-01-10T11:34:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Documento.pdf: 2927016 bytes, checksum: e47d8ea8633de62dfdb80621c0264258 (MD5) Previous issue date: 2018-07-19 Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações

Driven by the visions of the 5th Generation of Mobile Networks (5G), and with an increasing acceptance of software-based network technologies, such as Network Function Virtualization (NFV) and Software Defined Networks (SDN), a transformation in network infrastructure is presently taking place, along with different requirements in terms of how networks are managed and deployed. One of the significantly changes is a shift in the cloud computing paradigm, moving from a centralized cloud computing towards the edge of the network. This new environment, providing a cloud computing platform at the edge of the network, is referred to as Multi-Acess Edge Computing (MEC). The main feature of MEC is to provide mobile computing, network control and storage to the network edges, enabling computation-intensive and latency-critical applications targeting resource-limited mobile devices. In this thesis a MEC architecture solution is provided, capable of supporting heterogeneous access networks, to assist as a platform for service deployment. Several MEC use case scenarios are evaluated on the proposed scheme, in order to attest the advantages of a MEC deployment. Results show that the proposed environment is significantly faster on performing compute-intensive applications, mainly due to lower end-to-end latency, when compared to traditional centralized cloud servers, translating into energy saving, and reduced backhaul traffic. Impulsionados pelas visões da quinta geração de redes móveis, e com uma crescente aceitação das tecnologias de redes baseadas em software, tais como funções de redes virtualizadas (NFV) e redes definidas por software (SDN), encontramo-nos perante uma transformação na infraestrutura nas redes de telecomunicações, assim como no modo como estas são geridas e implementadas. Uma das alterações mais significativas é a mudança no paradigma de computação na cloud, passando de uma implementação centralizada para uma ramificada na direção das extremidades da rede. Este novo ambiente, que possibilita uma plataforma de computação na extremidade da rede, é denominado de Multi-Access Edge Computing (MEC). A principal característica do MEC é fornecer computação móvel, armazenamento e recursos de rede na extremidade da rede, permitindo que terminais móveis com recursos limitados tenham acesso a aplicações exigentes em termos de latência e computação. Na presente tese, é apresentada uma solução de arquitetura MEC, que suporta ligações a redes de acesso heterogéneas, servindo de plataforma para a implementação de serviços. Alguns cenários MEC foram aplicados e avaliados na plataforma proposta, de forma a demonstrar as vantagens da implementação MEC. Os resultados demonstram que a plataforma proposta é significativamente mais rápida na execução computação intensiva, maioritariamente devido à baixa latência, quando comparado com os tradicionais datacenters centralizados, resultando numa poupança de energia e redução de tráfego no backhaul. Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações

Submitted by Alexandra Bastos (alexandrabastos@ua.pt) on 2020-05-15T15:27:42Z No. of bitstreams: 1 documento.pdf: 2634622 bytes, checksum: 9794e6233017e1944f03f06b089871b6 (MD5) Made available in DSpace on 2020-05-15T15:27:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 documento.pdf: 2634622 bytes, checksum: 9794e6233017e1944f03f06b089871b6 (MD5) Previous issue date: 2018 Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações

The Fifth Generations of Mobile Networks (5G), driven by the aim to further connect today’s society, will have to make use of new emerging technologies such as Software Defined Networking (SDN) and Network Functions Virtulization (NFV) to cope with all the increasing traffic and services that are arising. Critical and Reliable services will make use of these technologies to create new mechanisms and/or to instantiate network functions that have very strict requirements in virtualized environments. The use of these Virtual Network Functions (VNFs) presents several advantages like fast re-instantiation in case of failure or scaling capabilities that are provided by nowadays Cloud infrastructures. In this thesis a study is made comparing the performance of Containers and lightweight Virtual Machines (Unikernels) for the instantiation of a network function in a virtualized environment with restricted resources. It is also implemented a mechanism to ensure the reliability of the VNF. Results show that Containers perform better in the use-case presented and the proposed reliability mechanisms ensure zero downtime for the VNF in case of failure. A Quinta Geração de Redes Móveis (5G), impulsionada pelo objetivo de conectar ainda mais a sociedade dos dias de hoje, terá que fazer uso de novas tecnologias emergentes como as Redes Definidas por Software (SDN) e Virtualização das Funções da Rede (NFV) para lidar com o enorme aumento de tráfego e serviços que estão a surgir. Os serviços Críticos e Fiáveis irão fazer uso destas tecnologias para criar novos mecanismos e/ou instanciar funções de rede que tenham requisitos muito rigorosos em ambientes virtualizados. O uso destas Funções de Rede Virtuais (VNFs) apresenta várias vantagens, como a rápida re-instanciação em caso de falhas ou a capacidade de serem escaladas nos serviços de Cloud fornecidos hoje em dia. Nesta dissertação é feito um estudo em que se compara o desempenho dos Containers e Máquinas Virtuais leves (Unikernels) para a instanciação de uma função de rede num ambiente virtualizado com recursos restritos. Também é implementado um mecanismo para garantir a fiabilidade da VNF. Os resultados demonstram que os Containers têm um melhor desempenho no caso de estudo apresentado e que os mecanismos de fiabilidade propostos asseguram a contínua actividade da VNF em caso de falha. Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações

Submitted by Alexandra Bastos (alexandrabastos@ua.pt) on 2019-05-03T18:21:13Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÂO_67406.pdf: 2905178 bytes, checksum: 92fc04d45fa11c9420ce43e2e0121b17 (MD5) Made available in DSpace on 2019-05-03T18:21:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÂO_67406.pdf: 2905178 bytes, checksum: 92fc04d45fa11c9420ce43e2e0121b17 (MD5) Previous issue date: 2018 Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações

With technologies such as SDN and NFV pushing the the development of the next generation networks, new paradigms, such as Fog Computing, appeared in the network scene. However, these technologies have been associated with the network infrastructure, such as the datacenter. In order for these technologies to be used, for instance, in a Fog Computing scenario it is necessary to, therefore, study and develop these technologies to form new control and operation mechanisms. So, a Fog Computing scenario composed by resource-constrained devices, typical in these types of situations, was developed, and, a solution proposal is presented. The solution consists in customizing an existent VIM, OpenVIM, to this kind of devices, after the implementation of the solution, where a Raspberry Pi is used to exemplify this type of devices. Tests are done to measure and compare this devices to more powerful ones. The tests are comprised by benchmarks runs, focusing on instantiation times, and power consumption. The results show some drawbacks inherent to this kind of devices when compared to more powerful ones. However, it is possible to see the potential that this kind of devices might have in the near future. Com tecnologias como SDN e NFV a impulsionar o desenvolvimento das redes da próxima geração, novos paradigmas como por exemplo, Fog Computing, apareceram na área de redes. Contudo, estas tecnologias têm estado associadas à infraestrutura das redes, como o datacenter. Para que estas tecnologias possam ser utilizadas, como por exemplo, num cenário de Fog Computing é necessário, então, estudar e desenvolver estas tecnologias para formar novos mecanismos de controlo e operação. Desta forma, um cenário de Fog Computing composto por dispositivos com recursos limitados, típicos neste tipo de situação, é desenvolvido, e, uma proposta de solução é apresentada. A solução consiste em adaptar uma VIM existente, OpenVIM, para este tipo de dispositivos, após a implementação da solução, onde um Raspberry Pi é utilizado para exemplificar este tipo de dispositvos. Testes são realizados para medir e comparar como estes dispositivos se comportam em comparação com dispositivos mais poderosos. Estes testes são compostos por testes de desempenho, focando o tempo de instanciação e consumo energético. Os resultados apresentam algumas limitações inerentes a este tipo de dispositivos resultantes dos seus recursos limitados, quando comparados com hardware com maior capacidade. Contudo, é possível verificar o potencial que este tipo de dispositivos podem apresentar no futuro próximo. Mestrado em Engenharia Eletrónica e Telecomunicações