Etude de abilité

La disponibilité mesure la capacité d'un opérateur à garantir un service à son client sans qu'il ait de coupures du service demandé (il est commun aussi de parler de son complément : l'indisponibilité). Diérents facteurs sont déterminants pour estimer la disponibilité d'un ré- seau, comme la abilité des systèmes, la logistique de maintenance et la topologie du réseau,

[Tornatore 2005].

Les systèmes ont une probabilité de défaillance propre, dépendant des conditions d'emploi et d'environnement, qui est fournie par la abilité [Titchmarsh 1994]. La abilité est exprimée par le taux de défaillance λ, dont l'unité la plus communément utilisée est le FIT(Failure in Time).

X FIT correspond à X pannes en moyenne pour 109 _{heures de fonctionnement.}

Le temps moyen entre deux défaillances consécutives (MTBF, Mean Time Between Failure) est égal au temps moyen jusqu'à défaillance (MTTF, Mean Time To Failure), inverse du taux de défaillance, plus le temps moyen nécessaire à la remise en service d'un système (MTTR, Mean Time To Repair).

Le MTTR dépend de plusieurs facteurs tels que le temps de détection de la panne, les temps de déplacement du technicien d'intervention, la localisation des pièces de rechange sur le site où a eu lieu la panne ou sur un site plus éloigné, les temps de changement de la carte et de remise en service du signal.

La disponibilité A d'une carte ou d'un système est le rapport entre le MTBF et le MTTF, son complément est l'indisponibilité (U), [Tornatore 2005].

La disponibilité totale d'un service est acquise dans un premier temps en considérant tous les élé- ments (systèmes, infrastructures, serveurs, répartiteurs, . . . ) de la chaîne de liaison susceptibles de tomber en panne et générer ainsi de l'indisponibilité. Dans un second temps, ces diérents éléments sont agencés souvent an de tenir compte de la topologie du réseau. La méthodolo- gie est la même pour déterminer la disponibilité d'un système, un schéma de abilité est ainsi construit : toutes les cartes susceptibles de générer de l'indisponibilité sont prises en compte et sont agencées en structure série (carte non protégée) et parallèle (carte protégée).

Un autre indicateur important est le nombre moyen de pannes par an d'un système (YRR, Yearly Return Rate), obtenu en sommant tout simplement les taux de défaillances de tous les blocs fonctionnels du système [Morea 2006b]. Cet indicateur est particulièrement intéressant quand les cartes sont redondées car il permet de constater leur impact ce qui n'est pas le cas de l'indisponibilité où la contribution des cartes redondées peut être considérée comme négligeable. La méthode des diagrammes à bloc de abilité (RDB, Reliability Block Diagram) [Mello 2005] est utilisée pour le calcul de la disponibilité d'un réseau, elle s'avère particulièrement utile quand les technologies considérées dans les systèmes ne sont pas matures ou si le réseau n'est pas encore installé.

[Morea 2006b] et [Morea 2006a] ont étudié la disponibilité associée à la transparence d'un réseau.

La diérence entre un réseau opaque et un réseau translucide se base sur la conception des n÷uds hybrides expliquée dans la section 3.2. L'architecture de n÷ud hybride choisie est réalisée avec la matrice de brassage optique sur laquelle une matrice opaque est greée si des opérations OEO sont requises. La matrice opaque est constituée par deux cartes redondantes dédiées à la fonction de brassage pour garantir le fonctionnement du réseau si une des cartes est défaillante. Notons qu'il est commun que les matrices soient redondées.

Les brasseurs transparents étudiés sont réalisés avec des technologies MEMs, [Morea 2006b], et WSS, [Morea 2006a]. Les premiers assurent la redondance de la carte brasseur ; les deuxièmes ne nécessitent qu'une carte WSS supplémentaire dans chaque n÷ud pour garantir la protection du n÷ud. [Morea 2006b] et [Morea 2006a] présentent les schémas de abilité relatifs à chaque bloc système étudié et à partir des valeurs de abilité associées aux systèmes ils ont montré qu'à fonctionnalité équivalente un réseau translucide est plus avantageux qu'un réseau opaque en termes de disponibilité. Un réseau translucide, égal à celui analysé dans ce chapitre, est en moyenne 16% plus disponible qu'un réseau opaque indépendamment de la technologie utilisée pour la partie transparente du n÷ud et pour un trac non protégé. Introduire la protection double les avantages du réseau translucide.

De plus, pour le nombre moyen de pannes (YRR), la transparence introduit des avantages du même ordre de grandeur : ainsi, pour une matrice de brassage transparente réalisée avec des MEMs le nombre prévisionnel de pannes se réduit de 17%.

2 3 4 6 8 9 11 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Nombre de noeuds par connexion

Indisponibilité ( 10 −4 ) Opaque Translucide 600km−3N Translucide 1200km−5N Translucide 2000km−7N (a) Indisponibilité. 2 3 4 6 8 9 11 0 5 10 15

Nombre de noeuds par connexion

Nombre moyen de pannes

Opaque

Translucide 600km−3N Translucide 1200km−5N Translucide 2000km−7N

(b) : Nombre moyen de pannes estimées par an. Fig. 5.26  Comparaisons sur la abilité entre le réseau translucide et opaque.

Les gures 5.26.a et 5.26.b montrent les résultats d'indisponibilité et d'YRR pour le réseau étudié dans cette section ayant la matrice de trac de référence. Nous observons que pour une connexion avec un nombre de n÷ud égal à deux, l'indisponibilité est la même pour les deux réseaux et que le nombre de pannes est légèrement supérieur dans le cas d'un réseau translucide ; l'impact de la matrice de brassage optique est observé.

Plus le nombre de n÷uds par connexion augmente, plus la diérence sur l'indisponibilité et l'YRR entre les deux réseaux augmente en faveur du réseau translucide. En eet la transparence permet d'économiser sur le nombre de transpondeurs utilisés par une connexion, de plus ces dispositifs présentent les valeurs de abilité les plus hautes. Ainsi l'emploi de systèmes à longue portée dans un réseau translucide augmente la disponibilité du réseau et diminue le nombre de pannes. Mais compte tenu des considérations faites au long de cette section, d'un point de vue purement économique, l'utilisation de systèmes à très longues portées n'est pas envisageable. Pour le réseau considéré nous observons qu'un bon compromis entre le coût total du réseau et sa disponibilité est obtenu par l'utilisation de systèmes à 1 200 km et 5 n÷uds.

Nous avons montré dans cette section que l'introduction de la transparence induit une réduc- tion du nombre de pannes dans un réseau. Cette réduction est autant plus élevée que le réseau est transparent. Réduire le nombre de pannes provoque une réduction des coûts d'OPEX liés à la manutention qui correspond à la réduction du nombre de pannes. Des résultats présentés au long de ce chapitre, il ressort que, pour le réseau étudié, un bon compromis entre le coût total du réseau translucide et le nombre de pannes est donné pour une portée de 1 200 km et 5 n÷uds.

5.11 Conclusions

L'objectif de ce chapitre a été de comprendre les scénarios pour lesquels le réseau translucide pouvait être plus économique que le réseau opaque.

Nous avons montré qu'une réponse ne peut pas être donnée de manière absolue : l'avantage d'un réseau translucide dépend du modèle de coût, des caractéristiques du trac et de la technologie utilisée pour la réalisation des n÷uds.

En particulier nous avons constaté que le réseau translucide s'impose sur le réseau opaque quand le prix associé aux systèmes propres à la transparence (brasseurs optiques, systèmes ULH) baisse et quand le trac dans le réseau augmente.

Ces deux contraintes correspondent aux tendances observées aujourd'hui. Ainsi, même si aujour- d'hui le réseau translucide n'apparaît pas avantageux, dans le futur proche le réseau de transport gagnera à devenir de plus en plus transparent, à moins que les systèmes opaques (en particulier les transpondeurs) ne baissent vertigineusement leurs prix par rapport aux systèmes optiques.

Chapitre 6

Comparaison technico-économique de

l'introduction de la transparence dans

diérents types de réseaux

Ce chapitre conclut et illustre l'étude menée sur l'intérêt des scénarios translucides vis-à-vis des scénarios opaques à travers l'étude d'une série de réseaux diérents.

Pour eectuer le dimensionnement de ces réseaux nous avons considéré l'algorithme de dimen- sionnement présenté en annexe B: cet algorithme considère les diérentes contraintes liées au type de scénario considéré, comme par exemple l'interdiction de conversion de longueur d'onde ou la faisabilité physique d'une connexion. Puisque dans un réseau translucide il y a davantage de contraintes que dans un réseau opaque et qu'en même temps nous voulons minimiser le nombre de bres à ajouter au réseau initial, il en résulte que les parcours obtenus avec un routage translucide peuvent diérer de ceux obtenus avec un routage opaque : en général les parcours dans un réseau translucide peuvent être plus longs que ceux obtenus dans un réseau opaque.

Le calcul sur la qualité du signal est eectué en intégrant la modélisation des eets physiques et la méthode d'échange de marge présentée dans le chapitre 4 (section4.4).

Les calculs sur la qualité du signal (c.f. chapitre 4) indiquent que la portée des systèmes ainsi modélisés est de 1 300 km et 6 n÷uds traversés. A partir du dimensionnement basé sur cette portée, nous avons calculé les coûts des diérents réseaux et nous en avons déduit les prix des systèmes pour que le scénario translucide soit avantageux (de façon similaire au chapitre 5).

Tout le long du chapitre 5 nous avons montré que les avantages introduits par les réseaux translucides dépendent : de la taille du réseau, de la matrice de trac à écouler, de la portée et donc des prix des systèmes. Le surcoût des réseaux translucides provient à la fois des systèmes (fonction de la portée) et des n÷uds hybrides. Si les parcours sont plutôt courts, le surcoût est majoritairement dû aux n÷uds, si les parcours sont très longs il est majoritairement dû aux systèmes de transmission.

Pour que le scénario translucide soit avantageux, il faut que ce surcoût soit contre-balancé par la réduction du nombre de régénérations. Pour que cette condition soit satisfaite, il faut que

l'occupation des ressources soit susante pour assurer un bon taux de partage des dispositifs transparents. Et il faut aussi trouver un compromis entre la portée des systèmes et le besoin en régénérateurs.

Le but de ce chapitre est de valider les résultats présentés précédemment sur diérents types de réseaux.