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Synchronization over packet-switching networks:

theory and applications

Raffaele NoroInstitute for computerCommunications and

Applications

PhD presentationLausanne, June 21st

2000

2Raffaele Noro, Synchronization over packet-switching networks: theory and applications

PhD presentation, Lausanne, June 21st 2000

Synchronisation sur réseaux à commutation de

paquetsSynchronisation Une propriété … … en relation avec la vitesse

et le temps d’exécution de différentes actions

Réseaux à commutation de paquets

Une famille de technologies (ATM, Internet) …

… développées pour la transmission de données (e-mail, WWW, transactions)

Commutation de paquets et commutation de circuits

Circuit – une ligne dédiée, où l’information arrive ‘‘intacte’’ (synchronisée) à sa destination

Paquet – un bloc d’information, passé de nœud en nœud dans le réseau jusqu’à la destination spécifiée

Réseau decommunication

Terminaux

Terminaux

3Raffaele Noro, Synchronization over packet-switching networks: theory and applications

PhD presentation, Lausanne, June 21st 2000

Du téléphone à l’Internet:(bref) historique des télécommunications

… avec une capacité croissante du réseau !!

… téléphones

70 ans

… fax

20 ans

… ordinateurs

10ans

….accèsInternet

3ans

50 millionsde …

4Raffaele Noro, Synchronization over packet-switching networks: theory and applications

PhD presentation, Lausanne, June 21st 2000

Internet pour l’intégration des services

Un terminal intégrant les fonctions d’ordinateur, de téléphone et de télévision …

… un seul réseau pour transmettre données, voix et vidéo

l’Internet ne l’est pas… !!

Voix et vidéo sont synchrones,

5Raffaele Noro, Synchronization over packet-switching networks: theory and applications

PhD presentation, Lausanne, June 21st 2000

Synchronisation et réseaux à commutation de paquets

Paquet: un bloc d’information, passé d’un nœud au suivant jusqu’à la destination spécifiée

La commutation de PAQUETS est ASYNCHRONE, la commutation de CIRCUITS est SYNCHRONE…

… la transmission asynchrone dégrade la qualité de l’information synchrone!!

6Raffaele Noro, Synchronization over packet-switching networks: theory and applications

PhD presentation, Lausanne, June 21st 2000

?

Le problème de la synchronisation sur les réseaux à commutation de

paquets

Le réseaux à commutation de paquets ne disposent pas d’une horloge globale …

… mais il est possible de ‘‘générer’’ une synchronisation ‘‘locale’’ (émetteur-récepteur) basée sur l’échange périodique d’information d’horloge

Une synchronisation ‘‘locale’’ permet une vision partagée de l’évolution du temps

Quel heure est-il sur Internet?

7Raffaele Noro, Synchronization over packet-switching networks: theory and applications

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Une technique de synchronisation pour les réseaux à commutation

de paquets Simple Efficace A basse consommation de ressources

Crécepteur

Cémetteura·Crécepteur+ b = Cémetteur

différencede vitesse

décalage

CrécepteurCémetteur

Régression linéaire aux moindres carrés

(LLR – Least-square Linear Regression)

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Avantages de la régression linéaire aux moindres carrés

Conceptuellement simple Synchronisation précise et rapide Tolérance à des très grandes variabilités des

conditions de transmission … là où les techniques conventionnelles deviennent inutilisables

La qualité de l’information transmise reste intacte!!

… moindres carrés

Rapidité

Précision

… conventionnel

100 fois plus rapide

9Raffaele Noro, Synchronization over packet-switching networks: theory and applications

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Synchronisation sur réseaux à commutation de paquets: les

applications

Emulation de circuit sur Internet

Adaptation ATM avec synchronisation

Télévision numérique sur réseaux à commutation de paquets.

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Réseau à commutationde paquets

Emulation de circuits sur Internet

Un réseau équivalent en mode paquet a des coûts d’opération très réduits

Circuit – ligne louée en mode commutation de circuit

100.000 lignes louées a 1544 kbps aux USA !!Réseau à commutation

de circuits

Adaptateur circuit-paquet à la frontière opérateur-client

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L’adaptateur circuit-paquet

Encapsulation du traffic circuit en paquets Internet

Intégration des fonctions de synchronisation

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Conclusions

La synchronisation est un problème fondamental et complexe associé à la commutation de paquets

La solution est basée sur la technique de la Régression Linéaire aux moindres carrés (LLR)• Simple• Efficace• En support d’applications très exigentes en termes

de synchronisation (voix, vidéo)

L’avenir de la synchronisation ?• Distribution d’une horloge globale• Mobilité