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Modèle de routage écoénergétique dans les réseaux définis par logiciel

Zemmouri, Samy (2017). Modèle de routage écoénergétique dans les réseaux définis par logiciel. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La croissance exponentielle des utilisateurs du réseau et leurs demandes de communication ont conduit à un accroissement considérable de la consommation d’énergie dans les infrastructures réseau. Un nouveau paradigme de réseautage appelé Software Defined Networking (SDN) a récemment vu le jour, dans lequel le plan de données, responsable du transfert de paquets est découplé du plan de contrôle responsable de la prise de décision.

Le SDN simplifie la gestion du réseau en offrant la programmabilité des équipements réseau et permet la redirection rapide des flux. Il est évident que le SDN ouvre de nouvelles opportunités prometteuses pour améliorer la performance du réseau en général et l’efficacité énergétique en particulier. Dans ce mémoire, compte tenu de la charge de trafic actuelle d’un réseau basé sur le paradigme SDN, nous exploitons les techniques d’adaptation dynamique des débits des ports de transmission des données, afin de réduire la consommation d’énergie du réseau.

L’idée principale de ce mémoire est de trouver une distribution des flux sur des chemins précalculés qui permet de réduire la consommation énergétique du réseau par l’adaptation dynamique des débits de transmission des liaisons. Nous formulons d’abord le problème comme un problème de programmation linéaire entière (ILP). Ensuite, nous présentons quatre différents algorithmes efficaces du point de vue de temps de traitement à savoir, l’algorithme First Fit, l’algorithme Best Fit, l’algorithme Worst Fit et un algorithme génétique (AG) pour résoudre le problème pour le cas d’une topologie réseau réaliste.

Les résultats de la simulation montrent que la méthode basée sur l’AG surpasse systématiquement les autres heuristiques proposées et qu’en appliquant cet algorithme, entre 32 % et 47 % de l’énergie peut être économisée en fonction de la taille et de la densité de la topologie du réseau.

Titre traduit

Energy-aware routing for software-defined networks

Résumé traduit

The exponential growth of network users and their communication demands has led to a tangible increment of energy consumption in network infrastructures. A new networking paradigm called Software Defined Networking (SDN) was recently emerged, in which the packet forwarding data plane is decoupled from decision making control plane.

SDN simplifies network management by offering programmability of network devices, monitoring the real-time traffic rates and ability of fast rerouting. It also assists to lower link data rates via rate-adaptation technique which reduces considerably the power consumption of network. It is deemed that SDN opens new promising opportunities to improve network performance in general and energy efficiency in particular. In this paper, given current traffic load of an SDN based network, we exploit the rate adaptation techniques in SDN-enabled devices in order to reduce the energy consumption.

The main idea behind this thesis is to find a distribution of flows over pre-calculated paths which allows to adapt the transmission rate of maximum links into lower states. We first formulate the problem as an Integer Linear Programming (ILP) problem. Then, we present four different computationally efficient algorithms namely greedy first fit, greedy best fit, greedy worst fit and meta-heuristic Genetic Algorithm (GA) based method to solve the problem for a realistic network topology.

Simulation results show that the GA based method consistently outperforms the others proposed greedy algorithms and by applying this algorithm, between 32 % to 47 % of the energy can be saved depending on the size and density of the network topology.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie avec mémoire concentration : réseaux de télécommunications". Bibliographie : pages 117-125.
Mots-clés libres: Réseaux SDN Économies d'énergie. Routage adaptatif. Algorithmes génétiques. Algorithmes heuristiques. Écotechnologies de l'information et de la communication. heuristiques, Adaptive Link Rate, optimisation
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Cheriet, Mohamed
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 24 juill. 2017 15:13
Dernière modification: 24 juill. 2017 15:13
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1914

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