Étude d'une architecture de commutateur ATM haut débit avec respect de la qualité de service

A. Stoica

LIP6 2002/015: THÈSE de DOCTORAT de l'UNIVERSITÉ PARIS 6 LIP6 / LIP6 research reports
151 pages - Mai/May 2002 - French document.

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Thème/Team: Architecture des Systèmes Intégrés et Micro-Électronique

Titre français : Étude d'une architecture de commutateur ATM haut débit avec respect de la qualité de service
Titre anglais : Study of a high thoughput ATM switching architecture respecting the quality of service

Résumé : La garantie de la qualité de service dans les réseaux haut débit est devenu dans ces dernières années un enjeu majeur de l'industrie des télécommunication. Notre recherche porte sur les architectures d'équipements ATM et vise la conception de commutateurs possédant une valence élevée (bande passante et nombre de connexions) et qui garantissent une qualité de service supérieure. Le mémoire est divisé en deux parties : Une première partie étudie comment améliorer une architecture existante de commutateur ATM, construite autour du bus à réservation de bande passante (et utilisant donc une technique de commutation de circuit). Cette architecture permet de fournir des garanties absolues en terme de débit, et l'étude cherche à augmenter la bande passante et le nombre de connexions de cette architecture qui possède de réels atouts en ce qui concerne la qualité de service. La deuxième partie du mémoire étudie une architecture de commutateur dont le dispositif de commutation est une matrice utilisant la commutation de paquets (c'est à dire sans réservation de bande passante). Dans ce type d'architecture, la cause principale de la dégradation de la qualité de service est le goulot d'étranglement représenté par la matrice de commutation de paquets. Les matrices de commutation de paquets ne sont pas à priori conçues pour gérer des priorités. La performance en termes de qualité de services d'une architecture de ce type dépend essentiellement des stratégies utilisées pour l'ordonnancement des files d'attente situées au niveau des ports d'entrée. L'étude propose une architecture de commutation basée sur l'envoi de notifications qui sert à réaliser un triage du trafic entrant en vue d'une amélioration de la qualité de service globale de l'architecture. Les performances d'une architecture générique à commutation de paquets utilisant cette technique ont été évaluées à l'aide d'un simulateur.

Abstract : The guarantee of the quality of services of the high throughput networks became in the recent years a major objective of the telecommunications industry. Our research is oriented on ATM switching architectures and aims the conception of switches characterized by an elevated valence (throughput and number of connections) and which guarantee a superior quality of services. The thesis is divided in two parts: In the first part we have studied how to improve an existing switching ATM architecture, constructed around a throughput reservation bus (and using therefore the technique of circuit commutation). This architecture allows to provide absolute guarantees in term of throughput, and we looked forward to increase the throughput and the number of connections of this architecture who possesses real assets concerning the quality of services. The second part of the thesis studies an architecture in which the switching device use the packets commutation principle (meaning therefore that throughput reservation isn't used). Concerning this type of architecture, the main reason of the deterioration of the quality of services is the bottleneck represented by the packets commutation matrix. The matrixes using packets commutation are priori not conceived to manage priorities. The performance in terms of quality of services of this type of architecture depends essentially of the scheduling strategies used for the queues situated at the input ports. We suggest a switching architecture based on the consignment of notifications used to sort the incoming traffic in order to improve the global quality of service of this architecture. The performances of a generic switching architecture with packet commutation using this technique was evaluated by simulation.

Mots-clés : ATM, réseaux, haut debit, qualité de service, architecture, commutation, ordonnacement, files d'attente

Key-words : ATM, network, high throughput, QoS, quality of service, architecture, switch, queuing

Publications internes LIP6 2002 / LIP6 research reports 2002

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