Brevet FR2828045A1 — publié le 20030131

s - 1 D ESC Rl PTI O N La présente invention concerne le domaine de la transmission de données par paquets dans un réscau, notamment l'optimisation de telles tronsmissions du point de vue du routage dans un résaou basé sur un protocole Internet, et a pour objets un procédé de sélection d'au moins un chemin de transmission et un réscau de communication mettant en _uvre , ce procede. Actuellement, dans le domaine précité, la sélection du chemin ou trojet de transmission (également dénommoe route ou voie de transmission) est généralement réclisée en tenant compte d'un unique critère d'évaluation, qui n'est pas forcément le meilleur puisque souvent plusieurs critères, liés à différentes caractéristiques ou propriétés recherchées, sont ou pourraient étre concernées dans le cadre de ladite sélection. Une tel le sélection est en particulier non optima le lorsq u'au moins deux critères antagonistes peuvent étre impliqués dans le choix du chemin de transmission à définir et qu'un seul seulement est retenu pour opérer ladite sélection. Le protocole de routage ou de sélection de chemins de transmission le plus fréquemment utilisé est celui dénommé OSPF ("Open Shortest Path First" Priorité au chemin le plus court qui est dégagé), utilisant un algoritUme dit aigorithme de Dijkstra particulièrement adapté aux réseaux à protocole Internet, ou un éventuel dérivé de cet algoritUme. Ces algoritEmes connus ne peuvent prendre en compte qu'un seul critère d'évaluation à chaque procédure de sélection, ce critère étant de nature som mable, c'est-à -d ire que le poids représenta nt l'évaluation de chaque chemin analysé correspond à la somme des poids élémentaires aux arcs du chemin concerné. Or, il existe actuellement un besoin pour un routage dans les réseaux à protocole Internet sur la base de plusieurs critères de sélection ou de routage simultanés, et dans certains cas antagonistes, tels que, par exemple, le délai de transmission, la distance, le coût, la stabilité et l'équilibrage de charge dans le réseau utilisé. r - 2 Il existe bien entendu des méthodes de sélection ou de décision à critères multiples qui seraient susceptibles d'exécuter des opérations de sélection multicritères pour choisir un chemin de transmission optimal, éventuellement sous forme de meilleur compromis, en regard de plusieurs critères d ifférents. Toutefois, le traitement de tous les chemins possibles par ces méthodes à critères multiples nocessiterait des opérations de traitement complexes en quantités très importantes, demandant des puissances de calcul adaptées en conséquence et entrainant des délais et des coûts disproportionnés et rédhibitoires dans le domaine concerné. La présente invention a notamment pour but de surmonter les inconvénients et les limitations mentionnés ci-dessus. A cet effet, elle a pour objet un procédé de détermination ou de sélection d'au moins un chemin ou trojet pour la transmission de donnces par paquets, dans un réseau de communication mettant en ceuvre un protocole de transmission du type protocole Internet, procédé caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à prédéterminer un nombre limité de chemins en appliquant, à plusieurs reprises, une méthode de sélection à critère unique à l'ensemble des chemins possibles dans le réseau considéré, en utilisant différents premiers critères, puis à déterminer un ou plusieurs chemin(s) donné(s) parmi ledit nombre limité de chemins prédéterminés en comparant ces derniers entre eux sur la base d'au moins deux critères conditionnels puis en les classant. L'idée à la base de la présente invention repose sur la réulisation de deux phases opératoires de sélection successives, à savoir, une première série d'opérations de sélection sur la base de plusieurs critères appliqués séparément de manière unitaire et une seconde opération de sélection dont une étape applique plusieurs critères conditionnels simultanément et utilise les résultats de ladite première série d'opérations de sélection. En vue de rébuire au mieux la durce totale des traitements à récliser, I'étape ou la phase de présélection ou de prédétermination consiste avantageusement à appliquer la méthode de sélection à critère unique, dans des procédures de traitement se déroulant en parallèle, - 3 simultanément auxdits chemins possibles, avec des premiers critères différents, chaque procébure de traitement proposant un ou plusieurs chem in(s) optima l (aux) en regard d u premier critère concerné respectif. Toutefois, notamment lorsque le délai total de traitement n'est pas un facteur capital et/ou lorsqu'une puissance de calcul adéquate est disponible, les traitements de l'étape de prédétermination peuvent également être eKectués de manière consécutive ou sérielle, en appliquant de manière répétée ladite méthode de sélection à critère unique aux différents chemins possibles existants (compte tenu du point de départ et du point d'arrivée), à chaque fois avec un critère d'évaluation différent. Conformément à un mode de réclisation préféré de l'invention, la méthode de sélection à critère unique consiste en un logiciel basé sur I'algorithme de Di jkstra ou sur une variante de ce dernier. Avantageusement, les premiers critères peuvent, par exemple, être choisis dans le groupe formé par la distance de transmission la plus courte, la seconde distance de transmission la plus courte, le délai de transmission le plus court, le second délai de transmission le plus court, le coût de transmission le plus faible, le second coût de transmission le plus faible, la bande passante disponible la plus importante et la seconde bande passante disponible la plus importante. Bien entendu, d'autres critères d'évaluation peuvent également être appliqués tels que, par exemple, disponibilité, nature du ou des support(s) de transmission ou fiabilité et sécurité de transmission, en relation avec les possibilités de chemins ou de trojets offerts par le réseau pour la liaison envisagée. Les critères conditionnels mentionnés précédemment consistent préférentiellement en une variable conditionnelle sur un test de type (premier critère k sur chemin X > premier critère k sur chemin Y), et prenant, par exemple, la valeur 1 si le test est vérifié et -1 sinon. Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, I'étape de détermination finale d'au moins un chemin donné consiste à comparer les chemins prédéterminés entre eux deux à deux sur la base de plusieurs - 4 critères conditionnels pondérés, combinés entre eux, formant ainsi un critère de classement, puis à établir un classement desUits chemins prédéterminés en fonction des résultats desUites opérations de comparaisons mutueiles et, enfin, à sélectionner un ou plusieurs chemin(s) en fonction de leur rang dans lad it classement. Ces critères de classement peuvent concerner en particulier des caractéristiques, des paramètres et/ou des spécificités techniques de transmission et 8tre déterminés par 1'opérateur de réscau en fonction du ou des type(s) de services requis pour la transmission envisagée ou la communication concernée, ainsi qu'éventuellement de la qualité de service à fournir, en fonction des requêtes de l'utilisateur ou de la nature de la communication concernée. Ces critères de classement pourront, par exemple, être constitués par certains desUits premiers critères et/ou par des critères conditionnels simples, associés sous forme de combinaison et affectés chacun d'un poids particulier en fonction de son importance dans le mode de la transmission envisagée. Selon une première variante de réclisation de l'invention, la comparaison mutuelle des chemins prédéterminés entre eux, et éventuellement leur classement consécutif, est (sont) réclisé(s) au moyen d'un algorithme à critères multiples. Avantageusement, cet algorithme de sélection à critères multiples est basé sur la méthode dite ELECTRE, préférentiellement celle dite ELECTRE 11 (Bernard Roy, LAMSADE, Paris IX Dauphine). Selon une seconde variante de réclisation de l'invention, la détermination finale est réclisée par 1'intermédiaire d'un algorithme de sélection à critères multiples basé sur des opérations de comparaison linéaires élémentaires entre les différents chemins prédéterminés, aboutissant à des classements deux par deux, chaque comparaison élémentaire produisant un critère de classement Wxy qui équivaut à la somme algébrique de critères conditionnels pondérés correspondant chacun à une variable conditionnelle sur un premier critère. - 5 Pour pouvoir disposer de plusieurs possibilités de chemins de transmission, par exemple un ou plusieurs chemin(s) pour chaque type de communication ou de transmission concerné(e), le procédé selon l'invention peut éventuellement consister à récliser plusieurs opérations successives de détermination finale sur la base de différents groupes ou de différents arrangements combinatoires de critères conditionnels pondérés différents, et à définir plusieurs chemins ou plusieurs groupes de chemins préférés, chaque chemin ou groupe de chemins préférés étant attribué à un type de service et/ou à une qualité de service donné. La présente invention a également pour objet un procédé de transmission de données par paquets dans un réseau de communication adapté à la mise en _uvre d'un protocole de transmission du type protocole Internet, caractérisé en ce qu'il consiste, avant chaque établissement d'une communication ou avant chaque séquence de transmission durant une communication en cours, à déterminer un chemin ou un tra jet de transmission au moyen du procédé tel que décrit cidessus. Enfin, ladite invention concerne également un résacu de communication adapté pour la transmission de donnces par paquets et permettant l'utilisation d'un protocole de transmission de type protocole Internet, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une unité de traitement déterminant et configurant les voies ou chemins de transmission dans ledit réscau, notamment entre les modules de routage sollicités, par mise en _uvre du procédé tel que décrit ci-dessus. Préférentiellement, ladite unité de traitement présente une architecture autorisant des traitements parallèles simultanés. Dans ce qui suit, la présente invention est décrite plus précisément, mais non limitativement, sous la forme d'un exemple de réclisation pratique. Comme indiqué précédemment, la sélection d'au moins un(e) chemin de transmission ou route optimai(e), préTérentiellement d'un nombre p de chemins optimaux, est opérée en réclisant dans un premier temps plusieurs sélections primaires simultanses en exécutant en parallèle plusieurs algoritUmes de routage ou de sélection de chemins à critère unique, ces algorithmes présentant la méme structure et traitant un problème identique (sélection des meilleurs chemins entre un premier point ou routeur A et un second point ou routeur Z faisant partie du réseau de communication concerné ou étant connecté à ce dernier), tout en appliquant des critères d'évaluation ou de sélection différents. Après cette phase de sélection primaire fournissant n chemins optimaux sur la base des critères utilisés, les meilleurs chemins sont sélection nés pa rm i ces n chem ins résu lta nts, en accord avec d es critères de routage liés à la qualité de service et en mettant en _uvre une méthode de sélection multicritères (selection de p chemins parmi lesUits n). Le procédé de sélection selon l'invention peut, par exemple, se présenter sous la forme d'un algorithme composite à deux phases de traitement distinctes, telles que décrites ci-dessous. Cet algoritUme comporte deux étapes principales, la seconde étape comportant elle-méme trois sous-étapes. Sa structure se présente comme suit: 1. prédétermination d'un nombre limité n de chemins 2. sélection finale d'un sous-ensemble de p s n chemins optimaux 2.1. comparaison deux à deux des chemins 2.2. classement des chemins en fonction de la comparaison mutuelle 2.3. sélection des p premiers dans le classement. Dans la première phase, des traitements simultanés sont réclisés sur la base de l'algoritEme de Dijkstra (ou d'une variante de ce dernier) pour obtenir un ensemble limité de n (par exemple n = 5) chemins a priori intéressants (le chemin le plus court, le second chemin le plus court, le chemin au délai le plus court, le second chemin au délai le plus court, le chemin le moins cher). Cette phase de traitements préliminaires évite, lors de la phase de traitement consécutive multicritères, d'avoir à traiter un trop grand nombre de chemins possibles. Ladite seconde phase de traitement consiste alors à sélectionner et à classer les p meilleurs chemins parmi lesUits n chemins - 7 présélectionnés, en relation avec une combinaison de plusieurs critères conditionnels formant des critères de classement. Les critères choisis pour cette seconde phase peuvent par exemple étre au nombre de trois et étre constitués par le délai de transmission, la bande passante minimale libre existant sur canaux de transmission, la bande passante moyenne libre existant sur les canaux de transmission. A ce su jet, il convient de noter que les critères liés à la bande passante ne sont pas sommables, mais leurs valeurs peuvent toutefois étre figées en début d'algorithme. L'opérateur du réssau délinit un poids WITOS pour chaque critère i, en fonction du type de service (ToS: Type of Service), par exemple courrier électronique, visioconférence ou analogue. Les n chemins sont ensuite comparés les uns aux autres sur la base de cette combinaison de critères, pour déterminer lesquels surclassent les autres. Par exemple, le chemin X surclasse le chemin Y lorsque WXY > 0 (OU lorsque Wxy > à un quelconque seuil positif S) avec: Wxy= wl x (l si (délai sur le chemin X bande passante minimale libre pour le chemin Y) sinon - 1) + w3 x (1 si (bande passante moyenne libre pour le chemin X > bande passante moyenne libre pour le chemin Y) sinon - 1). Dans cet exemple, w2 et w3 pondèrent le critère d'équilibrage de charge du réseau. Il convient de noter qu'une autre possibilité de formule de comparaison de surclassement est donnce par ELECTRE. Ensuite, les n chemins sont classés en fonction de la comparaison effectuée à l'étape précédente. Ce classement peut par exemple étre réclisé avec la méthode ELECTRE. Ainsi, à titre d'exemple, le chemin X et le chemin W sont meilleurs que le chemin Y. lequel est meilleur que le chemin V et que le chemin U. Il convient de noter que l'ordre résultant du classement précité peut ne pas être un ordre total, certains chemins pouvant avoir des cl a ssements id entiq ues. - 8 Pour aboutir, si nécessaire, à un ordre total, il est possible d'appliquer un ou plusieurs critères supplémentaires en plus des critères déjà utilisés ou de choisir un critère préférentiel parmi la combinaison de critères utilisés, ce critère préTérentiel constituant alors le critère discriminatoire final (par exemple, chemin le plus court, adresse de protocole Internet plus faible,...). L'ultime étape du procédé de sélection consiste enfin à choisir les p meilleurs chemins obtenus pour chaque type de service, et de les programmer dans la table de transmission. Il convient de noter en outre que le procédé selon l'invention permet à l'opérateur de réseau d'adapter ou de modifier le procédé de sélection précité, en amendant et/ou en paramétrant l'algorithme correspondant au moyen d'outils adaptés. Ainsi, il pourra notamment définir librement le nombre n de chemins résultant de la présélection, les premiers critères utilisés par l'algorithme de Dijkstra dans chaque branche de traitement parallèle, les critères conditionnels et de classement utilisés dans la phase de sélection multicritères pour chaque type de service, le nombre et les poids desHits critères conditionnels et de classement, le seuil s dans la formule mise en _uvre dans le procédé de classement, le nombre p de chemins retenus comme meilleurs chemins pour chaque type de service et le type de service à prendre en considération. Par ailleurs, I'homme du métier notera également que le procédé de détermination ou de sélection décrit ci-dessus est totalement interfac, able avec les méthodes et les protocoles de routage actuellement utilisés, tels que notamment OSPF. Il convient de noter, en outre, que pour compenser le temps d'exécution de l'algoritUme, on peut le faire exécuter en "temps masqué", c'est-à- dire en tache de fond, sur un processeur dédié, et l'interfacer avec un algoritUme de partage de charge en temps récl de type connu sous la désignation OMP (Optimised Multi Path: chemin multiple optimisé). Le temps d'exécution serait moins problématique en ce que périodiquement l'OMP (ou autre) répartirait le trafic sur les p chemins en un temps de calcul plus rapide. Par exemple, si le temps de calcul de l'algorithme selon 9 2828045 I'invention est de une minute et que le temps de calcul de l'OMP est cinq secondes, I'OMP sera exécuté douze fois en considérant les p(t) bons chemins à la date t, puis à nouveau douze fois sur les p(t+ 1) bons chemins à la date t+ 1 minute, etc. Bien entendu, I'invention n'est pas limitée au mode de réclisation décrit. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de 1'invention. -10- 2828045 R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé de détermination ou de sélection d'au moins un chemin ou tro jet pour la transmission de données pa r paquets, da ns u n réseau de communication mettant en _uvre un protocole de transmission du type protocole Internet, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à prédéterminer un nombre limité de chemins en appliquant, à plusieurs reprises, une méthode de sélection à critère unique à l'ensemble des chemins possibles dans le réseau considéré, en utilisant différents premiers critères, puis à déterminer un ou plusieurs chemin(s) donné(s) parmi ledit nombre limité de chemins prédéterminés en comparant ces derniers entre eux sur la base d'au moins deux critères conditionnels, puis en les classant. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape de prédétermination consiste à appliquer la méthode de sélection à critère unique, dans des procédures de traitement se déroulant en parallèle, simultanément auxdits chemins possibles, avec des premiers critères différents, chaque procédure de traitement proposant un ou plusieurs chemin(s) optimal(aux) en regard du premier critère concerné respectif. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la méthode de sélection à critère unique consiste en un logiciel basé sur 1'algorithme de Dijkstra ou sur une variante de ce dern ier. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les premiers critères sont choisis dans le groupe formé par la distance de transmission la plus courte, la seconde distance de transmission la plus courte, le délai de transmission le plus court, le second délai de transmission le plus court, le coût de transmission le plus -1 1- 2828045 faible, le second coût de transmission le plus faible, la bande passante disponible la plus importante et la seconde bande passante disponible la plus importante. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'étape de détermination finale d'au moins un chemin donné consiste à comparer les chemins prédéterminés entre eux deux à deux sur la base de plusieurs critères conditionnels pondérés, combinés entre eux et formant un critère de classement, puis à établir un classement desHits chemins prédéterminés en fonction des résultats desUites opérations de comparaisons mutuciles et, enfin, à sélectionner un ou plusieurs chemin(s) en fonction de leur rang dans ladit classement. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les critères de classement concernent des caractéristiques, des paramètres et/ou des spécificités techniques de transmission et sont déterminés par i'opérateur de réscau en fonction du ou des type(s) de services requis pour la transmission envisagée ou la communication concernce, ainsi qu'éventuellement de la qualité de service à fournir. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la comparaison mutuelle des chemins prédéterminés entre eux, et éventuellement leur classement consécutif, est (sont) réclisé(s) au moyen d'un algoritEme à critères multiples. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'algoritUme de sélection à critères multiples est basé sur la méthode dite ELECTRE, préférentiellement celle dite ELECTRE 11. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que la détermination finale est réclisée par l'intermédiaire d'un algoritUme de sélection à critères multiples basé sur des opérotions de -12- 2828045 comparaison linéaires élémentaires entre les différents chemins prédéterminés, aboutissant à des classements deux par deux, chaque comparaison élémentaire produisant un critère de classement Wxy qui équivaut à la somme algébrique de critères conditionnels pondérés correspondant chacun à une variable conditionnelle sur un premier critère. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'il consiste à récliser plusieurs opérations successives de détermination finale sur la base de différents groupes ou de différents arrangements combinatoires de critères conditionnels pondérés différents, et à délinir plusieurs chemins ou plusieurs groupes de chemins préférés, chaque chemin ou groupe de chemins préférés étant attribué à un type de service et/ou à une qualité de service donné. 1 1. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'algoritEme comprenant les étapes de prédétermination et de détermination est exécuté en tant que tâche de fond sur un processeur dédié et est interfacé avec un algoritUme de partage de charge en temps réel. 12. Procédé de transmission de donnces par paquets dans un réseau de communication adapté à la mise en _uvre d'un protocole de transmission du type protocole Internet, caractérisé en ce qu'il consiste, avant chaque établissement d'une communication ou avant chaque séquence de transmission, à déterminer un chemin ou un trojet de transmission au moyen du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11. 13. Réseau de communication adapté pour la transmission de donnces par paquets et permettant l'utilisation d'un protocole de transmission de type protocole Internet, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une unité de traitement déterminant et configurant les voies ou - 1 3- 2828045 chemins de transmission dons ladit réseau, notamment entre les modules de routage sollicités, par mise en _uvre du procédé salon l'une quelconque des revend ications 1 à 1 1. 14. Réseau salon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite unité de traitement présente une architecture autorisant des