Par Jean-Michel Cornu [1]

Les protocoles TCP/IP datent des années 1970. La version 4 du protocole internet que nous utilisons actuellement (IPv4) date de 1979 et une nouvelle version IPv6 est en cours de déploiement. Mais qu’y aura-t-il après l’internet ?

Pour l’avenir, deux grandes tendances semblent se dessiner sur lesquelles s’accordent les différentes visions :

• une augmentation significative des débits
• et l’omniprésence du réseau qui devient pervasif et intègre des objets intelligents et communicants et des réseaux de capteurs.

Les opérateurs de télécommunications préparent la prochaine génération

Les cœurs de réseaux de prochaine génération (NGN, Next Generation Networks) font l’objet de nombreux travaux au sein des différentes instances de normalisation, au niveau régional (ETSI en Europe, ATIS en Amérique du Nord etc.) et au niveau international, notamment dans le cadre de l’Union Internationale des Télécommunications (UIT). Les réseaux sont vus différemment suivant que l’on vient du multimédia, du monde de la sécurité, de la mobilité… L’aspect fédérateur pris en compte dans l’approche NGN est la valeur pour l’utilisateur final. Il s’agit d’éliminer les frontières entre les différents réseaux pour avoir du sans couture (seamless) et de l’ubiquité.

Actuellement, nous sommes en phase de transition. Il existe des réseaux multiples avec des terminaux simples pour des services disparates (téléphonie, télévision, internet…). L’objectif des projets autour du NGN est de s’acheminer vers une convergence des réseaux autour des modes paquets, des terminaux multimédias et multimodes, et de services reliés entre eux, sécurisés, accessibles vian’importe quel réseau d’accès et n’importe quel terminal fixe ou mobile (convergence fixe-mobile), indépendants du réseau de transport. Les nouveaux réseaux vus par l’UIT doivent rendre plus facile la création de services (en s’appuyant sur des capabilities – « potentialités » – fournies par le réseau), leur achat et leur utilisation, leur distribution et leur maintenance. L’objectif, selon les indications des opérateurs les plus impliqués dans cette première phase de standardisation, est de réduire le coût de production des services de 30 à 40 %.

Organisation des travaux sur le NGN
Plusieurs organisations de normalisation travaillent actuellement sur des sujets concernant les réseaux de prochaine génération et il existe un réel besoin de coordonner et d’établir les priorités de ces efforts. Une approche raisonnable serait de positionner le cadre global du projet NGN dans la perspective moyen et long terme des activités de l’UIT et, dans ce cadre, intégrer les travaux techniques spécifiques et à plus court terme développés dans les autres organismes (à caractère régional, tels que ETSI, ATIS etc., ou bien dans les forums spécialisés tels que 3GPP, OMA, IETF, IEEE, DSL Forum etc.).

L’UIT-T (Secteur Télécommunications de l’UIT, ITU-T en anglais) dispose de diverses commissions d’étude (Study Groups – SG) qui travaillent sur plusieurs domaines (par exemple la SG15 sur les réseaux de transport, la SG19 sur les mobiles etc.). Ainsi, suite à la réorganisation de ITU-T décidée par l’assemblée mondiale (WTSA), la commission SG13 est devenue le groupe leader sur les réseaux de prochaine génération, avec la responsabilité de coordonner le projet NGN.

Après une étape préliminaire engagée en Juillet 2003, le Focus Group on NGN (FG NGN) a été créé en Juin 2004 pour rassembler les différentes expertises autour d’un projet à durée limitée et bien focalisé, avec l’objectif d’accélérer la production des premières spécifications de l’ITU-T dans le domaine des NGN. Le groupe doit produire ses premiers rapports en cours d’année 2005 (version 1). Le SG13 intégrera les produits du FG NGN dans son projet global en cours de définition.

Le planning du FG NGN est très ambitieux avec une réunion tous les deux mois. Sept groupes de travail ont été mis en place pour atteindre ces objectifs :

• Les services : WG1 SR – Services and Requirements (la discussion sur les services de type internet a été abordée au dernier meeting) ;
• L’architecture fonctionnelle (basée sur les spécifications 3GPP IMS en version 1) et la mobilité (limitée à la nomadicité en version 1) : WG2 FAM – Functional Architecture and Mobility ;
• La qualité de service (y compris sur l’accès xDSL) : WG3 QoS – Quality of Service ;
• Les fonctionnalités de contrôle et de signalisation : WG4 CSC – Control & Signaling ;
• Les fonctionnalités de sécurité : WG 5 Sec – Security Capabilities ;
• Les évolutions et la migration des réseaux actuels vers le NGN : WG 6 Evol – Evolution ;
• Les futures spécifications du réseau de transport basé sur les paquets : WG 7 FPBN Future Packet Based Networks (plutôt prévues pour les versions suivantes, une version 2 est estimée pour fin 2006).

Parmi les autres organismes impliqués dans l’évolution des réseaux vers le NGN, l’ETSI, l’organisme de normalisation européen dans le domaine des télécommunications, joue un rôle très important. Il a lancé un projet avec une participation active de tous les grands acteurs européens, appelé TISPAN (Telecoms & Internet Converged Services & Protocols for Advanced Networks). Son organisation prévoit 8 groupes de travail, qui présentent beaucoup de similitudes avec les groupes définis à l’UIT (à noter un groupe sur l’administration, un groupe sur l‘addressage et le nommage, un groupe sur le testing). Les objectifs de TISPAN pour le NGN version 1 sont bien alignés avec ceux définis à l’ITU-T (mais évidemment centrés sur les besoins des acteurs européens), et il est prévu que TISPAN joue un rôle clé dans la finalisation des spécifications NGN à l’ITU-T.

Marco Carugi (Senior Advisor à Nortel, Chateaufort) assure actuellement le rôle d' »officier de liaison » entre ITU-T SG13/FG NGN et ETSI TISPAN.

Un protocole intelligent pour s’adapter en fonction de différents buts

Les acteurs du monde de l’internet ont une vision différente de celle des opérateurs. Pour eux, l’internet doit redevenir un « réseau de réseaux« . Cela pourrait se faire grâce aux réseaux territoriaux – métropolitains, départementaux, régionaux ou même nationaux – qui s’interconnectent entre eux.

Parallèlement, les réseaux passent au tout Ethernet (voir « Ethernet et Internet, le doublé gagnant« ) et peuvent utiliser la commutation pour réduire le nombre de destinations et donc optimiser leur fonctionnement (les paquets sont encapsulés dans des trames dont les étiquettes n’indiquent que les nœuds du réseau actuel à atteindre. Le routage, qui se fait sur l’intégralité de l’adresse du destinataire dans le « réseau des réseaux », n’est alors utilisé qu’entre les réseaux). A terme les réseaux devraient également devenir plus automatisés grâce à l’autonomic computing (voir « l’Internet 4G, ambiant et plus tard… autonome« ). L’objectif n’est donc pas de créer un nouveau réseau contrôlé par des opérateurs mais plutôt de permettre aux protocoles de s’adapter à la diversité des réseaux rencontrés.

Les objets intelligents et communicants et les réseaux de capteurs vont multiplier le nombre de nœuds sur les réseaux. Le protocole TCP/IP consomme pour sa part beaucoup d’énergie du fait des nombreux échanges imposés par le protocole, ce qui pose des problèmes pour les minuscules capteurs qui doivent assurer leur autonomie (comme c’est le cas par exemple avec la « smart dust » – la poussière intelligente). Dans ce cas, la consommation devient une question majeure (voir l’internet ambiant dans « L’internet 4G, ambiant et plus tard… autonome« ).

Outre l’optimisation de la consommation d’énergie, d’autres buts peuvent être proposés. Il devient nécessaire que le protocole puisse s’optimiser sur chaque liaison en fonction de ces buts : Qualité de Service (QoS), résistance aux pannes, sécurité, etc.

Le groupe Phare du Lip6 en France travaille d’ores et déjà à un ensemble de protocoles dénommés STP/SP (Smart Transmission Protocol / Smart Protocol) pour un réseau basé sur les objectifs (GBN, Goal Based Network). Les chercheurs évaluent deux possibilités : garder une compatibilité avec IP (le protocole est assez vieux mais on le trouve partout) ou bien démarrer par un micro-protocole non compatible et réellement « intelligent ».

Avec l’émergence des environnements pervasifs, les réseaux devraient être de plus en plus diversifiés. Les terminaux, notamment grâce à la radio logicielle, devraient être capable de choisir auquel des réseaux présents en un lieu donné ils vont se connecter (voir le dossier « Radio logicielle, radio révolution« ). Cela nécessite de supprimer la multiplicité des abonnements, ou du moins de les rendre plus globaux pour choisir l’opérateur et le réseau en fonction de buts. Cette approche nécessitera également le développement de nouveaux modèles économiques plus transparents pour l’utilisateur. Comment seront financés les nouveaux cœurs de réseaux ? Quelle sera la place des opérateurs techniques avec des réseaux de plus en plus autonomes ? De ce point de vue le réseau pervasif Ozone actuellement déployé pourrait enrichir la réflexion (voir « De l’inéluctabilité du réseau pervasif » par Rafi Haladjian fondateur d’Ozone).

Quels réseaux pour demain ?

Quel seront les réseaux « sans couture » de demain ?

• Un réseau de nouvelle génération permettant la convergence des différents réseaux actuels et centré sur la valeur pour l’utilisateur et la réduction des coûts de production des services ?
• Un réseau de réseaux très diversifiés unis autour d’un nouveau protocole capable de s’adapter en fonction de différents buts (consommation, résistance aux pannes, sécurité, garantie de débit…) ?

Parallèlement, l’internet prépare son essor en dehors de notre planète. Dans l’espace, les grandes distances rendent les délais qui séparent de la réception d’un signal beaucoup plus grands. Il n’est plus possible d’utiliser des protocoles demandant autant d’étapes de dialogue que les protocoles TCP/IP. L’IPN (Interplanetary Network) devrait voir le jour en 2008 avec 6 satellites autour de mars. Un réseau complet reliant les différentes planètes du système solaire est prévu pour 2020. Il doit permettre de simplifier la communication entre les missions habitées ou robotisées.

Réseau de nouvelle génération, nouveau protocole intelligent, réseau interplanétaire… Le futur se prépare dès aujourd’hui.

Jean-Michel Cornu

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1. L’auteur tient à remercier Guy Pujolle (Lip6), Marco Carugi (Nortel) et Jean-Marc Dolivramento (Bouygues Telecom) pour leur relecture attentive et leurs corrections judicieuses. Cette contribution a été réalisée à partir de la présentation de Guy Pujolle dans le cadre du tutoriel sur « Stratégies à moyen et long terme dans le monde des réseaux et des protocoles » et la présentation de Marco Carugi (Nortel) sur « Premières étapes de la normalisation du réseau de prochaine génération (NGN) ».