SDRN : réseau maillé temps réel dynamique défini par logiciel

SDRN : Software-Defined Real-Time Mesh Networking

• Auteur / Autrice : Florian Greff
• Direction : Ye-Qiong Song
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 16/05/2018
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale IAEM Lorraine - Informatique, Automatique, Électronique - Électrotechnique, Mathématiques de Lorraine
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire lorrain de recherche en informatique et ses applications
• Jury : Président / Présidente : Yves Sorel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent George, Jean-Luc Scharbarg, Laurent Ciarletta, Claire Pagetti
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent George, Jean-Luc Scharbarg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes adaptatifs (technologie)

Allocation des ressources

Temps réel (informatique)

Systèmes embarqués (informatique)

Architecture des réseaux d'ordinateurs

Mots clés libres

Réseau

Temps réel

Embarqué

SDN

Maillé

Network

Real-time

Embedded

SDN

Mesh

Résumé

Dans le cadre d'une thèse CIFRE conjointe entre le Loria et Thales Research & Technology, nous étudions un nouveau type de réseau maillé embarqué temps réel. La mise en réseau maillé des composants des systèmes embarqués concilie les contraintes temps réel des applications avec leurs besoins croissants en termes de bande passante et collaboration. La pluralité des chemins de communication résulte en de meilleures propriétés de flexibilité, résilience, passage à l'échelle et répartition de charge. Cependant, ceci nécessite d'être capable d'allouer dynamiquement les ressources réseau en fonction des besoins des applications. Notre approche consiste à permettre aux applications de faire des requêtes de flux temps réel à l'exécution, puis allouer dynamiquement les ressources correspondant aux besoins en communication. A cette fin, nous avons conçu l'architecture Software-Defined Real-time Networking (SDRN). Elle aborde en même temps les problématiques d'isolation des flux, analyse temporelle, routage, tolérance aux fautes, ainsi que les interfaces avec les couches applicatives et les couches basses du système. Elle est également modulaire, c'est-à-dire que certaines parties de l'architecture peuvent être remplacées sans remettre en cause les autres modules. Enfin, elle a été validée par une implémentation sur plateforme matérielle RapidIO. Ce document restitue les travaux de recherche sur SDRN. Il s'intéresse également à la problématique de l'expérimentation sur les réseaux embarqués et propose une approche originale d'expérimentation, ERICA. Cette approche facilite la mise en place d'expérimentations mêlant aspects réels et simulés. ERICA génère les fichiers nécessaires à la mise en place du scénario défini dans une interface graphique haut niveau. Elle permet ainsi au chercheur d'appliquer une réflexion haut niveau sur ses expérimentations et de réutiliser les couches communes à plusieurs scénarios d'expérimentation

We are studying a new kind of embedded real-time mesh network. Mesh networking of the components of embedded systems reconciles their real-time constraints with the new application needs in terms of bandwidth and tight interactions. The plurality of communication paths results in increased flexibility, resilience, scalability and load balancing characteristics. However, this requires the ability to dynamically allocate network resource with respect to the needs of running applications. Our approach is to allow applications to make online real-time flow resource requests and consequently allot network resources according to these requirements. To this end, we have designed the Software-Defined Real-time Networking (SDRN) architecture. It addresses flow isolation, timing analysis, routing, fault tolerance, as well as the interfaces with the application layer and the lower layers of the system. It also allows any module to be replaced without interfering with the remainder of the architecture. It has been validated via an implementation on an in-silicon RapidIO platform. This thesis describes our research on the SDRN architecture. It also proposes an original method for experimenting on embedded networks, ERICA. The ERICA framework automatically generates all what is needed to conduct a network experiment in a selected environment (such as a simulator or a testbed), with both physical and simulated aspects. Hence, it allows the researcher to perform a high-level thinking of the whole experimentation process and to reuse applications and experiment designs from an experimentation stack to another