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FPGA and Traffic Network Analysis

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par Jerry TEKOBON
Ecole Nationale Supérieure Polytechnique de Yaounde Cameroun - Ingénieur de Conception en Génie Electrique et Télécommunication 2007
  

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INTRODUCTION

Un réseau informatique est un ensemble d'équipements interconnectés qui servent à acheminer un flux d'informations. Sa naissance est le fruit du mariage entre Informatique et Télécommunications.

Afin de pouvoir bien acheminer l'information, le réseau informatique utilise ce qu'on appelle le processus de routage. Le routage cherche le chemin le plus efficace entre les différents noeuds du réseau d'une unité à une autre. Le matériel au centre de ce processus est le routeur.

Un routeur est une unité de couche réseau qui utilise des protocoles de routage pour déterminer le chemin optimal par lequel acheminer le trafic réseau. Les protocoles de routage prenant en charge le protocole routé IP sont par exemple les protocoles RIP, IGRP, OSPF, BGP et EIGRP.

Les protocoles OSPF utilisent comme algorithme de routage, l'algorithme de dijkstra pour déterminer le chemin optimal à assigner au flux de l'information. Cependant l'information n'étant plus seulement transmise comme donnée, plusieurs autres facteurs entrent maintenant en jeu parmi lesquels on peut citer celui de la qualité de service. Les processeurs ordinaires sur lesquels tournent ces algorithmes de routage éprouvent de plus en plus des difficultés croissantes avec les qualités et les exigences de plus en plus grandes des services devant être rendu par les réseaux. En effet, l'augmentation en complexité du calcul est exponentiellement transformée en une augmentation en qualité de service, et pour que le réseau puisse atteindre des performances acceptables, il y a nécessité d'une augmentation en ressource opératoire.

A ce stade donc, le réseau doit pourvoir combiner flexibilité et vitesse, aucun compromis ici n'est toléré ; d'où la nécessité de se tourner vers de nouvelles technologies plus performantes que celles rencontrées sur les processeurs actuels, des technologies permettant de combiner à la fois la reconfigurabilité et la rapidité des calculs, en d'autres termes d'allier à la flexibilité du software, la vitesse du hardware. La technologie FPGA est une technologie pareille.

Il est vrai que le premier réflexe face à ce problème de flexibilité et de rapidité, la solution première ne fut pas tout d'abord de se tourner vers les circuits reprogrammables mais plutôt vers la conception de nouveaux protocoles de routage encore plus complexe que les précédents. Mais heureusement les concepteurs de protocoles se rendirent vite compte que le problème n'était autre que le processeur qui effectue les calculs. Plusieurs versions d'implémentation d'algorithmes sur FPGA virent donc le jour.

L'objectif de notre travail est donc de présenter la méthodologie d'implantation d'un de ces algorithmes de routage qui est ici celui de DIJKSTRA sur un circuit FPGA. Le plan de notre travail est donc réparti de la manière suivante : au premier chapitre nous allons présenter très clairement ce que c'est que le routage dans les réseaux informatiques.

Dans ce chapitre nous allons tout particulièrement insister sur le protocole de routage OSPF. Ensuite dans le chapitre deux, nous présenterons très clairement les circuits reprogrammables en détaillant les processeurs FPGA et en insistant sur leur structure, leur fonctionnement et leur programmation. Dans le chapitre trois, nous allons présenter de façon brève mais concise, le langage VHDL et la conception de circuits. Dans le chapitre quatre, nous allons présenter la méthodologie d'implémentation c'est-à-dire comment à l'aide du langage VHDL nous avons implémenté l'algorithme de DIJKSTRA dans un circuit FPGA. Dans le chapitre cinq, après simulation, nous présenterons les résultats et nous effectuerons une comparaison avec les résultats obtenus par les processeurs ordinaires. Nous clôturerons ce travail par une conclusion générale.

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