Flat Cellular (UMTS) Networks

Traditionally, cellular systems have been built in a hierarchical manner: many specialized cellular access network elements that collectively form a hierarchical cellular system. When 2G and later 3G systems were designed there was a good reason to make system hierarchical: from a cost-perspective it was better to concentrate traffic and to share the cost of processing equipment over a large set of users while keeping the base stations relatively cheap. However, we believe the economic reasons for designing cellular systems in a hierarchical manner have disappeared: in fact, hierarchical architectures hinder future efficient deployments. In this paper, we argue for completely flat cellular wireless systems, which need just one type of specialized network element to provide radio access network (RAN) functionality, supplemented by standard IP-based network elements to form a cellular network. While the reason for building a cellular system in a hierarchical fashion has disappeared, there are other good reasons to make the system architecture flat: (1) as wireless transmission techniques evolve into hybrid ARQ systems, there is less need for a hierarchical cellular system to support spatial diversity; (2) we foresee that future cellular networks are part of the Internet, while hierarchical systems typically use interfaces between network elements that are specific to cellular standards or proprietary. At best such systems use IP as a transport medium, not as a core component; (3) a flat cellular system can be self scaling while a hierarchical system has inherent scaling issues; (4) moving all access technologies to the edge of the network enables ease of converging access technologies into a common packet core; and (5) using an IP common core makes the cellular network part of the Internet

Quality of service and mobility management in IP-based radio access networks

Master'sMASTER OF ENGINEERIN

Handover Implementation in a 5G SDN-based Mobile Network Architecture

This work is partially supported by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness and the European Regional Development Fund (project TIN2013-46223-P), and the Spanish Ministry of Education, Culture and Sport (FPU grant 13/04833).Requirements for 5G mobile networks includes a higher flexibility, scalability, cost effectiveness and energy efficiency. Towards these goals, Software Defined Networking (SDN) and Network Functions Virtualization have been adopted in recent proposals for future mobile networks architectures because they are considered critical technologies for 5G. In this paper, we propose an X2-based handover implementation in an SDNbased and partially virtualized LTE architecture. Moreover, the architecture considered operates at link level, which provides lower latency and higher scalability. In our implementation, we use MPLS tunnels for user plane instead of GTP-U protocol, which introduces a significant overhead. To verify the correct operation of our system, we developed a simulator. It implements the messages exchange and processing of the primary network entities. Using this tool we measured the handover preparation and completion times, whose estimated values were roughly 6.94 ms and 8.31 ms, respectively, according to our experimental setup. These latencies meet the expected requirements concerning control plane delay budgets for 5G networks.This work is partially supported by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness and the European Regional Development Fund (project TIN2013-46223-P)Spanish Ministry of Education, Culture and Sport (FPU grant 13/04833

Dimensioning and optimizing mobile networks with performance management system

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia suorituskyvyn hallintajärjestelmän käyttöä mobiiliverkkojen mitoituksen ja optimoinnin apuna. Työssä käydään suurpiirteisesti läpi tärkeimmät radioteknologiat ja niiden vaatimukset, sekä erilaiset palvelut, joita ne mahdollistavat. Käsiteltäviä radioteknologioita ovat GSM, GRPS, EDGE, UMTS, HSPA ja pintaa raapaistaan myös seuraavan sukupolven radioteknologioiden ympäriltä. Lisäksi käydään läpi tärkeimmät liityntäverkon siirtoteknologit, eli TDM, ATM, Ethernet, IP ja MPLS, ja selvitetään, miten niissä voidaan välittää palvelunlaatua sekä mitä käyttö- ja kunnossapitomenetelmiä ne mahdollistavat. Itse suorituskyvyn hallinta liittyy olennaisena osana verkonhallintaprosessiin virheen hallinnan sekä muiden OAM-menetelmien ohella. Suorituskykykyselyiden tuloksena voidaan laskea erilaisia suorituskykyindikaattoreita, joita voidaan käyttää erilaisiin verkonhallinnan tarpeisiin. Työssä tutkitaan erityisesti, millaisia suorituskykymittauksia liityntäverkoissa kannattaisi tehdä ja etenkin missä verkon osissa niistä voisi olla hyötyä. Työssä käydään läpi myös erilaisten suorituskyvyn hallintajärjestelmien integraatiota, jota monitasoisissa usean valmistajan verkoissa usein saatetaan tarvita. Itse mitoitus- ja optimointiprosessin yhteydessä selvitetään nimenomaan suorituskyvyn hallintajärjestelmän käyttöä liityntäverkoissa. Samalla selvitetään, mitkä mitoitus- ja optimointiratkaisut saattaisivat sopia liityntäverkkoihin. Valitettavasti työssä esitetään erilaisia mitoitus- ja optimointimenetelmiä varsin suppeasti. Tähän on suurimpana syynä se, ettei operaattorien keskuudessa olla menetelmiä juurikaan käytetty. Näihin päiviin asti operaattoreille on riittänyt pelkästään kapasiteetin lisääminen, mutta uusien ja nopeampien radioteknologioiden myötä se ei tule enää riittämään. Toivottavasti tulevaisuudessa tulemmekin näkemään pitkälle kehittyneitä mitoitus- ja optimointiratkaisuja pitkälle kehittyneiden verkon- ja suorituskyvynhallintajärjestelmien ohella.The purpose of this master's thesis was to investigate the dimensioning and optimizing of the mobile networks with a performance management system. The thesis discusses at the general level the most important radio technologies, their requirements and different services they provide. The radio technologies studied are GSM, GPRS, EDGE, UTMS, HSPA, and the next generation technologies. Additionally, the most important access transport technologies have been discussed; including TDM, ATM, Ethernet, IP and MPLS, and their abilities to deliver quality of service and what operation and maintenance methods they provide. Performance management system is a major component in the network management process, along with fault management and other OAM methods. Various performance indicators can be calculated from the performance queries, and they can be used for the needs of network management. The thesis examines in particular, what kind of performance measurements should be done in the access networks, focusing on what network segments receive the most benefit from it. Also, the thesis studies the implementation of different performance management systems integration, as it is often needed in multi vendor hierarchical networks. The use of performance management systems in access networks is sorted with the dimensioning and optimizing process to discover, what kind of dimensioning and optimizing solutions would fit in the access networks. Unfortunately, there are relatively few solutions in the thesis, because operators have not yet implemented any such methods. To this date, simply adding more capacity has been enough for operators. However, combined with new and faster radio technologies it will no longer be sufficient anymore. Hopefully, in the future we will see highly sophisticated dimensioning and optimizing solutions built into performance management systems

Contribution to resource management in cellular access networks with limited backhaul capacity

La interfaz radio de los sistemas de comunicaciones móviles es normalmente considerada como la única limitación de capacidad en la red de acceso radio. Sin embargo, a medida que se van desplegando nuevas y más eficientes interfaces radio, y de que el tráfico de datos y multimedia va en aumento, existe la creciente preocupación de que la infraestructura de transporte (backhaul) de la red celular pueda convertirse en el cuello de botella en algunos escenarios. En este contexto, la tesis se centra en el desarrollo de técnicas de gestión de recursos que consideran de manera conjunta la gestión de recursos en la interfaz radio y el backhaul. Esto conduce a un nuevo paradigma donde los recursos del backhaul se consideran no sólo en la etapa de dimensionamiento, sino que además son incluidos en la problemática de gestión de recursos. Sobre esta base, el primer objetivo de la tesis consiste en evaluar los requerimientos de capacidad en las redes de acceso radio que usan IP como tecnología de transporte, de acuerdo a las recientes tendencias de la arquitectura de red. En particular, se analiza el impacto que tiene una solución de transporte basada en IP sobre la capacidad de transporte necesaria para satisfacer los requisitos de calidad de servicio en la red de acceso. La evaluación se realiza en el contexto de la red de acceso radio de UMTS, donde se proporciona una caracterización detallada de la interfaz Iub. El análisis de requerimientos de capacidad se lleva a cabo para dos diferentes escenarios: canales dedicados y canales de alta velocidad. Posteriormente, con el objetivo de aprovechar totalmente los recursos disponibles en el acceso radio y el backhaul, esta tesis propone un marco de gestión conjunta de recursos donde la idea principal consiste en incorporar las métricas de la red de transporte dentro del problema de gestión de recursos. A fin de evaluar los beneficios del marco de gestión de recursos propuesto, esta tesis se centra en la evaluación del problema de asignación de base, como estrategia para distribuir el tráfico entre las estaciones base en función de los niveles de carga tanto en la interfaz radio como en el backhaul. Este problema se analiza inicialmente considerando una red de acceso radio genérica, mediante la definición de un modelo analítico basado en cadenas de Markov. Dicho modelo permite calcular la ganancia de capacidad que puede alcanzar la estrategia de asignación de base propuesta. Posteriormente, el análisis de la estrategia propuesta se extiende considerando tecnologías específicas de acceso radio. En particular, en el contexto de redes WCDMA se desarrolla un algoritmo de asignación de base basado en simulatedannealing cuyo objetivo es maximizar una función de utilidad que refleja el grado de satisfacción de las asignaciones respecto los recursos radio y transporte. Finalmente, esta tesis aborda el diseño y evaluación de un algoritmo de asignación de base para los futuros sistemas de banda ancha basados en OFDMA. En este caso, el problema de asignación de base se modela como un problema de optimización mediante el uso de un marco de funciones de utilidad y funciones de coste de recursos. El problema planteado, que considera que existen restricciones de recursos tanto en la interfaz radio como en el backhaul, es mapeado a un problema de optimización conocido como Multiple-Choice Multidimensional Knapsack Problem (MMKP). Posteriormente, se desarrolla un algoritmo de asignación de base heurístico, el cual es evaluado y comparado con esquemas de asignación basados exclusivamente en criterios radio. El algoritmo concebido se basa en el uso de los multiplicadores de Lagrange y está diseñado para aprovechar de manera simultánea el balanceo de carga en la intefaz radio y el backhaul.Postprint (published version

Vergleich von QoS- und Mobilitätsmechanismen in Backhaul-Netzen für 4G Mobilfunk

Die vorliegende Diplomarbeit behandelt den Vergleich von QoS- und Mobilitätsmechanismen in der LTE/SAE-Architektur. Nach der Einführung in die LTE/SAE-Architektur wird dargestellt, wie die QoS und die Mobilität im Standard des 3GPP gewährleitet wird. Danach erfolgt eine Untersuchung der Technologien PMIP, Ethernet und MPLS, ob sie sich als Alternativen für die standardisierten Mechanismen eignen. In einem weiteren Kapitel wird ein eigenes Konzept zur QoS- und Mobilitätsverwaltung vorgestellt, und es erfolgen erste Betrachtungen. Abschließend wird ein Ausblick gegeben, wie das vorgestellte eigene Konzept weiter ausgebaut werden könnte

Accepting the challenges of IP-based UMTS radio access network evolution scenarios

The tendency in future mobile Radio Access Networks (RANs) consists in an increase of new and Internet Protocol (IP)-based services with strict requirements regarding bandwidth and Quality of Service (QoS) and in a dominance of packet data traffic in future mobile networks. Existing mobile networks (e.g. Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) Release 99 (R99)), which are designed assuming a predominance of circuit switched traffic, are not suitable to efficiently carry IP traffic under consideration of the hierarchical and centralistic network structure of existing mobile networks, the coupling of user and control plane and the strict delay requirements in the RAN. Consequently, an architecture evolution of mobile RANs with regard to their network architecture has to take place. Within the cooperation of Lucent Technologies and the University of Duisburg-Essen in the project IPonAir, funded by the German Ministry for Education and Research (Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)), and within the work carried out for this thesis, a flexible, efficient and toolsupported approach was developed that allows for an evaluation of future mobile RANs with regard to signaling performance. This approach provides decision support to the designer of future mobile networks in a very early design phase. The evaluation approach comprises a methodology for eventdriven simulation of signaling sequences, depicted in the form of Message Sequence Charts (MSCs), as well as a toolkit – both, i.e. the simulation methodology as well as the toolkit, enable an optimization as well as an assessment of future mobile RANs with regard to signaling performance as well as a comparison with the UMTS R99 as a reference architecture. In the thesis on hand, the above mentioned evaluation approach is presented in detail. Moreover, the approach is applied to potential evolution scenarios of mobile RANs. On the one hand these RAN evolution scenarios are optimized with regard to signaling performance. On the other hand the RAN evolution scenarios are compared to the UMTS R99 reference architecture with regard to their signaling performance behavior

End-to-end Mobile Network Slicing

Wireless networks have gone through several years of evolution until now and will continue to do so in order to cater for the varying needs of its users. These demands are expected to continue to grow even more in the future, both in size and variability. Hence, the 5G technology needs to consider these variabilities in service demands and potential data explosion which could accompany users’ demands at the core of its architecture. For 5G mobile network to handle these foreseen challenges, network slicing \cite{c13} is seen as a potential path to tread as its standardization is progressing. In light of the proposed 5G network architecture and to support and end-to-end mobile network slicing, we implemented radio access network (RAN) slicing over a virtualized evolved Node B (eNodeB) and ensured multiple core network slices could communicate through it successfully. Our results, challenges and further research path are presented in this thesis report

Auto configuration dans LTE : procédés de mesure de l’occupation du canal radio pour une utilisation optimisée du spectre

Projecte final de carrera realitzat en col.laboració amb el centre INP Grenoble - ENSIMAG. École Nationale Supérieure d’Informatique et de Mathématiques Appliquées de Grenoble i Alcatel-Lucent Bell LabsLong Term Evolution (LTE) est la quatrième génération de technologies radio qui est conçue afin de fournir des débits de données élevés aux mobiles, offrir une faible latence et permettre une flexibilité accrue dans l'attribution du spectre de fréquence. Les techniques de réutilisation du spectre permettent ainsi de faire face à la demande croissante en bande passante des utilisateurs. Nous nous concentrons sur le cas où toutes les cellules partagent la même bande de fréquence (frequency reuse-1). Ces cellules ainsi déployées peuvent générer des niveaux d’interférence intra-canal importants, ce qui affecte considérablement les performances du réseau. Le but de ce stage est de développer des méthodes de sensing du spectre permettant de caractériser les cellules qui partagent les mêmes ressources radio. En utilisant des informations telles que nombre de cellules en compétition notamment, les mécanismes d’allocation des ressources radio peuvent être optimisés, améliorent ainsi la performance du réseau. Les méthodes ainsi étudiées exploitent les propriétés d’orthogonalité des canaux de contrôle tels que signaux de synchronisation diffusés par chaque station de base. Une première étape du stage a ainsi consisté à mettre en place des méthodes de synchronisation fiables en ‘frequency reuse-1’ et d’en étudier les performances. Au cours de la deuxième partie du stage, une méthode d’identification du nombre de cellules en compétition sur un même canal est proposée. Cette méthode repose sur l’utilisation des canaux de synchronisation. Le stage a lieu sur le site de Villarceaux d’ Alcatel-Lucent Bell Labs et s’est intégré aux projets de recherche sur l'auto-configuration des cellules dans un réseau LTE. Ce rapport présente les travaux réalisés pendant le stage. Celui-ci s’est concentré sur la procédure réalisée par les mobiles afin de se synchroniser au réseau. Dans cette optique,nous avons proposé une méthode pour trouver le nombre des cellules en compétition, afin de caractériser l'occupation du spectre

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