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1 Partage efficace de la bande passante entre les LSP de secours sous MPLS Mohand Yazid SAIDI Bernard COUSIN Miklós MOLNÁR Journées ResCom, 25 septembre.

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1 1 Partage efficace de la bande passante entre les LSP de secours sous MPLS Mohand Yazid SAIDI Bernard COUSIN Miklós MOLNÁR Journées ResCom, 25 septembre 2006

2 2 Problématique Les futures applications Sensibles aux ruptures des connexions Gourmandes en quantité de ressources Solution : Ingénierie du trafic dans les réseaux Protection contre les pannes Eviter la coupure des connexions Garantir les contraintes de temps des applications Optimisation de lutilisation des ressources

3 3 Problématique (suite 1) Constat : Certains chemins de secours ne peuvent pas être actifs en même temps Partager les ressources sur les parties communes à ces chemins de secours bw(D->E) = bw(E->F) = Max (bw(b1), bw(b2)) A C D F G I Chemin primaire 1 b1 B H E b2 Chemin primaire 2

4 4 Problématique (suite 2) Objectifs : Déterminer un ensemble de chemins de secours permettant de : Protéger le chemin primaire au maximum Minimiser la quantité de bande passante additionnelle allouée à lensemble de ces chemins de secours

5 5 Plan Environnement et hypothèse Partage et optimisation de la bande passante de secours additionnelle Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours Partage optimal avec une distribution ciblée des coûts de protection Conclusion

6 6 Plan Environnement et hypothèse Partage et optimisation de la bande passante de secours additionnelle Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours Partage optimal avec une distribution ciblée des coûts de protection Conclusion

7 7 Environnement MPLS (MultiProtocol Label Switching) Optimise lutilisation des ressources du réseau Flexibilité offerte pour le choix des LSP Récupération rapide lors des pannes par reroutage du trafic Délais de récupération inférieurs à 50 ms Répandu dans les réseaux actuels Protection proactive locale : LSP de secours de type « Next Hop » (NHOP) LSP de secours de type « Next Next Hop » (NNHOP)

8 8 Protection proactive locale A C D F G I LSP1 b1 A b1 B B H E Protection proactive locale sous MPLS LSP de type NHOP Protection contre la panne du lien en aval du nœud dentrée du LSP de secours LSP de type NNHOP Protection contre la panne du lien et du nœud en aval du nœud dentrée du LSP de secours

9 9 Calculs A C D F G I LSP1 b1 A b1 B LSP2 B H E b2 B LSP3 PLR1 LSP3 PLR2 LSP3 b3 G b3 H Calcul distribué des LSP de secours Configuration des LSP de secours par leurs nœuds dentrée appelés PLR (pas de nœud central de calcul) Calcul en ligne des LSP de secours Conservation de tous les LSP établis avant le calcul de lensemble des LSP de secours protégeant le nouveau LSP

10 10 Type de pannes Hypothèse Pannes simples Au plus, un seul composant physique peut être en panne, à un instant donné Le délai de réparation de la panne est très petit devant le délai moyen entre deux pannes

11 11 Trois risques de panne : Risque de panne de type nœud Risque de panne de type lien Risque de panne de type SRLG (« Shared Risk Link Group ») Risques de panne A C D F G I B H E Correspondance entre les pannes (physiques et logiques) A C D F G I B H E (a) Topologie physique LSP1 b1 A (b) Topologie logique (IP) OXC LSP2 LSP3 b2 G b3 E b1 B

12 12 Plan Environnement et hypothèse Partage et optimisation de la bande passante de secours additionnelle Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours Partage optimal avec une distribution ciblée des coûts de protection Conclusion

13 13 Protection Failure Risk Group (PFRG) Le PFRG dun LSP de secours est lensemble des risques de panne protégés par ce LSP de secours PFRG (b1 A ) = {A-B, B} PFRG(b1 B ) = {B-C} PFRG(b2 G ) = {G-H, SRLG1} PFRG(b3 E ) = {E-H, SRLG1} Allocation optimale Allocation de bande partagée entre les LSP de secours dont les PFRG sont disjoints A C D F G I B H E LSP1 b1 A LSP2 LSP3 b2 G b3 E b1 B Un seul SRLG SRLG1 = (G-H, E-H)

14 14 Structuration de la bande passante Deux pools de bande passante pour tout arc u->v : pool primaire de capacité CP uv pool de secours de capacité CB uv Quantité de bande passante de secours optimale allouée sur larc u->v = G uv Quantité de bande passante de secours résiduelle sur larc u->v = R uv R uv = CB uv - G uv Pool Primaire Pool de secours R uv G uv U V

15 15 Coût de protection Coût de protection r uv = bande cumulée sur larc u->v de tous les LSP de secours protégeant contre le risque r Le coût optimal de la protection de lensemble des risques R sur un arc u->v est G uv : U V

16 16 Surcoût de protection et son optimisation Le surcoût = quantité de bande de secours additionnelle à allouer sur larc u->v pour létablissement dun nouveau LSP de secours LSP s de bande passante b protégeant contre le risque r 0, Le meilleur LSP de secours LSP s, de bande passante b, pour protéger contre le risque r 0 minimise :

17 17 Réservation simultanées et coûts de protection Lors des réservations simultanées sur un même arc : Les nœuds u et v extrémités de larc u->v doivent : Effectuer un contrôle dadmission tenant compte du partage Connaitre les coûts de protection { r uv } r R de tous les risques de panne

18 18 Plan Environnement et hypothèse Partage et optimisation de la bande passante de secours additionnelle Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours Partage optimal avec une distribution ciblée des coûts de protection Conclusion

19 19 Information nécessaire à loptimisation Pouvoir déterminer en ligne un LSP de secours : La topologie Le LSP primaire Les surcoûts des arcs de la topologie par rapport au risque à protéger Quelle information transmettre à quels nœuds pour pouvoir déterminer les surcoûts des arcs ?

20 20 Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours Distribution des coûts de protection des risques [Kini, 2001] Chaque nœud u de la topologie diffuse les coûts de protection de tout risque r et les quantités de bande passante de secours G ux effectivement allouées sur tout arc adjacent u->x Minimiser

21 21 Distribution des coûts de protection des risques Inconvénients Diffusion dun message par arc u->v appartenant à lensemble des LSP de secours construits en ligne Message contenant tous les surcoûts de protection de tous les risques Taille du message diffusée élevée dans le cas de réseaux larges Nombre de messages diffusés élevé Nécessité de lélaboration ou de la modification des protocoles (protocoles IGP) existants

22 22 Partage assurant uniquement le respect des contraintes de bande [Vasseur, 2004] Pour une allocation respectant les contraintes de bande passante de secours sur un arc u->v : Larc u->v peut être utilisé par un nouveau LSP de secours de bande passante b et protégeant contre le risque r si et seulement si : Attribution dun PCE r à chaque risque de panne r pour : Stockage des coûts de protection de tous les arcs participant à la protection contre le risque de panne r Calcul des LSP de secours respectant les contraintes de bande passante de secours et protégeant contre le risque r G uv CB uv r : r uv CB uv Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours UV

23 23 Nécessité dun protocole de communication PLR/PCE Etablissement et/ou suppression des LSP de secours Selon le risque r à protéger, le PCE r doit être implanté sur : Un des nœuds extrémités du lien protégé si le risque r est de type lien Le nœud protégé si le risque r est de type nœud Un des nœuds de lun des liens composant le SRLG protégé si le risque r est un SRLG Partage assurant uniquement le respect des contraintes de bande

24 24 Partage assurant uniquement le respect des contraintes de bande Avantages Aucune modification des protocoles IGP-TE ou de signalisation nest nécessaire Pas de diffusion des coûts de protection Inconvénients Pas doptimisation du surcoût du nouveau LSP de secours Nécessité dun nouveau protocole pour la communication PLR/PCE et génération de messages supplémentaires Nécessité de regroupement des SRLG non disjoints en un SDLG géré par un même PCE

25 25 Plan Environnement et hypothèse Partage et optimisation de la bande passante de secours additionnelle Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours Partage optimal avec une distribution ciblée des coûts de protection Conclusion

26 26 Principes R r : Ensemble de tous les PLR susceptibles détablir un LSP de secours de type NHOP ou NNHOP protégeant contre le risque r R B-C = {B, C} R D = {A, E, G} R SRRLG1 = {A, B, E} A C D F G I B H E SRLG1 = (A-B, B-E)

27 27 Principes (suite) Pour assurer le respect des contraintes de la bande passante de secours Pour tout risque r de type lien ou nœud, envoyer les structures des LSP de secours, leurs bandes et le risque r protégé au nœuds de lensemble R r uniquement Pour optimiser la quantité de bande passante de secours additionnelle Diffuser linformation {G uv } u->v E dans le réseau Minimiser

28 28 Avantages et inconvénients Avantages Optimise les surcoûts des LSP de secours Diminue la quantité dinformations diffusées dans le réseau Inconvénients Modification des protocoles de signalisation pour transmettre les structures des LSP de secours protégeant contre le risque r aux nœuds de lensemble R r Modification des protocoles IGP-TE pour la diffusion des quantités des bande passante de secours allouées sur les arcs Technique appropriée pour des LSP de secours de type NHOP ou NNHOP

29 29 Plan Environnement et hypothèse Partage et optimisation de la bande passante de secours additionnelle Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours Partage optimal avec une distribution ciblée des coûts de protection Conclusion

30 30 Conclusion Le partage de la bande passante entre les LSP de secours permet daugmenter la disponibilité de la bande passante Les méthodes exactes de partage de la bande passante permettent la détermination des LSP de secours Utilisation du partage respect des contraintes de bande passante de secours Critères de choix dune méthode de partage Surcoûts des LSP de secours déterminés Quantité dinformations diffusées dans le réseau

31 31 Conclusion Méthode exacte de partage de la bande passante de secours AvantagesInconvénients Distribution des coûts de protection des risques Optimisation de la bande passante additionnelle de secours Génération dune quantité élevée de trafic Partage assurant uniquement le respect des contraintes de bande Aucune diffusion et aucune modification des protocoles existants pour son implémentation Pas doptimisation de la bande passante de secours Partage optimal avec une distribution ciblée des coûts de protection Optimisation de la bande passante additionnelle de secours Contraintes sur le type de LSP de secours à utiliser

32 32 Bibliographie [Kini, 2001] S. Kini, M. Kodialam, T.V. Lakshman, S. Sengupta, C. Villamizar. Shared Backup Label Switched Path Restoration. draft- kini-restoration-shared-backup-01.txt, May 2001 [Le-roux, 2002] JL. Le Roux, G. Calvignac. A method for an Optimized Online Placement of MPLS Bypass Tunnels". draft- leroux-mpls-bypass-placement-00.txt, February 2002 [Vasseur, 2004] JP Vasseur, A. Charny, F. Le Faucheur, J. Achirica, JL. Le Roux. Framework for PCE-based MPLS-TE Fast Reroute Backup Path Computation. draft-leroux-pce-backup-comp-frwk- 00.txt, July 2004


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