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ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Introduction aux réseaux de Télécommunications Module.

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1 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Introduction aux réseaux de Télécommunications Module P1 Hervé Tremeur Support de cours: Jean-Loup Gélard/Stephane Frati

2 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Introduction aux Réseaux de Télécommunications Slide 2 Hervé Tremeur Support de cours: Jean-Loup Gélard / Stepane Frati

3 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 3 Aujourdhui, les systèmes électroniques : - sont de plus en plus intelligents - traitent des données et non plus seulement du signal - ont besoin de communiquer avec leur environnement des informations de plusieurs natures spécifiques suivant les systèmes et les contextes -selon des environnements et des contraintes spécifiques -Téléphonie et systèmes connexes fixes et mobiles Telecom -Systèmes embarqués Embedded -Transmission de données informatiques : Data Com Ils doivent pouvoir le faire en faisant le minimum dhypothèses sur la nature de cet environnement. Panorama des problématiques, des concepts de base et des stratégies de résolution Pourquoi un cours dintroduction générale aux technologies des réseaux et télé communications ? Que faut il étudier ( le QUOI ?) dans ces disciplines et pourquoi ? Introduction

4 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 4 Introduction Dans chaque domaine, il existe : - un ensemble de problématiques quil faut bien comprendre - des stratégies de résolution - des principes darchitecture et de fonctionnement - des éléments constitutifs : - logiciels : protocoles systèmes dexploitation applications - matériels : machines spécifiques câbles et systèmes de transmission physique - des cadres de référence et de normalisation : - standards et protocoles - organismes de standardisation et de certification.

5 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 5 Plan du cours 1.Module P1 : Introduction, problématique générale des réseaux : -Qui communique quoi, avec qui, comment, et pourquoi ? -Réseaux fixes : Téléphonie, Data Comm fixes (PAN,LAN,MAN,WAN), réseaux industriels -Réseaux mobiles : Téléphonie, WiFi, IP Mobile, Systèmes embarqués -Réseaux de satellites, Réseaux Radio, TV :exploration des différents domaines 2. Module P2 : Comment étudier tout cela ? -Approche structurée du domaine : -Description des cadres de réflexion -Les organisations et standards qui régissent ces réseaux 3. Module P3 : Aspects Physiques de la communication -Bases théoriques du signal et de sa transmission (Cuivre, Fibres Optiques, Liaisons Hz) -Transmission, modulation, codage, multiplexage - Normes de câblage, normes de bus, Gestion des canaux hertziens, interférences 4. Module P4: Les accès au niveau 2 de lOSI: - Les topologies des réseaux locaux, bus, anneau à jetons, bus à jeton, anneaux optiques -Le Monde dEthernet : CSMA/CD, adressage MAC, les constituants du LAN -Switches et VLANs, situer le routeur dans le paysage du LAN -WiFi, quest-ce que cest ? Une autre approche que lEthernet.

6 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 6 Plan du cours 5. Module P5 : Le niveau 3 : Conscience du réseau étendu au delà du LAN -Data Comm : datagrammes ou Circuits Virtuels ? IP vs X25,ATM, notions dadressage IP -Routage et commutation, les differents types de routage, routage en environnement mobile -Systèmes embarqués et industriels : comment communiquer avec lextérieur 6. Module P6 : Le réseau véritablement étendu : LE WAN - Circuits Virtuels, datagrammes et la problématique de la Qualité de Service (QoS) -Survol rapide de PPP, X25, HDLC, Frame Relay, ATM -ADSL, MPLS : quest-ce que cest ? 7. Module P7 :Autour des réseaux : comment sen sert on ? -Les différents types dapplications : Client /Serveur, Peer to peer.groupware -La sphere du Web et le eBusiness -Les applications multimédia. 8. Module P8 : les protocoles de service -Résolution de noms, protocoles de démarrage, -Transferts de fichiers, services d , linfrastructure applicative de lEntreprise.

7 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 7 Plan du cours 9. Module P9 : Comment gérer ces architectures ? -Gestion de réseaux pour : - pannes / Configuration /performance / Sécurité / Comptabilité - Les normes en vigueur dans les 3 domaines : SNMP, MIB -La gestion de la sécurité dans les réseaux : -Problématiques / Stratégies / Architectures et outils resultants. -Les Virus et comment les combattre ? 10. Module P10 : Synthèse globale - et aperçus du futur dans les trois domaines - Conclusion et pointeurs sur les cours doptions.

8 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 8 Plan du Module P1 1.La problématique des réseaux de communication : Qui communique Quoi à Qui, Comment et Pourquoi ? 1.1. Les acteurs : Qui communique ? 1.2. Les contenus : Quoi ? Quest ce quon transmet ? 1.3. A qui ? Où sont ils ? Combien sont ils ? Fixes ou mobiles ? 1.4. Comment ? Volume, vitesse, fiabilité, garanties diverses ? 1.5. Pourquoi ? Le contexte et les mesures de succès. 2.Reprise de ces questions dans le domaine des données : 2.1. le courrier et les colis 2.2. Version moderne : transmettre les données informatiques 2.3. le domaine des réseaux informatiques 3.Téléphonie : quest-ce que change quand on transmet : 3.1. La parole ? 3.2. Le téléphone aujourdhui : transmettre le multimedia 3.3. Transmettre sur quelle zone de couverture : Réseaux Radio, TV, Satellites

9 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 9 Plan du Module P1 4.Communications entre machines : 4.1. Les systèmes industriels : commande numérique et capteurs 4.2. Le rôle de la communication dans les systèmes industriels et embarqués. 5.La gestion des réseaux 5.1. Les challenges 5.2. Deux approches différentes : de haut enbas et de bas en haut 6.Récapitulation

10 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 10 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui, Comment, et Pourquoi ? 1.1 Les Acteurs : QUI communique ? parLes machines Les genspar Courrier télégraphe Fax téléphone radio TV Ordinateur interposéCables / BUS Signaux radio Ordinateur interposé

11 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 11 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui, Comment, et Pourquoi ? 1.2. Les contenus : QUOI : Quest-ce quon transmet ? Les gens téléphone Fax Courrier radio télégraphe TV parTexte et photos, objets, parfums Texte sous forme de signaux images sous forme de signaux La voix Voix, sons, musique Images animées, Voix, sons, musique Ordinateur interposéImages animées, Voix, sons, musique, messages Sensations (réalité virtuelle) parLes machinesCables / BUS Signaux radio Ordinateur interposé Signaux dinformation et de commande Signaux dinformation et de commande, fichiers de données, images fixes, animées, sons, voix

12 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 12 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui, Comment, et Pourquoi ? 1.3. Les acteurs à nouveau : A QUI? Les destinataires de la communication sont –ils : - un seul ou plusieurs ? - fixes ou en mouvement ? - groupés ou disséminés - sur une zone géographique de taille : - petite - moyenne - grande- très grande ? Les destinataires de la communication : - comment les identifier sans ambigüité ? - comment les localiser ? - comment les atteindre ? Existe til un ou plusieurs chemins pour y parvenir ? - comment suivre leur mouvement sils ne sont pas fixes ? - comment garantir une qualité de communication constante avec eux ?

13 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 13 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui, Comment, et Pourquoi ? 1.4. On communique COMMENT? Faut il communiquer les informations : - à sens unique ou dans les deux sens ? - Qui peut parler quand ? Tous en même temps, à chacun son tour, on quand on vous en donne le droit ? - en petit ou gros volume ? - en clair ou encrypté ? - compressé ? - à plusieurs destinataires en même temps ? - faut il transmettre plusieurs flux simultanés vers la même source ? Quest-ce qui est le plus important : - que tout ce qui est transmis arrive à lautre bout ? - même si avec un peu de retard ? - ou bien que ce qui est transmis arrive à lautre bout à temps - même sil en manque un peu ? - les deux forcément ??

14 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 14 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui, Comment, et Pourquoi ? 1.4. On communique COMMENT? (suite) Y a-til une relation temporelle, une synchronisation entre les deux extremités ? Y a-til une exigence de qualité sur la livraison de linformation ? - en temps ? - en définition ? Faut –il absolument pouvoir la retransmettre si nécessaire ? Y-til des contraintes sur lusage des ressources ? - faire le plus possible en le moins de temps possible en utilisant au mieux les ressources disponibles - utiliser les mêmes ressources pour communiquer avec de nombreux interlocuteurs très différents (intéropérabilité )

15 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 15 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui, Comment, et Pourquoi ? 1.5. Pourquoi communique–ton ces données ? Pourquoi même se poser la question ? -Parce que cela définit le contexte dans lequel les données sont transmises : -Important ou non de tout livrer : -Peut on re transmettre ? -Requête+réponse, succession de messages ou bien flux continu ? -Environnement fiable ou parasité -Environnement sûr ou espionné / contraint ? -Jusquoù faut il remonter en arrière en cas de reprise ? -Quest-ce qui décide si la communication a réussi ou échoué ?

16 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 16 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2. La communication de données. Quelle différence entre TRANSMETTRE et COMMUNIQUER ? TRANSMETTRE : - expédier quelque chose qui a déjà été préparé dans le bon format. COMMUNIQUER - Transmettre + faire le maximum pour sassurer que cest reçu et compris Expédier du courrier -Mise en forme : texte sur papier, contenu dans une enveloppe. -Ecrit dans un language qui doit être compris du correspondant (Protocole) -Ecrit ou imprimé sur feuille de papier, (présentation) -Expédié à une adresse qui a un sens par rapport à la structure de distribution. (réseau) -Expédié en courrier normal ou avec accusé de réception(type de transport) ? -Personnalisé ou anonyme (publicité ) : unicast ou broadcast -Avec ou sans contrainte de temps (express) -Plus ou moins bien emballé (protection/sécurité)

17 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 17 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.2. Version moderne :La communication de données informatiques : On communique : -Des caractères (octets) à afficher -Des caractères de commande (vers des terminaux) -Des messages -Courrier electronique => msg Asyncrhone : on le lit quand on veut et on répond …. Quand on peut ! -Messagerie instantanée : Chat, AIM, etc. msg synchrone -Transmission immédiate et on attend que lautre nous réponde : Dialogue alterné : Half duplex. H, E, L, L,O 0xA2, 0x0F, 0xC3

18 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 18 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.2. Version moderne :La communication de données informatiques : On communique : -Des fichiers : -Fichiers texte : en cas derreur, le destinataire peut remarquer et corriger lui même -Fichiers exécutables : pas derreur, sinon pas éxécutable ! -Gros fichiers : en cas derreur pendant la transmission, il faut pouvoir reprendre là où on sest trompé, pas depuis le début !!! -Quand on transmet loin (Vraiment TRES LOIN, genre.. du côté de Vénus..) -Le destinataire peut il détecter tout seul les erreurs, ? -Les corriger lui même ? -Fichiers dimages graphiques : -Cest GROS !!!! Peut on rendre ça moins gros ? -Est-il plus facile de transmettre des images animées que fixes?

19 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 19 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Quest-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? -La portée géographique -PAN : Personal Area Network -LAN : Local Area Network -MAN : Metropolitan Area Network -WAN : Wide Area Network -La vitesse -Réseaux à bas, haut, très haut débit. -Modem classique vs ADSL, ATM, etc. -Lusage quon en fait -Intranet, Internet, Extranet, Réseaux privés virtuels (VPN) -Réseaux publics, réseaux de transport -Réseau privé à la maison -Le type daccès -Réseaux filaires ou sans fil, ou avec les deux -Fixes ou mobiles -Sécurisés ou ouverts / publics

20 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 20 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Quest-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? - PAN Personal Area Network (Réseau Personnel) -PC, Clavier, Imprimante, Scanner, Téléphone portable, PDA. -Très souvent sans fil, faible débit (< 100 mbps) -Efficacité locale, interopérabilité entre équipementiers La Portée Géographique PAN

21 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 21 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Quest-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? -LAN : Local Area Network (Réseau local dEntreprise) -Stations de travail. -Imprimantes, Serveurs locaux, commutateurs, routeurs -Filaire, moyen à haut débit, portée limitée à un bâtiment. -Intéropérabilité importante entre équipementiers -Fiabilité, résilience, flexibilité -Influence directement la productivité des employés. La Portée Géographique Server LAN

22 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 22 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Quest-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? -MAN : Metropolitan Area Network (Réseau Métropolitain) -Commutateurs, routeurs. -Architecture filaire, à fibres optiques,en anneau, très haut débit -Portée dune ville ou dun campus -Distribution de laccès aux réseaux locaux et au réseau étendu -Doit être RAPIDE et TRANSPARENT La Portée Géographique LAN MAN LAN

23 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 23 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Quest-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? -WAN : Wide Area Network (Réseau étendu) -Commutateurs, Routeurs, -Architecture filaire avec tronçons hertziens / satellite -Portée nationale / internationale -Doit être fiable plus que rapide -Le choix entre le modèle du TRAIN (Circuits virtuels) et de la VOITURE (Datagrammes) La Portée Géographique MAN LAN MAN LAN WAN

24 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 24 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Quest-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? Vitesse dun PAN : MOYENNE - clavier, imprimante : - Téléphone, PDA : 300 Kbps Vitesse dun LAN dentreprise : HAUTE Mbps vers les stations de travail - 1 Giga bps dans les tronçons de structure Vitesse dun MAN : TRES HAUTE - 1 à 10 Gbps pour les anneaux optiques Vitesse dun WAN : Moyenne à Haute - accès classiques filaires : de 9,6 Kbps à 2 Mbps - accès haute vitesse : (ATM) jusquà 10 Gbps Quest-ce qui décide de la vitesse ? La Vitesse - Le support utilisé -Fils de cuivre -Fibres optiques -Ondes Hz - le type de transmission -Analogique -Numérique -Lencodage -La modulation -Le multiplexage

25 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 25 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Quest-ce qui décide de la vitesse ? Modulation damplitude Modulation de fréquence Modulation de phase BPSK et QPSK Etc QAM horloge TTL NRZ-L Manchest er Tx+ Manchest er Tx- NRZ-I MLT-3 Lencodage

26 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 26 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Quest-ce qui décide de la vitesse ? -Combien de conversations sont transmises en même temps ? -Bande de base, large bande -Multiplexage : en temps (TDM), en fréquence(FDM), en longueurs donde (WDM et DWDM) (Wavelength Division Multiplexing, Dense WDM) -SDMA/TDMA/FDMA/CDMA et spread spectrum. -(Space, Time, Frequency, Code Multiple Access) Code1 t Code3 Code4 Coden Codes Code2 CDMA Diagramme showing Time division multiplexing t TDMA f1 f3 f4 Hz fn f2 t FDMA Le multiplexage

27 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 27 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Quest-ce qui décide de la vitesse ? Le type de support

28 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 28 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Quest-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? Lusage quon en fait Intranet : Réseau interne dEntreprise : Efficace, protégé, portée +/- limitée (peut être un WAN), permanent Server LAN Server LAN Router Internet : Vaste collection de réseaux interconnectés, non contrôlés, à débits variables, permanent Router Extranets, VPN : extensions dintranets à travers linternet, ponctuels,limités, fortement sécurisés, éphémères.

29 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 29 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Quest-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? Lusage quon en fait Réseaux publics / de transport : Grande portée (nationale), méthodes daccès multiples, très gros volumes, très fiables, Gestion des ressources optimisée, comptabilité essentielle, personnels techniques très qualifiés. Réseau privé, à la maison : Portée très limitée, une ou deux méthodes daccès, petits volumes, moyennement fiable, gestion de ressources ad hoc, personnels très peu qualifiés (grand public)

30 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 30 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Quest-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? Le type daccès Réseau filaire : -Infrastructure fixe et connue -Nb dutilisateurs +/- constant, bien connu -Facilement sécurisable -Permet de hauts débits Réseau sans fil : -Infrastructure variable dans -la forme et le nombre -Plus difficile à sécuriser -Faibles débits

31 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 31 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Quest-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? Le type daccès ouUtilisateurs FIXES ?MOBILES ???? -Accès physique au réseau : -Où accéder au réseau ? Garder laccès malgré le déplacement ? Quel débit? -Adressage quelle adresse utiliser ? Une seule ou plusieurs adresses ? -Identification : qui êtes vous ? Quels droits daccès ? Que pouvez vous voir ? -Localisation: comment suivre lutilisateur au cours de ses déplacements ? Routage : comment utiliser le chemin optimal en permanence alors quil varie ?

32 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 32 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie Quest-ce que ça change quand on communique la parole ? 3.1. Nature de la voix : -Signal analogique, sur un spectre denviron 3200 Hz -Faut il tout transmettre ? Ou une partie ? -Comment choisir cette partie ? (échantillonnage ?) -Il faut un aller retour max de 150 ms pour maintenir une conversation -=> comment garantir les ressources ? -Liaison synchrone avec notion de session Signal analogique PAM PWM PCM (MIC) t

33 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 33 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie 3.1 Transmettre la voix : -Réseau téléphonique filaire analogique : -NB dabonnés connu a priori, difficile de prévoir le nombre dutilisateurs, usage dinformations statistiques, réservation pléthorique de ressources. -Commutation de circuits physiques sur une grande étendue : -=> coûts prohibitifs ??? -Peut on améliorer la transmission des informations dans le coeur du réseau ? -Distinguer ce qui se passe dans le coeur de ce qui se passe à la périphérie ? COEUR DE RESEAU : -utiliser des techniques inspirées de la transmission de données numériques -Transformer la voix en données numériques ? -Continuer à garantir un transfert assez rapide ? -Rendre cela transparent à labonné ? PERIPHERIE DU RESEAU : -Offrir des accès multiples : -Analogiques ou numériques ? -Avec ou sans fil ? -Fixes ou mobiles ? -Petit ou grand débit ?

34 ITII Deuxième année Cours Réseaux Tronc Commun: Module P1. V1.1 basé sur 1.0 de JL Gélard Synopsis Slide 34 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie 3.2. Le téléphone daujourdhui En plus de la voix, on transmet : -Du signal analogique (Modem, pour ordinateurs et fax) -Du texte (les messages SMS, les applications WAP ) Des sons (musiques, sonneries) - quel codage pour une transmission efficace ? Quelle taille pour le stockage ? -Des images fixes (Photos) et bientôt animées (Vidéo, visiophone) - quel codage et quelle compression pour une transmission efficace ? - quels débits sont nécessaires ? - Attention !! On partage les débits avec les autres clients de la même cellule !!! -Et de nimporte où à nimporte où, de préférence … MOBILITE !! -MOBILITE signifie aussi : -Peiit appareil portable dans la poche -Petite déperdition de chaleur, faible puissance du signal -Ubiquité du moyen daccès, transition transparente dune borne à lautre -Et pourtant on exige : -débits importants -Transmission fiable

35 35 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie et le multimédia 3.2. Le téléphone daujourdhui Dailleurs, ces bandes de fréquence quon utilise : -Quelles sont elles ? -Combien y en a til ? -Quelle est leur largeur ? -Qui les réglemente ? LA MOBILITE, autres aspects : -Le téléphone mobile ou le WiFi dans le TGV ? -Dans lavion ? -Plus généralement, dans quelle zone de couverture peut on capter le téléphone ? ISM : 2,4 à 2,4835 GHz – UNII : 5 Ghz 3 bandes pour ISM – 3 bandes pour UNII ISM : 26 à 150 MHz – UNII : 100 MHz IEEE, FCC, ETSI, …

36 36 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie et le multimédia 3.3. Transmettre sur quelle zone de couverture ? Réseau téléphonique filaire : -Échelle nationale, partout où on peut tirer des câbles Réseau téléphonique sans fil : -Attention ! SANS FIL ou CELLULAIRE ? TELEPHONE SANS FIL = DECT - Mobilité réduite dans une zone fixe Seul laccès au réseau est sans fil, le coeur de réseau lui-même reste filaire

37 37 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie et le multimédia 3.3. Transmettre sur quelle zone de couverture ? TELEPHONE CELLULAIRE : - Les Trois Générations et demie Seul laccès au réseau est sans fil, le coeur de réseau lui-même reste filaire 1G : Analogique -Concept cellulaire, Bell Labs, années 70s -Voix Analogique + FM -Lourd 2G : GSM : Numérique, Coeur de réseau à commutation de circuits Réseau à commutation de circuits

38 38 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie et le multimédia 3.3. Transmettre sur quelle zone de couverture ? TELEPHONE CELLULAIRE : Les Trois Générations et demie Seul laccès au réseau est sans fil, le coeur de réseau lui-même reste filaire 3G : UMTS, Numérique, À commutation de Paquets/ cellules (ATM) Réseau à commutation de Paquets (IP) ou cellules (ATM) 2,5 G : GPRS : Numérique, Coeur de réseau à commutation de circuits Réseau à commu tation de circuits Réseau à commu tation de paquets

39 39 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie et le multimédia 3.3. Transmettre sur quelle zone de couverture ? La Radio et Télévision : couverture du territoire RADIO : tout se fait-il par ondes hertziennes ? Aujourdhui, on a la radio par Internet aussi !! Il faut donc des Passerelles AM, FM, Rotondité de la Terre, réverbération sur les couches basses de latmosphère Interne t Router

40 40 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie et le multimédia 3.3. Transmettre sur quelle zone de couverture ? Radio et Télévision : couverture du territoire Télévision par satellite Position sur une orbite fixe à KM Lorbite de Clarke Problèmes : -Plutôt saturée aujourdhui ! -Mauvaise couverture au delà de 50° de latitude Km

41 41 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie et le multimédia 3.3. Transmettre sur quelle zone de couverture ? couverture du territoire par satellite Avantages : -Meilleure couverture que GEOS -Signal moins puissant nécessaire -=> Satellite plus petit -=> coûts de lancement moindres -Durée de vie plus longue Inconvénients : -Il faut des constellations de satellites -Stratégie de Earth Fixed Cell ou Earth Mobile Cell -Dynamique de gestion plus complexe. -Ne sapplique pas à toutes les formes de communication. Il existe 3 types de satellites decommunication : GEOS, ( Km) (RTT < 250 ms) MEOS, ( Km) LEOS, (800 à 1000 Km) (RTT < 10 ms) GEOS MEOS LEOS

42 42 TABLEAU I: Classification des GMPCS ClassificationPoids des satellites (kg) OrbiteServices proposés Little LEOs40-100LEOpositionnement et messagerie mobile Big LEOs LEOtéléphonie et transmission de données fixes et mobiles Big MEOs2,600-3,000MEOtéléphonie et transmission de données fixes et mobiles LEOs à large bande500-1,000 LEOtéléphonie et multimédia fixe à large bande Mega GEOs plus de 3,000GEOtéléphonie mobile et multimédia à large bande fixe

43 43 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : 4.1. Les systèmes industriels : commande numérique et collecte de données Dans un environnement de production, on veut : -Commander des actionneurs -Récolter des informations de capteurs -Gérer des groupes de machines en boucle fermée Environnement souvent : -Fortement synchronisé -Fortement contraint au niveau des dépendances entre machines -A portée limitée -Hautement spécialisé => contraintes dinteropérabilité moindres

44 44 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : Communiquer avec une machine : -Définition du BUS de Terrain -La portée de linformation est importante Les challenges du BUS : - Transmettre des données rapidement => parallélisme -Avec un protocole de service le plus simple possible => très proche du hardware -Sans ambigüité ni erreurs => protocoles déterministes -À des machines provenant de plusieurs équipementiers différents => standards -USB, Firewire (IEEE 1394, JBUS, ModBUS, etc.) -Pour des applications hautement spécialisées => seules les couches basses sont normalisées (moins de niveaux que dans les data comm informatiques) 4.1. Les systèmes industriels : commande numérique et collecte de données Terrain Cellule Atelier Usine E se

45 45 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : La collecte dinformations a une forme différente du monde des réseaux informatiques : -Collecte déchantillons à la demande -Collecte cyclique -Durée limitée de validité de linformation : -Une mesure de température ou de vitesse nest peut être valable que quelques millisecondes. -Volumes parfois importants (avalanche) -Transferts asymétriques, dans des structures hiérarchisées 4.1. Les systèmes industriels : commande numérique et collecte de données

46 46 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : Besoin de protocoles déterministes : -On ne peut pas prendre le risque de collisions et de retransmissions dues à des erreurs comme dans le cas dEthernet -Structures Maitre / Esclave -Protocoles à jeton -Token Ring IEEE Token Bus IEEE Les systèmes industriels : commande numérique et collecte de données La nouvelle donne des systèmes industriels : Les réseaux de capteurs (sensor networks) - Réseaux qui sauto-organisent, sauto-configurent, en nuages dagents intelligents -Nouveaux protocoles de communication qui : -Ne font plus confiance à la topologie -Pratiquent linondation et la redondance.

47 47 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : Contraintes despace réduit, signal de faible puissance electrique : - Ex : capteurs de surveillance structurelle de bâtiments (vibrations) grand nombre de petits capteurs qui peuvent rester efficaces pendant 100 ans sur une pile AA, avec une activité à 1% du temps. -Ordre de grandeur de la consommation : quelques mW -La durée de vie dun capteur ou dun système autonome est souvent décidée par celle de sa source dénergie 4.1. Les systèmes industriels : commande numérique et collecte de données Nouveaux modes de transmission du signal : -Spectre étalé (Spread Spectrum ) : on transmet un grand nombre de signaux (24 à 48 bits) à basse puissance pour un seul bit dinformation. : -Fiabilité + économie dénergie. -Transmission sans fil (WiFi) Les réseaux de capteurs (sensor networks)

48 48 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : COMMANDE : -Plutôt que davoir une station de contrôle dédiée à chaque Machine-Outil, il vaut mieux fédérer la structure de commande. - en 1970, General Motors avait dans ses usines 2000 robots et automates programmables. En 1990, contrôleurs intelligents Le rôle de la communication dans les systèmes industriels Systèmes industriels : Grouper pour mieux contrôler CAPTURE DINFORMATION : -Collecter rapidement des flux multiples dans une station centrale pour une meilleure vision globale du processus - Transmettre le plus efficacement possible Conversion Analogique -> Digital rend les transferts plus efficaces Plus denses, moins sensibles au bruit. A->D

49 49 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : 4.2. Le rôle de la communication dans les systèmes industriels Système embarqué : communiquer avec son environnement 1) Lire les informations sur lenvironnement direct provenant de capteurs 2) Communiquer des commandes à dautres systèmes coopérants 3) Communiquer des informations détat à des systèmes de surveillance / de gestion externes - la surveillance et la gestion à distance se font de plus en plus à travers lenvironnnement Internet (protocole IP) - Il faut pouvoir sy intégrer

50 50 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 5. Gestion des réseaux 5.1. Les Challenges Une fois le réseau constitué,comment le surveiller ? Quels sont les challenges de la gestion dun réseau ? 2) Ensuite, vérifier que ça fonctionne aussi vite et bien que prévu ! 1)Dabord, ilfaut le mettre en marche : -Il faut configurer les éléments du réseau -Garder ces configurations précieusement en réserve 3) Si jamais ça ne marche pas comme prévu, il faut : -Pouvoir sen rendre compte -Agir pour réparer le problème et éviter quil ne se reproduise 4) Sassurer que personne ne vient, de lextérieur,perturber le fonctionnement du réseau ni espionner ce qui sy passe 5) Facturer les utilisateurs selon leur usage

51 51 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 5. Gestion des réseaux Cinq grands domaines dans lesquels il faut agir : la formule FCAPS pour FAILURE : Détection et gestion des pannes: Système de gestion des alarmes pour CONFIGURATION : gestion centralisée et actualisée des configurations, sauvegarde, distribution centralisée pour ACCOUNTING : Comptabilisation des flux, par zone, par utilisateur, par type de trafic, facturation pour PERFORMANCE : Gestion et amélioration des performances, détection des goulots détranglement, gestion pro-active de lévolution pour SECURITE : Implantation dune politique de sécurité protégeant le réseau des attaques / intrusions de lextérieur. F C A P S 5.1. Les Challenges Une fois le réseau constitué,comment le surveiller ?

52 52 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 5. Gestion des réseaux Approche hiérarchisée de Haut en Bas, les modèles CMIS et SNMP 5.2. Deux approches différentes Le modèle CMIS/CMIP reste théorique Le modèle SNMP basé sur TCP/IP est plus répandu Ces deux modèles sappliquent surtout aux réseaux de données. Des modèles spécifiques sont proposés pour les réseaux de Télécommunications

53 53 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 5. Gestion des réseaux Approche dynamique de bas en haut, venant du terrain : La gestion par politiques (Policy management) 5.2. Deux approches différentes Nouvelle approche prometteuse qui semble mieux appropriée aux réseaux De nouvelle génération, où les acteurs sont souvent inconnus a priori et mobiles. Encore dans les cartons. PEP PD P PDP (policy decision point) PEP (policy enforcement point) LPDP (local policy decision point)

54 54 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 6. Récapitulation Beaucoup de questions se posent …… Comment peut on organiser une réflexion efficace dans tous ces domaines à tous ces niveaux ? … dans des domaines différents …. …. à des niveaux dabstraction différents ……


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