Improved Scheduling Algorithms for Single-Path Multiple Bandwidth Reservation Requests

Colossal amounts of data are being generated in extreme-scale e-Sciences with the advent of new computation tools and experimental infrastructures. Such extremely large and complex data sets normally need to be transferred remotely for data storage and analysis. Reserving bandwidth as needed along selected paths in high-performance networks (HPNs) has proved to be an effective way to satisfy the high-demanding requirements of such data transfer. The most common data transfer requirement from users is the data transfer deadline. However, users oftentimes want to achieve other data transfer performance parameters, such as the earliest completion time (ECT) and the shortest duration (SD). For the bandwidth reservation service provider, all bandwidth reservation requests (BRRs) in one batch should be scheduled for high scheduling efficiency and system throughput. In this paper, we study the problem of scheduling all BRRs in one batch while achieving their best average transfer performance on one reservation path in an HPN. Two data transfer performance parameters, ECT and SD, are specifically considered. Because of the limited bandwidth resources of the reservation path, the problems of scheduling all BRRs in one batch on one reservation path while achieving their best average ECT and SD are converted into the problems of scheduling as many BRRs as possible while achieving the average ECT and SD of scheduled BRRs, respectively. We prove these two converted problems as NP-complete problems, and improve two existing heuristic algorithms proposed previously for similar problems. Extensive simulation experiments show the superior scheduling performance of these improved algorithms in terms of several performance metrics

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