Brevet FR2949284A1 — publié le 20110225

1. L'invention se rapporte au domaine des réseaux de communication optiques, en particulier aux réseaux optiques capables d'établir des connexions 5 optiques transparentes pour transporter des flux de données. L'établissement d'une connexion transparente dans un réseau optique transparent ou hybride implique généralement plusieurs opérations pouvant être effectuées simultanément ou successivement, à savoir la sélection d'un chemin de connexion spatial dans le réseau, la sélection d'un ou plusieurs canaux de longueurs 10 d'onde disponibles pour porter les données à transmettre sur ce chemin de connexion et l'estimation de la qualité de la transmission atteignable avec le chemin de connexion et les canaux longueurs d'onde sélectionnés. On a décrit dans FR-A-2864386 une méthode pour engendrer une représentation des dégradations physiques des liaisons unidirectionnelles dons un 15 réseau de communication optique et une méthode pour déterminer une qualité de transmission, par exemple sous la forme du taux d'erreur binaire, d'une connexion optique transparente unidirectionnelle à l'aide de cette représentation. Selon un mode de réalisation, l'invention fournit un procédé pour engendrer une représentation des dégradations physiques dans un réseau de communication 20 optique comportant des noeuds de commutation transparents mutuellement reliés par des liaisons optiques, ledit procédé comportant : associer une paire de liaisons optiques contradirectionnelles en tant que lien bidirectionnel, fournir au moins un paramètre de dégradation physique respectif de chacune 25 desdites liaisons optiques contradirectionnelles de ladite paire, déterminer au moins un paramètre de dégradation physique caractéristique dudit lien bidirectionnel à partir d'un paramètre de dégradation physique respectif de chacune desdites liaisons optiques contradirectionnelles de ladite paire, stocker un descripteur du lien bidirectionnel comportant ledit au moins un paramètre 30 de dégradation physique caractéristique dudit lien bidirectionnel. Selon d'autres modes de réalisation avantageux, ce procédé peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes 2 ' le ou les paramètre(s de dégradation physique corodérstinoe(s) du lien bidirectionnel comporte(nt) un paramètre de dispersion chromatique résiduelle, ledit paramètre de dispersion chromatique résiduelle étant obtenu en tant que la valeur moyenne arithmétique de paramètres de dispersion chromatique résiduelle de chacune desdites liaisons optiques contrctdirectionnelles de ladite paire. - le ou les paramètre de dégradation physique caracténstique(s) du lien bidirectionnel comporte(nt) un paramètre de rapport signal à bruit optique, ledit paramètre de rapport signal à bruit optique étant obtenu en tant que la plus petite valeur des paramètres de rapport signal à bruit optique de chacune desdites liaisons l(} optiques contradirectionnelles de ladite paire. - le ou les paramètre(s) de dégradation physique caractéristique(s) du lien bidirectionne comporte(nt) un paramètre de phase non- inéaire, edit paramètre de phase non-linéaire étant obtenu en tant que la plus grande valeur des paramètres de phase non-linéaire de chacune desdites liaisons optiques contradiredionnelles de ladite paire. - le ou les paramètre(s) de dégradation physique ozrocférisfüzue6\ du lien bidirectionnel comporte(nt) un paramètre de dispersion de mode de polarisation, ledit paramètre de dispersion de mode de polarisation étant obtenu en tant que la valeur moyenne quadratique de paramètres de dispersion de mode de polarisation 20 de chacune desdites liaisons optiques contradirectionnelles de ladite paire. ' le procédé comporte l'étape de diffuser e descripteur du lien bidirectionnel dans un message d'un protocole de routage à destination d'un ou plusieurs des nœuds du réseau de communication optique. Selon un mode de réalisation, l'invention fournit également une base de 25 données de liens pour un réseau de communication optique comportant des noeuds de commutation transparents mutuellement reliés par des liaisons optiques, au moins deux desdites liaisons optiques étant contradirectionnelles et étant appariées en tant que 'en bidirectionnel, ladite base de données comportant un descripteur dudit lien bidirectionnel, ledit descripteur de en bidirectionnel comportant au moins un 30 paramètre de dégradation physique caractéristique dudit lien bidirectionnel, ledit paramètre de dégradation physique étant obtenu à partir de paramètres de dégradation physique correspondants de chacune desdites liaisons optiques contradirectionnelles de ladite paire. Une base de données de ce type peut être implantée dans une unité de commande d'un noeud du réseau ou dans un appareil séparé, par exemple un appareil de gestion de réseau ou un appareil de calcul de chemin. Elle peut comporter les descripteurs des liens bidirectionnels d'une plus ou moins grande 5 partie du réseau, selon qu'il est mis en oeuvre une diffusion de ces descripteurs, par exemple par le protocole de routage, ou que l'information sur les dégradations physiques est au contraire conaervéeù un niveau locol. Selon un mode de réalisation, l'invention fournit également un procédé pour déterminer une qualité de transmission d'une connexion optique transparente, ladite connexion étant destinée relier au moins deux dispositifs émetteurs-récepteurs optiques de manière bidirectionnelle le long d'un chemin de connexion dans un réseau de communication optique, ledit procédé comprenant les étapes connisfonfd : fournir un descripteur de ~'en bidirectionnel pour chacun d'une pluralité de liens bidirectionnels disposés sur ledit chemin de connexion, ledit descripteur de ien bidirectionnel comportant à chaque fois au moins un paramètre de dégradation physique caractéristique dudit lien bidirectionnel, ledit lien bidirectionnel comportant à chaque fois une paire de liaisons optiques contradirectionnelles, ledit paramètre de dégradation physique étant obtenu à partir de paramètres de dégradation physique correspondants de chacune desdites liaisons optiques contradirectionnelles de ladite paire, déterminer adite qualité de transmission de connexion en fonction desdits descripteurs de liens bidirectionnels. Selon des modes de réalisation, les descripteurs des liens bidirectionnels peuvent être fournis par extraction d'une ou plusieurs bases de données implantée(s) dans des unités de commande des noeuds du réseau ou dans des appareils séparés, par exemple un appareil de gestion de réseau ou un appareil de calcul de chemin. Selon un mode de réalisation préféré, le ou les paramètre(s) de dégradation physique caractéristique(s) du lien bidirectionnel comporte(nt) un ou plusieurs paramètre(s) cumulcttif(s), ledit procédé comportant la détermination d'une valeur du ou de chaque paramètre cumulatif cumulée le long dudit chemin de connexion et a détermination de la qualité de transmission en fonction de la ou des valeur cumulée(s) le long du chemin de connexion. 4 L'invention part du constat qu'il est fréquemment fait usage de connexions bidirectionnelles dans un réseau de communication optique. Une idée à la base de l'invention est de fournir une représentation des dégradations physiques dans un réseau optique b 'échelle des iens bidirectionnels afin de pouvoir déterminer la ~ qualité de transmission d'une connexion optique transparente bidirectionnelle sans recourirÜ une décomposition de cette connexion bidirectionnelle en deux connexions contradirectionnelles. []ne autre idée à la base de l'invention est d'agréger des paramètres de dégradation physique des liaisons optiques unidirectionnelles constitutives d'un lien bidirectionnel afin d'obtenir une représentation à la fois 10 compacte et fiable des dégradations physiques encourues par les signaux sur ce len bidirectionnel. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante 15 de plusieurs modes de réalisation particuliers de l'invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. Sur ces dessins : La figure 1 est une représentation schématique fonctionnelle d'un réseau de communication optique dans lequel des modes de réalisation de l'invention peuvent être mis en oeuvre. 20 La figure 2 est une représentation schématique fonctionnelle d'une unité de commande de noeud, pouvant être utilisée dans les noeuds du réseau de la figure 1. La figure 3 est un diagramme d'étape d'un procédé pour engendrer des descripteurs de liens agrégés, pouvant être mis en oeuvre dans le réseau de la figure 25 En référence à la figure 1, on a représenté un exemple très simple d'un réseau optique à multiplexage de longueurs d'ondes (WDM) capable d'établir des connexions transparentes. Le réseau comporte quatre noeuds de commutation 30 transparents 1, 2, 3 et 4 reliés par des liaisons optiques unidirectionnelles Il, 12, 21, 22, 31, 32, 41 et 42. On entend par noeud de commutation transparent un dispositif capable de commuter des signaux optiques dans le domaine optique sans conversion dans le domaine électronique. Co terme n'exclut pas que le noeud puisse aussi être capable de régénérer des signaux optiques par conversion O/E/O si besoin. Le terme de noeud hybride est aussi employé pour désigner un noeud transparent muni de moyens de régénération des signaux. Sur la figure 1, on u distingué pour chaque noeud un dispositif de 5 commutation optique transparent ou hybride , 2a, 3a ou 4a faisant partie du plan de données et une unité de commande 1 b, 2b, 3b ou 4b faisant partie du plan de contrôle. La séparation du réseau entre plan de données et plan de contrôle est de nature fonctionnelle. Elle est représentée à des fins didactiques mais ne correspond pas nécessairement à la structure concrète des éléments du réseau. 10 De nombreuses architectures de dispositifs de commutation optiques connues conviennent pour réaliser les dispositifs la à 4a, par exemple à base de composants tels que multiplexeurs et démultiplexeurs de longueurs d'onde, diviseurs et combineurs de faisceaux, matrices de commutation optique, commutateurs à sélection de longueurs d'onde, bloqueurs de longueurs d'onde, portes optiques, 15 convertisseurs de longueurs d'onde, etc. Les dispositifs la à 4a peuvent aussi comporter des interfaces de conversion électrique-optique, par exemple des émetteurs optiques, pour insérer des canaux de longueurs d'onde dans les iaisons optiques et des interfaces de conversion optique-électrique, par exemple des récepteurs optiques, pour démoduler les données portées p des canaux de 20 longueurs d'onde. Les liaisons optiques unidirectionnelles ll d 42 comportent des fibres optiques pour transporter à chaque fois un multiplex de canaux de longueurs d'onde entre deux noeuds voisins. Ces liaisons peuvent aussi comporter différents composants non représentés, tels que amplificateurs optiques et/ou dispositifs de 25 compensation de la dispersion, notamment pour couvrir des distances de propagation plus longues. Le réseau de la figure 1 présente une topologie très simple en anneau à des fins de clarté. Toutefois, l'enseignement qui suit n'est pas limité à cet exemple et s'applique à un réseau de topologie quelconque présentant un nombre quelconque 30 de noeuds et de liens. Dans un mode de réalisation, les unités de commande des noeuds lb à 4b communiquent entre elles à travers des canaux de contrôle pour mettre en oeuvre des fonctionnalités telles que ~o découverte de la topologie, ~e calcul de route, l'établissement des connexions, la détection et la récupération des fautes et autres. Cet agencement constitue le plan de contrôle distribué du réseau, qui peut être mis en oeuvre à ~'aide de la suite protocolaire GMPLS /Generolioæd Multi Profocol Label Switching), dont on trouvera une description notamment dans les publications de 5 l'!FTF(InfernatEngineering ToskForce). Dans un autre mode de réalisation, certaines de ces fonctionnalités sont mises en oeuvre de manière centralisée au niveau d'un appareil de gestion de réseau centralisé 100 qui communique avec l'unité de commande de chaque noeud par des liaisons 99 pour configurer le noeud, par exemple en fonction d'instructions fournies 10 par un opérateur humain. En référence à la figure 2, on a représenté fonctionnellement une unité de commande de noeud 50 dans un mode de réalisation mettant en oeuvre la suite protocolaire GMPLS, utilisable dans les noeuds 1 à 4. Un module de routage 51 met en oeuvre un protocole de routage à état des liens, par exemple OSPF-TE ou !S-!S-TE, 15 et échange des messages de routage 52 avec les autres noeuds conformément à ce protocole, de manière à disséminer des informations de topologie, de connectivité et de capacité des liens du réseau, selon la technique connue. L'unité de commande de noeud 50 comporte une base de données d'ingénierie de trafic 53 alimentée par le module de routage 51 et dans laquelle ces informations sont stockées et mises à jour 20 de manière dynamique. Le contrôleur de noeud 50 comporte une base de données physiques 58 dans laquelle sont stockés des paramètres physiques des liens et des noeuds du réseau. La base de données p~ysiques 58 est par exemple alimentée par le module de routage 51 pour mettre à jour ces informations de manière dynamique. En 25 variante, la base de données physiques 58 peut être alimentée à partir d'un appareil de gestion du réseau centralisé. Différentes sortes de données physiques peuvent être prévues dans la base de données 58, de façon à permettre un calcul prédictif de la dégradation des signaux optiques le long d'un chemin transparent donné dans le réseau. Par exemple, des paramètres utilisables dans ce but sont la dispersion 30 chromatique cumulée par lien, la dégradation d'OSNR par lien, la phase non- linéaire cumulée par lien, la dispersion de mode de polarisation (PMD) du lien, etc. C2949284 es paramètres étant pour partie dépendants de la longueur d'onde, les valeurs relatives au pire canal de longueur d'onde peuvent être retenues, ou des valeurs 7 moyennées sur le spectre utilisé dans le réseau, ou des tableaux de valeurs propres à des intervalles de longueur d'onde respectifs. Bien qu'on ait représenté la base de données 58 de manière unitaire et séparée par mesure de simplicité, il est possible de structurer ces données de différentes manières, notamment sous ~o [orme de ~ plusieurs structures de données interconnectées. Un module de signalisation 54 met en oeuvre un protocole de signalisation, par exemple RSVP-T~, et échange des messages de signalisation 55 avec les autres noeuds conformément à ce protocole, de manière à gérer les connexions traversant ~a nneud, notamment les opérations d'établissement, de modification ou de 10 suppression d'une connexion. La base de données d'ingénierie de trafic 53 est mise à 'our en fonction des connexions établies à travers le noeud, sous le contrôle d'un module de contrôle d'admission 6, de manière à enregistrer de manière dynamique l'état d'occupation des ressources. Il existe plusieurs possibilités pour réaliser le transport des messages de 15 contrôle, notamment les messages de routage 52 et messages de signalisation dans un réseau GMPLS. Par exemple, ces messages peuvent être transportés sur les mêmes liens que le trafic de données (� in-fiber`) ou sur des liens dédiés distincts, sur les mêmes canaux (� in-band u sur des canaux dédiés distincts. Pour procéderd 'établissement d'une connexion dans le réseau de la figure 20 1, par exemple un LSP (en anglais Label-Switched Path) de type mbda entre le noeud 1 et le noeud 4, il existe essentiellement trois classes d'opérations à mettre en oeuvre : la détermination d'un chemin spatial, autrement dit la détermination des noeuds et des liens qui vont être utilisés, l'allocation des longueurs d'onde, autrement dit la détermination du ou des canaux qui vont être utilisés sur ces liens, et la prise en 25 compte des dégradations physiques du signal optique, autrement dit la détermination de la qualité de signal pouvant être obtenue au niveau de la destination. Le document "A Framework for the Control of Wavelength Swifched Optical Networks (WSON) with Irnpoirnnants", G. Bernstein efo~., ~ nnoi 2009, de l'IETF décrit plusieurs architectures possibles pour mettre en oeuvre ces opérations, dénommées 30 respectivement en anglais Roufing, Wavelength Assignnoenfet !rnpoirrnenfVolidofion. On décrit maintenant un mode de réalisation d'un procédé convenant pour effectuer ces opérations dans le cas d'une connexion bidirectionnelle. 8 L'information sur la topologie du réseau, par exemple telle que stockée dans ~o base de données 53 d'un ou plusieurs des noeuds du réseau, comporte des liens bidirectionnels 10, 20, et 40 reliant respectivement les noeuds 1 et 2, 2 et 3, 3 et 4, et 4 et 1. Un lien bidirectionnel est à chaque fois une association des deux liaisons 5 unidirectionnelles de sens opposés s'étendant entre une paire de noeuds de commutation, autrement dit deux liaisons confrudirecfionneUeo. Chaque lien bidirectionnel 10 à 40 fait l'objet d'un enregistrement dans la base de donnés 53 pour représenter ses propriétés. Par exemple, un lien bidirectionnel est enregistré sous la forme d'un lien agrégé /bondled link) dont les composantes (component 18 links) comportent les deux liaisons contradirectionnelles correspondantes. Plus de détails sur la représentation et l'utilisation des liens agrégés dans un réseau GMPLS sont donnés dans la Request for Comment 4201 de l'IETF, octobre 2005. La représentation de la topologie du réseau sous la forme de iens agrégés, notamment sous la forme des liens bidirectionnels 10, 20, 30 et 40 permet de limiter e volume l5 des données de topologie transportées et gérées par le plan de contrôle du réseau. Une opération de calcul de route peut être exécutée sur la base de cette représentation pour fournir un chemin spatial sous ~o forme d'une séquence de liens bidirectionnels, par exemple la séquence 1()'20-30 dans l'exenop~e précité. Pour représenter les dégradations physiques des signaux le long du chemin 20 de connexion, un processus d'agrégation correspondant est utilisé. Un descripteur des propriétés physiques de chaque lien bidirectionnel est stocké dans le réseau, par exemple dans la base de données 58 d'un ou plusieurs des noeuds ou dons l'appareil 100. Ce descripteur du lien bidirectionnel comporte un ou plusieurs paramètres physiques, qui est obtenu à chaque fois à partir de paramètres physiques 25 correspondants de chacune des liaisons ainsi agrégées. []n procédé de détermination ou de prédiction de la qualité physique de la transmission sur le chemin de connexion peut ainsi être exécuté sur la base des descripteurs des liens bidirectionnels qui constituent ce chemin pour fournir un résultat qualifiant les deux sens de propagation conjointement. Un tel procédé évite ainsi de faire le calcul des dégradations physiques séparément dans les deux sens de la connexion. De nombreuses méthodes sont envisageables pour représenter les paramètres physiques d'un ~'en agrégé. Une représentation à la fois compacte et fiable des dégradations physiques encourues par les signaux peut être obtenue à l'aide des paramètres figurant dans le tableau suivant ; Notation du Signification Règle de calcul Formule pour le lien paramètre de du paramètre du paramètre bidirectionnel 10 dégradation pour le lien physique agrégé P Dégradation Valeur P1(10)= Min [P1(11), P1(12)] du rapport minimale signal sur bruit parmi les optique composantes (OSNR) du lien agrégé P2 Dispersion de Valeur P2(10)=/[(P2(1 1)2+ P2(1 2)21/2 mode de quadratique polarisation moyenne des composantes du lien agrégé P3 Dispersion Valeur P3(10)=[(P3(1 )+P3(12)]/2 chromatique moyenne résiduelle arithmétique des composantes du lien agrégé P4 Phase non Valeur P4(10) Max [P4(11), P4(12)] linéaire maximale parmi les composantes du lien agrégé Dans le tableau ci-dessus, notation Pi(k) désigne la valeur du paramètre Pi, i étant un nombre entier allant de 1 à 4, pour le lien portant le chiffre de référence k. La quatrième colonne explicite les quatre paramètres de dégradation physique retenus pour constituer un descripteur du lien bidirectionnel O. Les autres liens lO bidirectionnels sont représentés par des descripteurs respectifs obtenus de ~o nmêrne manière. Dans un mode de réalisation, la détermination de la qualité de transmission d'une future connexion est réalisée en exploitant les descripteurs de lien bidirectionnel obtenus de cette manière conformément au méthodes exposées dans FR-A-2864386 pour exploiter le vecteur de qualité de transmission d'une liaison unidirectionnelle. En d'autres termes, pour un chemin composé d'une séquence de liens bidirectionnels, les paramètre Pi 'tant un nombre entier allant de 1 à 4\ des liens bidirectionnels respectifs sont composés par les lois de composition énoncées IO dans FR-A-2864386 pour obtenir des valeurs caractérisant la connexion bidirectionnelle de bout en bout. Une fonction d'interpolation permet alors de déterminer une valeur estimée de taux d'erreur binaire, valide pour les deux sens de propagation, à partir des valeurs de paramètres de dégradation physique cumulées le long du chemin de la connexion. [)ne telle exploitation peut être intégrée de différentes manière dans un procédé d'établissement de connexion, notamment selon les différentes architectures conceptuelles énoncées dans le document précité "A Fnonoework for the Confroi of Wavelength Switched Opfico~ Networks (WSON) with !nnpoirnnents", La figure 3 représente un procédé convenant pour engendrer des 20 descripteurs de liens agrégés de manière automatisée. Ce procédé peut être mis en oeuvre par l'unité de commande d'un ou plusieurs des noeuds du réseau ou dans un appareil de gestion centralisé. A l'étape 61, les composantes d'un lien agrégé sont déterminées, par exemple par consultation d'une base de donnée d'ingenierie de trafic. 25 A l'étape 62, des paramètres de dégradation physique de chaque composante du lien agrégé sont fournis, par exemple sous ~o forme d'un ou plusieurs fichiers de configuration. Ces données peuvent être entrées manuellement par un opérateur ou déterminées automatiquement par un mécanisme d'auto-découverte. Les paramètres de dégradation physique comportent par exemple les quatre 30 paramètres Pi précités de chaque composante du lien agrégé. Al'4fope 63, ~es paramètres de dégradation physique du lien agrégé sont calculés en fonction des paramètres correspondants des composantes du lien agrégé, par exemple selon les formules précitées. ll A l'étape 64, un descripteur du lien agrégé est stocké, par exemple sous a forme d'une ou plusieurs structures de donnéeuTLV (en anglais Type, Length, Value) ou autre. Al'étmpe 65, le descripteur du lien agrégé est envoyé à destination d'un ou 5 plusieurs noeuds du réseau, par exemple sous la forme d'un message Link State Advertisment du protocole de routage OSPF-TE. Toutefois, cette diffusion n'est nécessaire que si l'exploitation du descripteur du lien agrégé est effectuée par un appareil différent de celui qui a engendré ce descripteur. Duns un mode de réalisation, un appareil de gestion de réseau centralisé l[) collecte les descripteurs de tous les liens d'un réseau ou d'un domaine et effectue de manière centralisée la détermination de la qualité de transmission des connexions dans ce réseau ou domaine. Dans un autre mode de réalisation, la détermination de la qualité de transmission d'une connexion est effectuée de manière distribuée par les unités de commande des noeuds situés sur le chemin de la connexion. Dans un tel 15 cos, il peut être suffisant que chaque noeud connaissent seulement les descripteurs des liens qui lui sont adjacents. Le procédé de la figure 3 peut être appliqué ùtouf lien agrégé, notamment à un lien agrégé comportant de composantes dans deux sens opposés, c'estûà-dire un lien bidirectionnel, ou un lien agrégé unidirectionnel. Le nombre de composantes 20 peut être quelconque. Certains des éléments représentés, notamment les unités de commande, serveurs et autres modules, peuvent être réalisés sous différentes formes, de manière unitaire ou distribuée, au moyen de composants matériels et/ou logiciels. [}es composants matériels utilisables sont les circuits intégrés spécifiques ASIC, les réseaux 2 logiques programmables FPGA ou les microprocesseurs. Des composants ogiciels peuvent être écrits dans différents langages de programmation, par exemple C, C+ +, Java muYH[)[. Cette liste n'est pas exhaustive. Un appareil de gestion de réseau peut être un équipement matériel, par exemple un nnicno'ordinoteor, une station de travail, un appareil connecté à l'Infernet 30 ou tout autre dispositif de communication dédié ou à usage général. Des programmes logiciels exécutés par ce système remplissent des fonctions de gestion du réseau pour contrôler des éléments de réseau. 12 Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers *1 est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. 5 L'usage du verbe �comporter �, xcomprendre � ou �inclure � et de ses formes conjuguées n'exclut pas la présence d'autres éléments ou d'autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. L'usage de l'article indéfini � un � ou � uneo pour un élément ou une étape n'exclut pas, sauf mention contraire, la présence d'une pluralité de tels éléments ou étapes. Plusieurs moyens ou modules peuvent être IO représentés par un même élément matériel. Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.