Allocation dynamique des ressources et gestion de la qualité de service dans la virtualisation des réseaux

Dynamic resource allocation and quality of service management in Network Virtualization

• Auteur / Autrice : Mohamed Said Seddiki
• Direction : Ye-Qiong Song, Mounir Frikha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 14/04/2015
• Etablissement(s) : Université de Lorraine en cotutelle avec École supérieure des communications de Tunis (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine (1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire lorrain de recherche en informatique et ses applications
• Jury : Président / Présidente : Salah Benabdallah
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Tijani Chahed
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Noureddine Hamdi, Francine Krief

Mots clés

Mots clés contrôlés

Allocation de ressources (radiotéléphonie)

Qualité de Service (télécommunications)

Réseaux d'ordinateurs

Systèmes virtuels (informatique)

Mots clés libres

Virtualisation des réseaux

Réseaux définis par logiciels

Qualité de service

Allocation des ressources

Network virtualization

Software Defined Networking

Quality of service

Resource allocation

Résumé

Bien qu'Internet soit considéré comme le grand succès de ces dernières années, il est devenu une infrastructure critique à cause de l'absence de changements dans le réseau cœur et de la rigidité des équipements déployés. La mise en place et le déploiement des nouveaux services réseau sont devenus difficiles et coûteux. La virtualisation des réseaux a été présentée comme un nouveau paradigme pour palier aux problèmes de l’architecture actuelle de l'Internet. Dans ce travail de thèse, nous présentons la virtualisation des réseaux et les réseaux définis par logiciels (SDN) comme solution avec laquelle les fournisseurs de services peuvent offrir, au travers des réseaux virtuels (VN), des nouveaux services aux utilisateurs avec une meilleure qualité de service, tout en optimisant l'utilisation des ressources réseaux physiques. La première contribution consiste à démontrer le potentiel de SDN dans la gestion de la QoS dans le contexte d’un réseau domestique virtualisé. Nous proposons et implémentons le mécanisme ''FlowQoS'' qui peut être déployé par un fournisseur d’accès Internet au niveau de la boucle locale ou bien dans la passerelle domestique. Les mesures des performances montrent que cette solution permet de partager la bande passante entre plusieurs applications selon la configuration définie par l’utilisateur pour garantir la QoS pour chaque trafic actif. La seconde contribution est une modélisation, par la théorie des jeux, de l’interaction entre les fournisseurs de services et les fournisseurs de l’infrastructure pour le partage dynamique de l’infrastructure physique entre plusieurs VN avec différents besoins en QoS. Il s'agit d'un ensemble de jeux non-coopératifs pour modéliser la phase de négociation et celle de l’allocation dynamique des nœuds et des liens physiques pour chaque VN déployé. La troisième contribution porte sur une approche prédictive qui permet d’offrir un contrôle adaptatif de l’allocation de bande passante dans le but de réduire les délais des paquets d'un VN sur chaque lien physique. Ces deux dernières contributions offrent des modèles de partage dynamique des ressources d’une infrastructure physique tout en garantissant la QoS pour chaque VN

Internet has been successful in the recent years. The critical infrastructure of the internet has become stagnant due to the absence of changes in the core networks and stiffness of deployed equipment. It has become difficult and expensive to deploy new network services. Network virtualization is a new paradigm to overcome this problem. In this thesis, we present network virtualization and Software Defined Networking (SDN) as a solution that can be used by service providers. It enables them to provide new services to users through virtual networks (VNs) with better quality of service while optimizing the use of physical network resources. Firstly, we demonstrate the potential of SDN in the QoS management ofa virtualized home network (VN). We propose and implement ''FlowQoS'', a mechanism that can be deployed by an Internet Service Provider in the last-mile hop or in the home gateway. Performance measurements show that this solution can share bandwidth between applications according to user-defined configuration to guarantee QoS for each active traffic. The second contribution is modeling the interaction between service providers and infrastructure providers using game theoretic framework to offer dynamic sharing of physical infrastructure across multiple VN with different QoS requirements. We present a set of non-cooperative games to model the negotiation phase and the dynamic allocation of nodes and physical links for each deployed VN. Finally we focus on a predictive approach that allows an adaptive control of bandwidth allocation in order to reduce the packet delays for a given VN on each physical link. The last two contributions offer dynamic sharing models of physical infrastructure resources while guaranteeing the QoS for each VN