Automating network management for 5G microservices-based network slices

Abstract

Forthcoming 5G networks promise a myriad of new and improved applications such as autonomous driving and smart cities, which impose a drastic shift in how mobile telecom munications must operate. In order to comply with the new requirements, an umbrella of technologies must come together, and solutions based on Network Function Virtualization (NFV) and network slicing, for example, must be carried out. Regarding NFV in partic ular, the trend towards pulverizing the monolithic software in a microservices-based one carries network management challenges to operators. While traditionally a network func tion was virtualized through a single monolithic software, the microservices paradigm converts the same function in a number of smaller services that must cooperate to deliver the same functionalities. Thus, the management challenge in the deployment and integra tion of one or more network management software with the managed microservices is as important as it is delicate, as stringent requirements of 5G applications must be respected. This master’s dissertation proposes SWEETEN, the aSsistant for netWork managEmEnT of microsErvices-based VNFs, as a solution for automating the deployment and trans parently integrating network management into microservices-based network slices. By enriching their function stack with high-level annotation of the management features they desire, users can easily deploy an augmented stack with both network and management functions. SWEETEN considers the users specification when mapping a solution, which is done through the mapping of requested management features into tools and configura tions. The system’s usability is demonstrated through two case studies, where SWEETEN is shown to transparently provide monitoring and security solutions for complete network slices, enabling compliance with privacy requirements through minimal low-level inter ventions from the network slice tenant. The results show how SWEETEN integration of monitoring and security disciplines can assist users in guaranteeing the correct operation of their deployments regardless of the underlying software solutions used.

Os novos sistemas 5G prometem uma miríade de novas e melhoradas aplicações tais como carros autônomos e cidades inteligentes, o que impõe uma mudança drástica em como as redes de telecomunicação devem operar. Para atender com os novos requisitos, um guarda-chuva de tecnologias devem ser reunidas, e soluções baseadas em Virtualização de Funções de Rede (NFV, do inglês Network Function Virtualization) e Slicing de rede, por exemplo, precisam ser realizadas. A respeito especificamente de NFV, a tendência de pulverizar-se o software monolítico em um baseado em microserviços traz muitos desa fios aos operadores. Enquanto tradicionalmente uma função de rede era virtualizada em um único software monolítico, o paradigma de microserviços converte a mesma função em vários serviços menores que precisam cooperar para entregarem as mesmas funcio nalidades. Desta forma, o desafio de gerência em implantar-se e integrar-se um ou mais software de gerência de rede com o microserviço gerenciado é tão importante quanto é delicado, já que os rigorosos requisitos de aplicações 5G devem ser respeitados. Esta dissertação de mestrado propõe o SWEETEN, um assistente para gerenciamento de rede de VNFs baseadas em microserviços, como uma solução para automatizar a implantação e a integração transparente de soluções de gerência de rede em slices de rede baseados em microserviços. Através do enriquecimento de suas especificações de serviços com anota ções de alto nível das funcionalidades de gerência requeridas, usuários podem facilmente implantar um stack aumentado com tanto as funções de rede quanto as de gerência. O SWEETEN considera a especificação do usuário quando mapeia uma solução, o que é feito através do mapeamento das funcionalidades requeridas em ferramentas e configu rações. A usabilidade do sistema é demonstrada através de dois estudos de caso, onde o SWEETEN demonstra prover de forma transparente soluções de monitoramento e se gurança para slices de rede completos, possibilitando a conformidade com requisitos de privacidade e com mínima intervenção de baixo nível do inquilino do slice. Os resultados demonstram como a integração das disciplinas de monitoramento e segurança pode ajudar usuários a garantirem a correta operação de suas implantações, independentemente da escolha de software subjacentes para a solução.