Introduction aux réseaux numériques interactifs Roger Roberts / Christian Dumont

Introduction aux réseaux numériques interactifs le modèle point à point vs point à multipoints la déspécialisation des réseaux la transmission de flux vs le transport de fichier la structure d'un fichier numérique les différents modes interactifs le modèle OSI les différentes typologies de réseaux les réseaux hybrides (HFC) – FTTH le multiplexage des données et metadonnées choix d'une infrastructure en fonction du type de service la relation bande passante - débit numérique

Introduction aux réseaux numériques interactifs : le modèle point à point vs point à multipoints la déspécialisation des réseaux la transmission de flux vs le transport de fichier la structure d'un fichier numérique les différents modes interactifs le modèle OSI les différentes typologies de réseaux les réseaux hybrides (HFC) – FTTH le multiplexage des données et metadonnées choix d'une infrastructure en fonction du type de service la relation bande passante - débit numérique

La diffusion analogique : la transmission de flux de point à multipoints : C P T U S 1 À N E M E T T E U R

Le réseau téléphonique analogique (POTS) la transmission de flux de point à point : RESEAUX PSTN R1 R 11 E 7 R 12 R 4 E 2 E 3 E 8 E 9 R 6 R 10 R 5

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Spécificité des différents contenus sur les différentes infrastructures analogiques : Radiodiffusion Video Terrestre > 1950 Télédistribution > 1960 Satellite > 1980 Mode diffusé : Télécommunication Câbles > 1900 Audio Mode commuté :

Intégration des différents contenus numériques sur les infrastructures : Vidéo Audio Données Multiplexage Diffusion Réseaux numériques Commutation

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Le transfert de flux analogiques sur les différentes infrastructures : NTSC - PAL - SECAM Station d’antenne

Les différentes normes de flux numériques sur les différentes infrastructures : MPEG 2/4 DVB-S : QPSK MPEG 2/4 DVB-T : COFDM SDI/SDTI MPEG 2/4 DVB-C : QAM Station d’antenne

Les différents réseaux de transmission de fichiers : MPEG4 DVB-H WI-MAX WI-FI Gigabit Ethernet UMTS XDSL

Les différences entre une diffusion en flux et un transfert de fichiers :  Réseau : le transfert de fichiers exige un réseau bi-directionnel entre le diffuseur et le récepteur, ce qui n’est pas le cas pour un flux; Quality of service : une diffusion de flux exige une qualité spécifique (QoS) de la transmission ( Ce n’est le cas pour un fichier). Intégrité du contenu : le transfert de fichiers garantit que la qualité du contenu expédié sera aussi celle du contenu reçu, alors qu’un flux aura simplement la meilleure qualité possible. Transfert synchrone : le transfert de fichiers ne garantit pas un envoi en temps réel car celui-ci dépendra d’une qualité (QoS) choisie en fonction. Connexion : le récepteur de flux peut se connecter et quitter à n’importe quel moment sans perte d’informations, ce que ne peut pas faire un récepteur de fichiers.   En Résumé : ce sont deux technologies utilisées pour des services de nature différente. Le transfert de fichiers sera de plus en plus utilisé, mais ne le remplacera pour de la de diffusion.

Le codage de source (ISO) & le codage de canal (DVB) Analogique : Codage source = codage canal Numérique : Codage source / codage canal Source : ISO Canal : DVB NTSC M P E G 2 / 4 DVBS : QPSK PAL SECAM DVB-H PAL + DVB-T : COFDM D2-MAC DVB-C : QAM HD-MAC xDSL

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Un fichier numérique : un header (préambule) + le contenu à transporter :

La structure générale de tout fichier audiovisuel comporte 3 parties : Header Metadata Header Partition Pack File Header Essence Container File Body Footer Partition Pack File Footer un préambule (header) : une étiquette (label), une table de contenu du fichier, et des données générales d’accompagnement décrivant les informations situées dans le corps (payload) le corps même du fichier, dans lequel les données de charge utile telles que vidéo compressée ou non, audio, données et métadonnées additionnelles sont inscrites, et un bloc final comportant un marquage de fin de fichier

Exemple d’une structure d’un fichier Ethernet contenant les éléments suivants : 8 Bytes Preamble 2 Bytes Length Type Address Label Destination Source 6 Bytes 4 Bytes CRC Payload Data 46 – 1500 Bytes   Le préambule – un mot de 64 bits utilisés pour la synchronisation Adresse de destination – 48 bits Adresse d’expédition – 48 bits Longueur/Type – 16 bits (indication du nombre et du type des données) Les données utiles – 46 à 1.500 bytes CRC – 32 bits - un test de redondance (Cyclical Redundancy Check) utilisé pour la détection d’erreurs.

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Les différents modes d’interactivité : Haut Débit Symétrique Bidirectionnel Asymétrique Unidirectionnel Haut Débit / Bidirectionnel Bas Débit Symétrique Unidirectionnel Haut Débit Bas Débit Symétrique

Exemples de combinaison de reséaux en mode hybride : Unidirectionnel Haut Débit Serveur Broadcast Bidirectionnel Bas Débit Symétrique

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Le modèle OSI (Open Systems Interconnection) Infrastructure Flux fonctionnel FOURNITURE DU SERVICE RECEPTION DU SERVICE APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT COUCHE RESEAU TRAME DONNEES COUCHE PHYSIQUE Infrastructure

Exemple de transcodage d’une infrastructure/réseau (fibre -terrestre –câble) : Flux fonctionnel FOURNITURE DU SERVICE RECEPTION DU SERVICE LIVRAISON APPLICATION PRESENTATION SESSION TRANSPORT COUCHE RESEAU TRAME DONNEES COUCHE PHYSIQUE Fibre COUCHE PHYSIQUE COUCHE PHYSIQUE Coax

Protocole IP – les limites du TCP à des débits élevés : vitesse plus élevée, sécurité améliorée (test de Souza)

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Les différents modes de connexions : IEEE 1394 – LAN – WAN LAN : Local Area Network IEEE 1394 WAN : Wide Area Network LAN : Local Area Network

Transfert de données numériques : IEEE 1394 – LAN - WAN ATM Entre stations Liaison - WAN Dans les stations Réseau - LAN SDTI Fiber Channel Ethernet 10/100 Mb/s Gigabit Courte distance IEEE 1394 Entre PC

Le stockage des fichiers en réseaux : DAS – NAS – SAN Direct-Attached Storage (DAS) Network-Attached Storage (NAS) Storage Area Network (SAN) Problème Problème LAN LAN LAN Server File Server Switch Disk Problème Disk

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Les différentes capacités de transmission : fil cuivre, coax, fibre : 20.000 4.000 2.000 ADSL 2 Mb/s Câble Coax Fibre Optique 0,064 Mb/s Mb/s

Exemple d’une interconnexion hybride fibre – coax (HFC) : Source: Projet Rodin

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Exemple de multiplexage de données : le Transport Stream MPEG 2-DVB Pgm 1 Pgm 2 DATA Audio 1 Video 2 Video 1

Les données du système MPEG-2 : le «service information» T.S. = Transport Stream E.P.G. NIT SDT EIT TDT BAT RST ST S I

Le système DVB/Service Information : Electronic Programme Guide : Multiplexeur Video encodeur PTA MPEG2 Transport Stream Audio encodeur MUX MAE Données HDC DVB / S I NIT SDT EIT TDT E.P.G. BAT RST ST

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Choix d’une infrastructure en fonction d’un service : Tel. ADSL Oui Non Ultime 6Mb/s Homogène ? 1 Point à point DVB-H Oui Ultime 2Mb/s Homogène ? 1 Point à point DVB-C Oui Non 40Mb/s Homogène Longue 80 (860Mhz) Locale DVB-S Oui ? 40Mb/s Hybride Courte 30/sat. Continentale DVB-T Oui 20Mb/s Hybride Longue 6/territoire Région Périphérique fixe Périphérique portable Périphérique mobile Segmentation Débit Voie de retour Durée de vie Nombre de canaux Couverture

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Modulation électrique : équivalence bande passante - débit numérique Débit (Mb/s) Terrestre 8 MHz 20 Câble 8 MHz 40 Satellite 72 MHz 40

Que la fête numérique commence ! TITAN Que la fête numérique commence !

Avec les collaborations de : Guy Maréchal gmarechal@brutele.be Christian Dumont chrisdumont@belgacom.net Jacques Jacobs jacobs.jacques@skynet.be

Questions et …. Réponses ! La technologie, c’est comme le Rock’n’Roll …. Une fois Rock, une fois Roll, elle finit toujours Broll ! Questions et …. Réponses !

Les principaux organismes de normalisation et de standardisation ISO / IEC ETSI/DVB W3C Propriétaire Quick Time DivX MPEG 1 MPEG 2 MPEG 4 Codage source Compression Audio/Vidéo Real Video Windows Media DVB-T DVB-S DVB-C DVB-H Codage de canal Langage à balises SGML X M L H TM L Indexation MPEG 7 MPEG 21 DSM-CC Interaction

Les principaux organismes de normalisation et de standardisation ISO / IEC : International Standard Organization www.etsi.org W3C : World Wide Web Consortium www.w3.org ETSI / DVB : European Telecommunication Standards Institute Digital Video Broadcasting www.dvb.org