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ProjetFibre – Trac ResEl
wiki:ProjetFibre

Projet Fibre - 2015/2016

Cette page a pour but de résumer et centraliser l'ensemble des travaux effectués dans le cadre du "Projet Fibre" conduit par le Conseil d'Administration du ResEl au premier semestre 2016.

Objectif et raison d'être du projet

L'augmentation exponentielle des volumes de données échangées sur Internet n'épargne par le ResEl. Étant à usage quasi-exclusivement domestique (comprendre : non professionnel), le Réseau des Élèves de Télécom Bretagne voit une hausse de sa consommation en bande passante qui reflète les tendances mondiales, comme présentées par exemple par Cisco dans ses documents annuels de prévision du trafic, les bien connus Cisco Visual Networking Index. On pourra d'ailleurs consulter avec profit un des documents de la version 2015 qui résume assez bien la situation actuelle : The Zettabyte Era—Trends and Analysis.

Le projet vise donc à augmenter la bande passante descendante des accès Internet du ResEl à Rennes et à Brest.

Cet objectif a de multiples implications sur l'association, qui ne sauraient se limiter aux aspects techniques.

Les paragraphes qui suivent, et les documents présentés, vont tenter de présenter l'ensemble de ces implications de la manière la plus exhaustive possible au moment de la rédaction de cette page.

Introduction : les besoins en bande passante au ResEl (analyse automne 2015)

Situation : la bande passante à l'École et l'accès à Internet via RENATER

Télécom Bretagne dispose, comme la plupart des établissements d'enseignement supérieur et de recherche, d'une connexion à Internet fournie par le réseau RENATER.

Un contrat global avec RENATER a été signé par les trois membres de l'ex "GET" (Groupement des Ecoles Télécom, réunissant Télécom Bretagne, Télécom ParisTech et Télécom SudParis) pour un accès à 1 Gb/s symétrique associé à un tunnel VPN inter-sites symétrique à 1 Gb/s également.

Chaque école se voit attribuer 333Mb/s symétriques sur cette enveloppe d'un Gb/s.

Télécom Bretagne répartit ensuite ces 333Mb/s entre les deux sites de Brest et Rennes.

Une partie de cette bande passante est allouée au ResEl comme suit :

  • Rennes : 40Mb/s symétriques en continu
  • Brest :
    • 120Mb/s symétriques en temps normal
    • 200Mb/s symétriques entre 20h00 et 3h55 du matin

L'ensemble des considérations de ce paragraphe est résumé par le schéma suivant :

Répartition de la bande passante allouée par Télécom Bretagne au ResEl

Les problèmes rencontrés avec cette allocation de bande passante

Nombre d'utilisateurs au ResEl, nombre de machines connectées simultanément

On constate, depuis plusieurs années, un nombre de cotisations payées à l'association stable autour de 750 personnes.

En détails (source : LDAP, champ COTIZ) :

Année Cotisations payées
2016à venir
2015637
2014751
2013803
2012756
2011739

Une hypothèse pour expliquer la baisse de 2015 : la médiocrité du service à Rennes, ainsi que l'absence d'admin ResEl pour collecter les cotisations, a conduit à une gratuité presque totale de l'accès à Internet Rennais pour toute l'année scolaire 2015-2016.

Une autre statistique intéressante est le nombre de machines connectées simultanément sur le réseau (graphe récupéré sur MyResEl? le 31/07/2016 :

On constate que la période la plus chargée s'étale entre octobre et décembre, avec des semaines à plus de 550 machines connectées.

Tenant compte de la bande passante allouée en soirée, avec 550 machines actives, dans le pire cas la bande passante par machine est de 363,6 kbps.

Saturation de la voie descendante à Brest et à Rennes

On constate, à l'automne 2015, une saturation régulière de la voie descendante.

Brest

Les graphes suivants sont extraits de l'outil Munin qui sert à surveiller de nombreux paramètres de certaines machines du ResEl. On s'intéresse ici à l'interface eth0 du pare-feu Zahia qui concentre la majorité du trafic descendant à Brest (support des VLAN 990 et 997).

31 octobre au 25 novembre 2015

Zoom : 6 au 14 novembre 2015

Exemple Week-End : dimanche 10 au lundi 11 janvier 2016

Lundi 4 au mardi 12 janvier 2016

30 Janvier au 5 Février 2016

Nuit du 2 au 3 février 2016

Nuit du samedi 6 au dimanche 7 février

En gardant à l'esprit les paliers précédemment évoqués, on note une saturation quasi-permanente de la voie descendante brestoise en soirée. On note aussi des saturations importantes le week-end.

Rennes

On s'intéresse à l'interface du switch Lucienne dans la salle DISI qui reçoit la fibre.

Les graphes qui suivent sont extraits de l'outil Cacti.

La situation à Rennes est globalement similaire, avec des dépassements de limite autorisée (40Mb/s) tous les soirs (la configuration du pare-feu Peach n'effectuant pas l'écrêtage du trafic) :

25 Juillet 2016 au 31 Juillet 2016

27 Juin 2016 au 31 Juillet 2016

Volumes mensuels de données échangés

On a pu constater, à l'aide de l'interface de gestion des quotas du ResEl (ResEl Admin), les volumes suivants, mesurés entre le 19 janvier et le 19 février 2016 :

Volumes de données

Ainsi le total des données téléchargées à la fois sur le flux sale et le flux propre pendant cette période est :

  • Voie descendante : 30,11 Téraoctets
  • Voie montante : 3,57 Téraoctets

Si l'on estime le nombre d'utilisateurs mensuels actifs à 650 (cf. le nombre de cotisations), on parvient à un volume téléchargé par utilisateur et par mois d'environ 46,3 Gigaoctets.

Si l'on est plus réaliste et qu'on se base sur le nombre de machines connectées maximal pour la période (janvier-février), c'est-à-dire environ 500, on obtient cette fois le chiffre de 60,22 Gigaoctets par machine et par mois, que l'on peut assimiler à des utilisateurs.

Cette consommation apparaît comme extrêmement importante au regard des usages "standard" que l'on peut rencontrer d'habitude.

Evolution des besoins en bande passante

L'évolution des besoins en bande passante est décrite en détails par le document The Zettabyte Era—Trends and Analysis (partie du Cisco VNI 2015).

Elle est visuellement corrélée à la loi de Jakob Nielsen.

Joël Mau, ingénieur X-Télécoms (X83), membre du Boards of Directors du FTTH Council Europe, ancien directeur des marchés Haut Débit/Très Haut Débit à l'ARCEP, interprète la loi de Nielsen comme suit :

Loi de Nielsen Joël Mau

Statu quo dans l'évolution de la bande passante de Télécom Bretagne

Le Projet Grand Ouest de fusion entre Télécom Bretagne et l'Ecole des Mines de Nantes, en cours de réalisation à l'écriture de cette page, devait conduire à des ajustements au niveau du contrat entre Télécom Bretagne et RENATER.

Malheureusement, la politique actuelle est de conserver les contrats des deux écoles, sans rien modifier.

La bande passante allouée aux sites de Brest et Rennes reste donc à 333Mb/s.

L'allocation par la DISI de 240Mb/s au ResEl la nuit correspond à 72% de leur enveloppe.

Au vu de ces éléments, on suppose que la DISI ne peut nous fournir de bande passante supplémentaire et ne pourra pas le faire avant plusieurs années du fait de la conservation des contrats.

Conclusion

Les usages actuels des adhérents de l'association sont déjà régulés par divers systèmes visant à maîtriser la congestion du réseau :

  • Cache Steam
  • Cache pour les mises à jour de Windows
  • Système de quotas statiques (10GB bidirectionnels pour le flux propre et 5GB bidirectionnels pour le flux sale)
  • Système de quotas dynamiques couplé à un algorithme de files d'attentes équitables (fair-queuing)

Au vu de la situation constatée, et des perspectives limitées d'amélioration dans un avenir proche, il est décidé d'étudier la question du passage par un opérateur privé afin d'augmenter suffisamment la bande passante à un niveau résolvant la congestion pendant plusieurs années.

Investigations techniques et financières

Historique du projet

Des recherches auprès des opérateurs ont été initiées en 2014 par le président de l'association de l'époque, Antoine Houssais. Ses démarches sont synthétisées dans la page faisabilité d'une meilleure connexion sur le campus de Brest.

Calculs financiers

Les adhérents du ResEl se répartissent en deux catégories : ceux qui paient l'intégralité de la cotisation de base, et ceux qui en paient les 3/5.

Pour les calculs, on considère la situation suivante :

  • La cotisation réduite est ramenée à 1/2 cotisation pleine
  • La part d'adhérents payant cette cotisation réduite est évaluée à 50%

Avec ces hypothèses, en considérant une base de 700 adhérents, on obtient une base de calcul de 350 + 350/2 = 525 cotisations entières.

Objectifs généraux

  • Au minimum doubler la bande passante descendante (soit 400Mb/s)
  • Garder une cotisation inférieure à 100€ par an
  • Garder une cotisation la plus faible possible

La participation potentielle de Supélec Rennes

Logo Supélec

Supélec Rennes, très proche géographiquement de Télécom Bretagne Rennes, possède elle aussi une association de réseau : Supélec Rezo Rennes. Cette association utilisait jusqu'à présent une solution de bonding ADSL pour son accès à Internet, lui fournissant environ 80Mb/s.

Une mutualisation a été envisagée afin de fournir à Télécom Bretagne et à Supélec un accès par fibre optique à moindre coût. Cependant, le changement de statut de Supélec dans la cadre de sa fusion avec Centrale a notablement changé la donne et ce projet de mutualisation a été abandonné.

Brest : Solution de bonding ADSL

Le technopôle Brest-Iroise est desservi par un NRA MeD : BTP29. Dégroupé uniquement par Orange, il est équipé de DSLAMs ADSL2+ uniquement.

Les lignes desservant l'école mesurent 778 mètres en calibre 0,6 mm, pour une atténuation du signal à 300 kHz d'environ 10dB. Le débit espéré avec de telles caractéristiques est d'environ 17Mb/s par ligne (descendant).

Les offres commerciales disponibles sur ce NRA sont les suivantes :

Opérateur Offre Tarif mensuel TTC Notes
OrangeLivebox Zen37€Location Livebox dans les 37€. Seul opérateur à pouvoir exploiter la ligne à toutes ses possibilités
Bouygues TelecomBbox38€Zone non dégroupée
SFR RedRed DSL35€
SFRBox Starter38€
FreeFreebox Crystal35,98€
OVHPack Essentiel Express30€

L'offre la plus intéressante est celle d'OVH.

Pour atteindre 500Mb/s descendants, il est nécessaire d'utiliser 30 lignes, et un serveur dédié de sortie pour le bonding suffisamment puissant pour supporter une telle charge.

Un exemple de montage financier est présenté ci-dessous.

MontageDSL

Et le résumé technique :

DSL architecture

L'analyse de la solution :

Avantages

Inconvénients

  • Accès peu cher par utilisateur
  • Possibilité de bonding supplémentaire avec l’accès actuel : la bande passante descendante passe à 700 Mbps
  • Redondance élevée qui prémunit contre les pannes éventuelles de lignes ADSL
  • Agréger 30 interfaces réseau n’est pas simple : variations de la latence, instabilité de la connexion, non optimisation peuvent survenir
  • Le débit n’est pas garanti sur les lignes ADSL. Nous ne savons rien de la collecte du NRA BTP29. Nous ne savons pas si elle peut supporter 500Mb/s
  • Cette solution n'est vraiment pas évolutive dans la durée

Compte-tenu de l'analyse ci-dessus, cette solution est abandonnée.

Brest : solutions d'un tunnel Brest-Rennes avec accès à Rennes

Cette solution s'appuie sur le postulat suivant : la bande passante est moins chère à Rennes qu'à Brest.

On s'appuie donc sur un accès internet par fibre optique à Rennes, rapatrié à Brest via un tunnel L2 ou L3.

Les tarifs des connexions fibre à Rennes sont les suivants :

Opérateur

Offre

Débit (Mb/s, garanti, symétrique)

Tarif mensuel HT €

Engagement

TDF (TéléDiffusion de France)

Transit IP

300

1155

3 ans

400

1345

500

1490

Celeste

Accès Internet Professionnel

300

1159

3 ans

500

1299

1000

1799

Quantic Telecom

Transit IP

500

800

Négociable

700

900

1000

1000

Avec l'offre de Quantic Telecom, on pouvait espérer desservir Brest, Rennes et Supélec, moyennant une liaison Rennes-Brest robuste.

Plusieurs solutions étaient possibles :

  • L2/L3 de la DISI via RENATER. Problème : le contrat de la DISI impose de respecter le même débit sur le tunnel que sur l'accès à Internet, sot dans notre cas 333Mb/s. Il était impossible pour la DISI de nous allouer une grosse bande passante sur ce tunnel déjà très utilisé
  • L2/L3 payant avec la société Blue Services. 1Gb/s garantis symétriques à 2500€HT/mois. Le tarif est prohibitif, même avec une participation de Supélec (cotisation supérieure à 100€ par an). De fait, cette solution est abandonnée.
  • L2/L3 payant avec Orange. On consultera à cet effet les tarifs Orange C2E. Le coût d'une seule prise optique en zone O2 dépasse les 1200€HT/mois, ce qui est inabordable pour le ResEl. De plus, la collecte Orange à Plouzané ne peut dépasser les 200Mb/s en raison de l'infrastructure Orange en place sur le technopôle.

La société Blue Services a également fait plusieurs offres comprenant un lien L2/L3 longue distance ainsi qu'un accès à Internet :

  • Interconnexion entre les deux campus de TB et Supélec, associée à un accès internet 1Gb/s partagé
  • Interconnexion entre les deux campus de TB, associée à un accès internet 1Gb/s partagé

Malheureusement les tarifs de ces offres ne permettaient pas des cotisations raisonnables.

En raisons des tarifs élevés des offres avec lien longue distance, et de la défection de Supélec au cours du projet, ces solutions on été abandonnées.


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