A service-oriented approach for dynamic chaining of virtual network functions over multi-provider software-defined networks

Emerging technologies such as Software-Defined Networks (SDN) and Network Function Virtualization (NFV) promise to address cost reduction and flexibility in network operation while enabling innovative network service delivery models. However, operational network service delivery solutions still need to be developed that actually exploit these technologies, especially at the multi-provider level. Indeed, the implementation of network functions as software running over a virtualized infrastructure and provisioned on a service basis let one envisage an ecosystem of network services that are dynamically and flexibly assembled by orchestrating Virtual Network Functions even across different provider domains, thereby coping with changeable user and service requirements and context conditions. In this paper we propose an approach that adopts Service-Oriented Architecture (SOA) technology-agnostic architectural guidelines in the design of a solution for orchestrating and dynamically chaining Virtual Network Functions. We discuss how SOA, NFV, and SDN may complement each other in realizing dynamic network function chaining through service composition specification, service selection, service delivery, and placement tasks. Then, we describe the architecture of a SOA-inspired NFV orchestrator, which leverages SDN-based network control capabilities to address an effective delivery of elastic chains of Virtual Network Functions. Preliminary results of prototype implementation and testing activities are also presented. The benefits for Network Service Providers are also described that derive from the adaptive network service provisioning in a multi-provider environment through the orchestration of computing and networking services to provide end users with an enhanced service experience

Вдосконалення методу оцінювання інфраструктури підприємства

The object of research is the enterprise infrastructure. The main task of enterprise infrastructure is ensuring the availability of IT services and software for users and support business growth. The main disadvantage of the existing process of evaluating the infrastructure of an enterprise is identification of its main components. One of the most problematic places is the evaluation of the enterprise infrastructure to determine the impact of the introduction of a new IT service in a context of continuous changes in functional requirements of end-users.Based on the results of the analysis of the infrastructure evaluation problems and the existing variants of the term "enterprise infrastructure", the main elements of the enterprise infrastructure are identified. It is proposed to define the infrastructure of the enterprise as a set of interconnected IT services, information and communication technologies integrated by the computer network of the enterprise.In the course of the research, the analysis of the basic methods of evaluating the infrastructure of the enterprise was carried out, their advantages and disadvantages were determined. As a result of the analysis of the enterprise infrastructure evaluation process, an improved method for evaluating the infrastructure of the enterprise was proposed.The proposed method, in contrast to the existing ones, combines quantitative cost evaluation and a qualitative evaluation of the components of the updated infrastructure of the enterprise, allowing a comprehensive evaluation of its infrastructure and formulating recommendations for the application of the selected IT service.The advantage of the proposed method is that it provides the opportunity to form a preliminary evaluation of the planned changes in the infrastructure of the enterprise and thus refuse to make changes in the event of their low efficiency. It is noted that any modification of the infrastructure of an enterprise leads to a change in the indicator of its quality evaluation. Consequently, the detection of the dynamics of the indicator of quality evaluation will allow controlling the quality of the infrastructure of the enterprise. The accumulated statistics makes it possible to identify trends and, on the basis of their analysis, make timely decisions about the need for changes in the infrastructure of the enterprise in order to adapt it to the new conditions.The results of the enterprise infrastructure evaluation can also be used to develop management decisions for the development and improvement of the enterprise.Объектом исследования является инфраструктура предприятия. Основной задачей инфраструктуры предприятия является обеспечение доступности ИТ-сервисов и программного обеспечения для пользователей и поддержка роста бизнеса. Основным недостатком существующего процесса оценки инфраструктуры предприятия является определение основных ее компонентов. Одним из самых проблемных мест является оценка инфраструктуры предприятия для определения влияния от внедрения нового ИТ-сервиса в условиях постоянного изменения функциональных требований конечных пользователей.На основе результатов проведенного анализа проблем оценки инфраструктуры и существующих вариантов термина «инфраструктура предприятия» определены основные элементы инфраструктуры предприятия. Предложено определить инфраструктуру предприятия как набор взаимосвязанных ИТ-сервисов, информационных и коммуникационных технологий, объединенных компьютерной сетью предприятия.В ходе исследования проведен анализ основных методов оценки инфраструктуры предприятия, определены их преимущества и недостатки. В результате анализа процесса оценки инфраструктуры предприятия предложен усовершенствованный метод оценки инфраструктуры предприятия.Предложенный метод, в отличие от существующих, объединяет количественную оценку затрат и качественную оценку компонентов обновленной инфраструктуры предприятия, позволяет комплексно оценить его инфраструктуру и сформировать рекомендации по применению избранное ИТ-сервиса.Преимущество предложенного метода заключается в том, что он дает возможность сформировать предварительную оценку планируемых изменений в инфраструктуры предприятия и тем самым отказаться от проведения изменений в случае их низкой эффективности. Отмечено, что любая модификация инфраструктуры предприятия приводит к изменению показателя оценки его качества. Следовательно, выявление динамики показателя оценки качества позволит контролировать уровень качества инфраструктуры предприятия. Накопленная статистика дает возможность выявить тренды и на основе их анализа своевременно принять решение о необходимости изменений в инфраструктуре предприятия с целью его адаптации к новым условиям.Результаты оценки инфраструктуры предприятия также могут быть использованы для разработки управленческих решений по развитию и совершенствованию предприятия.Об’єктом дослідження є інфраструктура підприємства. Основним завданням інфраструктури підприємства є забезпечення доступності ІТ-сервісів і програмного забезпечення для користувачів і підтримка зростання бізнесу. Основним недоліком існуючого процесу оцінювання інфраструктури підприємства є визначення основних її компонентів. Одним з найбільш проблемних місць є оцінювання інфраструктури підприємства для визначення впливу від впровадження нового ІТ-сервісу в умовах постійної зміни функціональних вимог кінцевих користувачів.На основі результатів проведеного аналізу проблем оцінювання інфраструктури та існуючих варіантів терміну «інфраструктура підприємства» визначено основні елементи інфраструктури підприємства. Запропоновано визначити інфраструктуру підприємства як набір взаємопов’язаних ІТ-сервісів, інформаційних та комунікаційних технологій, об’єднаних комп’ютерною мережею підприємства.В ході дослідження проведено аналіз основних методів оцінювання інфраструктури підприємства, визначено їх переваги та недоліки. В результаті аналізу процесу оцінювання інфраструктури підприємства запропоновано удосконалений метод оцінювання інфраструктури підприємства.Запропонований метод, на відміну від існуючих, поєднує кількісну оцінку витрат і якісну оцінку компонентів оновленої інфраструктури підприємства, що дозволяє комплексно оцінити його інфраструктуру і сформувати рекомендації щодо застосування обраного ІТ-сервісу.Перевага запропонованого методу полягає в тому, що він дає можливість сформувати попередню оцінку планованих змін в інфраструктурі підприємства і тим самим відмовитися від проведення змін в разі їх низької ефективності. Відзначено, що будь-яка модифікація інфраструктури підприємства призводить до зміни показника оцінки його якості. Отже, виявлення динаміки показника оцінки якості дозволить контролювати рівень якості інфраструктури підприємства. Накопичена статистика дає можливість виявити тренди і на основі їх аналізу своєчасно прийняти рішення про необхідність змін в інфраструктурі підприємства з метою його адаптації до нових умов.Результати оцінки інфраструктури підприємства також можуть бути використані для розробки управлінських рішень щодо розвитку і вдосконалення підприємства

Вдосконалення методу оцінювання інфраструктури підприємства

The object of research is the enterprise infrastructure. The main task of enterprise infrastructure is ensuring the availability of IT services and software for users and support business growth. The main disadvantage of the existing process of evaluating the infrastructure of an enterprise is identification of its main components. One of the most problematic places is the evaluation of the enterprise infrastructure to determine the impact of the introduction of a new IT service in a context of continuous changes in functional requirements of end-users.Based on the results of the analysis of the infrastructure evaluation problems and the existing variants of the term "enterprise infrastructure", the main elements of the enterprise infrastructure are identified. It is proposed to define the infrastructure of the enterprise as a set of interconnected IT services, information and communication technologies integrated by the computer network of the enterprise.In the course of the research, the analysis of the basic methods of evaluating the infrastructure of the enterprise was carried out, their advantages and disadvantages were determined. As a result of the analysis of the enterprise infrastructure evaluation process, an improved method for evaluating the infrastructure of the enterprise was proposed.The proposed method, in contrast to the existing ones, combines quantitative cost evaluation and a qualitative evaluation of the components of the updated infrastructure of the enterprise, allowing a comprehensive evaluation of its infrastructure and formulating recommendations for the application of the selected IT service.The advantage of the proposed method is that it provides the opportunity to form a preliminary evaluation of the planned changes in the infrastructure of the enterprise and thus refuse to make changes in the event of their low efficiency. It is noted that any modification of the infrastructure of an enterprise leads to a change in the indicator of its quality evaluation. Consequently, the detection of the dynamics of the indicator of quality evaluation will allow controlling the quality of the infrastructure of the enterprise. The accumulated statistics makes it possible to identify trends and, on the basis of their analysis, make timely decisions about the need for changes in the infrastructure of the enterprise in order to adapt it to the new conditions.The results of the enterprise infrastructure evaluation can also be used to develop management decisions for the development and improvement of the enterprise.Объектом исследования является инфраструктура предприятия. Основной задачей инфраструктуры предприятия является обеспечение доступности ИТ-сервисов и программного обеспечения для пользователей и поддержка роста бизнеса. Основным недостатком существующего процесса оценки инфраструктуры предприятия является определение основных ее компонентов. Одним из самых проблемных мест является оценка инфраструктуры предприятия для определения влияния от внедрения нового ИТ-сервиса в условиях постоянного изменения функциональных требований конечных пользователей.На основе результатов проведенного анализа проблем оценки инфраструктуры и существующих вариантов термина «инфраструктура предприятия» определены основные элементы инфраструктуры предприятия. Предложено определить инфраструктуру предприятия как набор взаимосвязанных ИТ-сервисов, информационных и коммуникационных технологий, объединенных компьютерной сетью предприятия.В ходе исследования проведен анализ основных методов оценки инфраструктуры предприятия, определены их преимущества и недостатки. В результате анализа процесса оценки инфраструктуры предприятия предложен усовершенствованный метод оценки инфраструктуры предприятия.Предложенный метод, в отличие от существующих, объединяет количественную оценку затрат и качественную оценку компонентов обновленной инфраструктуры предприятия, позволяет комплексно оценить его инфраструктуру и сформировать рекомендации по применению избранное ИТ-сервиса.Преимущество предложенного метода заключается в том, что он дает возможность сформировать предварительную оценку планируемых изменений в инфраструктуры предприятия и тем самым отказаться от проведения изменений в случае их низкой эффективности. Отмечено, что любая модификация инфраструктуры предприятия приводит к изменению показателя оценки его качества. Следовательно, выявление динамики показателя оценки качества позволит контролировать уровень качества инфраструктуры предприятия. Накопленная статистика дает возможность выявить тренды и на основе их анализа своевременно принять решение о необходимости изменений в инфраструктуре предприятия с целью его адаптации к новым условиям.Результаты оценки инфраструктуры предприятия также могут быть использованы для разработки управленческих решений по развитию и совершенствованию предприятия.Об’єктом дослідження є інфраструктура підприємства. Основним завданням інфраструктури підприємства є забезпечення доступності ІТ-сервісів і програмного забезпечення для користувачів і підтримка зростання бізнесу. Основним недоліком існуючого процесу оцінювання інфраструктури підприємства є визначення основних її компонентів. Одним з найбільш проблемних місць є оцінювання інфраструктури підприємства для визначення впливу від впровадження нового ІТ-сервісу в умовах постійної зміни функціональних вимог кінцевих користувачів.На основі результатів проведеного аналізу проблем оцінювання інфраструктури та існуючих варіантів терміну «інфраструктура підприємства» визначено основні елементи інфраструктури підприємства. Запропоновано визначити інфраструктуру підприємства як набір взаємопов’язаних ІТ-сервісів, інформаційних та комунікаційних технологій, об’єднаних комп’ютерною мережею підприємства.В ході дослідження проведено аналіз основних методів оцінювання інфраструктури підприємства, визначено їх переваги та недоліки. В результаті аналізу процесу оцінювання інфраструктури підприємства запропоновано удосконалений метод оцінювання інфраструктури підприємства.Запропонований метод, на відміну від існуючих, поєднує кількісну оцінку витрат і якісну оцінку компонентів оновленої інфраструктури підприємства, що дозволяє комплексно оцінити його інфраструктуру і сформувати рекомендації щодо застосування обраного ІТ-сервісу.Перевага запропонованого методу полягає в тому, що він дає можливість сформувати попередню оцінку планованих змін в інфраструктурі підприємства і тим самим відмовитися від проведення змін в разі їх низької ефективності. Відзначено, що будь-яка модифікація інфраструктури підприємства призводить до зміни показника оцінки його якості. Отже, виявлення динаміки показника оцінки якості дозволить контролювати рівень якості інфраструктури підприємства. Накопичена статистика дає можливість виявити тренди і на основі їх аналізу своєчасно прийняти рішення про необхідність змін в інфраструктурі підприємства з метою його адаптації до нових умов.Результати оцінки інфраструктури підприємства також можуть бути використані для розробки управлінських рішень щодо розвитку і вдосконалення підприємства

A Centralized Model for Establishing End-to-End Communication Services via Management Agents

This paper presents a centralized approach for establishing end-to-end communication services via management agents. The main proposal is the modular architecture of the third-party based Service Establishment Agent (SEA). The SEA manages inter-provider service negotiation process with per-domain management agents through an appropriate signaling agent. It also receives and interprets end-toend service requests, selects inter-domain paths, performs mapping of service classes among domains on the path, and evaluates conformance of the offered service level with the required one. It allows implementation of different algorithms for the aforementioned functions as well as their selection and combination according to the predefined management policies. Simulation results show that the proposed model significantly outperforms the distributed model in terms of service negotiation times. In the prototype development process, a policy-based solution for mapping of service classes was implemented. The performance evaluation shows that processing requirements for handling multiple service requests are modest, while benefit of the SEA approach is the lack of need to build long-term consensus among providers about technical choices for achieving network interconnection. The SEA architecture is completely independent of the quality of service mechanisms available in particular domains.</p

A Service-Oriented Approach for Dynamic Chaining of Virtual Network Functions over Multi-Provider Software-Defined Networks

Emerging technologies such as Software-Defined Networks (SDN) and Network Function Virtualization (NFV) promise to address cost reduction and flexibility in network operation while enabling innovative network service delivery models. However, operational network service delivery solutions still need to be developed that actually exploit these technologies, especially at the multi-provider level. Indeed, the implementation of network functions as software running over a virtualized infrastructure and provisioned on a service basis let one envisage an ecosystem of network services that are dynamically and flexibly assembled by orchestrating Virtual Network Functions even across different provider domains, thereby coping with changeable user and service requirements and context conditions. In this paper we propose an approach that adopts Service-Oriented Architecture (SOA) technology-agnostic architectural guidelines in the design of a solution for orchestrating and dynamically chaining Virtual Network Functions. We discuss how SOA, NFV, and SDN may complement each other in realizing dynamic network function chaining through service composition specification, service selection, service delivery, and placement tasks. Then, we describe the architecture of a SOA-inspired NFV orchestrator, which leverages SDN-based network control capabilities to address an effective delivery of elastic chains of Virtual Network Functions. Preliminary results of prototype implementation and testing activities are also presented. The benefits for Network Service Providers are also described that derive from the adaptive network service provisioning in a multi-provider environment through the orchestration of computing and networking services to provide end users with an enhanced service experience

A Service-Oriented Approach for Dynamic Chaining of Virtual Network Functions over Multi-Provider Software-Defined Networks

Emerging technologies such as Software-Defined Networks (SDN) and Network Function Virtualization (NFV) promise to address cost reduction and flexibility in network operation while enabling innovative network service delivery models. However, operational network service delivery solutions still need to be developed that actually exploit these technologies, especially at the multi-provider level. Indeed, the implementation of network functions as software running over a virtualized infrastructure and provisioned on a service basis let one envisage an ecosystem of network services that are dynamically and flexibly assembled by orchestrating Virtual Network Functions even across different provider domains, thereby coping with changeable user and service requirements and context conditions. In this paper we propose an approach that adopts Service-Oriented Architecture (SOA) technology-agnostic architectural guidelines in the design of a solution for orchestrating and dynamically chaining Virtual Network Functions. We discuss how SOA, NFV, and SDN may complement each other in realizing dynamic network function chaining through service composition specification, service selection, service delivery, and placement tasks. Then, we describe the architecture of a SOA-inspired NFV orchestrator, which leverages SDN-based network control capabilities to address an effective delivery of elastic chains of Virtual Network Functions. Preliminary results of prototype implementation and testing activities are also presented. The benefits for Network Service Providers are also described that derive from the adaptive network service provisioning in a multi-provider environment through the orchestration of computing and networking services to provide end users with an enhanced service experience

SLICING-BASED RESOURCE ALLOCATION AND MOBILITY MANAGEMENT FOR EMERGING WIRELESS NETWORKS

The proliferation of smart mobile devices and user applications has continued to contribute to the tremendous volume of data traffic in cellular networks. Moreover, with the feature of heterogeneous connectivity interfaces of these smart devices, it becomes more complex for managing the traffic volume in the context of mobility. To surmount this challenge, service and resource providers are looking for alternative mechanisms that can successfully facilitate managing network resources and mobility in a more dynamic, predictive and distributed manner. New concepts of network architectures such as Software-Defined Network (SDN) and Network Function Virtualization (NFV) have paved the way to move from static to flexible networks. They make networks more flexible (i.e., network providers capable of on-demand provisioning), easily customizable and cost effective. In this regard, network slicing is emerging as a new technology built on the concepts of SDN and NFV. It splits a network infrastructure into isolated virtual networks and allows them to manage network resources based on their requirements and characteristics. Most of the existing solutions for network slicing are facing challenges in terms of resource and mobility management. Regarding resource management, it creates challenges in terms of provisioning network throughput, end-to-end delay, and fairness resources allocation for each slice, whereas, in the case of mobility management, due to the rapid change of user mobility the network slice operator would like to hold the mobility controlling over its clients across different access networks, rather than the network operator, to ensure better services and user experience. In this thesis, we propose two novel architectural solutions to solve the challenges identified above. The first proposed solution introduces a Network Slicing Resource Management (NSRM) mechanism that assigns the required resources for each slice, taking into consideration resource isolation between different slices. The second proposed v solution provides a Mobility Management architecture-based Network Slicing (MMNS) where each slice manages its users across heterogeneous radio access technologies such as WiFi, LTE and 5G networks. In MMNS architecture, each slice has different mobility demands (e.g,. latency, speed and interference) and these demands are governed by a network slice configuration and service characteristics. In addition, NSRM ensures isolating, customizing and fair sharing of distributed bandwidths between various network slices and users belonging to the same slice depending on different requirements of each one. Whereas, MMNS is a logical platform that unifies different Radio Access Technologies (RATs) and allows all slices to share them in order to satisfy different slice mobility demands. We considered two software simulations, namely OPNET Modeler and OMNET++, to validate the performance evaluation of the thesis contributions. The simulation results for both proposed architectures show that, in case of NSRM, the resource blocking is approximately 35% less compared to the legacy LTE network, which it allows to accommodate more users. The NSRM also successfully maintains the isolation for both the inter and intra network slices. Moreover, the results show that the NSRM is able to run different scheduling mechanisms where each network slice guarantee perform its own scheduling mechanism and simultaneously with other slices. Regarding the MMNS, the results show the advantages of the proposed architecture that are the reduction of the tunnelling overhead and the minimization of the handover latency. The MMNS results show the packets delivery cost is optimal by reducing the number of hops that the packets transit between a source node and destination. Additionally, seamless session continues of a user IP-flow between different access networks interfaces has been successfully achieved

Network Function Virtualization Technology Adoption Strategies

Network function virtualization (NFV) is a novel system adopted by service providers and organizations, which has become a critical organizational success factor. Chief information officers (CIOs) aim to adopt NFV to consolidate and optimize network processes unavailable in conventional methods. Grounded in the diffusion of innovation theory (DOI), the purpose of this multiple case research study was to explore strategies chief information officers utilized to adopt NFV technology. Participants include two CIOs, one chief security information officer (CSIO), one chief technical officer (CTO), and two senior information technology (IT) executives. Data were collected through semi-structured telephone interviews and eight organizational documents. Through thematic analysis, four significant themes became apparent: organizational awareness, no hindrances to NFV technology adoption, documentation and implementation plan, and operational costs and efficiency. A key recommendation is for CIOs, CSIOs, CTOs, and senior IT managers to adopt the capability to document globally accepted processes and procedures for seamless adoption of NFV technology. The implications for positive social change include the potential to reduce energy consumption, preserving natural resources, and reducing environmental pollution due to the emission of dangerous gases that cause environmental degradation