RESEAUX & COMMUNICATIONS TECHNIQUES HAUTS-DEBITS Version7 09/2000

CLASSIFICATION DES RESEAUX 1K 10K 100K 1M 10M 100M 1G PAIRE TORSADEE UTP3 UTP5 DEBITS ADMISSIBLES CATV CABLE COAXIAL 155M FIBRE OPTIQUE >10G réseau téléphonique technique PDH/MIC technique SDH télex 200 liaisons spécialisées réseau TRANSPAC / Relayage de Trâme 34M RNIS 64K technique ATM: RNIS Large-Bande réseaux câblés de videocommunications, réseaux métropolitains

LE RESEAU DE TRANSMISSION: INFRASTRUCTURES SUPPORT HIERARCHIE DES DEBITS: HIERARCHIE SDH OC1 = SONET 51,84Mb/s OC3 155,52Mb/s STM-1 OC12 622,08Mb/s STM-4 OC48 2,5Gb/s STM-16 etc... etc... SONET = SYNCHRONOUS OPTICAL NETWORK

LE RESEAU de TRANSMISSION SDH SDH = SYNCHRONOUS DIGITAL HIERARCHY SUPPORT DE TRANSMISSION OPTIQUE POUR LES HAUTS-DEBITS HIERARCHIE SYNCHRONE: MULTIPLES DE 4 PEUT "CONTENEURISER" DIFFERENTS FORMATS DE DONNEES: hierarchies plésiochrônes: T1/T3/SONET (USA), E1/E3 (PDH) trames: HDLC, SMDS, slots DQDB, cellules ATM... AVANTAGES DE LA SDH: système de transport universel informations de contrôle et de supervision (orienté TMN) interfaces de transmission simplifiés haute sécurité (boucles SDH)

FORMAT D'UNE TRAME SDH CAPACITE UTILE SDS = SURDEBIT DE SECTION POINTEUR SDC CONTENEUR VIRTUEL PDH N X 2048 Kb/s EN-TETE (9x9 octets) PAYLOAD (261x9 octets) SDS = SURDEBIT DE SECTION SDC = SURDEBIT DE CONDUIT 1 TRAME= 9X270 octets, balayage de 8000 trames/s

LE RESEAU D'ACCES: Panorama des techniques ADSL = Asymmetric Digital Subscriber Line transmission sur simple paire téléphonique, en asymétrique débits élevés vers l'usager (jusqu'à 6Mbit/s) débits plus faibles sur la voie de retour (jusqu'à 640Kb/s) pour applications interactives multimédia HDSL = High bitrate Digital Subscriber Line transmission sur infrastructure filaire, sur une portée de 3/5km débits symétriques à 2Mbits/s, sur deux lignes téléphoniques alternative aux lignes spécialisées (T1 et E1) pour applications de transfert de données, de visiophonie... SDSL = Single line Digital Subscriber Line VDSL = Very high bitrate Digital Subscriber Line très hauts-débits (=> 50Mb/S), courtes distances) RADSL = Rate Adaptive Digital Subscriber Line

LE RESEAU D'ACCES: la technique ADSL ADSL permet de transformer le réseau public en un système puissant capable de transporter le multimédia 1,5 - 6,1 Mb/s 16 - 640 Kb/s PC Ligne éxistante (2,7 à 5,5km) Réseau public large-bande Modem ADSL Modem ADSL Filtre voix/données STB Réseau public téléphonique Téléphone Téléviseur via STB

LE RESEAU D'ACCES: les modems-câbles Caractéristiques: ils fonctionnent sur réseaux hybrides fibre/coaxial ils réalisent des vitesses assymétriques le canal montant est réservé aux canaux de télévision le canal descendant peur atteindre les 30Mb/s Avantages: c'est un enjeu majeur pour les cablo-opérateurs les débits des modems-câbles ne dépendent pas de la longueur du câble utilisation simultanée de la télévision et du modem accès instantané et permanent à Internet Exemples: 300/500 dollars LanCity, COM21, West-End, TONNA, Motorola

LES TECHNIQUES ET LES NORMES DE COMPRESSION DE LA VOIX G.711: codage MIC pour la téléphonie à 64kb/s sans aucune compression: norme utilisée par FRANCE TELECOM sur le RTC G.726: ADPCM, comprssion à 32 kb/s G.728: compression à 16 kb/s G.729: compression à 8kb/s G.723: compression de 5,3 à 6,3 kb/s GSM à 13 kb/s MPEG1: variable MetaVoice RT24: compression à 2,4kb/s La norme H.323, mise en oeuvre sur des passerelles de téléphonie sur IP, permet de négocier un algorithme de compression parmi plusieurs possibilités.

LES TECHNIQUES ET LES NORMES DE COMPRESSION D'IMAGES COMPRESSION DES IMAGES (FIXES/MOBILES) compromis entre la complexité de l'image et le temps-réel pour une image fixe: x20, pour la vidéo: x100 JPEG: images analogiques (transformée en cosinus directe) H.261: visio-conférence numérique H.320: visio-conférence WAN compatible RNIS: 6*64Kbit/s H.323: visio-conférence compatible WAN(RNIS) / LAN(IP) MPEG: décomposition numérique de l'image et transport des informations nécéssaires à sa reconstruction. MPEG1: codage de CD-ROMs MPEG2:: codage en studio ou pour la diffusion (broadcast) MPEG3 Compression par "ondelettes" ( par motifs ou patterns) JPEG = JOINT PHOTOGRAPHIC EXPERTS GROUP MPEG = MOVING PICTURES EXPERTS GROUP

LA COMMUTATION ATM: POURQUOI ? COMPROMIS ENTRE COMMUTATION DE CIRCUITS ET DE PAQUET SIMPLICITE COMMUTATION DE CIRCUITS ATM COMMUTATION DE PAQUETS FLEXIBILITE

LA CELLULE ATM: POURQUOI ? TRANSPARENCE DU RESEAU: CELLULE DE LONGUEUR FIXE SIMPLICITE EN-TETE INFORMATION FLEXIBILITE IDENTIFIANT EXPLICITE, ROUTAGE PAR CIRCUIT VIRTUEL, MODE CONNECTE

LA CELLULE ATM: QUELLE TAILLE ? ZONE DE DONNEES: transport de la voix: le temps de propagation doit rester inférieur à 28ms (pour éviter les annuleurs d'echo) échantillonnage 1octet/ 125microsec. => 6ms pour remplir 48octets 28ms max = 6ms (remplissage) + 6ms (vidage) + 16ms ces 16ms correspondent à une propagation d'environ 4000km (360000 km/s) 48octets est un compromis entre 64 (US) et 32 (EUROPE) ZONE D'EN-TETE: rapport minimum: en-tête/données 5octets utiles ==> TOTAL CELLULE = 5 + 48 = 53 OCTETS

LA CELLULE ATM: CONTENU DE L'EN-TETE 1 GFC VPI: VIRTUAL PATH IDENTIFIER 2 VPI VCI 3 VCI: VIRTUAL CIRCUIT IDENTIFIER 4 PT: PAYLOAD TYPE VCI CLP 5 HEC: HEADER ERROR CONTROL 1 2 3 4 5 6 7 8 GFC = GENERIC FLOW CONTROL CLP = CELL LOSS PRIORITY

COMMUTATION ATM: VPI/VCI VPI = PREMIER NIVEAU DE BRASSAGE VCI = NIVEAU DE COMMUTATION A L'EXTREMITE TERMINALE LE CONDUIT PHYSIQUE VPI VCI

BRASSEURS ET COMMUTATEURS ATM GESTION DES VPI: ELEMENTS DE BRASSAGE GESTION DES VCI: COMMUTATION EN MODE CONNECTE NIVEAU COMMUTATEUR VCI VCI NIVEAU BRASSEUR VPI VPI VPI VPI NIVEAU PHYSIQUE

COMMUTATION ATM: INDEPENDANCE TEMPORELLE SERVICE/RESEAU TRAFIC DE DONNEES ISSUES DU TERMINAL, LE DEBIT EST DICTE PAR LE TERMINAL TERMINAL EMETTEUR mecanisme d'assemblage de cellules ATM LE TERMINAL EMET UN TRAFIC VARIABLE: VBR (Variable Bit Rate) CV TRAFIC CONTINU DE CELLULES TRANSPORTEES PAR LE RESEAU, CV = CELLULE VIDE LE DEBIT EST DICTE PAR LE RESEAU (par exemple 155Mb/s)

COMMUTATION ATM: MULTIPLEXAGE STATISTIQUE data video voix LES SOURCES DE TRAFIC EMETTENT DES TRAFICS CONSTANTS: CBR (Constant Bit Rate): débit data = 0.1 x 155Mb/s débit video = 0.4 x 155Mb/s débit voix = 0.2 x 155Mb/s mecanisme de multiplexage de cellules ATM CV VC1 VC2 VC3 conduit à 155Mb/s

PROFILS DE TRAFIC ATM Les profils de trafics transmis dépendent des applications: trafics constants trafics variables: burst (rafale), impulsifs, dent de scie... les trafics sont répertoriés par classes: CBR, VBR, ABR, UBR... A une classe de trafic est affecté un type de qualité de service: pour les data, la vidéo, la téléphonie... DEBIT CRETE DEBIT MAX AUTORISE DEBIT MOYEN DEBIT CONSTANT GARANTI

CLASSES DE SERVICE ATM CBR = Constant BitRate: garantit une bande passante constante, trafic crête garanti: vidéo temps-réel, téléphonie... VBR = Variable BitRate: garantit un débit moyen , toutes les données sont transmises, mais peuvent être retardées (délai non garanti) UBR = Unspecified BitRate: sans aucune garantie (Best-Effort) ABR = Available BitRate: utilisation de la bande passante disponible sans perte d'information, indication de congestion par le bit CLP=1)

REPARTITION DE TRAFICS DANS UN CONDUIT ATM TRAFIC UBR: utilisation du débit qui reste disponible (opérations de sauvegarde, par exemple) trafic VBR moyen TRAFIC VBR ou ABR (transmission de données) TRAFIC CBR garanti (téléphonie, vidéo..)

PROTOCOLES ATM: COUCHE PHYSIQUE TRANSPORT DES CELLULES PAR LE CONDUIT PHYSIQUE ENCAPSULATION DES CELLULES DANS LES TRAMES ATM PUR ATM/WAN PDH 2M PDH 34M ATM/LAN SDH 155M 25M 50M 100M CONFIGURATIONS LES PLUS COURANTES: - ATM/PDH/34M - ATM/SDH/155M - (ATM 25M)

PROTOCOLES ATM: COUCHE ATM GESTION DE L'EN-TETE DE LA CELLULE GESTION DES ADRESSES: VPI/VCI, UNI/NNI INTEGRITE DE L’ENTETE DE LA CELLULE: PT, CLP, HEC ATM PUR ATM/WAN PDH 2M PDH 34M ATM/LAN SDH 155M 25M 50M 100M ATM UNI = USER NETWORK INTERFACE NNI = NETWORK NODE

PROTOCOLES ATM: COUCHES AAL CONVERGENCE: SEGMENTATION/REASSEMBLAGE CLASSES DE SERVICE (TYPES D'AALS) dépend du type de trafics, dépend de la Qualité de Service requise ATM PUR ATM/WAN PDH 2M PDH 34M ATM/LAN SDH 155M 25M 50M 100M ATM AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL5 SOUS-COUCHE DE CONVERGENCE AAL1= TRAFIC CBR, EN MODE CONNECTE AAL2= TRAFIC VIDEO A DEBIT VARIABLE AAL3/4= SERVICES DE DONNEES A DEBIT VARIABLE AAL5= TRAFIC DE DONNEES EN MODE NON CONNECTE

PROTOCOLES ATM: COUCHES AAL Classes de services OUI NON Synchronisation entre emetteur et récepteur CBR VBR Type de débit OUI NON Mode de connexion (mode connecté)

PROTOCOLES ATM: LES APPLICATIONS TCP/IP (INTERNET) LAN EMULATION MPOA SIGNALISATION WAN: UNI/NNI VIDEO JPEG/MPEG SMDS/CBDS FRAME RELAY ATM PUR ATM/WAN PDH 2M PDH 34M ATM/LAN SDH 155M 25M 50M 100M ATM AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL5 SOUS-COUCHE DE CONVERGENCE

ACCES LAN SUR ATM ATM AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL5 TCP/IP - INTERNET autres protocoles (un seul domaine de broadcast) (divers domaines de broadcast) MPOA LANE 1 LANE 2 ATM PUR ATM/WAN PDH 2M PDH 34M ATM/LAN SDH 155M 25M 50M 100M ATM AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL5 SOUS-COUCHE DE CONVERGENCE LANE = LAN EMULATION MPOA = MULTIPROTOCOL OVER ATM

DEFINITION DU LAN EMULATION C'est une couche de service sur un réseau ATM il permet aux réseaux ATM de simuler le comportement d'un réseau local traditionnel... ... ce qui permet d'utiliser dans le réseau ATM des systèmes d'exploitation standards, et donc de garantir la perennité des investissements déjà réalisés (prise en compte de l'existant). LES STANDARDS: IETF:RFC 1483: encapsulation multiprotocoles sur la couche d'adaptation ATM AAL5 ATM FORUM: LANE: émulation d'un seul domaine de broadcast IETF:RFC 1577: émulation d'un subnet IP (Classical IP) ATM FORUM:MPOA: émulation d'un routeur multiprotocole distribué

INTERCONNEXION DE RESEAUX LANE RESEAU LANE 1 RESEAU LANE 2 Plan d'adressage 1 Plan d'adressage 2 ROUTEUR Les performances sont limitées à un seul domaine de broadcast l'interconnexion des hosts avec ATM est possible mais difficile Le ROUTEUR constitue un goulot d'étranglement

MPOA: MultiProtocol Over Atm LE SERVEUR DE ROUTE: il contient les adresses de tous les LANs RESEAU LANE 1 RESEAU LANE 2 procédure de signalisation UNI procédure de signalisation UNI RESEAU ATM MPOA exploite la notion de "Routeur Virtuel" permet la constitution de réseaux locaux virtuels (VLANs) entièrement reconfigurables permet d'éviter l'utilisation de routeurs

MISE EN OEUVRE DE MPOA: la solution VIVID de NEWBRIDGE VIVID = VIdeo, Voice, Image, Data Communications High Speed Backplane Management Engine System VIVID WORKGROUP 155 Mbps SWITCH VIVID SYSTEM MANAGER 155 Mbps 155 Mbps 155 Mbps VIVID VIVID WORKGROUP 155 Mbps ROUTE SERVER SWITCH VIVID 155 Mbps WORKGROUP SWITCH 155 Mbps 155 Mbps 155 Mbps 155 Mbps VIVID NIC VIVID Xcellys VIVID YELLOW NIC RIDGE Input / Output Devices

ACCES VIDEO SUR ATM ATM AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL5 VIDEO NATIVE VIDEO / LAN TCP/IP - INTERNET LANE 1 ou LANE2/MPOA ATM PUR ATM/WAN PDH 2M PDH 34M ATM/LAN SDH 155M 25M 50M 100M ATM AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL5 SOUS-COUCHE DE CONVERGENCE

INTEGRATION DE LA VIDEO SUR ATM QUELS DEBITS ? 500Kbit/s, 5Mbit/s, + QUELS TYPES DE FLUX ? la nature des flux a une influence directe sur l'architecture des réseaux VISIO = flux interactifs Client <=> Client VIDEO = flux unidirectionnel Serveur ==> Client (VoD) QUELLE QUALITE DE SERVICE ? sur AAL1: qualité CBR, Video native sur ATM sur AAL 5: qualité VBR/UBR/ABR, video/visio LAN sur ATM UNE BONNE GESTION DE TRAFIC MULTICAST EST ESSENTIELLE NORMES: encore en gestation...

INTEGRATION DE LA TELEPHONIE SUR ATM TELEPHONIE/IP TCP/IP - INTERNET MPLS multiprotocol label switching LAN Emulation ou MPOA ATM PUR ATM/WAN PDH 2M PDH 34M ATM/LAN SDH 155M 25M 50M 100M ATM AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL5 SOUS-COUCHE DE CONVERGENCE

LES PROTOCOLES D'INTERCONNEXION LAN EMULATION - MPOA VIVID RIDGE YELLOW UNI VIVID NIC VIVID WORKGROUP SWITCH P-NNI VIVID VIVID ROUTE WORKGROUP SERVER SWITCH VIVID WORKGROUP SWITCH Xcellys VIVID NIC PNNI = Private Node Network Interface: signalisation entre deux commutateurs privés UNI = User Network Interface: signalisation entre un utilisateur et un commutateur ATM

PROTOCOLES UNI: SIGNALISATION WAN SIGNALISATION USAGER (UNI): Q.SAAL/Q.2931 ITU-T, ATM-FORUM V3.1 (V4.0 en préparation) au-dessus de l'AAL5 ESTABLISH / SET-UP (VPI,VCI,Débit, Classe de Qualité) ACCEPT / CONNECT TERMINAL APPELANT COMMUNICATION EFFICACE TERMINAL APPELE (REJECT (cause) / RELEASE) DISCONNECT / RELEASE

ETUDES EN COURS SUR L'ATM... il y a encore de quoi faire.... Protocole UNI 4.0 LAN EMULATION LANE V2.0 (LUNI + Server to server itf) MPOA V1.0 P-NNI V1.0 Traffic Management V4.0 (incluant ABR) Quality of Service (Quality classes) VTOA: Voice and Telephony Over Atm B-ICI: Broadband Inter-Carrier Interface V3.0 ILMI: Interim Layer Management Interface V4.0 Security 1.0 ATM interface à bas débits: 2, 25Mbit/s Wireless ATM / UMTS, ATM par satellite ....

INTEROPERABILITE ET INTERFONCTIONNEMENT INTEROPERABILITE ENTRE DEUX IMPLEMENTATIONS D'UN MEME PROTOCOLE vérifier la conformité par rapport à un standard INTERFONCTIONNEMENT ENTRE DEUX PROTOCOLES DIFFERENTS vérifier la performance implémentation X RESEAU A implémentation Y RESEAU A passerelle RESEAU B

INTERFONCTIONNEMENT DES FORMATS RESEAUX UNITE D'INFO CARACTERISTIQUES PDH/SDH TRAME FIXES, CONTENEURS D'INFOS X25/FR PAQUET PAQUETS LONGUEUR VARIABLE LAN/FDDI TRAME TRAME VARIABLE, ENTETE FIXE MAN/DQDB SLOT FIXE: 5+48=53 OCTETS ATM CELLULE FIXE: 5+48=53 OCTETS

INTERFONCTIONNEMENT DE PROTOCOLES ENCAPSULATION: protocole X transporté par le protocole A notion de CONTENEUR CONVERSION/ CONCATENATION: d'un protocole A vers un protocole B notion de PASSERELLE protocole X protocole A physique protocole A protocole B physique

MERCI POUR VOTRE ATTENTION NMG Telecoms Henri TOBIET Tel. : +33 (0)3 89 33 54 71 Fax : +33 (0)3 89 33 49 39 E.mail : h.tobiet@nmg.fr