Réseaux haut débitperso.univ-mlv.fr/present/supports/pdfSTIC/r%e9seaux%20ht%20d%e… · (Fast...

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Réseaux haut débit

Dominique PRESENT

I.U.T. de Marne la Vallée

IUT de MLV A.T.M. © D. PRESENT

Réseau local

Connexion Professionnel- Professionnel

Internet

Serveurhttp

routeurrouteur

Ethernet

ATM LS

• Liaison louée (LS) : • le débit global est garanti• le partage de la bande passante doit garantir le débit

•Sur Internet, le débit n’est pas garanti, •ATM autorise la QoS

• Sur le réseau local :• Ethernet, le débit n’est pas garanti • la QoS doit être définie dans le poste

routeur

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Connexion Professionnel-Particulier

RTCrouteur

Internet

Serveurhttp

routeurrouteur

ADSLATM

LS

Prestatairede service

ADSL : garanti le dabit


Flux isochrones : voix et images

Images vidéo.• image 800pixels x 600pixels = 480Kpixels/16bits soit 8Mb/imagepour 50 images/s -> 400Mb/s• Après compression :le débit atteint 2Mb/s à 10Mb/s pour une image il faut 40kb à 200kb toutes les 20ms

Voix.• Echantillonnage à 8kHz• codage sur 8 bits -> 1 octet toutes les 125µs

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Un trafic composite à gérer

flux constant

0

2

4

68

flux variable 1

0

2

4

6

8

10

12

0

2

4

6

8

flux variable 2

débit moyen

rafale

Débit maximum

durée

Trafic composite


commutateur

Une architecture en 3 couches• AAL (ATM Adaptation Layer) adapte le flux de données provenant

des couches supérieures à la technique de commutation de cellules ;

• ATM assure la commutation et le multiplexage des cellules ;

• le PMD (Physical Medium Dependant) assure l’adaptation du signal au support utilisé.

PMDATMAAL

Couches 3 ou 4PMD PMD

ATM

PMD PMDATM

PMDATMAAL

Couches 3 ou 4

4


La couche physique dépend du support• La couche Physical Medium Dependent assure les fonctions :

– adaptation du débit (caractères de bourrage)

– protection de l’en-tête par le HEC (détection/correction d’erreur)

– délimitation des cellules

– adaptation aux systèmes de transmission.

– codage 8B/10B pour un débit à 155Mb/s

• Le débit primaire est d’une cellule de 53 octets toutes les 125µs, soit un débit de 3,4Mb/s. Ce débit correspond à celui d ’un canal voix téléphonique.

• L’ATM Forum a normalisé les interfaces :– 52Mb/s (OC-1) sur paire torsadée catégorie 3 ;

– 155Mb/s (OC-3) sur paire torsadée non blindée catégorie 5 ;

– 622Mb/s (OC-12) sur fibre optique;

– 1,2Gb/s (OC-24) sur fibre optique


les cellules ont 53 octets

GFC (Genneric Flow Control) : doit permettre la régulation de flux

VPI (Virtual Path Identifier) : identificateur de chemin virtuel (8/12 bits)

VCI (Virtual Connection Identifier) : identificateur de circuit virtuel

PT (Payload Type) : Identifie le type des données (utilisateur/réseau, maintenance/gestion)

CLP (Cell Lost Priority) : marque les cellules à éliminer (valeur 1)

HEC (Header Error Control) : détection/correction d’erreur dans l’en-tête

En-tête données

53 octets

48 octets5 octets

GFC VPI VPI/VCI VCI PT CLP HEC4 8 4 12 3 1 8 (bits)

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Chemins et circuits virtuels

• Un réseau maillé est constitué de commutateurs reliés par des câbles (cuivres ou optiques) ;

• un câble regroupe un ou plusieurs chemins ;• un chemin contient plusieurs circuits virtuels affectés localement lors

de l‘ établissement d ’une connexion

VP1

VP2 VP3

VP4

VP2

VP1

VP4

VP2

VP3

VP5

VP1

VP2

VP2

VP3

VC4/VP2 VC1/VP3 VC3/VP4

VC1/VP1

VC1/VP1


AAL adapte les blocs de données• La couche d’adaptation (ATM Adaptation Layer) est chargée de fournir

une qualité de service aux applications. Pour cela, elle assure :– la mise en oeuvre des protocoles de bout en bout ;– la segmentation/réassemblage des messages en cellules.

• 5 classes de service ont été définies en fonction des flux :– classe 1 pour les flux à débit constant de type voix– classe 2 pour les flux à débit variable de type vidéo– classe ¾ pour les transmissions de données en mode connecté ou non– classe 5 version simplifiée de classe ¾

• La couche adaptation est structurée en sous-couches :– Segmentation And Reassembly sublayer assure la détection des

cellules perdues ou dupliquées et le bourrage des cellules incomplètes.

– Convergence Sublayer assure le traitement des erreurs détectées par SAR, par retransmission ou correction

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Routage et QoS dans les réseaux privés

L’établissement d’une connexion à travers le réseau nécessite de connaître

les ressources disponibles dans les nœuds traversés pour offrir une Qualité

de Service.

� Chaque nœud interroge les nœuds voisins en utilisant un protocole de gestion (Interim Local Management Interface). Ce dialogue utilise le VPI=0, VCI=16 ;

� Chaque nœud dispose d’une base de gestion des liens ILMI Management Information Base (ILMI-MIB) ;

� Pour router une connexion, les nœuds établissent une liste des noeuds disposant des ressources nécessaires (Designated Transit List) ;

� Les paramètres sont définis (UNI 3.1) ou négogiés (UNI 4.0) en fonction du type de connexion demandée (CBR, VBR, ABR ou UBR) ;


Contrôle des ressources des nœuds

Les ressources sont réservées dans chaque nœud, et une fonction de contrôle d’admission de traffic activée (Connection Admission Control).

Setup (QoS)

Call proceeding

Setup (QoS)

Mise en œuvre du CAC

Setup (QoS) Setup (QoS)

connectconnect AcK

connect

connectAcK

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Règles du contrôle d ’admission

Dtc : débit crête total ; dc : débit crête ; B : bande passante du support ; Dtm : débit moyen total ; dm : débit moyen

Les paramètres mesurés pour assurer le contrôle sont :• Le temps de transfert maximum (Maximum Cell TransferDelay)

par classe de trafic ;• La variation maximale de ce temps (Maximum Cell Delay

Variation) par classe ;• Le taux de perte maximum (Maximum Cell Loss Ratio) ;• L’importance du lien (Administrative Weight) attribuée par

l’administrateur ;• Le débit disponible (Available Cell Rate) par classe de trafic ;• La marge de débit (Cell Rate Margin), écart entre la bande

passante allouée et le débit courant ;• La variance de la marge de débit (Variance Factor).

BDtmDtcdmDtmdcDtc VBRCBR

k

i

i

n

i

i <+== ∑∑==

)()( ; ;11


Choix d’une route• Une vue globale des ressources du réseau est nécessaire. Elle est

assurée par un algorithme “ générique ” de contrôle d’admission (GCAC).

• A la réception d’une demande de connexion :

• Les liens qui ne disposent pas du débit requis ou dont le taux de perte de cellules est supérieur à la demande sont éliminés de la liste des chemins possibles;

• Une liste des chemins les plus courts est établie ;

• De cette liste sont éliminés les chemins dont les performances globales sont inférieures à celles demandées. Dans le cas où plusieurs chemins sont trouvés, la répartition du traffic sur le réseau est prise en compte ;

• La description complète du chemin choisi est notée dans une liste (DTL) et transmise à tous les nœuds du chemin.

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Ethernets 100Mb/s et Ethernet commuté

Dominique PRESENTIUT de Marne la Vallée


2 types : FastEthernet / 100VG Anylan

10Base-T 100Base-TX 100Base-FX 100Base-T4 100VG Anylanméthode d'accès

CSMA/CD 802.3

demande de priorité 802.12

format des trames

802.3 802.3 et 802.5

Encodage Manchester 4B/5B + NRZI+MLT3

4B/5B 8B/6T 5B/6B + NRZ

Câbles UTP 3/4/5 UTP / STP 5 Fibre multi ou

monomode

UTP 3/4/5 UTP 5 STP 3/4/5 fibre

optiqueHorloge 10MHz 125/33MHz 125MHz 25MHz 30MHz

Nb de paires 2 / 4 2 2 4 4lg max / segment

100m 100m 150m / 412m 100m 100m / 150m

Nb de hub 4 5Lg max 2,8Km 200m 412m 200m 2Km

1 à 2

CSMA/CD 802.3u

802.3

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Le protocole 100Base-T4

• Les données sont émises sur 3 paires

• les signaux de détection de collision sont émis sur la 4ème paire

• le débit est de 33Mb/s sur chacune des paires

• transmission en mode half-duplex

• en l ’absence de données , transmission de séries d’impulsions séparées par des silences de 1,2ms (link test pulse) à destination du hub

hub

100m max.

Connecteur 8 broches type RJ45 :1 - TX_D1+2 - TX_D1-3 - RX_D2+4 - BI_D3+5 - BI_D3-6 - RX_D2-7 - BI_D4+8 - BI_D4-


Le protocole 100Base-TX

• Les données sont émises sur 1 paire

• les signaux de détection de collision sont émis sur la 2ème paire

• le protocole est totalement compatible avec le 10BaseT

• durée d ’écoute du support de 5,12µs

• intervalle de temps entre trames de 0,96µs

codage 4B/5B

codage NRZI

codage MLT3

binaire

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Connecteurs RJ45

Connecteurfemmelle

câble

Câble droit :8 87 7

(RD-)6 6(RD-)5 54 4

(RD+)3 3(RD+)(TD-)2 2(TD-)(TD+)1 1(TD+)

Câble croisé :8 87 76 65 54 43 32 21 1

• Un câble droit connecte

un terminal au hub ;

• Un câble croisé

interconnecte 2 hubs


MDI

10Base5

10Base2

10BaseT

10BaseF

MDI

100BaseTX

100BaseFX

100BaseT4

AUI : Attachement Unit InterfaceMDI : Medium Dependant Interface

MII : Medium Independant Interface

MIIAUI

Architecture des interfaces 100BaseT

802.3802.2réseau

transport

802.3u802.2réseau

transportSanschangement

Ethernet 10Mb/s Ethernet 100Mb/s

interface

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Interfaces 10/100BaseT : l ’auto-négociation

Principe :• échange de rafales d ’impulsions (Fast Link Pulse Burst) entre l ’interface et le hub• les rafales contiennent des mots de 16 bits (Link Code Word)

FLP Burst

2ms16.8ms

SF TAF

SF : Selector Field indique le protocole utilisé (ex. : 802.3)TAF : Technology Ability Field indique le type d ’interface (ex. : 100Base TX)

LCW

Exemple de procédure :

1-envoi du LCW au hub2-réception d ’un acquittement3-réception de 3 fois le LCW4-envoi d ’un acquittement5-réception de 3 fois le LCW6-envoi d ’un acquittement7-configuration de l ’interface


Topologie : 2 types de hubs

• Les hubs de classe 1 peuvent gérer des segments de type différent (ex. : 100Base TX et 100B&se T4)

• les hubs de classe 2 gèrent des ports de type identique. Ils ne font querégénérer les signaux.

100m

100m

Hub classe 1

• 1 seul niveau• distance max. = 200m

100m

100m

Hub classe 2

Hub classe 2

5m

• 2 niveaux• distance max. = 205m

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Gigabit Ethernet : hiérarchie à 3 niveaux

SD

HEWL ETT

PACKARD

Segment10BaseT

Segment10BaseT

Hub 100BaseT

interface100BaseTX

Segment100BaseTX

SDCajun P112T

LNK COL TXPWR NMARED

9 10 11 1 2

13 14 15 1 6

1 2 3 4

5 6 7 8

17 1 8 1 9 20

21 2 2 2 3 24

NMA

RX RDX

Luc ent Te chnolog ies

SDCajun P112T


9 10 11 1 2

13 14 15 1 6

1 2 3 4

5 6 7 8

17 1 8 1 9 20

21 2 2 2 3 24

NMA

RX RDX


SDCajun P112T


9 10 11 1 2

13 14 15 1 6

1 2 3 4

5 6 7 8

17 1 8 1 9 20

21 2 2 2 3 24

NMA

RX RDX


Si le trafic augmente, les commutateurs et serveurs peuvent être reliés par des segments Ethernet 1Gb/s

Segment10BaseT

Hub 100BaseT

commutateur 1Gb/S

interface1000BaseT


Gigabit Ethernet : 4 versions

440m sur FO 62,5µm

550m sur FO 50µµm

5Km

Fibre optique multimode

Fibre optique monomode

1000 base LX

200m sur FO 62,5µm

550m sur FO 50µm

Fibre optique1000 base SX

100m sur paire catégorie 6

Paire torsadée UTP catégorie 5/6

1000 base T

25mCâble coaxial1000 base CX

Distance maximaleType de supportversion

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Transmissions et Services DSL

Dominique PRESENT

I.U.T. de Marne la Vallée


ÉquipementADSL distant

Hauts débits sur paires torsadées� Fournir un accès haut débit à des serveurs sur paires

téléphoniques ;

� Assurer la simultanéïté des trafics voix et données

� Permettre les accès distants à des réseaux locaux en utilisant les protocoles classiques.;

équipementdu client

réseauInternet

routeur duprestataire

Moduled ’accès

serveur d'accèsau réseau

Équipement ADSLd ’opérateur

Module d ’accès

Lien ADSL

Réseautéléphonique

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Les technologies xDSL

� High-speed Digital Suscriber Line (HDSL) offre un débit symétrique jusqu’à 1,5Mb/s sur 2 ou 3 paires ;� Symmetric Digital Suscriber Line (SDSL) idem à HDSL sur 1 paire ;� Very High-Speed Digital Suscriber Line (VDSL) offre des débits asymétriques (51Mb/s / 1,6 à 2,3Mb/s) sur simple paire jusqu’à 300m ou 1500m ;� Asymetric Digital Suscriber Line (ADSL) pour des débits asymétriques (1,5-6Mb/s|64-384kb/s) sur 1 paire ;� Rate Adaptive Digital Suscriber Line offre des débits asymétriques (6,1Mb/s|1,5Mb/s) fonctions des performances des lignes ;


ADSL : principe de transmission� Utilise une bande passante de 1,1MHz sur paire téléphonique ;

� Débits globaux de n x 2,048Mb/s ;

� 3 classes de débits allant de 2,048Mb/s à 6,144Mb/s ;

� distance de transmission jusqu’à 3Km ;

64-640kb/

s500kb/s-2Mb/s

F(kHz)

Pvoix flux

sortant flux entrant

4 64 200 1104

utilisation de la bande passante du support

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Utilisation de la bande passante� La bande passante de 64kHz à 1100kHz est divisée en 256 canaux

indépendants de 4kHz ;� Chaque canal utilise une vitesse de modulation de 4000bauds ;� Les flux entrants et sortants regroupent plusieurs canaux ;� Les données sont réparties entre les canaux affectés au flux ;� La bande de 0kHz à 4kHz est réservée pour la voix ;

F(kHz)1104

256 canaux de 4kHzP

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Débit = nb de canaux * nb de bits/canal * vitesse de modulationMéthode de codage par porteuses multiples (DiscreteMultiTone)


L ’offre ADSL de Netissimo

• Netissimo connecte un utilisateur à un fournisseur d ’accès à Internet ayant un contrat Turbo IP• Pour chaque utilisateur, FranceTélécom crée un circuit virtuel permanent transportant les données IP par des sessions PPP

BAS (Broadband Acces Server) : nœud d ’accès aus services IPPAS : plateforme d ’Accès aux Services

plaqueAuthentifie l ’utilisateuraffecte l ’adresse IPgère les flux

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Interfaces et protocoles• Pour un poste isolé (Netissimo 1) :

– interface Ethernet + protocole PPTP ou PPPoE

– interface USB + protocole PPPoA

• pour un réseau local (Netissimo 2) :

– routeur avec interface ATM côté modem et intrefaceEthernet côté réseau

– le routeur doit supporter :• le protocole PPPTP ou PPPoE

• les authentifications PAP et CHAP

• la connexion ATM sur le couple VPI/VCI 2/32

• la translation d ’adresse (Network Adress Translation)


Le service Turbo IP• Assure le raccordement des fournisseurs d ’accès Internet à une plaque

ADSL

• la connexion utilise 2 circuits virtuels ATM assurant une bande passante de 2Mb/s, 34Mb/s ou 155Mb/s avec un débit garanti

• la gestion des flux de service permettant le respect des performances utilise un serveur de type RADIUS

débit D1 D2 D1+D22Mb/s k*500Kb/s k*500Kb/s <1,5Mb/s34Mb/s k*500Kb/s >1Mb/s <17Mb/s155Mb/s k*500Kb/s >1Mb/s <75Mb/s

D1 : bande passante pour les utilisateur netissimo 1D2 : bande passante pour les utilisateurs netissimo2

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Etablissement d ’une session PPP

[email protected]

[email protected]

[email protected]

4-Access-Accepttunnel type=L2TPtunnel medium type=IP

5-Access-Accept

6-tunnel L2TP

[email protected]

8-Access-AcCeptframe protocol=PPPservice type=framedframed IP-Adress=xxx

9-session PPP


Le Turbo DSL de France Telecom

• Concentre le trafic de données des sites clients ADSL vers un site central (opérateur de données, collectivité locale...).• Permet de raccorder n « Sites Extrémités » d’une plaque ADSL vers un « Site Central ».

Service fourni au client :· Une « Porte Site Central » délivrée via un A-NTU (ATM - Network Termination Unit)· Des Liaisons : chaque liaison est caractérisée par un raccordement du « Site Extrémité » via un modem ADSL ou ATU-R (ADSL Transmission Unit Remote) et une connexion ATM· Un Service Après Vente au Centre Support Client habituel du client et des engagements de service identiques aux liaisons louées Transfix

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Principe de la liaison

plaque ADSL

DSLAM site central

Modem

DSLAM

Porte dusite central

Routeur

LiaisonTurbo DSL

CommutateurATM

ATU-R

A-NTU

ATU-R (ADSL Termination Unit Remote): interface de type ATM 25.6A-NTU (ATM Network TerminationUnit ) : interface ATM-UNI


Caractéristiques des liaisons• Les 2 extrémités ne jouent donc pas des rôles symétriques :

– le sens site central vers site extrémité est appelé sens descendant

– le sens site extrémité vers site central est appelé sens montant.

• La liaison est caractérisée par une connexion ATM :

– Liaisons à débit crête 1,2 Mbit/s dans le sens descendant / 320 kbit/s dans le sens montant (débit de 150 kbit/s garanti dans les deux sens) : fourniture d’un VC ATM

– Liaisons à débit crête 2 Mbit/s dans le sens descendant / 320 kbit/s dans le sens montant (débit de 250 kbit/s garanti dans les deux sens) : fourniture d’un VC ATM

– Liaisons à débit garanti 2 Mbit/s dans le sens descendant / 320 kbit/s dans le sens montant : fourniture d’un VC ou VP ATM de type CBR.

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Débits des liaisons• TDSL 1c : 1,2 Mbit/s - 320 kbit/s débit crête (150 kbit/s garanti)• TDSL 2c : 2 Mbit/s - 320 kbit/s débit crête (250 kbit/s garanti)• TDSL 2g : 2 Mbit/s - 320 kbit/s débit constant (débits garanti)

• Différents niveaux de Porte proposés dans le service Turbo DSL :– Porte Niveau 1 : accès de 30 Mbit/s pour 200 liaisons maximum.– Porte Niveau 2 : accès de 60 Mbit/s pour 400 liaisons maximum.– Porte Niveau 3 : accès de 90 Mbit/s pour 600 liaisons maximum.– Porte Niveau 4 : accès de 120 Mbit/s pour 800 liaisons maximum.

• Le nombre de liaison doit vérifier la formule suivante :n1 X 0,150 + n2 X 0,250 + n3 X 2,048 ≤≤≤≤ Bande Passante de la Porte

avec n1 = nombre de liaison ATM Turbo DSL 1 Cavec n2 = nombre de liaisons ATM Turbo DSL 2 Cavec n3 = nombre de liaisons ATM Turbo DSL 2 G


Coûts des liaisons Turbo DSL• les Frais d’Accès au Service de la Porte sont de :

– Lorsque le Site Central ne dispose pas d’un raccordement optiquede France Télécom : 30 000 FHT

– Lorsque le Site Central dispose déjà d’un raccordement optique de France Télécom :10 000 FHT

• ABONNEMENT MENSUEL– L’abonnement mensuel de la Porte Site Central est fonction de son

implantation géographique par rapport à la ville cœur de plaque et du niveau choisi.

– d = distance “ à vol d’oiseau ” , exprimée en km indivisible, entre le site Central et le centre de la ville cœur de plaque de rattachement.

Abonnement mensuel en FHT Si d < 10 km Si d >10 kmPorte Niveau 1 (30 Mbit/s) 35 000 35 000 + 3 000 x (d-10)Porte Niveau 2 (60 Mbit/s) 45 000 45 000 + 4 500 x (d-10)Porte Niveau 3 (90 Mbit/s) 50 000 50 000 + 4 500 x (d-10)Porte Niveau 4 (120 Mbit/s) 55 000 55 000 + 4 500 x (d-10)

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