Le cas de l'infrastructure de télécommunication
Alors que le monde devient « intelligent », avec des « villes intelligentes », des « réseaux intelligents », des « bâtiments intelligents », etc., il devient également de plus en plus dépendant de son infrastructure de télécommunication. Pour répondre aux besoins des applications intelligentes, l'infrastructure sous-jacente doit être extrêmement fiable, durable et hautement adaptable aux conditions changeantes du système. Les systèmes intelligents actuels et à venir nécessitent de plus en plus des réseaux de télécommunication omniprésents, hautement performants et transparents pour les utilisateurs. Cette fluidité de fonctionnement du réseau nécessite une infrastructure de télécommunication complexe, à grande échelle et très hétérogène. Sans fil, optique, satellite, aérien; les technologies de calcul et de stockage doivent fonctionner efficacement ensemble pour fournir la disponibilité et le temps de réponse requis par les applications intelligentes. Les réseaux doivent réorganiser leur offre de ressources en un rien de temps, et cela n'est possible qu'avec l'utilisation croissante de la virtualisation pour définir les fonctions réseau, parallèlement à une forme d'intelligence réseau centralisée provoquée par le concept de réseau défini par logiciel (SDN). Ainsi, l'infrastructure de télécommunication elle-même doit être la plus intelligente, pour que tous les autres systèmes intelligents fonctionnent correctement en temps réel.
Un exemple d'une telle infrastructure est actuellement fourni par le déploiement de la 5G dans les grandes villes qui peuvent mettre en place des réseaux virtuels, appelés « slices », vers différents systèmes intelligents, tels que les transports, les véhicules connectés ou la télémédecine, chacun avec des applications ayant des exigences de performances différentes en temps réel. L'enjeu pour les opérateurs est de s'assurer que ces systèmes sont toujours disponibles et que le temps de réponse fourni par l'infrastructure est adapté à chaque application intelligente. Pour aider dans cette tâche, un simulateur 4G/5G à l'échelle de la ville a été développé au GERAD par le groupe du professeur Brunilde Sansò. Le simulateur d'événements discrets à grande échelle recrée des spécifications d'équipement normalisées par les entités définissant les standards de télécommunication. Il utilise également des données réelles de télécommunication et d'infrastructures urbaines pour évaluer le temps de réponse des applications clés et détecter les problèmes dans le réseau. L'un des principaux défis relevés par le groupe de recherche est la modélisation à grande échelle du système qui peut contenir des centaines de stations de base fonctionnant au niveau de la milliseconde dans un mode de mise en réseau à l'échelle de la ville. Un autre défi est la cartographie de l'application à l'échelle de la ville dans l'infrastructure simulée. Du point de vue de l'échelle de temps, la cartographie implique d'évaluer les performances de l'application – en minutes ou en heures – tout en simulant des millisecondes, ce qui implique une modélisation statistique et par apprentissage automatique avancée. Un autre défi se pose avec les applications de mobilité, tels que V2V ou ITS qui, dans leur cheminement vers leur destination, utilisent différents équipements de télécommunication. Ainsi, le mappage nécessite des algorithmes avancés pour les calculs distribués. Enfin, des méthodes d'apprentissage automatique sont mises en place pour évaluer les performances des applications et identifier les problèmes de réseau, tels que les cellules dormantes ou les attaques par déni de service. Une version en ligne du simulateur est accessible ici.
Une dernière réflexion sur la prise de décision en temps réel et les infrastructures de télécommunication est que l'intelligence, la fiabilité et la haute disponibilité de ces infrastructures ont un prix caché : une consommation d'énergie et un impact environnemental accrus des centres de données et des composants de réseau. Depuis des années, le groupe du professeur Brunilde Sansò s'intéresse aux moyens de garantir la fiabilité et la disponibilité du réseau, tout en réduisant la consommation d'énergie et l'impact environnemental (p. ex. : exploitation intelligente en temps réel des centres de données, conception et exploitation d'accès sans fil avec contraintes énergétiques, étude de réseaux alimentés par l'énergie solaire). La prochaine extension au simulateur qui est en cours de développement consiste à intégrer des sources d'énergie peu fiables pour assurer une réponse en temps réel des applications intelligentes, même dans des conditions difficiles et catastrophiques.
Références :
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