The emergence of 5G networks has revolutionized the telecommunications industry, promising unprecedented speed, capacity, and connectivity. As network operators strive to deploy efficient and scalable 5G infrastructures, the virtualization of network functions has gained significant attention. This thesis focuses on the development and improvement of a virtualized environment for Free5GC, an open-source implementation of the 5G core network, with a particular emphasis on enhancing performance, scalability, and resource utilization. The primary objective of this research is to investigate and implement novel approaches to optimize the virtualized environment for Free5GC. This research aims to address several key aspects, including virtualization technologies, resource management, and network function placement. By leveraging advancements in virtualization technologies, such as containers, the performance of Free5GC in a virtualized environment can be improved through efficient resource allocation, dynamic scaling, and workload balancing. Experimental evaluations will be conducted using realistic network scenarios and performance metrics, including latency, throughput, and scalability. Furthermore, a comprehensive evaluation of the impact of different virtualization technologies and configurations on the performance of Free5GC will be performed. The results of this research will contribute to the development and improvement of virtualized environments for Free5GC, providing insights into effective resource management, performance optimization, and scalability. These findings will assist researchers, and industry stakeholders in effectively deploying and managing virtualized 5G core networks using Free5GC, paving the way for efficient and scalable 5G infrastructures. In conclusion, this thesis aims to develop and improve a virtualized environment for Free5GC, with a focus on enhancing performance, scalability, and resource utilization. By leveraging advancements in virtualization technologies and optimization strategies, the research aims to contribute to the efficient deployment of 5G networks and foster the widespread adoption of virtualized 5G core networks.

L'emergere delle reti 5G ha rivoluzionato il settore delle telecomunicazioni, promettendo velocità, capacità e connettività senza precedenti. Poiché gli operatori di rete si sforzano di implementare infrastrutture 5G efficienti e scalabili, la virtualizzazione delle funzioni di rete ha guadagnato un'attenzione significativa. Questa tesi si concentra sullo sviluppo e il miglioramento di un ambiente virtualizzato Free5GC, un'implementazione open-source della rete principale 5G, con particolare enfasi sul miglioramento delle prestazioni, della scalabilità e dell'utilizzo delle risorse. L'obiettivo principale di questa ricerca è studiare e implementare nuovi approcci per ottimizzare l'ambiente virtualizzato Free5GC. La ricerca mira ad affrontare diversi aspetti chiave, tra cui le tecnologie di virtualizzazione, la gestione delle risorse e il posizionamento delle funzioni di rete. Sfruttando i progressi nelle tecnologie di virtualizzazione, come container, le prestazioni della rete Free5GC in un ambiente virtualizzato possono essere migliorate attraverso un'efficiente allocazione delle risorse, scalabilità dinamica e bilanciamento del carico di lavoro. Le valutazioni sperimentali saranno condotte utilizzando scenari di rete realistici e metriche delle prestazioni, tra cui latenza, throughput e scalabilità. Inoltre, verrà eseguita una valutazione completa dell'impatto di diverse tecnologie e configurazioni di virtualizzazione sulle prestazioni della rete. I risultati di questa ricerca contribuiranno allo sviluppo e al miglioramento degli ambienti virtualizzati Free5GC, fornendo approfondimenti sulla gestione efficace delle risorse, l'ottimizzazione delle prestazioni e la scalabilità. Questi risultati aiuteranno gli i ricercatori e le parti interessate del settore a implementare e gestire in modo efficace le reti core 5G virtualizzate basate su Free5GC, aprendo la strada a infrastrutture 5G efficienti e scalabili. In conclusione, questa tesi mira a sviluppare e migliorare un ambiente virtualizzato Free5GC, con particolare attenzione al miglioramento delle prestazioni, della scalabilità e dell'utilizzo delle risorse. Sfruttando i progressi nelle tecnologie di virtualizzazione e nelle strategie di ottimizzazione, la ricerca mira a contribuire all'implementazione efficiente delle reti 5G e a promuovere l'adozione diffusa delle reti core 5G virtualizzate.

Evaluation and comparison of Free5GC in 5G networks: a comparative analysis

FIORENTINO, GIUSEPPE MARIA
2022/2023

Abstract

The emergence of 5G networks has revolutionized the telecommunications industry, promising unprecedented speed, capacity, and connectivity. As network operators strive to deploy efficient and scalable 5G infrastructures, the virtualization of network functions has gained significant attention. This thesis focuses on the development and improvement of a virtualized environment for Free5GC, an open-source implementation of the 5G core network, with a particular emphasis on enhancing performance, scalability, and resource utilization. The primary objective of this research is to investigate and implement novel approaches to optimize the virtualized environment for Free5GC. This research aims to address several key aspects, including virtualization technologies, resource management, and network function placement. By leveraging advancements in virtualization technologies, such as containers, the performance of Free5GC in a virtualized environment can be improved through efficient resource allocation, dynamic scaling, and workload balancing. Experimental evaluations will be conducted using realistic network scenarios and performance metrics, including latency, throughput, and scalability. Furthermore, a comprehensive evaluation of the impact of different virtualization technologies and configurations on the performance of Free5GC will be performed. The results of this research will contribute to the development and improvement of virtualized environments for Free5GC, providing insights into effective resource management, performance optimization, and scalability. These findings will assist researchers, and industry stakeholders in effectively deploying and managing virtualized 5G core networks using Free5GC, paving the way for efficient and scalable 5G infrastructures. In conclusion, this thesis aims to develop and improve a virtualized environment for Free5GC, with a focus on enhancing performance, scalability, and resource utilization. By leveraging advancements in virtualization technologies and optimization strategies, the research aims to contribute to the efficient deployment of 5G networks and foster the widespread adoption of virtualized 5G core networks.
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
18-lug-2023
2022/2023
L'emergere delle reti 5G ha rivoluzionato il settore delle telecomunicazioni, promettendo velocità, capacità e connettività senza precedenti. Poiché gli operatori di rete si sforzano di implementare infrastrutture 5G efficienti e scalabili, la virtualizzazione delle funzioni di rete ha guadagnato un'attenzione significativa. Questa tesi si concentra sullo sviluppo e il miglioramento di un ambiente virtualizzato Free5GC, un'implementazione open-source della rete principale 5G, con particolare enfasi sul miglioramento delle prestazioni, della scalabilità e dell'utilizzo delle risorse. L'obiettivo principale di questa ricerca è studiare e implementare nuovi approcci per ottimizzare l'ambiente virtualizzato Free5GC. La ricerca mira ad affrontare diversi aspetti chiave, tra cui le tecnologie di virtualizzazione, la gestione delle risorse e il posizionamento delle funzioni di rete. Sfruttando i progressi nelle tecnologie di virtualizzazione, come container, le prestazioni della rete Free5GC in un ambiente virtualizzato possono essere migliorate attraverso un'efficiente allocazione delle risorse, scalabilità dinamica e bilanciamento del carico di lavoro. Le valutazioni sperimentali saranno condotte utilizzando scenari di rete realistici e metriche delle prestazioni, tra cui latenza, throughput e scalabilità. Inoltre, verrà eseguita una valutazione completa dell'impatto di diverse tecnologie e configurazioni di virtualizzazione sulle prestazioni della rete. I risultati di questa ricerca contribuiranno allo sviluppo e al miglioramento degli ambienti virtualizzati Free5GC, fornendo approfondimenti sulla gestione efficace delle risorse, l'ottimizzazione delle prestazioni e la scalabilità. Questi risultati aiuteranno gli i ricercatori e le parti interessate del settore a implementare e gestire in modo efficace le reti core 5G virtualizzate basate su Free5GC, aprendo la strada a infrastrutture 5G efficienti e scalabili. In conclusione, questa tesi mira a sviluppare e migliorare un ambiente virtualizzato Free5GC, con particolare attenzione al miglioramento delle prestazioni, della scalabilità e dell'utilizzo delle risorse. Sfruttando i progressi nelle tecnologie di virtualizzazione e nelle strategie di ottimizzazione, la ricerca mira a contribuire all'implementazione efficiente delle reti 5G e a promuovere l'adozione diffusa delle reti core 5G virtualizzate.
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