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 Trois solutions pour l’Ethernet carrier grade

Annexe au chapitre informatique de prospectic-2008

 

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Un cœur de réseau a une problématique particulière par rapport aux autres réseaux locaux ou même métropolitains :

  • Les utilisateurs se comptent par millions et peut être demain par milliards
  • La disponibilité du réseau doit respecter la règle des « » (soit une disponibilité de 99,999% qui impose de ne pas dépasser 5 minutes de panne par an). Par exemple, le protocole Sonet utilisé sur les fibres optiques se remet en marche en 50 ms après une panne. Les protocoles IP utilisés dans l’internet ne sont pas « carrier grade » car ils n’ont une disponibilité que de deux ou trois « 9 » (soit 1 à 3 jours de panne en cumulé par an)
  • Le réseau utilise la technologie « » qui définit des chemins secondaires au cas où le premier casse. Ces chemins secondaires sont eux-mêmes protégés par des chemins tertiaires
  • En cas de tremblement de terre, par exemple, il faut pouvoir poursuivre la communication en particulier pour les secours. On parle alors de « » (en cas de coupure du chemin principal, on peut choisir de ne transporter que les données les plus importantes et de laisser de coté les données acheminées en « »).
  • Il existe des (Service Level Aggreement) contractuels qui imposent des indemnités au client lorsque l’opérateur ne peut respecter ses engagements de qualité de service.
  • Les cœurs de réseaux mettent en œuvre le (Time Division Multiplexing) qui permet de dédier des sous-canaux  spécifiques à un seul client pour créer l’équivalent de lignes louées.
Il existe trois solutions en concurrence pour permettre à l’Ethernet de disposer de la qualité suffisante pour intégrer les cœurs de réseau.

-1- (Multiprotocol Label Switching, poussé par Alcatel) permet d’améliorer le débit des cœurs de réseau. Lorsqu’un premier paquet d’une provenance et pour une destination particulière arrive, une route est établie à travers les différents routeurs grâce aux protocoles de la couche 3 de l’OSI. Une ») est également créée qui sera ensuite ajoutée aux autres paquets. Les routeurs/commutateurs du cœur de réseau n’auront qu’à lire cette étiquette pour savoir immédiatement sur quelle sortie envoyer le paquet, sans avoir besoin de recalculer une route complète à chaque fois ( au niveau de la couche 2 de l’OSI). MPLS permet également de réserver des ressources grâce à des calculs d’ingénierie de trafic et également d’ouvrir des chemins de secours en cas de panne d’un routeur/commutateur ou bien de congestion de trafic. Pour faire de l’, il faut ajouter une telle étiquette (appelée ) car la trame Ethernet n’a pas de champ prévu à cet effet

-2- L’initiative  « » du  (soutenu par Cisco qui s’intéresse également aux autres solutions) a proposé des solutions pour utiliser l’Ethernet dans les réseaux métropolitains. Il travaille actuellement sur une proposition qui permettrait d’utiliser l’Ethernet pour les cœurs de réseau. L’interface avec l’utilisateur ( : User Network Interface) permet de choisir deux services spécifiques : la liaison point à point équivalente à une ligne louée () ou le réseau multipoints. Le Metro Ethernet Forum a également défini des classes de qualité de service qui sont codées dans le champ priorité de la trame Ethernet (champ défini dans le standard IEEE 802.1p. Seules 8 classes de services sont possibles alors que DiffServ, par exemple, définit 14 classes, mais dans les faits, on ne dépasse pas 5 classes de service). La est définie en fonction d’un certain nombre de contrôles qui sont les mêmes que ceux utilisés dans le relais de trame (flux moyen garanti, temps maximum pour utiliser ce débit  garanti, débit maximum pouvant être utilisé en dépassement, temps possible à la valeur maximale de débit et un code couleur qui permet de distinguer les flux en débit garanti, en excès de débit admis et en flots non conformes). Aujourd’hui il existe trois propositions de protocole « » :
  • et ses extensions pseudowire spécifié par l’IETF. Ce protocole multiservice permet d’agréger les flux TDM, ATM, Frame Relay et Ethernet mais continue d’utiliser IP.
  • (Provider Backbone Bridge – Traffic Engeneering) : partant de l’idée qu’il est plus simple et moins coûteux de transporter des trames Ethernet en restant au niveau 2 OSI, l’idée a été d’étendre le protocole Ethernet pour répondre aux exigences « Carrier Ethernet ». C’est le début d’une série d’extensions connues sous les noms de QinQ, puis MacinMac , PBB, PBT et finalement PBB-TE correspondant à la norme IEEE802.1ay qui est attendue pour 2009.
  • (Transport - MultiProtocol Label Switching)
L’ITU-T spécifie ce protocole afin de tirer partie des caractéristiques multiservice du MPLS (transport des flux TDM, ATM, Frame Relay et Ethernet) sans pour autant utiliser la couche IP.
Des développements très récents attestent d’un rapprochement avec l’IETF donnant naissance au (Transport Protocol), en remplacement du T-MPLS.
 
Les trois solutions sont basées sur l’utilisation du concept d’étiquette (label) et sont réputées interopérables (test par EANTC lors du Carrier Ethernet World Congress à Paris en février 2008). IP-MPLS est une réalité sur le terrain alors que les deux autres technologies sont en phase initiale même si T-MPLS est nettement plus avancé en terme de normalisation que PBB-TE.

-3- L’ (poussé par Nortel) permet de définir des réseaux virtuels () pour permettre de maîtriser le débit séparément sur chaque réseau virtuel mis en place dans le cœur de réseau. Mais la technologie VLAN a été mise en place au début pour les entreprises et non pour les opérateurs. Pour pouvoir utiliser les VLAN dans les cœurs de réseaux, il faut en augmenter le nombre possible. C’est l’objectif des projets de standards IEEE 802.1ad et IEEE 802.1ah qui ajoutent des zones permettant de créer une hiérarchie de VLAN pour permettre jusqu’à 16 millions de réseaux virtuels.

Les trois solutions proposées reprennent des solutions anciennes (faire des chemins à l’avance, encapsuler, commuter lorsque c’est possible et calculer pour avoir les ressources nécessaires). Elles ont cependant été remises à la sauce Ethernet pour permettre une vision « tout ethernet » de bout en bout, du réseau local au cœur de réseau.

Le livre Prospectic, nouvelles technologies, nouvelles pensées (FYP éditions 2008)


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