Réseaux de transport par paquets pour les systèmes radio-mobiles

Les usages mobiles connaissent aujourd'hui une profonde mutation sous l'impulsion du déploiement de nouveaux standards de technologies radio à haut-débit (HSPA et HSPA+) et la disponibilité croissante de clés USB 3G ou de terminaux comme les smartphones, permettant d'accéder facilement, rapidement, massivement à du contenu multimédia riche (par exemple, vidéo, Internet, email, messagerie instantanée, fils RSS, musique, TV mobile, réseaux sociaux ou réalité augmentée) en plus des services classiques de téléphonie et de messagerie de type SMS ou MMS.

Ces nouveaux usages et leur intensité entraînent une augmentation significative, presque exponentielle des volumes de trafics véhiculés par les réseaux radio-mobiles. Ils constituent ainsi un défi majeur pour les opérateurs mobiles qui doivent faire évoluer leur réseau pour absorber ces trafics et continuer à offrir des services de qualité à leurs abonnés. En effet, cette augmentation de trafic ne se traduit pas par une augmentation de revenus proportionnelle. En fait, les revenus moyens par abonnés ont plutôt tendance à rester constants ; même si de nouveaux services et capacités leur sont proposés, ils le sont le plus souvent avec des offres de type « flat-fee » (consommation illimitée des services de données dans le cadre d'une utilisation normale) de façon similaire à ce que l'on constate aujourd'hui dans le domaine de l'accès résidentiel haut-débit sur le DSL, le câble ou l'accès fibre. En conséquence, si les investissements sont faits sur la base des technologies qui ont été utilisées jusqu'à présent pour des infrastructures qui supportaient principalement des services voix, il y a un risque de divergence fort entre les investissements supplémentaires que l'opérateur doit consentir pour écouler les besoins des utilisateurs et les revenus qu'il obtient.

Pour répondre à ce défi, de nouvelles technologies permettant de réduire le coût de l'octet transporté sur l'interface radio sont en cours de déploiement, comme le HSPA+ par exemple, ou le seront bientôt comme le LTE. L'émergence de ces nouvelles technologies et le maintien des revenus par abonné engendrent par conséquent une pression supplémentaire sur le réseau de transport qui achemine les trafics mobiles entre les différents nœuds d'un réseau radio-mobile vers les réseaux externes (type Internet, Intranet, réseau de voix...). Il devient ainsi nécessaire de changer la méthodologie de conception des réseaux de transport pour accroître leur capacité tout en maîtrisant les coûts. Les réseaux de transport de type circuit et ATM sont en effet peu économiques lors du passage à l'échelle. Les technologies de type paquet (IP/MPLS, Carrier Ethernet, MPLS-TP*) commencent à être déployées pour traiter cette problématique. Ces technologies sont plus avantageuses économiquement, plus évolutives, plus adaptées à véhiculer et optimiser des flux de trafic massivement constitués de services de données (avec des caractéristiques de variation de débit très forte en cours de session).

Cet article expose les défis techniques qui doivent être adressés lors de la migration d'un réseau de transport mobile conventionnel vers un réseau de transport tout paquet. Ces défis sont divers. Ils recouvrent les besoins inhérents aux déploiements de nouveaux standards radio (débit très élevé, nouvelles interfaces des nœuds mobiles, nouveaux protocoles, nouvelles topologies), la nécessité de supporter sur un même réseau de transport des technologies mobiles de différentes générations (compatibilité avec la base installée), la nécessité de gérer la qualité de service de bout en bout pour chaque service de façon différenciée, la nécessité de disposer de techniques permettant l'auto-rétablissement des réseaux de transport avec des performances au moins aussi bonnes que celles des réseaux conventionnels, le besoin de disposer d'outils simples et efficaces permettant de gérer et superviser un réseau de plus en plus complexe (en termes de services et de volumes de trafic échangés) et enfin de s'assurer que le nouveau réseau de transport déployé peut passer à l'échelle. L'article décrit comment les nouvelles technologies de transport par paquets répondent à ces points et quels sont les principaux mécanismes qui permettent de réaliser les fonctions précédentes de façon efficace et maîtrisée.

Le lecteur trouvera un tableau des sigles et abréviations en fin d'article (cf. tableau 4).