Architecture réseaux INSIA 2007 – ING3 Partie 2. Commutation de paquets -Principes - X25 -...
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Architecture réseauxINSIA 2007 – ING3
Partie 2
Commutation de paquets
-Principes
- X25
- Frame-relay
Structure générale d’une chaîne de transmission
Information numérique
ETTD ETTDETCD ETCD
Interfaces numériques
Equipement terminal de transmission (circuit) de données
Structure générale d’une chaîne de transmission
Information numérique
ETTD ETTDETCD ETCD
Interfaces analogiques
Commutation: Techniques en présence
TYPES DE COMMUTATION: comment établir une connexion à travers le réseau ? Commutation de circuits Commutation de paquets
TECHNIQUES DE ROUTAGE: comment sélectionner le chemin à travers le réseau ? Routage fixe, adaptatif, par diffusion, …
TECHNIQUE DE CONTROLE DE FLUX: comment adapter des différences de débits à travers le réseau ? transmission "élastique" des paquets dans le réseau
La commutation de circuits
connexion directe, transparente à travers le réseau (ex. commutation temporelle), circuit physique
temps de transfert fixes et minimum Capacités temps-réel optimum: idéal pour la voix mais....
exige des débits, codes,formats ... identiques aux extrémités inefficacité, risque de blocage en cas d'incident
EXEMPLE: le réseau téléphonique commuté (RTC)
N1
N2
N4
N3
N6N5
information
WAN Link OptionsTo connect to a packet-switched network, a subscriber needs a local loop to the nearest location where the provider makes the service available.
This is called the point-of-presence (POP) of the service.
Normally this will be a dedicated leased line.
This line will be much shorter than a leased line directly connected to the subscriber locations, and often carries several VCs.
Analog DialupWhen intermittent, low-volume data transfers are needed, modems and analog dialed telephone lines provide low capacity and dedicated switched connections.
The advantages of modem and analog lines are simplicity, availability, and low implementation cost.
The disadvantages are the low data rates and a relatively long connection time.
The dedicated circuit provided by dialup will have little delay or jitter for point-to-point traffic, but voice or video traffic will not operate adequately at relatively low bit rates.
6. Technologies WAN
6.1 ISDN (RNIS)
Commutation de circuitsOffre commerciale nationale : NumérisAccès de base : 2B + D (B : 64 kb/s)Agrégation de canauxAccès primaire : 30 B + DBackup de LS
ISDN
Integrated Services Digital Network (ISDN) turns the local loop into a TDM digital connection.
The connection uses 64 kbps bearer channels (B) for carrying voice or data and a signaling, delta channel (D) for call set-up and other purposes.
ISDN
A common application of ISDN is to provide additional capacity as needed on a leased line connection.
The leased line is sized to carry average traffic loads while ISDN is added during peak demand periods.
ISDN is also used as a backup in the case of a failure of the leased line. ISDN tariffs are based on a per-B channel basis and are similar to those of analog voice connections.
ISDNIn North America PRI corresponds to a T1 connection.
The rate of international PRI corresponds to an E1 connection.
For small WANs, the BRI ISDN can provide an ideal connection mechanism.
BRI has a call setup time that is less than a second, and its 64 kbps B channel provide greater capacity than an analog modem link.
Exemple de configuration
hostname TEST1 username TEST2 password 7 1501121F072525 isdn switch-type vn3 interface Ethernet0 ip address 195.200.99.158 255.255.255.224 interface Serial0 backup delay 0 0 backup interface BRI0 ip address 192.1.14.202 255.255.255.0 encapsulation ppp interface BRI0 ip address 197.5.10.1 255.255.255.0 encapsulation ppp dialer map ip 197.5.10.2 name TEST2 0148154015 dialer load-threshold 1 dialer-group 1 ppp authentication chap (double intérêt …)
ip route 195.200.101.0 255.255.255.0 192.1.14.201 access-list 101 permit ip any any dialer-list 1 protocol ip list 101
Paramètres optionnelsIDLE Time-out
Sh int dialer bri0 (occupation des 2 canaux, n° appelé, idle timeout réarmé)Debug ppp auth : pour vérifier le succès du challenge CHAP
Limites et problèmesRisque de Facturation lié aux échanges non utiles
La commutation de paquets
N1
N2
N4
N3
N6N5
information
information
établissement d'un circuit virtuel à travers le réseau optimisation des ressources du réseau adaptation des débits par contrôle de flux, redondance des chemins, découpage des informations en paquets : idéal pour les data, mais....
temps de transfert fluctuants, non déterministes et plus élevéscomplexité des noeuds de réseaux (protocoles)
EXEMPLES de réseaux paquets: le réseau X25 (X25 TRANSPAC en France), l’ATM, le Frame Relay, ..….
La commutation de paquets Circuit Virtuel(CV)
CLIENT: TERMINAL X25
SERVEUR X25
N N
NNN
N
RESEAU TRANSPAC
CV1
CV2
CV3
CV1+2+3
CV1 CV2 CV3
LS POPPC ou PADswitch X25
WAN with X.25X.25 provides a low bit rate, shared-variable capacity that may either be switched or permanent.
X.25 can be very cost effective because tariffs are based on the amount of data delivered rather than connection time or distance.
Data can be delivered at any rate up to the connection capacity.
X.25 networks are usually low capacity, with a maximum of about 1 Mbps.
In addition, the data packets are subject to the delays typical of shared networks.
6.2 X25
Mode commutation de paquetsNotion de circuit virtuel commuté (CVC)Niveau 2 ISO : HDLC (niveau trame)Niveau 3 ISO : X25 (niveau paquet)
Principe d’adresse HDLC et X25
En passe de disparaître (protocole lourd, tarification à l’octet, difficulté à “ budgetiser ”)
HDLC
Système à commande centralisée DISSYMETRIQUE Multipoint
Point à point
Primaire
Secondaire Secondaire Secondaire
RéponseCommande
Primaire
Secondaire
RéponseCommande
Transfert de données normales (séquencées)
données dans trame I N(S) numéro de trame émise
Acquittement trames RR ou RNR trame I par numéro N(R) numéro de trame de
DONNEES attendue Contrôle de flux
implicite : Trames RR (N(R)) explicite : trame RNR
Controle d'erreurs répétition des trames manquantes trames REJ
0N(R) P/F
8 1
N(S)
trames I
10N(R) P/F
8 1
Type
trames S : RR,RNR, REJ, …
CHAMPS de COMMANDE
N(S) : numéro de trame I émise N(R) numéro de trame I attendue (sert d’acquittement des trames précédentes) P/F : à le sens P pour le primaire et F pour le secondaire. P=1 invite le secondaire à transmettre F=1 le secondaire redonne la main ou: P=1 invite le secondaire à répondre le plus vite possible. il répond en mettant F=1
Contrôle de flux à crédit fixe : Ouverture de fenêtre
EXEMPLE W=3
on peut émettre 0, 1, 2
on reçoit trame RR demandant 3
on peut émettre 3, 4, 5
on reçoit trame RR demandant 6
on peut émettre 6, 7,0
on reçoit trame RR demandant 1
on peut émettre 1,2,3 etc ...
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4
0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4
e.g. W=1(peu efficace)
Cas du satellite (temps de propagation important)
« Sliding » window compromis à trouver selon taux d’erreurs attendu
Ce procédé de fenêtrage peut aussi exister au niveau 3 !
Exemple de configuration
hostname cisco3631!interface FastEthernet0 ip address 193.1.1.254 255.255.255.0 ipx network 2duplex auto speed auto !interface Serial0 ip address 192.1.2 255.255.255.0
encapsulation x25 x25 htc 8 (highest two-way channel, il existe aussi lowest, incoming et outcoming …)x25ips 256 x25 ops 256x25 win 3x25 nvc 2x25 map ip 192.2.1.1 191334892 (sous-adresse possible)x25 map ipx 5.0060.474f.9ae8 191334892ipx network 5X25 peu implanté aux US notamment en raison du bas coût des LS .Donc Cisco a fait un effort minimal de développement (exemple : n° du premier cvc), X25 est toutefois supporté en IOS standard
Limites de X25
- débits
- gestion des congestions
- taille de trames
- structure de coût pour le client
- overhead
- complexité de configuration
6.3 Frame Relay
Amélioration naturelle de X25 (migrations importantes depuis milieu des années 90)Forfait, configuration plus simple (aux noeuds d’extrémité)Gestion des congestions (BECN, FECN, mécanisme de burst (débit d’accès, CIR, EIR)
Frame Relay
Most Frame Relay connections are based on PVCs rather than SVCs.
It implements no error correction.
Frame Relay provides permanent shared medium bandwidth connectivity that carries both voice and data traffic.
Un réseau relais de trames est constitué d'un ensemble de nœuds ou "relayeurs de trames" interconnectés de façon maillée. Les interconnexions sont des voies à haut débit et le maillage peut être quelconque. Le réseau relais de trames travaille en mode connecté.
Un nœud achemine les données reçues sur l'une de ses entrées vers l'une de ses sorties en fonction d'un identifiant de connexion (DLCI). Pour cela, il utilise une table de correspondance (table de commutation):
Numéro de port physique, n° DLCI entrant, n° DLCI sortant
Une autre fonction des nœuds est la détection d'erreurs grâce au FCS (Frame Control Sequence ou Code de Redondance Cyclique CRC).
Ces nœuds peuvent fonctionner suivant deux modes : • pas à pas (store and forward) • ou en continu (pipeline) Le nœud pas à pasLe nœud attend d'avoir reçu complètement la trame entrante avant de la réémettre vers le port de sortie correspondant. Il vérifie au préalable la validité de la trame (grâce au FCS) ainsi que l'appartenance de l'identifiant logique à sa table de correspondance. En cas de problème, la trame est détruite.
Le nœud en continu
Dans ce cas-ci, le nœud commence à réémettre la trame entrante vers la sortie correspondante dès qu'il a interprété l'entête de la trame ; l'information est donc réémise en continu. L'intérêt évident est la diminution des temps de traversée de ces nœuds. Par contre, ils présentent deux inconvénients:
• il faudra tenir compte d'une éventuelle différence de débit entre les ports d'entrée et de sortie ;
• une trame détectée invalide peut déjà avoir été réémise en partie. Cette partie sera détruite par des nœuds ultérieurs.
Caractéristiques, :• attribution de la bande passante aux utilisateurs en fonction de leurs besoins, ce qui implique qu'il n'y aura pas de réservation statique de ressources • un débit moyen est garanti ; cependant, le débit d'accès réel peut être supérieur, la qualité de service n'étant garantie que pour le débit moyen • le bloc d'informations pouvant être transmis par une trame FR est plus important que dans le cas des paquets X.25, ce qui permet l'allègement des fonctions de segmentation et de réassemblage
par rapport à X25, le travail des nœuds est considérablement réduit, ce qui permet des temps de traversée moins importants
• les trames ne sont identifiées que par l'identifiant DLCI, modifiable par un nœud afin de véhiculer correctement les informations dans le circuit virtuel (signification locale du DLCI)
• le relais de trames opère dans une gamme de débit comprise entre 64 kbit/s et 2Mbit/s pour l'Europe (aux USA, débit typique de 1.5Mbit/s). Cependant, des débits d'accès de 45Mbit/s aux USA et de 34Mbit/s en Europe sont possibles.
Toute trame FR comprend les champs suivants :• champ drapeau (flag). Ce champ permet d'identifier le début et la fin d'une trame. Il prend la valeur 01111110• champ adresse de taille variable de 2 à 4 octets. Il contient l'identifiant de connexion ou DLCI, qui permet l'acheminement des trames au niveau de chaque nœud du réseau. Le codage du DLCI se fait sur 10, 16 ou 23 bits et dépend du nombre de circuits virtuels différents sur les liaisons. Cependant, seule une partie de tous les DLCI possibles va être utilisée pour les circuits utilisateurs ; certains DLCI seront principalement réservés.• les bits BECN, FECN et DE sont utilisés pour le contrôle de la congestion dans le réseau
le champ de données de taille variable de 1 à 4096 octets. La taille de ce champ peut être négociée lors de l'ouverture d'une connexion. Toutefois, la taille minimale recommandée est de 262 octets. Cette taille résulte d'un compromis entre les coûteuses fonctions de fragmentation/défragmentation et les problèmes de temps de transit dans les nœuds du réseau FR.
• le champ FCS sert à détecter d'éventuelles erreurs de transmission même si le taux d'erreur est relativement faible. Le FCS est calculé à chaque nœud de commutation ; la trame est rejetée en cas d'erreur. Le FCS correspond à un polynôme générateur de degré 15.
Committed Information Rate, CIR. Il représente le débit moyen garanti par le réseau, avec la QoS désirée par l'usager. La valeur du CIR est déterminée en fonction des caractéristiques du trafic généré par l'usager.
La somme des CIR des différents circuits partageant un même lien doit être inférieure à la capacité de celui-ci.
EIR: exceeded rate: valeur maximale possible
SignalisationLes mécanismes de signalisation informent l'usager sur le statut et la configuration du réseau, permettant ainsi de contrôler les PVC.
Ces services, que l'on appelle LMI, sont optionnels et utilisent le circuit virtuel de DLCI égal à 0
Le réseau relais de trames surveille si le flux de trafic de l'utilisateur respecte son contrat. Le réseau est autorisé à réduire le débit et même à rejeter des informations si le débit d'accès est excessif. ( par le bit DE Discard Eligibility).Tant que la quantité d'informations mesurée pendant l'intervalle de temps T au CIR, les trames sont transmises avec le bit DE à 0 Si le débit dépasse le CIR, les trames sont marquées avec un bit DE à 1. Dans un premier temps, ces trames seront transmises ; elles seront détruites en priorité si elles transitent dans un nœud proche de la saturation.
A l'origine, le bit FECN des trames FR est mis à 0. Lorsque la trame passe par un nœud congestionné, le bit FECN est mis à 1, ce qui permet de signaler au récepteur la présence d'au moins un nœud congestionné dans le réseau traversé par la trame. Le traitement de la congestion ne pourra être assuré que par les couches supérieures
La mise à 1 du bit BECN a pour but de faire remonter la connaissance de l'état de congestion d'au moins un des nœuds du circuit à l'émetteur (cela suppose la présence d'une communication bidirectionnelle). L'émetteur est donc invité à réduire son débit dès la réception de trames comportant des bits BECN à 1. Le relais de trames n'émet pas automatiquement une trame, il doit alors attendre le passage d'une trame dans le sens récepteur-émetteur afin de mettre le bit BECN à 1
Frame Relay History
Frame Relay was designed as an evolution of X.25.
X.25, a 1970s ITU-T standard, ensured reliable transport at the data link layer with error detection and error correction.
With the introduction of DoD’s TCP/IP in the early 1980s, TCP took over error correction.
Although Frame Relay detects errors at the data link layer, it does not correct. That’s now TCP’s job.
Frame Relay History
In 1990, Cisco Systems, StrataCom, Northern Telecom and Digital Equipment (sometimes referred to as the Group of Four) worked to standardize the Frame Relay protocol and add LMI extensions.
In the 90’s Frame Relay became the most popular WAN protocol because it is: Faster than X.25, it uses TCP for error correction Cost-effective - you no longer have to pay for a dedicated
point-to-point link Versatile - can operate over a variety of interfaces (ISDN,
Serial, Dial-up, etc.)
Devices in the Frame Relay network are the DTE (customer equipment) and DCE (provider’s frame relay switch)
Often cheaper than other technologies because many times the service provider also owns the DTE.
The Frame Relay connection between the DTE and DCE operates at the data link and physical layers of the OSI model.
Frame Relay
Data Link
Physical
Frame Relay Operation
Frame Relay operates over a permanent virtual circuit (PVC), which means that a permanent connection exists between the source DCE and destination DCE over the frame relay network.
Therefore, there is no need for call setup and termination like in ISDN. Frame Relay has two states: Data transfer--between the DCE and the
provider’s DTE Idle--the line is active, but no data is being
transferred.
Frame Relay Operation
The connection between the local DTE and the DCE in a Frame Relay network is logically identified with a Data-link Connection Identifier (DLCI).
A word about Switched Virtual Circuits (SVC) Frame Relay over ISDN must use a SVC with
ISDN’s call setup and termination procedures. However, currently few manufacturers of DCE
equipment support Frame Relay SVCs, so implementation is minimal.
Therefore, we will assume a PVC when discussing Frame Relay.
Frame Relay Lexicon
DLCI - Identifies logical connections to the Frame Relay network and has local significance only
FECN - Forward explicit congestion notification; tell receiving DTE to implement congestion avoidance procedures
BECN - Backwards explicit congestion notification; tells the sending DTE to slow down the transfer rate
DE - Discard eligibility; bit set in the frame to say “frame is not business critical” and can be discarded
CIR - Committed information rate guaranteed by the service provider (EIR/CIR).
LMI - Local Management Interface; determines the operational status of PVCs
DLCI-identifies logical connections on the Frame Relay switch to which the customer is attached
BECN-tells sending DTE device to reduce the rate of sending data.
FECN-tells receiving DTE device to implement congestion avoidance procedures
FRAMES
BECN FECN
Frame Relay Frame Format
Flag - like most frame formats, the flag indicates the beginning and end of the frame
The DLCI makes up the first 10 bits of the address field, while the FECN, BECN, and DE bits are the last 3 bits.
Local Management Interface
LMI Overview LMI, similar to LCP in PPP, is a set of extensions to the basic
Frame Relay protocol. LMI’s main functions are to:
determine the operational status of the PVC between source and destination.
transmit keepalives to ensure PVC stays up inform router what PVCs are available
LMI extensions were added by the Group of Four. A common extension that must be used by all who implement
Frame Relay is virtual circuit status messages. Optional extensions include...
» Multicasting» Flow Control Attention: il existe plusieurs LMI type !!
Frame Relay Map
The term map means to “map” or bind a Layer 2 address to a Layer 3 address.
An ARP table maps MACs to IPs in a LANIn ISDN, we use the dailer-map command to
map SPIDs to IP addresses In Frame Relay, we need to map the data link
layer’s DLCI to the IP addressWe use the frame-relay map command
Frame Relay Map
The Frame Relay switch builds a table of incoming/outgoing ports and DLCIs.
The router builds a Frame Relay Map through Inverse ARP requests of the switch during the LMI exchange process.
The Frame Relay Map is used by the router for next-hop address resolution.
Use of Subinterfaces
Using a Subinterface
In order to have an active Frame Relay link to all your routers in the network, you need either
All routers on the same network or subnet or use subinterfaces
All Routers in Same Network
Frame Relay Network
192.168.4.0/24
192.168.4.1
192.168.4.2
DLCI 17
DLCI 16
A
B
Using a Subinterface
Rarely do you have all routers on the same network or subnet, so we use subinterfaces.
Each serial interface can logically be divided into as many subinterfaces as you need to establish PVCs with each destination.
Each destination’s DLCI needs a separate point-to-point subinterface.
Each side of the PVC must belong to the same network.
A
B
C
D
Subinterface Example #1
S0.1 192.168.1.1
S0.2 192.168.2.1
S0.3 192.168.3.1
192.168.1.2
192.168.2.2
192.168.3.2
Each PVC as a point-to-point link in its own network or
subnet
Subinterface Example #2
Frame Relay Network
S0.16 192.168.4.2
DLCI 17 DLCI 18
DLCI 16
A
B CS0.18 192.168.6.1
S0.16 192.168.5.2
S0.17 192.168.6.2
S0.18 192.168.5.1S0.17 192.168.4.1
AB-PVC AC-PVC
BC-PVC
Configuring Frame Relay
Frame Relay Encapsulation
To enable Frame Relay, simply go to the serial interface and enter the command
However, if you are connecting to a non-Cisco remote router, you must specify the option IETF
Router(config)#encap frame-relay [cisco|IETF]
Router(config)#int s0
Router(config-if)#encapsulation frame-relay
One Subnet/Network Configuration
Use a subinterface and specify multipoint.
router(config-if)#int s1.1 multipoint However, subinterfaces are not necessary
when configuring PVCs on the same subnet. Also, we do not have to set the LMI type since
our Cisco IOS is 11.2 or later. LMI type is autosensed.
However, we enter a map command to link the remote rouer’s DLCI to its IP address.
One Subnet/Network Configuration
Configure frame relay encapsulation and map the destinations’ DLCIs to their IPs
Repeat the commands on each router in the network
RouterA(config)#int s0
RouterA(config-if)#encapsulation frame-relay
RouterA(config-if)#frame-relay map ip 192.168.4.2 17
RouterA(config-if)#frame-relay map ip 192.168.4.3 18
Frame Relay Network
192.168.4.0/24
192.168.4.1
192.168.4.3192.168.4.2
DLCI 17 DLCI 18
DLCI 16
A
B C
Multiple Subnet/Network Configuration
When your routers are parts of different networks or subnets, then you must either physically attach them on different interfaces or use subinterfaces on a single interface.
First step is to set the encapsulation type of the serial interface and state no IP address.
RouterA(config)#int s0RouterA(config-if)#encap frame-relayRouterA(config-if)#no ip addressRouterA(config-if)#no shut
Then enter subinterface configuration mode to assign each point-to-point link its IP address and define the destination’s DLCI.
Next slide shows the subinterface commands.
Multiple Subnet/Network Configuration
Frame Relay Network
S0.16 192.168.4.2
DLCI 17 DLCI 18
DLCI 16
A
B CS0.18 192.168.6.1
S0.16 192.168.5.2
S0.17 192.168.6.2
S0.18 192.168.5.1S0.17 192.168.4.1
AB-PVC AC-PVC
BC-PVC
RouterA(config-if)#int s0.17 point-to-point
RouterA(config-subif)#ip address 192.168.4.1 255.255.255.0
RouterA(config-subif)#frame-relay interface-dlci 17
RouterA(config-subif)#int s0.18 (continue with configuration)
Verifying Frame Relay show interface serial 0is Frame Relay sending and receiving data?displays both LMI and DLCI information
show frame-relay mapdisplays the frame relay table on the router
show frame-relay pvcused to verify a frame relay configuration
Exemple de configuration
interface serial0 no ip address encapsulation frame-relay ietfframe-relay lmi-type ansi
interface serial0.1 point-to-point ip address 10.128.30.1 255.255.255.248 frame-relay interface-dlci 101
interface serial0.2 point-to-pointip address 10.128.30.9 255.255.255.248 frame-relay interface-dlci 102
DLCI : n° identificateur de circuit fourni par l’opérateur
Il n’a qu’une signification locale (et non pas de bout en bout)
Les switches de l’opérateur gèrent les n° de DLCI de proche en proche.
6.4 XDSL (Digital Subscriber line) – ATM integration
Marché
Technologies ADSL/SDSL/…/XDSL
Principes généraux:L’architecture backbone ATM (BAS), accès en ADSL (DSLAM et routeur/modem chez l’abonné), ATM over DSL
Comparison of xDSL Technologies
6 Mbit/s52 Mbit/s11YesAsymmetric or Symmetric
QAM/CAP or DMT
VDSL
144 kbit/s144 kbit/s5.51NoSymmetric2B1QIDSL
4 Mbit/s4 Mbit/s6.51, 2NoSymmetricPAMSHDSL
2.3 Mbit/s2.3 Mbit/s6.51NoSymmetric2B1QSDSL
2 Mbit/s2 Mbit/s3.61, 2, 3NoSymmetric2B1QHDSL
512 kbit/s1.5 Mbit/s5.51YesAsymmetricQAM/CAP or DMT
ADSL light
640 kbit/s6 Mbit/s5.51YesAsymmetricQAM/CAP or DMT
ADSL
Maximum Bitrate
Upstream
Maximum Bitrate
Downstream
Maximum Reach
(km)
# of Twisted
Pairs
POTS Support
Symmetric or Asymmetric
Modulation Method
xDSL
0
20
40
60
80
100%
0 12010080604020
Years since introduction
% o
f H
ouse
hold
s(U
S)
Automobile1886
Telephone1876
Electricity1873
Television1926
Radio1905VCR
1952
Internet1975
BroadbandAccess1995
Internet/broadband
2005 = 30% broadband / 2010 = 70% broadband estimate
+ 11,8%4.999.0004.470.0003.626.000- dont Internet haut débit
(y compris les abonnés via le câble)
+ 1%
- 6,5%
11.126.000
6.127.000
11.022.000
6.551.000
10.557.546
6.931.000
Parc en unités
- dont Internet bas débit
Evolution 2T04/1T04
Au 30 juin
2004
Au 31 mars
2004
Au 31 décembre
2003VOLUMES
Evolution France
Répartition des accès internet au 31 décembre2003
accès bas débit66%
accès haut débit34%
Répartition des accès internet au 30 juin 2004
accès bas débit55%
accès haut débit45%
+ 11,4 %458411- dont Internet haut débit
(y compris le câble)
+ 3,5 %
- 11,1 %
659
201
636
225
CHIFFRE d’AFFAIRES
(en millions d’€)
- dont Internet bas débit
Evolution 2T04/1T04
Au 30 juin
2004
Au 31 mars
2004
Au 31 décembre
2003
Le nombre d’abonnements haut débit a crû de 12% au 2ème trimestre 2004, pour atteindre les 5 millions, dont 425.000 par le câble.
=> On peut estimer que la France compte plus de six millions d’abonnements haut débit à la fin de l’année 2004 (contre 3,6 millions fin 2003)
0
1 000 000
2 000 000
3 000 000
4 000 000
5 000 000
6 000 000
janv-
02
mar
s-02
mai-
02
juil-0
2
sept
-02
nov-
02
janv-
03
mar
s-03
mai-
03
juil-0
3
sept
-03
nov-
03
janv-
04
mar
s-04
mai-
04
juil-0
4
Evolution de l’ADSL
Les prochaines années verront une montée en débit des offres proposées
L'innovation technologique permet d'envisager d'une part une augmentation des débits offerts (ADSL 2+, VDSL, FTTH) et d'autre part une extension de la couverture à partir des centraux téléphoniques (RE-ADSL)
ADSL FTTH
<1Mbit/s 3M 6M 26M 100M
VDSL
Entreprises / Appartements /
Nouvelles zones résidentielles
3km ou plus 1-2 km
FTTC
2-3 km
FTTC
Paire de cuivre
Débit
Déploiement
<300m
FTTB
12M
ADSL2+
RE-ADSL5km ou plus
Entreprises / Nouvelles zones résidentielles
ADSL FTTH
<1Mbit/s 3M 6M 26M 100M
VDSL
Entreprises / Appartements /
Nouvelles zones résidentielles
3km ou plus 1-2 km
FTTC
2-3 km
FTTC
Paire de cuivre
Débit
Déploiement
<300m
FTTB
12M
ADSL2+
RE-ADSL5km ou plus
Entreprises / Nouvelles zones résidentielles
Le READSL ou Reach Extended ADSL est une variante de l'ADSL qui utilise les mêmes normes de modulation que son cousin, la DMT, ou Discrete Multi Tone. L'idée du READSL est de "booster" la partie la plus basse du spectre, en envoyant plus d'énergie entre 25 et 200 kHz. Cette technologie doit permettre de prolonger de 10 % la portée des lignes pour des débits de 128 et 512 kbit/s. Les abonnés situés dans une zone ADSL mais se trouvant jusqu'alors trop loin du central ("zones d'ombre") pourront ainsi mieux bénéficier des services offerts. L'homologation de cette norme est en cours de finalisation à l'UIT
Basée sur la même technologie (les signaux VDSL sont transportés sur une paire de cuivre, simultanément et sans interférence avec la voix téléphonique), le VDSL (Very high bit rate DSL) permet d'atteindre de très hauts débits : il peut fournir jusqu'à 52 Mbit/s (descendant) et 2 Mbit/s (montant)Le VDSL permet l'accés à des applications requérant une bande passante plus conséquente : la vidéo de haute qualité en premier lieu (HDTV et video à la demande), les services interactifs, ... Inconvénient du dispositif : portée (la distance entre le réseau à haut débit et l'utilisateur) limitée à 300 m. en configuration de flux descendant maximal. Ceci, pour l'instant, restreint considérablement le nombre d'abonnés pouvant être raccordés directement via le réseau de distribution.
VDSL –Network architecture
VDSL
Local exchange
Remote Optical Platform
CustomersCustomers
StreetCabinetStreet
Cabinet
VDSL
Prolongation vers un bâtiment très proche
Dès 2005, l'arrivée de l'ADSL 2+ permettra de franchir les 10 Mbit/s
L'utilisation de l’ADSL 2+ est autorisée dans le réseau de France Télécom depuis le 13 octobre 2004.
Cette technologie permet de doubler le débit maximal pour les lignes courtes. Les offres DSL devraient donc continuer à monter en débit 2005.
En 2004, l'Autorité a autorisé France Télécom à s'inscrire dans ce mouvement, en rendant des avis favorables aux homologations :- d'IP/ADSL 2 Mbit/s- et d'IP/ADSL Max.
80
0
1 0
00
1 2
00
1 4
00
1 6
00
1 8
00
2 0
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2 2
00
2 4
00
2 6
00
2 8
00
3 0
00
Distance aurépartiteur (m)
Débit (MBit/s)
40
0
60
0
ADSL
ADSL 2+
2
4
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8
10
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Distance aurépartiteur (m)
Débit (MBit/s)
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ADSL
ADSL 2+
2
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24
Le dégroupageLe dégroupagede la boucle locale de cuivrede la boucle locale de cuivre
Le dégroupage de la boucle locale de cuivre permet aux opérateurs alternatifs d'accéder à la paire de cuivre téléphonique "nue", et d'y connecter leurs propres équipements actifs (DSLAM, modems)
Le dégroupage permet donc aux opérateurs alternatifs de s'affranchir complètement des équipement actifs de France Télécom :
- les débits peuvent être différents de ceux de l'opérateur historique ;
- les packs "triple play" se développent ;- les tarifs des offres SDSL entreprises baissent
rapidement.
Au 19 janvier 2006, le tarif du dégroupage total est passé de 9,50 euros à 9,29 euros par abonné et par mois.
C'est ce que paiera désormais un opérateur alternatif pour louer la ligne d'abonnés de France Télécom et continuer à proposer à ses clients de ne plus payer d'abonnement à l'opérateur historique.
L'association des opérateurs alternatifs réclamait un tarif de moins de 7 euros. Cette faible baisse du tarif conforte France Télécom.
La technologie ADSL
Filtre
Modem
Client
Centre local
DSLAM
MUX SDH, ATM
Répartiteur
Filtre
Point de Concentration
Autres centres locaux
Vers le centrede commutation local
Une concurrence réglementée
Accès réglementé au réseau existant :
o La revente ;
o Le dégroupage de la boucle locale ;
USA : 1996
Europe : prévu dès 1998 dans certains pays, pour les autres pays Règlement de la Commission Européenne de décembre 2000 avec mise en œuvre début 2001.
Quatre formes de dégroupage
Régulation au niveau national (en France, l’ART) :
o Dégroupage total : location d’une ligne dans son intégralité
o Accès partagé : location de la partie haute du spectre pour fournir des services hauts débit uniquement.
o Accès au débit : « interconnexion » IP/ATM.
o Revente
ADSL = nouveau mode d’accès pour:
Connectivité @ (particuliers + entreprises) sans QoS
Interconnexion de réseaux locaux (entreprises) avec QoS
Le réseau d’accès nécessite un réseau de collecte
Accès à Internet bas débit
Repose sur le réseau téléphonique commuté (RTC);
Appel vers un numéro non géographique (0860…)
Internautes :o Couverture potentielle : ~100% (la pénétration du
téléphone) ;o 7,3 M d’abonnés actifs en juin 2003 o (mais en décroissance pour la 1ère fois en 2004).
Accès à Internet bas débit
Le marché des FAI
Evolution des offreso Offres tout payant (com + accès)o Offres accès gratuit (com payantes)o Offres forfait limité payanto Offres forfait illimité payant.
o Faillites et fusions. Aujourd’hui, 5 FAI représentent 80%
du marché (Wanadoo, Club Internet, Free, Tiscali, AOL).
o La recherche de la rentabilité.
Sources de revenus des FAI
Abonnements
Publicité et mise en valeur des données clients
Revenus sur les appels téléphoniques (à partager avec
les opérateurs téléphoniques).
Le marché de la collecte
Acteurs : opérateurs de réseau : France Télécom,
Télécom Développement, Ldcom, …
Concurrence élevée :o Petit nombre d’acheteurs (marché des FAI très
concentré) ;o « Coût de changement » faibles.
Croissance ralentie de la demande avec le
développement de l’ADSL.
L’Internet
Architecture end to end :
o L’intelligence est dans les extrémités du réseau, pas
dans le cœur du réseau.
o C’est une plateforme neutre : il n’y a pas de
discrimination entre les paquets.
o Par conséquent, le « réseau » ne peut pas favoriser
certains paquets au détriment d’autres.
La croissance d’Internet
• 1977: 111 hosts on Internet• 1981: 213 hosts• 1983: 562 hosts• 1984: 1,000 hosts• 1986: 5,000 hosts• 1987: 10,000 hosts• 1989: 100,000 hosts• 1992: 1,000,000 hosts• 2001: 150 – 175 million hosts• 2002: over 200 million hosts
La taille de l’Internet (connu) - nombre d’hosts
1 050 000 lignes étaient dégroupées au 1er octobre 2004 …
Le dégroupage représente 20% des lignes DSL en France au 1er octobre 2004
La France est en première place européenne pour le nombre de lignes DSL dégroupées.
Nombre de lignes dégroupées
0
200 000
400 000
600 000
800 000
1 000 000
1 200 000
nb
d'a
ccès d
ég
rou
pés
total
partiel
… et 50 % de la population française avait accès au dégroupage.
1295
123 131198
361
709
808
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
Nombre de répartiteurséquipés pour le dégroupage
Couverture du dégroupage au 1er octobre 2004
Le dégroupage couvre toutes les grandes villes et une partie des villes de taille intermédiaire. Cependant, 13 départements ne sont pas encore concernés
Plusieurs opérateurs proposent désormais des offres fondées sur le dégroupage total.
Elles permettent aux consommateurs qui le souhaitent de n'avoir qu'une seule facture, et un seul opérateur pour la haut débit, la voix, et l'abonnement.
Des discussions sont en cours pour permettre l’amélioration du dégroupage total: délais de livraison, portage immédiat du numéro de téléphone, meilleure protection des consommateurs.
Nombre de lignes en dégroupage total
0
10 000
20 000
30 000
40 000
50 000
60 000
nb
re d
e l
ign
es d
ég
rou
pées
51 421
La couverture géographique du haut débit
La couverture de la population
La couverture des entreprises
L’extension géographique de la concurrence
Le rôle de l’action publique locale
La couverture géographique du haut débit
France Télécom annonce pouvoir couvrir en DSL 96% de la population à fin 2007
Pour assurer la couverture des zones résiduelles, dont le pourcentage exact est aujourd’hui difficile à estimer (car les technologies DSL s’améliorent de jour en jour), il existe plusieurs possibilités :
- les évolutions de la technologie DSL (Re-ADSL)
- les expérimentations du dégroupage au sous-répartiteur
- les autres technologies, comme la BLR … (?)
L’extension géographique de la concurrence
Des expérimentations de dégroupage au sous-répartiteur sont lancées, ce qui permettra d’étendre la couverture géographique, et de toucher une population encore plus nombreuse, en particulier les entreprises situées dans des zones d’activités isolées
FTTB: Fiber To The Building FTTC: Fiber To The Curb [Fibre jusqu'au trottoir]Technologie qui amène le réseau en fibre optique jusqu'au voisinage de l'abonné.
FTTH: Fiber To The Home [Fibre jusqu'au domicile]Technologie qui amène le réseau en fibre optique jusque chez l'abonné.
technologie ADSL
ADSL
Asymmetric Digital Subscriber Lines (ADSL) are used to deliver high-rate digital data over existing ordinary phone-lines (POTS: plain old telephone service). A new modulation technology called Discrete Multitone (DMT) allows the transmission of high speed data.
ADSL facilitates the simultaneous use of normal telephone services and high speed data transmission, eg., video.
Discrete Multitone (DMT)
The basic idea of DMT is to split the available bandwidth into a large number of subchannels. DMT is able to allocate data so that the throughput of every single subchannel is maximized.
If some subchannel can not carry any data, it can be turned off and the use of available bandwidth is optimized.
ADSL (ITU G.992.1)ADSL (ITU G.992.1)
ADSL repartition spectrale
FDD: Frequency Division Duplexing =>no interferences between Up and Down
Frequency
POTS
300 Hz 3,4 kHz 22 kHz 133kHz
Upstream Downstream
203 kHz 1.1 MHz
Power
DATAPOTS
300 Hz 3,4 kHz 22 kHz 133kHz
Upstream Downstream
203 kHz 1.1 MHz
DATAPOTS
300 Hz 3,4 kHz 22 kHz 133kHz
Upstream Downstream
203 kHz 1.1 MHz
DATA
2 ADSL existent en fait: ADSL G.992.2 (G.lite) and G.922.1 (G.full) !!
ADSL utilise le Discrete Multi Tone Line Code (DMT)
ADSL utilise jusqu’à 255 fréquences (bins) 4.3124 kHz entre chaque fréquence (tone) Each tone is encoded with up to 15 bits The lower tones (blue) are used for upstream
signal, the higher tones (red) are used for downstream signal
ADSL binsFrequency
Interleaving : entrelacement – De-Interleaving !!
G.Lite
Up to 1.536 Mbps Down, 512 kbps Up
Débit inférieur sur de plus longues distances
Complementaire à l’ADSL
“internal” G.Lite PC comes with built-in G.Lite modem Together with analog (V.90)
UpstreamUpstream DownstreamDownstream
11041104552552
1.5Mbps1.5Mbps 8 Mbps8 Mbps
14014020203.53.5Frequency (kHz)Frequency (kHz)
POTSPOTS
G.LiteG.Lite
ADSLADSL
0.30.3
DSL Frequency Spectrum
Architecture INTERNET
Backbone A Backbone B
peering
ISP 1 ISP n1 ISP NISP n2
Réseaux de collecte (opérateurs)
transit
Réseaux d’accès (vers les clients)
AccessAccessnetworknetwork
ISP (POP)ISP (POP)
RegionalRegionalBroadbandBroadband
NetworkNetworkTelco CO/Cable HubTelco CO/Cable Hub
Corporate Corporate networksnetworks
RegionalRegionalOperationOperationCenterCenter
InternetInternet
ContentContentProvidersProviders
Network Network AccessAccessProviderProvider
ServiceServiceProvidersProviders
CustomerCustomerpremisepremise
Residential Broadband Service Model
ADSLATM
NetworkISPInternet
InternetContentProvider
LocalContentProvider
“Native ATM”ServiceProvider
Employer’s Corporate Network
Tunnel RAS
Le réseau d’accès ou boucle locale
Définition : « the last mile », la partie d’un réseau qui relie
l’abonné au « réseau général », c’est-à-dire la partie du
réseau comprise entre la prise (de téléphone) et le premier
équipement actif du réseau (répartiteur du commutateur de
rattachement).
abonné
commutateurou multiplexeur
Réseau Transport
Boucle locale (filaire, radio, etc.)
Schéma fonctionnel d’un DSLAM
•DSLAM: Digital Subscriber Line Access Multiplexer
POTS/ISDN
portPOTSISDNSplit.
N
SplitterADSL
modemCopper access line
ADSL + POTS/ISDN
ATM network
POTS/ISDNPOTS/ISDN
STM-1
ATM cellsATM cells
DSLAM
XDSLIAD
IAD
XDSL
ATM
ATM
IP
Commercial
ResidentialISP1
ISP2
DSLAM
ATM
Switch
ADSL ATM
1 alternative à cette architecture: IP ADSL avec IP DSLAM !
Data Rate Wire Gauge Distance Wire Size Distance
1.5 or 2 Mbps 24 AWG 18,000 ft 0.5 mm 5.5 km
1.5 or 2 Mbps 26 AWG 15,000 ft 0.4 mm 4.6 km
6.1 Mbps 24 AWG 12,000 ft 0.5 mm 3.7 km
6.1 Mbps 26 AWG 9,000 ft 0.4 mm 2.7 km
The standard (ANSI) ADSL system uses 256 frequency channels for the downstream data and 32 channels for the upstream.
Interleaving and De-Interleaving
Performance (comparison with Leased Line)
Bridge taps
xDSL vs LL: quality contest
ADSL/SDSL
Processing Delay (due to Packet Switching technology)
Jitter (idem)
No xDSL protection in the access network
xDSL reach limited to few Km
No bandwidth guarantee (ADSL)
Availability
Leased Lines
Minimum delay (TDM)
Minimum jitter
Protection always possible
No risk of cell loss
Bandwidth is guaranteed
Leased Lines versus xDSL
xDSL has some limitations in terms of…» Bandwidth» Loop length » SLA’s» Overbooking always takes place
Leased Lines have arguments…» Any bandwidth available» No length limitations» High SLA’s» Proven techology for mission critical applications (no
overbooking)
Internaute
Opérateurtiers FAI
IP/ADSL : accès + collecte (option 5)
France Télécom
Dégroupage (option 1)
Offre concurrente d’IP/ADSL
Description de la chaîne de liaisonvue de l’internaute
ADSL Connect ATM (option 3)
Le client achète au FAI l’ensemble accès ADSL + abonnement ADSL
À destination des opérateurs :
L’option 1 :
» offre d ’accès à la paire de cuivre, sous deux formes (dégroupage total, accès partagé) ;
» permet à l’opérateur la maîtrise complète des offres fournies au client final ;
» statut réglementaire : une offre de référence de France Télécom, sur laquelle l ’ART peut imposer des modifications
À destination des opérateurs :
L’option 3 :
» offre de revente de la ligne ADSL de France Télécom et collecte de trafic à des niveaux intermédiaires du réseau de France Télécom à destination des opérateurs, complémentaire du dégroupage ;
» permet une concurrence sur les offres IP/ADSL à destination des FAI
» » statut réglementaire : offre d’accès spécial ; l’ART peut en
particulier régler les différends entre opérateurs sur ses conditions techniques et tarifaires.
Option 3 FT: TURBO DSL
- environ 41 plaques sur le territoire (10 IDF dont 3 pour Paris)
- l’opérateur client choisit des portes à un débit donné (multiple de 30 Mb/s) pour une ou plusieurs plaques
- FT amène son lien (STM-1 par exemple) jusqu’au local de l’opérateur (boitier RAD d’extrémité)
- l’opérateur propose à ces clients différents débits ADSL 0,5 C (0,6 Mb/s sens montant, C= Crête, VBR3), ADSL 2G (émulation de LS), SDSL 1C, … exemple: offre FT 1C (1,2M/320K), sens descendant : PCR= 2867 cells/s (1216K), SCR=604 cellules/s (256K), MBS=1300 cellules (62koctets entête IP compris)sens montant : PCR= 754 cells/s (320K), SCR=604 cellules/s (256K), MBS=1300 cellules (62koctets entête IP compris)
- FT (police) vs l’opérateur (TS dans le sens descendant): boitier RAD face à face
À destination des fournisseurs d ’accès Internet :
L’option 5 :
»deux composantes : l ’accès IP/ADSL (offre de revente de la Ligne ADSL de France Télécom) et la collecte IP/ADSL (les flux de trafic)
»offre soumise à homologation.
Paire de cuivre
DSLAM
BASRéseau
transportIP
ATMFitre
Abonné FAI
INTERNET
IP/ADSL + Collecte IP/ADSL régionale, 17 régions (option 5)(offre de revente - marché résidentiel et SoHo)
IP/ADSL + Collecte IP/ADSL nationale (option 5)(offre de revente - marché résidentiel et SoHo)
Accès ADSL Transport ATM puis IPAbonnés FAI
En vert: limite de responsabilité de FT
Paire de cuivre
DSLAM
BASRéseau
transportIP
DorsalATM
Filtre
ModemADSL
Abonné FAI
@
Dégroupage (option 1)
ADSL Connect ATM régionale, 41 plaques (option 3)
(offre opérateurs - marché résidentiel et entreprises)
Accès ADSL Transport ATM puis IPAbonnés FAI
Les objectifs de l’Autorité en faveur du développement de l’ADSL résidentiel
Une concurrence effective sur l’ensemble des segments de la chaîne de valeur
L’accès : la décision du 16 avril 2002 sur les conditions tarifaires et opérationnelles du dégroupage (accès totalement dégroupé et accès partagé)
La collecte et le transport : la nécessité d’une offre option 3, permettant aux opérateurs de compléter leur déploiement au titre du dégroupage et de concurrencer les offres option 5 de France Télécom (IP/ADSL)
Le service Internet : permettre une viabilité des offres ADSL des FAI, tout en assurant aux opérateurs des conditions d’entrée viables sur le marché, au travers du dégroupage et de l’option 3
ADSL2+
TraditionalPOTS
TCP/IP Over
10/100BaseT
MPEG/IPOver
100BaseT
Coax/Composites
IAD
Evolution (chez l’utilisateur)
Après le niveau physique (trivial) ….
…. Les protocoles réseau (moins trivial…):
PPP point to point protocol : un protocole pour gérer les accès distantset la transition entre:. les LAN aux extrémités et . les réseaux d’accès et de transport au centre
Remote Node
PPP
Point-to-Point Connections with PPP
When you create a dialup connection to RAS, you must use a protocol to communicate (entre le lien physique et IP).
The protocol most often used to create the point-to-point connection is Point-to-Point Protocol (PPP).
It is based on an older protocol know as the Serial Line Internet Protocol (SLIP).
Point-to-Point Connections with PPP
PPP offers several advanced capabilities. When it is used to connect with a remote network, it encapsulates
the upper-layer protocols.
PPP supports both Password Authentication Protocol (PAP) and Challenge Handshake Authentication Protocol (CHAP), which both prompt users to log on to establish a connection using encryption or clear text passwords.
PPP – Two phase control
Phase 1: Link Control Protocol (LCP)Set up and release connectionsStatus monitoring and testing of the linkNegotiate QOSAuthentication of peers
Phase 2: Network Control Protocol (NCP)Adaptation to the Network Protocol (IP e.g.)
LCP State Machine
PPP Example
CHAP Response [HASH (M||Secret)]
LCP [Configure-Request (CO’s)]
LCP [Configure-ACK]
CHAP Challenge [M]
IPCP [Configure-Request (X,Y)]
IPCP [Configure-ACK]
PPP [Protocol=x’0021 (IP Packet)]
PPP [Protocol=x’0021 (IP Packet)]
LCP [Terminate-Request]
LCP [Terminate-ACK]
Link Establishing
Authenticating
Exchanging Data at Network Layer
Link Termination
Network Layer Establishment
Network Layer Termination
PPP in real life 1 0.000000 20:53:45:4e:44:17 -> 20:53:45:4e:44:17 PPP LCP PPP LCP Configuration Request 2 0.028594 20:52:45:43:56:17 -> 20:52:45:43:56:17 PPP LCP PPP LCP Configuration Request 3 0.029362 20:53:45:4e:44:17 -> 20:53:45:4e:44:17 PPP LCP PPP LCP Configuration ACK 4 0.030818 20:52:45:43:56:17 -> 20:52:45:43:56:17 PPP LCP PPP LCP Configuration Reject 5 0.031299 20:53:45:4e:44:17 -> 20:53:45:4e:44:17 PPP LCP PPP LCP Configuration Request 6 0.063986 20:52:45:43:56:17 -> 20:52:45:43:56:17 PPP LCP PPP LCP Configuration ACK 7 0.064776 20:53:45:4e:44:17 -> 20:53:45:4e:44:17 PPP LCP PPP LCP Identification 9 0.068683 20:52:45:43:56:17 -> 20:52:45:43:56:17 PPP CHAP PPP CHAP Challenge 10 0.069147 20:53:45:4e:44:17 -> 20:53:45:4e:44:17 PPP CHAP PPP CHAP Response 11 0.718392 20:52:45:43:56:17 -> 20:52:45:43:56:17 PPP CHAP PPP CHAP Success 12 0.720670 20:53:45:4e:44:17 -> 20:53:45:4e:44:17 PPP CCP PPP CCP Configuration Request 13 0.722227 20:53:45:4e:44:17 -> 20:53:45:4e:44:17 PPP IPCP PPP IPCP Configuration Request 14 0.885780 20:52:45:43:56:17 -> 20:52:45:43:56:17 PPP IPCP PPP IPCP Configuration Request 15 0.932285 20:53:45:4e:44:17 -> 20:53:45:4e:44:17 PPP IPCP PPP IPCP Configuration ACK 16 0.933597 20:53:45:4e:44:17 -> 20:53:45:4e:44:17 PPP IPCP PPP IPCP Configuration Request 17 0.959508 20:52:45:43:56:17 -> 20:52:45:43:56:17 PPP IPCP PPP IPCP Configuration NACK 18 0.960196 20:53:45:4e:44:17 -> 20:53:45:4e:44:17 PPP IPCP PPP IPCP Configuration Request 19 0.984960 20:52:45:43:56:17 -> 20:52:45:43:56:17 PPP IPCP PPP IPCP Configuration ACK22 11.156947 20:52:45:43:56:17 -> 20:52:45:43:56:17 PPP LCP PPP LCP Echo Request 23 11.158180 20:53:45:4e:44:17 -> 20:53:45:4e:44:17 PPP LCP PPP LCP Echo Reply 24 13.319344 20:53:45:4e:44:17 -> 20:53:45:4e:44:17 PPP LCP PPP LCP Termination Request 25 13.341129 20:52:45:43:56:17 -> 20:52:45:43:56:17 PPP LCP PPP LCP Termination ACK
Authentication – PAP and CHAP
PAP Authentication (RFC 1334)
Authentication-Request Messages (Use name, password)
Authentication-Response Message (Accept or Reject)
ClientServer
CHAP Authentication (RFC 1994)
Challenge Message
Response Message: Hash (Challenge Message + Secret)
ClientServer
Authentication-Response Message (Accept or Reject)
Accès distant – 2 modes principaux:
. permanent (LS, XDSL, …)
. dial up (RAS, NAS, par RTC, RNIS)
Dial-UP: Traditional Remote Access Problèmes et limites:
Dimensionnement de l’infrastructure du siège
Appels Long-distance requis
NASNAS
CorporateLAN
NetworkAccessServer
TelephoneNetwork
PCPC
PPPPPP
IPIP
PPP header
original IP header
payloadpayload message payload
IPIP
payloadpayloadIPIP
payloadpayload
Fusion de Cisco L2F et Microsoft PPTP Standard - RFC 2661Remote dialup VPN accessTunnels PPP sur UDP/IPEnables local distance dial accessNo extra software sur le client distant
L2TP – Layer 2 Tunneling Protocol
Configuration Exemple
UDP/IP stackUDP/IP stack
L2TPL2TP
PPP interfacePPP interface
Tunneling Establishment
Voluntary tunneling:Tunnel is created by the client (user)User sends packets encapsulated in the tunneling
protocol (L2TP, PPTP) Compulsory tunneling:
Tunnel is created without any action from the clientClient sends PPP packets to LAC (e.g., ISP), which
encapsulates them in the tunneling protocol (L2TP, PPTP)
LACLAC LNSLNS
L2TP Compulsory Tunneling
Traditional NAS work is split between LAC and LNS Remote computer does not control the tunnel
CorporateLAN
L2TPNetworkServer
L2TPAccess
Concentrator
Internet ou TelcoTelephoneNetwork
PCPC
L2TP Tunnel
PPPPPP
IPIP
PPP header
original IP header
payloadpayload message payload
PPPPPP
IPIP
IPIP
L2TPL2TP
new IP header
L2TP message header
payloadpayload
IPIP
payloadpayload
IPIP
payloadpayload
PC + LACPC + LAC
PC withL2TP Client
PPPPPP
IPIP
IPIP
L2TPL2TP
IPIP
InternetL2TP Tunnel
L2TP Voluntary Tunneling
Virtual dial-up connection Remote computer controls the tunnel
new IP header
L2TP message header
PPP header
original IP header
payloadpayload message payload payloadpayload
CorporateLAN
LNSLNS
L2TPNetworkServer
Tunneling to a Virtual Private Network (VPN)
VPN describes remote nodes that access a network via the Internet (or a Telco operator) in a secure fashion.
2 VPN types: VPN-IP and VPN @
VPN @: security is provided by tunneling protocols with encryption (IPSEC e.g.)
Tunneling to a Virtual Private Network (VPN)
VPN is available to clients who connect to the Internet through nearly any type of link.
Whether the client connects via ISDN, DSL, cable modem, or dialup line, a VPN session can usually be created.
VPN creates a virtual point-to-point connection to the RAS.
Tunneling works by encapsulating data within IP packets in an encrypted format.
Tunneling to a Virtual Private Network (VPN)
Layer 2 Tunneling Protocol
L2TP is an extension of PPP that supports multiple protocols.
Two servers provide an L2TP tunnel: the first is an L2TP access concentrator (LAC), which is simply a
NAS. The second is an L2TP network server (LNS), which provides the
L2TP service.
Tunneling – L2TP
RADIUSServer
LNSLAC
CorporateSite A ISP or Telco
RemoteCorporate
PC
LocalISP Access
(Leased/Dialup)
L2TP Tunnel
L2TP
IP
PPP
(F/R, ATM)
• L2TP is implemented only by LNS and LAC, completely transparent to the clients
• Different endpoints for L2 and PPP
L2TP + IPSec Example
TCPIP DataL2TPUDPIP PPP
TCPIP DataL2TPUDPIP PPPESP ESP
L2TP
L2TP + IPSec
TCPIP DataPPP
Layer 2 Tunneling Modes
Compulsory L2 Tunnelling
Voluntary L2 Tunnelling
Protocol StackPPP Negotiation and Tunnel Establishment
LAC LNS
Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP)
Goal: Tunnel PPP frames between remote system (LAC client) and LNS located at LAN.
Encapsulate a given network layer protocol (e.g., IP, IPX) inside PPP to cryptographically protect the PPP frames (L2TP) and to encapsulate the data inside a tunneling protocol (e.g., IP)
Most popular Applicable over the internet
IPPPPL2TPIP
L2TP Protocol
Tunnel componentsControl channel (reliable): control sessions and tunnelData channel (unreliable): created for each call
Multiple tunnels may exist between LAC-LNS pair to support different QoS needs
ControlSession 1 (Call ID 1)
Session 2 (Call ID 2)LAC LNS
Control Messages Establishment, maintenance and clearing of tunnels and
calls Utilize a reliable Control Channel within L2TP to guarantee
delivery Control message types:
Control Connection Management Error Reporting PPP Session Control
Sequence numbers (optional): Optional data message sequencingMay be used to detect lost packets
Data Messages
Security Issues
Authentication Message Integrity Confidentiality Authorization and audit
Security Considerations
Tunnel Endpoint Security Reasonable protection against attacks Designed to provide authentication for tunnel
establishment only LAC and LNS MUST share a single secret key Each side uses this same secret when acting as
authenticated as well as authenticator
Endpoints may optionally perform an authentication procedure of one another during tunnel establishment (CHAP)
Security Considerations
End to End Security Secure transport in tunnel protects the data within the
tunneled PPP packets while transported from the LAC to the LNS
Need: security between communicating hosts or applications (IPSec)
Accès permanents avec l’exemple de l’ADSL
Access Protocols
DSL DSL RFC1483RFC1483
RFC 1483: “Ethernet over ATM”RFC 1483: “Ethernet over ATM”
Cisco: aal5snap encapsulationCisco: aal5snap encapsulation
PPPoA: PPP over ATMPPPoA: PPP over ATM PPPoE: PPP over EthernetPPPoE: PPP over Ethernet
Agrégation: L2TPAgrégation: L2TP
Non-PPP AccessNon-PPP AccessPPP AccessPPP Access
MuxDSLAM
IP AccessATM
Network
ATU-R
Internet
DHCP PPP DNS
• Layer 1 connection = ADSL entre le DSLAM et le modem client
PC
ADSL (T1.413)10BaseT 100BaseTOptical SONET (SDH) 100Base XOu autre
MuxDSLAM
IP AccessATM
Network
ATU-R
Internet
DHCP PPP DNS
• Layer 2 connection pour le lien ADSL = ATM circuit (VP/VC)
between the customer modem and terminating ATM switch (BAS).
• Le circuit ATM est défini par un Port physique, VPI, VCI pour chaque segment réseau.
• Dans la plupart des cas, pour le segment ADSL, la valeur VPI/VCI est standardisé
PC
ADSL (T1.413)10BaseT 100BaseTOptical SONET 100BaseT
Ethernet EthernetATM (AAL5)ATM (AAL5) Ethernet
BAS
IP AccessATM
Network
Internet
DHCP PPP DNS
• Authentication is often used as a means to provide username/password
security for DSL services.
• PPPoE and PPPoA are the most common standards.
• Authentication occurs between the customer PC and the ISP
radius (PPP) server.
PPPoE PPPoE
MuxDSLAMATU-R
PC
ADSL (T1.413)10BaseT 100BaseTOptical SONET 100BaseT
Ethernet EthernetATM (AAL5)ATM (AAL5) Ethernet
PPPOE
IP AccessATM
Network
Internet
DHCP PPP DNS
• The Layer 3 connection for DSL uses IP packets.
• Each IP packet includes a source address, destination address, and payload.
• The IP Address is either assigned dynamically, using a protocol such
as DHCP, or manually (static). The address resides on the customer’s PC.
• If dynamic, the address is assigned by a DHCP server.
PPPoE PPPoE
MuxDSLAMATU-R
PC
ADSL (T1.413)10BaseT 100BaseTOptical SONET 100BaseT
Ethernet EthernetATM (AAL5)ATM (AAL5) Ethernet
IP IP IP
• Layers 4-7 are commonly grouped together to manage the connection for an
actual application.
• For DSL, common “applications” are Internet access and email.
• High-speed Internet access uses HTTP over TCP.
• The URL and IP addresses are linked via the DNS server.
IP AccessATM
Network
Internet
DHCP PPP DNS
MuxDSLAMATU-R
PC
PPPoE PPPoE
ADSL (T1.413)10BaseT 100BaseTOptical SONET 100BaseT
Ethernet EthernetATM (AAL5)ATM (AAL5) Ethernet
IP IP IP
TCP TCP
HTTP HTTP
PPPOE
Session PPPoE
Home Central Office
BASBroadband
ModemPC
Client PPPoEServeur PPPoE
RADIUSAAA Server
Alternative intéressante: client PPPoE dans le modem !!
PPPoA: PPP Over ATM
PPPoA fonctionne au-dessus d’un VC ATM Pas d’autre protocole partageant la même connexion ATM Protocole géré par un routeur (pas d’impact sur les postes clients)
Standardisé par ADSL Forum et l’IETF ADSL Forum TR-012
RFC 2364
ISP or ISP or corporate corporate networknetwork
PPPoAPPPoA
ATMATM
PPPoAPPPoA
IPIP
ClientClient
(CPE)(CPE)
Telco: CO Telco: CO and Core and Core networknetwork
IPIP
ICPICP
ADSLADSL
End-To-End Protocol Architecture
ContentContentProviderProvider
ISP DataISP DataCenterCenter
ADSLADSLATMATMNetworkNetwork
InternetInternetBackboneBackbone
ISP POPISP POP
Call setupCall setup
PPP Client Authentication
ContentContentProviderProvider
ISP DataISP DataCenterCenter
ADSLADSLATMATMNetworkNetwork
InternetInternetBackboneBackbone
ISP POPISP POP
RADIUSRADIUSauthenticationauthentication
PPP CHAPPPP CHAP
PPP Client Authentication
ContentContentProviderProvider
ISP DataISP DataCenterCenter
ADSLADSLATMATMNetworkNetwork
InternetInternetBackboneBackbone
ISP POPISP POP
Connection to Connection to Internet servicesInternet services
PPP Client Authentication
InternetInternetRegionalRegional
Broadband Broadband NetworkNetwork
CorporateCorporatenetworknetwork
LocalLocalcontentcontent
DSLDSLmodemmodem GatewayGateway
PCPCrouterrouter
Kid's PCKid's PC
Dad's PCDad's PC
DSLAM DSLAM
Windows 2000Windows 2000Server (RAS)Server (RAS)
HomeHome
PPP Over ATM To Corporate Network, Internet And Local Content Provider
Protocol StackLayered End-to-End Connectivity
MPLSCore
PPP start
LACISPLNSPE PE
ISPCE
PPPox PPP
L2TP tunnel
ATM PVC ATM PVCATMPVC
Customer-to-ISP IP Connectivity
MPLS FEEth
Customer
PPP end
Architecture RFC 1483 (NON PPP)
Cisco BAS
MPLSCore (e.g.)
DSLAM ATMSwitch
6400CE PE
ADSLModem
Custo-mer PC
10BaseT
RFC1483Bridging1 PVC/
customer
ADSLCopper
LoopPE
ISP CESi RFC 1483 routing, le CE est un routeur client !!(cas le plus fréquent)
@
MuxDSLAM
IP AccessATM
Network
ATU-R
Internet
DHCP PPP DNS
PC
Metallic Faults – 8%
DSLAM/ATM Faults– 11%
ISP Faults – 22%
CPE Faults – 40%
Other – 19%
• basé sur un échantillon incluant 250,000 tickets.
Problème: isolation des défauts dans une chaîne de liaison complexe
Virtual Private Network (VPN)
Network 1Network 2
Internet ou TELCO
Tunnel
Réseaux IP – VPNDistinguer VPN Internet et “ vrais offres ” VPN-IP des opérateurs télécom
VPN-IP: La qualité de service (éventuellement présente au niveau 2) est implémentée au niveau 3 (ce qui permet de faire des distinctions par application – port (c.ad. par type de flux).
Couche 2 minimale ou inexistante (exemple de IP over SDH)
VPN : communication any to any Configurations basiques: hub and spoke ou fully meshedLes classes de service: réservations de bande passante, priorités
Un (vrai) réseau VPN-IP:
- offre de la QoS (classes critiques pour la voix, classes medium pour le transactionnel : offrir un temps de réponse, classe « best effort »: FTP, browsing Internet)
- sécurité maximale (réseaux privés imperméables au sein du réseau VPN de l’opérateur)
- indépendant des réseaux physiques d’extrémité (collecte/transport ATM, Frame, LS, boucle locale optique, …)
- cœur de réseau IP: MPLS (e.g), commutation de labels insérés dans les trames - routeur P provider - routeur frontière (ATM/IP) : PE (provider edge)- routeur client CE (customer edge)
Virtual Private Network via Internet
“Private network” basé un réseau public: Internet Objectif:
Connecter des “private networks” en utilisant une infrastructure publique
Requirement: Securité via IPSEC
Pas de QOS (Quality of Service)
SDH
Hiérarchie Synchrone
Hiérarchie synchrone
Les supports physiques sont maintenant numériques et une nouvelle hiérarchie a du être développée :
SONET ( Synchronous Optical NETwork ) en Amérique du nord
SDH en Europe
Ces nouvelles hiérarchies prennent toujours en compte la numérisation de la parole suivant un échantillonnage toutes les125 µs, mais elles sont complètement synchrones :
une trame est émise toutes les 125 µs,
la longueur de la trame dépend de la vitesse de transmission.
SONET / SDH
Standard adopté par l’industrie des télécoms.
Défini: des taux standard. des formats. des interfaces optiques
Exemple: Taux de transmission à OC-192 (10 Gb/s)
SONET / SDH
Différence entre SONET et SDH: 2 standards très proche. SONET:
» Etats-Unis» débit de transmission de base: STS-1 (51,84 Mb/s)
SDH:» International (Europe)» débit de transmission de base: STM-1 (155,52 Mb/s)
SONET / SDH
Transporte tous types de trafics (ATM,IP,…)
Transport temps réel sans se soucier de ce qui est transporté
interfaces complexes
Prochaine évolution : OC-768 (40 Gb/s)
Packet Over SONET (PoS)
Concurrent d’ATM
Transport d’IP sur fibre optique en utilisant SONET:
Voix Data
IP
ATM
SONET
Fibre optique
Vidéo Data
IP
SONET
Fibre optique
VoixVidéo
IP-over-ATM vs IP-over-SONET
Les plus de PoS
Bande Passante
Coût faible, simple
fiable
Les plus d ’ATM
Gestion du réseaux(SNMP)
Gestion de la BP
Contrôle de flux
Scénarios de déploiement
Choix entre PoS et ATM choix entre vitesse et flexibilité.
ISP besoin de haut-débits: intérêt pour PoS
Fournisseurs de réseaux: Intérêt pour IP-Over-ATM:
» Gestion de la Bande Passante» Qualité de Service.
Les technologies liées à l’optique
SONET / SDH
SONET défini des taux standards, des formats et des interfaces optiques.
Sonet Standard USSDH Standard Européen
SDH SONET Débit
STM-1[1] OC-3[2] 155 Mb/s
STM-4 OC-12 622 Mb/s
STM-16 OC-48 2.5 Gb/s
STM-64 OC-192 10 Gb/s
STM-128 OC-384 20 Gb/s
STM-256 OC-768 40 Gb/s
Les technologies liées à l’optique
WDM / DWDM (Multiplexage en longueur d’onde)
Dense wavelength division multiplexing (DWDM)
Les technologies liées à l’optique
Les technologies liées à l’optique
SONET
SONET est au départ une proposition de BELLCORE (BELL COmmunication REsearch) puis un compromis a été trouvé entre les intérêts américains, européens et japonais pour l'interconnexion des différents réseaux des opérateurs et les réseaux nationaux.
SONET est devenu une recommandation de l'UIT-T.C'est une technique de transport entre deux nœuds qui permet l'interconnexion des réseaux.
La hiérarchie des débits étant différente sur les trois continents, il a fallu trouver un compromis pour le niveau de base.C'est le débit de 51,84 Mbps qui forme le premier niveau STS-1( Synchronous Transport Signal, level 1 ).
Synchronous Digital Hierarchy
La recommandation SDH a été normalisée par L'UIT-T (1988).
G.707 - Synchronous digital bit rate
G.708 - Network Node Interface for SDH
G.709 - Synchronous multiplexing structure
La hiérarchie SDH reprend celle de SONET.
Le niveau 1 de SDH est le niveau 3 de SONET (en termes de débit).
Support de communication
Hiérarchie SDH :
SDH (Europe - Japon) SONET (US)
STS - 1 51,840 Mbps
STM - 1 STS - 3 155,520 Mbps
STM - 3 STS - 9 466,560 Mbps
STM - 4 STS - 12 622,080 Mbps
STM - 6 STS - 18 933,120 Mbps
STM - 8 STS - 24 1244,160 Mbps
STM - 16 STS - 48 2488,370 Mbps
… … …
SDH
La trame de base est appelée STM-1 ( Synchronous Transport Module level 1 )
DébitSDH
155 MbpsSTM - 1
622 MbpsSTM – 4
2,5 GbpsSTM – 16
10 GbpsSTM – 64
20 GbpsSTM – 128
40 GbpsSTM – 256
Le raccordement des usagers sur le réseau d'opérateur se fait sur des équipements de multiplexage spécifique : MIE (Multiplexeur à Injection Extraction), ou ADM (Add Drop Multiplexer).
Topologie des réseaux SDH
MIE F.O.F.O.
Affluents2 Mbps, 34 Mbps, …
Agrégats
Réseau d'abonnés
Réseau d'opérateur
Il existe trois types de topologie pour les réseaux SDH :
Topologie des réseaux SDH
MIE MIE
MIE
MIE
Boucle ou anneau
Il existe trois types de topologie pour les réseaux SDH :
Topologie des réseaux SDH
MIE MIE
Bus
Il existe trois types de topologie pour les réseaux SDH :
Topologie des réseaux SDH
MIE MIE
MIE
Etoile/Maillage
MIE MIE
Protection :
Topologie des réseaux SDH
MIE E
/R
E/R
R/E
R/E M
IE
Normal
Secours
SDH
Synchronous Digital Hierarchy
Architecture
SDH
La trame SDH de base (cas du STM-1)
Le temps de base correspond toujours à 125 µs ( 8 000 trames par seconde ).
Chaque trame comprend 9 rangées de 270 octets (taille dépendant du débit).
La zone de supervision comprend 9 octets en début de rangée pour délimiter et gerer la trame.
L'information transportée est indiquée par un pointeur situé dans la zone de supervision.
La zone d'information forme un conteneur virtuel, l'information peut déborder d'une trame sur la suivante, la fin est repérée par un "pointeur de fin" dans la zone de supervision.
SDH
La trame SDH de base ( STM-1 )270 octets
9 octetsde contrôle
9
rangées
261 octetsframing
pointeur
Trame de base SDH
123
56789
4
Unité administrative (AU)
Pointeur
9 octets
261 octets
Surdébit de section (SOH)
Sur-débit de section SOH
123
56789
4Pointeur
9 octets
RSOH Sur-débit de sectionde régénération
MSOH Sur-débit desection de multiplexage
SOH
Le SOH est utilisé pour la gestion des sections de ligne de transmission :
Multiplexage et démultiplexage de tramesSécurisation automatique des liaisons
Le RSOH est dédié à la gestion des sections de régénération, il est donc traité au niveau des répéteur-régénérateurs.
Le MSOH est dédié à la gestion des sections de multiplexage, il est donc traité au niveau des terminaux de ligne.
Le concept de la hiérarchie SDH repose sur une structure de trame où les signaux affluents destinés à être transportés sont en-capsulés dans un conteneur.
A chaque conteneur est associé un sur-débit de conduit réservé à l'exploitation de celui-ci.
Le conteneur et son sur-débit forment le conteneur virtuel (VC : Virtual Conteneur).
Synchronous Digital Hierarchy
Trame de base SDH avec conteneurs
9 octets
261 octets
Surdébit de section (SOH)
123
56789
4
(UA)
Pointeur + POH
POH (Path OverHead)= Surdébit de conduit
SDH
La trame SDH de base
La trame offre une capacité totale de 2 430 octets toutes les 125 µs.
Les 9 premières colonnes (81 octets) ne contribuent pas au transport d'information et constituent un surdébit utilisé pour délimiter et gérer la trame.
Les 2 349 octets restants constituent un conteneur virtuel, lui-même constitué d'une colonne (9 octets) transportant le surdébit de conduit POH (Path OverHead) et du conteneur proprement dit, offrant une capacité de transmission de 2 340 toutes les 125 µs soit un débit de 149 760 kbps.
Le surdébit de conduit est utilisé pour des fonctions de gestion ( parité, type de charge utile, ...)
10 Gigabit Ethernet LANs, MANs, and WANs
Historique d ’Ethernet
10 Gigabit Ethernet Performance
1996 1997 1998 1999 2000
1 Gbps
100 Mbps
10 Gbps10 GbpsEthernet
Gigabit Ethernet
Fast Ethernet
Fast EtherChannel
Gigabit EtherChannel
OC-192
2001 2002
• LAN applications
• Metro applications
• WAN applications
10 Gb Ethernet IEEE
802.3ae Standard
Fiber and Ethernet
IEEE 802.3ae Task Force Milestones
1999 2001 20022000
• HSSG (Higher Speed Study Group)
• PAR (Project Authorization Request)
• 802.3ae—the name of the projectand the name of the sub-committee of IEEE 802.3 chartered with writing the 10 Gb Ethernet standard
802.3aeFormed
PARDrafted
PARApproved
First Draft
WorkingGroupBallot
LMSCBallot
Standard
HSSGFormed
Cisco Delivers10 GbE
• Working group ballot—task force submits complete draft to larger 802.3 committee for technical review and ballot
• LMSC—LAN/MAN Standards Committee ballot; any member of the superset of 802 committees may vote and comment on draft
Why 10 Gigabit Ethernet?
Aggregates Gigabit Ethernet segments Scales enterprise and service provider
LAN backbones Strategic advantage (leverage) installed base of 250 million Ethernet
switch ports Supports all services (data, voice, and video) and IP Supports metropolitan and wide-area networks Faster and simpler than other alternatives
Building A Building B2 to 40 Km
10 Gigabit Ethernet in the LAN
Cost-effective bandwidth for the LAN, switch-to-switch Aggregate, multiple, Gigabit Ethernet segments 10 Gigabit Ethernet channel will enable 20 to 80 Gbps (future)
10 GbE 100 to 300 m, MM Fiber
10 GbE SM Fiber
1 or 10 GbEthernet
Customer ABuilding C
ClientsService Provider/LEC
1 or 10 GbEthernet
Customer ABuilding A
Clients
Customer ABuilding BServer Farm
10 Gb Ethernet Backbone
Ethernet Framing
10 Gigabit Ethernet in the Metro Enterprises
Enables dark fiber to become a 10 Gbps pipe for metro networksExamples: serverless buildings, remote backup, and disaster recovery
Service ProvidersEnables Gigabit services at costs equal to T3 (44.7 Mbps) OC-3 (155 Mbps)
The 10 Gigabit Ethernet Task Force has identified an optional interface that matches the data rate and protocol requirements of SONET OC-192/SDH STM-64
Therefore, 10 Gigabit Ethernet will be compatible with SONET/SDH
This enables direct attachment of packet-based IP/Ethernet switches to the SONET/SDH and time division multiplexed (TDM) infrastructure
This feature is very important because it promises the ability for Ethernet to use SONET/SDH for Layer 1 transport across the WAN transport backbone
10 Gigabit Ethernet in the WAN
Attachment to the optical cloud with WAN physical layer (WAN PHY) Compatibility with the installed base of SONET OC-192 Interfaces and links between SP to IXC networks can be co-located No need for protocol conversion, traffic remains IP/Ethernet
Service Provider POP San Jose, CA
Service Provider POPNew York, NY
IXC* WAN transport network
OC-192 SONET and DWDM: 1000’s km
10 GbE(WAN PHY)(< 300 m)
10 GbE WAN PHY
(< 300 m) DWDMux DWD
Mux
DWDMux
SONET Framing
*Short for interexchange carrier
Byte Stuffing within the SONET/SDH Payload
Distance: 100 km
1 or 10 GbEthernet
1 or 10 GbEthernet
DWDMEthernet Framing
10 Gigabit Ethernet in Metro DWDM (Future)
Upgrade carrying capacity of each wavelength 4X over OC-48 (2.48 Gbps)
10 GbE access directly or aggregate multiple1 Gbps into 10 GbE
Service Provider/LEC
Summary: 10 GbEin MAN/WAN
Service Provider/LEC
DWDM
Service Provider/LEC
SONET/TDMOC-48, OC-192
Service Provider/LEC
RateAdaptation
Yes
No
No
10 GbE over SONET/OC-192 (SONET framing)
10 GbE over 10 Gbps DWDM (Ethernet framing)
10 GbE over dark fiber (Ethernet framing)
DWDM
Gigabit and10 Gigabit Ethernet on Fiber and Copper in the LAN
10 GbE in the MAN (Dark Fiber)
10 GbE L2 InterfaceWAN (SONETOC-192)
SP
IXC WANTransportNetwork
Integrated Solutions
Enterprise/SP
Pendant de nombreuses années le seul moyen d'augmenter la capacité d'un réseau de télécommunication optique était de rajouter des fibres, ceci induisant des coûts très importants pour un débit maximum par fibre n'excédant pas plus de 2,4 Gbit/s.
Par la suite, l'idée du multiplexage qui consiste à transmettre simultanément un certain nombre de signaux sur une seule ligne s'est imposée. Le gain visé est simple : économiser le milieu de transmission en le partageant entre plusieurs signaux.
Tout d'abord, on a eu la possibilité d'investir dans la technologie TDM (Time Division Multiplexing) : cette technique permet une division des signaux selon des périodes de temps.
Ainsi, on transmet quelques signaux distincts sur une seule fibre en employant des segments de temps préalablement définis. On peut alors atteindre des débits de 10 Gbit/s mais la nécessité de réaliser de gros investissements dans de nouvelles infrastructures la rend trop coûteuse.
De plus, les demandes de débits étant toujours croissantes et comme des développements ont permis l'augmentation de la bande passante des fibres optiques, on s'est tourné vers la technologie WDM (Wavelength Division Multiplexing).
Le multiplexage en longueur d'onde est une technique qui consiste à injecter simultanément sur une même fibre des signaux lumineux à des longueurs d'onde distinctes. La bande passante de la fibre optique étant de l'ordre de 45 Thz, elle présente alors un fort potentiel au multiplexage de très nombreux canaux sur de longues distances
La figure 1 nous montre un système classique basé sur la technique WDM. A l'émission, on multiplexe N canaux au débit nominal D, à la réception, on démultiplexe le signal global N x D en N canaux : la fibre transporte un multiple de N canaux ce qui est par conséquent équivalent en terme de capacité à N fibres transportant chacune un canal.
Cette approche permet par conséquent d'augmenter la capacité d'un réseau de manière importante sans modifier son infrastructure physique.
Figure 1
Comme la fibre optique de silice a son minimum d'atténuation dans la troisième fenêtre optique (autour de 1550 nm), la norme de l'union internationale des télécommunications ITU-T G 692 (Interfaces optiques pour systèmes multi-canaux avec amplificateurs optiques) a défini un peigne de longueurs d'onde autorisées dans la seule fenêtre de transmission 1530-1565 nm (appelée bande C).
Elle normalise l'espacement en nanomètre (nm) ou en Gigahertz (GHz) entre deux longeurs d'onde permises de la fenêtre : 200 GHz ou 1,6 nm et 100 GHz ou 0,8 nm.
La technologie WDM est dite dense (DWDM pour Dense WDM) lorsque l'espacement utilisé est égal ou inférieur à 100 GHz. Des systèmes à 50 GHz (0,4 nm) et à 25 GHz (0,2 nm) ont déjà été testés et permettent de multiplexer des centaines de longueurs d'onde, on parlera alors de U-DWDM (Ultra - Dense Wavelength Division Multiplexing).
Les premiers systèmes WDM apparus vers 1995 offraient des débits de 10 Gbit/s (soit 4 canaux multipléxes sur la bande C ayant une capacité nominale de 2,5 Gbit/s).
Les systèmes WDM / DWDM commercialisés aujourd'hui comportent de 4 à 80, voire 160 canaux optiques, ce qui permet d'atteindre des capacités de 10 à 200 voire 400 Gb/s en prenant un débit nominal de 2,5 Gb/s.
Des débits nominaux de 40 Gb/s ont été atteints et ont permis d'obtenir 3,2 Tb/s avec 80 canaux optiques multipléxés sur la bande C.
En 2000, le réseau transatlantique FLAG ATLANTIC-1 est le premier réseau haut débit - longue distance avec une capacité de 1,28Tbit/s.
Its Analog Transmission
Attenuation Dispersion
Waveform after 1000 kmTransmitted data waveform
Fiber Attenuation
Telecommunications industry uses two windows: 1310 & 1550
1550 window is preferred for long-haul applications
Less attenuation Wider window Optical amplifiers
1310window
1550window
Dispersion
Dispersion causes the pulse to spread as it travels along the fiber
Chromatic dispersion is important for singlemode fiber Depends on fiber type and laser used Degradation scales as (data-rate)2
Becomes an issue at OC-192
Interference
EDFAs Enable DWDM
120 km
TerminalTerminal
EDFA - 1R (Reamplify)
Terminal
EDFA amplifies all s
Terminal
Terminal
Terminal
Terminal
Terminal
The Cisco® ONS 15501 is a low-noise, gain-flattened C-band optical erbium doped fiber amplifier (EDFA) designed to extend the distance of today's high-speed optical infrastructure.
The Cisco ONS 15501 complements the Cisco ONS 15500 dense wavelength-division multiplexing (DWDM) solution, providing customers with the capability to extend their 100-GHz, 32-channel, 2.5-Gbps, or 10-Gbps optical infrastructure over greater distances.
Furthermore, the Cisco ONS 15501 integrates with the Cisco Catalyst® 6500 Series, Cisco 7600 Series, and Cisco 12000 Series to provide inter-point-of-presence (POP) extension and the interconnection of remote campuses over 10 Gigabit Ethernet or SONET/SDH OC-192/STM-64.
the Cisco ONS 15501 incorporates features such as 17-dB constant flat gain, automatic gain control (AGC), and low noise figure for excellent optical signal-to-noise ratio (OSNR) characteristics.
DWDM System Design
1550
1551
1552
1553
1554
1555
1556
1557
0
1
2
3
4
5
6
7
0
1
2
3
4
5
6
7
Amplify
DW
DM
Filt
er
Op
tic
al C
om
bin
er
Data
Rate
Protection for IP over DWDM
Optical protection is not sufficient Only protects transmission infrastructure
Layer 3 must provide path restoration Opportunity for differentiation at the service level
Optical Cloud
Conclusion - IP over DWDM
DWDM provides Tbps of capacity
IP directly over DWDM is a reality
Niveaux d’architecture
Réseaux de niveau physique SONET/SDH La fibre optique RPR (IEEEE 802.17)
Réseaux de niveau trame Ethernet Relais de trames ATM
Réseaux de niveau paquet IP
Réseaux de niveau 1 sur fibre optique
IP
RPR MAC HDLC/PPP ATMEthernet MAC
PRC-PHY10GigEPHY
GigEPHY
SONET/SDH
Fibre optique
RPR: Resiliant Packet Ring 802.17POS: Packet over SONET
WDM: Wavelength Division MultiplexingWWDM:Wide WDMDWDM: Dense WDM
IEEE 802.17 IEEE 802.3
POS
AAL5
WDM, WWDM, DWDM