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Abstract

We investigate the impact of heterogeneity in the amount of incoming traffic routed by dispatchers in a non-cooperative load balancing game. For a fixed amount of total incoming traffic, we give sufficient conditions on the cost function under which the worst-case social cost occurs when each dispatcher routes the same amount of traffic, that is, the game is symmetric. We then analyze the symmetric game and derive an explicit expression for the equilibrium flows. We also obtain lower bounds on the Price of Anarchy for (i) cost functions that are polynomial on server loads; and (ii) cost functions representing the mean delay of the Shortest Remaining Processing Time (SRPT) service discipline.

Abstract

The Avionics Full Duplex Switched Ethernet (AFDX) backbone constitutes one of the major technological breakthroughs in modern avionic architectures. This network is based on routing Ethernet frames through isolated data tunnels referred to as Virtual Links (VL). VLs can be thought of as multicast trees, each serving for data transmission between one and only one end of the network to several others. Multiple VLs are deployed for exchanging data between avionic systems with a reserved amount of bandwith. In this paper, we propose different methods to define VL characteristics and to route VLs in the network while minimizing the maximum the minimal residual capacity of the links. The industrial applicability is shown on experimental results and on a representative benchmark.

Abstract

With communication networks getting more and more present in our daily activities, network outages or even significant degradations of the quality of service become less and less tolerable. Network survivability and the control of the quality of service have thus become critical issues that require significant methodological progresses in various scientific fields. Our contributions fall in two broad categories: performance evaluation and optimization of networks. Our research works on the performance evaluation of networks are based on queueing and game theories. They aim at the development of analytical or simulation-based methods for the large-scale evaluation of the main performance metrics, both at the packet level (delay, loss rate and jitter) and at the flow level (number of active sessions, download times, etc.). They also deal with the worst-case analysis of the performance of decentralized routing algorithms. The second category of contributions are mainly devoted to the development of new optimization methods for the design of survivable access and backbone networks, for capacity-planning and for route optimization in OSPF and MPLS networks. Since most of these problems are NP-hard combinatorial problems, often with non-linear cost functions, we usually have to resort to dedicated heuristics. Another work in the applied optimization field deals with the strictly periodic scheduling of tasks in embedded avionic systems.

Résumé

Les réseaux de communication jouant un rôle de plus en plus important dans nos activités quotidiennes, l'interruption des services qu'ils fournissent, ou même une degradation significative de leur qualité, deviennent de moins en moins acceptables. La sécurisation des réseaux et le contrôle de qualité de service sont ainsi devenus des enjeux majeurs qui nécessitent de réelles avancées méthodologiques dans plusieurs domaines. Nos contributions en ce sens peuvent se répartir en deux volets : d'une part celui de l'évaluation de performance et d'autre part celui de l'optimisation de réseaux. Nos travaux en évaluation de performance sont basés sur la théorie des files d'attente et sur la théorie des jeux. Ils visent le développement de modèles stochastiques analytiques ou de simulation permettant le passage à l'échelle pour l'évaluation, en régimes stationnaire et transitoire, des principales métriques de performance au niveau paquet (délai, taux de perte et gigue), mais aussi au niveau flot (nombre de sessions actives, temps de téléchargement, etc.). Ils concernent également l'analyse pire cas de la performance des stratégies de routage décentralisées. Les travaux en optimisation sont quant à eux essentiellement consacrés au développement de méthodes pour la conception de réseaux (d'accès ou de backbone) résilients, leur dimensionnement et l'optimisation de leur routage (avec OSPF ou MPLS). Les problèmes abordés étant généralement des problèmes combinatoires difficiles, avec souvent des fonctions objectifs non-linéaires, les approaches heuristiques sont privilégiées. D'autres travaux sont consacrés à l'ordonnancement de tâches strictement périodiques dans les systèmes embarqués avioniques.

Mots-Clés / Keywords