The Internet of the Future: Quality of Service and Energy Efficiency

Una delle sfide più importanti del ventunesimo secolo nel campo delle reti di telecomunicazioni è la minimizzazione del consumo di energia fornendo congiuntamente una Qualità del Servizio (QoS). Pertanto, di recente la comunità di ricerca ha iniziato a studiare una serie di iniziative miranti a migliorare la QoS e l’efficienza energetica nell’Internet del futuro. In questo scenario, le Service Overlay Network (SON) sono emerse come un modo proficuo per affrontare questi problemi senza modificare l’infrastruttura sottostante. Invece, il Network Power Management (NPM) cerca i metodi che sono in grado di ottenere risparmi energetici sfruttando opportunamentele caratteristiche energetiche dei dispositivi di rete. In questa tesi, viene analizzato il problema della progettazione topologica di una SON dal punto di vista delle prestazioni. Poichè la soluzione analitica del problema è computazionalmente troppo complessa, si confrontano le prestazioni di un insieme limitato di topologie note. Sulla base di euristiche, tre nuove topologie overlay vengono proposte. Attraverso numerose simulazioni, le prestazioni delle topologie overlay candidate vengono valutate in diversi scenari di rete, tenendo conto del carico e del traffico accettato tra i nodi overlay. Inoltre, questa tesi si concentra sul NPM descrivendo quattro problemi di progettazione di rete per ridurre il consumo energetico delle reti attuali e future. I problemi sono risolti per mezzo di risolutori MILP e MINLP, che ottengono delle soluzioni ottimali o approssimate. Dal momento che in scenari di reti di grandi dimensioni questi approcci sono computazionalmente troppo complessi, sono proposte varie euristiche per i diversi metodi di NPM. L’efficacia degli approcci proposti e dell’euristiche viene esplorata in diversi scenari di rete reali, valutando l’impatto di diversi parametri di rete. I risultati mostrano che le topologie SON sono un’ottima scelta perchè mantengono le stesse prestazioni riducendo l’overhead associato. Inoltre, questa tesi mette in luce l’importanza di una buona caratterizzazione del comportamento energetico dei dispositivi di rete. Notevoli risparmi energetici possono essere raggiunti sfruttando le caratteristiche di potenza dei dispositivi. Le euristiche proposte sono in grado di ridurre il tempo di calcolo e di ottenere risparmi energetici comparabili.