Scalable routing and resource management model for SDN-based networks

Abstract

Son yıllarda mobil cihazların ve ağ teknolojilerinin yaygınlaşmasıyla İnternet trafiğinin hacmi ve çeşitliliği önemli ölçüde artmıştır. Servis Sağlayıcılar (SS) ağ yönetimindeki son eğilimleri göz önünde bulundurarak kaynak yönetimi yapmaya çalışmaktadırlar. Bu bağlamda, Yazılım Tanımlı Ağlar (YTA) sanallaştırma, programlama, yönetim kolaylığı vb. özellikleri sağladığı için SS'ın dikkatini çekmektedir. Her ne kadar YTA'ın pek çok avantajı olsa da merkezi mimarisi nedeniyle ciddi ölçeklenebilirlik sorunları vardır. İlk olarak, akışların ve yönlendiricilerin sayısı arttıkça ağ yöneticisi darboğaz haline gelebilir. Bunun nedeni, ağ yöneticisinin yönlendirme ve kabul kontrol kararlarının akış bazında almasıdır. İkinci olarak, ağ yöneticisinin yönlendiriciler adına karar vermesi ve bu kararı anlara iletmesi sebebiyle bu iki ağ elemanı arasında sinyalizasyon yükü oluşmaktadır.Yukarıda bahsedilen ölçeklenebilir ağ yönetim modeli ihtiyacına istinaden bu tez, SS için YTA ile ölçeklenebilir yönlendirme ve enerjiye duyarlı kaynak yönetimi modeli (SRRM) önermektedir. Önerilen model iki yönlüdür. İlk olarak, önerilen model ölçeklenebilir yönlendirme, kabul denetimi ve sinyalleşme (YKS) işlemlerini gerçekleştirir. İkinci olarak, ağ yöneticisi enerji tasarrufu, yük dengeleme ve kapasite boyutlandırma mekanizmalarıyla hem enerji tüketimini azaltabilir hem de bant genişliği kullanımını artırabilir. Ağ yöneticisi bu operasyonları gerçekleştirmek için, ağdaki giriş-çıkış yönlendirici ikilisi arasında önceden belirlenmiş yollar (ÖKY) kurar. Deneysel sonuçlar, önerilen modelin YKS işlemlerini ölçeklenebilir bir şekilde başarıyla gerçekleştirebildiğini, enerji tasarrufu sağladığını ve yoğun trafik yükleri altında bile verimli kullanımını artırdığını göstermektedir.

The volume and diversity of Internet traffic have increased significantly in recent years with the proliferation of mobile devices and networking technologies. Service Providers (SPs) are now striving to make resource management considering recent trends in networking. In this context, Software Defined Networking (SDN) has been alluring the attention of SPs as it provides virtualization, programmability, ease of management, and so on. Yet, severe scalability issues are one of the key challenges of the SDN due to its centralized architecture. First, the SDN controller may become the bottleneck as the number of flows and switches increases. It is because routing and admission control decisions are made per-flow basis by the controller. Second, there is a signaling overhead between the controller and switches since the controller makes decisions on behalf of them.This thesis proposes an SDN-based scalable routing and energy-aware resource management model (SRRM) for SPs. The proposed model is two-fold. Firstly, it performs routing, admission control, and signaling operations (RASOs) in a scalable manner. Secondly, the controller performs three resource management operations, which are energy-saving, load balancing, route capacity resizing both to save energy and increase bandwidth utilization. To achieve these goals, the model exploits pre-computed routes (PCRs) between each edge pairs in the domain. Experimental results show that the proposed model can successfully perform RASOs in a scalable way, saves energy, and increases link utilization even under heavy traffic loads.