Con la recente crescita delle infrastrutture di rete e del volume di traffico, viene utilizzata una gamma sempre più ampia di tecnologie eterogenee per far fronte alle esigenze dei servizi. Molto spesso però le funzioni di rete sono accoppiate a dispositivi proprietari, e propongono interfacce di controllo che non permettono una gestione fluida e dinamica, causando un'ossificazione e una conseguente difficoltà di gestione della rete.
In questo scenario il paradigma della Network Function Virtualization (NFV) ha suscitato notevole interesse: viene proposta la virtualizzazione delle funzioni di rete, che vengono quindi disaccoppiate dall'hardware dedicato e installate su macchine virtuali in esecuzione su hardware generico. Le diverse funzioni virtuali possono essere poi concatenate per formare il servizio, ad esempio tramite Segment Routing, protocollo di source routing che permette di inglobare nell'header del pacchetto la sequenza di funzioni virtuali da attraversare nella rete. In questo modo si può ridurre notevolmente il tempo necessario all'aggiornamento delle funzioni, automatizzando quei processi prima svolti manualmente dagli operatori; si possono spostare le funzioni di rete indipendentemente dalla topologia fisica, e scalare le capacità del servizio dinamicamente, in accordo alla domanda.
Questa flessibilità comporta la necessità di esplorare e risolvere problematiche ad ora di grande interesse per la comunità scientifica, affinché si possano raggiungere gli obiettivi proposti. Il progetto di ricerca si baserà sull'analisi e la proposta di un'architettura NFV che operi su una rete multi-DC, implementando ogni sua parte di funzionamento, dal posizionamento delle funzioni virtuali nella rete, all'orchestrazione dei servizi, alla gestione di scenari di traffico variabili e la conseguente riconfigurazione di rete, studiandone le prestazioni sia con metodi euristici che deterministici, dei quali verrà fornita un'analisi teorica e una valutazione sperimentale.
Il maggiore elemento di innovazione proposto dal paradigma NFV, su cui la ricerca intende investigare, è la possibilità di migrare con facilità le funzioni di rete permettendo il riposizionamento delle stesse. L'NFV è dunque un fattore chiave per la nascente infrastruttura 5G: consente di creare più reti virtuali su un'infrastruttura fisica condivisa, reti virtuali che possono quindi essere personalizzate per soddisfare le esigenze di applicazioni, servizi, dispositivi, clienti o operatori, a favore anche di un risparmio energetico e di una ottimizzazione delle risorse disponibili. La complessità di gestione di un sistema che operi in un dominio virtualizzato è una tematica ancora poco esplorata dalla comunità scientifica, soprattutto nel caso in cui si voglia utilizzare Segment Routing come protocollo di routing per l'interconnessione delle funzioni virtualizzate, protocollo le cui prestazioni non sono ancora state valutate se applicato in ambiente NFV.
La gestione comprende l'instaurazione, l'aggiornamento e la disinstallazione delle funzioni virtuali, la scelta ottima del loro posizionamento in base ai costi di banda e di processamento, la creazione del percorso ottimo per la loro interconnessione. Qualora poi ci sia la necessità di riconfigurare le risorse di banda e cloud allocate, la ricerca si propone anche di studiare gli effetti nelle prestazioni sull'inserimento di un vincolo sul massimo numero di riconfigurazioni effettuabile per non degradare la QoS, scenario ancora poco esplorato dalla comunità scientifica.
Basandosi sull'innovatività del sistema proposto per questa ricerca, si potranno studiare scenari altrettanto innovativi, come il caso in cui le richieste SFC vengano presentate dinamicamente all'orchestratore adottando in questo caso strumenti di machine learning per prevedere l'andamento del traffico, studiando un metodo ottimo di allocazione di risorse di banda e cloud.
La ricerca si propone di investigare metodologie di orchestrazione anche in ambiente multi-provider in cui solo una descrizione parziale della topologia di rete e delle risorse disponibili potrebbe essere inviata all'orchestratore.