The evolution of Internet has led to an increase of the amount of resources consumed in backbone links and, for this reason, network operators must cope with an ever-increasing demand for bandwidth. As a consequence, they developed specialized hardware devices (such as FPGA-based solutions), which can achieve a high grade of performance. Nokia Wavence implements a solution designed around an ASSP (Application Specific Standard Product), implementing a Carrier Ethernet switch with given capabilities and features. However, we want to investigate on solutions with a higher grade of flexibility and, if possible, with a reduction of costs, which are mandatory nowadays for large-scale networks. An alternative to these implementations may be the utilization of commodity hardware based solutions, which is becoming possible in the last year, thanks to the technological improvements achieved, such as the use of multiple core processors and the evolution of the modern NICs (Network Interface Cards). Commodity hardware can bring several advantages when compared to ASSP solutions, such as the flexibility to adapt any network operation and to make the network maintenance easier. In addition, they may bring benefits in term of economies of scale, because these servers could be manufactured in large volumes, leading to a reduction of operational and capital expenditures (OPEX and CAPEX). Other possible advantages could be related to energy-saving policies, already used in PCs. Today there are on the market several general-purpose hardware platforms and switches enterely implemented in software, capable of running on these platforms. The purpose of this Thesis is to analyze the feasibility of these software-based solutions: we want to compare them with the ASIC implemented by Nokia, especially in relation to the performances and the available features implemented. At the end of this research and after some tests we will be able to understand if it may be possible in future to introduce these solutions (today implemented in specific environments such as data centers) in a Transport network scenario and, in particular, in the backhauling context of Nokia Wavence.

L’evoluzione di Internet ha portato a una crescita nella quantità di risorse consumate nei collegamenti backbone e, per questa ragione, gli operatori di rete devono soddisfare una sempre crescente domanda di banda. Di conseguenza, essi hanno sviluppato dispositivi hardware (come soluzioni basate su FPGA), che possono raggiungere un alto livello di performance. Nokia Wavence implementa una soluzione strutturata intorno a un ASSP (Application Specific Standard Product), che implementa un Carrier Ethernet switch con precise capacità e funzionalità. Comunque, noi vogliamo investigare su soluzioni con alto grado di flessibilità e, se possibile, che portino una riduzione dei costi, elemento oggi necessario per reti su larga scala. Un’ alternativa che risponde a queste richieste potrebbe essere l’utilizzo di soluzioni hardware general-purpose, che sta diventando possibile negli ultimi anni grazie allo sviluppo tecnologico raggiunto, come ad esempio l ‘uso di processori multi-core e l’evoluzione delle moderne NICs (Network Interface Cards). I dispositivi hardware general-purpose possono portare numerosi vantaggi se confrontati con le soluzioni ASSP, come la flessibilità di adattare ogni operazione di rete e rendere la manutenzione della rete stessa più semplice. In aggiunta, essi possono portare benefici in termini di economie di scala, perché questi servers possono essere prodotti in grandi volumi, portando a una riduzione delle spese operazionali e capitali (OPEX and CAPEX). Altri possibili vantaggi possono essere relativi alle politiche di risparmio energetico, già sviluppate ampiamente nei PCs. Oggi ci sono sul mercato numerose piattaforme hardware general-purpose e switch sviluppati interamente in software, in grado di funzionare su tali piattaforme. Lo scopo di questa tesi è di analizzare la fattibilità di queste soluzioni software: vogliamo compararle con la soluzione ASSP implementata da Nokia, specialmente in relazione alle performances e alle features disponibili implementate. Alla fine di questa ricerca e dopo alcuni tests saremo in grado di capire se è possibile in futuro introdurre queste soluzioni (oggi per lo più presenti in specifici contesti, come ad esempio nei data centers) in uno scenario di rete di trasporto e, in particolare, nel contesto di backhauling di Nokia Wavence.

Software-based switch in the transport backhauling network : a comparative analysis

CASATI, FEDERICO
2017/2018

Abstract

The evolution of Internet has led to an increase of the amount of resources consumed in backbone links and, for this reason, network operators must cope with an ever-increasing demand for bandwidth. As a consequence, they developed specialized hardware devices (such as FPGA-based solutions), which can achieve a high grade of performance. Nokia Wavence implements a solution designed around an ASSP (Application Specific Standard Product), implementing a Carrier Ethernet switch with given capabilities and features. However, we want to investigate on solutions with a higher grade of flexibility and, if possible, with a reduction of costs, which are mandatory nowadays for large-scale networks. An alternative to these implementations may be the utilization of commodity hardware based solutions, which is becoming possible in the last year, thanks to the technological improvements achieved, such as the use of multiple core processors and the evolution of the modern NICs (Network Interface Cards). Commodity hardware can bring several advantages when compared to ASSP solutions, such as the flexibility to adapt any network operation and to make the network maintenance easier. In addition, they may bring benefits in term of economies of scale, because these servers could be manufactured in large volumes, leading to a reduction of operational and capital expenditures (OPEX and CAPEX). Other possible advantages could be related to energy-saving policies, already used in PCs. Today there are on the market several general-purpose hardware platforms and switches enterely implemented in software, capable of running on these platforms. The purpose of this Thesis is to analyze the feasibility of these software-based solutions: we want to compare them with the ASIC implemented by Nokia, especially in relation to the performances and the available features implemented. At the end of this research and after some tests we will be able to understand if it may be possible in future to introduce these solutions (today implemented in specific environments such as data centers) in a Transport network scenario and, in particular, in the backhauling context of Nokia Wavence.
BOIOCCHI, GIANLUCA
DE BLASIO, GIUSEPPE
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
25-lug-2018
2017/2018
L’evoluzione di Internet ha portato a una crescita nella quantità di risorse consumate nei collegamenti backbone e, per questa ragione, gli operatori di rete devono soddisfare una sempre crescente domanda di banda. Di conseguenza, essi hanno sviluppato dispositivi hardware (come soluzioni basate su FPGA), che possono raggiungere un alto livello di performance. Nokia Wavence implementa una soluzione strutturata intorno a un ASSP (Application Specific Standard Product), che implementa un Carrier Ethernet switch con precise capacità e funzionalità. Comunque, noi vogliamo investigare su soluzioni con alto grado di flessibilità e, se possibile, che portino una riduzione dei costi, elemento oggi necessario per reti su larga scala. Un’ alternativa che risponde a queste richieste potrebbe essere l’utilizzo di soluzioni hardware general-purpose, che sta diventando possibile negli ultimi anni grazie allo sviluppo tecnologico raggiunto, come ad esempio l ‘uso di processori multi-core e l’evoluzione delle moderne NICs (Network Interface Cards). I dispositivi hardware general-purpose possono portare numerosi vantaggi se confrontati con le soluzioni ASSP, come la flessibilità di adattare ogni operazione di rete e rendere la manutenzione della rete stessa più semplice. In aggiunta, essi possono portare benefici in termini di economie di scala, perché questi servers possono essere prodotti in grandi volumi, portando a una riduzione delle spese operazionali e capitali (OPEX and CAPEX). Altri possibili vantaggi possono essere relativi alle politiche di risparmio energetico, già sviluppate ampiamente nei PCs. Oggi ci sono sul mercato numerose piattaforme hardware general-purpose e switch sviluppati interamente in software, in grado di funzionare su tali piattaforme. Lo scopo di questa tesi è di analizzare la fattibilità di queste soluzioni software: vogliamo compararle con la soluzione ASSP implementata da Nokia, specialmente in relazione alle performances e alle features disponibili implementate. Alla fine di questa ricerca e dopo alcuni tests saremo in grado di capire se è possibile in futuro introdurre queste soluzioni (oggi per lo più presenti in specifici contesti, come ad esempio nei data centers) in uno scenario di rete di trasporto e, in particolare, nel contesto di backhauling di Nokia Wavence.
Tesi di laurea Magistrale
File allegati
File Dimensione Formato  
2018_7_Casatifederico.pdf

solo utenti autorizzati dal 06/07/2019

Descrizione: Thesis text
Dimensione 4.22 MB
Formato Adobe PDF
4.22 MB Adobe PDF   Visualizza/Apri

I documenti in POLITesi sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione.

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/141822