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Dans le domaine des exploi­tants dʼin­fra­struc­tures de réseaux (télé­com, eau, assai­nis­se­ment, élec­tri­cité, etc.), la carto­gra­phie simple n’est rien de plus qu’un beau dessin ! Comment faire de son SIG un outil à la faveur des fonc­tions métier ? Cela passe par la topo­lo­gie. Expli­ca­tions.

Petit précis de topo­lo­gie

Dans l’exer­cice de leurs missions, les exploi­tants de réseaux ne peuvent pas se satis­faire d’un outil qui permet simple­ment de dessi­ner la manière dont les réseaux ont été construits pour les faire fonc­tion­ner. Les outils de DAO (dessins assis­tés par ordi­na­teur) font très bien le travail, mais le besoin n’est pas là.

Le terme « topo­lo­gie » est issu du grec topos, qui désigne le lieu, et logos, le savoir. Plus simple­ment, la topo­lo­gie est l’étude des lieux. Cette science, qui appar­tient au domaine des mathé­ma­tiques, traite des ques­tions de proxi­mité entre enti­tés mathé­ma­tiques. Elle inter­vient notam­ment dans l’ana­lyse spatiale – l’ana­lyse des rela­tions spatiales entre les objets – en convoquant des notions telles que la conti­nuité, la limite, le voisi­nage, l’in­clu­sion, l’in­ter­sec­tion, la connexité, la connec­ti­vité, la noda­lité, l’ac­ces­si­bi­lité, etc.

Un réseau étant formé de nœuds, de segments, de sommets et d’arcs, on a recours à la topo­lo­gie en parti­cu­lier pour les ques­tions de chemi­ne­ment et de proprié­tés des réseaux. En résumé, la topo­lo­gie d’un réseau reflète sa capa­cité rela­tion­nelle.

Carto­gra­phie et topo­lo­gie : un binôme insé­pa­rable

Le dessin dʼun réseau sur une carto­gra­phie, asso­cié à une modé­li­sa­tion et à une repré­sen­ta­tion topo­lo­gique de ses éléments, prend tout son sens. Cʼest litté­ra­le­ment le cas dans le domaine des fluides ! Une affir­ma­tion seule ne vous convainc pas ? Voici quelques exemples concrets.

Des exemples dans le domaine de l’as­sai­nis­se­ment

La topo­lo­gie permet de connaître le sens d’écou­le­ment d’un fluide, puisque l’on dispose non seule­ment des coor­don­nées géogra­phiques des cana­li­sa­tions traver­sées, de leur pente (à partir du SIG clas­sique), mais aussi d’une descrip­tion de la manière dont elles sont raccor­dées entre elles (modé­li­sa­tion topo­lo­gique).

Imagi­nons qu’une pollu­tion touche un réseau d’as­sai­nis­se­ment, les gestion­naires de réseau ont besoin de savoir très vite dans quelle station d’épu­ra­tion elle va s’écou­ler, de façon à mettre des barrages en amont pour la trai­ter à l’en­droit où elle est rete­nue, ou dans la station d’épu­ra­tion. Sans descrip­tion topo­lo­gique du réseau d’as­sai­nis­se­ment, ils disposent diffi­ci­le­ment d’une telle infor­ma­tion.

La topo­lo­gie est égale­ment très utile dans les réseaux d’eau, notam­ment pour la répa­ra­tion des fuites. Les réseaux d’eau étant géné­ra­le­ment très maillés, la cana­li­sa­tion d’eau à répa­rer peut être alimen­tée en eau grâce à des raccor­de­ments à plusieurs cana­li­sa­tions. Les gestion­naires de réseau doivent alors isoler la fuite en fermant poten­tiel­le­ment un nombre impor­tant de vannes de section­ne­ment. Sans données topo­lo­giques, l’ou­til infor­ma­tique ne pourra pas iden­ti­fier ces vannes.

Des exemples dans le domaine des télé­coms

Imagi­nons un opéra­teur qui doit raccor­der une entre­prise à la fibre optique. Celle-ci attend un certain niveau de sécu­ri­sa­tion et de dispo­ni­bi­lité du service sous­crit (fort taux de dispo­ni­bi­lité ou temps de réta­blis­se­ment du service garan­tie). L’opé­ra­teur propose deux chemins pour raccor­der la même entre­prise, garan­tis­sant ainsi la conti­nuité de service. La topo­lo­gie permet à l’opé­ra­teur d’iden­ti­fier les chemins dispo­nibles et géogra­phique­ment distincts pour raccor­der le client.

Autre exemple, un opéra­teur reçoit une plainte d’un client ayant sous­crit une offre inter­net en fibre optique : son débit est faible ou la connexion subit des désa­gré­ments. Il lui faut alors savoir comment est raccordé le client, par quels équi­pe­ments… Grâce à la topo­lo­gie du réseau, il connaî­tra tout le parcours de la fibre entre le loge­ment ou le local du client et le central office ainsi que tous les équi­pe­ments traver­sés.

Ces fonc­tions métier dépassent ainsi le cadre du seul géoré­fé­ren­ce­ment de réseaux par numé­ri­sa­tion.

Décrire un réseau de manière topo­lo­gique repose sur des méthodes de modé­li­sa­tion très poin­tues. La véri­table diffi­culté – qui a un coût – et le réel inté­rêt résident dans l’uti­li­sa­tion des données topo­lo­giques par des algo­rithmes infor­ma­tiques, pour répondre à des fonc­tions métier essen­tielles pour l’ex­ploi­ta­tion des réseaux. Mais lorsque le volume de données augmente, le temps pour trou­ver un résul­tat est expo­nen­tiel. Il faut alors dispo­ser d’im­por­tantes puis­sances de calcul pour que l’or­di­na­teur puisse appor­ter une réponse satis­fai­sante.

 

Note de l’ex­pert : la théo­rie des graphes

Face à des données volu­mi­neuses, les algo­rithmes de parcours de graphes ont des stra­té­gies origi­nales. Plutôt que de recher­cher la solu­tion opti­male (le plus court chemin d’un point A à un point B par exemple), les algo­rithmes utilisent des hypo­thèses heuris­tiques. Concrè­te­ment, le résul­tat obtenu n’est pas forcé­ment le meilleur, mais il fait partie d’un ensemble de bons résul­tats. Cette approche permet d’évi­ter des temps de calcul extrê­me­ment longs pouvant augmen­ter de manière expo­nen­tielle suivant le nombre de données à trai­ter.

Source de l’image à la Une : Foto­lia (123dar­tist)