Introduction aux réseaux de Télécommunications

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1 Introduction aux réseaux de Télécommunications
Module P1 Hervé Tremeur Support de cours: Jean-Loup Gélard/Stephane Frati Synopsis

2 Introduction aux Réseaux de Télécommunications
Hervé Tremeur Support de cours: Jean-Loup Gélard / Stepane Frati Synopsis Slide 2

3 Introduction Pourquoi un cours d’introduction générale aux technologies des réseaux et télé communications ? Aujourd’hui, 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 d’hypothèses sur la nature de cet environnement. Panorama des problématiques, des concepts de base et des stratégies de résolution Que faut il étudier ( le QUOI ?) dans ces disciplines et pourquoi ? Synopsis Slide 3

4 Introduction Dans chaque domaine , il existe : - un ensemble de problématiques qu’il faut bien comprendre - des stratégies de résolution - des principes d’architecture et de fonctionnement - des éléments constitutifs : - logiciels : protocoles systèmes d’exploitation 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. Synopsis Slide 4

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 l’OSI: - Les topologies des réseaux locaux , bus, anneau à jetons, bus à jeton, anneaux optiques Le Monde d’Ethernet : CSMA/CD, adressage MAC, les constituants du LAN Switches et VLANs, situer le routeur dans le paysage du LAN WiFi, qu’est-ce que c’est ? Une autre approche que l”Ethernet. Synopsis Slide 5

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 d’adressage IP Routage et commutation, les differents types de routage, routage en environnement mobile Systèmes embarqués et industriels : comment communiquer avec l’extérieur 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 : qu’est-ce que c’est ? 7. Module P7 :Autour des réseaux : comment s’en sert on ? Les différents types d’applications : 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’ , l’infrastructure applicative de l’Entreprise. Synopsis Slide 6

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 d’options. Synopsis Slide 7

8 Plan du Module P1 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 ? Qu’est ce qu’on 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. 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 Téléphonie : qu’est-ce que change quand on transmet : 3.1 . La parole ? 3.2. Le téléphone aujourd’hui : transmettre le multimedia 3.3. Transmettre sur quelle zone de couverture : Réseaux Radio, TV, Satellites Synopsis Slide 8

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. La gestion des réseaux 5.1. Les challenges 5.2. Deux approches différentes : de haut enbas et de bas en haut Récapitulation Synopsis Slide 9

10 Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ?
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ? 1.1 Les Acteurs : QUI communique ? Courrier Les gens par télégraphe Fax téléphone radio TV Ordinateur interposé Cables / BUS par Les machines Signaux radio Ordinateur interposé Synopsis Slide 10

11 Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ?
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ? 1.2. Les contenus : “QUOI” : Qu’est-ce qu’on transmet ? Les gens par Courrier Texte et photos, objets, parfums télégraphe Texte sous forme de signaux Fax images sous forme de signaux téléphone La voix Voix, sons, musique radio Images animées, Voix, sons, musique TV Ordinateur interposé Images animées, Voix, sons, musique , messages Sensations (réalité virtuelle) Les machines par Cables / BUS Signaux d’information et de commande Signaux radio Signaux d’information et de commande Ordinateur interposé Signaux d’information et de commande, fichiers de données, images fixes, animées, sons, voix Synopsis Slide 11

12 Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ?
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 t’il un ou plusieurs chemins pour y parvenir ? - comment suivre leur mouvement s’ils ne sont pas fixes ? - comment garantir une qualité de communication constante avec eux ? Synopsis Slide 12

13 Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ?
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 ? Qu’est-ce qui est le plus important : - que tout ce qui est transmis arrive à l’autre bout ? - même si avec un peu de retard ? - ou bien que ce qui est transmis arrive à l’autre bout à temps - même s’il en manque un peu ? - les deux forcément ?? Synopsis Slide 13

14 Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ?
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ? 1.4. On communique “COMMENT?” (suite) Y a-t’il une relation temporelle, une synchronisation entre les deux extremités ? Y a-t’il une exigence de qualité sur la livraison de l’information ? - en temps ? - en définition ? Faut –il absolument pouvoir la retransmettre si nécessaire ? Y-t’il des contraintes sur l’usage 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 ) Synopsis Slide 14

15 Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ?
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ? 1.5. Pourquoi communique–t’on 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 ? Jusqu’où faut il remonter en arrière en cas de reprise ? Qu’est-ce qui décide si la communication a réussi ou échoué ? Synopsis Slide 15

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 s’assurer que c’est reçu et compris 2. 1. 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) Synopsis Slide 16

17 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication
2.2. Version moderne :La communication de données informatiques : 0xA2, 0x0F, 0xC3 H , E , L, L ,O 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 l’autre nous réponde : Dialogue alterné : Half duplex . Synopsis Slide 17

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 d’erreur, le destinataire peut remarquer et corriger lui même Fichiers exécutables : pas d’erreur , sinon pas éxécutable ! Gros fichiers : en cas d’erreur pendant la transmission, il faut pouvoir reprendre là où on s’est 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 d’images graphiques : C’est GROS !!!! Peut on rendre ça moins gros ? Est-il plus facile de transmettre des images animées que fixes? Synopsis Slide 18

19 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication
2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-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. L’usage qu’on en fait Intranet, Internet, Extranet, Réseaux privés virtuels (VPN) Réseaux publics, réseaux de transport Réseau privé à la maison Le type d’accès Réseaux filaires ou sans fil, ou avec les deux Fixes ou mobiles Sécurisés ou ouverts / publics Synopsis Slide 19

20 La Portée Géographique
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-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 Synopsis Slide 20

21 La Portée Géographique
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? LAN : Local Area Network (Réseau local d’Entreprise) 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 Synopsis Slide 21

22 La Portée Géographique
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-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 d’une ville ou d’un campus Distribution de l’accès aux réseaux locaux et au réseau étendu Doit être RAPIDE et TRANSPARENT La Portée Géographique LAN MAN Synopsis Slide 22

23 La Portée Géographique
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-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 WAN Synopsis Slide 23

24 Qu’est-ce qui décide de la vitesse ?
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? Vitesse d’un PAN : MOYENNE - clavier , imprimante : - Téléphone , PDA : Kbps Vitesse d’un LAN d’entreprise : HAUTE - 100 Mbps vers les stations de travail - 1 Giga bps dans les tronçons de structure Vitesse d’un MAN : TRES HAUTE - 1 à 10 Gbps pour les anneaux optiques Vitesse d’un WAN : Moyenne à Haute - accès classiques filaires : de 9,6 Kbps à 2 Mbps - accès haute vitesse : (ATM) jusqu’à 10 Gbps La Vitesse Qu’est-ce qui décide de la vitesse ? Le support utilisé Fils de cuivre Fibres optiques Ondes Hz le type de transmission Analogique Numérique L’encodage La modulation Le multiplexage Synopsis Slide 24

25 Modulation d’amplitude Modulation de fréquence
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui décide de la vitesse ? 1 Modulation d’amplitude 1 horloge TTL NRZ-L Manchester Tx+ Manchester Tx- NRZ-I MLT-3 L’encodage 1 Modulation de fréquence 1011 Etc.. 1000 0000 0001 1001 0011 1111 0111 1100 0100 QAM 1 Modulation de phase BPSK et QPSK 10 1 00 01 11 Synopsis Slide 25

26 Time division multiplexing
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui décide de la vitesse ? Le multiplexage Combien de conversations sont transmises en même temps ? Bande de base, large bande Multiplexage : en temps (TDM) , en fréquence(FDM), en longueurs d’onde (WDM et DWDM) (Wavelength Division Multiplexing, Dense WDM) SDMA/TDMA/FDMA/CDMA et spread spectrum. (Space, Time, Frequency, Code Multiple Access) f1 f3 f4 Hz fn f2 t FDMA Code1 t Code3 Code4 Coden Codes Code2 CDMA Diagramme showing Time division multiplexing t 1 2 3 4 31 32 TDMA Synopsis Slide 26

27 Qu’est-ce qui décide de la vitesse ?
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui décide de la vitesse ? Le type de support Synopsis Slide 27

28 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication
2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? L’usage qu’on en fait Extranets, VPN : extensions d’intranets à travers l’internet, ponctuels,limités, fortement sécurisés, éphémères. Internet : Vaste collection de réseaux interconnectés, non contrôlés, à débits variables, permanent Router Intranet : Réseau interne d’Entreprise : Efficace, protégé, portée +/- limitée (peut être un WAN), permanent Server LAN Router Synopsis Slide 28

29 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication
2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? L’usage qu’on en fait Réseau privé , à la maison : Portée très limitée, une ou deux méthodes d’accès, petits volumes, moyennement fiable, gestion de ressources ad hoc, personnels très peu qualifiés (grand public) Réseaux publics / de transport : Grande portée (nationale), méthodes d’accès multiples, très gros volumes, très fiables, Gestion des ressources optimisée, comptabilité essentielle, personnels techniques très qualifiés. Synopsis Slide 29

30 Le type d’accès P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication
2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? Réseau sans fil : Infrastructure variable dans la forme et le nombre Plus difficile à sécuriser Faibles débits Le type d’accès Réseau filaire : Infrastructure fixe et connue Nb d’utilisateurs +/- constant, bien connu Facilement sécurisable Permet de hauts débits Synopsis Slide 30

31 Le type d’accès P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication
2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? Le type d’accès Utilisateurs FIXES ? ou MOBILES ???? Accès physique au réseau : Où accéder au réseau ? Garder l’accès malgré le déplacement ? Quel débit? Adressage quelle adresse utiliser ? Une seule ou plusieurs adresses ? Identification : qui êtes vous ? Quels droits d’accès ? Que pouvez vous voir ? Localisation : comment suivre l’utilisateur au cours de ses déplacements ? Routage : comment utiliser le chemin optimal en permanence alors qu’il varie ? Synopsis Slide 31

32 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication
3. La téléphonie Qu’est-ce que ça change quand on communique la parole ? 3.1. Nature de la voix : Signal analogique, sur un spectre d’environ 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 Synopsis Slide 32

33 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication
3. La téléphonie 3.1 Transmettre la voix : Réseau téléphonique filaire analogique : NB d’abonnés connu a priori, difficile de prévoir le nombre d’utilisateurs, usage d’informations 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 l’abonné ? PERIPHERIE DU RESEAU : Offrir des accès multiples : Analogiques ou numériques ? Avec ou sans fil ? Fixes ou mobiles ? Petit ou grand débit ? Synopsis Slide 33

34 P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication
3. La téléphonie 3.2. Le téléphone d’aujourd’hui 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 n’importe où à n’importe où, de préférence … MOBILITE !! MOBILITE signifie aussi : Peiit appareil portable dans la poche Petite déperdition de chaleur, faible puissance du signal Ubiquité du moyen d’accès, transition transparente d’une borne à l’autre Et pourtant on exige : débits importants Transmission fiable Synopsis Slide 34

35 3. La téléphonie et le multimédia
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie et le multimédia 3.2. Le téléphone d’aujourd’hui D’ailleurs, ces bandes de fréquence qu’on utilise : Quelles sont elles ? Combien y en a t’il ? Quelle est leur largeur ? Qui les réglemente ? 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, … LA MOBILITE , autres aspects : Le téléphone mobile ou le WiFi dans le TGV ? Dans l’avion ? Plus généralement, dans quelle zone de couverture peut on capter le téléphone ?

36 3. La téléphonie et le multimédia
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 l’accès au réseau est sans fil, le coeur de réseau lui-même reste filaire

37 Réseau à commutation de circuits
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 2G : GSM : Numérique, Coeur de réseau à commutation de circuits 1G : Analogique Concept cellulaire, Bell Labs, années 70’s Voix Analogique + FM Lourd Réseau à commutation de circuits Seul l’accès au réseau est sans fil, le coeur de réseau lui-même reste filaire

38 3. La téléphonie et le multimédia
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 2,5 G : GPRS : Numérique, Coeur de réseau à commutation de circuits Réseau à commu tation de circuits tation de paquets 3G : UMTS, Numérique, À commutation de Paquets/ cellules (ATM) Réseau à commutation de Paquets (IP) ou cellules (ATM) Seul l’accès au réseau est sans fil, le coeur de réseau lui-même reste filaire

39 3. La téléphonie et le multimédia
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 ? AM, FM, Rotondité de la Terre, réverbération sur les couches basses de l’atmosphère Internet Router Aujourd’hui, on a la radio par Internet aussi !! Il faut donc des Passerelles

40 3. La téléphonie et le multimédia
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 L’orbite de Clarke Km Problèmes : Plutôt saturée aujourd’hui ! Mauvaise couverture au delà de 50° de latitude

41 3. La téléphonie et le multimédia
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 MEOS LEOS Il existe 3 types de satellites decommunication : GEOS, ( Km) (RTT < 250 ms) MEOS , ( Km) LEOS, (800 à 1000 Km) (RTT < 10 ms) GEOS 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 s’applique pas à toutes les formes de communication. Orbite géostationnaire L’orbite géostationnaire est une orbite circulaire, située dans le plan de l’équateur, à près de km d’altitude. Le satellite est injecté sur une orbite elliptique dite de transfert géostationnaire, qu’il décrit de manière spontanée ; l’apogée est proche de l’altitude définitive et le périgée à environ 200 km d’altitude. L’orbite est ensuite progressivement circularisée grâce à 3 ou 4 poussées du moteur d’apogée, mis à feu lors de passages du satellite à l’apogée. Une telle altitude demande des moyens importants. Les fusées Arianes, par exemple, permettent de telles mises en orbite, tandis que les navettes américaines en sont incapables. L/MEO=Low/Medium Earth Orbiting Satellites Orbite MEO Orbite intermédiaire entre orbite basse et géostationnaire. Les satellites MEO (2,600 et 3,000 kg) évoluent à une altitude de km et décrivent des orbites circulaires. La période orbitale est d'environ 6 heures et un observateur terrestre peut avoir une visibilité d'un satellite de quelques heures (environ de 6 heures). Un système de transmission globale utilisant ce type d'orbite exige un nombre plus modeste de satellites par rapport aux constellations LEO. Il suffit de 2 à 3 plans orbitaux pour réaliser une couverture globale. Une constellation de type MEO fonctionne de manière très semblable aux systèmes LEO; toutefois, par structure, il est moins souvent besoin de faire appel à la gestion du "handover". Orbite LEO L'orbite LEO est une orbite circulaire, située entre 500 à 2000 km d'altitude. Cette proximité offre deux avantages : un temps de latence (temps que met à parcourir un signal) très court et une puissance réduite pour entrer en contact avec eux. La période d'un satellite est de l'ordre de quelques centaines de minutes. Comme l'orbite est basse, la vitesse de défilement doit être très élevée afin de compenser l'attraction terrestre. Un satellite fait le tour de la terre environ 14 fois par jour et sa couverture varie entre 3000 à 4000 km : un observateur terrestre n'aura la possibilité d'apercevoir le satellite que pendant environ 20 minutes. Ce type de satellite est appelé aussi satellite défilant.

42 TABLEAU I: Classification des GMPCS
Classification Poids des satellites (kg) Orbite Services proposés Little LEOs 40-100 LEO positionnement et messagerie mobile Big LEOs téléphonie et transmission de données fixes et mobiles Big MEOs 2,600-3,000 MEO LEOs à large bande 500-1,000 téléphonie et multimédia fixe à large bande Mega GEOs plus de 3,000 GEO téléphonie mobile et multimédia à large bande fixe

43 4. Communication entre machines :
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 d’interopérabilité moindres

44 4. Communication entre machines :
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : 4.1. Les systèmes industriels : commande numérique et collecte de données Ese Usine Atelier Cellule Terrain Communiquer avec une machine : Définition du BUS de Terrain La portée de l’information 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)     Le protocole Modbus (marque déposée par MODICON) est un protocole de dialogue basé sur une structure hiérarchisée entre un maître et plusieurs esclaves.     Une liaison multipoints (RS-485) relie maître et esclaves.

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

46 4. Communication entre machines :
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : 4.1. Les systèmes industriels : commande numérique et collecte de données Besoin de protocoles déterministes : On ne peut pas prendre le risque de collisions et de retransmissions dues à des erreurs comme dans le cas d’Ethernet Structures Maitre / Esclave Protocoles à jeton Token Ring IEEE 802.5 Token Bus IEEE 802.4 La nouvelle donne des systèmes industriels : Les réseaux de capteurs (sensor networks) - Réseaux qui s’auto-organisent , s’auto-configurent, en nuages d’agents intelligents Nouveaux protocoles de communication qui : Ne font plus confiance à la topologie Pratiquent l’inondation et la redondance.

47 4. Communication entre machines :
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : 4.1. Les systèmes industriels : commande numérique et collecte de données Les réseaux de capteurs (sensor networks) Contraintes d’espace 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 d’un capteur ou d’un système autonome est souvent décidée par celle de sa source d’énergie 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 d’information. : Fiabilité + économie d’énergie. Transmission sans fil (WiFi)

48 4. Communication entre machines :
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : 4.2. Le rôle de la communication dans les systèmes industriels A->D Systèmes industriels : Grouper pour mieux contrôler COMMANDE : -Plutôt que d’avoir 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”. CAPTURE D’INFORMATION : 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.

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

50 Une fois le réseau constitué,comment le surveiller ?
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 d’un réseau ? D’abord , ilfaut le mettre en marche : Il faut configurer les éléments du réseau Garder ces configurations précieusement en réserve 2) Ensuite, vérifier que ça fonctionne aussi vite et bien que prévu ! 3) Si jamais ça ne marche pas comme prévu, il faut : Pouvoir s’en rendre compte Agir pour réparer le problème et éviter qu’il ne se reproduise 4) S’assurer que personne ne vient, de l’extérieur,perturber le fonctionnement du réseau ni espionner ce qui s’y passe 5) Facturer les utilisateurs selon leur usage

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

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

53 PEP (policy enforcement point) LPDP (local policy decision point)
P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 5. Gestion des réseaux 5.2. Deux approches différentes PDP (policy decision point)   Approche dynamique de bas en haut, “venant du terrain “ : La gestion par politiques (“Policy management”) PEP (policy enforcement point) LPDP (local policy decision point) PEP PDP PEP PEP PEP PEP PEP PEP PEP The IETF Policy Framework (POLICY) Working Group has developed a policy management architecture that is considered the best approach for policy management on the Internet. It includes the following components : Policy management service    A graphical user interface for specifying, editing, and administering policy. Dedicated policy repository    A place to store and retrieve policy information, such as an LDAP server or a DEN (Directory Enabled Network) device. PDP (policy decision point)    A resource manager or policy server that is responsible for handling events and making decisions based on those events (i.e., at time x do y), and updating the PEP configuration appropriately. PEP (policy enforcement point)    PEP exists in network nodes such as routers, firewalls, and hosts. It enforces the policies based on the "if condition then action" rule sets it has received from the PDP. LPDP (local policy decision point)    This is a scaled-down PDP that exists within a network node and is used in cases when a policy server is not available. Basic policy decisions can be programmed into this component. 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”.

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