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Seminaire MASCOTTEContribution à la planification des réseaux optiques
par N. Puech
| Date : | 07/02/08 | | Location : | Fermat Jaune |
La planification des réseaux tout optiques WDM détermine la nature et le nombre optimal des ressources nécessaires afin de satisfaire un ensemble de demandes de trafic prévu à long terme, la topologie du réseau (emplacements des n'œuds et des fibres optiques) étant connue. Pour une infrastructure de réseau donnée (topologie, nature et capacité des équipements), l'ingénierie de réseau essaie d'utiliser au mieux l'infrastructure existante pour maximiser le trafic servi. Une fois le trafic prévisible établi sur l'infrastructure de réseau considérée, l'ingénierie de trafic consiste à utiliser les ressources encore disponibles pour traiter au mieux des demandes imprévues. Dans tous les cas, on essaie d'associer à chaque demande un chemin optique transparent (appelé lightpath), c'est-à -dire ne subissant pas de conversion opto-électronique sur son parcours. En résultent des problèmes de conception de topologie logique ou de routage et d'affectation de longueurs d'onde qui relèvent de l'optimisation sous contraintes : on souhaite minimiser la congestion du réseau ou le nombre total de canaux optiques requis pour acheminer le trafic prévu tout en respectant la capacité des fibres et sans recourir à des conversions de longueur d'onde (contrainte de continuité de longueur d'onde). Notre principale contribution réside dans la définition et dans l'exploitation du concept de Scheduled Lightpath Demand (SLD), littéralement demande de trafic planifiée. Un SLD est représenté par un quintuplet (s, d, s, ?, ?) où s et d désignent la source et la destination de la demande, ? et ? désignent les instants de début et de fin de la demande et n désigne le nombre de chemins optiques requis. Ce modèle permet de représenter, de manière déterministe, les distributions spatiale et temporelle d'un ensemble de demandes. Particulièrement adapté à la description de demandes planifiées, il permet de favoriser la réutilisation de ressources dans le réseau : deux SLD disjoints dans le temps peuvent utiliser les mêmes circuits physiques. La déclinaison du modèle SLD sous forme de Permanent Lightpath Demand (PLD) (respectivement de Random Lightpath Demand, RLD) fournit un moyen de représenter les demandes de trafic statique (respectivement les demandes de trafic dynamique présentant un caractère aléatoire). Le paradigme PLD/SLD/RLD constitue un moyen commode pour décrire des classes de trafic différenciées et fournit un cadre pour aborder la gamme des problèmes qui se présentent de la planification de réseaux jusqu'à l'ingénierie de trafic. Le caractère déterministe de ces modèles facilite le recours à des techniques issues de l'optimisation combinatoire. Nous avons proposé des modélisations MILP ou ad hoc reposant sur l'utilisation du paradigme PLD/SLD/RLD pour le routage et l'affectation de longueur d'onde, pour la protection et pour l'agrégation de trafic dans les réseaux tout optiques WDM. Les problèmes d'optimisation combinatoire auxquels ils conduisent sont NP-difficiles. Nous avons ainsi été amenés à développer des heuristiques pour les résoudre de manière approchée lorsque leur résolution exacte s'avérait impossible sur des instances de dimensions réalistes. Un autre volet de nos travaux concerne la prise en compte de la qualité de transmission du signal optique dans le réseau. Un signal dégradé lors de sa propagation dans la fibre optique doit être régénéré avant de devenir inexploitable. Les règles de planification dans les réseaux optiques WDM se trouvent donc modifiées si l'on décide de prendre en compte la qualité du signal transmis dans des réseaux hybrides où coexistent n'œuds transparents (sans possibilité de retraitement du signal) et n'œuds opaques (avec possibilité de retraiter le signal). Les paramètres physiques affectant principalement la qualité du signal optique sont agrégés dans un paramètre de qualité appelé facteur Q, fournissant ainsi un critère numérique pour savoir s'il est nécessaire de régénérer un chemin optique sur son parcours. Tirant profit de la connaissance du facteur Q pour tous les chemins optiques à établir dans le réseau, nous avons proposé une nouvelle famille d'algorithmes de routage et d'affectation de longueurs d'onde avec placement de régénérateurs permettant d'établir des demandes en garantissant la qualité de leur signal.
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