A platform for efficient and observable management of multi-tenant neutral host deployments

As the geopolitical and regulatory landscape evolves, the requirement from Mobile Network Operators of transparent, efficient and auditable systems become more and more relevant. In a world where operational and computational efficiency of resources are a crucial milestone, Neutral Hosts play a fundamental role in the development and deployment of mobile radio networks. This work proposes an open-source implementation of an efficient and observable platform for distributed multi-tenant Neutral Host deployments. To do so, we leveraged and partially customized some of the most industry-leading solutions in the realm of efficient and distributed 5G deployments. Thanks to Ansible, we proposed a paradigmatic shift from common telecommunications-oriented deployments by builing a declarative and customizable Kubernetes cluster which minimizes computational and energetic footprints exploiting both boot-time and run-time optimizations. Then, we built on the exceptional capabilities enabled by the open-source 5G ecosystem, focusing, in particular, on Open5GS and OpenAirInterface. Thanks to the privileged access to the newly-developed infrastructure as a whole, we were able to close the visibility gap in existing Neutral Host deployments, by enabling extensive inspection and control capabilities for hardware, network and radio metrics and parameters. The experimental evaluation phase allowed us to conclude this path by integrating a power governance and traffic control framework for multi-tenant setups which further validate the chosen implementation strategies. The resulting solution is readily applicable to a wide-variety of use-cases, such as real-time performance and SLA monitoring, anomaly and abuse detection, users and tenants billing cycles.

Con l'evolvere del contesto geopolitico e regolatorio, la richiesta da parte degli operatori radio mobili per sistemi trasparenti, efficienti ed ispezionabili è diventata sempre più rilevante. In un mondo in cui l'efficienza operativa e computazionale delle risorse sono un obiettivo cruciale, gli host neutrali giocano un ruolo fondamentale nello sviluppo e implementazione delle reti radio mobili. Questo lavoro di tesi propone un'implementazione open-source di una piattaforma efficiente ed inspezionabile per i setup distribuiti e multi-tenant nel contesto degli host neutrali. A tal fine, abbiamo utilizzato e parzialmente personalizzato alcune delle soluzioni più riconosciute nell'industria nel contesto delle implementazioni efficienti e distribuite in ambito 5G. Grazie ad Ansible, abbiamo proposto un cambiamento paradigmatico dalle soluzioni più comuni orientate alle telecomunicazioni, costruendo un cluster Kubernetes dichiarativo e personalizzabile, che minimizzi l'impatto computazionale ed energetico, sfruttando ottimizzazioni all'avvio e nell'esecuzione del sistema. Successivamente, abbiamo sfruttato le possibilità offerte dalle eccezionali soluzioni disponibili nell'ecosistema open-source 5G, concentrandoci, in particolare, su Open5GS e OpenAirInterface. Grazie all'accesso privilegiato alla infrastruttura appena sviluppata, nel suo complesso, siamo stati in grado di colmare il vuoto creatosi nell'ambito della osservabilità nelle implementazioni di host neutrali esistenti, abilitando estensive possibilità di ispezione e controllo per le risorse e metriche hardware, di rete e radio. La fase di valutazione sperimentale ci ha consentito di concludere questo percorso integrando uno schema di riferimento per l'amministrazione del consumo energetico e del traffico per i setup multi-tenant, che ci ha permesso di validare ulteriormente le strategie implementative scelte. La soluzione così risultante è immediatamente applicabile a una varietà di contesti e casi d'uso differenti, tra cui: valutazione prestazioni e monitoraggio dei livelli di servizio offerti in tempo reale, rilevazione di anomalie e abusi, fatturazione di utenti e tenant.