Garantie de service de bout en bout pour les réseaux optiques haut-débit

End-to-End Service Guarantee for High-Speed Optical Networks

• Auteur / Autrice : Guillaume Soudais
• Direction : Yves Mathieu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Information, communications, électronique
• Date : Soutenance le 28/10/2024
• Etablissement(s) : Institut polytechnique de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'Institut polytechnique de Paris
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Traitement et communication de l'information (Paris ; 2003-....) - Laboratoire de Traitement et Communication de l'Information
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement opérateur d'inscription : Télécom Paris (Palaiseau, Essonne ; 1878-....)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Lepers
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Catherine Lepers, Nicola Calabretta, Ramon Casellas Regi, Sébastien Bigo, Emmanuel Boutillon
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nicola Calabretta, Ramon Casellas Regi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes de télécommunications à large bande

Réseaux numériques à intégration de services

Télécommunications optiques

Mots clés libres

Garentie de service

Service bout-en-bout

Reseaux optiques

Variation de latence

Service guarentees

End-to-end services

Optical networks

Latency variation

Résumé

Poussée par un besoin croissant de bande passante et de performance, le réseau informatique s’est développé de telle sorte que les réseaux OT et de télécommunications cherchent à exploiter cette infrastructure pour leur expansion. Ces trois secteurs ont historiquement été séparés en raison de différentes exigences entre autres en matière de latence, de sa variation et de fiabilité. Pour répondre aux besoins des applications temps critiques, le groupe de travail Time Sensitive Network a développé de nouveaux ensembles de protocoles qui commencent à être mis en œuvre dans des produits commerciaux. D’autres groupes ont proposé des architectures novatrices avec contrôle du temps pour permettre des performances garanties, entre et à l’intérieur des centres de données périphériques. Dans ma thèse, je propose une solution pour transporter les applications temps critiques dans les réseaux existants, car elle ne nécessite pas de changer toute l’architecture. Je montre les avantages de sa mise en œuvre dans les réseaux TSN pour une solution pérenne avec une utilisation améliorée des ressources. Pour transporter le trafic temps critique dans les réseaux existants, je propose de créer un chemin en isolant et en planifiant le trafic temps critique sur un canal avec une latence garantie. Avec cette construction, je développe un algorithme pour effectuer une compensation de la variation de latence, permettant une transmission à la latence constante pour le trafic temps critique. Dans un second temps, je propose une méthode de synchronisation et mets en œuvre un réseau de mesure principalement utilise ici pour la mesure de la latence, m’aidant à obtenir des informations sur la distribution de la latence que mon protocole créé. Enfin, avec un algorithme de compensation de variation de latence amélioré, je démontre de meilleures performances en matière de gigue et étudie le temps de mise en service de notre protocole, permettant l’utilisation des ressources uniquement lorsque le trafic temps critique est présent. Dans ma thèse, je démontre, avec une implémentation FPGA, la réduction de la variation de latence, permettant aux applications des réseaux OT et de télécommunications de fonctionner sur les réseaux existants et augmentés par des normes TSN.

Driven by an ever-growing bandwidth and performance need, the IT network has grown such that OT and telecommunications networks are looking to exploit this infrastructure for their expansion. These three sectors have historically been separated due to different requirements, on latency, its variation and on reliability. To answer to time critical application needs, the Time Sensitive Network taskforce has developed new sets of protocols that are starting to be implemented in commercial products. Other groups have proposed novel architecture with time control to enable guaranteed performances between and inside edge datacenters. In my PhD I propose a solution to carry time critical application in legacy networks as it does not require to change the whole architecture. I show the benefits of its implementation in TSN networks for a future-proof solution with improved resource usage. To carry time critical traffic in legacy I propose to create a path by isolating and scheduling time critical traffic on a channel with guaranteed latency. With this construction, I build an algorithm to perform latency variation compensation enabling a constant latency transmission for time critical traffic. In a second time, propose a synchronization scheme and implemented a monitoring network primarily used here for latency monitoring, helping me gain insights on the distribution of latency that my protocol creates. Lastly, with an improved latency compensation algorithm, I demonstrate better jitter performances and study the turn-up time for our protocol enabling resource usage only when time-critical traffic is present. In my PhD I demonstrate, with an FPGA implementation and commercial product, latency variation reduction enabling OT and telecommunications network applications to run on legacy and TSN augmented network.