Introduction.

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1 Introduction

2 CPE (Customer Premises Equipments ou Equipements Usager)
Boucle locale NRO Répartiteur cuivre Sous-répartiteur Point de concentration Boucle locale cuivre Coupleur 1:64 Boucle locale optique BOX ADSL CPE (Customer Premises Equipments ou Equipements Usager) Set-top box Répartiteur optique Boitier de pied d’immeuble Colonne montante RESEAU DE COLLECTE OU D’AGREGATION OU BACKHAUL (métropolitain – régional) switch gigabit ethernet RESEAU D’ACCES (« dernier kilomètre » jusqu’à l’usager) BAS (ou BRAS ou BNG) OLT Technologie dominante : Ethernet ou MPLS/Ethernet DSLAM Ethernet NRA(Nœud de raccordement d'abonnés= Technologie sur le déclin : ATM/SDH Switch ATM MAN LAN (domestique ou entreprise) quelques km à quelques dizaines de km quelques centaines de m à quelques km Cuivre Câble Faisceau hertzien Fibre optique DISTRIBUTION Wifi Technologie dominante : xDSL Technologie émergente : FTTH DSLAM ATM ONT

3 Cœur de réseau (MPLS) Routeur PE Routeur P
 le CE routeur (Customer Edge router) – routeur client connecté au backbone IP via un service d’accès (LS, PVC FR, ATM …). Il route en IP le trafic entre le site client et le backbone IP.  le PE routeur (Provider Edge router) : routeur backbone de périphérie auquel sont connectés des CE. C’est au niveau des PE qu’est déclarée l’appartenance d’un CE à un VPN donné. Le rôle du PE consiste à gérer les VPN en coopérant avec les autres PE et à commuter les trames avec les P.  le P équipement (Provider device) : routeur ou commutateur de cœur de backbone chargé de la commutation des trames MPLS.

4 BAS = Serveur autorisant l’accès au cœur de réseau
Routeur PE Cœur de réseau (MPLS) Routeur P BAS = Serveur autorisant l’accès au cœur de réseau Le BAS (Broadband Acces Server) réalise l’interface entre le réseau de collecte des lignes ADSL et les réseaux d’accès aux fournisseurs d’accès Internet. Il remplit entre autres les fonctions suivantes : - première authentification des clients. - routage des données vers les différents fournisseurs d’accès

5 BAS = Serveur autorisant l’accès au cœur de réseau
Routeur PE Cœur de réseau (MPLS) Routeur P BAS = Serveur autorisant l’accès au cœur de réseau

6 Tous les abonnés de la région doivent être connectés à un BAS !
BAS = Serveur autorisant l’accès au cœur de réseau. C’est un routeur IP. Un BAS (Broadband Access Server) est un équipement réseau (un énorme routeur), qui assure l'interconnexion entre les DSLAM et le réseau d'un Fournisseur d'accès à Internet (FAI) BOURGOGNE Tous les abonnés de la région doivent être connectés à un BAS !

7 -Il faut relier chaque usager à l’opérateur (pour aller jusqu’au BAS).
-Un support de transmission existe déjà : la paire de cuivre téléphonique -Pour ça, on utilise à chaque extrémité de la paire un modem. Côté opérateurs, les modems sont regroupés dans le DSLAM DSLAM Modem ADSL Modem ADSL Modem ADSL 7

8 Vers le réseau de collecte
Chaque DSLAM dessert plusieurs centaines à plusieurs milliers d’usagers. Il faut ensuite connecter chaque usager au BAS Solution 1 : relier chaque sortie au BAS… Pas la bonne solution ! DSLAM Vers le réseau de collecte Modem ADSL Modem ADSL Modem ADSL Modem ADSL Modem ADSL Modem ADSL

9 Débit sur la paire de cuivre : 1 à 10 Mb/s
Débit sur la paire de cuivre : 1 à 10 Mb/s. Débit en sortie : jusqu’à 620 Mb/s (ATM) , 1 Gb/s voire 10 Gb/s (Ethernet) Il vaut mieux faire passer les données de plusieurs abonnés sur une seule interface physique : multiplexage DSLAM MUX Modem ADSL Modem ADSL Vers le réseau de collecte Modem ADSL Modem ADSL Modem ADSL Modem ADSL Un switch ethernet ou un commutateur ATM

10 BAS = Serveur autorisant l’accès au cœur de réseau. C’est un routeur IP.
BOURGOGNE Un usager ne doit pas être éloigné de plus de quelques kilomètres d’un DSLAM DSLAM

11 BAS = Serveur autorisant l’accès au cœur de réseau. C’est un routeur IP.
BOURGOGNE Pour acheminer les sorties des DSLAMs vers le BAS : le réseau de collecte DSLAM switch

12 Notions et éléments de base
Accès = Partie du réseau reliant l’équipement du client à l’équipement opérateur (sous-entendu : accès à Internet) DSL (Digital Subscriber Line) : utilise la boucle locale téléphonique  déjà déployée : le moins cher pour l’opérateur FTTH (Fiber To The Home) en cours de déploiement Wimax (sans fil) : seulement pour les zones difficiles d’accès (montagnes, etc)

13 Réseau d’agrégation (de collecte)
= Réseau régional ou métropolitain permettant de concentrer le trafic jusqu’à la « porte d’entrée » du réseau cœur : le BAS. Le transport se fait par ATM (ancienne génération) ou Ethernet (génération actuelle)

14 CPE = Customer Premises Equipments DSLAM = DSL Access Multiplexer
= Modem DSL (xdsl) ou BOX (IAD) + Set top box (xdsl triple play) ou ONT + routeur + Set top box (ftth) DSLAM = DSL Access Multiplexer = N modems DSL dont les sorties sont multiplexées sur une interface SDH (ancienne génération) ou Ethernet (nouvelle génération) Access Node (AN) = Equipement opérateur au bout de la ligne = DSLAM (ADSL) ou OLT (FTTH)

15 Interface U (User) = Interface entre CPE et DSLAM
Couches protocolaires Interface U Access Node DSLAM IAD (BOX ADSL) CPE Customer Premises Equipment

16 L’origine de l’ADSL (début des années 90)
-Il faut relier chaque usager au BAS de l’opérateur historique (initialement, l’accès ADSL est un service offert uniquement par l’opérateur historique) -Un support de transmission existe déjà : la paire de cuivre qui relie le téléphone au commutateur (30 millions en France)

17 -multiplexage (formation E1)
Gain (dB) 1 MHz La bande passante de la paire de cuivre dépend notamment de sa longueur : à 1 MHz pour une ligne d’1 km environ, on a -30 dB environ U R A -conversion analogique-numérique (G711) … précédée d’un filtre coupant à 3,4 kHz (fe = 8 kHz) -multiplexage (formation E1)  URA (Unité de Raccordement d'Abonné)

18 Le débit est déterminé par la bande et par le rapport signal sur bruit
Nyquist Capacité de Shannon = limite théorique pour le débit Permet de faire augmenter le débit, mais limité par le rapport signal sur bruit Rmax =2B en bande de base, Rmax = B si l’on module Si R est trop grand, on aura de l’IES R A P E L S En pratique : η efficacité spectrale en b/s / Hz dépend du choix de R et de la valence donc beaucoup du rapport signal sur bruit

19 AVANT L’ADSL Un « modem analogique » module deux porteuses située dans la bande Hz (une pour la voie descendante, une pour la voie montante) . Exemple : modem V22bis, 1 porteuse à Hz, 1 à 2400 Hz, R = 600 bauds, modulation QAM b/s Filtre avant CAN : Hz  Bande passante = 3,1 kHz Débit maximum théorique de 56 kb/s (en pratique 30 à 40 kb/s) Filtre supprimé IDEE DE L’ADSL Débit maximum théorique de l’ordre de 8 à 20 Mb/s (en fonction des générations) Bande passante = 1 Mhz (environ : elle varie en fonction de la longueur de la ligne)  19

20 L’ADSL avec filtre séparateur (POTS filter)
La téléphonie continue de circuler sous forme analogique dans la bande Hz Ici on trouve la téléphonie dans la bande Hz et les data à partir de 20 kHz S P L I T E R Boucle locale Modem ADSL Les data circulent dans la bande 20 kHz – 1 MHz (ou 2 MHz en ADSL2) CPE

21 - Sur la voie descendante (vers l’abonné), on peut le voir comme un ensemble de deux filtres :
Filtre passe-bas Filtre passe-bande S P L I T E R Boucle locale Modem ADSL CPE

22 - Sur la voie montante (vers l’opérateur), on peut le voir comme un simple additionneur réalisant le multiplexage en fréquence: S P L I T E R Boucle locale Modem ADSL CPE

23 Vers la prise téléphonique (ligne)
Téléphone Vers la prise téléphonique (ligne) Prise modem

24 - Chez l’opérateur, il faut à nouveau séparer la voix des données
- Chez l’opérateur, il faut à nouveau séparer la voix des données. On a un autre splitter. RTC U R A S P L I T E R S P L I T E R Boucle locale Access Node DSLAM Modem ADSL CPE

25 Introduction L’accès DSL (interface U) : la paire de cuivre, la modulation, les évolutions

26 Principes de base de l’ADSL
IAD (BOX ADSL) Access Node Interface U CPE DSL Couches protocolaires DSLAM Téléphonie classique (POTS) Partie du spectre allouée aux données ADSL, voies montante et descendante 3,4 kHz 20 kHz 1,1 MHz

27 - Duplex fréquentiel (mode FDD) : on réserve une bande pour la voie montante, une pour la voie descendante Partie du spectre allouée aux données ADSL, voies montante Partie du spectre allouée aux données ADSL, voies descendante Téléphonie classique (POTS) 1,1 MHz 3,4 kHz 20 kHz 130 kHz - Pourquoi utiliser une bande plus importante pour la voie descendante ? Pour disposer d’un débit plus important sur la voie descendante (car D = η x B ). ADSL = Asymetric DSL

28 Transmission filaire : OK
Quelle modulation ? FSK : fréquence PSK : phase QAM : amplitude et phase ASK : amplitude I Q La QAM permet d’avoir une valence plus grande pour un même rapport signal sur bruit Transmission filaire : OK

29 Option 1 : MONO-porteuse NON RETENU
Quelle modulation ? Option 1 : MONO-porteuse NON RETENU 1,1 MHz 3,4 kHz 20 kHz 130 kHz Une porteuse pour la voie montante Une porteuse pour la voie descendante On choisit R pour ne pas trop dépasser la bande allouée (Rmax = B), et on filtre I et Q avant modulation (on garde la moitié du premier lobe environ) On choisit une autre valeur de R pour la voie descendante

30 Option 2 : MULTI-porteuse : chaque bande (voie montante et voie descendante) est découpée en sous-canaux. RETENU 1,1 MHz 3,4 kHz 20 kHz 130 kHz Une sous-porteuse dans chaque sous-canal R doit vérifier Rmax=B (B bande du sous-canal)

31 Avantages : On diminue R dans chaque sous-canal (donc on augmente le temps d’un symbole). Si l’on reçoit différentes copies du signal (un « trajet direct » et des échos), alors les échos auront un retard faible par rapport au temps d’un symbole (voir cours M3106). (On dit que l’égalisation est simplifiée) D’où viennent les échos ? voir slide 43. 2) Si le rapport signal sur bruit n’est pas constant sur toute la bande, on pourra adapter finement la valence pour chaque sous-canal, et ainsi optimiser le débit. Pourquoi ne serait-il pas constant ? Voir slide 42.

32 Organisation des sous-porteuses (ADSL 1ere génération)
Voie descendante environ 225 sous-canaux : 32 à 256 Voie montante environ 26 sous-canaux : 6 à 31 1,1 MHz f 3,4 kHz 20 kHz 138 kHz On a 256 sous-canaux  numérotés de 1 à 256. - Le sous-canal numéro k utilise une sous-porteuse de fréquence k x 4,3125 kHz soit au total : 256 x 4,3125 = 1,104 MHz. - La largeur d’un sous-canal est forcément égale à l’écart entre deux sous-porteuses : B Donc la largeur d’un sous-canal est B= 4,3125 kHz Écart entre deux porteuses = 4,3125 kHz

33 Orthogonalité On rappelle (voir module M3107) que :
L’utilisation de sous-porteuses s’appelle le multiplexage en fréquence, ou FDM (Frequency Division Multiplexing). La modulation utilisant des sous-porteuses orthogonales s’appelle OFDM. L’orthogonalité : Permet de faire meilleure utilisation du spectre que le FDM classique, puisqu’il n’y a pas besoin d’intervalles de garde entre les sous-canaux Permet d’utiliser un seul circuit numérique comme modulateur/démodulateur (processeur spécialisé : DSP, Digital Signal processor) , à la place de N modulateurs+filtres / N filtres+ démodulateurs, N étant le nombre de sous-canaux -Sans ça le coût et l’encombrement rendraient impossibles la mise en place d’une modulation multi-porteuses avec autant de sous-porteuses. -L’algorithme est une IFFT côté modulateur, une FFT côté démodulateur

34 Spectre On rappelle que le spectre d’un signal modulé en QAM autour d’une porteuse fp est : fp R On rappelle (voir module M3107) que la condition d’orthogonalité est : B Chaque sous-canal déborde sur les précédents et les suivants, mais c’est l’orthogonalité qui permet de les séparer à la démodulation R

35 Pour les symboles contenant des bits utiles, on a en moyenne :
Condition d’orthogonalité : 4312,5 Hz Donc R = 4312,5 bauds. Comme on a -un intervalle de garde entre chaque symbole; -un « symbole de synchronisation » envoyé périodiquement. Pour les symboles contenant des bits utiles, on a en moyenne : R = 4000 bauds En ADSL, la modulation OFDM est appelée DMT (Discrete Multi-Tone)

36 Le choix de la valence dans un sous-canal donné
C’est le rapport signal sur bruit qui limite la valence. Probabilité d’erreur symbole en fonction du rapport signal sur bruit: Exemple : PS/PB = 25 dB

37 RSBmin (dB) pour un BER < 10-7
En ADSL (1ere génération) : la valence maximale est 215, soit 15 bits par symbole le taux d’erreur symbole ne doit pas excéder 10-7 Modulation RSBmin (dB) pour un BER < 10-7 QAM-16 21,8 QAM-64 27,8 QAM-256 33,8 QAM-512 36,8 QAM-1024 39,9 QAM-4096 45,9

38 A l’initialisation, le modem mesure le rapport signal sur bruit
A l’initialisation, le modem mesure le rapport signal sur bruit. Il en déduit la valence pour chaque sous-canal. Exemple : à l'initialisation, on mesure rapport signal sur bruit : bruit impulsif Fréquence RSB On en déduit la répartition suivante des bits par sous-canal : 15 non utilisé Fréquence Bits par symbole

39 Le débit théorique maximal
Connaissant la valence maximale dans un sous-canal, calculer le débit théorique maximal par sous-canal En déduire le débit théorique maximal pour la voie montante et descendante 1) La valence maximale est 215 pour chaque sous-porteuse : 15 bits sont transmis par symbole de sous-porteuse. Le débit est donc D = 4 x 15 = 60 kb/s pour une sous-porteuse. 2) On aboutit donc dans le sens montant à 26 x 60 = 1560 kb/s et dans le sens descendant à 225 x 60 = 13,5 Mb/s.

40 RSBmin (dB) pour un BER < 10-7
Modulation RSBmin (dB) pour un BER < 10-7 QAM-16 21,8 QAM-64 27,8 QAM-256 33,8 QAM-512 36,8 QAM-1024 39,9 QAM-4096 45,9 La marge de bruit On préfère ne pas travailler au débit maximum et conserver une marge de bruit. Puissance signal : 20 dBm RSB utilisé : 21,8 dB ( QAM16) RSB réel : 28 dB Puissance bruit : -8 dBm Marge de bruit : 6,2 dB Concrètement, la marge de bruit correspond à l’augmentation du niveau de bruit que l’on peut tolérer sans que le taux d’erreurs n’augmente.

41 2) De la longueur de la ligne. D’après l’ARCEP à 300 kHz :
Le débit qu’obtient un usager en ADSL dépend du rapport signal sur bruit. De quoi dépend ce rapport ? 1) Du diamètre des fils de cuivre de la paire. Plus les fils de cuivre sont fins, plus le signal est atténué. 0,4 mm 0,5 mm 0,6 mm 0,8 mm augmentation de l’atténuation 2) De la longueur de la ligne. D’après l’ARCEP à 300 kHz : Atténuation (en dB) = 1,5 + (longueur en km à 4/10)x15 + (longueur en km à 5/10)x12,4 + (longueur en km à 6/10)x10,3 + (longueur en km à 8/10)x7,9

42 3) de la fréquence car la ligne se comporte comme un filtre passe-bas
3) de la fréquence car la ligne se comporte comme un filtre passe-bas. Exemple pour des fils de diamètre 0,4mm, pour 3 longueurs de ligne : Le signal est donc davantage atténué quand le numéro de sous-canal augmente

43 4) Du bruit. Il peut s’agit
Du bruit de fond généré par les composants électroniques De bruits électromagnétiques. Les plus gênants sont : la diaphonie : perturbations générées par les paires de cuivre partageant le même câble (de transport, de distribution ou de branchement). les bruits impulsifs : ce sont de brusques variations du niveau de tension sur une ligne de transmission. Ils peuvent être dus à la proximité de lignes de métro ou de train, au réseau de distribution d'électricité, à des transformateurs haute tension, etc, à la proximité d’environnements industriels, etc . Les bruits impulsifs sont imprévisibles, mais la plupart ont une durée inférieure à 500 µs.

44 Nouveau quartier, nouveaux logements
Les échos : dus aux paires laissées ouvertes lorsque la ligne est posée On pose les câbles et on raccorde l’habitant grâce à une paire de cuivre Nouveau quartier, nouveaux logements La paire est dans un câble de distribution (ou de branchement) contenant d’autres paires

45 Les échos : dus aux paires laissées ouvertes lorsque la ligne est posée
Comme on ne sait pas où seront les prochains logements à raccorder, on prolonge les autres paires dans tout le quartier Une paire du même câble distribution, pour un futur habitant du quartier

46 Les échos : dus aux paires laissées ouvertes lorsque la ligne est posée
Comme on ne sait pas où seront les prochains logements à raccorder, on prolonge les paires dans tout le quartier Nouveau logement : on le raccorde à la paire Cette dérivation reste ouverte

47 -Dans la bande de la voix, ça ne pose pas de problème
Les échos : dus aux paires laissées ouvertes lorsque la ligne est posée DATA -Dans la bande de la voix, ça ne pose pas de problème -Mais dans la bande ADSL, cette dérivation créé des réflexions (circuit ouvert ρ =1), donc des échos.

48 L’ADSL 1 (UIT G992.1) Un opérateur proposant l’ADSL à ses clients se devait de proposer : un débit maximum de 6,144 Mb/s sur la voie descendante un débit maximum de 640 kb/s sur la voie montante (REMARQUE : les débits maximums théoriques sont bien plus importants !) La portée est de 2,5 km.

49 L’ADSL 2 (UIT G992.3) Quelques améliorations mineures :
Légère augmentation du débit pour les longues lignes où le rapport signal sur bruit est très faible; Le débit maximal qui doit être proposé par les opérateurs est augmenté à 8 Mb/s sur la voie descendante, 800 kb/s sur la voie montante (toujours bien inférieur au débit maximal théorique); En cas de très bonnes conditions sur la ligne, la puissance d’émission est réduite automatiquement pour limiter la diaphonie;

50 En ADSL1, la mesure du rapport signal sur bruit n’est faite qu’une fois, à l’initialisation.
Or les conditions sur la ligne sont variables au cours du temps. L’ADSL2 permet de s’adapter à ces variations en modifiant l’allocation des bits aux sous-porteuses sans interruption du service, et sans erreur. bit swapping : réattribution des bits entre les porteuses; le débit est inchangé adaptation de débit transparente (SRA, Seamless Rate Adapation): reconfiguration du débit sur la ligne. Augmentation de la portée (Reach Extended ADSL2, ou READSL2) à 5 km (sur la voie descendante, on utilise les sous-canaux 33 à 128 seulement, mais avec une puissance d’émission doublée).

51 L’ADSL 2+ (UIT G992.5) -L’ADSL2+ utilise une bande de fréquence double en bande descendante : jusqu’à 2,208 MHz. -Les sous-canaux sont numérotés jusqu’à 512. Les nouveaux sous-canaux sont alloués à la voie descendante. -le débit théorique maximal est donc doublé en voie descendante : 27 Mb/s (sur la voie montante, toujours 1,5 Mb/s) -Le débit maximal qui doit être proposé par les opérateurs est augmenté à 16 Mb/s sur la voie descendante (800 kb/s sur la voie montante comme en ADSL2). -Par contre l’option permettant d’étendre la portée (RE ADSL2) a disparu, donc celle-ci est de 2,5 km.

52 Le SHDSL ou SDSL (UIT G991.2) -C’est un standard offrant un débit symétrique : SHDSL = Symetric High Speed DSL SDSL = Symetric DSL - La transmission se fait en bande de base (NRZ 16-aire), donc le spectre commence au continu. Donc : le SHDSL est incompatible avec la téléphonie classique Les voies montante et descendante occupent le même spectre, donc les données des deux voies sont séparées par une technique d’annulation d’écho (un peu comme l’hybride en téléphonie classique) La rapidité de modulation varie en fonction du débit qu’on veut obtenir, le débit variant entre 192 kb/s et 2,312 Mb/s. Le SHDSL supporte l’utilisation de répéteurs, donc la portée peut atteindre 9 km.

53 Le E-SHDSL (Enhanced SHDSL) ou SHDSL bis
-Augmentation de la rapidité de modulation maximale de 773 bauds à 1,283 kbauds, et doublement de la valence (32 au lieu de 16) pour atteindre un débit symétrique de 5,696 Mb/s sur une seule paire. -Possibilité d’utiliser plusieurs paires pour encore augmenter le débit : jusqu’à 22,784 Mb/s sur 4 paires. -Remarque : l’IEEE a développé la spécification IEEE 802.3ah, ou EFM (Ethernet in the First Mile), dont une des versions se base sur le standard SHDSL. (Le codage des bits diffère toutefois avec le SHDSL). La couche supérieure est l’Ethernet obligatoirement.

54 Le VDSL (UIT G993.1) -L’idée est de pousser au maximum la logique de l’ADSL en utilisant la bande jusqu’à 12 MHz (et même plus en VDSL2). -On atteint un débit théorique maximal de 55 Mb/s sur la voie descendante, 15 Mb/s sur la voie montante. VDSL = Very High Speed DSL. -Bien sûr, ceci n’est possible que si le distance jusqu’au DSLAM est faible, voire très faible. L’opérateur doit amener ses DSLAM jusqu’au sous-répartiteur (FTTCab : Fiber To The Cabinet), voire au pied de l’immeuble (FTTB : Fiber To The Building). -Au-delà de 1,5 km, il n’y a quasiment aucun gain par rapport à l’ADSL2+.

55 -La modulation est la même qu’en ADSL.
Plus la fréquence augmente, plus les signaux sont atténués. Si l’on répartit les fréquences UpLink/DownLink selon le même principe qu’en ADSL : Voie montante Voie descendante 12 MHz 3,4 kHz 20 kHz … Alors les signaux de la voie descendante seront nettement plus atténués que ceux de la voie montante, donc ce n’est pas la bonne solution. Une meilleure solution : 20 kHz 12 MHz 3,4 kHz Voie montante Voie descendante Voie montante Voie descendante

56 -En pratique, il existe plusieurs répartitions des fréquences possibles, selon que l’opérateur désire des débits symétriques ou asymétriques. -Le déploiement du VDSL1 n’a pas été autorisé par l’ARCEP, donc n’a pas donné lieu à une offre commerciale.

57 Le VDSL2 (UIT G993.2) -Les améliorations sont :
l’amélioration de la portée : jusqu’à 2,5 km l’augmentation des débits, notamment sur les lignes très courtes, grâce à l’utilisation du spectre jusqu’à 30 MHz (pour les lignes plus longues, la fréquence maximale peut être 8 ou 12 ou 17 MHz). - Comme pour le VDSL, plusieurs répartitions possibles entre UpLink et DownLink. - On peut atteindre en théorie des débits maximums de 100 Mb/s en voie montante et descendante.

58 -Le VDSL2 n’est proposé par les opérateurs que depuis octobre 2013 pour les très courtes distances (lignes ne passant pas par le sous-répartiteur) et depuis octobre 2014 pour les autres abonnés. -Gain en débit d’après OVH en fonction de la longueur de la ligne :

59 Technologie d’accès – Partie xDSL – Suite
Introduction L’accès DSL (interface U) : la paire de cuivre, la modulation, les évolutions Le réseau de collecte

60 CPE (Customer Premises Equipments ou Equipements Usager)
Boucle locale NRO Répartiteur cuivre Sous-répartiteur Point de concentration Boucle locale cuivre Coupleur 1:64 Boucle locale optique BOX ADSL CPE (Customer Premises Equipments ou Equipements Usager) Set-top box Répartiteur optique Boitier de pied d’immeuble Colonne montante RESEAU DE COLLECTE OU D’AGREGATION OU BACKHAUL (métropolitain – régional) switch gigabit ethernet RESEAU D’ACCES (« dernier kilomètre » jusqu’à l’usager) BAS (ou BRAS ou BNG) OLT Technologie dominante : Ethernet ou MPLS/Ethernet DSLAM Ethernet NRA Technologie sur le déclin : ATM/SDH Switch ATM MAN LAN (domestique ou entreprise) quelques km à quelques dizaines de km quelques centaines de m à quelques km Cuivre Câble Faisceau hertzien Fibre optique DISTRIBUTION Wifi Technologie dominante : xDSL Technologie émergente : FTTH DSLAM ATM ONT

61 Les principaux documents de normalisation concernant le réseau de collecte (équipements, architectures, protocoles, services) sont publiés par le Broadband Forum

62 Plusieurs technologies possibles sur le réseau de collecte :
ATM : à ce moment là le DSLAM contient un commutateur ATM Ethernet : le DSLAM contient un switch Ethernet IP/MPLS : le DLSAM contient une couche IP et fait du routage IP.

63 Nous étudierons dans le détail le second cas.
Interface V Interface U Access Node DSLAM IAD (BOX ADSL) Switch Ethernet BAS CPE Mais même dans ce cas là, une couche ATM subsiste (pour des raisons de comptabilité avec les réseaux de collecte ATM) sur l’interface U.

64 ATM (sur l’interface U)
DSL DSL Interface U Access Node DSLAM IAD (BOX ADSL) CPE

65 Rappel Multiplexage statistique :
-Les paquets arrivant sont mis en file d’attente dans une mémoire tampon. -Une file d’attente par destination -Premier arrivé, premier sorti. Si ces 3 paquets doivent emprunter la même interface de sortie, ils seront placés dans la même file d’attente Le premier arrivé

66 Avantage : Inconvénient :
-Si une seule source veut utiliser une ligne de sortie, elle accède à l’intégralité de la bande passante Inconvénient : -Il peut y avoir des temps d’attente importants, voire des pertes de paquets si la mémoire tampon est pleine

67 En ATM, l’objectif est d’accélérer la commutation :
1) Accélérer le choix de l’interface de sortie -la route est décidée à l’avance pour tous les paquets : c’est un  circuit virtuel  -elle est référencée par un identifiant appelée identifiant de circuit virtuel Il n’y a pas d’algorithme à exécuter pour chaque paquet : il suffit de consulter une table de commutation (n° de circuit virtuel <- -> numéro d’interface) 2) Eviter les temps d’attente dus aux grands paquets On utilise des tous petits paquets appelés cellules, de taille fixe de 53 octets (dont 5 d’en-tête). 3) Refuser l’entrée à un paquet en cas de forte charge du réseau pour éviter les congestions : c’est le contrôle d’admission (CAC : Connection Admission Control) 4) Lisser le trafic (trafic shaping) un BURST de données (rafale de cellules suivie d’un temps où rien n’est envoyé) ayant une haute priorité pourrait provoquer des temps d’attente trop longs pour les autres cellules; pour éviter cela les cellules du BURST sont espacées.

68 La cellule ATM (53 octets)
à l’entrée sur le réseau (User Network Interface ou UNI) : GFC VPI VPI VCI en-tête 5 octets VCI VCI PT CLP GFC = Generic Flow Control (peu utilisé) VPI = Virtual Path Identifier VCI = Virtual Channel Identifier PT = Payload Type CLP=Cell Loss Priority HEC= Header Error Control HEC PAYLOAD 48 octets

69 La cellule ATM (53 octets) :
une fois sur le réseau ATM (Network Network Interface ou NNI) : VPI VPI VCI en-tête 5 octets VCI VCI PT CLP VPI = Virtual Path Identifier VCI = Virtual Channel Identifier PT = Payload Type CLP=Cell Loss Priority HEC= Header Error Control HEC PAYLOAD 48 octets

70 Le circuit virtuel peut être :
Permanent : c’est un PVC (Permanent Virtual Circuit). Les commutateurs doivent être configurées manuellement tout au long du chemin, avec réservation des paramètres de QoS correspondant au circuit virtuel. Pas besoin d’échange de signalisation préalable à l’envoi des données. Temporaire : c’est un SVC (Switched Virtual Circuit). Un échange de signalisation préalable va permettre d’établir le circuit. Eventuellement, s’il n’y a pas de ressource disponible, l’entrée au réseau ATM peut être refusée, et aucun SVC n’est établi. Sinon, un circuit virtuel est établi. La QoS est réservée tout au long de la route. En ADSL c’est forcément un PVC qui est utilisé jusqu’au DSLAM, puisque la ligne est dédiée.

71 Correspondance VP-VC / Cos - Attributs de QoS
-Dans l’en-tête ATM, il n’y a aucune information sur la QoS : seulement les identifiants de VP/VC. -Chaque nœud ATM (ici le DSLAM) maintient une correspondance entre le VP/VC d’une part la CoS (classe de Service) et les attributs de QOS correspondants -Cette correspondance se fait soit manuellement dans chaque noeud ATM pour un PVC; soit automatiquement lors de l’établissement du circuit virtuel dans le cas d’un SVC. -On en déduit que chaque VP/VC peut être associé à une QoS différente. Par exemple en triple play, on peut avoir 3 VP/VC.

72 La couche d’adaptation AAL (ATM Adaptation Layer)
Couches supérieures : IP, Ethernet, etc AAL ? Une couche « d’adaptation à ATM » ATM L1

73 Mode Best effort (avec CRC)
Plusieurs variantes en fonction du type d’application : Couche d’adaptation Fonction Utilisation en ADSL AAL1 Emulation de mode circuit grâce à une référence de temps Peu utilisé en ADSL car RTP fait la même chose AAL2 Pour la vidéo compressée Peu utilisé en ADSL * AAL3/4 Pour transporter des données en mode connecté (X25, FR) Jamais utilisé en ADSL AAL5 Mode Best effort (avec CRC) Très utilisé en ADSL * Par contre AAL2 est utilisé sur l’UTRAN quand le transport se fait en ATM (3G release 99)

74 AAL5 : ATM : Payload Bourrage
Pour que la taille totale soit un multiple de 48 octets Trailer AAL5 8 octets dont 4 de CRC SDU ATM Segmentation en cellules de 48 octets ATM : En-tête 5 octets PDU ATM

75 Couches supérieures : IP, Ethernet, etc
L’identification de la couche encapsulée : Il y a deux façons de faire ça. Comme ces deux façons sont décrites dans la RFC 2684, on note souvent la couche RFC 2684. Couches supérieures : IP, Ethernet, etc RFC 2684 Identifie le protocole encapsulé dans AAL : information utile au moment de la décapsulation ! AAL ? ATM L1

76 Le réseau de collecte Ethernet
ATM ATM Gb Ethernet Gb Ethernet DSL DSL Interface V Interface U Access Node DSLAM IAD (BOX ADSL) CPE Switch Ethernet

77 Topologies DSLAM BAS(BNG) DSLAM Switch Ethernet DSLAM BAS(BNG) DSLAM

78 Si l’on n’utilise plus ATM, comment peut-on sur le réseau de collecte :
Isoler le trafic de chaque usager ? Différencier la qualité de service ? On utilise des VLAN (802.1Q)

79 L’usager est connecté en Ethernet ou en Wifi
100 BT Ethernet ATM ATM Gb Ethernet Gb Ethernet DSL DSL Interface V Interface U Access Node DSLAM IAD (BOX ADSL) CPE Switch Ethernet

80 Idée : utiliser la trame Ethernet sur l’interface U aussi pour éventuellement utiliser le tag de VLAN pour la QoS Ethernet Ethernet 100 BT Ethernet RFC 2684 RFC 2684 AAL5 AAL5 ATM ATM Gb Ethernet Gb Ethernet DSL DSL Interface V Interface U ATM Adaptation Layer 5 (AAL5) est une couche d'adaptation ATM utilisée pour envoyer des paquets de longueur variable allant jusqu'à 65 535 octets sur un réseau Asynchronous Tr Le RFC 26841 (Multiprotocol Encapsulation over ATM) décrit deux mécanismes d'encapsulation pour le trafic réseau, l'un d'entre eux implantant le premier mécanisme et l'autre implantant le second mécanisme.ansfer Mode (ATM). Access Node DSLAM IAD (BOX ADSL) CPE Switch Ethernet

81 LE BAS (ou BNG) IAD (BOX ADSL) PPPoE PPP Ethernet Ethernet Ethernet
100 BT Ethernet RFC 2684 RFC 2684 AAL5 AAL5 ATM ATM Gb Ethernet Gb Ethernet DSL DSL Interface V Interface U  ou Broadband Network Gateway (BNG) Point-to-Point Protocol (PPP, protocole point à point) est un protocole de transmission pour l'internet, décrit par le standard RFC 1661, fortement basé sur HDLC, qui permet d'établir une connexion entre deux hôtes sur une liaison point à point. Il fait partie de la couche liaison de données (couche 2) du modèle OSI. Access Node DSLAM IAD (BOX ADSL) Switch Ethernet BAS CPE

82 Ses fonctions principales : -Authentification
-Attribution de l’adresse IP -Supervision de la liaison -Le protocole utilisé est PPP (PPP utilise des « protocoles chapeau » pour chaque tâche : LCP pour la configuration de la liaison, CHAP pour l’authentification, etc) -Initialement c’est un protocole conçu pour une liaison point à point. PPPoE permet de l’adapter au cas d’un réseau Ethernet. En pratique : Quelles sources sont attendues ? Comment ajouter mes sources ? PPPoE (de l'anglais point-to-point protocol over Ethernet) est un protocole d'encapsulation de PPP sur Ethernet, mis au point à l'origine par la société RedBack et décrit par le RFC Ce protocole permet de bénéficier des avantages de PPP, notamment sa compatibilité avec les protocoles d'authentification (PAP, CHAP, etc.) et le contrôle de la connexion (débit, etc.), sur un réseau 802.3. Il est beaucoup employé par les connexions haut débit à Internet par ADSL et câble destinées aux particuliers. Il pose un problème de MTU : PPPoE occupant 8 octets dans les trames Ethernet, il abaisse de fait la taille maximum des paquets IP de 1 500 à 1 492 octets. Une alternative à PPPoE réside dans PPTP, conçu par Microsoft, plus puissant mais plus lourd.

83 IAD (BOX ADSL) TCP, UDP L7 IP IP (NAT) PPP PPP PPPoE PPPoE Ethernet
100 BT Ethernet RFC 2684 RFC 2684 AAL5 AAL5 ATM ATM Gb Ethernet Gb Ethernet DSL DSL Interface V Interface U Access Node DSLAM IAD (BOX ADSL) Switch Ethernet BAS CPE

84 Introduction L’accès DSL (interface U) : la paire de cuivre, la modulation, les évolutions Le réseau de collecte BOX ADSL-fonction SRA

85 En ADSL1, la mesure du rapport signal sur bruit n’est faite qu’une fois, à l’initialisation.
Or les conditions sur la ligne sont variables au cours du temps. L’ADSL2 permet de s’adapter à ces variations en modifiant l’allocation des bits aux sous-porteuses sans interruption du service, et sans erreur. adaptation de débit transparente (SRA, Seamless Rate Adapation): reconfiguration du débit sur la ligne.

86 Noise Margin (Marge de bruit)
Diminuer puissance d’émission MAX Noise Margin Aucune action Target Noise Margin Aucune action MIN Noise Margin Augmenter puissance d’émission; si impossible, réinitialiser

87 Noise Margin (Marge de bruit)
Diminuer puissance d’émission si le débit est le maximum proposé par l’opérateur MAX Noise Margin Augmenter débit UPSHIFT Noise Margin Aucune action Target Noise Margin Aucune action DOWNSHIFT Noise Margin Diminuer débit MIN Noise Margin Augmenter puissance d’émission si le débit est le minimum proposé par l’opérateur; si impossible, réinitialiser

88 Noise Margin (Marge de bruit)
MAX Noise Margin UPSHIFT Noise Margin Target Noise Margin DOWNSHIFT Noise Margin MIN Noise Margin

89 RSBmin (dB) pour un BER < 10-7
RSB = 42,8 dB 43 40 Modulation RSBmin (dB) pour un BER < 10-7 QAM-16 21,8 QAM-64 27,8 QAM-256 33,8 QAM-512 36,8 QAM-1024 39,9 QAM-4096 45,9 37 34 Marge de bruit t Noise margin = 9dB RSB – 33,8 12 9 6 3 1 RSB – 36,8 t Valence 256 512 t