*Dimensionnement & Optimisation des RseauxMohamed ZAIED

Ingnieur Gnral/Expert NTIC&TALA

98650282zaied011@yahoo.fr 2015-2016

Anne Universitaire 2015-2016

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxPlan* Introduction* Dimensionnement- les diffrentes techniques de dimensionnement* Optimisation

*Dimensionnement & Optimisation des Rseaux* Introduction:Complexit sans prcdent des rseaux :- Essor des communications mobiles,- Croissance exponentielle dInternet et des trafics de donnes,- Mise en oeuvre de nouveaux services multimdia (avec MPLS/DiffServ, GPRS et UMTS).

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxBien dimensionner son rseau informatique est primordial, pour garantir une utilisation fiable et performante de ses systmes dinformations.Un rseau informatique (rseau local ourseau WiFi) disposant dune capacit insuffisante peut, lors de fortes affluences, devenir inaccessible pour la majorit des utilisateurs.

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxLe design du rseau d'accs radio de l'UMTS est une tche dlicate qui dpend de bon nombre de considrations d'ingnieries. La qualit de service requise, les objectifs marketings, les conditions gographiques et morphologiques tant de facteurs qui font varier ces considrations d'un pays un autre, et tous sont d'gale importance quant l'tablissement d'un rseau performant. Le dimensionnement du trafic de donnes est plus complexe que le trafic de parole. Beaucoup moins rgulier au niveau de ses caractristiques : Le taux d'arrives et dbits des donnes, Le volume des messages d'informations, La taille des paquets des utilisateurs, Type de serveur et la qualit de service requise.

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxLe trafic de donnes est trait en mode paquet, c'est--dire que les informations sont envoyes sous forme de message de taille variable en fonction du volume d'information transmettre et du type de protocole de transmission utilis. Cette tape permet de dterminer le nombre de liaison installer (canaux de trafic), le volume des quipements, les logiciels et autres moyens : La capacit de transmission ; La dure et le volume d'informations ; Les contraintes de dlai de transmission des informations dans le rseau ; Dbit utile du rseau et charge des diffrents lments du rseau ; Probabilit de perte d'une partie ou toute l'information.

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxNous allons adopter la mthodologie de dimensionnement de l'interface radio UMTS, mthodologie qui est conforme aux spcifications de 3GPP et est issue d'une grande exprience dans le dploiement de l'UMTS au niveau mondial. * RAPPELS S U R L E S M O D E L E S D E FILES D ' A T T E N TE:Le dimensionnement d'un flux de donnes ncessite la connaissance des paramtres suivants : Le taux d'arrive et la taille des paquets des utilisateurs, ce qui permet de dterminer un flux rsultant pour un groupe d'utilisateur ; Le type de serveur (premier-arriv : premier-servi, partage de processeur...) ; La qualit de service requise en termes de dlais de transit maximum et de dbits (moyen, minimum et crte).Les formules et modles thoriques, issus de la thorie des files d'attente permettent, connaissant les valeurs de ces paramtres, d'en dduire les capacits des liaisons de transmission dployer.

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxProcessus de dimensionnement des ressources pour les services de donnes :

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxLe but de dimensionnement radio est d'valuer le nombre de sites ncessaires pour garantir les exigences en termes de couverture et de qualit de services de l'oprateur. A la fin de cette opration nous pouvons tablir une liste des besoins en matriels et quipements ncessaires pour desservir totalement ou partiellement un pays. Ainsi une estimation des cots de l'infrastructure et de l'tablissement peut tre faite en allouant une valuation commerciale au projet.

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxProcessus de dimensionnement de l'interface radio (RN)

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxAnalyse des donnes marketing : les prvisions du trafic au moment du lancement et pour les annes venir (croissance du trafic) ; Les services offerts chaque segment de clients ; Les zones gographiques o les services seront offerts ; Les applications offertes doivent tre classes selon leurs types, leurs dbits et leurs exigences en dlais et qualit de service dans les diffrents RAB dfinis et normaliss ; Analyses des donnes d'ingnierie : analyses des caractristiques lies l'interface radio des zones considrer, choix du modle de propagation, marges pour compenser les effets des affaiblissements etc. ; Suppositions et choix de design qui prcdent le dimensionnement : les hauteurs d'antennes, leurs types, leurs diagrammes de rayonnement, la possibilit d'utilisation des ASC/TMA, les puissances de sortie, etc.Services et zones de service : Les rseaux UMTS ont la particularit de pouvoir fournir des services diffrents pour des zones diffrentes. Les rgions denses en population (les villages larges) sont les cibles principales pour diffrents facteurs : Nombre total d'abonns ; Leurs densits ; La prsence de catgories particulires d'utilisateurs (business class).

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxLe rsultat de cette analyse (ralise par les dpartements commerciaux) consiste dans la plupart des cas, en une liste de villes, de villages, de routes et de zones rurales couvrir avec des services garantir pour chacun d'eux. Dans certains cas, on distingue les rgions fortement urbanises des villes des zones rsidentielles, etc. Cette distinction n'augmente pas la complexit de dimensionnement car de toute faon, les modles de propagation radio forcent de telles diffrentiations. Une approche commune consiste en la division de la zone globale couvrir en un nombre de classes.

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxTypes de zones Degrs de service Max Service garantirUrbain DenseSuburbainUrbainRuralDans la voitureIntrieur

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxLes choix des niveaux de service et dbit maximal affectent directement le bilan de liaison ainsi que le dimensionnement du rseau, de ce fait les enjeux d'ingnierie et les considrations marketing doivent tre considrs conjointement .

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxNous considrons les rseaux internet dans leur globalit cest--dire aussi bien les rseauxdaccs que les rseaux de coeur . Un rseau daccs est compos de plusieurs points de prsence(pop pour Point Of Presence) gres par des oprateurs concurrents. Les utilisateurs sont connectsentre eux travers les pop de leurs oprateurs respectifs. Pour ce faire, les pop sont connects entreeux par le rseau de coeur. Le rseau de coeur rsulte de linterconnexion de systmes autonomes(as pour Autonomous System) grs par diffrentes autorits (universits, oprateurs, entreprisesetc).

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxInitialement, pour faire face ces problmes, les oprateurs ou FAI se sont tourns vers un surdimensionnement des quipements. Les principales sources de dgradation de QoS tant les zones de congestion du rseau, limiter les risques de congestion par une augmentation consquente des ressources permet dcouler les volumes de trafic tout en garantissant la QoS requise.

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxCependant, cette dmarche nest plus viable conomiquement. Le contexte concurrentiel qui induit des marges bnficiaires rduites ne permet plus damliorer les performances dun rseau IP par un sur-dimensionnement excessif des quipements. Dun point de vue technique, cette dmarche doit tre modifie si lon veut vraiment matriser lvolution du rseau.

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxGourdin et al** classifie en diffrents types les problmes de planification des rseaux comme suite :

Problmes de conception de rseaux, Problmes de dimensionnement de rseaux (capacity planning) Problmes dallocation de ressources. ( Problme de Planification du Routage).Il suppose que le rseau soit construit et dimensionn.

**E. Gourdin, B. Liau, A. Ouorou, and D. Nace, (2004), Optimisation des rseaux de tlcommunications,Bulletin de la Soci Franse de Recherche Optionnelle et dAide Dcision, (12) :812.

*Dimensionnement & Optimisation des Rseaux* Pour le faire, il faut :- Minimiser le cot face la concurrence,- Assurer la qualit de service (QoS),- Scuriser les infrastructures de communication.

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxLInternet, comme la majorit des rseaux en mode paquets, na pas tinitialement prvu pour prendre en compte les paramtres de qualit de service. Lesrseaux en mode paquets ont t dvelopps une poque o la bande passante tait rare,la stratgie tant doccuper le maximum de liens quitte introduire des dlaissupplmentaires dans la transmission des donnes.Les oprateurs et quipementiers se sont donc attels une double tche : mettreen place de nouveaux mcanismes pour s'assurer de la disponibilit des applications -c'est--dire contrler le nombre de paquets perdus - tout en ne reniant pas les principes fondamentaux d'Internet, savoir sa simplicit, sa fiabilit et son universalit. Voil donc tout l'enjeu de la qualit de service, ou QoS.Il y a quatre paramtres techniques prendre en compte dans la qualit de servicequi sont :- la disponibilit du rseau- le temps de rponse- le dbit garanti par flux- la stabilit des paramtres prcdents

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxAfin de garantir cette qualit de service, trois protocoles se sont imposs :- Intserv (Integrated Service, protocole inclus dans RSVP, Ressource ReservationProtocol)- Diffserv (Differentiated Services)- MPLS (MultiProtocol Label Switching)

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxLeur standardisation est effectue par l'IETF (Internet Engineering Task Force).Intserv repose sur un mcanisme de rservation des ressources. Dans la pratique, il ddieune partie de la bande passante pour assurer l'acheminement des messages prioritaires.Trs complexe mettre en oeuvre, Intserv convient plutt aux rseaux de petitetaille, mais n'est pas vraiment adapt Internet dans son ensemble. De ce fait, il a t peudploy.

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxPour pallier ces carences, l'IETF a adopt un second modle, Diffserv, qui assure une distinction des paquets par classes de flux. Les donnes sont identifies grce un marquage dans le champ ToS (Type of Service, champ spcifique rserv dans l'entte IP de 8 bits), qui fixe les priorits. Chaque noeud du rseau apporte un traitement diffrenci en fonction de la classe de service du paquet.

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxPaquet IP :

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxServiceLe champs service "Type Of Service" est cod sur 8 bits, il permet la gestion d'une qualit de service traite directement en couche 3 du modle OSI. Cependant, la plupart des quipements de Backbone, ne tiennent pas compte de ce champ et mme certain le rinitialise 0.

*Dimensionnement & Optimisation des Rseaux * Comment ?- Planification des rseaux : les objectifs essentiels sont de concevoir et de dimensionner moindre cot les quipements du rseau et doptimiser le routage des flux. Pour tre utilis en situation oprationnelle, un outil de planification doit permettre de rsoudre ces problmes en tenant compte de lensemble des contraintes matrielles ou techniques auxquelles sont confronts les gestionnaires dinfrastructures, mais aussi de la qualit de service cible et du niveau de robustesse recherch.

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxLe dimensionnement de rseaux connu sous le nom de capacity planning est un des problmes auxquels les oprateurs ont faire face. Lobjectif est daffecter chaque quipement du rseau une capacit pour que le rseau puisse atteindre le niveau de performance cible moindre cot.

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxLes technique doptimisation du routage ont comme particularit principale de permettre une amliorationdes ressources existantes sans surcot supplmentaire. En effet, lattrait des techniques doptimisationdu routage est de permettre une amlioration de QoS sur le rseau sans avoir modifier les quipements mme de ce rseau.Cependant, du fait dune constante volution de la demande en trafic, il est souvent ncessaire defaire voluer le rseau lorsque loptimisation du routage ne permet plus datteindre le niveau de performance cible. Si les ressources ne sont pas suffisantes, aucune ingnierie ne pourra permettre de garantir une QoS acceptable.

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxQualit de service (QoS):Ensemble des caractristiques dun service qui influencent sa capacit satisfaire des besoins spcifiques.Aujourdhui, de plus en plus dapplicationsde type temps rel (ebourse, e-enchres, contrlearien, signalisation inter-vhicules, multimdiainteractif) sont dployes au-dessus de rseaux comme lInternet. Pour supporter ces applications, ces rseaux doivent fournir des garanties sur la qualit de service (QoS ).

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxCelle-ci comporte de nombreuxparamtres tels que le dbit, le taux deperte, le temps moyen entre deux pannes,etc.Parmi les techniques de garantie de (QoS)proposes actuellement dans lInternet, latechnique de rservation qui consiste sur-dimensionner les ressources selon le dbitcrte nest pas une solution viable lavenir.

*Dimensionnement & Optimisation des Rseaux loppos, une garantie probabilisteavec rservation suivant le dbit moyenpeut tre insatisfaisante pour certainesapplications telles que la transmission depaquets audio/vido, car la perte ou leretard de paquets conscutifs entrane une dgradation notable voire inacceptable du (QoS).

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxFace ces problmes, le modle de garantie (m,k)-firm, dans lequel au moins m parmi k paquets conscutifs quelconques doivent respecter leurs chances, apparat comme une approche intressante. Ce modle est particulirement bien adapt car de nombreuses applications multimdia tolrent le dpassement des chances (ou la perte de paquets), pourvu que cesdpassements ou les pertes soient convenablementdistribus. En effet, le modle permet de rduire le besoin en termes de ressources par rapport une garantie plus stricte.Il permet galement de borner le nombre de dpassements conscutifs dchances par rapport une garantie probabiliste.

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxFinalement, ce modle permet une expression trs simple de profils de dpassement ou de perte et la spcification de niveaux de QoS y est immdiate.Actuellement les recherches visent concevoir des algorithmes dynamiques, qui permettent la prise en compte en temps rel de ltat actuel du rseau pour fournir plus efficacement la garantie voulue (exprime suivant le modle (m-k)). Ceci rend nos algorithmes adaptatifs aux conditionsdu rseau (congestion, dfaillance, comportement inattendu).

*Dimensionnement & Optimisation des RseauxCette adaptation est particulirement importante dans des rseaux tels lInternet o le comportement est plus alatoire que celui dunrseau clos parfaitement matris. Elle estgalement indispensable dans des rseauxsans fil ou des rseaux sur courants porteursqui forment les rseaux daccs de demain.

*Dimensionnement & Optimisation des Rseaux

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