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Résumé

La technologique utilisée dans les réseaux de télécommunication à commutation de paquets est en développement permanent. La tendance actuelle est orientée vers la mutualisation des services voix et données, de leurs infrastructures et des techniques associées (réseaux IP/MPLS, QoS dans Internet). Les méthodes classiques utilisées pour l'évaluation de performances des ces réseaux sont la modélisation analytique et la simulation événementielle. La simulation événementielle requiert des temps de calcul prohibitifs, tandis que les modèles issus des méthodes analytiques manquent parfois de précision. Le travail présenté dans cette thèse définit un cadre de modélisation appelé Simulation Hybride Distribuée qui combine de manière rigoureuse la théorie différentielle du trafic et la simulation événementielle. Dans une première technique, les ressources du réseau sont partitionnées en domaines dont certains sont simulés par événements, et les autres sont modélisés par des équations intégrées numériquement. La seconde technique proposée permet la circulation de trafics simulés par événements sur les ressources du réseau modélisées par des équations. La simulation hybride permet ainsi de prolonger la modélisation analytique au-delà de ses limites théoriques. Elle permet également de concevoir des modèles d'évaluation de performances très généraux et de développer des logiciels plus performants en temps de calculs. Un prototype de simulateur hybride a été conçu. Il permet de modéliser précisément des routeurs Internet Diffserv et MPLS, le protocole TCP ainsi que diverses sources de trafic multimédia (Audio, Vidéo). Pour réduire les temps de calcul, le simulateur peut être parallélisé. En ce sens, un nouveau noyau de communication de l'environnement de parallélisme LANDA a été conçu. Il offre une bibliothèque à la norme MPI et permet d'utiliser simultanément et efficacement (latence, bande passante) plusieurs media de communication haut-débit ainsi que la mémoire commune SMP.

Abstract

Technology used for telecommunication packet-switched networks is in constant evolution. Current trends are directed towards mutualisation of voice and data services and of their infrastructures and technologies (IP/MPLS networks and QoS in Internet). Analytic modelling and event-driven simulations are the common ways to evaluate performance of these networks. But event-driven simulations require huge processing time whereas models resulting from analytic methods can lack of accuracy. This thesis defines a framework called Distributed Hybrid Simulation, which rigorously combines the differential traffic theory and event driven simulations. In a first technique, network resources are partitioned in domains. Some of them are simulated by events, and the others are modelled by numerically integrated differential equations. The other technique allows propagation of event-driven traffics over networks modelled by differential equations. Thus Hybrid Simulation pushes back the theoretical limits of analytic modelling and allows one to design general performance evaluation models and less time-consuming software. A Hybrid simulator prototype has been developed. One can model Internet Diffserv and MPLS routers, TCP protocols and various multimedia traffic sources (Audio, Video). To even more reduce processing time, the simulator can be parallelized. So a new communication kernel has been designed for the LANDA environment. It proposes a MPI software library that allows a latency-efficient and bandwidth-efficient use of several communication interfaces and SMP shared memory.

Mots-Clés / Keywords

Théorie différentielle du trafic; Files d'attente; Simulation événementielle; Simulation hybride distribuée; Réseaux IP/MPLS multiservices; Sources de trafic multimédia; Modèles TCP; Parallélisme haut-débit; Passage de messages; Differential traffic theory; Queuing; Event-driven simulation; Distributed hybrid simulation; IP/MPLS multiservice networks; Multimedia traffic sources; TCP models; High bandwidth parallelism; Message passing;