Allocation de ressources dans des réseaux définis par logiciels sans-fil multi-domaines

Resource allocation in multi-domain wireless software-defined networks

• Auteur / Autrice : Lunde Chen
• Direction : Thierry Gayraud, Slim Abdellatif
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 29/04/2019
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Systèmes (Toulouse ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes - Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes [Toulouse] / LAAS
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thierry Gayraud, Slim Abdellatif, Damien Magoni, Thierry Divoux, Pascal Berthou, Congduc Pham
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Damien Magoni, Thierry Divoux

Mots clés

Mots clés contrôlés

SDN (architecture des réseaux d'ordinateurs)

Qualité de Service (télécommunications)

Mots clés libres

Allocation de liens virtuels

Réseaux définis par logiciel

Communication point-à-multipoint

Réseaux multi-domaines

Réseaux multi-sauts sans-fil

Qualité de service

Virtual link embedding

Software-defined networks

Point-to-multipoint communication

Multi-domain networks

Wireless multi-hop networks

Quality of service

Résumé

La tendance à la numérisation de nombreux secteurs industriels tels que l’automobile, l’agriculture, les transports, la gestion urbaine, etc. révèle la nécessité de nouveaux usages des services de communication point-à-multipoint, tels que la fourniture massive de mises à jour logicielles et livraison fiable de messages d’alerte à la population, etc. D’un autre côté, la mise en logiciel des réseaux de nouvelle génération, avec notamment l’adoption croissante des réseaux définis par logiciel (SDN), apporte au réseau la flexibilité et les capacités de programmation permettant de prendre en charge des services de distribution point-à-multipoint de manière rentable. Cette thèse contribue au problème général de la fourniture de services de communication point-à-multipoint avec des exigences de qualité de service (QoS) dans un réseau SDN multi-domaines. Il considère également que certains des domaines sont des réseaux multi-sauts sans-fil. Tout d’abord, une technique d’agrégation de topologie de domaine basée sur une arborescence de Steiner, combinée à un algorithme heuristique d’allocation de ressources, sont proposés pour prendre en charge des services point-à-multipoint couvrant plusieurs domaines. Ensuite, un service de découverte de topologie générique est proposé pour les réseaux multi-sauts sans-fil basés sur le SDN afin de permettre au contrôleur SDN de créer et de gérer une vue complète du réseau avec divers attributs de nœud et de liaison sans-fil. Le contrôleur peut alors exposer des vues personnalisées aux applications de contrôle du réseau, telles que, par exemple, l’application en charge de la fourniture de services point-à-multipoint sur un réseau multi-sauts sans-fil basé sur le paradigme SDN. Un algorithme basé sur la programmation linéaire en nombres entiers et un algorithme génétique sont également proposés pour l’allocation de liens virtuels point-à-multipoint sur un réseau sans-fil multi-radio, multi-canaux et multi-sauts basé sur SDN. Enfin, pour traiter le cas des services dynamiques point-à-multipoint, nous proposons un schéma de réallocation de ressources qui répond aux exigences changeantes tout en réduisant les interuptions de service.

The movement towards the digitalization of many industry sectors such as automotive, agriculture, transportation, city management, etc. is revealing the need for novel usages of point-to-multipoint network delivery services, such as massive delivery of software updates to objects, secure and reliable delivery of alert messages to population, etc. On another side, the softwarization of next generation networks, with amongst, the increasing adoption of Software Defined Networks (SDN) is bringing to the network the flexibility and programming capabilities that enable the support of point-to-multipoint delivery services in an efficient and cost-effective way. This PhD work contributes to the general problem of providing point-tomultipoint delivery services with Quality of Service (QoS) requirements in a multidomain SDN network. It also considers that some of the domains are wireless multi hop networks. First, a Steiner tree based network domain topology aggregation combined with a resource allocation heuristic algorithm is proposed to support point-to-multipoint delivery services that span multiple domains. Then, a generic topology discovery service is proposed for SDN based wireless multi-hop networks to let the SDN controller build and maintain a comprehensive view of the network with various node and wireless link attributes. From there, customized views can be exposed by the controller to network control applications, as, for instance, the application in charge of provisioning point-to-multipoint services on a SDN based wireless multi-hop network. An Integer linear programming based algorithm and a genetic algorithm are also proposed for the embedding of point-to-multipoint services on a SDN based multi-radio, multi-channel and multi-hop wireless network. Last, to address the case of dynamic point-to-multipoint services, we propose a resource reallocation scheme that meets the changing requirements while reducing service disruption.