Réseau guidé par les Applications dans les environnements DyNamiques – ADN

De plus en plus d’applications militaires et civiles sont des applications dynamiques de par le changement dans le temps des flux de données qu’ils échangent et des besoins en qualité de service (QoS, pour « Quality of Service ») associés à chaque flux. Souvent, elles nécessitent l’échange de gros volumes de données avec un haut niveau de qualité de service et peuvent évoluer dans un environnement hautement dynamique, i.e. environnement impliquant des nœuds mobiles et hétérogènes qui communiquent via des liens sans-fil. Ce caractère dynamique des applications et de leur environnement constituent l’un des défis majeurs qui est posé au middleware (intergiciel) et donc aux réseaux de communication sous-jacents.

Le middleware DDS (Data Distribution Service) standardisé par l’OMG qui est plébiscité dans le domaine militaire et qui trouve plusieurs applications dans le domaine civil (financier, contrôle aérien et simulation distribuée) est bien armé pour supporter ce type d’applications distribuées dynamiques. En effet, le modèle de distribution de données en « Publish/Subscribe » de DDS, avec la possibilité d’associer des paramètres de QoS dynamiques aux services de distribution, permet de prendre en compte le changement des flux et des exigences de QoS suscités. D’autre part, DDS a été conçu pour les applications distribuées temps-réel avec des exigences de performance élevées (distribution de gros volumes de données avec des latences faibles) et garanties.

La solution à cette variabilité des flux et des exigences de QoS suppose néanmoins que le réseau soit suffisamment flexible pour reprogrammer son fonctionnement selon la situation (à moins que le réseau soit surdimensionné par rapport aux besoins ce qui peut s’avérer coûteux voire impossible). C’est le talon d’Achille des réseaux actuels et un nouveau type de réseaux appelés SDN (Software Defined Networks ou « réseau guidés/programmables par logiciel ») représentent une réponse prometteuse à ce problème car ils permettent de construire des réseaux où il est possible de reprogrammer leur fonctionnement de manière fine et à la demande.

L’objectif du projet est de définir et prototyper et évaluer un système de communication, combinant DDS et les réseaux de type SDN, capable de supporter efficacement des applications distribuées dynamiques évoluant dans des environnements dynamiques. Plus précisément, il s’agira de définir une architecture de communication, des mécanismes, des méthodes permettant de déployer et de maintenir, pour le compte d’une application DDS, un réseau virtuel capable d’adapter dynamiquement son fonctionnement aux évolutions de l’application DDS et de ses besoins ainsi qu’aux changements de l’environnement réseau dans lequel elle évolue. Dans le cadre de ce projet, nous nous focaliserons sur des réseaux virtuels bâtis sur une infrastructure réseau de type SDN ; Les solutions qui seront développées dans le cadre de ce projet porteront donc exclusivement sur ce type de réseau. C’est d’ailleurs ce point qui représente la principale originalité de ces travaux de recherche, le couplage entre le middleware DDS et le réseau étant la deuxième.
Deux cas d’applications du domaine civil et militaire seront développés pour illustrer les résultats scientifiques du projet :
• Le premier met l’accent sur la dimension « dynamique de l’application » et concerne la simulation distribuée pour la formation à la conduite en groupe avec des simulateurs de véhicule en réseau. En effet, les informations d’état échangées entre les simulateurs et leurs exigences de QoS varient en fonction de la proximité des simulateurs ;
• Le deuxième met l’accent sur la dimension « dynamique de l’environnement » et concerne le cas des communications sur un théâtre d’opération ou en situation d’intervention d’urgence avec des nœuds hétérogènes, mobiles qui communiquent via des liens sans-fil.