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Detour planning for fast and reliable failure recovery in SDN with OpenState
Full text linkA reliable and scalable mechanism to provide pro- tection against a link or node failure has additional requirements in the context of SDN and OpenFlow. Not only it has to minimize the load on the controller, but it must be able to react even when the controller is unreachable. In this paper we present a protection scheme based on precomputed backup paths and inspired by MPLS “crankback” routing, that guarantees instantaneous recovery times and aims at zero packet-loss after failure detection, regardless of controller reachability, even when OpenFlow’s “fast-failover” feature cannot be used. The proposed mechanism is based on OpenState, an OpenFlow extension that allows a programmer to specify how forwarding rules should autonomously adapt in a stateful fashion, reducing the need to rely on remote controllers. We present the scheme as well as two different formulations for the computation of backup paths
Energy aware traffic engineering for carrier grade Ethernet in metropolitan area network
Full text linkLAUREA SPECIALISTICALa crescita esponenziale del settore ICT avvenuta negli ultimi anni ha comportato un aumento considerevole dei consumi di energia ad esso correlati. Nei prossimi anni si prevede che l’utilizzo di Internet crescerá ulteriormente, facendone uno dei maggiori consumatori di elettricitá. É per questo motivo che si é sviluppato un grande interesse nel limitare il consumo energetico dei sistemi di Information Technology. Questa tesi affronta il problema del consumo energetico nelle reti di Area Metropolitana
(MAN) che impiegano Ethernet a livello Carrier Grade. L’obiettivo é di minimizzare i consumi di switch e link mantenedo parte della rete inattiva in una modalitá di sleep. Questo é reso possible effettuando traffic engineering e usando il protocollo Multiple Spanning Tree per instradare il traffico.
I risultati hanno mostrato come sia possibile diminuire considerevolmente i consumi, pur mantenendo livelli accettabili di QoS.The exponential growth of the ICT sector in the last few years resulted in a considerable
increase in energy consumption. In the coming years it is expected that Internet will grow further, making it one of the largest consumers of electricity. That’s why there is a lot of interest in minimizing the energy consumption of Information Technology systems.
This thesis addresses the problem of energy consumption in the Metropolitan Area Networks (MAN) using Ethernet at the Carrier Grade. The objective is to minimize the consumption of switches and links while keeping the network in an inactive sleep mode. That has been made possible through traffic engineering and employing Multiple Spanning Tree Protocol to route traffic.
The results showed that it is possible to substantially reduce power consumption while maintaining acceptable levels of QoS
Radio planning of energy aware cellular networks
Full text linkLAUREA SPECIALISTICAL'influenza del settore Information and Communication Technology (ICT) sulla produttività e la crescita economica è in continuo aumento, e proprio a causa della sua sempre maggiore diffusione non è più possibile trascurarne l'impatto energetico.
Per quanto concerne le reti cellulari, ad esempio, sono stati proposti alcuni approcci e modelli attenti al fattore energetico che mirano a ridurre il consumo di potenza abbassando nel contempo i costi sostenuti degli operatori di rete.
Finora, tuttavia, l'attenzione è stata posta esclusivamente su questioni di carattere gestionale quali l'accensione e lo spegnimento di elementi di rete in base ai livelli di traffico, non considerando che un comportamento realmente efficiente dal lato energetico dipende in gran parte dalle decisioni prese in fase di design.
Per colmare questa lacuna proponiamo qui un approccio congiunto di ottimizzazione di design e gestione, il cui scopo è quello di limitare lo spreco di potenza, garantendo allo stesso tempo i vincoli di qualità della connessione per gli utenti, e di minimizzare i costi di installazione (Capex) e quelli operativi (Opex) a carico dei gestori di rete.
Si mostra quindi che, includendo i costi energetici in Opex e adottando strategie di gestione energetica in fase di design, è possibile raggiungere topologie di rete più efficienti e versatili di quelle ottenibili considerando solamente i Capex.The constant development and the increasing importance on everyday life of the Information and Communication Technology industry fostered the sensitiveness toward ICT energy consumption problems.
In an attempt to reduce the environmental impact of the communication sector, wireless access networks have recently received great attention and energy-aware models have been proposed for both cellular and WLAN networks.
At our knowledge, all the suggested approaches focus on the network management phase, aiming at powering on and off network devices depending on traffic levels; however, the strong impact of the design stages on an effective energy-efficient operation has not been considered yet.
In order to delve into this issue, here a joint design and management optimization approach is proposed.
The model tries to reduce energy consumption while guaranteeing users QoS constraints and minimizes installation (Capex) and operational (Opex) expenses in charge of network providers. It is shown that, when energy costs are included in Opex and energy management strategies at the design stages are taken into account, more energy efficient and versatile topologies are obtained than when Capex only are considered
Energy savings in wireless mesh networks in a time variable context
Full text linkLAUREA SPECIALISTICAIl consumo energetico nelle reti di Telecomunicazioni sta diventando un problema
di enorme rilevanza nello scenario globale e, tra tutti i settori, quello dell’accesso - ed
in particolar modo la parte senza fili - é responsabile della maggior parte della spesa
di energia elettrica. Le reti wireless stanno incrementando la loro diffusione anche
nell’infrastruttura dorsale dei sistemi cellulari a causa principalmente dei bassi costi
e della facilitá di sviluppo. In questo contesto le Wireless Mesh Networks (WMN)
sono considerate tra le risorse piú idonee per la loro versatilitá che permette configurazioni
flessibili. In questo lavoro di tesi noi combiniamo la flessibilitá delle
WMN con l’esigenza di riduzione dei consumi energetici presentando un modello
d’ottimizzazione per la gestione delle reti che prende in considerazione il compromesso
tra i requisiti energetici e la variazione della domanda. Sono presentati inoltre
l’approccio usato per la risoluzione e una profonda discussione sulla gestione del consumo
energetico nelle reti WMN.Energy consumption of communication systems is becoming a fundamental issue
and, among all the sectors, wireless access networks are largely responsible for
the increase in consumption. In addition to the access segment, wireless technologies
are also gaining popularity for the backhaul infrastructure of cellular systems
mainly due to their cost and easy deployment. In this context, Wireless Mesh Networks
(WMN) are commonly considered the most suitable architecture because of
their versatility that allows flexible configurations. In this thesis we combine the
flexibility of WMN with the need for energy consumption reduction by presenting
an optimization framework for network management that takes into account the
trade off between the network energy needs and the daily variations of the demand.
A resolution approach and a thorough discussion on the details related to WMN
energy management are also presented
Design and experimental validation of a new bandwidth sharing scheme based on dynamic queue assignment
Full text linkLAUREA MAGISTRALESebbene l'equa condivisione delle risorse di rete sia stata uno dei principi fondamentali sin dagli inizi di Internet, ad oggi non è ancora stata completamente implementata. La ripartizione della banda tra i flussi di traffico è gestita principalmente dal livello di trasporto, pertanto la rete non ha un ruolo attivo ma fornisce semplicemente un tipo di servizio Best Effort senza garanzie di qualità.
L'obiettivo del lavoro è di presentare una soluzione pratica al problema della suddivisione della banda in un nodo della rete. Per questo motivo abbiamo analizzato le soluzioni attuali così da poter proporre uno schema innovativo e di facile adozione. Il nuovo schema di allocazione di banda (chiamato UGUALE) è basato sull'assegnamento dei pacchetti alle code di uno scheduler Strict Priority in base al tasso d'arrivo offerto dagli utenti.
L'idea si basa sulla prioritizzazione degli utenti che rispettano i propri limiti così da collaborare con i meccanismi di controllo di congestione implementati al livello di trasporto o applicativo. Lo schema di allocazione è stato implementato con le astrazioni rese disponibili dal modello di switch OpenFlow e dalle sue API, con lo scopo di proporre una soluzione facilmente utilizzabile nelle architetture Software Defined Networking (SDN) già esistenti. UGUALE è facile da configurare siccome l'unico parametro richiesto è la banda da garantire a ciascun utente.
Al fine di verificare la bontà della nostra soluzione, abbiamo configurato una rete composta da cinque computer, inoltre abbiamo scritto diversi programmi per automatizzare i test e per controllare in tempo reale la suddivisione della banda. Dai test emerge che UGUALE è efficace nel garantire la banda minima e nell'allocare equamente la banda eccedente, anche quando gli utenti hanno un numero diverso di connessioni TCP o dei Round Trip Time (RTT) differenti. In conclusione, visti i risultati promettenti ottenuti, siamo convinti che il funzionamento dello schema di allocazione proposto meriti ulteriori approfondimenti.Even if the fair sharing of available resources in the network has been one of the basic principles since the Internet beginnings, it is still today not fully implemented. The fairness among traffic flows is mainly managed by the transport layer and the network does not have an active role but it just provides a Best Effort type of service without quality guarantees.
The objective of the work is to present a practical solution to the bandwidth sharing problem in a network node. Therefore, the current approaches were analyzed in order to propose an original and ready for use scheme. The new bandwidth sharing allocation engine (named UGUALE) works by assigning packets to the queues of a Strict Priority scheduler based on the measured rate offered by users.
The main idea is to prioritize well-behaving users in order to collaborate with the end-to-end congestion control mechanisms they implement at the transport or application layer. The allocation engine was implemented with the abstractions made available by the OpenFlow switch model and APIs, with the aim of proposing a solution amenable to be deployed in existing Software Defined Networking (SDN) architectures. Moreover, UGUALE is easy to configure since the only requested parameters are the guaranteed rates that users should obtain.
To validate our approach, a real testbed composed of five PCs was set up and several automation and monitoring scripts were written. When tested, the proposed allocation engine proved to be very effective in guaranteeing minimum rates and in the fair allocation of the free capacity, even when users have a different number of TCP connections or different Round Trip Times (RTTs). In conclusion, the promising results obtained by UGUALE makes us believe that such an approach is worth of further analysis
S-JET : une nouvelle conception pour la gestion de réservation pour l'architecture des réseaux OBS
Full text linkMémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal
Network management platform for the experimental validation of green networking solutions
No full textLAUREA SPECIALISTICAA causa della crescita esponenziale del traffico e della rapida espansione delle infrastrutture di comunicazione in tutto il mondo, il consumo di energia di Internet sta rapidamente diventando un problema.
Un approccio naturale per migliorare l'efficienza energetica in Internet è quello di spegnere i dispositivi di rete non necessari (router e link), in modo da ridurre i consumi durante i periodi di basso carico, garantendo al contempo che le domande di traffico siano instradate nella restante sottorete.
Verrà introdotta MP-EAN, Management Platform for Energy Aware Networks, una nuova piattaforma per la gestione degli apparati di rete, scritta in Java e basata sull'utilizzo del Simple Network Management Protocol (SNMP). MP-EAN offre un'astrazione di alto livello delle operazioni di gestione di una rete, fornendo un modo semplice, per i ricercatori, di implementare nuove soluzioni per la gestione delle reti di telecomunicazioni.
Un modulo software chiamato OCM (OSPF Configurations Manager) è implementato grazie ad MP-EAN. Lo scopo di OCM è quello di adattare dinamicamente la topologia della rete, in termini di link e router attivi, ai diversi scenari di carico, in reti gestite attraverso il protocollo di routing Open Shortest Path First (OSPF).
Verrà mostrato come eseguendo MP-EAN e OCM su una rete OSPF consente di adattare dinamicamente la topologia di routing all'attuale livello di carico, rendendo possibile lo spegnimento di quei dispositivi di rete non necessari, e garantendo allo stesso tempo che i livelli di congestione in rete siano sufficientemente bassi per garantire QoS.Due to the exponential traffic growth and the rapid expansion of communication infrastructures worldwide, Internet energy consumption is rapidly becoming an issue.
A natural approach to improve the Internet energy efficiency is to switch off the unnecessary network devices (routers and links) to reduce the network consumption during low workload periods, while guaranteeing that traffic demands can still be routed in the remaining subnetwork.
MP-EAN, Management Platform for Energy Aware Network, is introduced. MP-EAN is a new network management platform, written in Java, that can be used to easily perform management operations in network devices. Using Simple Network Management Protocol (SNMP) to communicate with the devices, MP-EAN offers a high-level abstraction of the management operations of a network, providing an easy way for researchers to implement new network management solutions.
A module called OCM (OSPF Configurations Manager) is implemented on top of MP-EAN. The aim of OCM is to dynamically adapt the network topology, in terms of active routers and links, to different workload scenarios in networks operated with the Open Shortest Path First (OSPF) routing protocol.
It will be shown how running MP-EAN and OCM on a network operated with OSPF make it possible to dynamically adapt the routing topology to different workload scenarios, making possible to switch off unnecessary network devices, while guaranteeing that network congestion is low enough to ensure service quality
Failure recovery in software defined networks with stateful data plane
No full textLAUREA MAGISTRALELa gestione dei guasti è sempre stata uno dei maggiori problemi per gli operatori di rete. Il nuovo paradigma SDN, centralizza in controllo della rete e il controller può prendere decisioni basandosi su una conoscenza totale dello stato della rete e non più su una conoscenza parziale, per come avviene nelle reti distribuite. Lo svantaggio maggiore è che in caso di non funzionamento temporaneo del controller se avvenisse un guasto la rete non sarebbe in grado di reagire autonomamente e quindi un elevato numero di pacchetti sarà scartato.
OpenState introduce un nuovo concetto, stateful data plane, e basandoci su questa nuova proposta presenteremo un nuovo meccanismo per la gestione dei guasti che non necessita di nessuna interazione con il controller in caso di guasti. Questo è ottenuto grazie ad un nuovo meccanismo di "tagging" dei pacchetti dati che sostituisce i classici pacchetti di "signaling". Questi tag permettono di attivare dei cambi di stato all'interno degli switch così da poter reagire ai possibili guasti.
Presentiamo un modello per l'ottimizzazione del calcolo dei cammini priamari e dei rispettivi cammini di backup per domande che devono essere instradate in una rete. Due diverse implementazioni vengono proposte, una specifica per uno scenario statico, dove variazioni dei dati in ingresso non sono possibili. Mentre la seconda ha lo scopo di essere utilizzata in uno scenario dinamico dove i dati in ingresso variano nel tempo e i tempi di elaborazione devono essere i più bassi possibili.Failure management has traditionally been one of the most challenging problems for network operators. In the new SDN paradigm, the control of the network is centralized and the controller can take decisions based on a complete knowledge of the network status. The main drawback of this approach is that the controller is the only entity able to take decision thus if it is unavailable, the network can not to react to a failure.
Exploiting the new feature introduced by OpenState, a stateful data plane, we present an alternative failure management approach that is able to react to failures without any interaction with the controller. It is done by introducing a new tagging mechanism for data packets that replace any ad-hoc signaling packet. Tags will be used to perform changes of status inside switches.
We present a model to optimize the evaluation of primary and backup paths for demands that need to be routed in the network.
We proposed two implementations: one for the an off-line scenario, no variation inputs.
While the second implementation is focus for an on-line scenario where the inputs change with time and therefore a short computational time is require
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