Integrated IT and SDN Orchestration of multi-domain multi-layer transport networks

Telecom operators networks' management and control remains partitioned by technology, equipment supplier and networking layer. In some segments, the network operations are highly costly due to the need of the individual, and even manual, configuration of the network equipment by highly specialized personnel. In multi-vendor networks, expensive and never ending integration processes between Network Management Systems (NMSs) and the rest of systems (OSSs, BSSs) is a common situation, due to lack of adoption of standard interfaces in the management systems of the different equipment suppliers. Moreover, the increasing impact of the new traffic flows introduced by the deployment of massive Data Centers (DCs) is also imposing new challenges that traditional networking is not ready to overcome. The Fifth Generation of Mobile Technology (5G) is also introducing stringent network requirements such as the need of connecting to the network billions of new devices in IoT paradigm, new ultra-low latency applications (i.e., remote surgery) and vehicular communications. All these new services, together with enhanced broadband network access, are supposed to be delivered over the same network infrastructure. In this PhD Thesis, an holistic view of Network and Cloud Computing resources, based on the recent innovations introduced by Software Defined Networking (SDN), is proposed as the solution for designing an end-to-end multi-layer, multi-technology and multi-domain cloud and transport network management architecture, capable to offer end-to-end services from the DC networks to customers access networks and the virtualization of network resources, allowing new ways of slicing the network resources for the forthcoming 5G deployments. The first contribution of this PhD Thesis deals with the design and validation of SDN based network orchestration architectures capable to improve the current solutions for the management and control of multi-layer, multi-domain backbone transport networks. These problems have been assessed and progressively solved by different control and management architectures which has been designed and evaluated in real evaluation environments. One of the major findings of this work has been the need of developed a common information model for transport network's management, capable to describe the resources and services of multilayer networks. In this line, the Control Orchestration Protocol (COP) has been proposed as a first contriution towards an standard management interface based on the main principles driven by SDN. Furthermore, this PhD Thesis introduces a novel architecture capable to coordinate the management of IT computing resources together with inter- and intra-DC networks. The provisioning and migration of virtual machines together with the dynamic reconfiguration of the network has been successfully demonstrated in a feasible timescale. Moreover, a resource optimization engine is introduced in the architecture to introduce optimization algorithms capable to solve allocation problems such the optimal deployment of Virtual Machine Graphs over different DCs locations minimizing the inter-DC network resources allocation. A baseline blocking probability results over different network loads are also presented. The third major contribution is the result of the previous two. With a converged cloud and network infrastructure controlled and operated jointly, the holistic view of the network allows the on-demand provisioning of network slices consisting of dedicated network and cloud resources over a distributed DC infrastructure interconnected by an optical transport network. The last chapters of this thesis discuss the management and orchestration of 5G slices based over the control and management components designed in the previous chapters. The design of one of the first network slicing architectures and the deployment of a 5G network slice in a real Testbed, is one of the major contributions of this PhD Thesis.La gestión y el control de las redes de los operadores de red (Telcos), todavía hoy, está segmentado por tecnología, por proveedor de equipamiento y por capa de red. En algunos segmentos (por ejemplo en IP) la operación de la red es tremendamente costosa, ya que en muchos casos aún se requiere con guración individual, e incluso manual, de los equipos por parte de personal altamente especializado. En redes con múltiples proveedores, los procesos de integración entre los sistemas de gestión de red (NMS) y el resto de sistemas (p. ej., OSS/BSS) son habitualmente largos y extremadamente costosos debido a la falta de adopción de interfaces estándar por parte de los diferentes proveedores de red. Además, el impacto creciente en las redes de transporte de los nuevos flujos de tráfico introducidos por el despliegue masivo de Data Centers (DC), introduce nuevos desafíos que las arquitecturas de gestión y control de las redes tradicionales no están preparadas para afrontar. La quinta generación de tecnología móvil (5G) introduce nuevos requisitos de red, como la necesidad de conectar a la red billones de dispositivos nuevos (Internet de las cosas - IoT), aplicaciones de ultra baja latencia (p. ej., cirugía a distancia) y las comunicaciones vehiculares. Todos estos servicios, junto con un acceso mejorado a la red de banda ancha, deberán ser proporcionados a través de la misma infraestructura de red. Esta tesis doctoral propone una visión holística de los recursos de red y cloud, basada en los principios introducidos por Software Defined Networking (SDN), como la solución para el diseño de una arquitectura de gestión extremo a extremo (E2E) para escenarios de red multi-capa y multi-dominio, capaz de ofrecer servicios de E2E, desde las redes intra-DC hasta las redes de acceso, y ofrecer ademas virtualización de los recursos de la red, permitiendo nuevas formas de segmentación en las redes de transporte y la infrastructura de cloud, para los próximos despliegues de 5G. La primera contribución de esta tesis consiste en la validación de arquitecturas de orquestración de red, basadas en SDN, para la gestión y control de redes de transporte troncales multi-dominio y multi-capa. Estos problemas (gestion de redes multi-capa y multi-dominio), han sido evaluados de manera incremental, mediante el diseño y la evaluación experimental, en entornos de pruebas reales, de diferentes arquitecturas de control y gestión. Uno de los principales hallazgos de este trabajo ha sido la necesidad de un modelo de información común para las interfaces de gestión entre entidades de control SDN. En esta línea, el Protocolo de Control Orchestration (COP) ha sido propuesto como interfaz de gestión de red estándar para redes SDN de transporte multi-capa. Además, en esta tesis presentamos una arquitectura capaz de coordinar la gestión de los recursos IT y red. La provisión y la migración de máquinas virtuales junto con la reconfiguración dinámica de la red, han sido demostradas con éxito en una escala de tiempo factible. Además, la arquitectura incorpora una plataforma para la ejecución de algoritmos de optimización de recursos capaces de resolver diferentes problemas de asignación, como el despliegue óptimo de Grafos de Máquinas Virtuales (VMG) en diferentes DCs que minimizan la asignación de recursos de red. Esta tesis propone una solución para este problema, que ha sido evaluada en terminos de probabilidad de bloqueo para diferentes cargas de red. La tercera contribución es el resultado de las dos anteriores. La arquitectura integrada de red y cloud presentada permite la creación bajo demanda de "network slices", que consisten en sub-conjuntos de recursos de red y cloud dedicados para diferentes clientes sobre una infraestructura común. El diseño de una de las primeras arquitecturas de "network slicing" y el despliegue de un "slice" de red 5G totalmente operativo en un Testbed real, es una de las principales contribuciones de esta tesis.La gestió i el control de les xarxes dels operadors de telecomunicacions (Telcos), encara avui, està segmentat per tecnologia, per proveïdors d’equipament i per capes de xarxa. En alguns segments (Per exemple en IP) l’operació de la xarxa és tremendament costosa, ja que en molts casos encara es requereix de configuració individual, i fins i tot manual, dels equips per part de personal altament especialitzat. En xarxes amb múltiples proveïdors, els processos d’integració entre els Sistemes de gestió de xarxa (NMS) i la resta de sistemes (per exemple, Sistemes de suport d’operacions - OSS i Sistemes de suport de negocis - BSS) són habitualment interminables i extremadament costosos a causa de la falta d’adopció d’interfícies estàndard per part dels diferents proveïdors de xarxa. A més, l’impacte creixent en les xarxes de transport dels nous fluxos de trànsit introduïts pel desplegament massius de Data Centers (DC), introdueix nous desafiaments que les arquitectures de gestió i control de les xarxes tradicionals que no estan llestes per afrontar. Per acabar de descriure el context, la cinquena generació de tecnologia mòbil (5G) també presenta nous requisits de xarxa altament exigents, com la necessitat de connectar a la xarxa milers de milions de dispositius nous, dins el context de l’Internet de les coses (IOT), o les noves aplicacions d’ultra baixa latència (com ara la cirurgia a distància) i les comunicacions vehiculars. Se suposa que tots aquests nous serveis, juntament amb l’accés millorat a la xarxa de banda ampla, es lliuraran a través de la mateixa infraestructura de xarxa. Aquesta tesi doctoral proposa una visió holística dels recursos de xarxa i cloud, basada en els principis introduïts per Software Defined Networking (SDN), com la solució per al disseny de una arquitectura de gestió extrem a extrem per a escenaris de xarxa multi-capa, multi-domini i consistents en múltiples tecnologies de transport. Aquesta arquitectura de gestió i control de xarxes transport i recursos IT, ha de ser capaç d’oferir serveis d’extrem a extrem, des de les xarxes intra-DC fins a les xarxes d’accés dels clients i oferir a més virtualització dels recursos de la xarxa, obrint la porta a noves formes de segmentació a les xarxes de transport i la infrastructura de cloud, pels propers desplegaments de 5G. La primera contribució d’aquesta tesi doctoral consisteix en la validació de diferents arquitectures d’orquestració de xarxa basades en SDN capaces de millorar les solucions existents per a la gestió i control de xarxes de transport troncals multi-domini i multicapa. Aquests problemes (gestió de xarxes multicapa i multi-domini), han estat avaluats de manera incremental, mitjançant el disseny i l’avaluació experimental, en entorns de proves reals, de diferents arquitectures de control i gestió. Un dels principals troballes d’aquest treball ha estat la necessitat de dissenyar un model d’informació comú per a les interfícies de gestió de xarxes, capaç de descriure els recursos i serveis de la xarxes transport multicapa. En aquesta línia, el Protocol de Control Orchestration (COP, en les seves sigles en anglès) ha estat proposat en aquesta Tesi, com una primera contribució cap a una interfície de gestió de xarxa estàndard basada en els principis bàsics de SDN. A més, en aquesta tesi presentem una arquitectura innovadora capaç de coordinar la gestió de els recursos IT juntament amb les xarxes inter i intra-DC. L’aprovisionament i la migració de màquines virtuals juntament amb la reconfiguració dinàmica de la xarxa, ha estat demostrat amb èxit en una escala de temps factible. A més, l’arquitectura incorpora una plataforma per a l’execució d’algorismes d’optimització de recursos, capaços de resoldre diferents problemes d’assignació, com el desplegament òptim de Grafs de Màquines Virtuals (VMG) en diferents ubicacions de DC que minimitzen la assignació de recursos de xarxa entre DC. També es presenta una solució bàsica per a aquest problema, així com els resultats de probabilitat de bloqueig per a diferents càrregues de xarxa. La tercera contribució principal és el resultat dels dos anteriors. Amb una infraestructura de xarxa i cloud convergent, controlada i operada de manera conjunta, la visió holística de la xarxa permet l’aprovisionament sota demanda de "network slices" que consisteixen en subconjunts de recursos d’xarxa i cloud, dedicats per a diferents clients, sobre una infraestructura de Data Centers distribuïda i interconnectada per una xarxa de transport òptica. Els últims capítols d’aquesta tesi tracten sobre la gestió i organització de "network slices" per a xarxes 5G en funció dels components de control i administració dissenyats i desenvolupats en els capítols anteriors. El disseny d’una de les primeres arquitectures de "network slicing" i el desplegament d’un "slice" de xarxa 5G totalment operatiu en un Testbed real, és una de les principals contribucions d’aquesta tesi.Postprint (published version

Quality of service, security and trustworthiness for network slices

(English) The telecommunications' systems are becoming much more intelligent and dynamic due to the expansion of the multiple network types (i.e., wired, wireless, Internet of Things (IoT) and cloud-based networks). Due to this network variety, the old model of designing a specific network for a single purpose and so, the coexistence of different and multiple control systems is evolving towards a new model in which the use of a more unified control system is able to offer a wide range of services for multiple purposes with different requirements and characteristics. To achieve this situation, the networks have become more digital and virtual thanks to the creation of the Software-Defined Networking (SDN) and the Network Function Virtualization (NFV).Network Slicing takes the strengths from these two technologies and allows the network control systems to improve their performance as the services may be deployed and their interconnection configured through multiple-transport domains by using NFV/SDN tools such as NFV-Orchestrators (NFV-O) and SDN Controllers. This thesis has the main objective to contribute to the state of the art of Network Slicing, with a special focus on security aspects towards the architectures and processes to deploy, monitor and enforce secured and trusted resources to compose network slices. Finally, this document is structured in eight chapters: Chapter 1 provides the motivation and objectives of this thesis which describes to where this thesis contributes and what it was expected to study, evaluate and research. Chapter 2 presents the background necessary to understand the following chapters. This chapter presents a state of the art with three clear sections: 1) the key technologies necessary to create network slices, 2) an overview about the relationship between Service Level Agreements (SLAs) and network slices with a specific view on Security Service Level Agreements (SSLAs), and, 3) the literature related about distributed architectures and systems and the use of abstraction models to generate trust, security, and avoid management centralization. Chapter 3 introduces the research done associated to Network Slicing. First with the creation of network slices using resources placed multiple computing and transport domains. Then, this chapter illustrates how the use of multiple virtualization technologies allows to have more efficient network slices deployments and where each technology fits better to accomplish the performance improvements. Chapter 4 presents the research done about the management of network slices and the definition of SLAs and SSLAs to define the service and security requirements to accomplish the expected QoS and the right security level. Chapter 5 studies the possibility to change at certain level the trend to centralise the control and management architectures towards a distributed design. Chapter 6 follows focuses on the generation of trust among service resources providers. This chapter first describes how the concept of trust is mapped into an analytical system and then, how the trust management among providers and clients is done in a transparent and fair way. Chapter 7 is devoted to the dissemination results and presents the set of scientific publications produced in the format of journals, international conferences or collaborations. Chapter 8 concludes the work and outcomes previously presented and presents possible future research.(Català) Els sistemes de telecomunicacions s'estan tornant molt més intel·ligents i dinàmics degut a l'expansió de les múltiples classes de xarxes (i.e., xarxes amb i sense fils, Internet of Things (IoT) i xarxes basades al núvol). Tenint en consideració aquesta varietat d'escenaris, el model antic de disseny d'una xarxa enfocada a una única finalitat i, per tant, la una coexistència de varis i diferents sistemes de control està evolucionant cap a un nou model en el qual es busca unificar el control cap a un sistema més unificat capaç d'oferir una amplia gama de serveis amb diferents finalitats, requeriments i característiques. Per assolir aquesta nova situació, les xarxes han hagut de canviar i convertir-se en un element més digitalitzat i virtualitzat degut a la creació de xarxes definides per software i la virtualització de les funcions de xarxa (amb anglès Software-Defined Networking (SDN) i Network Function Virtualization (NFV), respectivament). Network Slicing fa ús dels punts forts de les dues tecnologies anteriors (SDN i NFV) i permet als sistemes de control de xarxes millorar el seu rendiment ja que els serveis poden ser desaplegats i la seva interconnexió a través de múltiples dominis de transport configurada fent servir eines NFV/SDN com per exemple orquestradors NFV (NFV-O) i controladors SDN. Aquesta tesi té com a objectiu principal, contribuir en diferents aspectes a la literatura actual al voltant de les network slices. Més concretament, el focus és en aspectes de seguretat de cara a les arquitectures i processos necessaris per desplegar, monitoritzar i aplicar recursos segurs i fiables per generar network slices. Finalment, el document es divideix en 8 capítols: El Capítol 1correspon a la introducció de la temàtica principal, la motivació per estudiar-la i els objectius plantejats a l'inici dels estudis de doctorat. El Capítol 2 presenta un recull d'elements i exemples en la literatura actual per presentar els conceptes bàsics i necessaris en relació a les tecnologies NFV, SDN i Network Slicing. El Capítol 3 introdueix el lector a les tasques i resultats obtinguts per l'estudiant respecte l'ús de network slices enfocades en escenaris amb múltiples dominis de transport i posteriorment en la creació i gestió de network slices Híbrides que utilitzen diferents tecnologies de virtualització. El Capítol 4 s'enfoca en l'ús d’eines de monitorització tant en avaluar i assegurar que es compleixen els nivells esperats de qualitat del servei i sobretot de qualitat de seguretat de les network slices desplegades. Per fer-ho s'estudia l'ús de contractes de servei i de seguretat, en anglès: Service Level Agreements i Security Service Level Agreements. El Capítol 5 estudia la possibilitat de canviar el model d'arquitectura per tal de no seguir centralitzant la gestió de tots els dominis en un únic element, aquest capítol presenta la feina feta en l'ús del Blockchain com a eina per canviar el model de gestió de recursos de múltiples dominis cap a un punt de vista cooperatiu i transparent entre dominis. El Capítol 6 segueix el camí iniciat en el capítol anterior i presenta un escenari en el qual a part de tenir múltiples dominis, també tenim múltiples proveïdors oferint un mateix servei (multi-stakeholder). En aquest cas, l'objectiu del Blockchain passa a ser la generació, gestió i distribució de paràmetres de reputació que defineixin un nivell de fiabilitat associat a cada proveïdor. De manera que, quan un client vulgui demanar un servei, pugui veure quins proveïdors són més fiables i en quins aspectes tenen millor reputació. El Capítol 7 presenta les tasques de disseminació fetes al llarg de la tesi. El Capítol 8 finalitza la tesi amb les conclusions finals.Postprint (published version

Dynamic Virtual Network Reconfiguration Over SDN Orchestrated Multitechnology Optical Transport Domains

Network virtualization is an emerging technique that enables multiple tenants to share an underlying physical infrastructure, isolating the traffic running over different virtual infrastructures/tenants. This technique aims to improve network utilization, while reducing the complexities in terms of network management for operators. Applied to this context, software defined networking (SDN) paradigm can ease network configurations by enabling network programmability and automation, which reduces the amount of operations required from both service and infrastructure providers. SDN techniques are decreasing vendor lock-in issues due to specific configuration methods or protocols. Application-based Network Operations (ABNO) is a toolbox of key network functional components with the goal of offering application-driven network management. Service provisioning using ABNO may involve direct configuration of data plane elements or delegate it to several control plane modules. We validate the applicability of ABNO to multi-tenant virtual networks in multi-technology optical domains based on two scenarios, in which multiple control plane instances are orchestrated by the architecture. Congestion Detection and Failure Recovery, are chosen to demonstrate fast recalculation and reconfiguration, while hiding the configurations in the physical layer from the upper layer.Grant numbers : supported by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness through the project FARO (TEC2012-38119)

End-to-end network service orchestration in heterogeneous domains for next-generation mobile networks

5G marks the beginning of a deep revolution in the mobile network ecosystem, transitioning to a network of services to satisfy the demands of new players, the vertical industries. This revolution implies a redesign of the overall mobile network architecture where complexity, heterogeneity, dynamicity, and flexibility will be the rule. Under such context, automation and programmability are essential to support this vision and overcome current rigid network operation processes. Software Defined Networking (SDN), Network Function Virtualization (NFV) and Network slicing are key enabling techniques to provide such capabilities. They are complementary, but they are still in its infancy and the synergies between them must be exploited to realise the mentioned vision. The aim of this thesis is to further contribute to its development and integration in next generation mobile networks by designing an end-to-end (E2E) network service orchestration (NSO) architecture, which aligned with some guidelines and specifications provided by main standardization bodies, goes beyond current management and orchestration (MANO) platforms to fulfil network service lifetime requirements in heterogeneous multi-technology/administrative network infrastructures shared by concurrent instances of diverse network services. Following a bottom-up approach, we start studying some SDN aspects related to the management of wireless network elements and its integration into hierarchical control architectures orchestrating networking resources in a multi-technology (wireless, optical, packet) infrastructure. Then, this work is integrated in an infrastructure manager module executing the joint resource abstraction and allocation of network and compute resources in distributed points of presence (PoPs) connected by a transport network, aspect which is not (or lightly) handled by current MANO platforms. This is the module where the integration between NFV and SDN techniques is executed. This integration is commanded by a Service Orchestrator module, in charge of automating the E2E lifecycle management of network services implementing network slices (NS) based on the vertical requirements, the available infrastructure resources, and, while fulfilling service level agreement (SLA) also during run-time operation. This architecture, focused on single administrative domain (AD) scenarios, constitutes the first group of contributions of this thesis. The second group of contributions evolves this initial architecture to deal with the orchestration and sharing of NS and its network slice subnet instances (NSSIs) involving multiple ADs. The main differential aspect with current state-of-the-art solutions is the consideration of resource orchestration aspects during the whole orchestration process. This is fundamental to achieve the interconnection of NSSIs, hence making the E2E multi-domain orchestration and network slicing a reality in practice. Additionally, this work also considers SLA management aspects by means of scaling actions during run-time operation in such complex scenarios. The third group of contributions demonstrate the validity and applicability of the resulting architectures, workflows, and interfaces by implementing and evaluating them in real experimental infrastructures featuring multiple ADs and transport technologies interconnecting distributed computing PoPs. The performed experimentation considers network service definitions close to real vertical use cases, namely automotive and eHealth, which help bridging the gap between network providers and vertical industries stakeholders. Experimental results show that network service creation and scaling times in the order of minutes can be achieved for single and multi-AD scenarios, in line with 5G network targets. Moreover, these measurements serve as a reference for benchmarking the different operations involved during the network service deployment. Such analysis are limited in current literature.5G marca el inicio de una gran revolución en las redes móviles, convirtiéndose en redes orientadas a servicios para satisfacer las demandas de nuevos actores, las industrias verticales. Esta revolución supone un rediseño total de la arquitectura de red donde la complejidad, heterogeneidad, dinamicidad y flexibilidad serán la norma. En este contexto, la automatización y programabilidad serán esenciales para superar los rígidos procesos actuales de operación de red. Las redes definidas por software (SDN), la virtualización de funciones de red (NFV) y el particionamiento de redes son técnicas clave para proporcionar dichas capacidades. Éstas son complementarias, pero aún recientes y sus sinergias se deben explotar para realizar la nueva visión. El objetivo de esta tesis es contribuir a su desarrollo e integración en la nuevas generaciones de redes móviles mediante el diseño de una arquitectura de orquestación de servicios de red (NSO) extremo a extremo (E2E), que alineada con algunas pautas y especificaciones de los principales organismos de estandarización, va más allá de los actuales sistemas de gestión y orquestación (MANO) para instanciar y garantizar los requisitos de los diversos servicios de red desplegados concurrentemente en infraestructuras heterogéneas compartidas que combinan múltiples tecnologías y dominios administrativos (AD). Siguiendo un enfoque ascendente, comenzamos a estudiar aspectos de SDN relacionados con la gestión de elementos de red inalámbricos y su integración en arquitecturas jerárquicas de orquestación de recursos de red en infraestructuras multi tecnología (inalámbrica, óptica, paquetes). Luego, este trabajo se integra en un módulo de administración de infraestructura que ejecuta de forma conjunta la abstracción y la asignación de recursos de red y computación en múltiples puntos de presencia (PoP) distribuidos conectados por una red de transporte, aspecto que no está (o ligeramente) considerado por los actuales sistemas MANO. Este módulo ejecuta la integración de las técnicas NFV y SDN. Esta integración está dirigida por el módulo Orquestador de Servicios, que automatiza la gestión E2E del ciclo de vida de los servicios de red implementando las diferentes particiones de red en base a los requisitos de los verticales, los recursos de infraestructura disponibles y mientras cumple los acuerdos de nivel de servicio (SLA) durante la operación del servicio. Esta arquitectura, centrada en escenarios con un único AD, forma el primer grupo de contribuciones de esta tesis. El segundo grupo de contribuciones evoluciona esta arquitectura abordando la orquestación y compartición de particiones de red y sus componentes (NSSIs) en escenarios con múltiples AD. La consideración detallada de aspectos de orquestación de recursos es el principal aspecto diferencial con la literatura. Esto es fundamental para la interconexión de NSSIs, haciendo realidad la orquestación E2E y el particionamiento de red en escenarios con múltiples AD. Además, se considera la gestión de SLA mediante acciones de escalado durante la operación del servicio en los escenarios mencionados. El tercer grupo de contribuciones valida las arquitecturas, procedimientos e interfaces resultantes pues se han implementado y evaluado sobre infraestructuras experimentales reales que presentan múltiples AD y tecnologías de transporte interconectando PoP distribuidos. Esta experimentación considera definiciones de servicios de red cercanos a casos de uso de verticales reales, como automoción y eHealth, ayudando a cubrir la brecha entre los proveedores de red y los verticales. Los resultados experimentales muestran que la creación y el escalado de servicios de red se pueden realizar en pocos minutos en escenarios con un único o múltiples ADs, en línea con los indicadores de red objetivos de 5G. Estas medidas, escasas en la literatura actual, sirven como referencia para caracterizar las diferentes operaciones involucradas durante el despliegue de servicios.Postprint (published version

Orchestrating Service Migration for Low Power MEC-Enabled IoT Devices

Multi-Access Edge Computing (MEC) is a key enabling technology for Fifth Generation (5G) mobile networks. MEC facilitates distributed cloud computing capabilities and information technology service environment for applications and services at the edges of mobile networks. This architectural modification serves to reduce congestion, latency, and improve the performance of such edge colocated applications and devices. In this paper, we demonstrate how reactive service migration can be orchestrated for low-power MEC-enabled Internet of Things (IoT) devices. Here, we use open-source Kubernetes as container orchestration system. Our demo is based on traditional client-server system from user equipment (UE) over Long Term Evolution (LTE) to the MEC server. As the use case scenario, we post-process live video received over web real-time communication (WebRTC). Next, we integrate orchestration by Kubernetes with S1 handovers, demonstrating MEC-based software defined network (SDN). Now, edge applications may reactively follow the UE within the radio access network (RAN), expediting low-latency. The collected data is used to analyze the benefits of the low-power MEC-enabled IoT device scheme, in which end-to-end (E2E) latency and power requirements of the UE are improved. We further discuss the challenges of implementing such schemes and future research directions therein

Real Time Control for Intelligent 6G Networks

The benefits of telemetry for optical networking have been shown in the literature, and several telemetry architectures have been defined. In general, telemetry data is collected from observation points in the devices and sent to a central system running besides the Software Defined Networking (SDN) controller. In this project, we try to develop a telemetry architecture that supports intelligent data aggregation and nearby data collection. Several frameworks and technologies have been explored to ensure that they fit well into the architecture's composition. A description of these different technologies is presented in this work, along with a comparison between their main features and downsides. Some intelligent techniques, aka. Algorithms have been stated and tested within architecture, showing their benefits by reducing the amount of data processed. In the design of this architecture, the main issues related to distributed systems have been faced, and some initial solutions have been proposed. In particular, several security solutions have been explored to deal with threats but also with scalability and performance issues, trying to find a balance between performance and security. Finally, two use cases are presented, showing a real implementation of the architecture that has been presented at conferences and validated within the project's development

Multi-partner Demonstration of BGPLS enabled multi-domain EON control and instantiation with H-PCE

The control of multidomain elastic optical networks (EONs) is possible by combining Hierarchical Path Computation Element (H-PCE)-based computation, Border Gateway Protocol with Extensions for Traffic Engineering Link State Information (BGP-LS) topology discovery, remote instantiation via Path Computation Element Communication Protocol (PCEP), and signaling via Resource Reservation Protocol with Extensions for Traffic Engineering (RSVP-TE). Two evolutionary architectures are considered, one based on stateless H-PCE, PCEP instantiation, and end-to-end RSVP-TE signaling (SL-E2E), and a second one based on stateful active H-PCE with per-domain instantiation and stitching. This paper presents the first multiplatform demonstration that fully validates both control architectures achieving multiprotocol interoperability. SL-E2E leads to slightly faster provisioning but needs to keep the state of the stitching of the end-to-end label-switched paths in the parent PCE

Demonstration of latency-aware 5G network slicing on optical metro networks

The H2020 METRO-HAUL European project has architected a latency-aware, cost-effective, agile, and programmable optical metro network. This includes the design of semi-disaggregated metro nodes with compute and storage capabilities, which interface effectively with both 5G access and multi-Tbit/s elastic optical networks in the core. In this paper, we report the automated deployment of 5G services, in particular, a public safety video surveillance use case employing low-latency object detection and tracking using on-camera and on-the-edge analytics. The demonstration features flexible deployment of network slice instances, implemented in terms of ETSI NFV Network Services. We summarize the key findings in a detailed analysis of end-to-end quality of service, service setup time, and soft-failure detection time. The results show that the round-trip-time over an 80 km link is under 800 µs and the service deployment time under 180 seconds.Horizon 2020 Framework Programme (761727); Bundesministerium für Bildung und Forschung (16KIS0979K).Peer ReviewedArticle signat per 25 autors/es: B. Shariati, Fraunhofer HHI, Berlin, Germany / L. Velasco, Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona, Spain / J.-J. Pedreno-Manresa, ADVA, Munich, Germany / A. Dochhan, ADVA, Munich, Germany / R. Casellas, Centre Tecnològic Telecomunicacions Catalunya, Castelldefels, Spain / A. Muqaddas, University of Bristol, Bristol, UK / O. Gonzalez de Dios, Telefónica, Madrid, Spain / L. Luque Canto, Telefónica, Madrid, Spain / B. Lent, Qognify GmbH, Bruchsal, Germany / J. E. Lopez de Vergara, Naudit HPCN, Madrid, Spain / S. Lopez-Buedo, Naudit HPCN, Madrid, Spain / F. Moreno, Universidad Politécnica de Cartagena, Cartagena, Spain / P. Pavon, Universidad Politécnica de Cartagena, Cartagena, Spain / M. Ruiz, Universitat Politècnica de Catalunya, Barcelona, Spain / S. K. Patri, ADVA, Munich, Germany / A. Giorgetti, CNIT, Pisa, Italy / F. Cugini, CNIT, Pisa, Italy / A. Sgambelluri, CNIT, Pisa, Italy / R. Nejabati, University of Bristol, Bristol, UK / D. Simeonidou, University of Bristol, Bristol, UK / R.-P. Braun, Deutsche Telekom, Germany / A. Autenrieth, ADVA, Munich, Germany / J.-P. Elbers, ADVA, Munich, Germany / J. K. Fischer, Fraunhofer HHI, Berlin, Germany / R. Freund, Fraunhofer HHI, Berlin, GermanyPostprint (author's final draft