PEMS: PEriodic Multi-Step routing algorithm for DS-TE

L'IETF [48] s'est intéressé ces dernières années au déploiement simultané de MPLS-TE (Trac Engineering based on MPLS) et de DiServ

(Dieren-tiated Services) an de tirer avantage de ces deux techniques d'amélioration de la qualité de service dans les réseaux laires. L'intégration de ces deux technologies corresponds à la catégorie des modèles DS-TE (Diserv aware Trac Engineering). Diérentes approches de DS-TE sont possibles. Dans ce cadre, un nouveau algorithme appelé PEMS a été proposé dans [58] [56]. Il est utilisé pour favoriser les diérents besoins des utilisateurs et pour fournir des services diérenciés pour les trois classes de trac d'un réseau DS-TE. Son principe général consiste à mettre en oeuvre l'équilibrage de charge par classes de trac tel que déni par Diserv.

L'objectif de PEMS [58] est donc de développer une méthode de routage qui eectue de l'équilibrage de charge par classe de trac au niveau de chaque routeur d'entrée dans un réseau FAI. Les trois classes traitées par PEMS sont : le Service Premium (EF: Expedited Forwarding) pour le trac sensible au délai comme le trac VoIP (Voix sur IP), le Service Garanti (AF : Assured Forwarding) pour le trac qui nécessite une garantie de bande passante (la vidéo) ou des taux d'erreurs garantis, et le service correspondant au trac au mieux (BE : Best-Eort) pour des applications comme le transfert de chiers ou la messagerie électronique. Le but principal de PEMS est donc de permettre à chaque trac d'être acheminé selon ses exigences de qualité de service (QdS).

Le modèle PEMS comporte trois étapes (gure 1.18) : l'étape du prétrai-tement, celle de la sélection des chemins candidats et celle de la répartition du trac sur les LSP (Label Switched Path).

L'étape de prétraitement s'eectue hors ligne et consiste à choisir les che-mins les plus courts en nombre de sauts entre une source et une destination. Ensuite elle en extrait les maximums disjoints possible. L'objectif est

d'évi-Fig. 1.18  Les 3 étapes de PEMS

ter une recherche combinatoire en ligne. Elle est basée uniquement sur la topologie.

La deuxième étape s'eectue en ligne et consiste à sélectionner des che-mins candidats selon les trois classes de trac EF, AF et BE. Elle tient compte des critères de bande passante résiduelle et de délai mesuré pour sélectionner des sous-ensembles réduits de chemins fournis par l'étape de prétraitement. En eet, les diérents chemins de l'étape de prétraitement sont triés en fonc-tion du délai mesuré et de la bande passante résiduelle pour les classes EF et AF respectivement. Ensuite, un sous ensemble de chemins est choisi pour assurer le transfert de chaque classe de trac correspondante. Elle choisit un certain nombre de chemins qui ont les meilleurs délais pour la classe EF, un certain nombre de chemins qui ont les meilleures bandes passantes rési-duelles pour la classe AF, et le reste sera aecté à la classe BE. A chaque nouvelle mise à jour des paramètres de qualité de service (Link State Update eectué par les routeurs voisins), l'ensemble des chemins candidats est recal-culé an de considérer toujours un ensemble limité de meilleurs chemins. Le nombre de chemins candidats retenus et la périodicité des mises à jour sont des paramètres xés par l'administrateur réseau.

Pour la dernière étape, PEMS utilise l'algorithme PER [60][56] en l'adap-tant aux diérentes classes de trac. Un nombre de chemins candidats est

associé à chaque classe de trac. Ce nombre est xé par l'administrateur ré-seau. Par exemple, sur 10 chemins, ont peut aecter les 4 ayant les meilleurs délais pour acheminer le trac de la classe prémium. Les suivants sont aectés à la classe AF et les derniers sont associés au trac BE. Pour chaque classe de trac, PER calcule le taux théorique de répartition sur chaque chemin de la classe. Ce taux est transformé en un taux de répartition relatif qui tient compte de la répartition eective des demandes sur les chemins considérés. Lorsqu'une demande d'une classe donnée arrive, elle est aectée au chemin ayant le taux de répartition relatif le plus grand. En eet, plus ce taux est élevé plus le chemin est sous-utilisé par rapport au plan de routage établi pour la période donnée. L'équilibrage de charge eectué par PER consiste à aecter toute nouvelle demande dans sa classe, au chemin le moins utilisé à l'instant donné sous réserve que son taux résiduel d'utilisation de bande passante soit compatible avec le débit requis par la demande. Si ce n'est pas le cas, le routeur force une mise à jour des paramètres de qualité de service (délai et bande passante résiduelle) avant la n de la période en cours. Dans ce cas, on relance l'étape de calcul des chemins candidats et on recalcule les taux.

L'objectif de PEMS [58] est de minimiser l'utilisation maximale des liens exactement comme LBWDP [59] tout en diérentiant les chemins en fonction de la qualité de service requise par la classe de trac de la demande courante.

La gure 1.19 présente certaines caractéristiques de LBWDP et PEMS en termes de structure et d'objectif. Elle apparaît comme une comparaison entre les fonctionnalités de ces deux modèles.

Fig. 1.19  Caractéristiques de LBWDP et PEMS

1.4 Conclusion

Dans ce chapitre, nous avons présenté le concept général de l'ingénierie de trac dans les domaines des réseaux IP et IP/MPLS. Nous avons détaillé le mécanisme de MPLS-TE introduit dans les réseaux IP, reposant sur le prin-cipe du routage par contrainte, en se basant sur l'approche d'équilibrage de charge par routage multi-chemins, tout en intégrant des contraintes de qua-lité de service QdS. En eet, MPLS-TE permet, par un contrôle des chemins empruntés, d'optimiser l'utilisation des ressources et de réduire les risques de congestion dans les réseaux. Les technologies MPLS-TE sont basées essen-tiellement sur trois fonctions de base du routage par contrainte, incluant la découverte de la topologie (TE), le calcul des chemins explicites, ainsi que l'établissement des LSPs. Dans ce cadre, nous avons présenté deux modèles pour l'ingénierie de trac dans un réseau IP/MPLS, à savoir LBWDP et PEMS. Ceci nous amène au chapitre suivant, où nous évaluons ces deux mo-dèles sur des topologies similaires à Internet, pour mesurer leurs performances et tester leur capacité à être déployé sur des réseaux de grande taille.

Etude comparée de modèles de