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Partage efficace de la bande passante entre les LSP de secours sous MPLS

Mohand Yazid SAIDI Bernard COUSIN Miklós MOLNÁR. Partage efficace de la bande passante entre les LSP de secours sous MPLS. Journées ResCom, 25 septembre 2006. Problématique. Les futures applications Sensibles aux ruptures des connexions Gourmandes en quantité de ressources

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Partage efficace de la bande passante entre les LSP de secours sous MPLS

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

  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 l’utilisation des ressources

  3. Problématique (suite 1) B A C • 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)) Chemin primaire 1 b1 E D F b2 Chemin primaire 2 H I G

  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 l’ensemble de ces chemins de secours

  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. 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. Environnement • MPLS (MultiProtocol Label Switching) • Optimise l’utilisation 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. Protection proactive locale B A C • LSP de type NHOP • Protection contre la panne du lien en aval du nœud d’entrée du LSP de secours • LSP de type NNHOP • Protection contre la panne du lien et du nœud en aval du nœud d’entrée du LSP de secours LSP1 b1B b1A E D F H I G Protection proactive locale sous MPLS

  9. Calculs LSP2 B A C • Calcul distribué des LSP de secours • Configuration des LSP de secours par leurs nœuds d’entrée 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 l’ensemble des LSP de secours protégeant le nouveau LSP LSP1 b2B b1B b1A E D F b3H b3G LSP3 H I G PLR1LSP3 PLR2LSP3

  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. Risques de panne B B’ A C C’ A’ LSP1 • 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 ») b1B’ b1A’ E E’ D F D’ F’ b2G’ LSP3 b3E’ OXC LSP2 H H’ I G I’ G’ (b) Topologie logique (IP) (a) Topologie physique Correspondance entre les pannes (physiques et logiques)

  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. Protection Failure Risk Group (PFRG) B C A LSP1 • Le PFRG d’un LSP de secours est l’ensemble des risques de panne protégés par ce LSP de secours • PFRG (b1A) = {A-B, B} • PFRG(b1B) = {B-C} • PFRG(b2G) = {G-H, SRLG1} • PFRG(b3E) = {E-H, SRLG1} • Allocation optimale Allocation de bande partagée entre les LSP de secours dont les PFRG sont disjoints b1B • Un seul SRLG • SRLG1 = (G-H, E-H) b1A E D F b2G LSP3 b3E LSP2 H I G

  14. Structuration de la bande passante • Deux pools de bande passante pour tout arc u->v : • pool primaire de capacité CPuv • pool de secours de capacité CBuv • Quantité de bande passante de secours optimale allouée sur l’arc u->v = Guv • Quantité de bande passante de secours résiduelle sur l’arc u->v = Ruv Ruv = CBuv - Guv U V Pool Primaire Guv Pool de secours Ruv

  15. Coût de protection • Coût de protection ruv = bande cumulée sur l’arc u->v de tous les LSP de secours protégeant contre le risque r • Le coût optimal de la protection de l’ensemble des risques R sur un arc u->v est Guv : U V

  16. Surcoût de protection et son optimisation • Le surcoût = quantité de bande de secours additionnelle à allouer sur l’arc u->v pour l’établissement d’un nouveau LSP de secours LSPsde bande passante b protégeant contre le risque r0, • Le meilleur LSP de secours LSPs, de bande passante b, pour protéger contre le risque r0minimise :

  17. Réservation simultanées et coûts de protection • Lors des réservations simultanées sur un même arc : • Les nœuds u et v extrémités de l’arc u->v doivent : • Effectuer un contrôle d’admission tenant compte du partage • Connaitre les coûts de protection {ruv}rR de tous les risques de panne

  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. Information nécessaire à l’optimisation • 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. 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 Gux effectivement allouées sur tout arc adjacent u->x Minimiser

  21. Distribution des coûts de protection des risques • Inconvénients • Diffusion d’un message par arc u->v appartenant à l’ensemble 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 l’élaboration ou de la modification des protocoles (protocoles IGP) existants

  22. Méthodes exactes de partage de la bande passante de secours • 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 : L’arc 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 d’un PCEr 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 U V Guv ≤ CBuv<=>  r :ruv≤ CBuv

  23. Partage assurant uniquement le respect des contraintes de bande • Nécessité d’un protocole de communication PLR/PCE • Etablissement et/ou suppression des LSP de secours • Selon le risque r à protéger, le PCEr 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 l’un des liens composant le SRLG protégé si le risque r est un SRLG

  24. Partage assurant uniquement le respect des contraintes de bande • Avantages • Aucune modification des protocoles IGP-TE ou de signalisation n’est nécessaire • Pas de diffusion des coûts de protection • Inconvénients • Pas d’optimisation du surcoût du nouveau LSP de secours • Nécessité d’un 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. 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. Principes • Rr : Ensemble de tous les PLR susceptibles d’établir un LSP de secours de type NHOP ou NNHOP protégeant contre le risque r • RB-C = {B, C} • RD= {A, E, G} • RSRRLG1 = {A, B, E} B C A E D F SRLG1 = (A-B, B-E) H I G

  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 l’ensemble Rr uniquement • Pour optimiser la quantité de bande passante de secours additionnelle • Diffuser l’information {Guv}u->vE dans le réseau Minimiser

  28. Avantages et inconvénients • Avantages • Optimise les surcoûts des LSP de secours • Diminue la quantité d’informations 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 l’ensemble Rr • 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. 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. Conclusion • Le partage de la bande passante entre les LSP de secours permet d’augmenter 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 d’une méthode de partage • Surcoûts des LSP de secours déterminés • Quantité d’informations diffusées dans le réseau

  31. Conclusion

  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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