Dynamic programming of NFV/SDN metro networks

Nowadays networks are at the basis of our communication and interconnect us in many different ways providing a great number of services. As a consequence, the number of networks is increasing as well as the traffic routed over them. There is an increasing demand for new services, and these services require stringent constraints on capacity, latency and jitter to provide an appropriate correct Quality of Service (QoS) to end users. According to these challenges network providers should be equipped with technologies capable of meeting the requirements of the new services. In order to do so, the network infrastructure has to evolve from the old static and closed architecture towards a more scalable, dynamic and agile one. For these facts there is a growing trend towards the adoption of generalized networks capable of running multiple services without the usage of proprietary hardware, and that can be configured remotely, thanks to the Software Defined Networking (SDN) and Network Functions Virtualization (NFV) paradigms. SDN and NFV allows to provide different services, each one with its own QoS constraints, independent and secure, thanks to the network slicing concept, the main subject of this work. This thesis proposes a mathematical model able to compute a configuration for these new networks starting from a set of physical and virtual Network Functions that should be positioned in a network, and a set of traffic demands associated to these NFs for the creation of slices, complying with their QoS and reducing the power consumption for their instantiation and routing of traffic.

Oggigiorno le reti sono all base della nostra comunicazione e ci interconnettono in molti modi fornendoci un gran numero di servizi. Il numero di servizi è in continuo aumento come il traffico generato da questi. C'è una crescente domanda di nuovi servizi che richiedono sempre più stringenti vincoli riguardanti capacità, latenza e jitter, per offrire una corretta QoS agli utenti finali. Per questo motivo i service providers dovrebbero essere dotati di tecnologie in grado di soddisfare i requisiti dei nuovi servizi. Per permettere tutto questo l'infrastruttura delle reti deve passare da una veccia architettura statica e chiusa a una più scalabile, dinamica e leggera. Per questo si cerca di aumentare l'utilizzo di reti generalizzate in grado di eseguire servizi differenti senza l'utilizzo di hardware propietario e in grado di essere configurate semplicemente da remoto grazie ai paradigmi Software Defined Networking (SDN) e Network Functions Virtualization (NFV). SDN e NFV sono in grado di fornire diversi servizi indipendenti, sicuri e con i propri QoS, grazie al concetto di network slicing, il soggetto principale di questo lavoro. Questa tesi propone un modello matematico in gradi di creare delle configurazioni per queste nuove reti partendo da un set di Network Functions (NFs) fisiche e virtuali che devono essere posizionate nella rete, e un set di domande di traffico associate a queste NFs per la creazione di slices, rispettando i diversi QoS, riducendo il consumo di potenza della rete per il loro posizionamento e instradamento del traffico.