Vers les réseaux de nouvelle génération avec SDN et NFV

Towards next generation networks with SDN and NFV

• Auteur / Autrice : Andrea Tomassilli
• Direction : Frédéric Giroire, Stéphane Pérennes
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 24/06/2019
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Nice (1965-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Informatique, signaux et systèmes (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) - Combinatorics, Optimization and Algorithms for Telecommunications
• Jury : Président / Présidente : Brigitte Jaumard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Brigitte Jaumard, Mathieu Bouet, Stefano Secci, Michele Flammini, Thierry Turletti
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mathieu Bouet, Stefano Secci

Mots clés

Mots clés contrôlés

Algorithmes d'approximation

SDN (architecture des réseaux d'ordinateurs)

Systèmes virtuels (informatique)

Mots clés libres

Virtualisation des fonctions réseau NFV

Réseaux logiciels SDN

Algorithmes d'approximations

Optimisation réseaux de communication

Chaïnes de fonctions de service

Network Function Virtualization (NFV)

Software Defined Networks (SDN)

Approximations algorithms

Network optimization

Service Function Chaining (SFC)

Résumé

Les progrès récents dans le domaine des réseaux, tels que les réseaux logiciel (SDN) et la virtualisation des fonctions réseaux (NFV), modifient la façon dont les opérateurs de réseaux déploient et gèrent les services Internet. D'une part, SDN introduit un contrôleur logiquement centralisé avec une vue globale de l'état du réseau. D'autre part, NFV permet le découplage complet des fonctions réseaux des appareils propriétaires et les exécute en tant qu'applications logicielles sur des serveurs génériques. De cette façon, les opérateurs de réseaux peuvent déployer dynamiquement des fonctions réseaux virtuelles (VNF). SDN et NFV, tous deux séparément, offrent aux opérateurs de nouvelles opportunités pour réduire les coûts, améliorer la flexibilité et le passage à l'échelle des réseaux et réduire les délais de mise sur le marché des nouveaux services et applications. De plus, le modèle de routage centralisé du SDN, associé à la possibilité d'instancier les VNF à la demande, peut ouvrir la voie à une gestion encore plus efficace des ressources réseaux. Par exemple, un réseau SDN/NFV peut simplifier le déploiement des chaînes de fonctions de services (SFC) en rendant le processus plus facile et moins coûteux. Dans cette thèse, notre objectif était d'examiner comment tirer parti des avantages potentiels de combiner SDN et NFV. En particulier, nous avons étudié les nouvelles possibilités offertes en matière de conception de réseau, de résilience et d'économies d'énergie, ainsi que les nouveaux problèmes qui surgissent dans ce nouveau contexte, comme l'emplacement optimal des fonctions réseaux. Nous montrons qu'une symbiose entre le SDN et le NFV peut améliorer la performance des réseaux et réduire considérablement les dépenses d'investissement (CapEx) et les dépenses opérationnelles (OpEx) du réseau.

Recent advances in networks, such as Software Defined Networking (SDN) and Network Function Virtualization (NFV), are changing the way network operators deploy and manage Internet services. On one hand, SDN introduces a logically centralized controller with a global view of the network state. On the other hand, NFV enables the complete decoupling of network functions from proprietary appliances and runs them as software applications on general–purpose servers. In such a way, network operators can dynamically deploy Virtual Network Functions (VNFs). SDN and NFV benefit network operators by providing new opportunities for reducing costs, enhancing network flexibility and scalability, and shortening the time-to-market of new applications and services. Moreover, the centralized routing model of SDN jointly with the possibility of instantiating VNFs on–demand, may open the way for an even more efficient operation and resource management of networks. For instance, an SDN/NFV-enabled network may simplify the Service Function Chain (SFC) deployment and provisioning by making the process easier and cheaper. In this study, we aim at investigating how to leverage both SDN and NFV in order to exploit their potential benefits. We took steps to address the new opportunities offered in terms of network design, network resilience, and energy savings, and the new problems that arise in this new context, such as the optimal network function placement in the network. We show that a symbiosis between SDN and NFV can improve network performance and significantly reduce the network's Capital Expenditure (CapEx) and Operational Expenditure (OpEx).