Joint energy efficiency and load balancing optimization in hybrid IP/SDN networks

Abstract

Las redes definidas por software (SDN) son un paradigma que aporta flexibilidad y programabilidad a las redes informáticas. Mediante introduciendo nodos SDN en una topología de red IP heredada, los operadores de red pueden beneficiarse de un mayor control sobre la infraestructura. Sin embargo, esta migración no es un proceso rápido ni sencillo. Además, para ofrecer una calidad de servicio adecuada en redes híbridas IP/SDN, la coordinación de los paradigmas IP y SDN es fundamental. En este artículo, esta coordinación se utiliza para resolver dos problemas de optimización que normalmente se resuelven por separado: (i) el equilibrio de la carga de tráfico y (ii) la minimización del consumo de energía. consumo de energía. Cada uno de estos problemas tiene objetivos opuestos, por lo que su consideración conjunta implica un equilibrio entre ellos. Por ello, este trabajo propone la heurística Algoritmo híbrido de reparto de carga (HSLA) que se enfrenta conjuntamente a los problemas de equilibrar el tráfico minimizando la utilización de los enlaces y el consumo de energía de la red en una red híbrida IP/SDN. red híbrida IP/SDN. HSLA se evalúa sobre topologías de diferentes tamaños utilizando diferentes métodos para seleccionar qué nodos se migran de IP a SDN. Estas evaluaciones revelan que los enfoques alternativos que sólo abordan uno de los objetivos son superados por HSLA.

Software-defined networking (SDN) is a paradigm that provides flexibility and programmability to computer networks. By introducing SDN nodes in a legacy IP network topology, network operators can benefit on higher control over the infrastructure. However, this migration is not a fast or straightforward process. Furthermore, to provide an adequate quality of service in hybrid IP/SDN networks, the coordination of both IP and SDN paradigm is fundamental. In this paper, this coordination is used to solve two optimization problems that are typically solved separately: (i) traffic load balancing and (ii) power consumption minimization. Each of these problems has opposing objectives, and thus, their joint consideration implies striking a balance between them. Therefore, this paper proposes the Hybrid Spreading Load Algorithm (HSLA) heuristic that jointly faces the problems of balancing traffic by minimizing link utilization and network’s power consumption in a hybrid IP/SDN network. HSLA is evaluated over differently sized topologies using different methods to select which nodes are migrated from IP to SDN. These evaluations reveal that alternative approaches that only address one of the objectives are outperformed by HSLA.