Architecture à qualité de service pour systèmes satellites DVB-S/RCS dans un contexte NGN

La QoS dans les réseaux de nouvelle génération

’ensemble des architectures de communication est actuellement en train d’évoluer vers une infrastructure globale basée sur IP : les réseaux de nouvelle génération (NGN). Cette évolution s’explique par le fort pouvoir intégrateur d’IP qui est en mesure d’offrir un mode d’acheminement des données indépendant, d’une part, du type de technologies réseaux sous-jacentes et, d’autre part, du type de données véhiculées. L’objectif des opérateurs de télécommunications est ainsi de réaliser, à travers ces futurs NGNs, le support de multiples services (téléphonie, télévision, services Internet) au sein d’une unique infrastructure tirant parti de l’hétérogénéité des technologies réseaux. A la frontière entre le monde des télécommunications et des réseaux, nos travaux visent à faciliter l’intégration des réseaux satellites dans ce contexte NGN en les dotant d’une architecture de QoS compatible avec celle des NGNs. Dans un premier temps, nous allons donc réaliser une courte rétrospective sur l’évolution des architectures de télécommunications traditionnelles vers les NGNs. Dans un deuxième temps, nous allons évoquer les principales caractéristiques de ces réseaux qui n’en sont encore qu’à leurs débuts. Nous aborderons ensuite les principales évolutions des architectures de QoS IP qui vont nous permettre enfin de dresser une esquisse de l’architecture de QoS NGN et de détailler l’implication pour les réseaux d’accès de la mise en œuvre d’une QoS de bout en bout. 

Les réseaux de nouvelle génération

Mise en garde : Terminologie

 Les réseaux de nouvelle génération résultent d’un processus encore inachevé de convergence entre le monde des télécommunications et des réseaux. De ce fait, la terminologie employée pour décrire les NGNs est propre à chaque organisme de normalisation et emprunte à la fois au lexique des réseaux et des télécommunications. Ces deux disciplines partagent de plus des termes ne recouvrant pas forcément les mêmes concepts. Afin d’éviter toute confusion, nous nous efforcerons tout au long du manuscrit de bien différencier les notions provenant du domaine des télécommunications, des satellites et des réseaux et de revisiter un certain nombre de concepts pour lesquels le vocabulaire peut être utilisé de manière contradictoire. Ainsi nous prendrons soin de différencier les notions de « transport » ou de « plan de Transport » qui font référence dans les télécommunications à l’ensemble des technologies mises en œuvre pour le transfert des données tandis que la « couche de Transport » dans le monde des réseaux fait référence aux protocoles au dessus d’IP assurant la communication de bout en bout entre processus applicatifs (e.g. TCP, UDP). 

L’avènement

La fin des réseaux dédiés 

Jusqu’au milieu des années 80, les architectures de télécommunications suivent le paradigme d’« intégration verticale ». Les services de télécommunications traditionnels possèdent chacun leur réseau dédié optimisé pour le transport du type d’information pour lequel il a été conçu. Ainsi la voix est transportée sur les réseaux téléphoniques commutés (RTC) qui répondent alors parfaitement aux impératifs de QoS et d’interactivité. La télévision est diffusée par satellite ou par L voie hertzienne qui, de par leur nature diffusive intrinsèque, apparaît comme le mode de transmission le plus adapté. Enfin, X.25 et Internet assurent le transfert de données. Cette vision des réseaux de communication se révèle progressivement étroite par bien des aspects, puisqu’elle entraîne des situations de « monopole naturel ». Elle se concrétise par la mise en œuvre systématique de solutions propriétaires et d’infrastructures qu’il est difficile de faire évoluer ou d’interconnecter. Internet, bien plus qu’une simple infrastructure dédiée au transfert de donnée, va proposer une nouvelle vision des architectures de communication. L’architecture TCP/IP, découlant du modèle OSI, se révèle ainsi beaucoup plus souple et ouverte que celle proposée par l’ancienne industrie des télécommunications.

La révolution Internet 

L’explosion du volume du trafic véhiculé sur Internet et l’accroissement de son hétérogénéité en terme de services, multimédias notamment, légitime définitivement l’architecture d’Internet au cours des années 90. Basé sur le modèle TCP/IP (Application/Transport/Réseau/Liaison/Physique) et la commutation de paquet, le développement de protocoles ou de services sur Internet en est largement simplifié puisque ce modèle est ouvert, indépendant d’une architecture particulière et propose une hiérarchie protocolaire qui permet à chaque couche de s’abstraire des difficultés soulevées et résolues par la couche inférieure. IP, en particulier, offre une connectivité en mode paquet indépendante du réseau sous-jacent permettant d’interconnecter tous types de réseau. Avec les protocoles de niveau transport (UDP/TCP), les applications disposent alors d’une interface standard pour transmettre sur un réseau IP. Graduellement des protocoles de niveau applicatif (FTP, SMTP, HTTP) vont être tour à tour standardisés permettant la prolifération des services « classiques » d’Internet (mail, Web, FTP). Finalement, l’augmentation en puissance des terminaux utilisateurs conjointement avec l’accroissement des débits et portées des réseaux a permis d’envisager non seulement la réplication, sur Internet, des services RTC ou télévisuels mais aussi le développement de nouveaux services large bande multimédias. Cependant, malgré la prédominance actuelle des technologies d’Internet, force est de constater que la technologie IP n’est pas en mesure actuellement de supporter une telle hétérogénéité de service tout en garantissant la même qualité de service (QoS) offertes par les architectures de télécommunications traditionnelles. Internet n’offre pas de QoS. Il se contente d’un service « Best-Effort ». Une des autres limites est l’architecture chaotique des services offerts par Internet où les serveurs applicatifs sont généralement repoussés aux extrémités du réseau et où chaque nouveau service, bien que distribué, redéfinit une architecture propre non intégrée dans une architecture de service unifiée. Ainsi chaque nouveau service de l’envergure par exemple de Skype  ou MSN Messenger , aurait intérêt à s’appuyer sur des modules réutilisables de signalisation d’appel, de facturation, de gestion de profil utilisateur. Mais, pour l’instant, ces architectures de service restent fortement dédiées. 

 Une nouvelle infrastructure de télécommunication 

Au cours des années 90, l’ensemble des acteurs du monde des télécommunications a commencé à véritablement remettre en question les architectures traditionnelles. L’ouverture à la concurrence des marchés de télécommunication, l’évolution des comportements des utilisateurs, le succès d’Internet et de la téléphonie mobile n’y sont pas étrangers. Les opérateurs vont progressivement introduire les principes fondamentaux des réseaux de nouvelle génération (NGN). Les nouveaux défis techniques des NGNs sont alors la convergence des services (voix, vidéo et données), la convergence des réseaux autour du mode paquet, l’offre de service sans couture  d’un réseau à un autre (Handovers horizontal et vertical1 ), l’ubiquité2 , le support de terminaux multimédias auto-adaptatifs, le déploiement de services disponibles de bout en bout accessibles depuis n’importe quel réseau d’accès et s’adaptant aux capacités des terminaux et du réseau sousjacent.