Network Health: Intelligent MVNO Outages Understanding, Detection and Self-Healing

Abstract

No mundo de hoje, onde a conectividade rápida e robusta é cada vez mais uma necessidade em vez de um luxo e onde redes crescem tanto em número de utilizadores como em complexidade, tanto em termos de arquitetura como em termos de serviços disponíveis, existe uma necessidade de automatizar o tratamento de falhas, um processo que normalmente requer intervenção humana. Este documento foca-se em fornecer uma análise detalhada do estado da arte para áreas especificas de redes móveis relevantes para este projeto, tais como conceitos técnicos como Software Defined Networks (SDN) e Network Function Virtualizations (NFV) e conceitos de negócio como Mobile Virtual Network Operators (MVNO). Além disso, é feita uma análise de falhas em sistemas de conectividade modernos e uma revisão de arquiteturas e metodologias de self-healing. Estes três tópicos principais são cruciais de se entender quando o objetivo do trabalho é desenvolver um sistema de self-healing num contexto full MVNO, visto que infraestruturas baseadas em SDN irão inevitavelmente ser o ambiente onde tal sistema funcionará. A análise aprofundada do histórico de falhas da Truphone realizada durante esta dissertação também é apresentada neste documento, incluindo a pesquisa feita no âmbito de encontrar o tipo de falha mais adequado para ser alvo de self-healing. Durante este process, a empresa foi capaz de descobrir também soluções para problemas que causavam falhas e consequentemente uma falha foi resolvida como efeito dos esforços de pesquisa. A pesquisa e desenvolvimento de uma solução de self-healing para uma falha que resultava em chamadas falhadas para Temporary Service Access Numbers (TSAN) é também apresentada. Esta solução é composta por uma componente de detecção baseada em heurística e uma componente de healing baseada num weighted sum model. Por fim, o documento apresenta as conclusões e sugere de trabalhos futuros da dissertação.

In a world where fast and reliable connectivity is ever more a necessity rather than a luxury and where networks grow both in user count and complexity, both architectural and service-wise, there is a necessity for the increased automatization of outage handling, a process that usually requires some degree of human intervention. This document provides a detailed analysis of the state of the art for specific areas of mobile networking relevant for this work, including technical concepts such as Software Defined Networks and Network Function Virtualizations (NFV) as well as business concepts such as Mobile Virtual Network Operators (MVNO). Furthermore, an analysis of outages in modern connectivity systems is performed as well as a review of self-healing architectures and methodologies. These three main topics are crucial to understand when the goal is to develop a self-healing system in a full MVNO context, since SDN-based infrastructures are inevitably going to be the stage where such a system will function. The in-depth analysis of Truphone's outage history performed during the research period of this dissertation is also presented in this document, including the research for the discovery of the appropriate outage type to target in the self-healing process. During this process, the company was able to discover as well solutions to issues that were causing other outages and consequently one was solved directly as result of these research efforts. The research and development of a self-healing solution for an outage that resulted in failures of calls to Temporary Service Access Numbers (TSAN) is also presented. This solution is comprised of a heuristic-based detection component and a weighted sum model-based healing component. Finally, the document presents the conclusions and suggests future work of the dissertation.