Active self-diagnosis in telecommunication networks

Les réseaux de télécommunications deviennent de plus en plus complexes, notamment de par la multiplicité des technologies mises en œuvre, leur couverture géographique grandissante, la croissance du trafic en quantité et en variété, mais aussi de par l’évolution des services fournis par les opérateurs. Tout ceci contribue à rendre la gestion de ces réseaux de plus en plus lourde, complexe, génératrice d’erreurs et donc coûteuse pour les opérateurs. On place derrière le terme « réseaux autonome » l’ensemble des solutions visant à rendre la gestion de ce réseau plus autonome. L’objectif de cette thèse est de contribuer à la réalisation de certaines fonctions autonomiques dans les réseaux de télécommunications. Nous proposons une stratégie pour automatiser la gestion des pannes tout en couvrant les différents segments du réseau et les services de bout en bout déployés au-dessus. Il s’agit d’une approche basée modèle qui adresse les deux difficultés du diagnostic basé modèle à savoir : a) la façon d'obtenir un tel modèle, adapté à un réseau donné à un moment donné, en particulier si l'on souhaite capturer plusieurs couches réseau et segments et b) comment raisonner sur un modèle potentiellement énorme, si l'on veut gérer un réseau national par exemple. Pour répondre à la première difficulté, nous proposons un nouveau concept : l’auto-modélisation qui consiste d’abord à construire les différentes familles de modèles génériques, puis à identifier à la volée les instances de ces modèles qui sont déployées dans le réseau géré. La seconde difficulté est adressée grâce à un moteur d’auto-diagnostic actif, basé sur le formalisme des réseaux Bayésiens et qui consiste à raisonner sur un fragment du modèle du réseau qui est augmenté progressivement en utilisant la capacité d’auto-modélisation: des observations sont collectées et des tests réalisés jusqu’à ce que les fautes soient localisées avec une certitude suffisante. Cette approche de diagnostic actif a été expérimentée pour réaliser une gestion multi-couches et multi-segments des alarmes dans un réseau IMS.While modern networks and services are continuously growing in scale, complexity and heterogeneity, the management of such systems is reaching the limits of human capabilities. Technically and economically, more automation of the classical management tasks is needed. This has triggered a significant research effort, gathered under the terms self-management and autonomic networking. The aim of this thesis is to contribute to the realization of some self-management properties in telecommunication networks. We propose an approach to automatize the management of faults, covering the different segments of a network, and the end-to-end services deployed over them. This is a model-based approach addressing the two weaknesses of model-based diagnosis namely: a) how to derive such a model, suited to a given network at a given time, in particular if one wishes to capture several network layers and segments and b) how to reason a potentially huge model, if one wishes to manage a nation-wide network for example. To address the first point, we propose a new concept called self-modeling that formulates off-line generic patterns of the model, and identifies on-line the instances of these patterns that are deployed in the managed network. The second point is addressed by an active self-diagnosis engine, based on a Bayesian network formalism, that consists in reasoning on a progressively growing fragment of the network model, relying on the self-modeling ability: more observations are collected and new tests are performed until the faults are localized with sufficient confidence. This active diagnosis approach has been experimented to perform cross-layer and cross-segment alarm management on an IMS network