Energy-efficient bandwidth reservation for bulk data transfers in dedicated wired networks

International audienceThe ever increasing number of Internet connected end-hosts call for high performance end-to-end networks leading to an increase in the energy consumed by the networks. Our work deals with the energy consumption issue in dedicated network with bandwidth provisionning and in-advance reservations of network equipments and bandwidth for Bulk Data transfers. First, we propose an end-to-end energy cost model of such networks which described the energy consumed by a transfer for all the crossed equipments. This model is then used to develop a new energy-aware framework adapted to Bulk Data Transfers over dedicated networks. This framework enables switching off unused network portions during certain periods of time to save energy. This framework is also endowed with prediction algorithms to avoid useless switching off and with adaptive scheduling management to optimize the energy used by the transfers. 1 Introductio

A framework for Traffic Engineering in software-defined networks with advance reservation capabilities

298 p.En esta tesis doctoral se presenta una arquitectura software para facilitar la introducción de técnicas de ingeniería de tráfico en redes definidas por software. La arquitectura ha sido diseñada de forma modular, de manera que soporte múltiples casos de uso, incluyendo su aplicación en redes académicas. Cabe destacar que las redes académicas se caracterizan por proporcionar servicios de alta disponibilidad, por lo que la utilización de técnicas de ingeniería de tráfico es de vital importancia a fin de garantizar la prestación del servicio en los términos acordados. Uno de los servicios típicamente prestados por las redes académicas es el establecimiento de circuitos extremo a extremo con una duración determinada en la que una serie de recursos de red estén garantizados, conocido como ancho de banda bajo demanda, el cual constituye uno de los casos de uso en ingeniería de tráfico más desafiantes. Como consecuencia, y dado que esta tesis doctoral ha sido co-financiada por la red académica GÉANT, la arquitectura incluye soporte para servicios de reserva avanzada. La solución consiste en una gestión de los recursos de red en función del tiempo, la cual mediante el empleo de estructuras de datos y algoritmos específicamente diseñados persigue la mejora de la utilización de los recursos de red a la hora de prestar este tipo de servicios. La solución ha sido validada teniendo en cuenta los requisitos funcionales y de rendimiento planteados por la red GÉANT. Así mismo, cabe destacar que la solución será utilizada en el despliegue piloto del nuevo servicio de ancho de banda bajo demanda de la red GÉANT a finales del 2017

EV Smart Charging with Advance Reservation Extension to the OCPP Standard

none2openOrcioni, Simone; Conti, MassimoOrcioni, Simone; Conti, Massim

A framework for Traffic Engineering in software-defined networks with advance reservation capabilities

298 p.En esta tesis doctoral se presenta una arquitectura software para facilitar la introducción de técnicas de ingeniería de tráfico en redes definidas por software. La arquitectura ha sido diseñada de forma modular, de manera que soporte múltiples casos de uso, incluyendo su aplicación en redes académicas. Cabe destacar que las redes académicas se caracterizan por proporcionar servicios de alta disponibilidad, por lo que la utilización de técnicas de ingeniería de tráfico es de vital importancia a fin de garantizar la prestación del servicio en los términos acordados. Uno de los servicios típicamente prestados por las redes académicas es el establecimiento de circuitos extremo a extremo con una duración determinada en la que una serie de recursos de red estén garantizados, conocido como ancho de banda bajo demanda, el cual constituye uno de los casos de uso en ingeniería de tráfico más desafiantes. Como consecuencia, y dado que esta tesis doctoral ha sido co-financiada por la red académica GÉANT, la arquitectura incluye soporte para servicios de reserva avanzada. La solución consiste en una gestión de los recursos de red en función del tiempo, la cual mediante el empleo de estructuras de datos y algoritmos específicamente diseñados persigue la mejora de la utilización de los recursos de red a la hora de prestar este tipo de servicios. La solución ha sido validada teniendo en cuenta los requisitos funcionales y de rendimiento planteados por la red GÉANT. Así mismo, cabe destacar que la solución será utilizada en el despliegue piloto del nuevo servicio de ancho de banda bajo demanda de la red GÉANT a finales del 2017

Autonomous grid scheduling using probabilistic job runtime scheduling

Computational Grids are evolving into a global, service-oriented architecture – a universal platform for delivering future computational services to a range of applications of varying complexity and resource requirements. The thesis focuses on developing a new scheduling model for general-purpose, utility clusters based on the concept of user requested job completion deadlines. In such a system, a user would be able to request each job to finish by a certain deadline, and possibly to a certain monetary cost. Implementing deadline scheduling is dependent on the ability to predict the execution time of each queued job, and on an adaptive scheduling algorithm able to use those predictions to maximise deadline adherence. The thesis proposes novel solutions to these two problems and documents their implementation in a largely autonomous and self-managing way. The starting point of the work is an extensive analysis of a representative Grid workload revealing consistent workflow patterns, usage cycles and correlations between the execution times of jobs and its properties commonly collected by the Grid middleware for accounting purposes. An automated approach is proposed to identify these dependencies and use them to partition the highly variable workload into subsets of more consistent and predictable behaviour. A range of time-series forecasting models, applied in this context for the first time, were used to model the job execution times as a function of their historical behaviour and associated properties. Based on the resulting predictions of job runtimes a novel scheduling algorithm is able to estimate the latest job start time necessary to meet the requested deadline and sort the queue accordingly to minimise the amount of deadline overrun. The testing of the proposed approach was done using the actual job trace collected from a production Grid facility. The best performing execution time predictor (the auto-regressive moving average method) coupled to workload partitioning based on three simultaneous job properties returned the median absolute percentage error centroid of only 4.75%. This level of prediction accuracy enabled the proposed deadline scheduling method to reduce the average deadline overrun time ten-fold compared to the benchmark batch scheduler. Overall, the thesis demonstrates that deadline scheduling of computational jobs on the Grid is achievable using statistical forecasting of job execution times based on historical information. The proposed approach is easily implementable, substantially self-managing and better matched to the human workflow making it well suited for implementation in the utility Grids of the future