Sûreté de fonctionnement des réseaux de télécommunications

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1 Sûreté de fonctionnement des réseaux de télécommunications Chidung LAC (fran) Club SEE63 - D1-09/01

2 lan de l exposé Sûreté de fonctionnement et survivabilité Contexte et enjeux Méthodologie Exemple : réseau de transport Mécanismes de protection/restauration Niveau physique : protection des réseaux pré-wdm, anneaux auto-cicatrisants pré-wdm, etc. Couche ATM Couche IP Défaillances aléatoires non-intentionnelles v/s provoquées Club SEE63 - D2-09/01

3 ûreté de fonctionnement et urvivabilité (1/2) Qualité de service Accessibilité Continuité de service Sécurité Facilité d'usage Facturation Disponibilité Performances Survivabilité Etat dégradé Etat nominal Club SEE63 - D3-09/01

4 ûreté de fonctionnement et urvivabilité (2/2) Défaillances Indisponibilité Congestion Fiabilité Ingénierie de trafic Maintenabilité Eléments de réseau Maintenance Capacité du système Trafic offert Niveau de service Situations anormales Sûreté de fonctionnement Catastrophes naturelles (Sûreté) Evénements provoqués (Sécurité) Club SEE63 - D4-09/01

5 ontexte et enjeux (1/4)! Concurrence depuis l ouverture des marchés offres commerciales attractives pour fidéliser les clients et en séduire de nouveaux! Paramètres de SdF = arguments commerciaux majeurs disponibilité et temps de réparation garantis (clients professionnels et opérateurs tiers)! Utilisation de ces paramètres pour l'ingénierie des réseaux " Optimisation d'un point de vue technico-économique des performances et de la QdS offertes " Minimisation de l'indisponibilité et du temps de remise en service parallèlement à la minimisation des coûts Club SEE63 - D5-09/01

6 ontexte et enjeux (2/4)! Offres commerciales " Clients professionnels : engagement de non-dépassement de l'interruption maximale de service et garantie de temps de relève de dérangement versement de dédommagements " Disponibilité sous-estimée : redondances et mécanismes de protection superflus surdimensionnement des équipements et de l'infrastructure du réseau (surcoûts d'investissement) " Surévaluation de la disponibilité : accroissement du risque de ne pas tenir les engagements commerciaux proposés ➄ versement de pénalités ➄ perte de crédibilité ➄ dégradation de l'image de marque ➄ désaffection des clients au profit de la concurrence (pertes difficilement quantifiables en termes financiers) Club SEE63 - D6-09/01

7 ontexte et enjeux (3/4)! Gestion de réseaux " Ingénierie des réseaux : calcul d'indisponibilité des liaisons permettant d'évaluer le poids respectif de chaque élément et de déterminer les maillons faibles du réseau " Solutions proposées : mise en place, maintien, ou suppression de certains sous-ensembles redondés des réseaux Club SEE63 - D7-09/01

8 ontexte et enjeux (4/4) Normalisation internationale " Implantations internationales des entreprises mondialisation des flu de communication (i) " Axe de développement de tout grand opérateur = conquête de nouveau marchés sur le plan international (ii) " (i) + (ii) Réseau trans-frontière : métriques de SdF à adapter au normes internationales en vigueur : participation aux groupes de trava internationaux (UIT, ) ➄ promotion des points de vue contribution lors de la création o l'évolution des normes ➄ défense des positions prise en compte des contraintes interne dans les négociations afin d'éviter de subir des procédure lourdes et coûteuses pour un gain parfois minime ➄ veille technologique sur les derniers standards en cours d'adoption anticipation des évolutions futures et préparation à la mise en œuvre de nouveaux processus pour l'exploitation/maintenance des réseaux Club SEE63 - D8-09/01

9 éthodologie (1/3) Estimation de la disponibilité d'une liaison (service de bout en bout) " Identification de tous les éléments (ou sous-ensembles) susceptibles de générer de l'indisponibilité équipements et infrastructure câble, support physique de la liaison, défauts liés aux erreurs humaines d'exploitation, mécanismes de protection utilisés, ) blocs de base en série ou en " Représentation de ces éléments par des briques fonctionnelles permettant d'établir les diagrammes de fiabilité correspondants (redondance ou non des équipements, modes de défaillance, parallèle " Affectation à chaque brique élémentaire d'un taux de coupure λ (h -1 ) et d'un MTTR (h) " Résultats d évaluation pour la liaison étudiée : taux de coupure, indisponibilité et temps moyen de relève de dérangement Club SEE63 - D9-09/01

10 éthodologie (2/3) Collecte des données de fiabilité " Elément de base des briques représentant les équipements du réseau = assemblage de cartes dont le taux de coupure est à déterminer " Taux de coupure des nouveaux équipements : valeurs prévisionnelles communiquées par les industriels ayant répondu aux appels d'offre de fournitures d'équipements " Equipements (ou sous-ensembles) implantés dans le réseau : taux de coupure et indisponibilité opérationnels déterminés à partir des applications de gestion/supervision du réseau ou du suivi de la maintenance " Evaluation des erreurs humaines générées par l'exploitation/maintenance : retour d'expérience relatif à la fiabilité et à la disponibilité Club SEE63 - D10-09/01

11 éthodologie (3/3) Temps moyen de relève de dérangement " Décomposition : ➄ temps de détection (signalisation et localisation de la défaillance) ➄ déplacement de l'équipe de maintenance ➄ remise en service : changement du sous-ensemble en défaut e opérations liées à la remise en service (tests, initialisations e reconfigurations) " Equipements pas encore déployés dans le réseau (valeur prévisionnelles des taux de coupure des cartes) valeur théorique d MTTR fixée par l'exploitant " Sous-ensembles en exploitation : valeurs opérationnelles déduite d'observations relevées sur le terrain à l'aide des applications d gestion supervisant l'ensemble du réseau Club SEE63 - D11-09/01

12 xemple : réseau de transport (1/3) amplificateur amplificateur répartiteur optique répartiteur optique optique fibre optique Club SEE63 - D12-09/01

13 xemple : réseau de transport (2/3) Décomposition des nœuds en diagrammes série et/ou parallèle Horloge Convertisseur Affluent Châssis Résultant optique D carte = λ carte * MTTR carte Horloge Convertisseur Carte i Taux de coupure MTTR i (h) Indisponibilité D i λ ι (h -1 ) Affluent ,5 4, Châssis ,5 1, Exemple d un système SDH Club SEE63 - D13-09/01

14 xemple : réseau de transport (3/3) Indisponibilité et taux de défaillance des sous-ensembles D résultante = Σ D carte t λ résultante = Σ λ carte D résultante = Π D carte résultante = λ 1 D 2 + λ 2 D 1 (série) (parallèle) (cartes 1 et 2 en parallèle) Elément i Indisponibilité D i Taux de coupure λ ι (h -1 ) SDH WDM ➄ D anneau = 2, λ anneau =1, h -1 MTTR anneau =1,7 h Club SEE63 - D14-09/01

15 n résumé! Méthodologie permettant d'estimer la disponibilité de bout en bout d'une liaison quelconque d'un réseau à partir des données de fiabilité des équipements (prévisionnelles ou opérationnelles) et de l'infrastructure (opérationnelles)! Utilisation des applications de gestion/supervision : exploitation du retour d'expérience en vue d'affiner ces estimations en fiabilisant les données d'entrée (équipements et liens de transmission composant la liaison, facteurs humains liés à l'exploitation/maintenance, )! Précision des estimations pas toujours requise : utilisation de la disponibilité comme critère de comparaison entre différentes topologies de réseau résultats relatifs primant avant les valeurs absolues! Pas de prise en compte de l'indisponibilité due au logiciel (négligeable pour le réseau de transport mais non pour d'autres types de réseaux) Club SEE63 - D15-09/01

16 rotection des réseaux pré-wdm Liaison 1 Liaison normale Source Liaison 2 Destination Source Liaison de secours Destination 1+1 1:1 n liaisons normales... n liaisons normales... Source Destination Source Destination Liaison de secours... m liaisons de secours 1:n m:n Commutation automatique (APS) Club SEE63 - D16-09/01

17 nneaux auto-cicatrisants ré-wdm (1/2) Chemin 1 B Coupure B Anneaux idirectionnels A Anneau normal Chemin 2 A Protection de chemin (1+1) Coupure B B A Anneau de secours A Protection de liaison (1:1) Club SEE63 - D17-09/01

18 nneaux auto-cicatrisants ré-wdm (2/2) B Β Α Coupure B Β Α Anneaux idirectionnels A... A BP de secours inutilisée Utilisation de la BP de secours Anneau à 2 fibres Β Α Coupure Anneaux B B de secours Anneaux normaux Β Α A A Anneau à 4 fibres Club SEE63 - D18-09/01

19 estauration des réseaux aillés pré-wdm Coupure Autour de la coupure Coupure Coupure Bout en bout Local-destination Club SEE63 - D19-09/01

20 rotection des anneaux WDM Anneaux idirectionnels à 2 fibres Α Α C C Β Β D C D (λ 2 ) D C D (λ 2 ) C D λ 1 λ 2 Α λ 2 λ 1 Α Β Coupure Coupure Β C D C Longueur d'onde partagée C D C D (λ 2 ) D C D C D (λ 2 ) C D Club SEE63 - D20-09/01

21 éseaux maillés WDM (1/2) (λ Coupure 1 ) λ 1 λ 2 λ 2 λ λ 2 λ 1 Protection de liaison Coupure (λ Coupure 1 ) Approche dédiée λ λ λ or Approche partagée λ Coupure5 6 Club SEE63 - D21-09/01

22 éseaux maillés WDM (1/2) (λ 1 ) λ λ 1 λ Coupure (λ 1 ) λ λ λ 2 rotection de chemin Coupure Approche dédiée (λ 1 ) Coupure(λ 1 ) (λ 1 ) λ (λ 1 ) λ 1 ou λ 1 λ Approche partagée Coupure Club SEE63 - D22-09/01

23 ouche ATM (1/2)! ATM v/s hiérarchie numérique synchrone (SDH) " Bande passante à la demande v/s pas de contrôle dynamique de bande passante " Trafic en rafale v/s services commutés, lignes privées " Structure de chemin logique v/s physique " Variation de capacité des VPs et VCs (de 0 au débit physique de la liaison) v/s capacités fixes " Capacité de chemin non-hiérarchique v/s hiérarchique! Séparation de l allocation de capacité et de l allocation de route physique pour les VPs et VCs! Allocation à la demande de la bande passante pour les tâches d exploitation/maintenance (OAM) réduction du délai pour l échange des messages de restauration, détection aisée de la dégradation du système! Détection plus rapide des défaillances logicielles Club SEE63 - D23-09/01

24 ouche ATM (2/2)! Commutation automatique APS VPs ou VCs utilisés comme liaisons (unités de protection) " 1+1 : commutation de la connexion par le noeud de réception (de la liaison normale vers la liaison de secours) " 1:1 : commutation effectuée à la fois par les noeuds d émission et de réception! Réseau auto-cicatrisant " Schéma de restauration à contrôle distribué " Utilisation plus efficace des ressources " Schéma de planification dynamique : algorithme d inondation utilisé afin de localiser les chemins de restauration " Schéma préplanifié : prédétermination du chemin de secours optimal et préallocation d un VP de réserve à chaque VP Club SEE63 - D24-09/01

25 ouche IP! Mécanismes de protection proposés pour la commutation multiprotocole avec étiquetage des flux (MultiProtocol Label Switching)! Architecture utilisée " Integrated Services with Resource Reservation Protocol (protocole de signalisation) " Differentiated Services! Principaux modes de protection/restauration " Protection de liaison 1+1 et 1:1 " Protection de chemin " Restauration/reroutage : établissement à la demande de chemins étiquetés (Label Switched Paths) Club SEE63 - D25-09/01

26 éfaillances aléatoires nontentionnelles v/s provoquées! Inexpérience des opérateurs dans le domaine! Exemple de difficultés : application des distributions mathématiques des taux de défaillance! Directions potentielles : " Protection des infrastructures : renforcement de la sécurité " Intrusion logique : défi majeur dû à l interfonctionnement actuel des réseaux (réseaux d opérateurs, réseaux d entreprises, Internet, ) " Modélisation du comportement : facteurs humains appliqués aux actions volontaires! Initiatives en cours : " 6 ème PCRD (Information Society Technology) : ACIP, AMSD " IEEE DIREN 02, New York, June 2002 " etc. Club SEE63 - D26-09/01