Design and management of networks with low power consumption

Dans cette thèse, nous étudions plusieurs modèles de routage efficaces en énergie. Pour chaque modèle, nous présentons une formulation en programmation linéaire mixte permettant de trouver une solution exacte. En outre, comme il s’agit de problèmes NP-Difficiles, nous proposons des heuristiques efficaces pour des réseaux de grande taille. Dans la première partie de cette thèse, nous étudions une solution de routage efficace en énergie dans laquelle nous ajoutons la possibilité d’éliminer des redondances dans les paquets transmis sur le réseau. Nous montrons premièrement que l’ajout de l’élimination des redondances permet d’améliorer l’efficacité énergétique des réseaux en éteignant plus de liens. Ensuite, nous étendons le modèle afin qu’il prenne en compte un certain niveau d’incertitudes dans le volume de trafic et le taux de redondances. La deuxième partie de cette thèse est consacrée aux problèmes qui se posent lors du déploiement de tels protocoles dans les réseaux. Plus particulièrement, nous proposons de minimiser les changements entre deux configurations réseaux consécutives lorsque plusieurs matrices de trafic sont considérées. Le routage des demandes étant alors assuré avec le protocole de routage OSPF (Open Shortest Path First). Ensuite, nous abordons le problème de la limitation du nombre de règles de routage dans les routeurs en utilisant une technologie de type SDN (Software Defined Networks). Enfin, nous présentons en annexe des travaux complémentaires réalisés au cours de cette thèse concernant le routage multicast et le contrôle de congestion TCP.In this thesis, we study several models of energy-Aware routing. For each model, we present a linear programming formulation to find the exact solution. Moreover, since energy-Aware routing is NP-Hard problem, we also propose efficient heuristic algorithms for large scale networks. In the first part of this thesis, we deal with GreenRE - a new energy-Aware routing model with the support of redundancy elimination. We first present a deterministic model in which we show how to combine energy-Aware routing and redundancy elimination to improve energy efficiency for backbone networks. Then, we extend the model in order to take into account uncertainties in traffic volumes and redundancy rates. The second part of this thesis is devoted to the deployment issues of energy- aware routing in practice. In detail, to avoid service deterioration for end-Users, we limit changes of network configurations in multi-Period traffic matrices in Open Shortest Path First (OSPF) protocol. Next, we address the problem of limited rule space in OpenFlow switches when installing energy-Aware routing configurations. Finally, we present in the appendix other works developed during this thesis: multicast network protocol and TCP congestion control algorithm