Next Generation Network : optimiser les couches en-dessous et au-dessus d’IP
Mots-clés : Protocoles, Annexes-2008
Comment permettre plus facilement une véritable qualité de service dans les réseaux, en particulier une qualité de service garantie sur laquelle les opérateurs pourraient s’engager contractuellement à travers des SLA (Service Level Agreement) ? L’approche IP a été bâtie sur la notion de faire le mieux possible (« best effort ») ce qui donne un réseau particulièrement adaptable mais peu optimisé. Les opérateurs de télécommunications ont une approche très différente avec des réseaux fortement optimisés (bien que moins adaptables) qui permettent d’atteindre les « cinq 9 » c’est à dire un taux de disponibilité de 99,999% (ce qui ne représente pas plus de 5 minutes de panne par an). Pour comparaison, les réseaux de type IP ont plutôt une disponibilité de 99 % ou 99,9 % (soit 1 à 3 jours de panne par an).
L’approche du Next Generation Network ou NGN, part de deux constats : l’approche qui consiste à décomposer les données à envoyer en paquets, proposée par IP, a gagné et est devenue incontournable. Par contre, l’idée de définir la route que doit suivre chaque paquet à chaque aiguillage (qui dans ce cas se nomme un routeur) pourrait ne pas passer à l’échelle. Une solution déjà utilisée dans les réseaux télécommunication consiste à définir un « chemin » complet lors du passage du premier paquet puis d’identifier tous les paquets qui ont la même adresse source et la même adresse destination à l’aide d’une étiquette ajoutée au paquet. Ainsi, chaque aiguillage (qui dans ce cas est nommé commutateur) n’a plus à recalculer l’ensemble du parcours mais n’a plus qu’à conserver une correspondance entre le numéro d’étiquette et la sortie vers laquelle il doit orienter le paquet.
Cette problématique se pose particulièrement dans les cœurs de réseaux, mais elle permet également de mieux contrôler les réseaux ce qui peut être particulièrement efficace pour les réseaux qui doivent avoir un haut niveau de sécurité et de qualité de service. NGN prône l’utilisation du GMPLS qui est une généralisation du MPLS utilisé par les opérateurs. Cette vision s’oppose donc à une approche « tout IP », plus simple à mettre en œuvre, plus adaptable mais moins optimisée. Il ne s’agit pas pourtant de supprimer IP, mais plutôt de chercher à optimiser ce qui se passe entre le réseau physique (la « couche 1 » dans les modèles de communication) et le protocole internet (la couche 3). L’enjeu des prochains réseaux se situe au niveau 2, dans la « couche liaison » qui, en agissant plus près du réseau physique, permet d’optimiser les vitesses et les coûts. Certains considèrent que cette couche doit être commutée (c’est-à-dire avec un chemin défini pour toute la transmission) comme l’Union Internationale des Télécommunications (UIT-T), l’Open Internetworking Forum (OIF) ou encore l’Internet Engineering Task Force (IETF) qui pourtant a jusqu’à présent fait la promotion du routage avec les protocoles internet. D’autres préfèrent une approche routée (c’est-à-dire avec un chemin défini à chaque paquet) comme l’IEEE qui pourtant à fait la promotion de la commutation en développant l’Ethernet…
Si les réseaux de capteurs se développent, l’internet devrait alors permettre d’établir des chemins entre des centaines de milliards de nœuds. Cela pourrait nécessiter de descendre encore plus bas (au niveau 1 dans la couche physique) pour orienter les paquets. Mais pour l’instant, nous ne savons pas router ou commuter directement au niveau physique [1]. Heureusement, cela ne sera pas nécessaire pour passer à quelques milliards de connectés (humains ou capteurs) et multiplier par 10 le débit moyen de l’internet. Les choix qui seront faits pour optimiser la couche 2 devraient donc permettre aux réseaux de s’adapter aux prochaines demandes.
Quant au niveau 3, celui de la couche réseau, le protocole internet n’est pas remis en cause. Cependant, le fait que les chemins se décident au niveau 2 vide le niveau 3 de sa substance. En fait, C’est surtout le format des paquets IP qui est conservé pour permettre la compatibilité avec l’existant et entre les différents types de réseaux. Il est également utilisé pour trouver une route avant de commuter les paquets.
Pour en savoir plus : que faut-il commuter ?L’approche NGN consiste donc à utiliser de la commutation dans la couche 2 dite de liaison . La commutation peut se faire à plusieurs niveaux :
Pourtant l’IEEE qui a défini le standard Ethernet, propose une autre approche avec un routage en couche 2 directement dans l’Ethernet (IEEE 802.3bj) |
Ces deux points de vue (optimisation et contrôle avec la commutation ou bien souplesse et adaptabilité avec le routage) se retrouvent très fréquemment en technologie. Ils opposent deux visions : une approche industrielle basée sur l’optimisation des ressources rares par le biais de la planification et une approche innovante basée sur l’adaptation à des situations imprévisibles par le biais d’une abondance de possibilités [2].
Par ailleurs, pour les couches hautes, le modèle NGN décompose le cœur de réseau pour les services circuit (et non pour les services paquet) en trois couches :
- La couche transport qui utilise le protocole IP. Les flux sont donc paquetisés. Les équipements s’appellent des Media Gateways
- La couche contrôle qui gère les communications. Les équipements s’appellent des call servers ou softswitchs.
- La couche service qui utilise des protocoles comme OSA ou Web Service.
La couche transport en fonction des flux écoulés dans le réseau (donc la géographie des clients)
La couche contrôle en fonction du nombre de clients connectés
La couche service en fonction des usages de ces clients
Auparavant, les couches transport et contrôle étaient gérées par le même équipement dont le dimensionnement était un compromis.
Par ailleurs, le fait d’avoir pour les réseaux mobiles un transport IP et non plus TDM permet de mutualiser le réseau de transport avec celui des services paquet (et non plus d’avoir deux cœurs de réseau).
Notes
[1] Il faudrait pour router ou commuter au niveau de la couche physique (la couche 1) dans un système optique, orienter les données par interférence entre la donnée et l’information de routage/commutation…[2] Jean-Michel Cornu, « Internet – tome 1, les technologies de demain », les cahiers de la Fing n°1, Editions Fing, 2002
