Particularit´es des r´eseaux multiniveaux

Plusieurs questions qui ne se posaient pas dans le cadre des r´eseaux `a un seul niveau sont incontournables dans le cas des r´eseaux multiniveaux. Ces questions concernent le rˆole de chacun des niveaux dans la prise en charge des pannes ainsi que dans la gestion des ressources mais ´egalement les propri´et´es de la topologie de chaque niveau du r´eseau.

2.4.3.1 Niveau de traitement d’une panne

Lorsque le r´eseau est compos´e de plusieurs niveaux et qu’une panne survient sur l’un d’eux il existe plusieurs fa¸cons d’envisager la protection ind´ependamment des strat´egies classiques ´evoqu´ees pr´ec´edemment en section 2.4.2.

Il est g´en´eralement admit que chaque niveau du r´eseau doit ˆetre pourvu d’un m´ecanisme de protection qui peut ˆetre bas´e sur les strat´egies classiques. Si seul un niveau poss`ede un m´ecanisme de protection, le r´eseau ne sera que rarement en mesure de supporter efficacement des pannes

2.4. TOL ´ERANCE AUX PANNES DANS LES R ´ESEAUX MULTINIVEAUX 29

[DGA+_{99]. Cependant si chaque niveau poss`ede un m´ecanisme de protection, il est n´ecessaire de}

d´eterminer `a quel niveau et comment doit ˆetre prise en charge une panne donn´ee. Plusieurs strat´egies sont r´esum´ees dans [DGA+99, TH01].

Recovery at the lowest layer La protection est assur´ee au niveau le plus proche de l’origine de la panne, si possible dans le niveau de la panne. Le routage est simple car le trafic est agr´eg´e `a un niveau de granularit´e proche de celui de la panne. Le nombre de connexions `a rerouter est donc d’un ordre de grandeur g´erable par le niveau qui met en œuvre la solution de secours. Cependant si la protection est d´eclench´ee `a un niveau trop inf´erieur au niveau de la panne, des connexions non affect´ees par la panne risquent d’ˆetre rerout´ees ´egalement. Ceci induit une mauvaise utilisation des ressources du r´eseau. Par exemple si une panne de longueur d’onde est prot´eg´ee au niveau des fibres, la seule solution pour rerouter le trafic qui l’utilise est de rerouter toute la fibre optique concern´ee. Il faudra donc r´eserver beaucoup plus de capacit´e que ce qui est n´ecessaire, c’est-`a-dire une fibre compl`ete au lieu d’une seule longueur d’onde. D’autre part d´eclencher la protection au bon niveau n´ecessite un syst`eme de communication complexe entre les niveaux qui peut induire un certain temps d’adaptation du r´eseau `a la survenue d’une panne. En effet lorsqu’une panne se produit sur le niveau wdm, les niveaux sup´erieurs d´etectent une panne sans savoir `a quel niveau elle s’est produite et risquent donc de d´eclencher leurs propres m´ecanismes de protection.

Recovery at the highest layer La protection est assur´ee au niveau le plus proche de l’origine du trafic, c’est-`a-dire au plus haut niveau. La communication entre les niveaux est r´eduite puisque c’est toujours le niveau sup´erieur qui prend les pannes en charge. De plus, il est beaucoup plus facile de mettre en œuvre une protection sp´ecifique suivant les types de trafics et leurs degr´es de priorit´e, puisqu’`a ce niveau ils ne sont pas encore agr´eg´es. Cependant prot´eger uniquement au plus haut niveau, le niveau ip, n’est pas vraiment envisageable puisqu’une coupure de fibre optique (plusieurs Tb/s) impliquerait que tout le trafic de cette fibre soit g´er´e par la couche ´electronique des routeurs, or ils n’ont pas une capacit´e de calcul et de stockage suffisante pour traiter autant de donn´ees efficacement. D’autre part lors de la phase de conception des chemins de secours, il faut s’assurer que les chemins de protection n’utilisent pas les mˆemes ressources que les chemins principaux, sinon ils seraient tous coup´es par une unique panne de la ressource partag´ee.

Recovery at multiple layers La protection est distribu´ee sur plusieurs niveaux, pour combiner les avantages des deux solutions pr´ec´edentes. Lorsqu’aucune coordination entre les niveaux n’est pr´evue, il est possible que plusieurs d’entre eux mettent en œuvre leur strat´egie de protection simultan´ement ce qui peut conduire `a une mauvaise utilisation des ressources, ou pire `a un routage instable des connexions. Les m´ecanismes de protection des diff´erents niveaux doivent donc ˆetre d´eclench´es s´equentiellement. Il existe deux fa¸cons de proc´eder :

– bottom-up : le m´ecanisme de protection du niveau le plus bas est d´eclench´e, s’il ´echoue `a restaurer tout le trafic, le niveau sup´erieur prend la rel`eve.

– top-down : le m´ecanisme de protection du niveau le plus haut est d´eclench´e, s’il ´echoue `a restaurer tout le trafic, le niveau inf´erieur prend la rel`eve. Avec cette strat´egie il est plus facile d’effectuer une protection diff´erenci´ee suivant le type de trafic, mais comme les niveaux bas ne sont pas toujours en mesure de d´etecter si un niveau sup´erieur est capable de restaurer le trafic, une signalisation particuli`ere entre les niveaux est n´ecessaire.

Un niveau d´etermine s’il doit prendre le relais soit `a l’aide d’une minuterie d´eclench´ee au moment de la panne, soit lorsqu’il en re¸coit le signal directement du niveau qui a ´echou´e, soit enfin lorsqu’un

m´ecanisme de contrˆole unique pour tous les niveaux le lui indique, dans l’hypoth`ese o`u un tel m´ecanisme existe. Selon [SPD+06] cette strat´egie est la plus prometteuse.

2.4.3.2 Utilisation des ressources

Comme dans le cas `a un niveau, la prise en charge des pannes dans un r´eseau multiniveaux ne peut se faire que s’il reste dans le r´eseau des ressources disponibles pour mettre en œuvre les strat´egies de protection choisies.

Lorsque chaque couche dispose d’un m´ecanisme de protection propre, l’utilisation de la capacit´e du r´eseau peut ˆetre mauvaise ind´ependamment du mode de d´ecision du niveau de traitement des pannes et de la strat´egie de protection. Supposons qu’un niveau sup´erieur A r´eserve une capacit´e cA pour sa propre protection `a un niveau inf´erieur B, ainsi qu’une capacit´e c′A = cA pour le

fonctionnement normal du r´eseau. Ce niveau B fait de mˆeme pour prot´eger l’ensemble de la capacit´e utilis´ee par les niveaux qui lui sont sup´erieurs. Il r´eserve donc sur un niveau encore inf´erieur C une capacit´e cB pour sa protection et une capacit´e c′B = cB pour le cas de fonctionnement normal du

r´eseau. Ainsi au niveau B, la capacit´e cA est r´eserv´ee deux fois : une fois pour le fonctionnement

normal du r´eseau, c′A et une fois pour la protection du niveau A, cA. Par cons´equent au niveau C,

la capacit´e utilis´ee au niveau A est r´eserv´ee quatre fois : deux fois avec c′

B pour le fonctionnement

normal du niveau B, et deux fois avec cB pour le cas de panne.

Pour ´eliminer ce probl`eme et diminuer les capacit´es r´eserv´ees pour la protection par chaque couche, l’id´ee de common pool of capacity d´etaill´ee dans [DGA+99, TH01] est de traiter diff´eremment au niveau inf´erieur les capacit´es demand´ees par le niveau sup´erieur selon leurs fonctions. Par exemple les capacit´es r´eserv´ees pour la protection au niveau sup´erieur ne sont pas prot´eg´ees au niveau inf´erieur. Plus g´en´eralement cette id´ee consiste `a partager les capacit´es de protection entre tous les niveaux ce qui permet une meilleure utilisation des ressources.

2.4.3.3 Groupe de risque (srrg)

Sur un niveau, le principe g´en´eral de la protection peut se r´esumer `a trouver entre deux nœuds deux chemins disjoints (ou plus), si l’un des deux est affect´e par une panne, l’autre est utilis´e. Il peut s’agir de deux chemins prot´egeant une connexion de bout en bout, ou bien d’un chemin prot´egeant une arˆete, ou d’un cycle etc. Lorsque le r´eseau comporte plusieurs niveaux, comme nous l’avons vu pr´ec´edemment, chaque niveau peut disposer d’une strat´egie de protection bas´ees sur les m´ethodes classiques consistant donc `a trouver des ensembles de chemins disjoints.

Au niveau virtuel du r´eseau de la figure 2.13, il existe deux chemins disjoints {A, F, E, I} et {A, H, I} qui permettent de router la connexion {A, I} pr´esente au niveau des requˆetes. Cependant au niveau physique les liens {E, I} et {A, H} sont rout´es tous les deux sur le lien physique {F, G}, le routage du niveau virtuel est indiqu´e sur le niveau physique par les courbes reliant les extr´emit´es des liens virtuels. Par cons´equent en cas de coupure du lien physique {F, G}, les deux liens virtuels {E, I} et {A, H} sont indisponibles et la connexion {A, I} est interrompue.

Par cons´equent dans un r´eseau multiniveaux, lorsque deux liens d’un niveau virtuel semblent disjoints, il est possible qu’en r´ealit´e ils utilisent `a un niveau inf´erieur une ressource commune. Dans le cas o`u cette ressource commune tombe en panne, les deux liens virtuels tombent en panne simultan´ement.

Dans un niveau virtuel un ensemble de liens qui utilisent au niveau physique une mˆeme ressource (nœud ou lien physique) appartiennent `a un mˆeme groupe de risque ou srrg pour Shared Risk Resource Group. Tous les liens du groupe correspondant `a une ressource du niveau physique tombent en panne en mˆeme temps lorsque cette ressource tombe en panne [PPJ+_{01, DG02, YVJ05, DS04a].}

2.5. CONCLUSION 31