Technologies Internet 

Histoire rapide du modem

Le morse a été le premier codage a permettre une communication longue distance. C'est Samuel F.B.Morse qui l'a mis au point en 1844. Ce code est composé de points et de tirets (un langage binaire en quelque sorte...). Il permit d'effectuer des communications beaucoup plus rapides que le Pony Express. L'interpréteur était l'homme à l'époque, il fallait donc une bonne connaissance du code...

De nombreux codes furent inventés dont le code d'émile Baudot (portant d'ailleurs le nom de code Baudot, les anglais l'appelaient Murray Code).

Le 10 mars 1876, le Dr Graham Bell met au point le téléphone, une invention révolutionnaire qui permet de faire circuler de l'information vocale dans des lignes métalliques. Pour l'anecdote, la Chambre des représentants a décidé que l'invention du téléphone revenait à Antonio Meucci. Ce dernier avait en effet déposé une demande de brevet en 1871, mais n'avait pas pu financer celle-ci au-delà de 1874.

Ces lignes permirent l'essor des télescripteurs, des machines permettant de coder et décoder des caractères grâce au code Baudot (Les caractères étaient alors codés sur 5 bits, il y avait donc 32 caractères uniquement...).

Dans les années 60, le code ASCII (American Standard Code for Information Interchange) est adopté comme standard. Il permet le codage de caractères sur 8 bits, soit 256 caractères possibles.

Grâce aux techniques de digitalisation et de modulation aux alentours de 1962, ainsi que l'essor des ordinateurs et des communications le transfert de données via modem vit le jour...

Principe du modem

Le modem est le périphérique utilisé pour transférer des informations entre plusieurs ordinateurs (2 à la base) via les lignes téléphoniques. Les ordinateurs fonctionnent de façon digitale, ils utilisent le langage binaire (une série de zéros et de uns), mais les modems sont analogiques. Les signaux digitaux passent d'une valeur à une autre, il n'y a pas de milieu, de moitié, c'est du Tout Ou Rien (un ou zéro). L'analogique par contre n'évolue pas "par pas", il couvre toutes les valeurs. ainsi vous pouvez avoir 0, 0.1, 0.2, 0.3 ...1.0 et toutes les valeurs intermédiaires.

Un piano par exemple marche plus ou moins de façon "numérique" car il y a pas "de pas" entre les notes. Un violon par contre peut moduler ses notes pour passer par toutes les fréquences possibles.

Un ordinateur marche comme un piano, un modem comme un violon. Le modem convertit en analogique l'information binaire provenant de l'ordinateur. Il envoie ensuite ce nouveau code dans la ligne téléphonique. On peut entendre des bruits bizarre si l'on monte le son provenant du modem.

 

Ainsi, le modem module les informations numériques en ondes analogiques; en sens inverse il retranscrit les données sous forme analogique en données numériques.
C'est pourquoi modem est l'acronyme de MOdulateur/DEModulateur.

La connexion par la ligne téléphonique

Une ligne téléphonique est conçue pour fonctionner avec un téléphone, c'est pour cela qu'un modem a besoin d'établir une communication avec un ordinateur distant grâce à un numéro de téléphone avant de pouvoir échanger des informations. On appelle protocole le langage utilisé par les ordinateurs pour communiquer entre eux. Les deux protocoles les plus utilisés sont :

• le protocole PPP
• le protocole SLIP

Les modems à 56 Kbit/s

La compagnie Rockwell a présenté une nouvelle norme: la norme K56flex. Cette norme se pose comme alternative à la technologie X2 d'US ROBOTICS.
Elle permet d'obtenir des débits de l'ordre de 56Kb/s sur une liaison asynchrone. Elle se différencie par l'encodage et le serveur.
Le débit moyen est de 50 Kbps mais la société compte bien arriver à des taux de l'ordre de 110 puis 230 Kbps pour les données offrant un fort taux de compression. Au départ les deux normes étaient sensées pouvoir évoluer.

Depuis 1998 les normes ont été fixées. Ainsi, les modems offrent pour la plupart un bios "flashable" (c'est-à-dire un modem que l'on peut faire évoluer). Grâce à la norme V90, les modems à 56 Kbps devraient maintenant être compatibles entre eux.

Présentation du RNIS

Le Numéris est le nom commercial du réseau téléphonique de France Télécom basé sur la technologie RNIS ("Réseau Numérique à Intégration de Services", en anglais ISDN, Integrated Services Digital Network).

Ce réseau est conçu pour transporter les données (la voix, les images, les fax, ...) séparémment des informations de signalisation. Le RNIS doit son nom aux services additionnels qu'il rend possible :

• présentation du numéro
• conversation à trois
• signal d'appel
• renvoi d'appel
• indication des coûts de communication
• ...

D'autre part, le numéris permet d'obtenir un débit de 64 kbps garanti, ce qui offre une fiabilité et un confort indispensable pour des usages nécessitant une grande qualité de service.

Fonctionnement du RNIS

Il est indispensable de disposer d'un adaptateur (TNA, Terminal numérique d'abonné) pour pouvoir se connecter sur le réseau Numéris. Le débit est de 64 Kbps (128 en utilisant deux canaux) au lieu de 56 Kbps avec les modems les plus rapides.

Les lignes louées

On appelle lignes "louées" des lignes spécialisées (notées parfois LS) qui permettent la transmission de données à moyens et hauts débits (64 Kbps à 140 Mbps) en liaison point à point ou multipoints (service Transfix).

En Europe, on distingue cinq types de lignes selon leur débit :

• E0 (64Kbps),
• E1 = 32 lignes E0 (2Mbps),
• E2 = 128 lignes E0 (8Mbps),
• E3 = 16 lignes E1 (34Mbps),
• E4 = 64 lignes E1 (140Mbps)

Aux Etats-Unis la notation est la suivante :

• T1 (1.544 Mbps)
• T2 = 4 lignes T1 (6 Mbps),
• T3 = 28 lignes T1 (45 Mbps).,
• T4 = 168 lignes T1 (275 Mbps).

Quel est le besoin d'une ligne spécialisée?

Pour obtenir une connexion à Internet, il faut, en règle générale,payer un abonnement auprès d'un prestataire Internet ou un service en ligne. Le prix de cette connexion dépend de la vitesse de transfert des données.

La liaison Internet par câble

Les liaisons Internet par câble vous permettent de rester connecté à Internet de façon permanente. Il n'y a plus besoin d'attendre que la connexion s'établisse avec le prestataire, car la connexion avec ce dernier est directe.

Il est déjà dans de nombreuses villes en France (Paris, Lyon, Nice, Le Mans,Annecy, Strasbourg ...).

Les avantages :

• On ne paye pas la connexion à la minute mais au mois, d'oû un coût réduit
• La vitesse est largement supèrieure à celle d'un modem ...

Le matériel nécessaire à une liaison par câble

Pour accéder à cette technologie il est nécessaire d'avoir :

• Le câble
• Un fournisseur d'accès par ce câble
• Un modem-câble

Un modem-câble est un appareil qui permet d'accéder à Internet via le réseau de câblodistribution.
Il possède deux types de connexions: une connexion de type coaxial (vers le câble), une connexion de type ethernet RJ45 (vers la carte réseau de l'ordinateur).

Des vitesses de 10Mbps peuvent être théoriquement atteinte, cependant cette bande passante est partagée suivant l'arborescence qui vous relie à l'opérateur, ainsi il se peut que vous partagiez (et c'est probablement le cas) votre bande-passante avec toutes les personnes de votre immeuble, c'est-à-dire que si tous vos voisins téléchargent des vidéos, les performances ne seront pas au rendez-vous ...

Que signifient xDSL et ADSL ?

Le terme DSL ou xDSL signifie Digital Subscriber Line (Ligne numérique d’abonné) et regroupe l’ensemble des technologies mises en place pour un transport numérique de l’information sur une simple ligne de raccordement téléphonique. Les technologies xDSL sont divisées en deux grandes familles, celle utilisant une transmission symétrique et celle utilisant une transmission asymétrique. Ces deux familles seront décrites plus loin dans ce support.

Le terme ADSL signifie Asymmetric Digital Subscriber Line (dans les pays francophones ce terme est parfois remplacé par LNPA qui signifie Ligne Numérique à Paire Asymétrique. Ce système permet de faire coexister sur une même ligne un canal descendant (downstream) de haut débit, un canal montant (upstream) moyen débit ainsi qu’un canal de téléphonie (appelé POTS en télécommunication qui signifie : Plain Old Telephone Service).

L’utilité des technologies xDSL et ADSL

Le rapide développement des technologies de l’information a fait apparaître de nouveaux services gourmands en capacité de transmission. L’accès rapide à Internet, la visioconférence, l’interconnexion des réseaux, le télétravail, la distribution de programmes TV, etc font parties de ces nouveaux services multimédia que l’usager désire obtenir à domicile ou au bureau.

Jusqu’à présent les services à hauts débits existant (câble coaxial, fibre optique) n’étaient pas bien adaptés aux besoins réels (câblage trop cher à remplacer par de la fibre optique ou connexion peu stable en câble coaxial). L’idée d'utiliser la paire torsadée semble la mieux adaptée puisque dans le monde plus de 800 millions de connexions de ce type sont déjà en place et qu’il suffit d’ajouter un équipement au central téléphonique ainsi qu’une petite installation chez l’utilisateur pour pouvoir accéder à l’ADSL.

Caractéristiques des technologies ADSL

Le terme DSL ou xDSL peut se décliner en plusieurs groupes : HDSL, SDSL, ADSL, RADSL, VDSL. A chacun de ces groupes correspond une utilisation et des caractéristiques particulières.

Les différences entre ces technologies sont à différencier par :

• La vitesse de transmission
• La distance maximale de transmission
• La variation de débit entre le flux montant et le flux descendant
• Le caractère symétrique ou non de la liaison

La connexion point à point est effectuée via une ligne téléphonique entre deux équipements, d’une part le NT (Network Termination) installé chez l’utilisateur et d’autre part le LT (Line Termination) installé dans le centre de raccordement.

Les solutions symétriques

La connexion s’effectue au travers de paires torsadées avec un débit identique en flux montant comme en flux descendant.

HDSL

HDSL (High bit rate DSL) est la première technique issue de DSL et a vu le jour au début des années 1990.

Cette technique consiste à diviser le tronc numérique du réseau, T1 en Amérique et E1 en Europe sur 2 paires de fils pour T1 et 3 paires de fil pour E1.

Avec cette technique, il est possible d’atteindre un débit de 2Mbps dans les 2 sens sur trois paires torsadées et 1,5 Mbps dans les 2 sens sur deux paires torsadées. Il est possible que le débit, s’il est à 2 Mbps, puisse tomber à 384 kbps secondes par exemple en fonction de la qualité de la ligne et de la distance de la ligne sur le dernier kilomètre (entre 3 et 7 km suivant le diamètre du fil, respectivement entre 0.4mm et 0.8mm).

La connexion peut être permanente mais il n’y a pas de canal de téléphonie disponible lors d’une connexion HDSL.

Le problème actuel de cette technologie est que sa standardisation n’est pas encore parfaite.

SDSL

SDSL (Single pair DSL, ou symmetric DSL) est le précurseur de HDSL2 (cette technologie, dérivée de HDSL devrait offrir les mêmes performances que ce dernier mais sur une seule paire torsadée).

Cette technique est conçue pour une plus courte distance qu’HDSL (voir tableau ci-dessous). La technique SDSL va certainement disparaître au profit de l’HDSL2.

Downstream : [Kbit/s]	Upstream : [Kbit/s]	Distance : [km]
128	128	7
256	256	6.5
384	384	4.5
768	768	4
1024	1024	3.5
2048	2048	3

Distances et débits d’une liaison SDSL

Les solutions asymétriques

En étudiant différents cas de figure, on s’est aperçu qu’il était possible de transmettre les données plus rapidement d’un central vers un utilisateur mais que lorsque l’utilisateur envoie des informations vers le central, ceux-ci sont plus sensibles aux bruits causés par des perturbations électromagnétiques (plus on se rapproche du central, plus la concentration de câble augmente donc ces derniers génèrent plus de diaphonie).

L’idée est donc d’utiliser un système asymétrique, en imposant un débit plus faible de l’abonné vers le central.

ADSL

ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) au même titre que l’HDSL existe depuis une dizaine d’années et a tout d’abord été développé pour recevoir la télévision par le réseau téléphonique classique. Mais le développement d’Internet a trouvé une autre fonction à cette technologie, celle de pouvoir surfer rapidement sur le net et sans occuper une ligne téléphonique.

ADSL est aussi actuellement une des seule technologie disponible sur le marché qui offre le transport de la TV/vidéo sous forme numérique (MPEG1 ou MPEG 2) en utilisant un raccordement téléphonique.

L’ADSL permet notamment le transport de données TCP/IP, ATM et X.25.

Le standard ADSL a été finalisé en 1995 et prévoit :

• Un canal téléphonique avec raccordement analogique ou RNIS
• Un canal montant avec une capacité maximale de 800 kbits/s
• Un canal descendant avec un débit maximal de 8192 kbits/s

Comme pour toutes les technologies DSL, la distance de boucle entre le central et l’utilisateur ne doit pas dépasser certaines échelles afin de garantir un bon débit des données (voir tableau).

Downstream : [Kbit/s]	Upstream : [Kbit/s]	diamètre du fil : [Mm]	Distance : [km]
2048	160	0.4	3.6
2048	160	0.5	4.9
4096	384	0.4	3.3
4096	384	0.5	4.3
6144	640	0.4	3.0
6144	640	0.5	4.0
8192	800	0.4	2.4
8192	800	0.5	3.3

Débits en fonction de la distance et du diamètre du câble

Pour la transmission des données, deux techniques de modulation ont été utilisées par les fabricants d’équipements ADSL :

• CAP (Carrierless Amplitude and Phase Modulation) qui est une variante de la technologie QAM (Quadratique Amplitude Modulation). Très utilisé au début de l’ère ADSL, ce type de modulation n’a jamais été correctement normalisé et, de ce fait, il n’y a pas d’interopérabilité possible entre équipements de fabrications différentes.
• DMT (Discret Multi Tone) est une technique de modulation plus récente. Son principe repose sur l’utilisation d’un grand nombre de sous-porteuses réparties sur la bande de fréquence utilisée par le système (voir sous « Techniques de modulation ADSL »).

Cette figure présente les divers blocs fonctionnels qui composent une liaison ADSL.

La séparation entre les 2 catégories de service est faite dans le réseau et chez le client par splitter (voir chapitre 4.2).

Fin 1998, l’UIT (Union Internationale des Télécommunications) a normalisé un nouveau standard : l’ADSL-Lite, qui est en fait une version allégée d’ADSL. L’ADSL-Lite a un débit plus faible que son aîné (de l’ordre de 1,5 Mbit/s) et ne requiert pas de splitter.

RADSL

La technique RADSL (Rate Adaptive DSL) est basée sur l’ADSL. La vitesse de transmission est fixée de manière automatique et dynamique en recherchant la vitesse maximale possible sur la ligne de raccordement et en la réadaptant en permanence et sans coupure.

RADSL permettrait des débits ascendants de 128kbps à 1Mbps et des débits descendants de 600kbps à 7Mbps, pour une longueur maximale de boucle locale de 5,4 km.

Le RADSL utilise la modulation DMT (comme la plus part du temps pour l’ADSL). Il est en cours de normalisation par l’ANSI.

VDSL

VDSL (Very High Bit Rate DSL) est la plus rapide des technologies DSL et est basée sur le RADSL. Elle est capable de supporter, sur une simple paire torsadée, des débit de 13 à 55.2 Mbps en downstream et de 1,5 à 6 Mbps en upstream ou, si l’on veut en faire une connexion symétrique un débit de 34Mbps dans les 2 sens. Donc à noter que VDSL est utilisable en connexion asymétrique ou symétrique.

VDSL a principalement été développé pour le transport de l’ATM (Asynchronous Transfer Mode) à haut débit sur une courte distance (jusqu’à 1,5 km).

Le standard est en cours de normalisation. Les modulations QAM, CAP, DMT, DWMT (Discrete Wavelet MultiTone) et SLC (Simple Line Code) sont à l’étude.

Pour le transport des données, l’équipement VDSL est relié au central de raccordement par des fibres optiques formant des boucles SDH à 155 Mbps, 622 Mbps ou 2,5 Gbps. Le transport de la voix entre l’équipement VDSL et le central de raccordement peut également être assuré par des lignes de cuivre.

Comment faire cohabiter un réseau analogique et ADSL sur une même ligne

Description d’un câble cuivre

La paire torsadée est constituée de deux conducteurs de cuivre d’un diamètre compris entre 0.4mm et 0.8mm (rarement 1mm). Les conducteurs sont isolés et torsadés afin de diminuer la diaphonie. La plupart du temps, les paires torsadées sont regroupées en quatres dans un câble protégé par un manteau de plastique. Les câbles utilisés sur le réseau télphonique comprennent de 2 à 2'400 paires et ne sont pas blindés.

Les services téléphoniques traditionnels nécessitent une largeur de bande de 3,1 kHz (la bande passante comprise entre 3oo Hz et 3400 Hz), or les câbles reliant les centraux téléphoniques aux utilisateurs possèdent tous une bande passante supérieure, de l’ordre de plusieurs centaines de kHz. C’est sur ce réseau d’accès câblé que ce sont développées les techniques xDSL.

En hautes fréquences les problèmes liés à la distance sont les plus contraignants (affaiblissement, diaphonie, distortion de phase). Aux basses fréquences, ce sont les difficultés liées aux bruits impulsionnels qui dominent sans trop de difficulté jusqu’à 1 Mhz. Au-delà, leur utilisation devient délicate et elle nécessite des systèmes de transmission très performants.

Les limitations du réseau analogique

Le débit maximum possible sur le réseau analogique est de 33'600 bit/s en upstream et 56'000 (théorique) en downstream.

On comprend l’utilité d’une technologie allant au-delà de la bande passante de 3,1 kHz.

L’utilisation d’un raccordement ISDN fait en fait déjà appel à la technologie xDSL puisque celui-ci couvre un spectre de fréquence jusqu’à 80 kHz.

Comme expliqué au chapitre 2.3.1, la technique de modulation CAP a été délaissée pour la technique DMT qui fut retenue pour le standard ANSI T1.413-1995.

DMT (Discrete Multi Tone) est une forme de modulation multiporteuse. Pour son application à l’ADSL, le spectre de fréquence compris entre 0 Hz et 1,104 MHz est divisé en 256 sous-canaux distincts espacés de 4,3125 kHz. Les sous-canaux inférieurs sont généralement réservés au POTS, ainsi les sous-canaux 1 à 6 (jusqu’à 25,875 kHz) sont en principe inutilisés et laissés pour la téléphonie analogique.

Selon T1.413, seuls les sous-canaux 1 à 31 peuvent être utilisés pour le débit upstream.

Les débits upstream et downstream sont séparés, soit par EC (Echo Cancelling), qui permet d’utiliser les sous-canaux inférieurs (de 1 à 31) pour le downstream et le upstream, soit par FDM (Frequency Division Multiplexing), qui est le plus utilisé en raison de sa simplicité et son faible coût, qui sépare les sous-canaux upstream/downstream par un filtre passif.

Répartition des canaux DMT sur POTS avec EC

Les sous-canaux 1 à 6 sont utilisés pour la téléphonie, les sous-canaux 7 à 31 pour le flux montant, le sous-canal 32 est réservé, les sous-canaux 33 à 256 sont utilisés pour les flux descendant.
A noter que les sous-canaux 16 et 64 sont utilisés pour transporter un signal pilote et que les canaux 250 à 256 sont utilisables que sur des lignes de raccordement de faible longueur. Au dessus de 1 MHz, les perturbations sont trop grandes pour permettre un flux stable.

Dans ce cas, DMT utilise la technique d’annulation d’écho sur ces sous-canaux ce qui résulte un flux en duplex sur les sous-canaux 7 à 31. Si DMT avait appliqué FDM, seuls les sous-canaux supérieurs (33 à 256) seraient utilisés pour le downstream.

Répartition des canaux DMT sur ISDN avec FDM

Comme on l’a vu précédemmant, ISDN utilise la bande passante inférieure jusqu’à 80 KHz (pour ISDN avec 2B1Q - 2 Binary 1 Quaternary ; codage de 2 éléments binaires en un moment de modulation quaternaire). Pour permettre l’utilisation simultanée de l’ISDN et d’ADSL sur la même ligne téléphonique, les sous-canaux 1 à 28 sont libérés.

On utilise les canaux inférieurs pour le débit upstream car les équipements des utilisateurs ont une puissance d’émission plus faible que l’équipement installé au central donc en émettant dans les fréquences inférieures, le signal subira une plus faible atténuation.

On utilise les canaux supérieurs pour le débit downstream car les équipements situés au central sont fortement perturbés par les appareils de transmission en fréquences élevées donc il apparaît plus efficace d’émettre dans les canaux supérieurs afin de bénéficier d’un meilleur rapport signal/bruit.

Equipements ADSL

Le DSLAM

Le DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) est un équipement généralement installé dans les centraux téléphoniques assurant le multiplexage des flux ATM vers le réseau de transport.

Cet élément n’accueille pas seulement des cartes ADSL mais peut aussi accueillir différents services DSL tels que SDSL ou HDSL en y insérant les cartes de multiplexage correspondantes. Chaque carte supporte plusieurs modems ADSL.

Les éléments regroupés dans le DSLAM sont appelés ATU-C (ADSL Transceiver Unit, Central office end).

En fait tous les services disponibles sur le réseau (Internet, LAN-MAN-WAN, Teleshopping, Video MPEG) arrivent par broadband vers une station DSLAM pour être ensuite redistribués vers les utilisateurs.

La maintenance et la configuration du DSLAM et des équipements ADSL est effectuée à distance.

Les modems et routeurs ADSL

On a vu dans le chapitre précédant comment les données sont renvoyées vers l’utilisateur. Mais maintenant il faut bien que celui-ci décode les données, c’est le rôle du modem, qui est appelé ATU-R (ADSL Transceiver Unit, Remote terminal end).

Il existe à l’heure actuelle trois type de modems suivant les besoins de l’utilisateur :

Avec interface 10/100 baseT, pour les PC équipés de carte Ethernet

ATMD 25 pour les pc équipés de carte ATM ou pour redistribuer ADSL sur un réseau ATM

Avec interface USB, pour les PC équipés d’interface USB

Si l’utilisateur veut redistribuer ADSL sur son réseau informatique, celui-ci préférera l’utilisation d’un routeur avec interface ADSL.

Le splitter et le microfiltre

Le splitter est de toute façon installé dans le central téléphonique, en aval du DSLAM et switch audio.

Ensuite, si l’utilisateur a une connection ISDN, il devra installer un splitter chez lui en amont de son modem et de son NT ISDN.

Si l’utilisateur a une connexion analogique traditionnelle, il n’a pas besoin d’installer de splitter chez lui, mais un microfiltre avant chaque appareil téléphonique.

Rôle du splitter : le splitter est un filtre d’aiguillage qui sépare la bande passante réservée au service téléphonique de la bande passante utilisée pour la transmission ADSL. Il assure un découplage suffisant pour éviter que les signaux émis sur l’une des bandes fréquences ne vienne perturber le fonctionnement de l’autre. A noter que l’installation du splitter est obligatoire pour avoir ADSL avec un connexion ISDN.

Rôle du microfiltre : le microfiltre est un filtre passe-bas et est installé sur les connexions analogiques. Il n y a donc pas besoin d’installer de splitter.

Le splitter et le microfiltre

Grâce au standard de diffusion numérique par le réseau hertzien terrestre, DVB-T (Digital Video Broadcasting), il devient possible de recevoir la TV numérique en format MPEG sur un décodeur relié à un poste TV.

Introduction au dégroupage de la boucle locale

On appelle "boucle locale" la partie finale de la ligne téléphonique arrivant à l'abonné. Afin de vous faire profiter de l'internet à haut débit (ADSL), les Fournisseurs d'Accès à Internet (FAI) doivent installer des équipements de liaison vers leur serveur dans les centraux téléphoniques de l'opérateur historique, c'est-à-dire dans les NRA (Noeud de Raccordement d'Abonné) vers lesquels aboutissent les lignes téléphoniques des abonnés. Il y a en général plusieurs NRA par ville, répartis partout en France.

Le but du dégroupage est de donner aux FAI l'accès à la boucle locale (complet ou non). Dans le cas d'un dégroupage partiel, l'entretien de la ligne est effectué par l'opérateur historique et seules les fréquences utilisées pour transporter autre chose que la voix sont louées ( < 4 KHz). Dans le cas d'un dégroupage total, c'est le FAI qui s'occupe de l'entretien de la ligne et répercute le prix de l'abonnement principal sur le prix de l'abonnement ADSL. Le dégroupage total est toutefois très peu pratiqué par les opérateurs.

L'opérateur historique doit ouvrir la porte de ses NRA aux autres Fournisseurs d'Accès Internet, afin qu'ils puissent installer leur propre matériel dans une salle particulière. Légalement, France Telecom, l'opérateur historique français, a un délai de trois mois pour mettre à disposition un NRA à un fournisseur d'accès le demandant. Durant ces trois mois, l'opérateur historique doit créer deux salles dans le NRA :

• une salle dédiée au répartiteur,
• et une salle dite "de dégroupage" ou salle de colocalisation.

Le matériel installé par les FAI dans la salle de dégroupage se nomme DSLam (pour Digital Suscriber Line Access Multiplexer). Les DSLam sont reliés directement aux serveurs du FAI par des liaisons en fibre optique. Ces DSLAM permettent de multiplexer plusieurs type de données (notamment la voix sur IP, la télévision, et l'internet).

Résumons le chemin emprunté par vos données lors d'une connexion ADSL dégroupée :

• La prise téléphonique d'un abonné est reliée à un répartiteur de l'opérateur historique (point de raccordement de tout le quartier) situé dans un NRA ;
• Ce répartiteur est lui même relié à une tête de miroir, qui est le point de partage entre la salle de répartiteur et la salle de dégroupage, l'endroit ou le FAI prend le relais ;
• Les têtes de miroir sont connectées aux DSLAM des divers FAI dans la salle de dégroupage ;
• Ces DSLAM sont à leur tour reliés aux serveurs des FAI grâce à des liaisons spécialisées (généralement en fibre optique).

Introduction à Ethernet

Ethernet (aussi connu sous le nom de norme IEEE 802.3) est un standard de transmission de données pour réseau local basé sur le principe suivant :

Toutes les machines du réseau Ethernet
sont connectées à une même ligne de communication,
constituée de câbles cylindriques

On distingue différentes variantes de technologies Ethernet suivant le type et le diamètre des câbles utilisés :

• 10Base2 : Le câble utilisé est un câble coaxial fin de faible diamètre, appelé thin Ethernet,
• 10Base5: Le câble utilisé est un câble coaxial de gros diamètre, appelé thick Ethernet,
• 10Base-T: Le câble utilisé est une paire torsadée (le T signifie twisted pair), le débit atteint est d'environ 10 Mbps,
• 100Base-FX: Permet d'obtenir un débit de 100Mbps en utilisant une fibre optique multimode (F signifie Fiber).
• 100Base-TX: Comme 10Base-T mais avec un débit 10 fois plus important (100Mbps),
• 1000Base-T: Utilise une double paire torsadée de catégorie 5e et permet un débit d'un Gigabit par seconde.
• 1000Base-SX: Basé sur une fibre optique multimode utilisant un signal de faible longueur d'onde (S signifie short) de 850 nanomètrs (770 à 860 nm).
• 1000Base-LX: Basé sur une fibre optique multimode utilisant un signal de longueur d'onde élevé (L signifie long) de 1350 nm (1270 à 1355 nm).

Sigle	Dénomination	Câble	Connecteur	Débit	Portée
10Base2	Ethernet mince (thin Ethernet)	Câble coaxial (50 Ohms) de faible diamètre	BNC	10 Mb/s	185m
10Base5	Ethernet épais (thick Ethernet)	Câble coaxial de gros diamètre (0.4 inch)	BNC	10Mb/s	500m
10Base-T	Ethernet standard	Paire torsadée (catégorie 3)	RJ-45	10 Mb/s	100m
100Base-TX	Ethernet rapide (Fast Ethernet)	Double paire torsadée (catégorie 5)	RJ-45	100 Mb/s	100m
100Base-FX	Ethernet rapide (Fast Ethernet)	Fibre optique multimode du type (62.5/125)		100 Mb/s	2 km
1000Base-T	Ethernet Gigabit	Double paire torsadée (catégorie 5e)	RJ-45	1000 Mb/s	100m
1000Base-LX	Ethernet Gigabit	Fibre optique monomode ou multimode		1000 Mb/s	550m
1000Base-SX	Ethernet Gigabit	Fibre optique multimode		1000 Mbit/s	550m
10GBase-SR	Ethernet 10Gigabit	Fibre optique multimode		10 Gbit/s	500m
10GBase-LX4	Ethernet 10Gigabit	Fibre optique multimode		10 Gbit/s	500m

Ethernet est une technologie de réseau très utilisée car le prix de revient d'un tel réseau n'est pas très élevé

Principe de transmission

Tous les ordinateurs d'un réseau Ethernet sont reliés à une même ligne de transmission, et la communication se fait à l'aide d'un protocole appelé CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect ce qui signifie qu'il s'agit d'un protocole d'accès multiple avec surveillance de porteuse (Carrier Sense) et détection de collision).

Avec ce protocole toute machine est autorisée à émettre sur la ligne à n'importe quel moment et sans notion de priorité entre les machines. Cette communication se fait de façon simple :

• Chaque machine vérifie qu'il n'y a aucune communication sur la ligne avant d'émettre
• Si deux machines émettent simultanément, alors il y a collision (c'est-à-dire que plusieurs trames de données se trouvent sur la ligne au même moment)
• Les deux machines interrompent leur communication et attendent un délai aléatoire, puis la première ayant passé ce délai peut alors réémettre

Ce principe est basé sur plusieurs contraintes :

• Les paquets de données doivent avoir une taille maximale
• il doit y avoir un temps d'attente entre deux transmissions

Le temps d'attente varie selon la fréquence des collisions :

• Après la première collision une machine attend une unité de temps
• Après la seconde collision la machine attend deux unités de temps
• Après la troisième collision la machine attend quatre unités de temps
• ... avec bien entendu un petit temps supplémentaire aléatoire

Ethernet commuté

Jusque là, la topologie Ethernet décrite était celle de l'Ethernet partagé (tout message émis est entendu par l'ensemble des machines raccordées, la bande passante disponible est partagée par l'ensemble des machines).

Depuis quelques années une évolution importante s'est produite: celle de l'Ethernet commuté.
La topologie physique reste une étoile, organisée autour d'un commutateur (switch). Le commutateur utilise un mécanisme de filtrage et de commutation très similaire à celui utilisé par les passerelles (gateways) où ces techniques sont utilisées depuis fort longtemps.

Il inspecte les adresses de source et de destination des messages, dresse une table qui lui permet alors de savoir quelle machine est connectée sur quel port du switch (en général ce processus se fait par auto-apprentissage, c'est-à-dire automatiquement, mais le gestionnaire du switch peut procéder à des réglages complémentaires).

Connaissant le port du destinataire, le commutateur ne transmettra le message que sur le port adéquat, les autres ports restants dès lors libres pour d'autres transmissions pouvant se produire simultanément.
Il en résulte que chaque échange peut s'effectuer à débit nominal (plus de partage de la bande passante), sans collisions, avec pour conséquence une augmentation très sensible de la bande passante du réseau (à vitesse nominale égale).

Quant à savoir si tous les ports d'un commutateur peuvent dialoguer en même temps sans perte de messages, cela dépend de la qualité de ce dernier (non blocking switch).

Puisque la commutation permet d'éviter les collisions et que les techniques 10/100/1000 base T(X) disposent de circuits séparés pour la transmission et la réception (une paire torsadée par sens de transmission), la plupart des commutateurs modernes permet de désactiver la détection de collision et de passer en mode full-duplex sur les ports. De la sorte, les machines peuvent émettre et recevoir en même temps (ce qui contribue à nouveau à la performance du réseau).
Le mode full-duplex est particulièrement intéressant pour les serveurs qui doivent desservir plusieurs clients.

Les commutateurs Ethernet modernes détectent également la vitesse de transmission utilisée par chaque machine (autosensing) et si cette dernière supporte plusieurs vitesses (10 ou 100 ou 1000 megabits/sec) entament avec elle une négociation pour choisir une vitesse ainsi que le mode semi-duplex ou full-duplex de la transmission. Cela permet d'avoir un parc de machines ayant des performances différentes (par exemple un parc d'ordinateurs avec diverses configurations matérielles).

Comme le trafic émis et reçu n'est plus transmis sur tous les ports, il devient beaucoup plus difficile d'espionner (sniffer) ce qui se passe. Voilà qui contribue à la sécurité générale du réseau, ce qui est un thème fort sensible aujourd'hui.

Pour terminer, l'usage de commutateurs permet de construire des réseaux plus étendus géographiquement. En Ethernet partagé, un message doit pouvoir atteindre toute autre machine dans le réseau dans un intervalle de temps précis (slot time) sans quoi le mécanisme de détection des collisions (CSMA/CD) ne fonctionne pas correctement.
Ceci n'est plus d'application avec les commutateurs Ethernet. La distance n'est plus limitée que par les limites techniques du support utilisé (fibre optique ou paire torsadée, puissance du signal émis et sensibilité du récepteur, ...).

Principe de l'anneau à jeton

L'anneau à jeton (en anglais token ring) est une technologie d'accès au réseau basé sur le principe de la communication au tour à tour, c'est-à-dire que chaque ordinateur du réseau a la possibilité de parler à son tour. C'est un jeton (un paquet de données), circulant en boucle d'un ordinateur à un autre, qui détermine quel ordinateur a le droit d'émettre des informations.
Lorsqu'un ordinateur est en possession du jeton il peut émettre pendant un temps déterminé, après lequel il remet le jeton à l'ordinateur suivant.

En réalité les ordinateurs d'un réseau de type "anneau à jeton" ne sont pas disposés en boucle, mais sont reliés à un répartiteur (appelé MAU, Multistation Access Unit) qui va donner successivement "la parole" à chacun d'entre-eux.

La Technologie LAN FDDI

La technologie LAN FDDI (Fiber Distributed Data Interface) est une technologie d'accès au réseau sur des lignes de type fibre optique. Il s'agit en fait d'une paire d'anneaux (l'un est dit "primaire", l'autre, permettant de rattraper les erreurs du premier, est dit "secondaire"). Le FDDI est un anneau à jeton à détection et correction d'erreurs (c'est là que l'anneau secondaire prend son importance).

Le jeton circule entre les machines à une vitesse très élevée. Si celui-ci n'arrive pas au bout d'un certain délai, la machine considère qu'il y a eu une erreur sur le réseau.

La topologie FDDI ressemble de près à celle de token ring à la différence près qu'un ordinateur faisant partie d'un réseau FDDI peut aussi être relié à un concentrateur MAU d'un second réseau. On parle alors de système biconnecté.

ATM - Le mode de transfert asynchrone

ATM (Asynchronous Transfer Mode, c'est-à-dire mode de transfert asynchrone) est une technologie de réseau récente, qui, contrairement à ethernet, token ring, et FDDI, permet de transférer simultanément sur une même ligne des données et de la voix.

L'ATM a été mis au point au CNET. Contrairement aux réseaux synchrones (comme les réseaux téléphoniques) où les données sont émises de façon synchrone c'est-à-dire que la bande passante est répartie (multiplexée) entre les utilisateurs selon un découpage temporel, le réseau ATM transfère les données de façon asynchrone, ce qui signife qu'il transmet dès qu'il le peut. Alors que les réseaux synchrones n'émettent rien lorsqu'un utilisateur n'a rien à émettre, le réseau ATM va utiliser ces blancs pour transmettre d'autres données, garantissant ainsi une meilleure bande passante !

Multiplexage temporel

De plus, les réseaux ATM émettent uniquement des paquets sous forme de cellules d'une longueur de 53 octets (5 octets d'en-tête et 48 octets de données) et comprenant des identificateurs permettant de connaître entre autres la qualité de service (QOS, Quality Of Service). La qualité de service représente un indicateur de priorité des paquets selon le débit actuel du réseau.

L'ATM permet ainsi de transférer des données à une vitesse allant de 25 Mbps à plus de 622 Mbps (il est même prévu d'obtenir plus de 2Gbps sur fibre optique). Les équipements nécessaires pour des réseaux ATM étant chers, ceux-ci sont essentiellement utilisés par les opérateurs de télécommunication sur des lignes longue distance.

La Technologie LAN FDDI

La technologie LAN FDDI (Fiber Distributed Data Interface) est une technologie d'accès au réseau sur des lignes de type fibre optique. Il s'agit en fait d'une paire d'anneaux (l'un est dit "primaire", l'autre, permettant de rattraper les erreurs du premier, est dit "secondaire"). Le FDDI est un anneau à jeton à détection et correction d'erreurs (c'est là que l'anneau secondaire prend son importance).

Le jeton circule entre les machines à une vitesse très élevée. Si celui-ci n'arrive pas au bout d'un certain délai, la machine considère qu'il y a eu une erreur sur le réseau.

La topologie FDDI ressemble de près à celle de token ring à la différence près qu'un ordinateur faisant partie d'un réseau FDDI peut aussi être relié à un concentrateur MAU d'un second réseau. On parle alors de système biconnecté.