Resource optimization in SDN-based inter/intra data centre networks

Abstract

Upon the demanding requirements brought by next-generation services, current network infrastructures are required to evolve in the way they manage different types of resources at the data layer. To this end, a set of novel technologies have risen to provide the functionalities needed for this evolution, thus representing also a change in the architectural paradigm for future network implementations.Regarding this, the following PhD Thesis presents an analysis on these specific technologies, focusing on the particular case scenario of inter/intra-DCNs. In this way, the introduction of SDN, NFV, Network Slicing and optical technologies in these scenarios is investigated, with the goal of identifying current technical issues that can be solved by the design and application of new software-based techniques, as well as with the development and/or augmentation of architectural components. With this purpose, this thesis defines a set of proposals, considering crucial aspects such as the required SDN-control of optical devices to allow the control of hybrid electric/optical networks, the necessity for a dynamic optical topology discovery mechanism capable of exposing accurate network information, and the analysis of the existing gaps towards the definition of a common architecture for supporting upcoming 5G and beyond communications.In order to validate these proposals, a set of experimental validations through the use of specifically defined testbeds is also presented, to prove the enhanced control, orchestration, virtualization and management of resources in the seek for optimizing their utilization. The results exposed in this thesis, besides demonstrating the correct operation of the introduced methods and components, open the path towards new ways of adapting current network deployments to the challenges driven by the start of a new era in telecomunications.

Considerando los altos requerimientos de los servicios de nueva generación, las infraestructuras de red actual se han visto obligadas a evolucionar en la forma de manejar los diferentes recursos de red y computación. Con este fin, nuevas tecnologías han surgido para soportar las funcionalidades necesarias para esta evolución, significando también un gran cambio de paradigma en el diseño de arquitecturas para la futura implementación de redes.En este sentido, este documento de tesis doctoral presenta un análisis sobre estas tecnologías, enfocado en el caso de redes inter/intra Data Centre. Por consiguiente, la introducción de tecnologías basadas en redes ópticas ha sido estudiada, con el fin de identificar problemas actuales que puedan llegar a ser solucionados mediante el diseño y aplicación de nuevas técnicas, asimismo como a través del desarrollo o la extensión de los componentes de arquitectura de red.Con este propósito, se han definido una serie de propuestas relacionadas con aspectos cruciales, así como el control de dispositivos ópticos por SDN para habilitar el manejo de redes híbridas, la necesidad de definir un mecanismo de descubrimiento de topologías ópticas capaz de exponer información precisa, y el analizar las brechas existentes para la definición de una arquitectura común en fin de soportar las comunicaciones 5G.Para validar estas propuestas, se han presentado una serie de validaciones experimentales por medio de escenarios de prueba específicos, demostrando los avances en control, orquestación, virtualización y manejo de recursos con el fin de optimizar su utilización. Los resultados expuestos, además de corroborar la correcta operación de los métodos y componentes propuestos, abre el camino hacia nuevas formas de adaptar los actuales despliegues de red respecto a los desafíos definidos en el inicio de una nueva era de las telecomunicaciones.