[ca] Amb el desenvolupament de la indústria i la societat, nous serveis han sorgit com ara la Indústria 4.0, la detecció cooperativa i l'IoT. Aquests serveis requereixen robustesa i disponibilitat de la xarxa per mantenir alts nivells de QoS, justament el que les noves generacions de xarxes han de garantir als usuaris. En aquest sentit, tecnologies com SDN, NFV i MEC han estat identificades com a pilars en el desplegament d'aquestes xarxes a causa dels avantatges que ofereixen. Tot i això, la resiliència i la tolerància a fallades no estan garantides amb aquestes tecnologies. La literatura que aborda estratègies resilients i tolerants a fallades s'enfoca a proposar mecanismes per ser aplicats a cadascun dels paradigmes anteriors. A més, els seus enfocaments estan relacionats amb els mecanismes de comunicació utilitzats en dominis distribuïts per millorar l'escalabilitat i la resiliència de la xarxa. Per tant, no tenen altres factors que també poden afectar la solidesa i la tolerància a fallades de la xarxa, com l'assignació de VNFs en entorns amb recursos limitats. Per tant, aquesta tesi s'enfoca a dissenyar i implementar noves estratègies per millorar la resiliència i la tolerància a errors en entorns SDN/NFV mitjançant mecanismes de comunicació i assignació d'esdeveniments. Específicament, el mecanisme de comunicació proposat, contrari a treballs existents, garanteix l'intercanvi d'informació de xarxa entre els controladors de tots dos sistemes. Aquesta proposta permet l'autodescobriment i la detecció de fallades, assegurant així el dinamisme necessari a les noves generacions de xarxes. Addicionalment, els elements de control poden millorar les seves decisions en considerar informació externa a la regió que ells controlen. Així, les polítiques de control i gestió d'altres controladors, com els balancejadors de càrrega, es poden millorar en considerar aquesta informació disponible. Aquesta tesi també presenta els processos de gestió i assignació de VNFs com a factors que poden afectar la resiliència de la xarxa quan s'analitzen les característiques de les VNFs i els seus desplegaments en entorns amb recursos limitats. El primer cas analitza les conseqüències d'aplicar mecanismes de balanceig de càrrega i autoescalat en un grup de VNF transparents. A causa de les particularitats d'aquestes funcions virtuals, poden aparèixer llaços a la xarxa quan s'apliquen els mecanismes anteriors sense considerar les característiques de les VNF. Per tant, aquest estudi proposa una solució basada en SDN per resoldre els problemes de gestionar aquestes VNF. El darrer cas explora el desplegament de VNFs en entorns amb recursos limitats, com ara els ordinadors de placa única (SBC). Les característiques d'aquest escenari, com són els recursos computacionals limitats i l'ús de bateries, impliquen desafiaments, ja que les plataformes existents per orquestrar i gestionar les VNF no consideren els nivells d'energia en les decisions d'ubicació. Per tant, no estan optimitzats per a entorns amb restriccions d'energia. És per això que presentem un planificador que considera l'energia per desplegar i administrar les VNFs en un clúster de SBC. La solució proposada redueix el consum de bateria en els nodes del clúster, millorant així la seva resiliència. Per millorar el planificador proposat, es descriu un controlador global intel·ligent per desplegar esdeveniments en un sistema perimetral de múltiples clústers. Aquesta solució integra el mecanisme de comunicació dissenyat per intercanviar la informació del node i així seleccionar-ne els millors per desplegar funcions virtuals. Aquesta proposta incorpora un mètode d'aprenentatge automàtic per garantir una utilització efectiva dels recursos i augmentar la vida útil del sistema. En general, les propostes d'aquesta tesi han estat avaluades en proves reals basades en tecnologies capdavanteres. Els resultats han demostrat l'aplicabilitat d'aquestes estratègies per millorar la robustesa de la xarxa.

[en] With the development of industry and society, new verticals have emerged such as Industry 4.0, cooperative sensing, and massive IoT. These verticals require network robustness and availability to maintain high levels of QoS, just as 5G and beyond networks must guarantee to the end-users. In this regard, several technologies have been identified by network operators and academic institutions as crucial pillars in deploying these networks. More specifically, due to their advantages, SDN, NFV, and MEC are likely to make the deployment of 5G and beyond networks easier for operators. Nevertheless, network resilience and robustness are not guaranteed using these technologies. The literature addressing resilient and fault-tolerant strategies is focused on proposing unique mechanisms to be applied in each of the above paradigms. Furthermore, the proposed approaches are mainly related to communication mechanisms used in distributed domains to improve network scalability and resilience. Thus, they lack other perspectives and factors that can also impact the robustness and fault tolerance of the network, such as the VNF allocation in resource-constrained environments. This thesis therefore focuses on designing and implementing novel strategies to improve network resilience and fault tolerance in SDN/NFV environments through communication and event-allocation approaches. In particular, the proposed communication mechanism, different from existing related works, guarantees network information exchange among control elements of both systems. This proposal enables auto-discovery and failure awareness, thus ensuring the necessary dynamism in the next-generation networks. Additionally, the control elements can improve their decision-making process by considering information external to the region controlled by them. Then other controllers' control and management policies, such as load-balancing methods, can be improved by considering this newly available information. This thesis also introduces the VNF management and allocation process as factors that can impact network resilience when analyzing the VNF's characteristics and its deployments in resource-constrained environments. For the former case, we analyze the consequences of applying load-balancing and auto-scaling mechanisms over a cluster of transparent VNFs. Due to the particularities of this kind of virtual function, network loops may appear when applying the above mechanisms without considering their characteristics. Therefore, this study employs an SDN-based solution to address the problems of managing a cluster of these VNFs. The latter case explores the deployment of VNFs in resource-constrained environments like single-board computers (SBCs), which have gained attention as computing infrastructure close to the end-users. The specifications of this scenario (i.e., limited computational resources and battery-powered) entail challenges since existing platforms to orchestrate and manage VNFs do not consider energy levels during their placement decisions and, consequently, are not optimized for energy-constrained environments. Thus, an energy-aware scheduler is presented to deploy and manage VNFs in an SBC cluster. The proposed scheduler reduces the battery consumption of the cluster's nodes, thus improving the system's resilience. To enhance the proposed scheduler's scope, an intelligent global controller is described to deploy events in a multi-cluster edge system. This approach integrates the implemented communication mechanism to gather the node's information to select the best participants when deploying virtual functions. This solution incorporates a machine learning method to guarantee cost-effective resource utilization and increase the system's lifetime. In general, the approaches proposed in this thesis have been evaluated in real testbeds using leading technologies. The results have proved the applicability of the proposed strategies to improve network resilience.