RES 347: Types de services et les architectures des

RES 347: Types de services et les architectures des systèmes correspondants

A. Hecker

INFRES, ENST

Technologies d’informations et de communications   Développement de TICs dans les dernières décades   Dépendance croissante de la société des TIC

  État   Domaine stratégique, défense, eGovernment   Télécom: infrastructure cruciale à développer et maintenir

  Secteur financier, banques   Echanges, traitement et stockage entièrement informatisé

  Industrie, entreprises   Être au courant, être informé plus rapidement = avantage tactique   Communications avec des multiples types de partenaires

  B2B, B2C   Progression du secteur tertiaire, développement des services

  Savoir faire, logiciels, conseil   Particuliers

  Communications personnelles   Présence, interactif, sauvegarde

  Média, multi-média

P4/2010 2 RES347 - Modalités | A. Hecker

Informatisation de la société   Automatisation croissante

  Gestion des entreprises   Management by system   Gestion des flottes, du stock, des actifs

  Contrôle industriel, contrôle des machines, moteurs, etc.   Optimisations de processus de production, analyse de systèmes, simulations, systèmes complexes

  Support, archivage, stockage   Tout support est substitué par le numérique   Chaque année nous stockons deux fois plus de données que toutes les années précédentes ensemble

  Télécoms = domaine d’application de la science de l’informatique   Virtualisation, flexibilité, adaptation   Organisation du réseau, contrôle de l’infrastructure, gestion, etc.   Gestion des services, clients, relations

  Communications, services distants   Bureau distant, télétravail   Surveillance des systèmes, sécurité publique, systèmes d’alarme, d’alerte   Services de renseignement et de traitement   Information, éducation   Communications omniprésentes   eGovernment

  Systèmes TIC: systèmes nerveux de la société moderne


The Internet Archive Wayback Machine contains almost 2

petabytes of data and is currently growing at a rate of 20

terabytes per month. This eclipses the amount of text

contained in the world's largest libraries, including the

Library of Congress.

2008

Verified 90% storage reduction translates directly into 90% reduction

in electricity consumption with corresponding 90% reduction in CO2

emission. The entire system eliminates ~5,000 tons of CO2 per year,

or over 15,000 tons of CO2 over typical 3-year life of such a large

system. The DataFusion application operates in real-time with less

than 1 second delay between email arrival and visibility in relational

database. Loading speed was over 3 million records per second or

over 1 TB per hour and corresponds to combined transaction

throughput of all world's stock exchanges and all email and IM traffic

between approx. 500,000 financial traders.

On petabytes

http://en.wikipedia.org/wiki/Petabyte


http://en.wikipedia.org/wiki/Internet_Archive

As of 2009 the Wayback Machine contained about 3

petabytes of data and was growing at a rate of 100

terabytes per month, as compared with the 12 terabytes/

month growth rate reported in 2003. Its growth rate

eclipses the amount of text contained in the world's

largest libraries, including the Library of Congress.

2009

Services typiques des télécoms   Téléphonie

  Audioconférences   Télévision, radio   Transfert de données

  Accès Internet   Services applicatifs (ASP)   Télécopie   Poste électronique (mail)   Instant/short messaging   Visiophonie   Video on demand   Localisation   Service infrastructure - interconnexion de sites


Informatisation des télécoms   Historique

  ~1970: automatisation de la gestion des composants du réseau par les opérateurs de téléphonie analogique   Configuration, inventaire, provisionnement

  Opérations & Maintenance dans POTS   ~1980: numérisation des réseaux grande échelle

  Transport de bits d’informations au lieu de signaux   (X.25), RNIS (ISDN), ATM

  ~1990: popularisation/commercialisation de l’Internet   Routage en logiciel, adaptation locale des routes en cas de panne   Complexification des protocoles, diversification des applications,

complexification de la couche applicative   Stockage de données des utilisateurs

  Par ex. pour Mail, Web (hébergement)


Infrastructures de télécom   Les infrastructures sont chères

  Installation, maintenance, mises à jour   Travaux publiques, techniciens, interventions sur place

  Exemples: statistiques en 2008

  Le développement et la disponibilités des infrastructures = différence majeure entre pays développés et tiers monde

Pays France Ukraine Éthiopie

Lignes fixes 34M 12.3M 725k

Abonnés mobiles 53M 49M 866k

Stations radios 3.5k 524 9

Stations TV 584 647 25

Hôtes Internet 12.5M 234k 89

Usagers Internet 31.2M 5.5M 164k


Service/infrastructure: paradigmes   Avant 1990: infrastructures dédiées

  L’infrastructure entière est dédiée au seul service, 1 infrastructure = 1 service   Filaire

  Câble -> Télévision   POTS -> Téléphonie

  Sans fil   Antenne de transmission, répétiteurs -> Radio   D’autres antennes de transmission -> Télévision   GSM (1990) -> Téléphonie (*)

  L’infrastructure du service est l’infrastructure composée de liens et des équipements   Ce qui compte est l’infrastructure physique   Lourd, cher, inflexible

  1990-2000: du réseau dédié vers les réseaux multiservices   L’infrastructure supporte plusieurs services selon les spécifications préétablies

  RNIS (1986) -> Téléphonie, audioconférence, télécopie, transfert de données (64kbps * 2)   UMTS (1999) -> Téléphonie, instant messaging, visiophonie, transfert de données (384 kbps)

  2000->2010: convergence, « de réseaux multi-services vers les services multi-réseaux »   Service au centre de préoccupation, la technologie/les technologies supporte(nt) tous les services

  Inspiré du succès de l’idéologie de l’Internet (pas forcément de la technologie)   Vers le transport seul au cœur, l’intelligence et les services à la « périphérie »   Exemples: réseaux optiques, FTTH, LTE


Télécom: technologies principales   Filaires

  WAN   POTS   Accès

  xDSL, RNIS, ATM   Cœur

  SONET/SDH, ATM   MAN

  ATM, FDDI, DQDB   Metro, CG-Ethernet

  LAN   Ethernet

  Interconnexion des réseaux   TCP/IP

  Sans fil   WAN

  2G (GSM)   3G (UMTS, HSPA)   4G (LTE?)

  MAN   Wimax?

  LAN   WiFi

  PAN   Zigbee, Bluetooth


Technologies sans fil et applications

Dat

a ra

te

1Mbps

10Mbps

100Mbps 802.11a

802.11b

3G

100Kbps

IR

Bluetooth

Desktop

Audio/video

Téléphone 3G

Lecteur MP3 Clavier Souris

Téléphone sans fil écouteur

Connexion série

Distance 1m 10m 100m


Capacités des technologies sans fil

2.5G (GPRS, EDGE)

0.1 1 10 100

Indo

or

Out

door

Fixed

Walk

Fixed

Walk

Vehicle

WIMAX 802.16

WIFI 802.11

LAN

MAN WAN

PAN

Mob

ility

sup

port

Data rate in Mbps:


Architectures des réseaux et des services

  Réseaux   Architecture typique des opérateurs télécom   Architectures des réseaux des entreprises

  Services   Paradigmes

  Client-Serveur   Agent-Manager   Pair-à-pair

  Architecture   En étoile   En bus   En plusieurs niveaux, etc.


Réseaux télécom   Réseaux large échelle

  National, international -> WAN   Employés et opérés par un opérateur télécom   Différents services

  Du provisionnement de la ligne jusqu’aux renseignements, etc.   Un grand nombre de clients   En général une architecture à plusieurs niveaux

  Réseau d’accès   Connecte chaque client

  Grand nombre de clients => Problème du dernier kilomètre   Réseau de cœur

  Interconnecte toutes les lignes   Plateforme de services   Plateforme d’opération, de gestion, etc.


Réseaux télécom (POTS/ATM)

SERVICE NODE ACCESS

NETWORK TO THE TELEPHONY SRVICE NODE

USER PORTS

V5 Interface

SERVICE NODE

V5 Interface

ATM Network

USER PORTS

GW

X

X

X X Access Network to the ATM Service Node


Réseaux télécom sans fil (GSM)

BTS

BSC

MSC

BTS

VLR

HLR AuC

EIR

GMSC PSTN

PMLN ISDN

core network

access network

user

operator


TER TER

Evolution d’architecture

Réseau d’accès Réseau cœur

Plateforme des services

TER

Classique télécom, hiérarchie + surveillance hors de bande

Réseau de transport TER/

Services

Internet

Supervision

FT: 34M 34M 1200 1 1

Services adaptatifs

Access mix (3G+POTS+xxx), proche de l’architecture Tout IP

Réseau d’accès 1

Réseau d’accès N

Réseau cœur

Supervision Services adaptatifs


Réseaux des entreprises   Un réseau local ou quelques LAN interconnectés

  Organisation typique d’un site   Plusieurs sous-réseaux avec les stations de travail

  LAN: typiquement Ethernet   FastEthernet ou Gigabit Ethernet   Architecture en bus logique   Switched Ethernet: une étoile

  Différentes populations d’utilisateurs:   Développeurs/ingénieurs, commerce/marketing, management, etc.

  Routeur central   Aujourd’hui typiquement transport et routage IP

  Un sous-réseau dédié pour les services: serveurs de fichiers, intranet   Annuaires + web-services

  LDAP, SQL, etc., accessible par un serveur Web/pages dynamiques/navigateur

  Plusieurs sites   Plusieurs sites similaires à l’architecture d’un seul site   Interconnexion par un réseau « publique »

  Ligne louée d’un opérateur télécom (VPN L2 ou VPN L1)   VPN par Internet

  Caractéristique pour l’entreprise   Plusieurs accès à son réseau interne par des différentes populations


Réseaux des entreprises

Home worker

Public net Partner

Router

Servers

Remote Office

Dial-up

AP

Router

WLAN Clients

Mobile user


Architecture des services   Définition

  Service est une application distribuée

  Les services peuvent être créés de différentes manières   Différentes architectures

  Distribution des entités   Interaction des entités   Rôles des entités

  Différentes réalisations de chaque entité de l’architecture   OS, application locale   Langages   Accès: interface internes et externes


Cluster Architectures

  Canonical architecture   centralized

Hierarchical management

"overhead" simplicity

Federation of reconfigurable applications


Pipe & Filter Architectures

  Canonical Architecture   Self managing, no flexibility

n Components => n links

C1 C2 C3

Collections of computations, Signature circuit, Signal processing, etc.

Simplicity Self-managing Inflexible


Bridge Architecture

P4/2010

Middleware Additional layer Factorization Network entities

Semantic complexity Bottleneck

  Canonical Architecture –  Required centralized passage for control of input and output –  Very vulnerable

22 RES347 - Modalités | A. Hecker

Bus Architecture

P4/2010

C5

C4 C3

C2

C1

Ci # Cj => n x (n-1) liens

Corba, Integrated Services, etc.

The programmer’s “miracle" solution 0 degree architecture Highly vulnerable structure

  Canonical Architecture –  Automatic broadcasting of all information to members of the community –  Very vulnerable


Client-Server Architecture

P4/2010

SERVER Clients

requests

replies

send/receive messages

rpc

ipc :

  Canonical Architecture –  Point to point link


Tiered Architecture (n-tier)

P4/2010

Web Server

ORB

Application

SQL HTTP

Light Client

Web Browser

Ultra Light Client

Web Browser

HTTP

Web Client

servlet

Light Client

SGBD

  4-tier Architecture for clients with limited access to the network

  3-tier Architecture

  Canonical architecture –  Client server at several levels

Java User Interface


Layer and Protocol Structure

P4/2010

application

manager

emission reception Management

quality and operational management

resources management

  Canonical Architecture –  Attached


Architectures des services   Aujourd’hui le mot clé est SOA

  Service-Oriented Architecture   Paradigme: service au centre de préoccupation

  Indépendant de la réalisation: l’interface standard cache les différences   Unix/Tomcat/JSP vs. Windows/IIS/ASP, etc.

  Création de nouveaux services par l’orchestration des modules indépendants   Service chunks (morceaux de services) = entités/services   Chaque service est un grand bloc fonctionnel   Beaucoup plus grand qu’un objet   Un humain peut créer un processus en spécifiant une chaîne de traitement (work-flow, data warehouse,

etc.)   Echanges standardisées entre les entités (=services)

  Typiquement en XML/WSDL   Sémantique presque sans contrainte

  Eléments clés   Service provider   Service broker

  Annuaire des services disponibles   Service requestor

  Exemples de réalisation   Web-Services: Navigateur + Serveur Web + SOAP + XML + pages dynamiques   CORBA / DCOM / RPC, etc.


Convergence et gestion (1)   Convergence: proposition d’un éventail d’offres télécom par tous les moyens de vente

  S’abonner à une ligne fixe en se connectant avec le mobile sur un guichet virtuel   Les différentes technologies, plateformes se voient remplacées par un socle commun

  Exemple:   Triple-Quadruple play: téléphonie fixe, téléphonie mobile, accès à l’Internet, télévision

  Potentiellement: musique, vidéo en demande, jeux, support de mobilité, service de sécurité, gestion du réseau domestique, …

  Nouveau champ de bataille: qui gère mon frigo intelligent ?   Microsoft vs. France Télécom/Orange ?

  Architectures Tout-IP, IP everywhere, etc.   Ubiquité d’accès à des éléments de l’infrastructure: qui accède à quoi? Contrôle d’accès.

  IMS, SIP,   Mais les contraintes de service restent les mêmes

  Besoin en flexibilité et en adaptation du transport et du traitement des flux   Forte augmentation de la partie logicielle et de la configuration nécessaires dans les équipements

  Le même service par tous les moyens d’accès, l’ubiquité des services   Adaptation du service aux contraintes du « médium »

  Adaptation de fonctionnalités et de propriétés non fonctionnelles (qualité, robustesse, sécurité…)   Découverte des capacités, de l’environnement, adaptation dynamique en fonction des disponibilités

  Exemple:   Transfert des données par TCP   Téléphonie avec des codecs à des débits nécessaires différents, VoIP   Service vidéo avec la qualité adaptative (taille, résolution, codage)


Convergence et gestion (2)   Convergence des domaines: la convergences des supports et des offres

commerciales pour les multimedia, données, communications, etc. entraîne la convergence des marchés et des commerces   Commerces: secteurs télécom, multimédia, informatique s’intercalent

  Exemples:   Fusion de Time Warner et AOL   Vivendi investisseur principal chez Cégétel / SFR   News Corp. rachète MySpace   FT/Orange achète licence pour la Ligue 1   SFR intègre Neuf Télécom, opérateur ADSL pour devenir un opérateur tout service   Google présente un OS pour les mobiles, Apple perturbe les marchés mobiles avec l’iPhone

  Convergences des Sciences   Exemple: informatique et télécommunications

  Sémantique des contenus/échanges s’enrichit, de plus en plus d’intelligence dans les échanges   Virtualisation

  des modules, des nœuds, des réseaux, des infrastructures

  Échanges très variées entre les entités   1980: Tout est fichier   1990: Tout est document   2000: Tout est programme   2010: L’architecture est un programme

  Futur: informatique et nanotechnologie, biologie et informatique, biologie et robotique, …

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Volonté politique   Dérégularisation

  Volonté de dynamiser les marchés   ~1990: privatisation des télécoms nationaux, libéralisation des marchés

  De l’administration publique Postes, Télégraphes et Téléphones vers France Télécom SA   Révolution sans fil

  3-4 opérateurs mobiles dans la plupart des pays européens   L’un des succès de GSM

  Dès 1995: apparition massive des opérateurs virtuels   Fixe

  Call-by-call, preselection, etc.   Hélas peu développé en France

  Mobiles   MVNO: revente des services sans avoir d’infrastructure

  Révolution xDSL   Opérateurs alternatifs actifs sur toutes la gamme des services porteurs   Très développé en France: triple-quadruple play

  ~2000: Création des spectres libres, libération des bandes et/ou simplification de l’attribution des licences des opérateurs sans fil   Bande 2.4 GHz, puis bande 5 GHz

  Futur: probablement une revue du principe d’attribution, attribution fixe peu efficace et techniquement dépassée

  Wireless ISP – FAI sans fil, communautés locales, etc.   « Succès » du WiFi dans les endroits clés, hotspots, etc.

  Réflexion sur l’attribution dynamique du spectre

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Documents

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