Dim Réseau ADSL

RAPPORT DE PROJET DE FIN DETUDES

Filire

Ingnieurs en Tlcommunications

Option

Ingnierie des rseaux (IRES)

Etude et dimensionnement dun rseau

ADSL via les architectures

ATM et Ethernet

Elabor par :

Farhani MARZOUKI

Encadr par :

M. Rached HAMZA

M. Elaid OMRI

Ce projet a t ralis en collaboration avec NCR Tunisie

Anne universitaire : 2004/2005

RemerciementsRemerciementsRemerciementsRemerciements

Je remercie Monsieur Elaid OMRIElaid OMRIElaid OMRIElaid OMRI pour la chance quil ma offerte en

travaillant sous son honorable encadrement la socit NCR Tunisie. Sa

comptence et ses conseils ont t judicieux en maintes occasions. A lui, mes

estimes, mon respect et ma profonde gratitude.

Je remercie vivement Monsieur Rached HAMZARached HAMZARached HAMZARached HAMZA pour son suivi et son

aide. Son soutien moral et scientifique a t inestimable pour mener bien le

droulement de ce travail.

Il mest aussi agrable et plaisant de remercier tout le personnel de NCR

Tunisie et tous mes enseignants de lcole suprieure des communications de

Tunis, SupCom, pour qui je tmoigne sincre admiration et haute considration.

Sans oublier tous mes collgues dont toute ma gratitude pour leur

chaleureuse collaboration, leur patience et leur disponibilit pour maider de prs

ou de loin effectuer ce travail.

iTable des matires Introduction gnrale............................................................................................................... 1

Chapitre 1 : Technologie ADSL.............................................................................................. 4 1.1 Introduction ...................................................................................................................... 4 1.2 Principe de lADSL.......................................................................................................... 5

1.2.1 Technologie ADSL ................................................................................................... 5 1.2.1.1 Prsentation de la paire de cuivre........................................................................... 5 1.2.1.2 Problmes lis la paire de cuivre : ....................................................................... 6 1.2.1.3 Quest-ce que lasymtrie ?.................................................................................... 6 1.2.2 Notion de dbit .......................................................................................................... 6

1.3 Techniques de codage ...................................................................................................... 8 1.3.1 FDM .......................................................................................................................... 8 1.3.2 TDM .......................................................................................................................... 9

1.4 Techniques de modulation ............................................................................................... 9 1.4.1 DMT .......................................................................................................................... 9 1.4.2 CAP ......................................................................................................................... 11

1.5 Modle de rfrence dun rseau ADSL ........................................................................ 12 1.6 Trame et canaux ADSL.................................................................................................. 16

1.6.1 Trame et super-trame ADSL................................................................................... 16 1.6.2 Canaux de transport ADSL ..................................................................................... 18 1.6.3 Modes de distribution ADSL .................................................................................. 19

1.7 Intrts de lADSL ......................................................................................................... 20 1.8 Conclusion...................................................................................................................... 20

Chapitre 2 : Architectures des accs ADSL......................................................................... 23 2.1 Introduction .................................................................................................................... 23 2.2 Architecture ATM dans la boucle locale........................................................................ 23 2.3 Architecture ADSL bases ATM ................................................................................... 24

2.3.1 Configuration du rseau .......................................................................................... 24 2.3.2 Protocoles mis en jeu............................................................................................... 26 2.3.2.1 Modem USB......................................................................................................... 27 2.3.2.2 Modem Ethernet ................................................................................................... 28

2.4 Architecture ADSL base Ethernet ................................................................................ 30 2.4.1 Introduction ............................................................................................................. 30 2.4.2 Solution Ethernet pour laccs ADSL..................................................................... 31 2.4.3 Composants de larchitecture Ethernet ................................................................... 32 2.4.3.1 DSLAM IP ........................................................................................................... 32 2.4.3.2 Commutateur Ethernet ......................................................................................... 32 2.4.3.3 BAS ...................................................................................................................... 33 2.4.4 Avantages de la solution Ethernet ........................................................................... 33

2.5 Conclusion...................................................................................................................... 33

ii

Chapitre 3 : Etude comparative des architectures ATM et Ethernet ............................... 35 3.1 Etude comparative entre ATM et Gigabit Ethernet........................................................ 35

3.1.1 Introduction ............................................................................................................. 35 3.1.2 ATM et Gigabit Ethernet......................................................................................... 35 3.1.3 ATM QoS et Ethernet CoS...................................................................................... 36 3.1.4 Technologie LAN.................................................................................................... 37 3.1.5 Optimisation du contrle du rseau......................................................................... 37 3.1.6 Directives d'application ........................................................................................... 39

3.2 Etude du rseau daccs de Tunisie Tlcom................................................................. 40 3.2.1 Introduction ............................................................................................................. 40 3.2.2 Choix de la solution Ethernet .................................................................................. 41 3.2.3 Etude de cas............................................................................................................. 41 3.2.4 Architecture du rseau............................................................................................. 42 3.2.5 Comparaison DSLAM ATM et DSLAM IP ........................................................... 43

3.3 Solution PARADYNE.................................................................................................... 43 3.3.1 Ethernet au rseau daccs ...................................................................................... 44 3.3.2 Solution transport .................................................................................................... 44 3.3.3 Solution Ethernet au WAN : Ethernet sur T1/E1.................................................... 45

3.4 Etude financire.............................................................................................................. 46 3.4.1 Introduction ............................................................................................................. 46 3.4.2 Cots faibles de lEthernet ...................................................................................... 46 3.4.3 Cots d'exploitation................................................................................................. 47 3.4.4 Avantages de la solution Ethernet de PARADYNE ............................................... 52

3.5 Conclusion...................................................................................................................... 52

Chapitre 4 : Planification et dimensionnement dun rseau ADSL .................................. 55 4.1 Introduction .................................................................................................................... 55 4.2 Processus de planification et de dimensionnement ........................................................ 56 4.3 Donnes ncessaires pour la planification ..................................................................... 58

4.3.1 Distribution et catgories des abonns .................................................................... 58 4.3.2 Prvision du trafic ................................................................................................... 59

4.4 Positionnement des centraux et affectation des DSLAM............................................... 60 4.4.1 Emplacement des centraux...................................................................................... 60 4.4.2 Equipements ncessaires ......................................................................................... 61 4.4.3 Capacit du rseau et dbit de transmission............................................................ 61 4.4.4 Qualit de service offerte ........................................................................................ 62

4.5 Dimensionnement dun rseau ADSL............................................................................ 63 4.5.1 Introduction ............................................................................................................. 63 4.5.2 Processus de dimensionnement ............................................................................... 64 4.5.3 Dimensionnement de lquipement DSLAM.......................................................... 64 4.5.4 Dimensionnement des Filtres .................................................................................. 65 4.5.5 Domaines daccs.................................................................................................... 65 4.5.6 Dimensionnement du module dalimentation ......................................................... 65 4.5.7 Dimensionnement des switchs ................................................................................ 65

4.6 Conclusion...................................................................................................................... 66

iii

Chapitre 5 : Dveloppement dun outil de dimensionnement............................................ 68 5.1 Introduction .................................................................................................................... 68 5.2 Langage JAVA............................................................................................................... 68 5.3 Avantages de JAVA ....................................................................................................... 68 5.4 Environnement du travail ............................................................................................... 69 5.5 Interfaces de loutil de dimensionnement ...................................................................... 70

5.5.1 Authentification....................................................................................................... 70 5.5.2 Quitter...................................................................................................................... 70 5.5.3 Configuration dune nouvelle zone ......................................................................... 71 5.5.4 Paramtres rseau .................................................................................................... 72 5.5.5 Services et QoS ....................................................................................................... 73 5.5.6 Rsultats obtenus..................................................................................................... 74

5.6 Conclusion...................................................................................................................... 75

Conclusion gnrale ............................................................................................................... 76

Annexes ................................................................................................................................... 78

Abrviations............................................................................................................................ 87

BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................. 89

iv

Liste des figures Figure 1.1: Connexion ADSL sur cble tlphonique ............................................................... 5 Figure 1.2 : Utilisation de la bande passante par DMT............................................................ 10 Figure 1.3 : Constellation pour un codage de ligne 2-CAP et 64-CAP................................. 11 Figure 1.4 : Architecture de rfrence dun rseau ADSL....................................................... 12 Figure 1.5 : Rle du filtre dans la connexion ADSL................................................................ 14 Figure 1.6 : Positionnement du DSLAM ................................................................................. 15 Figure 1.7 : Format dune super-trame ADSL ......................................................................... 16 Figure 1.8 : Mode de distribution ADSL ................................................................................. 19

Figure 2.1 : Architecture ADSL base ATM ........................................................................... 25 Figure 2.2 : Connexion avec modem USB............................................................................... 28 Figure 2.3 : Connexion avec modem Ethernet ......................................................................... 29 Figure 2.4 : Architecture Ethernet pour accs ADSL .............................................................. 31

Figure 3.1 : ATM et gigabit Ethernet ....................................................................................... 36 Figure 3.2 : Optimisation du contrle du rseau LAN par packet et/ou par cellule................. 38 Figure 3.3. : Configuration des DSLAM esclaves et matre .................................................... 42 Figure 3.4 : Architecture simplifie dun accs ADSL se basant sur Ethernet ........................ 43 Figure 3.5 : Cot bande passante/Gigabit/Interface ................................................................. 46 Figure 3.6 : Cot total pour fournir la bande passante un NSP Amricain ........................... 48 Figure 3.7 : Cot oprationnel des rseaux Ethernet et ATM.................................................. 48 Figure 3.8 : Cot total dinstallation dquipement ................................................................. 50 Figure 3.9 : Cot dachat dquipement/Mbit/s ....................................................................... 50 Figure 3.10 : Cot gestion et approvisionnement/client .......................................................... 51 Figure 3.11 : Cot mises niveau annuelles/client pour IP/ATM et IP/Ethernet .................... 51

Figure 4.1 : Processus gnral de planification dun rseau filaire.......................................... 56 Figure 4.2 : Processus de planification et de dimensionnement dun rseau ADSL ............... 57 Figure 4.3 : Processus dingnierie du rseau .......................................................................... 63 Figure 4.4 : Etapes de dimensionnement ................................................................................. 64

Figure 5.1 : Organigramme de loutil de dimensionnement .................................................... 69 Figure 5.2 : Interface authentification ...................................................................................... 70 Figure 5.3 : Quitter linstallation.............................................................................................. 71 Figure 5.4 : Nouvelle configuration dune zone tudier........................................................ 72 Figure 5.5 : Spcification des taux de pntration ................................................................... 73 Figure 5.6 : Qualit de service et taux de contention ............................................................... 74 Figure 5.7 : Calcul des rsultats ............................................................................................... 75

vListe des tableaux Tableau 1.1 : Porte des services descendants en ADSL........................................................... 7 Tableau 1.2 : Types des modems ADSL.................................................................................... 7 Tableau 1.3 : Super-trame ADSL............................................................................................. 17 Tableau 1.4 : Trame ADSL...................................................................................................... 17 Tableau 1.5 : Comparatif de vitesse de tlchargement par type de technologie .................... 20

Tableau 2 : Diffrents composants de larchitecture ADSL base ATM ................................ 26

Tableau 3.1 : Comparaison entre Gigabit Ethernet et ATM .................................................... 40 Tableau 3.2 : Dbits daccs ADSL offerts.............................................................................. 40 Tableau 3.3 : Configuration des DSLAM et des accs ADSL................................................. 41 Tableau 3.4 : Comparaison des cots des ports OC-3 et GigE ................................................ 47

Tableau 4 : Estimation des dbits crtes par application.......................................................... 60

SupCom NCR Tunisie Introduction gnrale

Farhani MARZOUKI_2005 1

Introduction gnrale

Les rseaux des tlcommunications ont subi plusieurs volutions pendant les annes 90.

Ces volutions concernent aussi bien des aspects technologiques que financiers. Lmergence des

communications multimdia ainsi que la prise en compte des services volutifs de lInternet sont

les deux exemples les plus marquants.

Avec le dveloppement du rseau Internet, et la constante augmentation de la demande en

largeur de bande, les oprateurs de rseau, comme les fabricants d'quipements, ont t amens

reconsidrer leurs offres de services, la structuration de leur rseau, leurs gammes de produits,

etc.

La croissance du trafic de donnes est plus de dix fois suprieure celle du trafic

tlphonique et, selon les estimations, ce type de trafic reprsentera prochainement 80% de la

totalit du trafic achemin par les rseaux de tlcommunication [1]. En raison de cette volution

trs rapide, les rseaux tlphoniques classiques, capables d'acheminer galement un trafic de

donnes, vont faire place des rseaux de transmission de donnes capables galement

d'acheminer du trafic tlphonique.

Par ailleurs, pour garantir la qualit de service, il faut soit accrotre la capacit des rseaux

des tlcommunications existants, soit implanter de nouveaux rseaux, voire de nouvelles

techniques daccs.

Actuellement, plusieurs systmes de rseaux daccs sont disponibles sur le march

mondial : raccordement des abonns par fibre optique, nuds daccs bass sur la hirarchie

numrique synchrone (SDH), systme daccs radio, systme daccs xDSL

La nouvelle technologie utilise dans le rseau d'accs est dnomme xDSL (Digital

Subscriber Line - ligne numrique d'abonn), qui permet d'obtenir des dbits allant jusqu' des

Mbit/s avec les anciens fils de cuivre pour une distance associe la boucle comprise entre

quelques centaines de mtres et 6 km.

La technologie ADSL est la plus intressante lorsque l'on cherche mettre niveau un

rseau d'accs fils de cuivre. Avec cette technique, une partie importante (en gnral le tronon

de 2 3 Km le plus proche du central local) d'une connexion paires torsades en cuivre

existante peut acheminer des dbits beaucoup plus importants, typiquement de l'ordre de 2 Mbit/s

SupCom NCR Tunisie Introduction gnrale


(ou plus encore sur de petites distances), sans qu'il soit ncessaire d'ajouter des dispositifs

d'amplification.

La technologie consiste partager le spectre disponible (modulation par rpartition en

frquence) en trois canaux d'information, savoir un canal aval grand dbit, un canal dbit

moyen et un canal tlphonique traditionnel. Le canal tlphonique classique est driv du

modem numrique par un systme de filtres, ce qui garantit la continuit du trafic tlphonique

classique mme en cas de panne du systme ADSL. La technologie daccs considre est un

multiplexeur daccs DSL (DSLAM) utilisant la technologie de ligne numrique dabonn

asymtrique (ADSL).

Cest sur laccs par la technologie ADSL et les architectures sur lesquelles elle se base

que porte le thme gnral de ce Projet de Fin dEtudes.

La planification et le dimensionnement dun rseau de donnes haut dbit ADSL sont

sans doute un processus important et plus dlicat lors de limplantation des systmes, dont le

rsultat conditionne les performances et la fiabilit. Il est vident quun rseau mal dimensionn

se traduira par une qualit de service mdiocre, un taux de blocage lev et des investissements

non optimiss.

Dans le cadre de ce Projet de Fin dEtudes nous nous proposons de faire une tude

comparative au niveau des architectures sur lesquelles se base ADSL ainsi quune tude

financire du rseau.

Le mmoire comprend deux parties principales. La premire partie est dordre thorique,

dans laquelle nous prsentons la technologie ADSL, savoir ses caractristiques et son principe.

De mme cette partie est consacre ltude des deux architectures savoir ATM et Ethernet

utilises comme rseau de transport pour les services ADSL.

La deuxime partie est consacre en premier lieu une tude comparative des rseaux

ATM et Ethernet en se basant sur laspect architectural et financier et en second lieu la

planification et le dimensionnement dun rseau ADSL.

Enfin nous prsentons un outil de dimensionnement dun rseau ADSL dvelopp au

cours de ce projet.

SupCom NCR Tunisie Chapitre 1 : Technologie ADSL


TTeecchhnnoollooggiieeAADDSSLL

Chapitre

1



Chapitre 1 : Technologie ADSL

1.1 Introduction

La technologie DSL (Digital Subscriber Line, ligne numrique dabonns) est une

technologie de modem qui utilise les lignes torsades du tlphone pour transporter des donnes

haut dbit, comme du contenu multimdia et de la vido, vers les abonns au service. Le sigle

xDSL recouvre plusieurs formes analogues, mais concurrentes des technologies DSL. Parmi

celles-ci figurent : ADSL (Asymetric DSL), SDSL (Symetric DSL), HDSL (High bit rate DSL),

HDSL-2, G.SHDSL, IDSL (ISDN DSL) et VDSL (Very-high rate DSL). Les technologies xDSL

suscitent un grand intrt de la part des implmenteurs et des fournisseurs de services en raison

de leurs promesses doffrir des dbits levs des emplacements disperss, et ce, au prix de

modifications mineures des infrastructures des oprateurs tlphoniques.

Les services xDSL sont des accs ddis, point--point, au rseau public sur paire

torsade en cuivre. Ils utilisent la boucle locale (les derniers kilomtres) entre les locaux dun

fournisseur de service rseau (NSP, Network Service Provider) et le site du client. Ils peuvent

aussi employer des boucles locales cres entre des immeubles ou entre des campus. A lheure

actuelle, la majeure partie des dploiements DSL sont ADSL et sont principalement dlivrs aux

particuliers.

La technologie ADSL (Asymmetric Subscriber Line) est asymtrique. Elle est caractrise

par une bande passante descendante (depuis les locaux dun NSP vers le site du client) suprieur

la bande passante montante (depuis labonn vers le bureau central). Cette asymtrie, associe

un accs permanent (ce qui limine la phase dtablissement des appels), rend lADSL idale

pour la navigation Internet/Intranet, la vido la demande et laccs LAN distant.

Bien que lADSL ne soit pas encore dploy sur la totalit du territoire, il reprsente

actuellement le meilleure rapport qualit/prix pour accder en haut dbit Internet. Cela aussi

bien pour les particuliers que pour les entreprises.

En effet, de part son dbit, sa tarification et la permanence de la connexion, lADSL se positionne

comme la technologie idale pour connecter les rseaux locaux dune PME/PMI Internet, ou

bien pour des particuliers.



1.2 Principe de lADSL

1.2.1 Technologie ADSL

L'ADSL est une technologie permettant de faire passer de hauts dbits sur la paire de

cuivre utilise pour les lignes tlphoniques de la Boucle Locale. La technique consiste utiliser

les frquences supra vocales laisses libres par le service tlphonique traditionnel. Loprateur

de tlcoms proposant le service ADSL installe du matriel dans ses rpartiteurs (DSLAM) et un

modem chez labonn. Les dbits constats sont de 10 25 fois plus levs quun modem 56K

classique.

1.2.1.1 Prsentation de la paire de cuivre

Dans la chane qui relie l'internaute au reste du monde, le point faible se situe sur la partie

reliant le modem du particulier au central tlphonique.

Cette jonction est constitue de fils de cuivre qui, croyait-on par mconnaissance, ne pouvait

supporter des vitesses de communication dpassant quelques dizaines de Kbit par secondes.

En fait, les possibilits des fils de cuivre taient sous-utilises car le rseau tlphonique a

d'abord t conu pour transporter de la voix et dans cette optique, la bande passante utilise par

les quipements de communication classiques est de l'ordre de 3.3 KHz.

Or, les caractristiques physiques des lignes d'abonns permettent en ralit de supporter

la transmission de signaux des frquences pouvant atteindre 1 Mhz.

Figure 1.1: Connexion ADSL sur cble tlphonique

Modem

Cble tlphonique

Internet

RTC

Partie ADSL

Partie RTC



1.2.1.2 Problmes lis la paire de cuivre :

Dans un rseau tlphonique, de multiples paires de fils tlphoniques sont regroupes

dans un mme cble. Les signaux cres des interfrences magntiques : c'est la diaphonie. De

plus, souvent le rseau tlphonique est ancien et la paire de cuivre est dgrade. Ces problmes

limitent le dbit obtenu. De mme, dans un cble paires torsades, quelques unes de ces paires

noffrent pas une qualit suffisante pour les signaux DSL.

1.2.1.3 Quest-ce que lasymtrie ?

En tudiant diffrents cas de figures, on sest aperu quil tait possible de transmettre les

donnes plus rapidement dun central vers un utilisateur que lorsque lutilisateur envoie des

informations vers le central, ceux-ci sont plus sensibles aux bruits causs par des perturbations

lectromagntiques car plus on se rapproche du central, plus la concentration de cble augmente

et donc ces derniers gnrent plus de diaphonie.

Lide est donc dutiliser un systme asymtrique, en imposant un dbit plus faible de labonn

vers le central.

1.2.2 Notion de dbit

Techniquement, lADSL permet des dbits de 8Mbps en voie descendante et de 1 Mbps

en voie montante. Pour pouvoir bnficier de tels dbits il faut tre trs proche du central.

On utilise les termes suivants :

Le dbit ascendant : cest le dbit offert de labonn vers le serveur (jusqu 1Mbit/s).

Le dbit descendant : cest le dbit offert dans lautre sens (jusqu 8Mbit/s).

Sur ces deux dbits se greffent deux autres caractristiques :

Le dbit minimum garanti : il dfinit le dbit que lon garantit au client 100% du temps.

Ce dbit est garanti de bout en bout sous rserve du respect de certaines rgles de

dimensionnement du site central.

Le dbit crte : (qui peut aussi tre appel Burst) : cest le dbit instantan que le

client peut potentiellement atteindre pendant une dure limite. Pour atteindre ce burst, il

faut imprativement que le site qui concentre les flux en provenance des accs ADSL soit

dimensionn afin dabsorber les burst.



Cependant ces dbits ne sont pas fixes pour tous et dpendent de lloignement de

labonn par rapport son commutateur de rattachement. Pour obtenir une qualit de service

satisfaisante, la distance sparant ces deux derniers doit tre de moins de 3 kilomtres, mme si

elle est envisageable jusqu 6 kilomtres.

En Tunisie les offres ne dpassent pas aujourdhui les 2Mbps. Pour le grand public, les offres

commerciales vont de 64Kbps 1Mbps.

Le dbit d'une ligne ADSL est fonction :

du matriel utilis ;

de la longueur de la ligne ;

de la qualit de la ligne.

Les dbits normaliss pour lADSL par lANSI (sous la rfrence ANSI T1.413) ainsi que

par lUIT-T (sous la rfrence G.992.1) sont de 1.5 Mbit/s 6.1 Mbit/s dans le sens descendant et

de 16 Kbit/s 640 Kbit/s pour le sens montant [2].

Le tableau suivant illustre cette situation dans le cas du dbit descendant [2].

Dbits (Mbit/s) Porte (mtres)

1.54 (T1) 5400

2.048 (E1) 4800

6.312 (T2) 3600

8.448 (E2) 2700

Tableau 1.1 : Porte des services descendants en ADSL La norme ADSL dfinit trois classes de modems ADSL : 2M-1, 2M-2, 2M-3 (voir le tableau suivant) [3]:

Type de modem 2M-1 2M-2 2M-3

Dbit descendant 6.144 Mbit/s 4.096 Mbit/s 2.048 Mbit/s

Dbit montant 64 Kbit/s 64 Kbit/s 16 Kbit/s

Porte cble 0.5 mm 5500 mtres _ 3700 mtres

Porte cble 0.4 mm 4600 mtres _ 2700 mtres

Tableau 1.2 : Types des modems ADSL



1.3 Techniques de codage

1.3.1 FDM

FDM (Frequency Division Multiplexing) est une technique de multiplexage par

rpartition de frquence (MRF). Elle est utilise pour accrotre les dbits sur paires torsades et

plus particulirement des lignes tlphoniques.

Le multiplexage frquentiel consiste partager la bande de frquence disponible en un certain

nombre de canaux ou sous bandes plus troits et affecter en permanence chacun de ces canaux

un utilisateur ou un usage exclusif.

Lorganisation du groupe primaire ou groupe de base utilis en tlphonie est base sur un

multiplexage frquentiel. Ce dernier consiste regrouper 12 voix tlphoniques de 4000 Hz

chacune (3000 Hz utilisables plus 2 espaces inter-bandes de 500 Hz) ce qui donne une largeur de

bande de 48 kHz rpartie entre 60 et 108 kHz.

On trouve galement un bon exemple de lutilisation de FDM avec ADSL (Asymmetric

Digital Subscriber Line). ADSL est n de lobservation quune ligne tlphonique possde une

bande passante denviron 1 Mhz dans laquelle seule, une largeur de bande de 4 Khz est utilise

pour les communications tlphoniques. Il reste donc une bande passante importante disponible

pour un autre usage. Cest un multiplexage en frquence qui va permettre son utilisation :

Une bande de 4 kHz est rserve pour la tlphonie classique (POTS : Plain Old

Telephone Service) ;

Une bande est rserve pour le flux de donnes usager vers rseau. (Upstream Data : Voie

montante) ;

Une bande est rserve pour le flux de donnes rseau vers usager. (Dowstream Data :

Voie descendante).

Lensemble de la bande passante stend sur 1,1 MHz.

Le canal ddi au tlphone est spar des canaux ddis aux donnes par un filtre passe-bas

(Splitter) passif. Le filtre envoie galement lintgralit du signal au modem ADSL (ATU-R :

ADSL Transceiver Unit-Remote). Celui-ci est dot dun filtre passe-haut qui limine le canal

ddi au tlphone. Le signal est ensuite trait par la technologie DMT pour tre transmis

lquipement informatique via une liaison de type Ethernet 10BaseT ou ATM.



1.3.2 TDM

La technologie TDM (Time Division Multiplexing ou Multiplexage Temporel) permet

d'chantillonner les signaux de diffrentes voies faibles dbits et de les transmettre

successivement sur une voie haut dbit en leur allouant la totalit de la bande passante.

On retrouve ce type dutilisation sur les canaux T1 aux Etats-Unis qui regroupent par

multiplexage temporel 24 voies 64 Kbit/s en une voie 1,544 Mbit/s ou sur les canaux E1 en

Europe qui regroupent 30 voies analogiques en une voie 2,048 Mbit/s.

1.4 Techniques de modulation Le but des technologies xDSL est de doper la communication sur le rseau tlphonique

existant. Il s'agit de mettre en oeuvre de nouvelles techniques de traitement du signal permettant

d'augmenter le dbit. Pour l'ADSL, la cl rside dans la modulation.

Il existe diffrentes faons de traiter la porteuse HF, en fonction de la donne transmettre; on

utilise pour cela les techniques Carrier Amplitude/Phase Modulation (CAP) et Discret Multitone

Modulation (DMT).

1.4.1 DMT

Le principe de DMT est de sparer la bande passante en 256 sous-bandes distinctes et de

placer le signal digital sur des porteuses analogiques.

DMT utilise le spectre entre 26 Khz et 1.1 Mhz pour les donnes. Pour inclure le service POTS

(Plain Old Telephone Service), DMT utilise le spectre de 0 4 Khz. Le spectre au-dessus de 26

Khz est divis en 256 canaux.

DMT va en outre permettre d'adapter dynamiquement la capacit de chaque canal en fonction des

caractristiques de la ligne ce moment. La bande passante restante sera utilise pour la

transmission des informations de contrle propres ADSL.



Figure 1.2 : Utilisation de la bande passante par DMT

La division de la bande passante disponible en un ensemble de sous canaux indpendants,

est la cl des performances obtenues par DMT. En mesurant la qualit de chaque sous canal et en

allouant un nombre de bits par canal bas sur la qualit de ce canal, DMT optimise le signal

transmis sur chaque ligne. Ainsi, DMT vite d'utiliser des zones de la bande passante o

l'attnuation du signal est trop importante. Quand un systme DMT est en opration, la qualit de

chaque sous-canal est constamment surveill, et des ajustements sont raliss sur la distribution

des bits pour maintenir les performances dsires.

Donc si la qualit d'un sous-canal se dgrade au point que les performances du systme soient

compromises, un ou plusieurs bits de ce sous-canal sont dplacs vers un canal qui peut

transporter des bits supplmentaires.

La bande passante est divise en un grand nombre de canaux indpendants, chacun

pouvant supporter un nombre de bits proportionnel son rapport signal/bruit.

L'adaptation de la charge est ralise en augmentant ou diminuant simplement le nombre de bits

support par chaque canal. Par exemple, en ADSL, la bande passante rserve aux transferts

d'lments autres que la voix et les informations de contrle est divise en 256 canaux

indpendants. Chaque canal possde une bande passante de 4 Khz.

Donnes Montantes

Donnes Descendantes

Exemple de bandes non utilises : Dgradation

4 kHz 1,1 MHz25 kHz

Variation3 dB

Frquence

Densit spectrale de puissance



Donc thoriquement, le dbit maximum d'informations "downstream", c'est dire du serveur vers

le client, est de 256 canaux * 15 bits/canal * 4 Khz = 15 Mbps [2].

1.4.2 CAP

CAP utilise aussi bien la modulation de phase que la modulation d'amplitude.

L'ensemble des combinaisons de bits qu'on peut envoyer un instant de modulation donn se

nomme une constellation. Chaque combinaison possible de bits est reprsente par un point de

cette constellation. Ces combinaisons de bits sont obtenues par une combinaison de plusieurs

valeurs d'amplitude possibles ainsi que par des dcalages de phase. La figure ci-dessous donne un

exemple de constellation pour un 2-CAP (un dcalage de phase de 180 et un niveau d'amplitude)

et un 64-CAP (dcalages de phase de 90 et quatre niveaux d'amplitude).

Figure 1.3 : Constellation pour un codage de ligne 2-CAP et 64-CAP

Les metteurs-rcepteurs CAP peuvent utiliser des constellations multiples qui crent 2n

valeurs. Cependant en raction aux diffrentes conditions de la ligne (bruit, dfauts...), les

algorithmes CAP peuvent tendre et contracter ces constellations (c--d N-CAP = 512-CAP, 64-

CAP, 4-CAP, etc..). Cette capacit changer la taille des constellations est une des deux faons

utilises par CAP pour s'adapter aux caractristiques de la ligne. L'autre mthode est simplement

de rduire la bande passante utilise.

Contrairement DMT, CAP ne subdivise pas la bande passante disponible au dessus des 4KHz

en canaux troits. CAP peut augmenter ou diminuer la largeur de bande qu'il utilise par incrment

de 1Hz.

Constellation a 64 tats Constellation

a 2 tats

x

y



Dans les systmes CAP, seulement deux canaux sont requis en plus de celui utilis par le

tlphone: "upstream" et "downstream". Ces canaux sont spars par la technique de

multiplexage FDM vu prcdemment.

1.5 Modle de rfrence dun rseau ADSL L'ADSL est une technique rcente qui permet d'utiliser, sur de courtes distances, les lignes

tlphoniques classiques mais avec un dbit trs suprieur celui des normes plus classiques

(V34 ou V90), chaque extrmit de cette ligne tlphonique est plac un modem ADSL. La

norme ANSI T1.413 prcise les diffrents points de rfrence spcifiant les interfaces respecter

entre les diffrents constituants dun accs ADSL. LETSI sest inspir de cette norme ANSI

pour en dfinir une version adapte au march europen en 1996.

La figure suivante dcrit les diffrents quipements utiliss ainsi que les diffrentes interfaces :

Figure 1.4 : Architecture de rfrence dun rseau ADSL

ATU-R

Filtrepasse-haut

Filtre passe-bas

Filtre slectif-R(splitter-R)

ATU-C Rseau large bande

RTC

CAA ou CL

Filtre slectif-C(splitter-C)

Filtrepasse-haut

Filtre passe-bas

Vc

Uc2Ur2

Uc

Ur

Rseau local

T/S

NT



ATU-C : (ADSL Transmission Unit at the Central Office Side) = Terminaison de Ligne

ADSL. Cest le modem ADSL ct rseau qui ralise les oprations suivantes :

Transferts des donnes arrivant du rseau de transport vers des sous canaux DMT.

Dfinition et mise en place des codes de dtection et de correction derreurs

associs aux donnes transmettre.

Intgration des donnes dans les trames et des super-trames de la couche physique

ADSL.

Codage des trames au moyen du code DMT.

Emission des trames sur la ligne dabonn.

ATU-R : (ADSL Transmission Unit at the Remote Side) = Terminaison du rseau ADSL.

Cest le modem ADSL ct usager. Ce modem est aliment localement et peut tre coupl

un commutateur local.

Le modem ADSL module et dmodule les donnes numriques en utilisant des

algorithmes complexes, de sorte qu'elles puissent tre transmises sur la paire torsade. Les

modems effectuent un traitement spcifique du signal pour rduire linfluence du bruit et

supprimer les chos parasites.

A quoi sert un filtre (splitter) ? Prsent ct client et commutateur, il se prsente sous

forme dun coffret qui peut tre fix au mur. Ct client il permet de sparer les

frquences tlphoniques des frquences transportant les donnes, autrement dit, il offre

une prise pour le tlphone et une pour le modem ADSL. Au centre, il permet de diriger

les flux de donnes vers le DSLAM et le flux voix vers le rseau RTC. Cest un filtre

passe-bas qui a pour rle de laisser passer uniquement le signal tlphonique vers les

terminaux tlphoniques (le filtrage des hautes frquences des signaux ADSL se fait

quant lui dans le modem). Pour que le tlphone puisse recevoir son alimentation en

courant continu, le filtre doit offrir une bonne conduction des basses frquences.



Figure 1.5 : Rle du filtre dans la connexion ADSL

Linterface Vc : se situe entre le modem ATU-C et le commutateur. Elle spcifie la

connexion du modem ATU-C avec plusieurs types dquipements : un commutateur

ATM, un routeur IP, un commutateur X25, un commutateur relais de trames, etc. En cas

daccs simultan plusieurs de ces quipements, linterface Vc assure le multiplexage

des diffrents messages sur un mme lien. Cette interface Vc permet de dfinir 7 canaux

nots AS0, AS1, AS2, AS3 dune part, et LS0, LS1, LS2 dautre part. Les canaux ASx

sont unidirectionnels et permettent des communications descendantes du rseau vers la

boucle locale (simplex), alors que les canaux LSx sont bidirectionnels (duplex) et utiliss

pour les communications montantes.

Les interfaces Uc2 et Ur2 sparent respectivement les filtres slectifs splitter-C et

splitter-R des modems ATU-C et ATU-R.

Les interfaces Uc et Ur sparent respectivement la ligne dabonn des filtres splitter-C et

splitter-R.

NT : (Network termination), le modem ATU-R et le commutateur local constituent la

terminaison de rseau.

Linterface T/S : spare le commutateur local et le rseau local dusager.

Linterface Tr : spare le modem ATU-R et le commutateur local. Les canaux

descendants ASx ne peuvent tre utiliss que pour la rception des donnes. Le dbit

Entre de ligne Signaux voix et ADSL

Signal ADSL

Filtres enfichables

Signal tlphonique

Modem ADSL



montant tant plus faible que le dbit descendant, seuls les trois canaux duplex LS0, LS1

et LS2 sont multiplexs dans les trames transmettre.

Rseau local : Dans une petite entreprise, on peut regrouper les micro-ordinateurs sur un

mme rseau Ethernet, et raccorder ce dernier au modem ADSL via un concentrateur

(certains constructeurs envisagent de regrouper les deux appareils en un seul). On peut

ainsi interroger Internet partir de chacun des postes, en n'utilisant qu'une seule ligne

tlphonique et une seule adresse IP, si le modem permet d'attribuer l'adresse la vole.

Le DSLAM : (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) se trouve ct rseau, est

compos d un ensemble de modems ADSL (ATU-C), chacun tant lui-mme raccord

un coupleurs POTS. Le DSLAM est galement compos d'une Network Interface (NI) qui

permet d'assurer la connexion avec n'importe quel type de rseau (ATM, SDH, IP,

RTC) [4].

Le DSLAM ralise linterface entre les lignes ADSL et le rseau daccs. Il assure :

Le raccordement des lignes ADSL,

La sparation des bandes de frquences tlphoniques et des donnes,

La fonction modem ADSL.

Figure 1.6 : Positionnement du DSLAM

Network Interface

ATU-C

ATU-C

ATU-C

Backbone Network

(ATM, SDH, IP)

POTS Splitter

POTS Splitter

POTS Splitter

Usager

Usager

Armoire DSLAM

RTC



Tous les services disponibles sur le rseau (Internet, LAN, MAN, WAN, Tlshopping,

Vido) arrivent par broadband vers une station DSLAM pour tre ensuite redistribus vers les

utilisateurs. La maintenance et la configuration du DSLAM et des quipements ADSL est

effectue distance. Le BAS (Broadband Acces Server) ralise linterface entre le rseau de

collecte des lignes ADSL et les rseaux daccs aux fournisseurs daccs Internet. Il remplit entre

autres les fonctions suivantes :

Premire authentification des clients,

Routage des donnes vers les diffrents fournisseurs daccs.

1.6 Trame et canaux ADSL

1.6.1 Trame et super-trame ADSL

Une super-trame ADSL est compose dune squence de 68 trames de donnes

numrotes de 0 67. La super-trame se termine par lajout dun symbole de synchronisation de

mme dure quune trame de donnes. La dure dune super-trame ADSL est de 17 ms. La

rapidit (symbole de synchronisation compris) est de 4 KHz soit 4000 trames/s [2] [4].

Figure 1.7 : Format dune super-trame ADSL

Trame 0

Trame 1

Trame 2

Trame 34

Trame 35

Trame 66

Trame 67

Trame Sync

Supertrame ADSL de 17 ms

8 bits

Donnes Fast buffer Donnes Interleaved buffer

Trame de 250 `s

Fast byte Fast data bytes FEC



Trame n0 CRC 0 -7 Bits de correction d'erreurs

Trame n1 Indicators bits 0 7 Bits pour les fonctions OAM

(Operation And Maintenance)

Trame n2 33 trames "normales"





Trame n36 67 trames "normales"

Trame n68 Bits synch Bits de synchronisation

Tableau 1.3 : Super-trame ADSL

Fast byte Bits de syncro

Fast data

(les donnes rapides)

Donnes utilisateur

FEC (Forward Error Control) Bits de correction d'erreurs

Interleaved data

(les donnes lentes)

Donnes utilisateur

Tableau 1.4 : Trame ADSL

On peut remarquer en regardant ces formats de trames, qu'il existe un systme de

correction d'erreurs, prvu au sein mme d'ADSL. On pourrait donc placer ADSL entre le niveau

physique et le niveau liaison. En effet, la correction d'erreurs est normalement ddie au niveau

suprieur. Les donnes "upstream" et "downstream" sont places respectivement dans les

"interleaved buffer" et "fast data buffer". Les trames OAM sont des trames vhiculant des

informations propres la gestion du rseau (gestion de flux...). Les "indicators bits", quant eux

permettent de vhiculer des informations telles que les adresses des destinataires...



1.6.2 Canaux de transport ADSL

Le transfert des donnes entre le nud daccs ADSL et linterface de labonn est

effectu sous la forme de trames. Le flux binaire lintrieur des trames peut tre dcompos au

maximum en 7 canaux de transport.

Les canaux de transport simplex descendants sont de deux types [3]:

Les canaux descendants numrots par AS0, , AS3 (maximum 4),

Les canaux duplex numrots LS0, LS1, LS2 (maximum 3),

Chaque canal de transport peut tre programm pour transfrer un nombre multiple de 32 Kbit/s.

Le nombre de multiples de 32 Kbit/s est normalis via la notion de la classe de transport :

La classe 2M-1 : peut tre une combinaison dun trois canaux de transport descendants

fonctionnant avec le dbit de 2.048 Mbit/s : un canal 6.144 Mbit/s, un canal 4.096 Mbit/s

et un canal 2.048 Mbit/s, trois canaux 2.048 Mbit/s.

La classe 2M-2 : peut tre une combinaison dun ou deux canaux de transport descendants

fonctionnant avec le dbit de 2.048 Mbit/s : un canal 4.096 Mbit/s et deux canaux

2.048 Mbit/s.

La classe 2M-3 : est un canal simple de 2.048 Mbit/s (AS0).

Les canaux duplex comprennent un canal obligatoire de contrle qui porte le dbit de 116 ou 64

Kbit/s (LS0) et 1 2 canaux de transport LS1 et LS2. Le canal LS1 fonctionne avec le dbit de

160 Kbit/s et le canal LS2 avec le dbit de 384 Kbit/s ou 576 Kbit/s.

Selon la classe de transport nous avons :

La classe 2M-1 : configuration 1 : LS1 et LS2 160 Kbit/s + 384 Kbit/s

Configuration 2 : LS2 576 Kbit/s.

La classe 2M-2 : configuration 1 : LS1 160 Kbit/s

Configuration 2 : LS2 384 Kbit/s.

La classe 2M-3 : seulement une configuration : LS1 160 Kbit/s

Les canaux bidirectionnels ont une option pour le transport des cellules ATM dans un canal du

type LS2. Le canal LS2 peut porter des cellules formates pour le protocole dadaptation AAL5

(VBR- variable bit rate) ainsi que les cellules de AAL1 (CBR- constant bit rate).



1.6.3 Modes de distribution ADSL

Un lien ADSL ressemble une connexion par modem 56 Kbit/s, sauf quil offre un

dbit allant 6.144 Mbit/s. Un circuit ADSL offre un dbit constant (CBR). Les trames ADSL

portent des donnes rapides (audio, vido) avec un dlai court et stable, et les donnes moins

sensibles aux dlais mais sensibles aux erreurs (pages WEB par exemple).

Pour caractriser les catgories des donnes portes dans les trames ADSL, le Forum ADSL a

dfini quatre modes de distribution :

Le mode synchrone au niveau du bit (bit synchronous mode),

Le mode synchrone au niveau des paquets (packet adapter mode),

Le mode de multiplexage des paquets (end-to-end packet mode),

Le mode de multiplexage des cellules ATM (ATM mode).

Figure 1.8 : Mode de distribution ADSL

ATU-C ATU-R CBR- constant bit rate

TDM Interfaces utilisateur

Services commutation de circuits


TDM

Rseau local

Services commutation de circuits

Packet adapter


Multiplexage de paquets

Rseau local

Services commutation de paquets

Packet adapter


Multiplexage de cellules ATM

Rseau local

Services commutation ATM

Packet adapter



1.7 Intrts de lADSL LADSL fournit un accs trs rapide lInternet et aux rseaux locaux distance : 100

fois plus vite quun modem 56 kbit/s ( la norme V.90) [5].

Type de connexion Temps de tlchargement

6 Mbit/s : ADSL 10 secondes

1.5 Mbit/s 40 secondes

1 Mbit/s : cble 1 minute

128 Kbit/s : RNIS 7 minutes

Modem 56 Kbit/s 18 minutes

Tableau 1.5 : Comparatif de vitesse de tlchargement par type de technologie

LADSL permet de faire du temps rel, du multimdia interactif et de la diffusion de

vido de qualit broadcast pour des services tels que la vidoconfrence et vido sur

Internet, laccs aux services de vido la demande ou de formation distance. LADSL donne

accs simultanment au vocal et aux donnes, et il nest plus ncessaire de ddier la ligne de

labonn lun de ces services.

LADSL est une liaison prive et scurise. Il est galement une liaison permanente, qui ne

ncessite plus de composer un numro et dattendre la connexion.

1.8 Conclusion LADSL permet donc aux particuliers ou aux entreprises de se connecter Internet haut

dbit en utilisant les lignes tlphoniques classiques. Ltude de cette technologie permet de

conclure quil y a une exploitation judicieuse du spectre frquentiel et des possibilits dextension

future tant au niveau des services offerts quau niveau de la capacit (possibilit de voir des

vidos ou dcouter la radio en temps rel, capacit denvoyer ou de recevoir des e-mails de taille

plus grande, etc).



Pour loprateur, lADSL ne ncessite pas un investissement trop onreux, le dernier

kilomtre par lADSL est moins cher que lutilisation de la fibre optique. Lutilisation du rseau

tlphonique existant permet denvisager un grand nombre dabonns potentiels.

A travers ce rseau tlphonique, la technique ADSL empreinte quelques architectures

des rseaux large bande existants dans le territoire tlcom. Une tude de ces architectures est le

sujet du chapitre suivant.

SupCom NCR Tunisie Chapitre 2 : Architectures des accs ADSL


AArrcchhiitteeccttuurreessddeess aaccccss AADDSSLL

Chapitre

2



Chapitre 2 : Architectures des accs ADSL

2.1 Introduction

Larchitecture dun rseau de service large bande dpend, dans une large mesure, des

services offerts, ainsi que de linfrastructure existante de lentreprise de tlcommunications.

Une architecture type de rseau se compose de quatre parties : la tte de rseau, le rseau

de transport, le rseau daccs et le rseau rsidentiel. Lensemble englobe tous les aspects du

rseau de bout en bout, du contenu large bande jusquau domicile de lusager.

Nous dcrivons dans ce chapitre les principales architectures protocolaires possibles afin

doffrir des accs ADSL aux usagers.

2.2 Architecture ATM dans la boucle locale A la date laquelle ont t dvelopps les premiers modems ADSL, cest--dire au dbut

des annes 90, le choix de lATM comme technique de transmission dans la boucle locale peut ne

pas apparatre comme une vidence. En effet, ds le dbut des annes 90, lchec de lATM dans

le domaine des rseaux locaux semblait se confirmer. Certaines entreprises se sont avres

dues par lincapacit des ATM-LAN grer en un temps raisonnable des circuits virtuels

commuts tlphoniques. De par leur capacit intgrer voix et donnes, les ATM-LAN devaient

galement assurer la fonction de rseau fdrateur, c'est--dire permettre linterconnexion des

rseaux locaux existants (Ethernet, anneaux jeton, FDDI, etc.). Le Gigabit Ethernet est

rapidement apparu comme une solution beaucoup plus conomique pour ce deuxime type

dusage. Le Giga Ethernet se trouve en effet tre bien mieux adapt aux couches applicatives dj

installes sur les quipements terminaux (applications compatibles avec TCP/IP) que les ATM-

LAN [2].

Au dbut des annes 90, la justification de lutilisation de la technique ATM dans la

boucle locale ne repose pas tant sur la prsence des ATM-LAN chez les usagers que sur les

attentes des fournisseurs de service. Ces derniers souhaitent disposer dune infrastructure rseau

prsentant un certain niveau de continuit et duniversalit compatible avec lvolution et la

diversit des services offerts. Seule cette prennit les autorise investir de lourdes sommes dans

leurs quipements dinfrastructure sans que ceux-ci ne soient remis en cause par lvolution des



attentes des usagers en termes de nouveaux services. Au dbut des annes 90, et mme aprs, la

technique ATM reste le seul moyen disponible sur le march pour offrir diverses applications

une qualit de service, soit garantie, soit diffrencie.

La technique ATM prsente des diffrents avantages comme technique de transmission

dans la boucle locale savoir :

Larchitecture protocolaire de lATM est indpendante des protocoles de niveau 3 (tels

que IP ou IPX) ;

LATM supporte diffrentes classes de qualit de service au moyen de ce que lon appelle

des capacits de transfert ;

LATM permet une grande efficacit pour le multiplexage daffluents arrivant des

dbits variables et disparates. Le cot payer sur le plan protocolaire pour la mise en

uvre de ce multiplexage, savoir le poids des en-ttes des cellules ATM, nest pas

ngligeable. On parle dallocation dynamique de bande afin dillustrer le multiplexage

statistique de lATM.

2.3 Architecture ADSL bases ATM

2.3.1 Configuration du rseau

Il est souhaitable dtablir dynamiquement au coup par coup ( linitiative de lusager) un

circuit virtuel commut ATM entre le modem ATU-R et le modem ATU-C (le DSLAM), et plus

largement, entre le modem ATU-R et le point daccs au rseau IP du NSP dsir.

Les oprateurs de rseaux large bande rgionaux utilisent leur infrastructure ATM

essentiellement en mode brass, c'est--dire sur la base de circuits virtuels semi-permanents ou

PVC (Permanent Virtual Circuit) [6].



Figure 2.1 : Architecture ADSL base ATM

Du ct de l'abonn, le filtre fait la diffrence entre la voix et les donnes numriques. Il spare la bande passante rserve au service tlphonique grce un filtre passe-bas (25kHz).

Le MOdulateur-DEModulateur module un ensemble de signaux de frquence appartenant une plage 26-1100 kHz pour transporter les donnes "internet" (sans interfrer avec la bande de frquence utilise par la voie 0,3-3,4 kHz).

Le DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) est lquipement reli au client ADSL via la paire de cuivre ADSL. Il rcupre les flux "voie" et "internet". Les flux "voie" sont aiguills vers le RTC et les flux "IP" vers le BAS en empruntant le rseau de collecte, le rseau ATM. Le DSLAM est capable de traiter de 800 2500 clients simultanment.

Le rseau ATM (Asynchronous Transfert Mode) est une technologie de rseau permettant de transfrer sur une mme ligne des donnes et de la voix. ATM est le rseau de collecte de la chane ADSL.

NSP

RBCI

BAS ATM

Backbone ATM

FiltreDSLAM ATM

Modem



Le BAS (Broadband Access Server) est lquipement qui permet au client d'accder une large bande passante. Il concentre le trafic remontant venant des DSLAM. Il est charg de rpartir les flux "internet" sur le rseau ATM en direction des DSLAM auxquels sont rattachs les clients. Il gre les connexions, lallocation des adresses. Cot tronc IP, il analyse des paquets IP, et effectue le routage vers les fournisseurs daccs via le Rseau Backbone de Collecte Interne (RBCI). Par ailleurs, le BAS est le point dentre vers les serveurs dauthentification, dautorisation, de comptage et de taxation.

Le Rseau Backbone de Collecte Interne (RBCI) permet dacheminer les flux IP venant du BAS vers le FAI via des routeurs Ceux-ci analysent l'en-tte des paquets insr par le protocole IP (@ IP destination) afin de les aiguiller sur le port de sortie concern. Le choix du port de sortie est ralis par l'intermdiaire d'une table de routage.

Tableau 2 : Diffrents composants de larchitecture ADSL base ATM

2.3.2 Protocoles mis en jeu

Pour faire communiquer les diffrents quipements intervenant dans la chane ADSL et

pour tablir une connexion Internet, il y a la mise en place dencapsulations de protocoles du

client vers le BAS. Larchitecture prsente est celle actuellement utilise dans le rseau Tunisie

Telecom (qui est la plus rpandue).

Malgr un principe de connexion identique comme llaboration dune connexion PPP entre le

client et le BAS, lempilement des couches rseaux et les encapsulations de protocoles varient en

fonction du type de modem (liaison entre lordinateur et le Modem).

Une communication WEB classique , entre le client et le BAS, met en oeuvre les

protocoles HTTP (Hyper Text Transfert Protocol) puis TCP (Transport Control Protocol) et IP

(Internet Protocol).

Lors dune connexion Internet via lADSL (modem USB ou Ethernet), nous trouvons 4

quipements mis en jeux (Ordinateur client, modem, DSLAM, BAS) et 3 types de liaisons :

Ordinateur client -> Modem

Modem -> DSLAM

DSLAM -> BAS



2.3.2.1 Modem USB

Avec un modem USB, lacheminement des donnes se fait comme suit :

Lordinateur envoie ses donnes au modem par le biais du protocole USB. Pour cela, il

encapsule toutes les donnes (de la couche application la couche liaison de donnes

mais aussi la connexion PPP) pour les transmettre via lUSB au modem.

Le modem rcupre les donnes provenant de lordinateur et les dsencapsulent jusquau

niveau 2 (protocole PPP) pour les encapsuler de nouveau dans le protocole AAL5

(Adaptation lATM) puis dans ATM. Une fois cela ralis, le modem transmet les

donnes au DSLAM via la technologie ADSL.

Le DSLAM rcupre les donnes transmises via lADSL et remonte jusquau protocole

ATM pour pouvoir adapter ces donnes au support physique reliant le DSLAM au BAS

(souvent de lATM pure sur fibre optique en tant encapsul dans des trames STM

pour aller sur le rseau SDH).

Le BAS rcupre ces donnes et remonte jusqu la couche 3 (PHY->ATM->AAL5-

>PPP->IP) afin dadapter la transmission au rseau reliant le BAS au rseau de collecte.

La majeure partie du temps, ce rseau de collecte en sortie de BAS est en Fast Ethernet

(100Mbit/s).

Cest ainsi que les donnes transmises entre le modem et le DSLAM sont de la forme :

Donnes->TCP->IP->PPP->AAL5->ATM->ADSL



Figure 2.2 : Connexion avec modem USB

2.3.2.2 Modem Ethernet

Avec un modem Ethernet, lacheminement des donnes se fait comme suit :

Lordinateur envoie ses donnes au modem par le biais du protocole Ethernet. Pour cela,

il encapsule toutes les donnes (de la couche application la couche liaison de donnes

mais aussi la connexion PPP par le biais du protocole PPPoE) pour les transmettre en

Ethernet au modem.

Le modem rcupre les donnes provenant de lordinateur et les dsencapsulent jusquau

protocole Ethernet pour les encapsuler dans le protocole LLC SNAP puis dans le

protocole AAL5 (Adaptation lATM) puis dans lATM. Une fois cela ralis, le modem

transmet les donnes au DSLAM via la technologie ADSL.



Le DSLAM rcupre les donnes transmises via lADSL et remonte jusquau protocole

ATM pour pouvoir adapter ces donnes au support physique reliant le DSLAM au BAS

(souvent de lATM pure sur fibre optique en tant encapsul dans des trames STM

pour aller sur le rseau SDH).

Le BAS rcupre ces donnes et remonte jusqu la couche 3 (PHY->ATM->AAL5-

>LLC SNAP->802.3->PPPoE->PPP->IP) afin dadapter la transmission au rseau reliant

le BAS au rseau de collecte. La majeure partie du temps ce rseau de collecte, en sortie

de BAS, est en Fast Ethernet (100Mbit/s).

Cest ainsi que les donnes transmises entre le modem et le DSLAM sont de la forme :

Donnes->TCP->IP->PPP->802.3->LLC SNAP->AAL5->ATM->ADSL

Figure 2.3 : Connexion avec modem Ethernet



2.4 Architecture ADSL base Ethernet

2.4.1 Introduction

Le terme Ethernet fait rfrence lensemble des rseaux LAN rgis par la norme IEEE

802.3 qui dfinit le protocole communment appel CSMA/CD (Carrier Sence Multiple

Access/Collision Detect). Trois dbits sont dfinis pour les oprations effectues sur un cblage

en paires torsades ou en fibre optique :

10 Mbit/s : Ethernet 10BaseT ;

100 Mbit/s : Fast Ethernet ;

1000 Mbit/s : Gigabit Ethernet.

Ethernet reste la principale technologie LAN (celle-ci est utilise par environ 85% des

ordinateurs personnels ou des stations de travail connectes des LAN de par le monde) [7].

Ce protocole prsente les caractristiques suivantes :

Facilit aux niveaux de lapprentissage, de limplmentation, de ladministration et de la

maintenance ;

Implmentations rseau peu coteuses ;

Grande souplesse de la topologie rseau lors de linstallation ;

Garantie quant la russite de linterconnexion et de la mise en uvre des produits

conformes aux standards, et ce quel que soit le fabricant.

Puisque l'Ethernet est trs simple, et, en haut dbit, cot bas. De nos jours, les postes de

travail ont souvent dj un port d'Ethernet. Ainsi, l'Ethernet peut tre considrablement moins

cher que n'importe quel nouveau protocole de niveau physique. La simplicit n'est pas une issue

importante avec les densits de puce d'aujourd'hui, mais pas devant lachat et linstallation dun

nouveau NIC dans le poste de travail qui est une incitation importante continuer employer des

interfaces Ethernet. Ainsi, la question se pose : pourquoi une nouvelle interface physique exige

pour supporter le protocole ATM au poste de travail?



2.4.2 Solution Ethernet pour laccs ADSL

Cette solution est conue pour le dploiement et la mise en service haut dbit. Elle

tablit une nouvelle technique dexcution de lADSL dune manire rapide et flexible et fournit

lEthernet directement lutilisateur qui utilise la technique ADSL.

En employant cette solution, la technologie de transmission est bascule de lATM vers

lEthernet qui est dj un type de rseau LAN, do la simplicit et le cot infrieur de son

implmentation.

La simplicit rside dans le nouvel quipement offert sur le march qui offre les accs

ADSL : le DSLAM IP. Cest un systme complet et permet la connexion des abonns ADSL et

lquipement de base de cette nouvelle architecture.

Puisque les terminaux ct abonns portent des cartes rseau de type Ethernet, ainsi que les

systmes de commutation et les routeurs, alors la solution Ethernet sera facile intgrer quelles

que soient les constructions de ces quipements.

Grce cette nouvelle solution, larchitecture Ethernet pour laccs dun abonn ADSL a

marqu une simplification distinguable par rapport celle base dATM.

Figure 2.4 : Architecture Ethernet pour accs ADSL

Installation de labonn

NSP

BAS IP

Rseau Ethernet

Filtre

DSLAM IP

POTS

Internet

Accs ADSL via Ethernet



2.4.3 Composants de larchitecture Ethernet

Les quipements prsents dans larchitecture Ethernet pour laccs ADSL sont : le

DSLAM IP, le commutateur Ethernet, le BAS et le filtre comme illustr dans la figure

prcdente.

2.4.3.1 DSLAM IP

Par analogie la solution ATM qui se base sur le DSLAM ATM, la solution Ethernet se

base sur le mme quipement mais qui fonctionne avec le protocole IP pour avoir le DSLAM IP.

Cet quipement connecte les lignes abonnes ADSL et dispose dune interface Ethernet pour

transiter les donnes utiles et les diffrents autres signaux comme la gestion et lalimentation.

Ct abonn ADSL, le DSLAM IP fournit un dbit allant jusqu 2 Mbit/s par port. Ainsi que des

files dattente pour la priorit du trafic. Cet quipement permet la sparation du trafic dans la

mesure o la commutation du trafic ADSL se fait vers des VLAN Ethernet selon la spcification

IEEE 802.1 Q. Chaque VLAN possde un niveau de priorit selon son importance : le trafic de

gestion possde le plus haut niveau, puis le trafic voix et le trafic vido. Tandis que le trafic des

donnes se caractrise par le service Best Effort.

Mais ct transport Ethernet, il y a seulement une file dattente qui est ncessaire du fait que sa

bande passante est suprieure ou gale 100 Mbit/s.

2.4.3.2 Commutateur Ethernet

Les commutateurs de rseau sont une alternative pour la mise niveau des rseaux

CSMA/CD vers les hauts dbits tels que les dbits DSL. Ces commutateurs prix comptitifs

sont apparus sur le march dans le milieu des annes quatre-vingt-dix [7].

Pour un rseau ADSL, le commutateur Ethernet concentre le trafic provenant des

diffrents DSLAM IP vers le rseau de transport. Cet quipement permet la segmentation du

rseau pour relier un grand nombre dabonns ADSL puisque le rseau Ethernet est une

technologie de diffusion.



2.4.3.3 BAS

Le BAS (BRoadband Access Server) permet la connexion des diffrents commutateurs

Ethernet au rseau Internet. Il fournit la connexion et la terminaison des sessions des abonns

ADSL pour chaque service spcifi.

2.4.4 Avantages de la solution Ethernet

La technologie Ethernet possde plusieurs avantages savoir :

Une technologie LAN dj existante ;

Offre lagrgation des liens : un moyen dtablir des tronons haut dbit. En fait,

lagrgation des liens est une fonctionnalit rcente de MAC qui permet plusieurs liens

physiques dtre combins dans un tronon (trunk) logique haut dbit ;

Ladministration rseau : toutes les spcifications Ethernet haut dbit contiennent des

dfinitions dobjets administrs et dagents de contrle qui sont compatibles avec le

protocole SNMP (Simple Network Management Protocol) ;

La migration vers le haut dbit ;

Loption de marquage VLAN (VLAN tagging) permet aux nuds rseau dtre identifis

par des adresses logiques ainsi que par des adresses physiques [7].

2.5 Conclusion

Lors de ce chapitre, nous avons dcrit les deux architectures qui peuvent tre supportes

pour le dploiement dun rseau ADSL : la solution ATM et la solution Ethernet. Nous avons

prsent les caractristiques des deux solutions en prcisant les avantages de lEthernet par

rapport ATM.

Pour bien dgager les apports de la solution Ethernet, une tude comparative entre cette

solution et celle dATM est envisage. Cette tude qui est le sujet du troisime chapitre, traitera

les aspects architectural et financier des deux rseaux.

SupCom NCR Tunisie Chapitre 3 : Etude comparative des architectures ATM et Ethernet


EEttuuddee ccoommppaarraattiivveeddeess aarrcchhiitteeccttuurreessAATTMM eett EEtthheerrnneett

Chapitre

3



Chapitre 3 : Etude comparative des architectures ATM et Ethernet

3.1 Etude comparative entre ATM et Gigabit Ethernet

3.1.1 Introduction

La recherche par Gigabit Ethernet Aliance et la socit 3Com chez Interop Las

Vegas en mai 1997 prouvent que les directeurs des rseaux valuent les deux technologies

ATM et Gigabit Ethernet comme solutions de backbone [8].

En fait, le Gigabit Ethernet et lATM sont complmentaires plutt que des technologies

concurrentielles. Le Gigabit Ethernet a merg comme technologie principale pour faciliter en

prservant la simplicit du rseau tout en migrant au dbit du gigabit par seconde. Le Gigabit

Ethernet offre la bande passante requise pour agrger le Fast Ethernet aussi bien que fournissent

les raccordements de serveurs haut dbit, les backbones commuts, les liens entre les

commutateurs et l'appui pour des quipes de travail haut dbit.

La technologie ATM, d' autre part, est idale pour des conditions robustes de rseau telles

que la construction et les liens des backbones, fournissant le partage de charge, l'agrgation de

support de multiservice et se relier aux services du rseau tendu (WAN).

3.1.2 ATM et Gigabit Ethernet

N'importe quelle comparaison d'ATM et du Gigabit Ethernet doit considrer non

seulement leurs diffrents buts de conception, mais galement les rles respectifs que les deux

technologies jouent dans des rseaux d'entreprise. La plupart des LAN d'aujourd'hui est de type

Ethernet 10BaseT et dans les environnements de corporation on s'attend ce que beaucoup de ces

derniers migrent 100BaseT. Sur les WAN, la plupart des services de transport publics et privs

fournis aujourd'hui est soutenue par des commutateurs avec des matrices de commutation ATM.

En consquence, en termes de rseau global d'entreprise, ce n'est pas une question de choix entre

l'ATM et l'Ethernet, mais d'o les deux technologies seront mises en application? L'ATM et le

gigabit Ethernet coexisteront et se complteront. Le scnario le plus susceptible est que les LAN

d'entreprise resteront en Ethernet et les WAN deviendront de plus en plus ATM.



Figure 3.1 : ATM et gigabit Ethernet

Le LAN et le WAN se rassemblent au backbone. Ce secteur est o les directeurs des

rseaux doivent dcider de dployer la technologie ou les technologies haut dbit approprie.

Maintenant dans l'esprit, les applications et les services qu'ils veulent soutenir et les objectifs de

conception trs diffrents des technologies respectives.

De la perspective ATM, l'issue de cette technologie contre le Gigabit Ethernet devient une

question : quelle distance dans le backbone les directeurs prendront le nuage ATM ? De la

perspective Ethernet, la question devient quelle distance les directeurs rseau doivent prendre

Ethernet 10/100/1000 Mbit/s ? L o ATM et Ethernet se rassemblent dpend des applications et

des services exigs sur le rseau.

3.1.3 ATM QoS et Ethernet CoS

En rsum, l'ATM tait explicitement conu pour offrir une QoS de la station mettrice

la station rceptrice travers des CV ddis avec la capacit de fournir des latences dfinies, des

limites de gigue et des dbits binaires commis.

Dans la comparaison, le Gigabit Ethernet et l'Ethernet 10 et 100 Mbit/s offrent la classe des

services (CoS). L'Ethernet, combin avec les spcifications 802.1Q et 802.1p, pourra prvoir la

priorit du trafic par le rseau. Il emploiera RSVP pour offrir la rservation de largeur de bande.

En utilisant ces approches, il pourra fournir de grandes (et de petites) files d'attente prioritaires

la voix et la vido sur IP pour les applications en temps rel et non temps rel.

ATM ou Ethernet ?

ATM

FR

VPN

Internet

Ethernet



3.1.4 Technologie LAN

Aujourd'hui, le LAN est omniprsent. Juste il y a quelques annes, seulement un quart du

personnel d'une organisation a t typiquement reli un rseau local. En 1998, plus de 90 pour

cent de personnel ont t lis, selon les aperus des services de recherches et d'analyse

(Westborough, Massachusetts) [8].

Au cours des annes, de tels rseaux ont t dploys en utilisant un certain nombre de

diffrentes technologies de LAN. Ces technologies coexistent aujourd'hui, et chacune comporte

diffrents dbits, formats de trames, mthodes dexpdition, solutions d'interconnexion et

possibilits de gestion.

Le raccordement LAN le plus commun aujourd'hui est Ethernet 10 Mbit/s, mais cette technologie

est pousse au point d'arrt. Les utilisateurs exigent plus de bande passante, pour de vieilles et

nouvelles applications. Puisqu'il y a plus d'utilisateurs, il y a plus d'utilisation des e-mails et des

fichiers partags ayant lieu sur le LAN. Et la taille moyenne des dossiers tant partags a

augment par un ordre de grandeur importante. Les applications naissantes telles que les

graphiques, l'audio et la vido exigent rgulirement des dossiers de 10-100 Moctets de taille.

En raison du craquement de bande passante, des dispositifs de bureau de plus en plus sont

lis au LAN en utilisant l'Ethernet commut. Ceci fournit une sortie plus leve sans ncessit de

changer l'adaptateur du PC.

En outre, beaucoup de nouveaux ordinateurs de bureau sont embarqus avec les cartes Fast

Ethernet, qui tiendront compte de la transmission de donnes jusqu' 100 Mbit/s. (Cependant, la

plupart ne transmettent pas des donnes ce taux. Les cartes Fast Ethernet sont les cartes deux

vitesses et le LAN moyen continue fonctionner la vitesse plus conventionnelle de 10 Mbit/s).

3.1.5 Optimisation du contrle du rseau

Le Gigabit Ethernet donne la capacit de mesurer les rseaux Ethernet de 10 100

1000Mbit/s. Cependant, augmenter les performances du rseau est plus qu'une issue de dbit ou

de bande passante simplement croissants. La bande passante doit tre contrle ou commande.

Le Gigabit Ethernet par lui-mme n'offre pas cette fonctionnalit. Elle est fournie par des services

de niveau plus lev tels que la commutation IP et du niveau 3, dont tous les deux offrent des

manires doptimiser le contrle du rseau.



Les diverses options pour des oprations de service de la couche 3 graduant avec le

Gigabit Ethernet peuvent tre comprises dans une grille de cot en fonction des niveaux de

contrle.

Figure 3.2 : Optimisation du contrle du rseau LAN par packet et/ou par cellule

Pour connecter les LAN, beaucoup de traversiers et de ponts ont t construits. Aujourd'hui, pour

quelques ralisations, le rseau commut dun LAN ou switch everywhere , peuvent tre

parfaitement appropris donnant les compensations du cot contre le contrle et les applications

qui doivent tre soutenus sur le rseau.

Les choix offrant plus de contrle commencent par la deuxime option; l'approche la plus

simple et prix le plus rduit qui peut tre rcapitule par le conseil commun de la commutation

tt prconise: switch where you can, route where you must . Cette technique utilise des

commutateurs de la couche 2 avec ou sans des routeurs, n'importe quel cheminement du tout.

Tandis qu'approprie beaucoup de rseaux, cette approche offre le niveau le plus bas du

contrle de la bande passante.

Ltape suivante, caractrise par les approches de la commutation IP, appliquent une

philosophie : route once, switch many . La commutation IP, parfois nomme commutation

Level of control

Cost

Full Routing

IP Switching

IP Layer 2

Switching

Route at all edges

IP Switching (or MPOA)

LANE Switch everywhere

Switch where you can, route where you must

Route once, switch many

Route everywhere

Packet Cell



Cut through , permet la graduation de la couche 3 au dbit du Gigabit Ethernet en utilisant

l'infrastructure existante et les commutateurs de couche 2.

Le routage avec les commutateurs Cut through peut fonctionner tout fait bien dans

les rseaux Gigabit Ethernet. Certaines ralisations mesureront le contrle maximum disponible

avec le plein routage 30 millions de paquets par seconde. Les services de routage IP rsideront

dans des routeurs existants et seront soutenus par des commutateurs de Gigabit Ethernet. Ceci

permettra aux directeurs IT de dployer la commutation IP sans mises niveau des routeurs

existants [8].

Un critre principal du Gigabit Ethernet sera ses capacits fonctionner toutes les

technologies installes dveloppes pour l'Ethernet et le Fast Ethernet commut. Puisque le

Gigabit Ethernet maintient la structure trs familire d'Ethernet l'adresse MAC et aux couches

physiques, ces technologies incluent des protocoles de routage et des possibilits de multicast.

3.1.6 Directives d'application

L'Ethernet a t optimis pour la simplicit, alors que l'ATM tait optimise pour la

scalabilit. Puisque le Gigabit Ethernet est de type Ethernet, il offrira le bande passante un cot

relativement infrieur quATM.

ATM a t conu pour offrir une QOS garantie de la station mettrice la station rceptrice par

des CV avec la latence garantie, les limites de gigue et les dbits binaires commis. Le Gigabit

Ethernet, d'autre part, offre la COS. En comptant sur des normes et des protocoles, le gigabit

Ethernet prvoira la priorit du trafic dans tout le rseau et certaine rservation de bande

passante. Le gigabit Ethernet est optimis pour des donnes haut dbit, mais en COS Ethernet,

la technologie fournira les files d'attente prioritaires la voix, la vido sur IP et les trafics

multimdia dpendants de la latence. L'ATM a t conu pour soutenir la voix, les donnes et la

vido et offrira l'intgration des services ATM-WAN, priv ou public.



Le LAN gigabit Ethernet exigera d'un dispositif Ethernet--ATM avec la fonctionnalit de la

couche 3 pour accder des services ATM-WAN.

Critres principaux Gigabit Ethernet ATM

But de conception Simplicit Scalabilit

Bande passante Cot minimum Cot modr

Service COS avec 802.1Q/p, RSVP QOS garantie

Types de donnes Donnes haut dbit Donnes, voix et vido

Tableau 3.1 : Comparaison entre Gigabit Ethernet et ATM

3.2 Etude du rseau daccs de Tunisie Tlcom

3.2.1 Introduction

Tunisie Tlcom offre pour ses clients les dbits asymtriques daccs en haut dbit qui

sont reprsents dans le tableau suivant [9] :

Dpart (UPLink)(Kbit/s)

Arriv (DownLink)(Kbit/s)

64 128 128 384 256 512 384 1024 512 2048 1024 7168

Tableau 3.2 : Dbits daccs ADSL offerts



3.2.2 Choix de la solution Ethernet

Tunisie Tlcom a dj effectu une premire tude de dimensionnement de son rseau

DSL. Ltude est dj acheve est en cours dimplmentation. Larchitecture qui a t supporte

est celle base du rseau ATM. Maintenant, en employant la solution Ethernet, Tunisie Tlcom

propose ladite solution pour lextension de son rseau ADSL.

Le choix de cette solution nest pas arbitraire. Il est justifi par ses avantages techniques et

sa rentabilit. En effet, en considrant les mmes prestations dinvestissement, dinstallation, de

formation et de mise en service, le cot dune ligne ADSL base dEthernet est infrieure de

22.69% celle base ATM ; ce qui permet un profit supplmentaire.

3.2.3 Etude de cas

Le cas que nous avons tudi est celui de la zone de lAriana. Lappel doffre de Tunisie

Tlcom pour ce projet et qui concerne cette zone est reprsent par le tableau reprsent ci-

aprs [9].

Routeur DSLAM

Matre DSLAM Esclave Accs ADSL DSLAM Escalve-

DSLAM DSLAM Matre

-Routeur Ariana CN 1 200 FE GE FE GE

Dim Réseau ADSL

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