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ETHERNET ( LONGUE DISTANCE ) COMME RESEAU DACCES David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS27/03/20091/31 Département signal et télécommunications :

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1 ETHERNET ( LONGUE DISTANCE ) COMME RESEAU DACCES David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS27/03/20091/31 Département signal et télécommunications : Spécialité: Ingénierie des réseaux de télécommunications Responsable : M. CARPENTIER IRT 02 MÉMOIRE INTERNE : 5 ème ANNEE 2009

2 INTRODUCTION 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS2/29 Positionnement des réseaux daccès: MAN Réseaux métropolitains Structure dinterconnexion Bus LAN Réseaux locaux WAN Réseaux étendus 1 m10 m100 m1 km10 km100 km Ethernet et ses évolutions (Fast Ethernet, Gigabit Ethernet) Réseaux daccès

3 INTRODUCTION 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS3/29 Contraintes: Couverture dau moins 10 km Débit entre 10 Mbit/s et 10 Gbit/s Environnement et support (perturbation) Conformité au modèle OSI Pour le transfert de données, détection et la récupération derreurs, la compatibilité entre différents constructeurs et la robustesse en cas de panne

4 PLAN 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS4/29 1.PRINCIPE 2.TRAMES 3.SUPPORT DE TRANSMISSION 1.Accès aléatoire 2.CSMA/CD 3.Collisions 1.Câble coaxiale 2.Paires torsadées 3.Fibres optiques 4.Conclusion 4.STANDARDS ETHERNET 1.Ethernet Mbs 2.Ethernet commuté 3.Fast Ethernet 4.Giga Ethernet 5.10 Giga Ethernet 6.Ethernet First Mile

5 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSION STANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS5/31 Laccès aléatoire : dAloha au CSMA Le protocole Aloha laisse les utilisateurs transmettre en toute liberté ce quils ont à émettre. Mais collisions…. –Performances : fonctionne bien à faible charge, instable à forte charge –Transmission réussie si aucune trame nest transmise par une autre station avant et pendant la trame courante Le protocole CSMA (Carrier Sense Multiple Access) : Principe dAloha avec écoute du canal réduction du nombre de collisions Plusieurs variantes : –CSMA persistant –CSMA non persistant –CSMA p-persistant

6 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSION STANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS6/31 CSMA/CD Le protocole CSMA/CD (CSMA with Collision Detection) -Amélioration : quand une collision est détectée, la station arrête sa transmission (gain de temps et de bande passante). -Réduit le besoin de mécanismes de retransmission complexes (la station se rend compte que la trame quelle envoie narrive pas à destination, peut retransmettre automatiquement les trames qui ont subi une collision)

7 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSION STANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS7/31 APPARITION DES COLLISIONS Lécoute ne suffit pas à éviter les collisions : deux stations écoutant en même temps le support libre vont émettre au même moment.

8 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSION STANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS8/31 GESTIONS DES COLLISIONS Elle se fait en trois étapes : Détection de la collision -Par toutes les stations Renforcement de la collision -Par toutes les stations qui lont détectée -Pour avertir les stations qui ne lauraient pas détectée Résolution de la collision -Par les stations concernées par la collision

9 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET Temps dinter-trame = 96 temps-bits Taille minimum dun trame: 64 octets Taille maximum dune trame: 1518 octets temps S1 émet S2 émet S2 écoute Délai dintertrame 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS9/31 FORMAT DES TRAMES IEEE Sur un bus, toutes les stations voient toutes les trames chaque trame source destinataire Chaque carte Ethernet contient une adresse unique : adresse MAC 7 octets SFD 1 octet Préambule Adresse destination 6 octets Adresse source Longueur 2 octets2 ou 6 octets Données Octets de bourrage FCS 4 octets

10 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS10/31 LES SUPPORTS DE TRANSMISSION Le support de transmission est caractérisé par : -sa bande passante -sa technique de transmission -son atténuation -sa fiabilité -son poids et encombrement -son coût Trois supports sont utilisés dans les réseaux filaires -La paire torsadée -Le câble coaxial -La fibre optique Le choix du support conditionne le débit maximal et la taille du réseau.

11 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS11/31 LE CÂBLE COAXIAL Deux conducteurs concentriques : le conducteur extérieur (blindage) est mis à la terre, le conducteur intérieur (âme) est isolé et centré à l'aide d'un matériau diélectrique. Gaine : protège de l'environnement extérieur. En caoutchouc, PVC, ou téflon) Blindage : enveloppe métallique, permet de protéger les données transmises sur le support des parasites Isolant : matériau diélectrique, évite le contact avec le blindage (court-circuit). Âme : transport des données, un seul brin en cuivre ou plusieurs brins torsadés. âme blindage isolant gaine

12 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS12/31 LA PAIRE TORSADÉE La paire torsadée est « un fil téléphonique ». Une paire torsadée est constituée de deux conducteurs en cuivre, isolés l'un de l'autre, qui senroulent en formant une hélice. Dans un câble à paires torsadées, plusieurs torsades sont réunies dans une même gaine. Une paire torsadée Un câble à paires torsadées

13 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS13/31 LES CATÉGORIES DE PAIRES TORSADÉES CatégorieUsageBande passante LongueurApplication 1 & 2Voix et données à faible vitesse 1MHz15mServices téléphoniques 3Voix et données à 10Mbit/s 16MHz100mEthernet 10baseT 4Voix et données à 16Mbit/s 20MHz100mEthernet 10Mbit/s Voix et données à hautes fréquences 100MHz 250MHz 600MHz 100mFast Ethernet, Gigabit Ethernet

14 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS14/31 LA FIBRE OPTIQUE Bande passante importante (débit > au Gbit/s) Insensibilité aux parasites électriques et magnétiques Faible encombrement et poids Atténuation très faible sur de grandes distances Vitesse de propagation élevée Sécurité (absence de rayonnement à lextérieur, difficulté de se mettre à lécoute)… Un câble optique

15 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS15/31 DOMAINES DAPPLICATION DES TROIS SUPPORTS SupportBande passanteApplicationRéseau Paire torsadée> 100 kHzTéléphonie, LANEthernet Câble coaxial> 100 MHzTéléphonie, LAN, MAN Anciennement Ethernet Fibre optique> 1GHzLAN, MAN, WANInterconnexion de réseaux éloignés

16 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS16/31 ETHERNET 10Mbs Obsolètes Ethernet code les signaux par le code de Manchester -Synchronisation assurée Support: Câble coaxial Inconvénient de Manchester : Débit de 10Mbit/s 20MHz de bande passante requis

17 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS17/31 LES EXTENSIONS DETHERNET Accroissement du trafic sur les réseaux Nouvelles applications, consommatrices en débit (multimédia) La norme Ethernet est utilisée comme techniques daccès à Internet Extensions destinées à améliorer les débits disponibles -Ethernet commuté (= Ethernet Full Duplex ou Switched Ethernet) -Fast Ethernet (100 Mbit/s) -Gigabit Ethernet -10Gigabit Ethernet

18 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS18/31 ETHERNET COMMUTÉ Ethernet Full Duplex ou Switched Ethernet Un commutateur (switch) sert de backbone au réseau Idée : réduire les domaines de collision hub Commutateur (switch)

19 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS19/31 FAST ETHERNET Amélioration de la norme IEEE (nommé 802.3u) en 1995 Entièrement compatible avec 10BASE-T Ce sont le codage du signal et la catégorie des câbles qui changent. Trois standards: -100Base-T4 -100Base-TX -100Base-FX

20 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS20/31 FAST ETHERNET : Codage 8B/6T Utilisation du codage 8B/6T : 8 bits sont codés par 6 symboles qui peuvent prendre 3 niveaux de tension Extrait de la table de codage t 0 +V -V Exemple : codage de la séquence binaire (0x25)

21 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS21/31 FAST ETHERNET : Codages 4B/5B et MLT3 1/125 µs 40 ns « 0 » « E » 5 bits transmis en 40ns = 4 bits utiles en 40ns Débit binaire (utile)= 100Mbit/s Débit brut : 125Mbit/s Utilisation du codage 4B/5B : 4 bits sont codés par 5 bits Utilisation du codage MLT3 : Changement détat pour bit à 1

22 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS22/31 FAST ETHERNET : Codages 4B/5B et NRZI 1/125 µs 40 ns « 0 » « E » Utilisation du codage NRZI: changement détat pour bit à 1

23 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS23/31 FAST ETHERNET : COHABITATION 10MBIT/S ET DU 100MBIT/S La plupart des commutateurs peuvent gérer des stations 10 et 100 Mbit/s. Principe de lauto-négociation -Les stations négocient le débit utilisé et le mode de transmission duplex ou semi-duplex. -Les commutateurs négocient le débit.

24 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS24/31 FAST ETHERNET : SYNTHÈSE NomTypeLongueur max segment Mode de transmission Codage 100Base-T4Paire torsadée UTP 3, 4, 5 100mHalf-duplex8B/6T 100Base-TXPaire torsadée UTP5 ou STP 100mFull-duplex4B/5B puis MLT-3 100Base-FXFibre optique multimode 2000mFull-Duplex4B/5B puis NRZI 400mHalf-Duplex

25 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS25/31 GIGA ETHERNET Norme IEEE 802.3z, ratifiée en 1998 Entièrement compatible avec toutes les normes Ethernet précédentes Paire torsadée ou fibre optique Mode full-duplex : utilise un commutateur Mode half-duplex : utilise un hub Quatre standards qui permettent le half-duplex et le full-duplex NomTypeLongueur max segment Remarques 1000Base- SX 2 fibres optiques 550mMultimode 1000Base- LX 2 fibres optiques 5000mMonomode ou multimode 1000Base- CX STP (2 paires) 25mPaires torsadées blindées 1000Base-TUTP (4 paires) 100mPaires torsadées non blindées catégorie 5 et plus « 1000BASE-X »

26 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS26/31 LES TECHNOLOGIES 1000BASE-X Utilisent un codage 8B/10B 2 fibres optiques ou 2 paires STP -1 fibre (1 paire STP) pour lémission -1 fibre (1 paire STP) pour la réception Débit de 1250 Mbits/s sur chaque fibre (ou câble STP)

27 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS27/31 GIGA ETHERNET Tendances du marché : Le Gigabit sur cuivre (802.3ab) -préserve les équipements Ethernet 10/100/1000 -économique (moins cher que la fibre) -fonctionne sur la majorité des câbles catégorie 5 installés -Interconnexion haut débit entre switch économique (10x la bande passante du 100 Mbit/s pour 3x de coût en plus)

28 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS28/31 10 GIGA ETHERNET 10 Gigabit Ethernet Alliance : 802.3ae Les enjeux du 10 Gigabit Ethernet -Elimination des trunks en Gigabit Ethernet (permet de réduire le nombre de fibres) -Solution économique pour les accès MAN -Extension de lEthernet au MAN, WAN, tout en gardant une parfaite connectivité avec le LAN

29 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS29/31 Ethernet First Mile ou 802.3ah Standard Ethernet pour les réseaux daccès Utilise le 1000Base-X: fibre optique et codage 8B/10B Possibilités connexion point-à-point et point-à-multipoint

30 PRINCIPE TRAMES SUPPORT DE TRANSMISSIONSTANDARDS ETHERNET 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS30/31 Ethernet First Mile ou 802.3ah Point to PointEPON Division1:11:161:32 Débit voie descendante 2x10 Gbps Nombre Maximum dabonné Débit minimum par abonné 80 Mbps40 Mbps20 Mbps

31 CONCLUSION 27/03/2009David MAUSSAND - Alexis MEILHAC - Alban THEYS31/31 Une seule technologie de labonné jusquau cœur du réseau. Pas de changement dinfrastructure. Pas de diminution du débit au niveau du réseau daccès. Conclusion


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