Le bon vieux téléphone analogique

Réseaux à haut débit 1
LES RESEAUX
HAUT DEBIT
A. OUMNAD

Réseaux à haut débit 2
B. SOMMAIRE
I - Aperçu sur les techniques de transmission de données ..................................................................................4
I.1 - Transmission sur le réseau téléphonique (analogique)........................................................................4
I.2 - Transmission sur réseau public de transmission de données............................................................5
I.3 - Le cas particulier d'Internet...................................................................................................................6
I.4 - Transmission sur ligne louée.....................................................................................................................7
I.5 - Les lignes numériques d'abonné (DSL : Digital Subscriber line) ......................................................7
II - Le Réseau Numérique à Intégration de Service RNIS..................................................................................9
II.1 - Principe de fonctionnement du RNIS.....................................................................................................9
II.1.1 - Les canaux ............................................................................................................................................9
II.1.2 - Les modes d'accès............................................................................................................................10
II.2 - La Topologie ............................................................................................................................................... 11
II.3 - Le codage de ligne sur l'INTERFACE U ..............................................................................................14
II.3.1 - La trame RNIS sur l'interface U..................................................................................................15
II.4 - Le codage de ligne sur l'interface S/T ...............................................................................................15
II.5 - La structure de la trame sur l'interface S/T....................................................................................16
II.6 - La signalisation ..........................................................................................................................................17
II.6.1 - Le protocole D au niveau liaison : LAP D......................................................................................17
II.6.2 - Le protocole D au niveau réseau (niveau 3).................................................................................21
II.6.3 - L'adressage RNIS........................................................................................................................... 22
III - Le systeme ADSL.............................................................................................................................................. 23
III.1 - Introduction.......................................................................................................................................... 23
III.2 - Principe de fonctionnement............................................................................................................... 23
III.2.1 - Multiplexage FDM (frequency division multiplexing)........................................................... 23
III.2.2 - Multiplexage par annulation d'écho......................................................................................... 24
III.3 - Structure d'une installation ADSL.................................................................................................. 24
III.4 - Capacité du système ADSL................................................................................................................ 24
III.4.1 - Approche simplifiée..................................................................................................................... 25
III.4.2 - Approche un peu plus approfondies ......................................................................................... 25
III.5 - Portée d'une ligne ADSL.................................................................................................................... 27
III.6 - Modulation............................................................................................................................................. 27
III.6.1 - Modulation CAP ............................................................................................................................ 27
III.6.2 - Modulation DMT........................................................................................................................... 28
III.7 - Tramage ................................................................................................................................................. 28
III.8 - Codage et correction d'erreur ......................................................................................................... 28
III.9 - Enbrouillage........................................................................................................................................... 28
III.10 - Le standard G.Lite............................................................................................................................... 29
III.11 - conclusion............................................................................................................................................... 30
IV - Le réseau Frame Relay........................................................................................................................................31
IV.1 - Introduction ..............................................................................................................................................31
IV.2 - Fonctionnement détaillé du protocole................................................................................................. 33
IV.2.1 - L’interface physique........................................................................................................................ 33
IV.3 - La trame Frame Relay............................................................................................................................. 33
IV.4 - Gestion de flux......................................................................................................................................... 35
IV.5 - Gestion des exceptions .......................................................................................................................... 36
IV.6 - Contrôle de congestion........................................................................................................................... 37
IV.6.1 - Notification arrière par BECN ( Backward Explicit Congestion Notification) ................... 37
IV.6.2 - Notification par FECN ( Forward Explicit Congestion Notification) .................................... 37
IV.6.3 - Notification par trame CLLM (Consolidated Link Layer Management)................................ 38

Réseaux à haut débit 3
IV.7 - Commutation Frame Relay...................................................................................................................... 38
IV.8 - Signalisation LMI sur l’interface UNI................................................................................................ 40
IV.9 - La signalisation interne au réseau Frame Relay................................................................................ 42
V - Le système HDSL.................................................................................................................................................. 43
V.1 - La ligne de transmission et les débits................................................................................................. 44
V.1.1 - Transmission sur deux paires............................................................................................................ 44
V.1.2 - Transmission sur trois paires........................................................................................................ 44
V.1.3 - Transmission sur une paire (SDSL) ............................................................................................. 44
V.2 - Architecture et application du HDSL................................................................................................. 44
V.3 - Annulation d'écho.................................................................................................................................... 45
V.4 - Structure de trame................................................................................................................................. 45
V.4.1 - Trame interne (core frame) .......................................................................................................... 45
V.4.2 - Trame HDSL 2B1Q pour système à deux paires. ..................................................................... 45
V.4.3 - Affectation des bits de surdébit ................................................................................................46
V.5 - Embrouillage des données...................................................................................................................... 49
V.6 - Conclusion .................................................................................................................................................. 50
VI - La Hiérarchie SDH et SONET......................................................................................................................... 52
VI.1 - Introduction ............................................................................................................................................. 52
VI.2 - Avantages de SDH/SONET .................................................................................................................. 52
VI.3 - Topologie des réseaux SDH/SONET.................................................................................................. 52
VI.3.1 - Architecture en anneau monofibre.............................................................................................. 53
VI.3.2 - Architecture en anneau bidirectionnel ....................................................................................... 53
VI.3.3 - La protection dans les réseaux SDH........................................................................................... 53
VI.4 - Constitution des trames SDH............................................................................................................... 56
VI.4.1 - Le multiplexage SDH....................................................................................................................... 56
VI.4.2 - La notion de CONTENEUR............................................................................................................. 57
VI.4.3 - La notion de CONTENEUR VIRTUEL.......................................................................................... 57
VI.4.4 - La notion de TRIBUTARY UNIT.................................................................................................. 57
VI.4.5 - La notion de Tributary Unit Group .............................................................................................. 58
VI.4.6 - Les Virtual Containers d'ordre supérieur .................................................................................. 58
VI.4.7 - Les unités administratives AU et AUG....................................................................................... 58
VI.4.8 - L’arbre de multiplexage SDH........................................................................................................ 58
VI.5 - Exemple de constitution d'une trame SDH....................................................................................... 59
VI.5.1 - Constitution du container C-12..................................................................................................... 59
VI.5.2 - Constitution du Virtual container VC-12..................................................................................... 60
VI.5.3 - Constitution de la tributary Unit TU-12 .................................................................................... 60
VI.5.4 - Organisation matricielle des Tributary Units........................................................................... 60
VI.5.5 - La Tributary Unit Group TUG-2...................................................................................................60
VI.5.6 - Le Virtual Container VC-3 incorporant 7 x TUG-2....................................................................61
VI.5.7 - L’unité Administrative AU-3 ..........................................................................................................61
VI.5.8 - Le groupe d'unité administrative AUG ........................................................................................61
VI.5.9 - La trame STM-1 ............................................................................................................................... 62
VI.5.10 - La trame STM-n........................................................................................................................... 62
VI.6 - Synchronisation du réseau SDH........................................................................................................... 63

Réseaux à haut débit 4
I - APERÇU SUR LES TECHNIQUES DE TRANSMISSION DE DONNEES
I.1 - TRANSMISSION SUR LE RESEAU TELEPHONIQUE (ANALOGIQUE)
La ligne téléphonique analogique reliant l'abonné au central téléphonique le plus proche a une bande
passante volontairement limitée à 4 kHz : l'information numérique ne peut y transiter directement qu'à
une vitesse extrêmement faible. Pour rendre le débit acceptable, on utilise un dispositif appelé modem
(MOdulateur/DEModulateur) qui transforme, par modulation d'une porteuse, les informations
numériques contenues dans l'ordinateur en informations analogiques expédiées sur la ligne
téléphonique. A l'arrivée, un autre modem procède à l'opération inverse (Fig. I.1). Un tel système est
un peu un défi au bon sens : l'information numérique devient analogique dans le premier modem,
numérique dans le premier codec, analogique dans le second codec, numérique dans le second modem...
Fig. I.1 : utilisation du téléphone analogique pour transmettre des données numériques
Les premiers modems étaient lents : 300 bits/sec. Comme il faut environ 10 bits pour représenter
un caractère, plusieurs secondes étaient nécessaires pour transmettre une ligne de texte au format
A4. Pas question, dans ces conditions, de véhiculer la moindre image ! Petit à petit, par paliers
successifs, les modems sont devenus plus rapides : 0,3 - 1,2 - 2,4 - 4,8 - 9,6 - 14,4 - 16,8 - 19,2 - 21,6 -
28,8kb/s. Ce dernier débit (correspondant au protocole V.34) a été quelque temps considéré comme
une barrière technologique. Mais la limite a été repoussée à 33,6kb/s pour le passage de l'analogique
au numérique (appelé V.34 Plus), et à 56kb/s dans l'autre sens (ce qui vient juste de donner naissance
au protocole V.90). Dans le parc installé actuellement, les modems plus répandus fonctionnent à
28,8kb/s, et la vitesse moyenne de transfert qu'ils permettent d'obtenir
en pratique est souvent
voisine de 20kb/s.
La transmission de données via le réseau téléphonique (baptisée "dial-up access" en anglais)
présente les inconvénients suivants :
• Elle est lente, ce qui restreint son usage à la transmission des petits fichiers.
• Sa fiabilité n'est pas toujours satisfaisante.
• Elle est coûteuse pour les liaisons lointaines, parce qu'elle est facturée au temps et à la distance.
Elle présente également des avantages :
• Elle nécessite un investissement fort modeste.
• Elle permet d'aller partout, puisque toutes les entreprises et presque tous les particuliers
possédant un ordinateur sont connectés au réseau téléphonique.

Réseaux à haut débit 5
I.2 - TRANSMISSION SUR RESEAU PUBLIC DE TRANSMISSION DE DONNEES
Les réseaux publics de transmission de données (PDN : Public Data Networks) ont commencé à se
développer au milieu des années 70. Ils fonctionnent selon le procédé de la "commutation de paquets"
(
packet-switching ), et utilisent généralement le "mode connecté" ( connection oriented ).
• Le terme "commutation de paquets" vient du fait que les données numérisées circulent groupées en
paquets de quelques dizaines à quelques milliers d'octets, et que les paquets appartenant à
plusieurs transmissions différentes peuvent circuler simultanément sur le même tronçon de réseau
(multiplexage temporel).
• Le terme "mode connecté" vient du fait qu'une voie provisoire est ouverte sur le réseau pour
permettre à deux ordinateurs d'échanger des données. En tête de chaque paquet figure le numéro
de voie. A chaque nœud du réseau se trouve un "routeur", appareil chargé d'orienter les paquets
dans la voie correspondante.
Comme on le voit, la technique utilisée pour le transport des données est différente de celle utilisée
pour le transport de la voix. Cela provient du fait que certaines données sont "isochrones" et d'autres
pas.
•
Les données isochrones. Elles résultent d'applications fonctionnant en tant réel ("real time" ou
"live" en anglais) : téléphonie (transport de la voix), émission (de radio ou de télévision),
téléconférence et visioconférence. Ces données doivent être transmises avec un délai constant,
sous peine de ne pas pouvoir être restituées sous forme analogique sans distorsion. En pratique, le
délai de transmission ne doit pas varier de plus de quelques dizaines de millisecondes, sinon l'oreille
détecte un changement de rythme. La commutation de circuit, qui réserve une voie à chaque
communication, est particulièrement bien adaptée au transport des données isochrones (sous
réserve que le débit soit suffisant). Elle convient également bien aux flux relativement continus de
données.
•
Les données non-isochrones. Elles résultent d'applications pouvant fonctionner en différé :
transmission d'un fichier informatique, affichage d'une page web, messagerie. Ces données
peuvent, sans inconvénient être transmises avec un délai variable. La commutation de paquets, qui
permet de regrouper plusieurs transmissions sur un même tronçon de réseau, permet une meilleure
utilisation des infrastructures, et donc un moindre coût de transport.
Les PDN sont souvent appelés "réseaux X.25", du nom du protocole qui définit l'interface entre
l'utilisateur et le réseau. Ce protocole de communication synchrone date de 1974 ; il a été revu et
corrigé trois fois (en 1980, 1984 et 1988) par le CCITT (l'ancêtre de l'UIT). Il est désormais bien au
point, totalement débogué, stable, et sûr. L'offre correspondante de matériel (cartes d'interface ou
NIC (
Network Interface Card ) et routeurs) et de logiciel de communication est abondante. Le X.25,
qui est utilisé par tous les grands réseaux publics, présente cependant l'inconvénient d'être un peu
lent, La vitesse de beaucoup de réseaux X.25 est inférieure ou égale à 64kb/s. Certains PDN
migrent actuellement vers des protocoles plus rapides : le "Relayage de Trame" (
Frame Relay ) -- déjà
très utilisé -- et l'ATM (
Asynchronous Transfer Mode ) -- qui fait ses premiers pas.
Deux méthodes peuvent être utilisées pour se connecter à un réseau public de transmission de
données :
• L'accès direct à l'aide d'une ligne louée à une compagnie de téléphone. C'est le plus rapide,
mais aussi le plus cher. Il requiert soit un micro-ordinateur équipé d'une carte de communication
implémentant le protocole X.25, soit un routeur adéquat.
• L'accès indirect via le réseau téléphonique RTC. On atteint de cette façon un point du réseau