Evaluation de performance d'un rseau metro ethernet

Remerciements

Je commence ce rapport en ayant une pense sincre et trs spciale pour toutes les personnes qui mont aid et soutenus tout au long de mon travail. Je les invite donc trouver ici lexpression de mon grande gratitude et considration.Je tiens exprimer toutes mes reconnaissances mon encadrant Monsieur IMED Hadj Kacem maitre-assistant lENETCOM et Monsieur ANOUAR Aleya chef de Centre Oprationnel Rgional de Tunisie Tlcom de Sousse pour leurs remarques, leurs confiances et leurs encadrements qui mont permis dachever ce travail.Je remercie pareillement tous les membres de jury davoir accept juger mon travail.Sans oublier bien sr de remercier ma famille pour son soutien, sa prsence et ses sacrifices pour me garantir lenvironnement favorable pour accomplir mes tudes.Mes remerciements sadressent aussi tous mes professeurs dEcole nationale d'Electronique et des Tlcommunications de Sfax.

Table de matireListe des abrviationsiIntroduction gnrale1Chapitre I : Prsentation de la METRO ETHERNET21.Dfinition dun Metro Ethernet Network (MEN)21.1.Migration du PDH vers Metro Ethernet31.2. Le passage du LAN vers le MAN51.3.Evolution des normes et de larchitecture Ethernet62.Services de rseau Metro Ethernet72.1. Les base decommutation L272.2. Les connexions Ethernet virtuel102.3. Types de service102.3.1 Service E-line102.3.2 Les services E-LAN113.Les dfis avec les rseaux Metro Tout Ethernet133.1. Restrictions sur le nombre de clients133.2. Surveillance du Service133.3. Evolutivit du Backbone L2143.4. Provisionnement de service143.4. Linterfonctionnement avec les dploiements existants144. Les technologies du Metro154.1 Ethernet sur SDH(EoS)154.2 ResilientPacket Ring (RPR)164.3 Transport Ethernet165. Lesstandards IEEE 802.1175.1 Standard 802.1Q175.2 Standard 802.1ad175.3 Standard 802.1ah175.4 Standard 802.1qay185.5 Les ProtocolesSpanningTree (STP)185.6 ShortestPath Bridge19Chapitre II : Les rseaux IP et la qualit de service201. Dfinition de la qualit de service201.1. Garanties de dlai211.2. Garanties de la bande passante211.3. Garanties de dbit211.4.Garanties de gigue221.5.Le taux de perte22CHAPITRE III :SIMULATION,ET COMPARAISON DE TECHNIQUE DACHIMINEMENT231.Le simulateur GNS3242.Scnario 1 : VLAN 802.1q253.Scnario 2 : Rseau Provider Bridge254.Scnario 3 : Combinaison de 802.1q et PB265.Paramtres de simulation276.Evaluation des dlais276.1.Dlais dans le rseau 802.1q276.2.Dlais dans le rseau Provider Bridge286.3.Dlais dans la Combinaison de 802.1q et PB297.Gigue subie par le trafic vido UDP307.1.Gigue dans le rseau 802.1q307.2.Gigue dans le rseau Provider Bridge317.3.Gigue dans la combinaison de 802.1q et Provider Bridge328.Gigue subie par le trafic VOIP UDP338.1.Giguedans le rseau 802.1q :338.2.Gigue dans le rseau Provider Bridge348.3.Gigue dans la combinaison de 802.1q et PB359.Perte des paquets vido UDP359.1.Perte dans le rseau 802.1q369.2.Perte dans le rseau Provider Bridge379.3.Perte dans la combinaison de 802.1q et PB3810.Perte des paquets VOIP UDP3810.1.Perte dans le rseau 802.1q3910.2.Perte dans le rseau Provider Bridge4010.3.Perte dans la combinaison de 802.1q et PB4111.Synthse des rsultats41

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Tableau de figures

Figure 1 : Prvisions de recettes Metro Ethernet, FR, ATM et ligne prive8Figure 2 : Topologie dun rseau Mtro Ethernet11Figure 3 : Sparation logique du trafic et des Services14Figure 4 : Les EVC15Figure 5 : Service E-line utilisant un EVC point point15Figure 7 : Le service E-LAN utilisant un EVC multipoint16Figure 8 : Lajout dun nouveau site dans E-LINE service17Figure 9 : Lajout dun nouveau site dans les services E-LAN17Figure 10 : Interfonctionnement de service20Figure 11 : Simulateur GNS330Figure 12 : Vlan 802.1q31Figure 13 : 802.1q et PB combins32Figure 14 : Dlais dans le rseau 802.1q34Figure 15 : Dlais dans le rseau PB35Figure 16 : Dlais dans la combinaison de 802.1q et PB36Figure 17 : Gigue dans le rseau 802.1q37Figure 18 : Gigue dans le rseau PB37Figure 19 : Gigue dans la combinaison de 802.1q et PB38Figure 20 : Gigue VoIP dans le rseau 802.1q39Figure 21 : Gigue VoIP dans le rseau PB40Figure 22 : Gigue VoIP dans la combinaison 802.1q et PB41Figure 23 : Perte vido dans le rseau 802.1q42Figure 24 : Perte vido dans le rseau PB43Figure 25 : Perte vido dans la combinaison de 802.1q et PB44Figure 26 : Perte VoIP dans le rseau 802.1q45Figure 27 : Perte VoIP dans le rseau PB46Figure 28 : Perte VoIP dans la combinaison de 802.1q et PB47

Liste de tableau

Tableau 1: Quelques tapes de normalisation de lEthernet11Tableau 2 : Paramtres de simulation31

Liste des abrviationsPDH: Plesiochronous Digital HierarchySDH: Synchronous Digital HierarchySONET: Synchronous Optical Network OSI: Open Systems InterconnectionsIP: Internet ProtocolATM: Asynchronous Transfer ModeADSL: AsymmetricDigital Subscriber LineQoS: Quality of serviceVoIP: Voice over IPMEF: Metro Ethernet ForumITU: International Telecommunication Union IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers LAN:Local Area NetworkMAN: Metropolitan Area NetworkWAN: Wide Area NetworkVPN: Virtual Private NetworkVLAN: Virtual Local Area NetworkCO:Central OfficeMAC: Media Access Control STP: Spanning Tree ProtocolBPDU: Bridge Protocol Data UnitEVC: Ethernet Virtual ConnectionELS: Ethernet Line Service E-LAN: Ethernet LAN Service RPR: Resilient Packet RingRTP:Real-Time Transport ProtocolWDM: Wavelength Division MultiplexingDWDM: Dense WDMPVC: Permanent Virtual Circuit

Introduction gnraleEthernet a t la technologie dominante dans les rseaux locaux (LAN pour Local Area Networks) depuis plus de 30 ans.Elle est une technologie de niveau 2, selon le modle de rfrence OSI Son succs est d sa polyvalence, la facilit de son utilisation, sa flexibilit et son faible cot Plusieurs versions des technologies Ethernet existent allant de 10Mbps 10Gbps sur cble coaxial, cble paire de cuivre torsade, ou sur fibre optique [1]. Elle a volu d'un service LAN interconnectant un groupe de travail de l'entreprise l'excution de Backbone de l'entreprise. Maintenant stendant vers le rseau de mtro (MAN), Ethernet doit franchir des obstacles pour supporter les technologies WAN (Wide area network, rseau tendu). Ces obstacles sont essentiellement la qualit de service, la congestion, les oprations de maintenance et dadministration, la scurit et la rsilience. Donc, Ethernet doit voluer dun service LAN best effort vers une technologie WAN tout en gardant ses facteurs de succs.LIEEE propose des nouveaux standards comme 802.1ad, 802.1ah, 802.1aq et 802.1qay avec 802.1q dj existant pour faire passer lEthernet des LANsvers les WANs et laider amliorer ses performances. Tout au long de ce travail, nous allons nous intresser aux rseaux IEEE 802.1q, Provider Bridge ou IEEE 802.1ad et les deux ensembles sur lesquels nous allons drouler STP et SPB et nous allons comparer entre les deux en termes des dlais, de gigue et de perte des paquets UDP concernant la vido et la VOIP. Ce prsent rapport sera compos de trois chapitres : prsentation de rseaux Mtro Ethernet, le rseau IP et la qualit de service et enfin simulation et comparaison des techniques dacheminement.Le premier chapitre sintressera aux rseaux Mtro Ethernet en dcrivantleurs composants, les services apports ainsi que les technologies utilises.Les standards IEEE 802.1 oprant dans les rseaux Mtro Ethernet seront expliqus. Aussi, le standard Ethernet sera prsent en indiquant ses notions de bases, lepassage de LAN vers le MAN, lvolution de norme Ethernet, les connexions virtuelle et finalement le dfis avec le rseau Metro Ethernet. Le deuxime chapitreabordera une dfinition de la qualit de service et les paramtres utiliser pour juger une bonne performance dun rseau. Finalement, le troisime chapitre sera consacr aux simulations choisies et les rsultats obtenus. Ces simulations concerneront les rseaux 802.1q, 802.1ad et la combinaison des rseaux 802.1q et 802.1ad. Les rsultats valueront les dlais, la gigue et la perte des paquets UDP (vido et VOIP) pour les deux protocoles simulsSTP et SPB. Ensuite, ces rsultats obtenus permettent de comparer entre ces deux techniques dacheminement dans les rseaux Mtro Ethernet et nous terminerons par une synthse des rsultats obtenus.Chapitre I : Prsentation de la METRO ETHERNET

Introduction lEthernetEthernet a volu d'un service LAN l'excution de Backbone de l'entreprise. Il fournit des services Ethernet pour les rseaux MAN tels que la connexion Internet, Extranet, Storage, Transport de mtro, VoIP, et le sauvegarde des donnes des entreprises dune faon scurise..Les rseaux Ethernet ont connu une volution en termes de dbit. Ils ont passs de 1 Mbits/s 10 Mbits/s 100 Mbits/s pour le Fast Ethernet 1 Gbits/s pour le Gigabit Ethernet 10 Gbits/s pour le 10 Gigabit Ethernet.Les services Ethernet peuvent offrir le service de ligne point point ou des services LAN multipoint--multipoint.Dfinition dun Metro Ethernet Network (MEN)Le rseau mtro Ethernet est la transformation de rseaux Ethernet des rseaux locaux traditionnels au sein de btiments des zones mtropolitaines plus larges. Il est dfini comme le rseau qui relie des rseaux locaux d'entreprise gographiquement spars.Plusieurs technologies comme les lignes prives (PL), le relais de trame (FR), et le mode de transfert asynchrone (ATM) nont pas la capacit de rpondre aussi vite quEthernet la demande de volume assez leve pour les nouvelles connexions en raison de la longue priode d'attente pour tablir une connexion physique ddie. Comme titre dexemple, un oprateur prend de trois six mois pour dployer un circuit de type T1 par contre dans Ethernet cette priode diminue considrablement [1].Suite la demande exige de la bande passante, des nouveaux quipements et une volution vers de nouvelles plateformes et de protocoles de serviceest requise. Par exemple, une connexion T1 fonctionnant 1,5 Mbps sera mise jour par une connexion 45Mbps DS3 est la solution qui consiste fournir de multiples connexions T1. En revanche, Ethernet peut fournir une bande passante minimum avec 1Mbps. Le mme protocole Ethernet peut tre utilis partir de 10 Mbps 10 Gbps avec un cot dix fois infrieur celui des interfaces SONET grande vitesse[2]. La figure 1 montre que l'tude de prvision du chiffre d'affaires mondial du forum de Metro Ethernet (MEF), indique que FR, ATM, et PL combins prennent un plus grand part du march que Metro Ethernet. Cependant, avec le taux de croissance actuel de l'Ethernet, Metro Ethernet finira par en prendre avantage[1].

Figure 1 : Prvisions de recettes Metro Ethernet, FR, ATM et ligne prive1.1. Migration du PDH vers Metro EthernetLvolution rapide des besoins, non seulement, en terme de dbit mais essentiellement en terme de qualit de service, contraint les oprateurs de tlcommunication rechercher des techniques de plus en plus efficaces. Un rseau de tlcommunication est mis en place grce un certain nombre dquipements de tlcommunication comme le PDH (La hirarchie plsiochrone) ou aprs le SDH (hirarchie numrique synchrone) et ensuite WDM/DWDM (DWDM (Wavelength DivisionMultiplexing, Dense WDM))et le Mtro Ethernet.La hirarchie PDH est apparue avec la numrisation de la voix et la ncessit de transporter simultanment plusieurs canaux tlphoniques sur un mme support (multiplexage temporel). Le multiplex de base est constitu du regroupement de plusieurs canaux tlphoniques de 64 kbit/s. Ces regroupements sont diffrents en Europe, au Japon et en Amrique du nord. Les limites de cette technique est : Les dbits proposs sont limits (