Software Defined Networking in access networks

Abstract

O progresso tecnológico que ocorreu na última década levou a um aumento na complexidade das redes de telecomunicações assim como a um tempo de vida útil baixo dos equipamentos envolvidos. Estes problemas, em conjunto com a alta complexidade existente na configuração de equipamentos levou a altos CAPEX e OPEX que forçaram as empresas fornecedoras de serviços de telecomunicações a procurar novas soluções. Dois dos paradigmas atualmente usados para fazer face a estes problemas são o Software Defined Networking (SDN) e Network Function Virtualization (NFV).O Cloud Central Office (CloudCO) é uma arquitetura SDN/NFV que opera num ambiente de cloud. O Central Office Re-architected as a Datacenter (CORD) é o projecto que deu origem à implementação de referência do CloudCO e tem o Open Network Operating System (ONOS) como controlador SDN.Esta dissertação propõe uma solução SDN/NFV para as redes de acesso oticas passivas baseada no CloudCO, usando o ONOS num caso de estudo com o IPTV.O IPTV usa Multicast como estratégia de difusão de televisão e precisa de IGMP snooping para funcionar devidamente. Como o ONOS não tinha nenhuma aplicação de IGMP snooping, foi desenvolvida uma no contexto desta dissertação.A aplicabilidade do ONOS e da aplicação de IGMP snooping desenvolvida é mostrada através da avaliação de desempenho do sistema num leque variado de cenários Multicast, incluindo o cenário da falha de um link, de cenários com topologias complexas do ponto de vista da aplicação e condições de sobrecarga de tráfego Multicast. As conclusões foram tiradas tendo em conta o tempo de processamento de pacotes IGMP, o tempo que um utilizador demora a começar a receber tráfego Multicast depois de enviar o pacote IGMP para se juntar a um grupo e a capacidade de cálculo envolvida.

Technology evolution over the past decade lead to an increased complexity of Telecommunication Networks as well as lower life-cycles for the equipments involved. These problems, together with the high configuration complexity of equipments led to high CAPEX and OPEX which forces network Service Providers (SP) to look for solutions. Software Defined Networking (SDN) and Network Function Virtualization (NFV) are two actual paradigms used by SPs to to address these problems. The Cloud Central Office (CloudCO) is a SDN/NFV architecture that can operate in a cloud environment. The Central Office Re-architected as a Datacenter (CORD) project is the reference implementation of CloudCO and and has the Open Network Operating System (ONOS) as its SDN controller. This dissertation proposes a SDN/NFV solution for passive optical access networks based on CloudCO, using ONOS for an IPTV use case. The IPTV scenario uses Multicast for IPTV distribution and needs IGMP snooping to work properly. Because ONOS didn’t have an IGMP snooping application, one was developed in the context of this dissertation. Also, the applicability of ONOS and the developed IGMP snooping application is showed through its performance evaluation for a set of Multicast traffic scenarios including the case of a single link failure, several high demanding topologies and heavy load multicast traffic conditions. Conclusions were drawn based on the IGMP packets processing times, the time it took for a host start to receive multicast traffic after sending an IGMP join packet and the compute power used.