Thèse soutenue

Evaluation de performances pour réseaux IT économes en énergie

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Auteur / Autrice : Youssef Ait El Mahjoub
Direction : Jean-Michel FourneauHind Castel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Réseaux, information et communications
Date : Soutenance le 18/03/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies de l'information et de la communication (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Données et algorithmes pour une ville intelligente et durable (Versailles ; 2015-...)
référent : Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines (1991-....)
Jury : Président / Présidente : Nadia Lynda Mokdad
Examinateurs / Examinatrices : Olivier Brun, Gerardo Rubino, Véronique Vèque, Anne-Cécile Orgerie, Thomas Begin
Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Brun, Gerardo Rubino

Résumé

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L'économie d'énergie dans les réseaux de télécommunication est un objectif majeur pour réduire la consommation globale. La part du domaine IT est déjà très élevée et tend à augmenter. En effet, de nombreuses techniques pour réduire la consommation dans d'autres industries ou services se traduit par plus de traitements informatiques et de télécommunications (l'approche ”Green by IT”) et donc par une augmentation de la consommation dans les domaines IT. Il est donc important d'un point de vue économique d'arriver à réduire la consommation énergétique par bit transmis ou calculé (l'approche ”Green IT” qui est au centre de notre approche). Dans le domaine des réseaux, l'optimisation énergétique repose principalement sur une adaptation de l'architecture et des ressources employées en fonction des flux à transporter et de la qualité de service promise. On cherche donc à adapter les ressources à la demande, ce qui se traduit par un dimensionnement dynamique et adapté à la charge. Ceci est par nature différent d'un dimensionnement au pire cas que l'on utilise généralement. Sur le plan technologique, cela nécessite que les équipements de réseaux disposent de modes ”sleep”,”deep sleep” ou ”hibernate” (terminologie variant selon les fournisseurs)mais qui sont tous associés au même concept: mettre en sommeil l'équipement pour réduire sa consommation d'énergie. Pour que le compromis performance/énergie soit pertinent, il parait important d'utiliser des formules de consommation énergétiques obtenues à partir de l'utilisation des ressources du réseau. Les méthodes que nous proposons relèvent de la théorie des réseaux de files d'attente, l'analyse des chaines de Markov (analytiquement en proposant de nouvelles formes produitet numériquement en suggérant de nouveaux algorithmes de résolution) et la théorie de la comparaison stochastique. Au niveau applicatif nous avons traité différentes problématiques: les mécanismes de DVFS avec un changement de vitesse des processeurs, la migration de tâche entre serveurs physique dans un centre de données (équilibre de charge, consolidation), les réseaux optique avec un remplissage efficace des conteneurs optiques, la distribution d'énergie intermittente dans un réseau de capteurs (et réseau LORA) notamment en proposant un nouveau modèle des réseaux à paquet d'énergie (EPNs).