Un nouveau design de réseau pour "l'Internet de l'espace".

SpaceX a déjà lancé ses 120 premiers satellites et prévoit d'offrir un service Internet haut débit par satellite à partir de 2020. Outre la couverture mondiale, la technologie de "l'Internet depuis l'espace" promet des taux de transfert de données élevés sans grands retards dans la transmission des données - le retard ou la "latence", comme disent les informaticiens, est nettement inférieur à celui des satellites géostationnaires traditionnels ou des fibres optiques au sol.

"Si ces plans aboutissent, ce sera un grand bond en avant pour l'infrastructure mondiale d'Internet", déclare Debopam Bhattacherjee. Le doctorant d'Ankit Singla étudie comment concevoir de manière optimale les réseaux pour l'Internet haut débit par satellite, de manière à garantir une bande passante élevée et un flux de données sans retard. Il présente aujourd'hui ses résultats à la Conférence internationale sur les nouvelles technologies de réseau. page externeACM CoNEXT 2019 en Floride.

Nouveau design pour les réseaux dynamiques

Comme les satellites se déplacent, l'"Internet depuis l'espace" suscite de nouvelles questions de recherche. Les satellites représentent des n?uds par lesquels transitent les données. Les n?uds basés sur les satellites changent constamment de position les uns par rapport aux autres et forment un réseau très dynamique. En revanche, les n?uds de passage de "l'Internet au sol" ne changent ni d'emplacement ni de position. L'infrastructure de "l'Internet au sol", aujourd'hui largement statique, n'est donc pas soumise aux mêmes exigences que celle de "l'Internet depuis l'espace".

"Pour réaliser un Internet haut débit par satellite, nous devons repenser pratiquement chaque aspect de la conception actuelle d'Internet", explique Ankit Singla. Comme les satellites volent très vite et en essaims très denses, l'Internet par satellite nécessite des approches plus efficaces de la conception des réseaux. Les approches pour les réseaux mobiles avec des trains à grande vitesse, des drones et des avions ne peuvent pas non plus être simplement transposées aux satellites.

Debopam Bhattacherjee et Ankit Singla ont maintenant développé un modèle mathématique permettant d'améliorer fondamentalement la conception des réseaux dans l'espace - ils ont vérifié leur approche en se basant sur SpaceX et Amazon, mais elle peut être appliquée indépendamment de la technologie de chaque entreprise.

Modèle pour une circulation fluide des données

La question clé que Debopam Bhattacherjee et Ankit Singla ont d'abord posée était la suivante : comment connecter des milliers de satellites entre eux de manière à obtenir les meilleures performances de réseau possibles ? La réponse n'est pas simple, car chaque satellite ne peut jamais accepter plus de quatre connexions avec d'autres satellites.

Intuitivement, il se peut que l'on pense que les satellites n'établissent qu'une connexion avec les satellites les plus proches. Cette hypothèse est trop restrictive, explique Bhattacherjee. Les satellites pourraient tout à fait se connecter à des satellites plus éloignés.

Pour augmenter l'efficacité de la transmission des données, il serait même plus efficace que les données utilisent des connexions plus longues et croisent moins de n?uds (satellites). Enfin, le fait que le trafic de données traverse un n?ud consomme des ressources, ce qui réduit les ressources pour d'autres connexions.

Réduire le nombre de n?uds intermédiaires afin d'augmenter l'efficacité ne doit toutefois pas affecter la longueur totale du chemin, selon les chercheurs. Dans le cas contraire, la latence se détériorerait. En outre, les connexions entre les satellites ne doivent pas changer trop souvent, car l'établissement de nouvelles connexions peut prendre plusieurs dizaines de secondes et aucun échange de données n'est possible pendant ce laps de temps.

La nouveauté de l'approche de Bhattacherjee et Singla est qu'ils établissent les connexions entre les satellites sur la base de modèles spécifiques et répétitifs. Le modèle le plus approprié dépend de la géométrie de la constellation de satellites et du trafic d'entrée du réseau. Un facteur clé est que le modèle de connexion se répète sur chaque satellite du réseau, de sorte que tous les satellites soient connectés exactement de la même manière et que les connexions restent stables dans le temps.

Par rapport aux approches actuelles, la nouvelle approche de conception augmente l'efficacité du réseau de 54 pour cent chez SpaceX et de 45 pour cent chez Kuiper (Amazon). "Notre approche pourrait doubler l'efficacité de l'Internet par satellite", conclut Bhattacherjee.