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In the past years, some research has been conducted in the area of SDN resilience.
For example, [
6
] presents a framework for SDN to abstract resilience functions
through so-called
Management patterns to describe the interactions between
different resilience mechanisms. These patterns specify requirements which are
satisfied through the assignment to particular components by a combination of
a knowledge-base and machine-learning based approaches.
An alternative approach [
5
] investigates the recovery from failure in SDN
by performing run-time optimization using iterative routing of feasible solutions

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Network Optimization for Safety-Critical Systems
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until optimality is achieved. However, their only constraint is the link capacity,
they do not take the requirements of the traffic into account. A similar approach
is presented in [
8
]. While not using an iterative approach, it focuses on minimiz-
ing operational cost in finding a recovery path while simultaneously trying to
minimize the flow operations needed.
Some publications also investigated resilient routing for other network types.
The change in complexity between resilient and non-resilient IP routing has been
addressed in [
9
]. The authors compared various heuristic objective functions for
their effect on link utilization and average path length. It was found that while
heuristics improve certain characteristics, others will be negatively affected, thus
special care needs to be taken during network design to select the appropriate
strategy.
Optimization for non-resilient networks has also been a prospering research
topic. Among them, [
7
] focuses on minimizing path length of packet forwarding
and switch memory usage under the constraints of forwarding table entries. On
the other hand, [
10
] extends the problem by also considering the facility place-
ment i.e. where the traffic sources and demands are placed. While it dynamically
changes traffic routing and demands, it does not consider delay-sensitive traffic.
Non-functional safety requirements have been less frequently considered. For
example, [
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] investigates a delay-constrained routing problem for a M/M/1
arrival rate, while [
12
] minimize the latency of the flow with the highest delay
bound in the network using shortest path and greedy algorithms as well as
iterative versions thereof.
Beyond that, some papers have also investigated the safety-critical use of
SDN. While [
13
] reviews general challenges and security issues, [
14
] provides
an overview of how SDN (positively and negatively) can influence the network
resilience. Finally, [
15
] describes a mechanism to provide one-link fault tolerance
by using the fast-failover groups feature of OpenFlow.
While these papers address important points, they do not consider the traf-
fic constraints relevant to most critical systems (see Sect.
1
). Taking those into
account is the key feature of this paper.