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Abstract

NFV wurde entwickelt, um die Flexibilität und Agilität von Netzen zu verbessern und die Investitionen und Betriebsausgaben von Netzanbietern zu reduzieren. Dies wird durch die ``Softwarisierung'' von Netzfunktionen und die Automatisierung ihrer Verwaltung erreicht. Für diese Automatisierung schlug die ETSI NFV Gruppe eine Referenzarchitektur mit dem Namen MANO vor. Das darin beschriebene MANO-Framework ist für die Verwaltung der NFV Infrastruktur und des Lebenszyklus von Netzfunktionen sowie für die Orchestrierung von Diensten als Ganzes verantwortlich. Für ein vollwertiges MANO-Framework müssen jedoch mehrere Herausforderungen gemeistert werden. In dieser Dissertation untersuche ich einige dieser Herausforderungen und stelle entsprechende Konzepte und Lösungen vor. Ich untersuche zunächst das Problem der Flexibilität und Programmierbarkeit des MANO-Frameworks. Ich stelle ein Konzept namens SM vor, mit dem das MANO-Framework im laufenden Betrieb angepasst werden kann. Mit einem simulationsbasierten Ansatz bewerte ich das SM-Konzept, indem ich es mit einer statischen Lösung vergleiche. Außerdem analysiere ich experimentell den Verwaltungsaufwand, der durch die Verwendung des SM-Konzepts in einem MANO-Framework verursacht wird. Die zweite Herausforderung ist die Skalierbarkeit und Agilität von MANO-Frameworks. In diesem Zusammenhang stelle ich ein Benchmarking-Framework vor, mit dem die Leistung von MANO-Frameworks in Bezug auf Ressourcenverbrauch und Servicebereitstellungszeit quantifiziert wird. Ich quantifiziere auch den Effekt der topologischen Entfernung in der Servicebereitstellungszeit mithilfe von AWS-Ressourcen.Die Unterstützung heterogener Ressourcen ist die dritte Herausforderung, die ich in dieser Arbeit anspreche. Zu diesem Zweck stelle ich ein Multi-Domain-NFV.

Abstract

NFV has emerged to improve the flexibility and agility of networks and reduce the capital and operational expenditures of network providers. This is achieved by softwarising network functions and automating their management. To automate management, the ETSI NFV group proposed a reference architecture of a framework called MANO. A MANO framework is responsible for managing the NFV infrastructure and the lifecycle of network functions as well as orchestrating services as a whole. To have a full-fledge MANO framework, however, we are facing multiple challenges. In this dissertation, I explore some of these challenges and introduce concepts and solutions to mitigate them. To this end, first, I investigate flexibility and programmability of MANO framework. I introduce a concept called SM that allows to customise the MANO framework on the fly. Using a simulation-based approach, I evaluate the SM concept by comparing it with a rigid solution. Also, by experimental evaluation, I analyse the management overhead caused by employing the SM concept in a MANO framework. The second challenge that I address in this thesis is the scalability and agility of MANO frameworks. In this regard, I introduce a benchmarking framework to quantify the performance of MANO frameworks in terms of resource consumption and service deployment time. I also quantify the effect of topological distance on service deployment time using AWS resources. Supporting heterogeneous resources is the third challenge that I address. I introduce a multi-domain NFV MANO framework that supports heterogeneous resources by unifying resources from different domains and jointly orchestrating them. The last challenge is the dynamic deployment of services over heterogeneous resources. I introduce multi-version services, a concept that realises services on multiple versions based on vi

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