RSX101 Réseaux et Télécommunications

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1 RSX101 Réseaux et Télécommunications
Diaporama séance 14 Les Réseaux Métropolitains Révision A Jean-Claude KOCH

2 La hiérarchie des réseaux
Débit pipelines 1Tbps Bus 1Gbps Réseaux Locaux Réseaux Privés Réseaux Métropolitains Réseaux étendus Canaux E/S 1Mbps 1Kbps 1cm 1m 10m 100m 1km 10km 100km 10cm Distance RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

3 Place des Réseaux Métropolitains
RÉSEAU LOCAL RÉSEAU LOCAL PONT ROUTEUR PONT ROUTEUR M.A.N. ROUTEUR PONT RÉSEAU ÉTENDU Accès individuel RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

4 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK
Pourquoi des MAN  ’s ? Limites des Lans : Limitations en distance Limitations en nombre de stations Limites des Wans : Limitations en débits Coûts élevés En France, les réseaux métropolitains explosent depuis que les communes sont autorisées à jouer le rôle d’opérateurs RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

5 Caractéristiques des Réseaux Métropolitains
LOGIQUE : Fédération de réseaux locaux ou d’utilisateurs isolés PHYSIQUE : Anneau ou étoile… Ou maillé DISTANCE : Jusqu’à plusieurs dizaines de kilomètres DEBIT : Au moins 1 Gbits/s PROTOCOLES : FDDI - DQDB - Seront simplement abordés car obsolètes aujourd’hui. BLR – N’a pas eu un grand essor dans notre pays, car nécessité d’une licence opérateur très onéreuse. CATV - Très développé dans certains pays, moins en France, mais en expansion constante. ETHERNET - C’est l’explosion dans ses versions à haut débit sur fibre optique, et radio. WiMax – En phase d’implantation initiale, promis à un bel avenir RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

6 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK
Les «Anciens» MAN Les quelques diapositives qui vont suivre font un panorama rapide de deux technologies qui ont eu leurs heures de gloire comme réseaux MAN ou Fédérateurs : FDDI & DQDB. Ces deux technologies sont aujourd’hui obsolètes, car dépassées, trop complexes et trop onéreuses. Il en demeure néanmoins encore quelques vestiges… et certains aspects y sont intéressants à connaître, notamment en matière de premières tentatives de respect de QoS. Elles sont aujourd’hui remplacées par les réseaux ATM et surtout Ethernet Haut Débit. RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

7 Le réseau FDDI - 2 Fiber Distributed Data Interface

8 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK
FDDI : Généralités Normes ISO 9314 Principe de l’anneau à jeton temporisé Interconnexion native avec protocoles 802.n Couche LLC compatible 802 Double anneau contra-rotatif Repli automatique sur dégradation Définition initiale à 2 x 100 Mbps Première évolution à 155,52 Mbps (FDDI-2) Évolution vers 2 x 2.5 Gbps (FFOL- Follow On Lan) Distance max entre raccordements : 2 km sur fibres multimode 60 km sur fibres monomode Interface physique SONET (Synchronous Optical Network) Introduction service débit isochrone FDDI-2 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

9 Topologie double boucle en contra-rotation
RACCORDEMENTS type A (DAS) RACCORDEMENTS type B (SAS) En mode dégradé avec reconfiguration automatique CONCENTRATEUR type DAC CONCENTRATEUR type DAC CONCENTRATEURS type SAC STATIONS type A (DAS) STATIONS type B (SAS) En fonctionnement normal RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

10 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK
FDDI : Variantes FDDI 2 : Service asynchrone et isochrone (voix & multimédia) Mode : paquet ou circuit ( FFOL (FFDI FOLLOW ON LAN) Très hauts débits Interconnexion possible avec ATM PDDI Twisted Pair Distributed Data Interface CDDI Copper DDI : paire torsadée non blindée SDDI Shielded DDI : paire torsadée blindée RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

11 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK
Les protocoles FDDI - 2 MAC LLC OSI 1 2 3 RÉSEAU PHY PMD P L LLC : Logical Link Control DLL : Data Link Layer MAC : Medium Access Control PHY : Physical Layer PL : Physical Layer PMD : Physical Medium Dependant DLL RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

12 La couche physique (P.L.)
Sous-couche PMD (Pysical Medium dependant) Accès au médium : Sonet Fibre optique multi ou mono-mode Paire torsadée Norme ISO Sous-couche PHY (Physical Layer) Synchronisation / échantillonnage Codage / décodage 4B / 5B (4 Bits données = 5 Bits NRZI) Norme ISO RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

13 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK
Le codage « 4 B / 5 B » Du fait d’un codage en bande de base, pour éviter la désynchronisation des éléments terminaux de niveau physique, on doit éviter les suite trop importantes de bits d’une même valeur. En 4B5B, on assure une transition au minimum par groupe de 4 bits. Pour ce faire, on rajoute un bit supplémentaire, et l’on bâtit une table de codage sur 5 bits assurant la présence de cette transition. Table de codage 4B5B : 4B 5B 4B 5B RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

14 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK
La sous-couche PHY Gestion du partage du médium: Trames isochrones : Gestion du protocole d ’attribution pour respect de l ’isochronisme à raison d’un trame toutes les 125 µs. Trames asynchrones : Gestion du protocole d ’attribution pour respect du débit moyen. RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

15 Gestion trames synchrones
Conçues selon hiérarchie plésiochrone : 8.000 trames par seconde (125 µs entre trames) 16 canaux T2 par trame 1 canal T2 = 4 x T1 = (4 x 24) IT = 96 octets 16 canaux T2 = 16 x 96 x 64 Kbps = 98,304 Mbps Canal synchrone type circuit (réservé jusqu ’à libération) Masque en tête de trame indiquant les IT libres Note : IT = Intervalle Temps = 1 canal 64 Kbps isochrone = 1 Groupe Cyclique RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

16 Gestion des trames asynchrones
Principe du « Jeton Temporisé » : A l’initialisation de l’anneau, le protocole détermine selon quel délai moyen chaque station doit recevoir un jeton, et quel est la durée moyenne de rétention (d’émission) en fonction du débit négocié. Si le jeton tourne plus vite, la station diminue son temps d’émission, S’il arrive moins vite, elle augmente ce temps, S’il tarde trop, elle émet un nouveau jeton… Le tout géré par des compteurs détenus par chaque station (contrôle réparti) : TRT (Token Rotation Timer) : Temps de rotation du jeton (à compter de réception du précédent) THT (Token Holding Timer) : Quantum de temps de transmission accordé à la station. Calculé selon débit négocié TTRT (Target Token Rotation Timer) : Suivi de la valeur moyenne de rotation VTR (Validation Transmission Résolution) : Limite au-delà de laquelle un nouveau jeton est émis afin de pouvoir satisfaire le débit demandé Note : Nous ne rentrerons pas dans le détail de cet algorithme complexe… et si peu utilisé! RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

17 La couche liaison (D.L.L.)
Sous-couche MAC ( Medium Access Control) Norme ISO Assez proche de (Token ring) disent certains… Sauf que : Full duplex au lieu de alterné Les trames ne font pas la rotation complète Les priorités sont gérées comme en 802.4 Il existe une notion de Qualité de Service Les quanta sont temporels et non en trames Il peut y avoir plusieurs jetons sur anneau Il y a 2 types de trames (asynchrones et synchrones) RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

18 Le réseau DQDB Distributed Queue Dual Bus

19 La technologie DQDB est souvent considérée comme « pré-ATM »…
DQDB : Généralités Norme 802.6 Double bus ouvert en opposition de sens Cellules de 53 octets (Compatibles ATM) Émission permanente de trames Débit de base 155,52 Mb/s (SDH STM1) Évolution vers 2,488 Gb/s (STM 16) Full duplex Modes asynchrone & isochrone La technologie DQDB est souvent considérée comme « pré-ATM »… RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

20 DQDB évolutions Double anneau avec reconfiguration automatique
Configuration anneau initiale Configuration repli en mode bus Évolution réseau maillé avec commutateurs ATM ATM PONT DQDB /ATM PONT DQDB /ATM ATM ATM RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

21 Principe d ’accès au médium (1)
Deux type de cellules : PA = Pre-Arbitrated = Trains de cellules isochrones QA = Queued Arbitrated = Trains de cellules asynchrones LLC- Service sans connexion LLC- Service avec connexion Service Isochrone LIAISON QUEUED ARBITRATED PRE-ARBITRATED MAC Accès Médium Accès Médium Mise en ouvre médium PHYSIQUE RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

22 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK
Gestion des trames Transferts isochrones : Gérée par tête de bus par protocole spécifique (Q 931) Établissement d’un lien virtuel (VC) – Mode connecté avec attribution d’un VCI (Idem ATM) Émission toutes les 125 µs d’une cellule de 48 octets de charge Transferts anisochrones (asynchrones) : Mode non connecté (identifiant VCI = 1---1) ou connecté Accès déterministe par gestion de files d’attentes multi-niveaux (Chaque station ayant émis n cellules doit céder la main à une autre en attente) Algorithme géré de façon distribuée par chaque station grâce à des compteurs RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

23 Sa complexité a été son pire ennemi !…
Hiérarchie DQDB Sa complexité a été son pire ennemi !… PAQUET NPDU LPDU TRAMELLC LH LT IMPDU I H T TRAME MAC D MAC LLC RÉSEAU PHY DMPDU SEGMENT CELLULE P PPDU IMPDU = Initial Mac PDU (Peripheral Data Unit) DMPDU = Derived MAC PDU RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

24 Le câble TV

25 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK
Le câble TV Support de type CATV Câble télévisuel = Coaxial de type descente d ’antenne Multiplexage spatial et temporel combinés Spatial produisant des « sous-bandes » Chaque sous-bande réservée à un canal analogique Ou à plusieurs canaux numériques en multiplexage temporel Initialement en mode diffusion seul Pour l ’Internet, réservation de deux sous-bande L’une montante L’autre descendante Pour raccordement au FAI câble-opérateur RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

26 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK
Le Réseau TV câblé Station satellite Étoiles optiques Rocade coaxiales Station diffusion Station hertzienne répéteurs Réseau fibre optique Liaisons coaxiales RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

27 Le CATV : Principe de multiplexage Spatio-temporel
Analogique (Spatial seul Sous-bandes numériques (Multiplexage spatial) Canaux numériques (Multiplexage temporel) Canaux numériques descendants Canaux montants Canaux TV (descendants) Réservé Extensions futures 5 50 500 750 Mhz Répartition des bandes de fréquence en CATV RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

28 WIMAX

29 Wimax (Worldwide Interoperability for Microwave Access)
Arguments en faveur de WiMax au sein des réseaux métropolitains : Technologie plus aisée à mettre en œuvre que la fibre optique Grande adaptabilité dynamique des débits Utilisation de modes modulation variables selon distance Lien avec aisé (WLAN) Choix de la qualité de service (QoS) RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

30 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK
Wimax - Généralités C’est une norme technique basée sur le standard de transmission radio IEEE Le Wimax est développé par le consortium Wimax Forum, qui rassemble aujourd'hui plus de 200 industriels, FAI et opérateurs téléphoniques. Assure les liaisons fixes de point à point, (domicile à borne de connexion), et doit évoluer vers la mobilité (portable à borne de connexion ou autre portable). Avantage vis à vis de Wi-Fi: un mécanisme d'allocation de bande passante à la demande (Grant/Request Access). Alors que Wi-Fi souffre souvent de collisions entre les paquets de données Autres atout du WiMAX : son débit inversement proportionnel à la portée. De nombreux analystes prévoient un dévellopement et déploiement planétaire du WiMax d'ici 2010. RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

31 WiMax = Normes 802 pour opérateurs
Quelques Micro-ondes de plus dans nos neurones! RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

32 Concept de cellules à tailles variables
Mini-cellule Cellule Macro-Cellule Cette hiérarchie, basée sur la distance, permet d’offrir des débits variable selon l’éloignement de la station de base. Dans le cadre de l’Ethernet , seule la couche physique est modifiée pour permettre des valences de modulation de poids de plus en plus faible selon la distance. RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

33 Les cellules à taille variable en 802.16a
Rayon approximatif des cellules Mini-cellule = 5 Km Cellule = 25 Km Macro-Cellule = QPSK = 50 Km Type de modulation Mini-cellule = QAM 64 = 6 bits/baud Cellule = QAM16 = 4 bits/baud Macro-cellule = QPSK = 2 bits/baud Débit par cellules Mini-cellule = 150 Mbps Cellule = 100 Mbps Macro-cellule = 50 Mbps RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

34 WiMax : Quelques aspects...
Disponibilité fin 2004 (pour opérateurs) Norme IEEE a Bande des 2 à 11 Ghz Portée jusqu’à 50 km Débit modulé selon distance, jusqu’à 70 Mbps Respect QoS Prévisions de déploiement : Canada et Nord USA en 2005… généralisation planétaire en 2010? RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

35 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK
Note… Ce sujet sera approfondi, de même que toutes les autres formes de Réseaux Radio à travers une UE complémentaire : RSX 103 – Compléments réseaux & Applications RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

36 Le C.P.L.

37 En Europe : PALAS (PowerLine as Alternative Local Access)
Le C.P.L. ou P.L.C. Courant Porteur en Ligne ou PowerLine Communication 2 Utilisations : En longues distances Porteuse à 20 Mhz Débits actuels 4 Mbps, à 20 Mbps selon opérateurs « Hubs » de distribution de 250 points à distance maximale de 1000 m. En local Multiplexage fréquentiel entre 15 & 30 Mhz Redondance de transmission multicanaux (pour récupération en cas de « brouillage ») Débit 11 Mbps Distance maximale : 300 m En Europe : PALAS (PowerLine as Alternative Local Access) RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

38 Le C.P.L. Schéma fonctionnel « Longue Distance »
TRANSFORMATEUR Réseau M.T. MODULATEUR INTERNET optique Compteur Alimentation secteur + local ABONNÉ RÉSEAU ELECTRIQUE B.T. POSTE de TRANSFORMATION RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

39 Le C.P.L. Schéma fonctionnel « Réseau Local»
ETHERNET Commutateur Ethernet Prise CPL @ Connexion ADSL ... Modem Prise CPL Deux modes de raccordements possibles : Vers un WAN via modem ou routeur Vers un LAN via commutateur ou pont RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

40 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK
Les coupleurs CPL RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

41 Les réseaux MAN Ethernet

42 Les réseaux Métropolitains Ethernet
Giga bit Modèles de base validés en septembre 2003 par le Metropolitan Ethernet Forum RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

43 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK
L’Ethernet Optique Arguments en faveur d'Ethernet au sein des réseaux métropolitains (OEoF=Optical Ethernet on Fiber): Technologie simple offrant une meilleure granularité de service ainsi qu'une installation rapide Familier aux administrateurs et apprécié pour le confort d'utilisation Large éventail de produits Ethernet performants et à bas prix Rôle déjà important dans les technologies de transport par commutation de paquets, du trafic de données en général et en particulier du trafic IP Les applications haut débit se développent (consultation Internet, la vidéo sur demande-VoD et la voix sur IP-VoIP) L'OEoF est également idéale pour le déploiement de services de données auprès de l'utilisateur résidentiel, grâce aux extensions urbaines fibres optiques. Ce dernier modèle est dénommé Fibre To Home (la fibre jusqu'à la résidence). RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

44 Principales caractéristiques
Débit modulable de 10 Mbps à 10 Gbps Normes Opérateurs : Vlans 802.1Q Deux solutions de base : Ethernet natif sur Fibre optique (OEoF) (max 70 km) Ethernet sur SDH (non limité) RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK

45 Sur les retards français...
CÂBLE : Réseau câblé de très faible couverture chez nous vis à vis de certains autres pays européens. BLR : Fréquences confisquées par militaires (Partiellement libérées en 2001). CPL : Suite à désaccord concernant le partage du gâteau entre EDF et FT, renvoi des protagonistes à leurs spécificités. WiMax : F.T. exige une Licence Opérateur très onéreuse RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK