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Revue TELECOM 181 - La QoS au service de la flexibilité

Articles Revue TELECOM

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30/05/2017



LA QoS AU SERVICE DE

LA FLEXIBILITE

 




Par Noëmie Simoni & Pierre-Yves Hébert dans la revue TELECOM n° 181
 

Les défis d’aujourd’hui sont d’offrir et d’intégrer les nouveaux usages. Pour ce faire flexibilité et agilité sont primordiales. Comment réduire les temps de mise sur le marché des innovations, faire converger les services existants avec une efficacité opérationnelle. Une solution est de repenser la mise en œuvre de la QoS (« Qualité de Service ») pour qu’elle soit « au service » de la flexibilité.

L’écosystème d’aujourd’hui apporte son lot d’évolutions et d’innovations qu’il nous faut maîtriser. En effet, le Cloud, l’Internet des objets (IoT), les nouvelles architectures de réseaux - Software Defined Network (SDN) et Network Function Virtualization (NFV) - présentent des caractéristiques et des avantages qui en font des solutions qu’il nous faut adapter aux nouveaux usages qui demandent une plus grande flexibilité de l’offre des fournisseurs et de nouvelles diversités des exigences du service demandé.

Cette gestion peut-elle reposer sur la gestion de la QoS ? La réponse est positive à condition de donner tout son sens à cet acronyme. Le terme QoS est souvent défini « comme la capacité à véhiculer dans de bonnes conditions un type de trafic donné ». C’est-à-dire que le seul « service » considéré est celui du réseau. Or dans une ère où tout est service, une application est une composition de services applicatifs, de services réseaux et des services des différents équipements présents dans la session. Et comment doit-on interpréter « bonnes conditions » ? En fait, un service est l’exécution d’une fonction dont le comportement est influencé par les caractéristiques du contexte d’exécution. C’est pourquoi la formulation d’une définition générique de la QoS serait plutôt « la capacité à fournir un service conforme aux exigences non fonctionnelles », c’est-à-dire aux exigences relatives à la façon dont le service est rendu et non à sa finalité (aspects fonctionnels) ; cela signifie, en d’autres termes, que « Qualité » se réfère au comportement du service. En fait, à chaque QoS différente correspond un service différent. Ce qui veut dire que chaque service doit spécifier sa fonctionnalité, son contrat de QoS et les conditions d’utilisation. Celà étant dit, comment s’assurer et contrôler le bon déroulement d’un service ?
 


L’offre de « service »

Aux deux extrémités de la chaîne nous trouvons aujourd’hui les services du cloud et de l’IoT.

Le cloud qui, par rapport aux systèmes informatiques traditionnels sur site, avec investissement initial et amortissement, propose un modèle locatif permettant de réduire le risque financier et de moins solliciter la trésorerie - transformation des dépenses d’investissement (CAPEX) en dépenses d’exploitation (OPEX) -, ce qui permet aux clients du cloud de bénéficier de conditions tarifaires attractives et de déployer plus rapidement leurs services IT. Les ressources informatiques, accessibles à tout moment et depuis n’importe quel site avec des liens de communication adaptés, donnent une palette de solutions personnalisées. Elles permettent un redimensionnement rapide de l’IT et ainsi de s’aligner en permanence à la hausse ou à la baisse avec les besoins réels de l’organisation.

L’IoT qui, de par sa capacité à tout connecter, permet au monde numérique de contrôler n’importe quels objets du monde réel, introduit sa capacité à conférer de la flexibilité et des automatismes à des services fortement personnalisés à travers les informations remontées grâce aux observations.

Du côté réseau, nous trouvons le NaaS (Network as a Service) avec le SDN et les NFV forts de leurs propriétés de virtualisation et de programmabilité.

Alors que les opérateurs cherchent à optimiser leurs investissements et à générer de nouveaux revenus, ils doivent répondre aux contraintes imposées par la forte croissance du trafic tirée par l’essor du Cloud et le développement de l’IoT, avec une architecture réseau de plus en plus complexe et des réseaux qui doivent fournir plus de fonctionnalités. Les nouveaux paradigmes en émergence comme le SDN et le NFV semblent prometteurs pour simplifier l’architecture et la rendre plus agile à gérer en s’appuyant sur les propriétés de la programmabilité et de la virtualisation et faire évoluer les réseaux vers des NaaS.

























En effet, en faisant abstraction physiquement des équipements réseau, le SDN propose une interface centrale pour piloter dynamiquement le réseau, tout en isolant les contraintes d’interfaces et autres spécificités associées à ces équipements. Les administrateurs réseau peuvent contrôler et intervenir à distance et en temps réel sur le réseau, indépendamment de la présence physique des équipements. En mettant l’intelligence à un niveau plus haut du réseau, au niveau de la mise à disposition de services, les ressources peuvent être utilisées à la demande, rendant les architectures réseau plus simples et plus dynamiques… De son côté, le NFV permet la virtualisation de nombreuses fonctions réseau et par là leur exécution dans différents environnements fournis par des fournisseurs différents, tout en garantissant une bonne portabilité et interopérabilité. Ainsi, du côté réseau, on essaye aussi de réduire le CAPEX et l’OPEX et d’être efficace en introduisant des fonctions réseaux à la volée, sans avoir à installer de nouveaux équipements.
 


Les besoins

Les entreprises sont confrontées à des changements dans leur environnement (politique, économique, socioculturel, technologique, écologique, légal) qui peuvent représenter des menaces ou des opportunités, ainsi qu’à des pressions fluctuantes du marché (concurrence entre acteurs établis, pouvoir de négociation des clients et des prestataires, apparition de nouveaux concurrents, produits de remplacement). Elles doivent adapter en permanence leur stratégie business et IT, réduire le cycle de vie des projets, produire mieux ou davantage avec moins de ressources. Ces ressources de toutes natures doivent pouvoir être rapidement réservées, mises en service et retirées selon le besoin.

En général, l’utilisateur d’aujourd’hui désire accéder à des services personnalisés au moment où il le souhaite, sans contrainte géographique ou de réseau d’accès, en utilisant potentiellement n’importe quel terminal (notion de « anytime, anywhere, anyhow »).

La demande repose donc sur une composition dynamique de micro services en fonction des besoins fonctionnels et non fonctionnels de l’utilisateur, de ses préférences et de son contexte ambiant (notion de « every service for everyone »). Autrement dit, au cours d’une même session, des services appartenant aux différents domaines Telco, Web et IT peuvent être sélectionnés, combinés, exécutés et retirés à la demande. Le réseau tient compte des usages et de l’environnement ambiant. On lui demande d’assurer la continuité de la session de services personnalisée au cours de la mobilité spatiale et temporelle de l’utilisateur.

L’utilisateur choisit un service donné (exigences fonctionnelles) ayant un certain comportement (exigences non fonctionnelles) qui est défini à travers sa QoS, c’est-à-dire ses exigences comportementales (il choisit les deux à la fois).
 


La gestion de la QoS

La démarche générale pour la mise en place de tout système de management consiste en premier lieu à établir une politique et à définir des objectifs. En second lieu, elle consiste à mesurer les écarts par rapport aux engagements de façon à atteindre les objectifs et, une fois ces objectifs atteints, y rester dans la durée.

Si nous repartons de notre définition, les objectifs, pour chacun des services sollicités, prennent la forme d’exigences non fonctionnelles exprimées par un client dans un SLA (Service Level Agreement). L’accord sur le niveau de service est un accord formel entre le prestataire et le client dans lequel est consigné, à l’issue d’une négociation, l’ensemble des engagements du prestataire relativement aux services fournis au client. Les exigences non fonctionnelles décrivent les caractéristiques du système et les effets de ces caractéristiques sur le service rendu à l’utilisateur. Ces caractéristiques viennent en complément des exigences fonctionnelles. Pour être qualifiées d’exigences, elles doivent être mesurables, faute de quoi il s’agit simplement de buts ou d’intentions de conception. Elles sont par conséquent associées à un certain nombre de critères de QoS, ainsi qu’à diverses métriques ou paramètres mesurables.

Afin de pouvoir surveiller en phase d’exploitation que les objectifs sont bien respectés, il faut avoir analysé au préalable ces métriques de QoS. La détermination des plages de validité au sein desquelles ces métriques peuvent évoluer nécessite de réaliser en phase de conception une analyse de performance. Cette analyse peut s’appuyer sur plusieurs méthodes : analyse mathématique (modélisation), simulation logicielle, observation d’un système réel sur le terrain, ou encore observation d’un système réel en environnement contrôlé en simulant le comportement d’utilisateurs réels.

Ainsi en phase de conception, nous aurons les valeurs nominales caractérisant le comportement du service dans une certaine utilisation et les valeurs seuils à partir desquelles il y a dysfonctionnement du dispositif. En phase d’exploitation, les mesurages effectués précédemment doivent permettre à la fonction de contrôle de déceler un changement de comportement et de notifier que le service ne respecte pas son contrat.

Autrement dit, il n’y a pas de gestion de la QoS sans que l’on ait convenu au préalable des objectifs de qualité de service à atteindre. Il n’y a pas non plus de gestion sans mesure, c’est-à-dire sans métrologie, afin de vérifier que les engagements sont tenus.
 

Comment définir des objectifs comportementaux ?
Les exigences non fonctionnelles comprennent les exigences liées aux aspects comportementaux du service influencés par l’exécution de la fonction de traitement ou de transfert de l’information. Un utilisateur qui demande un service s’attend en effet à ce que le support soit le plus « transparent » possible, autrement dit que ce dernier ait le moins d’impact possible sur le traitement ou transfert du contenu. Cette notion de « transparence » est déclinée de quatre façons.

En premier lieu, la « transparence temporelle et spatiale » exprime le fait qu’il soit possible de traiter ou de transférer le contenu chaque fois que l’utilisateur en produit, et aussi longtemps que dure sa génération, là où il se trouve. Ce comportement correspond à la notion de disponibilité.

En second lieu, la « transparence sémantique » exprime le fait que la fonction de traitement ou de transfert doive préserver l’exactitude et la complétude du contenu, doive ne pas altérer l’information. Ce comportement correspond à la notion d’intégrité.

En troisième lieu, la « transparence à la distance » exprime le fait de pouvoir opérer n’importe quel traitement ou mise en relation sans changer la relation temporelle intrinsèque aux informations générées. Ce comportement correspond à la notion de délai.

Enfin, la « transparence au comportement de la source » exprime le fait de traiter ou de transférer le contenu généré à chaque instant. Ce comportement correspond à la notion de capacité.

La QoS peut donc être associée à quatre critères génériques nécessaires et suffisants pour rendre compte du comportement de n’importe quel service à savoir : la Disponibilité, l’Intégrité, le Délai et la Capacité auxquels sont associés à des paramètres mesurables pour pouvoir donner des garanties quantitatives au client.
 


QoS et flexibilité

Tous ces services qui s’offrent à nous à travers toutes sortes de plates-formes (cloud, IoT, NaaS), ou plus précisément à travers des annuaires ou des catalogues, devraient nous proposer, en même temps que les fonctionnalités, les QoS associées. Ainsi, l’utilisateur pourra faire ses choix en conséquence et aussi choisir des services dont il peut ajuster les paramétrages pour que la QoS qu’il souhaite soit gérée automatiquement en fonction de ses attentes. En effet, pour des fonctionnalités équivalentes, on peut avoir des QoS différentes et des fournisseurs différents peuvent offrir à des prix différents des services aux fonctionnalités et QoS équivalentes. La QoS permettait déjà de faire la différenciation des flux sur nos réseaux, elle peut, dans notre nouvel écosystème où tout est service, être généralisée et être au « service » de la flexibilité de toute la chaîne de composition de service. 

 

Les auteurs


Pierre-Yves Hébert 
Vice-président de l’Afutt et membre du CA de Crestel, vice-président du User Group de l’ETSI.
Après avoir occupé diverses fonctions opérationnelles puis stratégiques dans les services Télécommunications d’EDF, Pierre-Yves Hébert est conseiller à l’Afutt depuis 1996. Il est en charge de l’animation du Club Qostic où se développe entre opérateurs, universitaires et spécialistes de la mesure un consensus sur les méthodes d’évaluation de la qualité des services. Il participe aux activités de normalisation de l’ETSI en y faisant valoir le point de vue des utilisateurs.


Noëmie Simoni
,
 Professeur émérite de Télécom-ParisTech, est animatrice d’un groupe de recherche sur l’Architecture et Ingénierie des Réseaux et Services (AIRS) au Département Informatique et Réseau. Ses centres d’intérêts de recherche sont essentiellement la gestion de la QoS E2E et la modélisation architecturale et informationnelle des systèmes complexes.

Elle a participé à plusieurs projets de recherche, elle a dirigé de nombreux contrats industriels et une trentaine de thèse. Elle a publié plus d’une centaine d’articles techniques et a été co-auteur du livre sur le réseau et la gestion des services. Elle a participé et dirigé un ouvrage sur les NGS (Nouvelles Générations de Services) intitulé “Des réseaux intelligents à la nouvelle génération de services”. Elle a lancé en 1993 et présidé depuis la conférence GRES sur la gestion les réseaux et services qui se tient tous les deux ans, parrainée entre autre par les opérateurs de télécommunications.


 

 

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