Architecture du plan de contrôle SDN et placement des services réseaux dans les infrastructures des opérateurs

SDN control plane architecture and placement of network services in TelCo infrastructures

• Auteur / Autrice : Jean-Michel Sanner
• Direction : Gerardo Rubino, Yassine Hadjadj Aoul
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Télécommunications
• Date : Soutenance le 23/07/2019
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : ComuE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche en informatique et systèmes aléatoires (Rennes) - DIONYSOS

Mots clés

Mots clés contrôlés

SDN (architecture des réseaux d'ordinateurs)

Mots clés libres

SDN

NVF

Services réseaux

Contrôleurs

Placement

SDN

NVF

Controllers

Networks services

Placement

Résumé

Le contexte de l'évolution des infrastructures des opérateurs de télécommunications vers les paradigmes SDN et NFV nécessite de lever différents verrous techniques, liés d'une part à la centralisation des fonctions de contrôle, d'autre part aux contraintes d'approches qui s'inspirent directement du Cloud Computing. Dans cette thèse, nous avons abordés deux problématiques. Dans la première nous cherchons à définir une architecture SDN plus adaptée et performante par rapport aux besoins des opérateurs. Pour cela, nous avons proposé un plan de contrôle SDN distribué et flexible visant à dépasser les limites du protocole OpenFlow centralisé ainsi que les contraintes de la virtualisation des fonctions réseaux. L'architecture proposée permet la composition, puis la validation et le déploiement différenciés de services réseaux composables et reconfigurables dynamiquement en prenant en compte les SLA associés aux services. Nous avons illustré certaines propriétés de cette architecture, distribution, composition, dynamicité dans une preuve de concepts. Dans la deuxième, pour réaliser les SLA attendus, nous cherchons à optimiser le placement des services réseaux dans cette infrastructure. Nous avons d'abord traité la problématique du placement de contrôleurs SDN en optimisant des métriques de latence, de charge et de fiabilité, puis de manière plus générale le placement de chaînes de fonctions réseaux virtualisées. Nous avons démontré pour cela les potentialités et les performances des algorithmes évolutionnaires pour tenter de proposer un outil de résolution générique de placement de fonctions réseaux.

The evolution of telecommunications operators’ infrastructures towards the SDN and NFV paradigms requires to surmount various technical barriers. On one hand, it is necessary to deal with the centralization of control functions, and on the other hand with the constraints of approaches coming directly from Cloud Computing. In this thesis, we addressed two issues. Firstly, we tried to define a SDN architecture more suited to the requirement of operators. For this purpose, we proposed a distributed and flexible SDN control plane to overcome the limitations of the centralized OpenFlow protocol, as well as the constraints of network function virtualization. The proposed architecture allows for the differentiated composition, validation and deployment of dynamically reconfigurable network services, taking into account the SLAs associated with the services. We have illustrated some of its characteristics, namely, distribution, composition, dynamicity in a proof of concept. Secondly, to achieve the expected SLAs, we try to optimize the placement of network services in this infrastructure. We first dealt with the issue of SDN controllers placement seeking for the optimization of latency, load and reliability metrics. Then, we considered the placement of virtualized network functions chains. We have therefore demonstrated the potentialities and performances of evolutionary algorithms with the perspective to propose a generic resolution tool for placement of network functions.