L`Ethernet métropolitain

Les nouvelles
architectures des
réseaux métropolitains
DESS Réseaux
Les nouvelles architectures des réseaux
métropolitains
1
Introduction




Les MANs : évolution rapide
Besoins accrus en bande passante
Apparition de nouveaux services
métropolitains : stockage, Ethernet, …
Deux directions de développement :
 Ethernet
associé à de nouvelles technologies
orientées paquet
 Solutions multitechnologiques : DWDM/WDM,
SDH/SONET, ATM et MPLS
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2
Les technologies abordées

Le multiplexage en longueur d’onde :
DWDM/WDM
L’étiquetage de flux : MPLS et surtout le GMPLS
L’anneau optimisé pour le mode paquet : RPR
L’Ethernet métropolitain

Le multiservice



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3
Le multiplexage en longueur
d’onde (WDM)

A permis l’essor d’Internet en réduisant le coût par
bit donc en augmentant la capacité de transmission
des réseaux longues distances

Principes du DWDM



Envoi d'ondes lumineuses multiples dans une même fibre
optique par modulation (intensité…)
Séparation des fréquences pour extraire l'information transmise
par chaque voie
Possibilité de mélange de porteuse sur un seul support (pas de
brouillage entres fréquences)
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Le multiplexage en longueur
d’onde (WDM)

Utilisation de modulateurs/démodulateurs

Servent à la conversion et reconversion des signaux
optiques en données numériques
 Utilisation des lasers à semi-conducteurs

Utilisation de multiplexeurs/démultiplexeurs

Servent au groupement et à la séparation des ondes
lumineuses de fréquences différentes
 Intercalage des fréquences (JDS à Ottawa)
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Le multiplexage en longueur
d’onde (WDM)

Commutation/routage DWDM

Routage sélectif des signaux optiques en fonction de leur
longueur d'onde lors de leur cheminement dans les
éléments de réseaux situés entre l'émetteur et le récepteur
 Détermine la raie spectrale du signal optique
 Si émission de signaux multiples à partir d’un seul nœud,
chaque sélection de signal peut être destiné à un
récepteur distinct (1 par signal)
 Possibilité de réutiliser les longueurs d’ondes
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6
Le multiplexage en longueur
d’onde

Application du DWDM






Actuellement employée dans les réseaux dorsaux
Pour résoudre le goulet d’étranglement entre trafic de
données et augmentation de l’accès rapide à Internet
(DSL, SAN, UMTS)
Besoin de hautes connectivité et modularité
Compatibilité: ouvert à tous types de signaux
Supporte n’importe quel type d’architecture par l’utilisation
de commutateurs, brasseurs optiques
Mécanismes de protection au niveau optique d’une
longueur d’onde donnée (OSNCP)
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MPLS/GMPLS

MPLS (MultiProtocol Label Switching)


Protocole de routage de paquets
GMPLS (Generalized MultiProtocol Label Switching)

Principe :
 Différence avec MPLS : supporte les réseaux optiques
 Capacité de routage de transmissions optiques
 Définition d’un plan de gestion commun aux différentes
techniques de transport
 Utilisation d’un protocole de gestion de liens : plan de
commande séparé du plan de transfert
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GMPLS

Routage et adressage


Utilisation d’un routage distribué à état de liens tel que
OSPF, mais adapté aux réseaux optiques
Signalisation

Utilisation de CR-LDP ou RSVP pour définir le processus
d’établissement, de gestion ou de suppression des circuits
 La validation des labels GMPLS est optimisé par rapport à
MPLS

DESS Réseaux
Gain de temps important en cas de système physique ayant
une latence importante
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GMPLS

Circuits bi-directionnels

GMPLS généralise la signalisation aux connexions
bidirectionnelles

Le but : établir deux circuits partageant les mêmes attributs
(bande passante, niveau de protection, délai)
 Avantages


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Réduction des problèmes de compétition sur les ressources
à l’établissement d‘un circuit
Temps d’établissement de circuit minimum (aller-retour)
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GMPLS

Sécurisation des circuits

Sécurisation GMPLS :



L’identification des ressources de sécurisation se fait par
l’attribut (circuit primaire/protection) attaché à un circuit
La localisation de la panne et sa notification relève du
protocole de gestion de liens (LMP)
Sécurisation du canal de commande
La sécurisation du réseau de commande s’effectue à l’aide
du re-routage IP
 Contrepartie : routage moins performant lors de la
convergence des bases d’état des liens

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GMPLS

Link Management Protocol

Les 4 fonctions de base de LMP




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Gestion du canal de commande
Corrélation des propriétés des liens de transfert
Vérification de connectivité
Localisation des fautes
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Resilient Packet Ring (RPR)

Principes






Anneaux optiques (technologie à grande échelle)
Résistant aux pannes pour obtenir un transfert efficace du
trafic de paquets
Réseaux optimisés pour les données, la voix et la vidéo
2 anneaux ayant des sens de circulation opposés
Les nombreux nœuds partagent et négocient la bande
passante entre eux (contrôle d’équité FCA)
Pas de nécessité de circuits réservés
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Resilient Packet Ring

Protocole MAC définissant:
L’utilisation de bande passante
 La réaction face à la congestion et collisions
 La régulation des accès (priorité aux paquets)


Protocole supportant 3 classes de services:

A (débit moyen garanti): voix, vidéo
 B (moins besoin de latence): données d’affaires
 C (best-effort): accès Internet privé
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Resilient Packet Ring


Améliorations apportées par RPR
Rendement de bande passante:

2 anneaux: moins de perte de bande passante
 Paquets unicast: multiplication de bande passante
 Multicast: des stations partagent un même paquet


Nouveaux services facilement adaptables par
l’utilisation de classes séparées
Administration facilitée (plug and play) sans
configuration manuelle pour la découverte de
topologie et la protection
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Resilient Packet Ring


Résistance aux pannes (50 ms): un nœud a 2
chemins vers toutes les destinations
Capacité en taille:

64 stations sur un anneau
 Facilité d’insertion de nouvelles stations

Les promesses du RPR:

Rassembler le TDM et les services de paquets de
données
 Etre plus efficace que SDH et Ethernet pour la voix, vidéo.
 Possibilité de multiplier la bande passante
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L’Ethernet métropolitain



Les nouvelles technologies étendent l’Ethernet
du LAN au MAN
Avantages : faible coût et facilité d’utilisation
L’Ethernet métropolitain repose plutôt sur la
migration vers IP des services
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L’Ethernet métropolitain

Caractéristiques de l’Ethernet métropolitains

Coté client :


offre de VLAN et de VPN configurés selon des contrats de
niveau de services (SLA)
Coté fournisseurs de réseau : simplification


Ils n’ont plus à gérer toutes les connexions individuelles
mais seulement les points d’entrée du réseau
Les équipements réseau sont partagés par plusieurs clients
 L’Ethernet
métropolitain favorisent l’externalisation
des services
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L’Ethernet métropolitain
DESS Réseaux
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L’Ethernet métropolitain

Le GigaEthernet comme technologie d’accès
L’Ethernet « dans le dernier kilomètre » (EFM) : hautes
performances à faible coût
 Compatible avec les infrastructures LAN : liaisons directes
 L’ « Ethernet in the First Mile » est en cours de
normalisation par le groupe IEEE 802.3ah et supportera le
802.1q (Tagging VLAN) et 802.1p (CoS)

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L’Ethernet métropolitain

La Résilience du réseau
Utilisation de l’anneau optimisé en mode paquet (RPR) en
association avec l’Ethernet métropolitain
 Protection sélective des classes de services
 Partage de la bande passante entre tous les nœuds de
l’anneau
 Qualité de service assurée de bout en bout

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L’Ethernet métropolitain

L’Ethernet associé à MPLS

La confidentialité des données au niveau métropolitain :


L’étiquetage VLAN Ethernet peut être utilisé jusqu’à 4096
clients
Avec un nombre supérieur de clients, le protocole MPLS peut
être une solution : chaque VLAN client peut être transposé
sur un LSP (Label Switched Path)
 MPLS
peut aussi assurer la résilience des services
en mettant en place des LSP de secours
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Le multiservice






Demande croissante d’une gamme d’applications
devant être introduites rapidement
Réduire les dépenses d’investissement et les coûts
d’exploitation (meilleur compétitivité)
Donc pas de technologie unique émulant tous les
services mais une combinaison efficace et native
Donc une solution multi-technologie modulaire
En maintenant le trafic dans le domaine optique
Ne pas remonter aux couches électroniques ou de
commutation et routage
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Le multiservice

SDH (Hiérarchie Numérique Synchrone)







fin des années 80: pour le trafic téléphonique
technologie dominante (intégration multiservices)
modification (agrégation + commutation)
possibilité de combiner Ethernet, IP ou ATM avec la
téléphonie et les circuits fixes garantis
permet de rerouter le trafic pour contourner les points de
défaillance (protection en fonction de la topologie)
fiabilité et capacité de survie éprouvées
adaptée aux exigences des contrats de niveau de service
(SLA) entre opérateurs et clients
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Le multiservice

Scénario métropolitain







Plusieurs protocoles d’accès fonctionnant à des vitesses
différentes sur divers supports
Pas de convergence pour les voix et données
Trafic acheminé jusqu’à une station centrale puis dirigé
vers une plate-forme de services
SDH indifférente au protocole mis en oeuvre
Bande passante généralement sous-employée
Pas de nécessité de commutateur de données
Pas de mise à jour complète (nouveau client)
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Le multiservice

Les moteurs de la solution multiservice


La commutation des nœuds optiques


DSL, LMDS, UMTS (large bande) utilisent toutes ATM
Tout le trafic est brassé par la matrice SDH
Ethernet sur les nœuds optiques

Problème de haute fiabilité exigée: adaptation des trames
Ethernet à SDH au niveau des nœuds optiques
(connexion directe)
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Le multiservice

La convergence avec WDM pour réseau
métropolitain


Orienté vers des services transparents à plusieurs
centaines de Mbits/s (et Gbits/s) en utilisant les mêmes
infrastructures
La gestion des réseaux pour les solutions
métropolitaines multiservices

Nécessité de souplesse et d’une architecture ouverte pour
une introduction de nouveaux services et de
fonctionnalités au rythme des besoins
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Conclusion

Les solutions proposées :
 Technologies
dominées par les services de longueurs
d’onde et en mode paquet



Organisation hiérarchique allégée
Les composants optiques protègent les
infrastructures de transport
Les technologies de couche 2 assurent les
fonctions d’agrégation, de rétablissement et
de commutation
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