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RSX101 Réseaux et Télécommunications Diaporama séance 14 Les Réseaux Métropolitains Révision AJean-Claude KOCH.

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

2 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 2 pipelines Bus Distance Débit 1cm 10cm 1m 10m 100m1km10km100km Canaux E/S Réseaux Locaux Réseaux Métropolitains 1Kbps 1Mbps 1Gbps 1Tbps La hiérarchie des réseaux Réseaux étendus Réseaux Privés

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

4 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 4 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 dopérateurs

5 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 5 LOGIQUE : Fédération de réseaux locaux ou dutilisateurs isolés PHYSIQUE : Anneau ou étoile… Ou maillé DISTANCE : Jusquà plusieurs dizaines de kilomètres DEBIT : Au moins 1 Gbits/s PROTOCOLES : FDDI - DQDB - Seront simplement abordés car obsolètes aujourdhui. BLR – Na pas eu un grand essor dans notre pays, car nécessité dune licence opérateur très onéreuse. CATV - Très développé dans certains pays, moins en France, mais en expansion constante. ETHERNET - Cest lexplosion dans ses versions à haut débit sur fibre optique, et radio. WiMax – En phase dimplantation initiale, promis à un bel avenir Caractéristiques des Réseaux Métropolitains

6 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 6 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 aujourdhui 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 aujourdhui remplacées par les réseaux ATM et surtout Ethernet Haut Débit.

7 Le réseau FDDI - 2 Fiber Distributed Data Interface

8 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 8 FDDI : Généralités Normes ISO 9314 Principe de lanneau 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

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

10 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 10 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 FDDI : Variantes

11 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 11 Les protocoles FDDI - 2 MAC LLC OSI 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

12 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

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

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

15 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 15 Gestion trames synchrones Trames synchrones : Conçues selon hiérarchie plésiochrone : 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

16 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 16 Gestion des trames asynchrones Principe du « Jeton Temporisé » : A linitialisation de lanneau, le protocole détermine selon quel délai moyen chaque station doit recevoir un jeton, et quel est la durée moyenne de rétention (démission) en fonction du débit négocié. Si le jeton tourne plus vite, la station diminue son temps démission, Sil arrive moins vite, elle augmente ce temps, Sil 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!

17 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 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)

18 Le réseau DQDB Distributed Queue Dual Bus

19 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 19 DQDB : Généralités Norme 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 »…

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

21 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 Accès Médium LIAISON PHYSIQUE Accès Médium MAC Mise en ouvre médium QUEUED ARBITRATEDPRE-ARBITRATED

22 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 22 Gestion des trames Transferts isochrones : Gérée par tête de bus par protocole spécifique (Q 931) Établissement dun lien virtuel (VC) – Mode connecté avec attribution dun VCI (Idem ATM) Émission toutes les 125 µs dune cellule de 48 octets de charge Transferts anisochrones (asynchrones) : Mode non connecté (identifiant VCI = 1---1) ou connecté Accès déterministe par gestion de files dattentes 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

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

24 Le câble TV

25 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 25 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 Lune montante Lautre descendante Pour raccordement au FAI câble-opérateur

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

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

28 WIMAX

29 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 29 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) Wimax (Worldwide Interoperability for Microwave Access)

30 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 30 Wimax - Généralités Cest 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.

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

32 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 32 Concept de cellules à tailles variables Cette hiérarchie, basée sur la distance, permet doffrir des débits variable selon léloignement de la station de base. Dans le cadre de lEthernet , seule la couche physique est modifiée pour permettre des valences de modulation de poids de plus en plus faible selon la distance.

33 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 33 Les cellules à taille variable en a 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

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

35 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 35 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

36 Le C.P.L.

37 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 37 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)

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

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

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

41 Les réseaux MAN Ethernet

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

43 RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 43 LEthernet 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).

44 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)

45 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


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