As redes tradicionais de telecomunicações utilizam intensivamente middleboxes dedicados, que são dispositivos construídos especificamente para fornecer um determinado serviço, como tradução de endereços, firewall e proxy. Esses dispositivos dedicados são custosos e tornam a infraestrutura rígida, pouco escalável e de difícil gerenciamento. Nesse cenário, a Virtualização de Funções de Rede surge para aumentar a flexibilidade e reduzir custos de infraestruturas de telecomunicações. Para tal, as funções de rede são implementadas em servidores virtualizados, de uso geral, ao invés de em equipamentos dedicados. Um dos desafios dessa abordagem é o posicionamento de funções virtuais de rede na infraestrutura, que deve ser resiliente e energeticamente eficiente. Esta dissertação formula um problema de programação inteira mista para posicionar funções virtuais de rede, escolhendo os servidores para atender às demandas de serviço. O problema formulado minimiza o uso da energia e provê resiliência aos serviços de rede através do compartilhamento das funções de rede e da replicação de funções, respectivamente. Para resolver esse problema, propõe-se a heurística TRELIS, que reduz o tamanho do problema e economiza até 35% da energia ao usar o compartilhamento de funções de rede. Os resultados mostram que a TRELIS consegue solucionar um problema quatro vezes maior que o tamanho máximo alcançado através da solução ótima em apenas um quarto do tempo.
Traditional telecommunication networks intensively employ dedicated middleboxes, which are specifically built to provide a given service, such as address translation, firewall and proxy. These dedicated devices are expensive and make the infrastructure rigid, hardly scalable and difficult to manage. In this scenario, Network Function Virtualization arises to increase flexibility and to reduce the costs of telecommunication infrastructures. To do so, network functions are implemented on virtualized generic servers, rather than on dedicated equipment. One of the challenges of this approach is the placement of virtual network functions over the infrastructure, which must be resilient and energy-eficient. This work formulates a mixed integer programming problem to place virtual network functions, choosing the servers meeting service demands. The formulated problem minimizes energy utilization and provides resilience to network services through network function sharing and function replication, respectively. To solve this problem, TRELIS heuristic is proposed, which reduces the size of the problem and saves up to 35% of the energy by employing the network function sharing. The results show that TRELIS is able to solve a problem four times bigger than the maximum size reached through the optimal solution in only a quarter of the time.
