RESEAUX D’OPERATEUR DE TELECOMMUNICATIONS Julien PERRENOT 2006-2007

Objectif du cours Donner une vision globale des réseaux de télécommunications d’aujourd’hui et de demain, en particulier ceux d’un opérateur. Des notions de transmission, de commutation et d’architecture de réseau seront notamment approchées avec une vision pragmatique Introduction au réseaux d’opérateurs

Plan de l’intervention (1/3) Introduction aux Réseaux d’Opérateurs Typologie de réseau Visite guidée du réseau FT Carte Interactive Le Réseau Téléphonique Commuté (RTC) RTC Réseau sémaphore Portabilité Les Réseaux d’accès La boucle Locale Le Dégroupage Les Supports de transmission Introduction au réseaux d’opérateurs

Plan de l’intervention (2/3) La Ligne Numérique d’abonné ou Digital Suscriber Line (DSL) La transmission du Signal (Niveau physique) La numérisation Le codage Les protocoles (PDH – SDH – WDM) Les réseaux de Collecte Asynchronous Transfer Mose (ATM) Giga Ethernet MPLS Introduction au réseaux d’opérateurs

Plan de l’intervention (3/3) La Voix sur IP et La TV numérique sur ADSL Le réseau Backbone et de Collecte IP (RBCI) Les réseaux mobiles GSM – GPRS – EDGE UMTS – HSDPA WIFI Les Technologies émergentes UMA FFTx WiMax Next Generation Network (NGN) Introduction au réseaux d’opérateurs

Introduction aux Réseaux d’Opérateurs Partie I Introduction aux Réseaux d’Opérateurs

1 Typologie des réseaux Introduction au réseaux d’opérateurs

Problématique Comment permettre à un ensemble de personnes de communiquer ? Introduction au réseaux d’opérateurs

Problématique Pour l’utilisateur, le réseau est caractérisé par le service qu’il rend. Pour l’exploitant, le réseau est l’ensemble des équipements matériels et logiciels qui permettent l’interconnexion entre les terminaux. A chaque équipement est associé un certains nombre de fonctions qui permettent d’offrir le service aux utilisateurs Introduction au réseaux d’opérateurs

Topologie en bus Introduction au réseaux d’opérateurs

Topologie en étoile Introduction au réseaux d’opérateurs

Topologie en arbre Introduction au réseaux d’opérateurs

Topologie en anneau Introduction au réseaux d’opérateurs

Topologie à double anneau Introduction au réseaux d’opérateurs

Catégorie de réseaux PAN : Personal Area Network LAN : Local Area Network MAN : Metropolitan Area Network WAN : Wide Area Network Introduction au réseaux d’opérateurs

Commutation de circuits La commutation de circuit est un type de commutation dans lequel un circuit joignant deux interlocuteurs est établi à leur demande par la mise bout à bout de circuits partiels. Le circuit est désassemblé à la fin de la transmission. Il faut nécessairement une signalisation. La signalisation correspond à un passage de commandes, comme celles nécessaires à la mise en place d’un circuit à la demande d’un utilisateur. La signalisation correspond aux éléments à mettre en œuvre dans un réseau de façon à assurer l’ouverture, la fermeture et le maintien des circuits. Introduction au réseaux d’opérateurs

Commutation de paquets Un paquet est l’entité de base acheminée par les réseaux. Un paquet contient un nombre variable ou fixe d’éléments binaires. Longtemps assez courts, de façon à optimiser les reprises sur erreur, les paquets se sont allongés à mesure que les taux d’erreur diminuaient. Ils peuvent atteindre aujourd’hui plusieurs milliers d’octets. Transfert de paquets : technique générique consistant à transporter des blocs d’information, dénommés paquets, de nœud en nœud pour les acheminer à un récepteur. Introduction au réseaux d’opérateurs

Commutation de circuits et de paquets circuits (5 circuits) Commutation de paquets La commutation de paquets est beaucoup plus efficace. Introduction au réseaux d’opérateurs

Visite guidée du réseau FT Animation Introduction au réseaux d’opérateurs

2 Les modèles de référence Introduction au réseaux d’opérateurs

Le modèle de référence (OSI ancien modèle) Couche Application Application Présentation Couche Présentation Couche Session Session Couche Transport Transport Couche Réseau Network Couche Liaison de Données Data Link Couche Physique Physical Support de communication Introduction au réseaux d’opérateurs

Le modèle de référence (nouveau modèle) Couche Application Niveau application Niveau Présentation Couche Présentation Niveau Session Couche Session Couche Transport Niveau Message Couche Réseau Niveau paquet Couche Liaison de Données Niveau trame Couche Physique Niveau physique Support de communication Introduction au réseaux d’opérateurs

Le modèle de référence Introduction au réseaux d’opérateurs

Train de bits à émettre ou à recevoir Encapsulation H7 DONNEES H6 H5 H4 H3 H2 CTL Train de bits à émettre ou à recevoir CTL : Champs de contrôle de la transmission H : header champ en-tête des différents niveaux Introduction au réseaux d’opérateurs

Couche application La couche application est surtout, du point de vue du modèle, le point d'accès aux services réseaux. Transfert de fichiers, message électronique, transactions,... Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique Support physique d'interconnexion Introduction au réseaux d’opérateurs

Couche présentation Le rôle de la couche présentation est donc de convertir les données applicatives manipulées par les programmes, en chaînes d'octets effectivement transportées par le réseau. Videotex, Unicode, MIME, HTML, XML, TDI, ASN.1, XDR, UUCP, NCP, AFP, SSP, ... Compression (Huffman, MPEG2, MPEG4,...) Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique Support physique d'interconnexion Introduction au réseaux d’opérateurs

Niveau session Les 2 services originaux de la couche session sont la synchronisation des communications (quel intervenant peut émettre à un instant x) et la gestion des "transactions", un mécanisme de correction des erreurs de traitement par restauration d'un état antérieur connu. Mise en place, fermeture et maintien de la session. Gestion du dialogue. Points de reprise. Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique Support physique d'interconnexion Introduction au réseaux d’opérateurs

Niveau message Le niveau message gère le communications de bout en bout entre processus. Cette couche est souvent la plus haute couche où on se préoccupe de la correction des erreurs C'est à dire que le service de niveau message consiste généralement en un service en mode connecté offrant le transfert de messages ou d'octets bruts garantis sans corruption, pertes, réordonnancement, duplication. Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique Support physique d'interconnexion Introduction au réseaux d’opérateurs

Niveau message Le niveau message est de bout en bout. Il a pour objectif le transport des messages de bout en bout. Quelques protocoles : TCP, UDP, ICMP, SCTP, RTP, SPX, TCAP, DCCP, ... Introduction au réseaux d’opérateurs

Niveau message : Fragmentation Introduction au réseaux d’opérateurs

Le niveau paquet Le niveau paquet construit une voie de communication de bout en bout à partir de voies de communication avec ses voisins directs. Ses apports fonctionnels principaux sont donc: le routage : détermination d'un chemin permettant de relier les 2 machines distantes le relayage : retransmission d'un message dont la destination n'est pas locale pour le rapprocher de sa destination finale Cette couche est donc la seule à être directement concernée par la topologie du réseau. C'est aussi la dernière couche supportée par toutes les machines du réseau pour le transport des données utilisateur : Les couches supérieures sont réalisées uniquement dans les machines d'extrémité. Introduction au réseaux d’opérateurs

Le niveau paquet Introduction au réseaux d’opérateurs

Niveau paquet A C E D B F Chemin ou circuit virtuel. table de commutation Bj Dk i m j k l A B C D E F A i C j Chemin ou circuit virtuel = association de i, j, k, l, m Introduction au réseaux d’opérateurs

Niveau paquet Encapsulation d’un paquet dans une trame : Le paquet est une suite d’éléments binaires dont on ne peut distinguer le début et la fin (exemple IP, X.25, ATM…) Pour transporter un paquet, il faut l’encapsuler dans une trame Ajouter un drapeau Une signature Encapsulation d’un paquet dans une trame : Adjonction de fonctions supplémentaires dans l’en-tête et la zone de fin de paquet : contrôle d’erreur, contrôle de flot, etc. Introduction au réseaux d’opérateurs

Niveau trame Le niveau trame est responsable de l’acheminement correct des paquets qui lui sont remis, de nœud en nœud (communication entre 2 machines adjacentes). La fonction première du niveau trame est de détecter les débuts et les fins des éléments binaires formant une trame. Elle est souvent en charge de la détection des erreurs de transmission. . Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique Support physique d'interconnexion Introduction au réseaux d’opérateurs

Niveau trame Une liaison entre deux nœuds Structure d’une trame Introduction au réseaux d’opérateurs

Niveau trame La trame est un bloc de donnée dont on sait reconnaître le début et la fin. 01111110 0101010101010101010101010……11 une signature violation de code La trame peut comporter une adresse ou une référence Le mode peut être en connexion ou non Commutateur ou routeur de trames HDLC, LAP-D, PPP, ATM, Ethernet. Introduction au réseaux d’opérateurs

Niveau trame Le rôle principal du niveau trame est de transporter le paquet de niveau 3. Format permettant de détecter le début et la fin de la trame. D’autres fonctionnalités peuvent être assurées: Le contrôle des erreurs en ligne. Retransmission après rejet d’une trame. Gestion d’adresse de niveau 2 ou de référence de niveau 2. Gestion du niveau 2 (contrôle des trames). Introduction au réseaux d’opérateurs

Le niveau physique La couche physique est chargée de la transmission effective des signaux électrique ou optiques entre les interlocuteurs. Son service est typiquement limité à l'émission et la réception d'un bit ou d'un train de bit continu (notamment pour les supports synchrones comme la fibre optique). Cette couche est chargée de convertir entre bits et signaux électriques ou optiques. Elle est en pratique toujours réalisée par un circuit électronique spécifique. Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique Support physique d'interconnexion Introduction au réseaux d’opérateurs

Le niveau physique Support physique : nœuds de commutation, lignes physiques,... Règles permettant le transport des éléments binaires. Bande de base Modulation (amplitude, phase, fréquence) Modem (Modulateur-Démodulateur) Bit/s - Baud Multiplexeur Multiplexage de voies basses vitesses sur une voie haute vitesse Multiplexage statistique Dans le cas des réseaux Ethernet, les données sont transmises sur la couche physique par un PHYceiver. CSMA/CD, CSMA/CA, Codage NRZ, Codage Manchester, Codage Miller, RS-232, RS-449, V.21-V.23, V.42-V.90, Câble coaxial, 10Base2, 10BASE5, Paire torsadée, 10BASE-T, 100BASE-TX, ISDN, PDH, SDH, T-carrier, EIA-422, EIA-485, SONET, ADSL, SDSL, VDSL, DSSS, FHSS, IrDA, USB, IEEE 1394, Wireless USB, Bluetooth, ... Introduction au réseaux d’opérateurs

Le niveau physique Code tout ou rien Bande de base Modulation 1 Code tout ou rien Bande de base Modulation Modulation de phase Introduction au réseaux d’opérateurs

Le niveau physique Multiplexeur Multiplexage de voies basses vitesses sur une voie haute vitesse Multiplexeur temporel Multiplexeur statistique données Numéro de la voie basse vitesse trame voie haute vitesse voie basse vitesse 1 2 3 n Introduction au réseaux d’opérateurs

Résumé modèle OSI Introduction au réseaux d’opérateurs

L’architecture TCP/IP L’architecture TCP/IP contient trois niveaux protocolaires : Le niveau IP (Internet Protocol) qui est un niveau paquet. Le niveau TCP (Transmission Control Protocol) qui regroupe les niveaux message et session. Le niveau applicatif qui regroupe les niveaux présentation et application. Introduction au réseaux d’opérateurs

L’architecture des réseaux locaux Les réseaux locaux ont une architecture spécifique dans le sens où une fonction supplémentaire doit apparaître : l’accès au support physique qui peut être partagé. Ce niveau supplémentaire entre le niveau 1 et 2 est représenté par la couche MAC (MAC : Medium Access Control). Introduction au réseaux d’opérateurs

Réseau Ethernet Introduction au réseaux d’opérateurs

Réseau Ethernet Les réseaux Ethernet sont ceux qui se servent d’une trame de type Ethernet pour transporter les paquets. Deux grands types de réseaux Ethernet: Ethernet partagé Les stations sont connectées sur un même support physique Ethernet commuté Les stations sont connectées en point à point. Introduction au réseaux d’opérateurs

Architecture UIT-T L’architecture UIT-T fait référence à l’environnement ATM. ATM définit une trame de petite dimension (53 octets) Introduction au réseaux d’opérateurs

Architecture UIT-T Cette architecture possède 4 niveaux : Le niveau physique (niveau physique du modèle de référence + reconnaissance des 424 bits formant la cellule). La couche ATM (niveau trame). La couche AAL (niveau message). Les couches supérieures qui sont en fait aujourd’hui les couches TCP/IP. Introduction au réseaux d’opérateurs

Architecture MPLS Architecture de type routeur/commutateur avec le niveau paquet IP pour la signalisation et un niveau trame pour la commutation. Introduction au réseaux d’opérateurs

3 Exemple de réseaux Introduction au réseaux d’opérateurs

Introduction au réseaux d’opérateurs

Exemple de réseaux Le Réseau National (CTS - CTI) BORDEAUX NICE BAYONNE TOULOUSE TOULON CLERMONT -FERRAND TOURS ORLEANS NANTES BESANÇON RENNES CAEN ROUEN AMIENS LILLE LE MANS REIMS NANCY STRASBOURG MARSEILLE POITIERS MONTPELLIER LYON GRENOBLE ANNECY DIJON Pôle à 2 points K LENS NARBONNE AVIGNON QUIMPER CANNES LIMOGES NIMES VALENCE SAINT ETIENNE Nœud particulier MULHOUSE AJACCIO SAINT HILAIRE de RIEZ PENMARCH PLEUMEUR BODOU DIEPPE BERCENAY METZ MARTIGUES Pôle d'accès à l'international à 1 point K PARIS Point K1 Point K2 Introduction au réseaux d’opérateurs

Exemple de réseaux : le réseau européen Introduction au réseaux d’opérateurs

Exemple de réseaux : Backbone en Amérique du Nord Introduction au réseaux d’opérateurs

Exemple de réseaux : Réseau de câble sous marins Introduction au réseaux d’opérateurs

Carte Interactive Animation Introduction au réseaux d’opérateurs