Content-aware networking in virtualised environments for optimised resource exploitation

par Petros Anapliotis

Thèse de doctorat en Informatique

Sous la direction de Daniel Negru et de Evangelos Pallis.

Soutenue le 19-12-2014

à Bordeaux , dans le cadre de École doctorale de mathématiques et informatique (Talence, Gironde) , en partenariat avec Université de Bordeaux I (1970-2013) (Etablissement d'accueil) et de Laboratoire bordelais de recherche en informatique (laboratoire) .

Le président du jury était Xavier Blanc.

Le jury était composé de Anastasios Kourtis, Paraskevi Fragopoulou.

Les rapporteurs étaient Harry G. Perros, Adlen Ksentini.

  • Titre traduit

    Approche réseau basée sur la conscience du contenu pour l’optimisation de l’exploitation des ressources au sein d’environnements virtualisés


  • Résumé

    Aujourd'hui, l'hétérogénéité des infrastructures de réseaux actuelles, ainsi que le manque d'interopérabilité en termes d'architectures et de cadres pour l'adaptation du contenu aux contextes des différents utilisateurs, empêchent les Prosumers (consommateurs-fournisseurs) d’offrir une haute qualité d'expérience sur différentes plates-formes et au travers de contextes diversifiés. Par conséquent, l'objectif de cette thèse est d'étudier, concevoir et développer une architecture novatrice, susceptible d'offrir la QoS/QoE garantie en exploitant efficacement les ressources disponibles et en adaptant dynamiquement la performance du réseau selon les environnements Réseau, Service et Utilisateur. Pour cela, l'architecture proposée est basée sur (1) un cadre de gestion distribuée qui exploite des mécanismes de réseau conscient du contenu pour identifier le contenu en transit et la correspondance sur les exigences de QoS/QoE, et sur (2) un mécanisme d'allocation des ressources de réseau et leur adaptation aux caractéristiques de QoS/QoE demandées. Un prototype de routeur de contenu a été réalisé, offrant des fonctions de reconnaissance du type de contenu et de routage suivant le contenu. Il propose un système de gestion synergique capable d'orchestrer les processus d'optimisation cross-layer pour les services de différenciation/classification et à termes une exploitation efficace des ressources. La validité de l'architecture proposée est vérifiée par un grand nombre d'expériences menées à l'aide d’infrastructures physiques et virtuelles. Un banc d'essai à grande échelle conforme aux spécifications de conception architecturale a été déployé pour valider l'approche proposée.


  • Résumé

    Today, the heterogeneity of current networking infrastructures, along with the lack of interoperability in terms of architectures and frameworks for adapting content to the various users’ contexts, prevent prosumers to deliver high QoE over different platforms and under diversified contexts. Consequently, the objective of this PhD thesis is to study, design, and develop a novel architecture capable to offer guaranteed QoS/QoE by efficiently exploiting the available resources and by dynamically adapting the network performance across the various Service, Network and User environments. To this end, the proposed architecture is based on (1) a distributed management framework that exploits Content Aware Network (CAN) mechanisms – on top of the Internet Protocol (IP) – for identifying content in transit and mapping its QoS/QoE requirements into specific network characteristics, and on (2) a network resource allocation mechanism for adapting the intra-domain resources to the requested QoS/QoE. A prototype Media-Aware Network Element (MANE) has been achieved, offering content type recognition and content-based routing/forwarding as a matter of guaranteed QoS/QoE provision in an end-to-end approach. Furthermore, it proposes a synergetic management system capable to orchestrate cross-layer optimization processes for service differentiation/classification, towards efficient resource exploitation. The validity of the proposed architecture is verified through a large number of experiments conducted using physical and virtual infrastructures. A large-scale test-bed conforming to the architectural design specifications was deployed for validating the proposed approach.


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