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Phd Ghoshana Bista: Total cost modeling of software ownership in Virtual Network Functions

– English version below –

Phgd Ghoshana Bista

J’ai le plaisir de vous inviter à ma soutenance de thèse intitulée :

« Modélisation du coût total de la propriété du logiciel dans Virtual Network Functions»

Cette soutenance (en Anglais) le mardi 24 janvier à 10 h :

Lieu : ENS LYON LABORATOIRE LIP 46 ALLEE D’ITALIE 69007, LYON, France, Salle des Thèse (Rdc)

Devant le jury composé de :

  • Rapporteur Christophe Cérin Professeur des Universités Université Sorbonne Paris Nord
  • Rapporteur Jean-Frederic Myoupo Professeur des Universités Université de Picardie Jules Verne
  • Examinateur   Franck Petit Professeur des Universités Université Pierre et Marie Curie Paris 6
  • Examinatrice Joanna Moulierac Maître de Conférences Université Côte d’Azur
  • Examinateur Noel De Palma Professeur des universités Université Grenoble Alpes
  • Directeur Eddy Caron Maître de Conférences HDR ENS de Lyon
  • Co-encadrante Anne-Lucie Vion Responsable du groupe SAM Orange

Résumé :

Aujourd’hui, un changement massif est en cours dans les réseaux de télécommunication avec l’émergence de la softwarisation et de la cloudification. Parmi les technologies qui accompagnent ces mutations, l’une d’elles est la NFV (Network Function Virtualization). NFV est l’architecture réseau qui découple les fonctions réseau des périphériques matériels (middleboxes) à l’aide d’un composant virtuel appelé VNF (Virtual Network Function). VNF a changé le paradigme technologique des réseaux. Avant : la fonction de réseau était assurée par un équipement physique et les fournisseurs de services acquéraient sa propriété pour la durée de vie du matériel de confiance (au lieu de compter en années). Aujourd’hui, les fonctions réseau sont des logiciels que les fournisseurs de services développent ou acquièrent en achetant des licences. Une licence définit le droit d’utilisation (RTU) du logiciel.

Par conséquent, si l’octroi de licences dans la NFV n’est pas géré de manière appropriée, les fournisseurs de services pourraient (1) être exposés à la contrefaçon et risquer de lourdes sanctions financières en cas de non-conformité ; (2) pourrait suracheter des licences pour couvrir des usages mal estimés. Ainsi, la maîtrise de la licence de fonction réseau via la mise en place du Software Asset Management et du FinOps (Finance et DevOps) est indispensable pour maîtriser les coûts. Dans cette recherche, notre problème principal est de minimiser le TCO (Total Cost of Ownership) du coût du logiciel (VNF), en fournissant une Qualité de Services (QoS) à un nombre spécifique d’utilisateurs. Les coûts des logiciels comprennent divers coûts, du développement à la maintenance, de l’intégration à la gestion des versions et des services professionnels. Nos recherches portent sur les logiciels propriétaires (développés par un éditeur et vendus via une licence payante). Nous avons considéré que le TCO se compose du coût de la licence du logiciel, des ressources nécessaires pour exécuter et faire fonctionner le SW, et de l’énergie consommée par cette exécution. Dans cette recherche, premièrement, nous avons identifié le besoin d’un modèle de licence VNF standardisé, qui dépend fortement de la créativité du fournisseur VNF ; Cette absence de normes expose les CSP (Communication Service Providers) au risque de devoir déléguer la gestion des droits aux fournisseurs. Par conséquent, nous avons proposé un modèle de licence basé sur les métriques, qui aide à quantifier l’utilisation du VNF. Après avoir estimé la licence de VNF, nous avons estimé le coût de la licence. Ensuite, nous avons présenté plusieurs façons de minimiser le coût de la licence en fonction des différents cas d’utilisation, qui dépendent du scénario et des besoins de l’utilisateur. Puis après, avec l’aide des connaissances industrielles, nous avons constaté que la réduction de la consommation de ressources pour minimiser le TCO fournissant la QoS affecte le déploiement de la VNF directement ou indirectement, ce qui impacte l’octroi de licences. Ainsi, les licences et les ressources sont interdépendantes. Nous avons utilisé ces coûts pour construire le coût total du logiciel. Après cela, nous avons proposé plusieurs façons de réduire le coût total du logiciel en répondant aux exigences du client. Puis après, nous avons considéré l’énergie et son coût associé de VNF. La consommation énergétique du VNF est dépendante de la consommation des ressources, et les usages des ressources impactent la licence. Ainsi, on voit que ces trois coûts sont interdépendants : licence, ressources et coût énergétique de VNF. Par conséquent, nous considérons ces coûts et le TCO construit. Minimiser le coût total de possession en répondant aux exigences du client est un défi car il s’agit d’un multi-paramètres. Par conséquent, nous avons proposé plusieurs algorithmes heuristiques basés sur le partage et la consolidation des ressources pour réduire le TCO en fonction de la licence, de la préférence des ressources et des scénarios du client.

I am pleased to invite you to my thesis defense entitled:

« Total cost modeling of software ownership in Virtual Network Functions»

This defense (in English) will be on Tuesday, January 24th, at 10 am

At : ENS LYON LABORATOIRE LIP 46 ALLEE D’ITALIE 69007, LYON, France

The jury will be composed of the following persons:

  • Reviewer Christophe Cérin Professor des Universités Université Sorbonne Paris Nord
  • Reviewer Jean-Frederic Myoupo Professor des Universités Université de Picardie Jules Verne
  • Examiner Franck Petit Professor des Universités Université Pierre et Marie Curie Paris 6
  • Examiner Joanna Moulierac Maître de Conférences Université Côte d’Azur
  • Examiner Noel De Palma Professor des universités Université Grenoble Alpes
  • Director Eddy Caron Maître de Conférences HDR ENS de Lyon
  • Superviser Anne-Lucie Vion Responsable du groupe SAM Orange

Abstract :

Today, a massive shift is ongoing in telecommunication networks with the emergence of softwarization and cloudification. Among the technologies which are assisting these shifts, one of them is NFV (Network Function Virtualization). NFV is the network architecture that decouples network functions from hardware devices (middleboxes) with the help of a virtual component known as VNF (Virtual Network Function). VNF has shifted the network technological paradigm. Before: Network Function was performed by physical equipment, and service providers acquired its property for the lifetime of the relying hardware (instead counted in years). Today, Network functions are software that service providers develop or acquire purchasing licenses. A license defines software’s Right to Use (RTU).

Therefore, if licensing in NFV is not appropriately managed, service providers might (1) be exposed to counterfeiting and risk heavy financial penalties due to non-compliance; (2) might overbuy licenses to cover poorly estimated usages. Thus, mastering network function license through implementing Software Asset Management and FinOps (Finance and DevOps) is essential to control costs. In this research, our primary problem is to minimize the TCO (Total Cost of Ownership) of software cost (VNF), providing Quality of Services (QoS) to a specific amount of users. Software costs include various costs, from development to maintenance, integration to release management, and professional services. Our research focuses on proprietary software (developed by a publisher and sold via a paid license).

We considered that TCO consists of the software license cost, the resources necessary to execute and operate SW, and the energy consumed by this execution. In this research, first, we have identified the need for a standardized VNF licensing model, which is highly dependent on the VNF provider’s creativity; This lack of standards places CSPs (Communication Service Providers) at risk of having to delegate the management of rights to suppliers. Hence, we proposed a licensing model based on the metrics, which help to quantify the usage of the VNF. After estimating the license of VNF, we estimated the license cost. Afterward, we presented several ways to minimize the license cost depending upon the different use cases, which depend on the user’s scenario and needs. Then after, with the help of industrial knowledge, we found that reducing resource consumption to minimize the TCO providing QoS affects the deployment of the VNF directly or indirectly, which impacts the licensing. Thus, the licenses and resources are interdependent. We used these costs to construct the software’s total cost. After that, we proposed several ways to reduce the software’s total cost by fulfilling the client’s requirements. Then after, we considered the energy and its associated cost of VNF. The energy consumption of the VNF is dependent on resource consumption, and resources usages impact the license. Thus, we can see that these three costs are interdependent: license, resources, and energy cost of VNF. Hence, we consider these costs and constructed TCO. Minimizing TCO fulfilling the client’s requirements is challenging since it is a multi-parameter. Therefore, we proposed several heuristical algorithms based on resource sharing and consolidation to reduce the TCO depending on the license, resource preference, and the client’s scenarios.