Dans ce chapitre, nous avons présenté le problème de la consommation énergétique dans les réseaux de communication ainsi que les différentes solutions présentées dans des travaux de recherches déjà réalisés pour surmonter ce problème.
Nous avons détaillé dans un premier temps les solutions matérielles et logicielles ainsi que les solutions hybrides. Ensuite nous avons dégagé les avantages et les limites de chacune de ces approches "vertes". Nous remarquons, pour toutes les solutions, qu’il existe toujours un compromis entre les performances réseau et la réduction d’énergie.
Dans ce travail, nous proposons une solution hybride originale à moindre coût pour les équipementiers combinant deux approches issues de deux communautés différentes : un contrôle de flux qui se base sur la théorie de commande et une solution d’adaptation des débits de transmission (ALR) issue de la communauté réseau de communication : pour cette dernière, nous proposons une version étendue du modèle ALR afin d’être adéquat avec la loi de commande proposée.
II.6. CONCLUSION 37
flux en se rapprochant aux caractéristiques des réseaux de communication, la version étendu du modèle ALR, ainsi qu’une analyse de performances à travers des simulations sous Matlab/Simulink.
Chapitre III
Modélisation énergétique et contrôle
de flux d’un routeur
D
ans ce chapitre, nous revenons sur la problématique présentée dans le chapitre IIconcernant le phénomène de la consommation énergétique dans les différents élé- ments des réseaux de communication filaires. Dans cette partie, nous considérons que les nœuds de communications sont des routeurs de type ALR (présentés dans le chapitre précédent). Nous proposons une nouvelle approche originale issue de la communauté Au- tomatique, qui consiste à réguler temporellement en débit le flux traversant un nœud dans une architecture basée sur des réseaux IP dans le but de rester au dessous des niveaux fixés à l’avance en fonction des paramètres réseaux. Cette opération permettra ainsi de ré- duire la consommation énergétique suivant le modèle énergétique ALR étendu également proposé. Une telle régulation de trafic sera mise en œuvre par un mécanisme de contrôle de flux, implanté au niveau du routeur ALR. Un modèle mathématique dynamique adé- quat qui représente au mieux les phénomènes perçus par les réseaux de communication est nécessaire pour concevoir un contrôleur de flux. À partir de ce modèle, nous calculons une loi de commande permettant de contrôler le flux traversant ce nœud contrôlé. Grâce au modèle ALR étendu et à la stabilité prouvée du modèle mathématique, le compromis consommation énergétique - qualité de service est garantie.III.1
Introduction
Comme cela a été mentionné auparavant, la prise de conscience environnementale est importante et particulièrement nécessaire dans les réseaux de communication. Nous avons vu dans le chapitre II plusieurs approches de réductions énergétiques dans les réseaux de communication filaires. Toutes ces approches sont issues de la communauté des Réseaux. Ce sont des solutions matérielles, logicielles ou encore hybrides. Ces dernières sont ap- pliquées essentiellement aux trois couches inférieures de l’architecture OSI (Physique, Liaison de données et Réseau). Les techniques d’adaptation des fréquences d’utilisation des cartes réseaux (ALR et LPI par exemple) sont implémentées aux niveaux physique et liaison, tandis qu’aux protocoles de communication de réseau informatique, conçus pour être économes en énergie, sont intégrés dans la couche réseau.
L’objectif principal de toutes ces approches est de minimiser la consommation énergé- 39
tique dans les architectures réseau tout en assurant des performances offertes aux utilisa- teurs. Dans ce même contexte, nous pouvons imaginer une solution originale issue de la communauté Automatique. Cette nouvelle solution sera associée avec une autre approche déjà existante dans le but de maximiser au plus le gain énergétique dans les architectures réseau IP et de minimiser la dégradation de la QdS, en terme de perte des paquets, la vitesse de réponse et la robustesse par rapport aux différentes périodes d’échantillonnage. Afin de réaliser cet objectif, nous proposons une nouvelle approche inspirée de la théorie du contrôle et qui permet de régler le trafic circulant dans les réseaux de communication filaire. Ce contrôleur de flux est une solution purement logicielle, elle sera ensuite couplée avec la technique d’adaptation de flux basée sur le modèle énergétique ALR étendu, qui sera présenté dans ce chapitre, dans le but d’améliorer les performances réseaux en terme de consommation énergétique et de garantir la QdS.
Ce modèle énergétique étendu introduit la taille de file d’attente de référence qref, qui sert à stocker d’une manière temporaire un certain nombre de paquets. En consé- quence, le flux d’entrée sera contrôlé dynamiquement et compte tenu de la dépendance entre la consommation énergétique et le flux entrant dans les routeurs ALR, les perfor- mances énergétiques des réseaux de communication seront améliorées. En conséquence, cette stratégie permet ensuite de minimiser la quantité d’énergie dynamique consommée par un équipement réseau. La loi de la commande assure une gestion dynamique de la taille de file d’attente afin de réduire la consommation énergétique dans les réseaux de communications filaires. Cette loi de commande sera présentée dans un second temps au cours de ce chapitre.