Uma solução de orquestração para ambientes dynamic C-RAN

Abstract

Dynamic Cloud Radio Access Network (dynamic C-RAN) é uma arquitetura de redes sem fio emergente que objetiva trazer benefícios como flexibilidade e agilidade para redes móveis de quinta geração (5G). Em Dynamic C-RAN, a carga de processamento das funções de rádio é distribuída ao longo de uma hierarquia de nuvens e, para tal, tem-se investigado o uso de Network Function Virtualization (NFV). NFV tem potencial para oferecer a orquestração das funções de rádio, através da sua subdivisão em componentes de Virtualized Network Function (VNF). Apesar da eficácia das soluções de orquestração NFV, tanto a academia quanto a indústria estão considerando as Virtualized Network Functions (VNF) como elementos atômicos, desconsiderando as vantagens que a divisão de VNFs em vários componentes diferentes. Com o objetivo de melhorar a orquestração VNF em cenários de dynamic C-RAN, neste trabalho são propostos Maestro e Orquestra. O primeiro é um orquestrador de NFV para ambientes sem fio orientado a composição de VNFs, a fim de estimar os potenciais ganhos ao se aplicar os conceitos de NFV em dynamic C-RAN. O segundo se refere a um orquestrador com a finalidade de operar em um ambiente experimental do tipo dynamic C-RAN, suportando os requisitos e atendendo as variações dos recursos computacionais e da rede. Ambos tiveram a avaliadas da efetividade e do custo de orquestração em termos de aderência aos requisitos de comunicação entre as funções de rádio e os posicionamentos dos componentes das VNFs na rede. Além disso, avaliou-se a relação entre tempo para realizar esses posicionamentos e a taxa de dados transmitida, considerando cenários de ocupação variável em dynamic C-RAN.

Dynamic Cloud Radio Access Network (dynamic C-RAN) is an emerging wireless networking architecture that aims to bring benefits such as flexibility and agility to fifth generation (5G) mobile networks. In Dynamic C-RAN, the processing load of the radio functions is distributed along a cloud hierarchy and, for this purpose, the use of Network Function Virtualization (NFV) has been investigated. NFV has the potential to offer the orchestration of radio functions through its subdivision into Virtualized Network Function (VNF) components. Despite the effectiveness of NFV orchestration solutions, both academia and industry are considering VNFs (Virtualized Network Functions) as atomic elements, disregarding the advantages of splitting VNFs into several different components. In order to improve the VNF orchestration in scenarios of dynamic C-RAN, in this work are proposed Maestro and Orchestra. The first is an NFV orchestrator for VNF composition-oriented wireless environments in order to estimate potential gains by applying NFV concepts in dynamic C-RAN. The second refers to an orchestrator for the purpose of operating in an experimental environment of type dynamic C-RAN, supporting the requirements and taking into account the variations of computational resources and the network. Both Maestro and Orchestra evaluated the effectiveness and cost of orchestration in terms of adherence to the communication requirements between the radio functions and the positioning of the VNF components in the network. In addition, the relationship between time to perform these placements and the transmitted data rate was evaluated, considering scenarios of variable occupation in dynamic C-RAN.