Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf ·...

66
Technologies DSL Ligne num´ erique d’abonn´ e haut d´ ebit N. Lebedev CPE Lyon [email protected] xDSL 2005-2006 1 / 66

Transcript of Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf ·...

Page 1: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Technologies DSLLigne numerique d’abonne haut debit

N. Lebedev

CPE [email protected]

xDSL 2005-2006 1 / 66

Page 2: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Plan I

1 Introduction

2 Boucle locale numerique d’abonne (DSL)Parametres physiques de la ligneModulationProtection : codage et entrelacement

3 ArchitectureArchitecture physiqueDSLAMArchitecture de protocoles

4 TechnologiesDegroupageExemple du reseau : FreeMultiservices : IP, telephonie, TVEvolution de l’architecture

5 Applications

xDSL 2005-2006 2 / 66

Page 3: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Introduction

Panorama du haut debit sur la boucle locale (last mile)

Ligne numerique d’abonne (DSL) sur paire de cuivre telephonique.

Infrastructure existante tres developpee.Potentiel de la BP largement sous-utilisee : voix (0,3-3,4 kHz).

Boucle Locale Radio—BLL ou reseau hertzien fixe.

Normes L33.1 et L34.1 BLL pour 26 GHz et 3,5 GHz jusqu’a 10 Mb/s.Solution sans fil pour les groupes d’abonnes.Visibilite directe necessaire (antenne sur un mat).

Haut debit par satellite pour les zones sans infrastructure.

LEO—Low Earth Orbit ≈ 700 km, constellation de satellites defilants.SHF : 3 GHz–30 GHz. Inconvenient majeur—cout.

IEEE 802.16 d/e (WiMAX) nom commercial.

Diffusion point-a-multipoints.Jusqu’a 15 km en visibilite, jusqu’a 20 Mb/s a 1 km.Usage : collecte de hot-spots WiFi, ou desserte—hot-spots WiMAX.

xDSL 2005-2006 3 / 66

Page 4: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Introduction

Structure (simplifiee) de la boucle locale

Boucle locale—reseau capillaire de paires de cuivre (telephone).

Continuite metallique.

xDSL 2005-2006 4 / 66

Page 5: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Introduction

Techniques xDSL

Techno Debit DL–UL Nb paires Portee Modulation

HDSL 1,168 Mb/s / paire 1,2 ou 3 2500 m 2B/1Q

SDSL 2 Mb/s – 2 Mb/s 1 2400 m

VDSL sym 12 Mb/s 1 800 m CAP ou25 Mb/s 1 500 m

VDSL asym 12 Mb/s – 2 Mb/s 1 1500 m DMT ou25 Mb/s – 2 Mb/s 1 1000 m DWMT

IDSL 128 Kb/s 1 4500 m 2B/1Q

ADSL lite (G.lite) 640 Kb/s – 196 Kb/s >4 km

RADSL–Rate AdaptiveADSL 8 Mb/s – 784 Kb/s 1 2500 m DMT

Cette liste n’est pas exhaustive !

xDSL 2005-2006 5 / 66

Page 6: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Introduction

Normalisation : IUT-T, normes G.990UIT-T—Union Internationale des Telecommunications (secteur Telecoms)

Norme UIT-T Objet

G.991.1 et .2 HDSL et HDSL2G.992.1

ADSL Tx/Rx de ligne d’abonne numerique asymetrique.G.992.2 Tx/Rx de ligne d’abonne numerique asymetrique sans filtre

separateur (ADSL Lite).G.993 VDSL.G.994.1 Procedures d’etablissement de liaison pour les Tx/Rx de ligne

d’abonne numerique (DSL) : handshake

G.922.5ADSL 2+.

G.997.1 Gestion de la couche physique pour les Tx/Rx de ligne d’abonnenumerique (DSL).

UIT-T L.19 Reseaux metalliques pour les nouveaux services et systemes RNIS,HDSL, ADSL.

UIT-T I.732 Caracteristiques fonctionnelles des equipements ATM.UIT-T I.363.5 Specification de la couche d’adaptation ATM AAL 5

xDSL 2005-2006 6 / 66

Page 7: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Introduction

Normalisation : IETFIETF—Internet Engineering Task Force

RFC Descriptif

RFC 1661 et 1662 Point-to-Point Protocol—PPP (Specification)RFC 2637 Point-to-Point Tunneling Protocol—PPTPRFC 2516 PPP over Ethernet—PPPoERFC 2684 Multiprotocol Over ATM AAL5RFC 2661 Layer Two Tunneling Protocol—L2TPRFC 2058 RADIUS—Remote Authentication Dial In User Service

xDSL 2005-2006 7 / 66

Page 8: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL)

Le potentiel de la paire cuivree

Jusqu’alors les possibilites de paire de cuivre ont ete largementsous-utilisees.

Telephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz).

Les systemes xDSL sont tributaires de la distance—plus le cable est long,plus le debit de donnees sera faible.

Autres parametres qui influencent la portee maximale :

Type de technologie xDSL utilisee (codage, modulation,egalisation).Diametre des fils de cuivre 0,4–1 mm (resistance au brouilleurs).Periodicite de l’enroulement (twisting period).Blindage.Nombre et du type de perturbateurs presents sur les paires adjacentes.

xDSL 2005-2006 8 / 66

Page 9: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Parametres physiques de la ligne

Caracteristiques de la paire de cuivre

Diaphonie (FEXT, NEXT).

Distorsion en temps / frequence.

Interferences radio-frequences pour le reseau de distribution (pairesnon-blindees).

Bruits : thermique (N0 = kTB), impulsionnel.

Echo du a des reflexions sur les jonctions, etc.

Attenuation A ≈ K ×√

f en dB/km due a l’effet de peau.

Bonne approximation pour f > 150 kHz.Ex : a 300 KHz pour un cable 4/10 ≈ 15 dB/km theorique.

xDSL 2005-2006 9 / 66

Page 10: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Parametres physiques de la ligne

Diaphonie

Perturbation EM entre les fils de la meme paire.

NEXT (Near-End Crosstalk) Diaphonie locale ou paradiaphonie.

FEXT (Far-End Crosstalk) Diaphonie distante ou telediaphonie.

S-NEXT (Self-Next) Auto-diaphonie.

xDSL 2005-2006 10 / 66

Page 11: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Parametres physiques de la ligne

RSB—Rapport Signal-a-Bruit

Parametre fondamental qui conditionne le debit.

Theoreme de Shannon : C = W · log2

(

1 + SB

)

.

La telediaphonie est moins genante que la paradiaphonie en terme du RSBvu des usagers.

xDSL 2005-2006 11 / 66

Page 12: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Parametres physiques de la ligne

Affaiblissement

Affaiblissement theorique de la ligne telephonique pour f = 300 KHz

L’affaiblissement du support = transport + distribution :

Calibre 4/10 mm 5/10 mm 6/10 mm 8/10 mm

α300 kHz 15.0 dB/km 12.4 dB/km 10.3 dB/km 7.9 dB/km

Forfait de 0,5 dB a 300 kHz pour compter le cablage dans le repartiteur.

Forfait de 0,5 dB a 300 kHz pour compter l’α du cote Client.

Forfait de 50 m pour l’α dans le cable de branchement.

Budget :αTotal = L4/10 × α300 kHz

4/10 + L5/10 × α300 kHz

5/10

+ L6/10 × α300 kHz

6/10 + L8/10 × α300 kHz

8/10 + 0, 5rep + Lbαb + 0, 5b dB.

xDSL 2005-2006 12 / 66

Page 13: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Parametres physiques de la ligne

Affaiblissement

Affaiblissement et NEXT en f pour UTP 5.

L = 100 m, 50 paires dans le cable.

NEXT cumule en provenance de 49 paires.

−50

−40

−30

−20

−10

0

Att, dB

10 20 30 40 50 60 70 80 90 f, MHz100

A

UTP 5

ACR = A − NEXT, dB

NEXT

xDSL 2005-2006 13 / 66

Page 14: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Parametres physiques de la ligne

Bobines d’inductance sur les lignes abonnes

Jusqu’aux annees 70 des bobines de charges sont frequentes.

But : reduire artificiellement l’attenuation A dans la bande vocale[0,3–4] kHz pour en augmenter la portee.

Moyens :

augmenter L—inductance lineique pour avoir R ≪ Lω.en placant les bobines regulierement espacees sur la ligne.

Probleme : Au-dela de 4 kHz pour certaines frequences ces bobinesont l’effet de ligne a retard, cela donne l’effet de frequence decoupure.

xDSL 2005-2006 14 / 66

Page 15: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Parametres physiques de la ligne

Criteres d’eligibilite de la ligne

A partir de la BD des equipements / cables.

Parametres physiques :

affaiblissement a 300 KHzmesures electriques.

Ligne cuivre ayant une continuite metallique de bout en bout :

ligne analogique isolee pour l’acces ADSL simple.ligne louee simple pour l’acces ADSL ou SDSL.

Incompatibilites :

Ligne Numeris (RNIS).MRA—Multiplexeurs de Raccordement d’Abonnes ou ligne partagee.Tout systeme a courant porteur ou a gain de paires : TELIC, SPAN, SPAY,TVL...

xDSL 2005-2006 15 / 66

Page 16: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Modulation

Modulation et Codage

TX en Bande de Base (BB) ⇒ modulation et codage sont couples.

HDSL : Codage le plus repandu 2B/1Q.

ADSL : Modulations utilisees

CAP—Carrierless Amplitude/Phase modulation (plutot FDM).DMT—Discret MultiTone modulation (plutot EC).

Couple avec la QAM—Quadrature Amplitude Modulation (en phase et enamplitude).

xDSL 2005-2006 16 / 66

Page 17: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Modulation

HDSL : Codage 2B/1Q en bande de base

Correspondance 2 bits (2B) ↔ un des 4 niveaux (1 Quaternaire).

HDSL avec la rapidite de modulation 392 Kbauds (784 Kb/s).

Bande de Base ⇒ telephone (0,3–3,4 KHz) indisponible.

Groupe de 2 bits Tension

“00” −3“01” −1“11” 1“10” 3

xDSL 2005-2006 17 / 66

Page 18: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Modulation

Ex : comparaison des modulations

Liaison Specialisee E1 a 2,048 Mb/s2 paires a sens unique chacune.Bande de base ⇒ pas de telephone analogique.

HDSL-2B1Q a n × 784 Kb/sn = 1, 2 ou 3 paires en full-duplex chacune.Bande de base ⇒ pas de telephone analogique.

HDSL2-CAPBande passante reduite compare a HDSL.Dsiponibilite du telephone analogique.

3924

10175

PSD

Ana

log

phon

eP

ST

N

HDSL−2B1Q

HDSL2−CAP

f, KHz

2MHz

E1−HDB3

xDSL 2005-2006 18 / 66

Page 19: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Modulation

ADSL : multiplexage en frequenceFDM—Frequency Division Multiplexing

UpLoad : 20–140 KHz, DownLoad : 150–1100 KHz.

Rappel : distance diminue avec la montee en f .

FDM est simple a mettre en œuvre, pas de NEXT, mais utilise moinsefficacement la BP.

Utilisation avec la modulation CAP, DMT.

4 1100 f, KHz15020 140

UL DL

PSD

Ana

log

phon

eP

ST

N

xDSL 2005-2006 19 / 66

Page 20: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Modulation

ADSL : multiplexage par annulation d’echoEC—Echo Cancellation

Flux UL/DL sont dans la meme bande de f .

UL et DL : 20–130 kHz, DL en plus : 130–1100 KHz.

Debits DL plus eleves que FDM, mais pb de paradiaphonie ⇒ mesure del’echo necessaire pour chaque bande.

Apprentissage de la qualite de la ligne est necessaire.

4 1100 f, KHz15020

ULVoice

130

DL

PSD

xDSL 2005-2006 20 / 66

Page 21: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Modulation

n-QAM—Quadrature Amplitude Modulation

n-QAM : association (log2 n = k bits) ↔ (symbole de la constellation).

Modulation avec une frequence porteuse fp, canaux separes.

Exemples : 4-QAM (QPSK), 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM, 256-QAM.

* * * *

* * * *

**

**

**

**

0000

00100011

1010

1001

1000

1110 1111

1100 1101

0100 0110

0101 0111

1011

0001

1 3−1−3 −1

−3

1

Q

Q

I

3

QAM−16

QAM−32

QAM−64

I

xDSL 2005-2006 21 / 66

Page 22: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Modulation

Modulation / demodulation QAM

p(t)

I

Q

y(t)

x(t)

1110k bits

m(t)n = 2k symbolsOne of

1110

cos(2πft)

Coder(mapping)

sin(2πft)

LPFDecisionr(t)=m(t)+n(t)

y(t)

x(t)cos(2πft)

sin(2πft)

xDSL 2005-2006 22 / 66

Page 23: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Modulation

n-CAP—Carrierless Amplitude/Phase modulation

Porteuse unique reconstruite en reception.

Pas de transposition en frequence, traitement numerique en DSP.

Pas de sous-canaux dans les bandes UL/DL ⇒Egalisation complexe car degradation du RSB influence toute la bande.n = 2..512—points dans la constellation.adaptative : passage a la constellation inferieure (−1 bit/symbol)Ex : 128-CAP (7 bits/symb) →→→ 64-CAP (6 bits/symb).

Rapidite de modulation elevee : 1,024 Kbaud.

xDSL 2005-2006 23 / 66

Page 24: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Modulation

Modulation DMT—Discret MultiTone

Norme adoptee par ANSI et ETSI ⇒ interoperabilite.

Multi-porteuses : la bande est divisee en 256 sous-canaux independants

Largeur de chaque canal est de 4,3 KHz (bande totale 1 104 KHz) avec unintervalle de garde 300 Hz.QAM dans chaque canal, capacite jusqu’a 15 bits/symbole !

UL/DL sont repartis sur ces canaux.

Realisation facile en numerique basee sur la FFT.

Canal Utilisation

1 Telephone analogique2–6 Signalisation telephonique et intervalle de garde ADSL.

Reste (250) ADSL 25–1100 KHz

NB :

Tout traitement (modulation QAM, egalisation,...) se fait par canal

xDSL 2005-2006 24 / 66

Page 25: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Modulation

DMT : utilisation des canaux

xDSL 2005-2006 25 / 66

Page 26: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Modulation

DMT : adaptation a la ligne

Tests des caracteristiques de la ligne dans chaque bande.

Adaptation au RSB dans chaque canal.

Ex : frequence de coupure dans le canal No 16 peut etre due a la presencede la derivation passive.

xDSL 2005-2006 26 / 66

Page 27: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Protection : codage et entrelacement

Modem ADSL. Elements constitutifs.

Codage protecteur/correcteur de Reed-Solomon.

Entrelacement permet de dispatcher les salves d’erreurs.

Codage convolutif.

Codage concatene : Reed-Solomon + convolutif.

Modulateur CAP ou DMT.

Coder Interleaving

Deinterleaving

ConvolutionalCoder (CAP or DMT)

Viterbidecoder/equalizer Demodulator

Modulator

Decoder

Reed−Solomon

Reed−Solomon

Line

xDSL 2005-2006 27 / 66

Page 28: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Protection : codage et entrelacement

Codage Correcteur d’Erreur—CCE

Codage de Reed-Solomon.

Code en bloc cyclique.Correction des erreurs isolees ou des paquets d’erreurs.RS(240, 224, t=8) : 224 bits en entree, 240 bits en sortie du codeur et8 erreurs sur 224 bits peuvent etre corrigees.

Codage convolutif.

Code en bloc.Decodage sequenciel par algorithme de Viterbi.CAP : un seul codeur convolutif. DMT : autant de codeurs que deconstellations QAM associees.

xDSL 2005-2006 28 / 66

Page 29: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Protection : codage et entrelacement

Entrelacement

Permet de dispatcher les paquets d’erreurs.Corriger une erreur separee est plus simple.Operation longue—peut etre omise pour les donnees RT.Ex. matrice TX : ecriture par ligne, lecture par colonnes.

K21

K+2K+1 2K

(L−1)K+1

2K+2

3K+2

4K+2

LK

2. Readcolumn−wise

line−wise1. Write

3. Transmit and receive : bloc of corrupted bits4. RX deinterleaving (inverse table Write, Read) :

K21 K+2K+1 2K 2K+1 3K 3K+23K+1 4K2K+2

5. Decoupled single errors !Good for decoder

xDSL 2005-2006 29 / 66

Page 30: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Protection : codage et entrelacement

La supertrame et la trame ADSL

1 supertrame = 68 trames + Trame synchro

Trame 0 bits 0-7 Bits de corr. d’erreurs pour les donnees Fast DataTrame 1 bits 0-7 Gestion (OAM) pour les donnees Fast DataTrames 2–33 Trames « normales » de donneesTrames 34–35 Gestion (OAM) pour les donnees Fast DataTrames 36–67 Trames « normales » de donneesTrame 68 Bits de synchronisation

xDSL 2005-2006 30 / 66

Page 31: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Boucle locale numerique d’abonne (DSL) Protection : codage et entrelacement

Architecture en couche d’ADSL

Transmission convergence (TC)

Adaptation du debit en ligneMultiplexageDetection et correction d’erreursHorloge trame ou cellule ATM

Physical Media Dependent (PMD)

Codage en ligne et modulationEntrelacement / desentrelacementInitialisation de la ligneSynchronisation bitSupervision des splitters

xDSL 2005-2006 31 / 66

Page 32: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture physique

Architecture physique : vue simplifiee.

xDSL 2005-2006 32 / 66

Page 33: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture physique

Offres pour les entreprises : RBCI et REAIReseau de collecte et reseau d’acces a IP

RBCI : Reseau Backbone de Collecte Internet de France Telecom

Transport des flux a tres haut debit par ATM ou commutation d’etiquettes(MPLS).Connectivite internationale.Transport national ou regional des offres de collecte IP (BAS) des FAIs.Transport IP des offres sur RAEI pour les clients entreprises.

RAEI : Reseau d’Acces des Entreprises aux services IP de FranceTelecom

Reseau couronne (edge) compose de Nœuds de Service IP (NSIP) assurant lacapillarite geographique.Service reseau IP VPN aux entreprises multisites :

Plan d’adressage propre.Etanche aux autres reseau IP VPN..Services personnalises (QoS, DiffServ)

xDSL 2005-2006 33 / 66

Page 34: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture physique

Reseau RBCI de France Telecom

xDSL 2005-2006 34 / 66

Page 35: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture physique

Reseau de collecte ATM/MPLS sur SDH ou Fibre

Le reseau de collecte ATM

est constitue de deux parties :Plaque ADSL/ATM,collecte locale ATM, traficintra-agglo.Plaque regional ATM ouMPLS, trafic inter-plaques(pls villes/plaque)

Le dorsale (cœur ou

interconnexion) est en IP.Acheminement du traficBAS ↔ routeur FAI.

xDSL 2005-2006 35 / 66

Page 36: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture physique

Offre RAEI VPN-IP

60 routeurs de backbone, liens 10 Gb/sRaccordement des sites des entreprises en VPNAgregation backbone et collecte IP (RBCI), trafic des des NAS et des BAS.

600 routeurs PE (Provider Edge) raccord sur les technos : xDSL, Ethernet, Frame Relay,ATM jusqu’a 30 Mb/s

RouterRouter

Router

LAN

Router

Router Router

Data center

LAN

ATM

CentralOffice Branch

VPN−IP

VPN−IPLLFRATMADSL

RouterEdgeCustomer

xDSL 2005-2006 36 / 66

Page 37: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture physique

Equipements sur la boucle locale

ATU-R—ADSL Termination Unit-Remote : modem du cote Client.

Splitter—filtre cote Client pour separer la bande telephonique(0,3–3,4 KHz) de la bande xDSL.

DSLAM qui contient

Filtre-separateur splitter de l’extremite reseau de la BL.ATU-C—ADSL Termination Unit-Central office : modem integre au DSLAMdans le central telephonique.NPA—Nœud de Proximite ATM, point d’acces dans le reseau federateurATM.

Reglette

ConcentrationPC − Point de

SR − Sous−Repartiteur

TransportDistributionBranchementDSLAM

RTCd’AbonneRaccordementNRA−Noeud de

xDSL 2005-2006 37 / 66

Page 38: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture physique

Modems ADSL (ATU-R) ou yourbox

Installation Client.

Configuration a partir du reseau (DSLAM).

Typiquement implemente : PPPoE, PPP/PPTP.

Modem :

Ethernet—une ou plusieurs prises RJ-45.USB prises.Carte WiFi b/g.

yourbox a en plus :

Prise Peritel (SCART) pour la sortie TV.Prise RJ-11 pour la ligne telephonique.

xDSL 2005-2006 38 / 66

Page 39: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture physique

Les box

Freebox v4 Alicebox Livebox

xDSL 2005-2006 39 / 66

Page 40: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture physique

Composants freebox

xDSL 2005-2006 40 / 66

Page 41: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture physique

Freebox : modes d’operation

Authentification de la freebox : par @MAC et la ligne physique.

Relais DHCP

Mode routeur est disponible (NAT/PAT).

Pas de fonctionnalite pare-feu integree.

Conception—support du RFC 1483 ”Multiprotocol over ATM AAL5”pour VPI=8/VCI=36 (different de FT en non-degroupe).

xDSL 2005-2006 41 / 66

Page 42: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture physique

Routeur d’agence (d’acces)SOHO—Small Office Home Office

Interfaces : RNIS (Numeris), serie, Ethernet.

Souvent possede le modem ADSL integre.

Fonctionnalites pare-feu, IPSec, PPTP.

Protocoles PPPoE, PPPoA.

QoS, priorite des flux.

xDSL 2005-2006 42 / 66

Page 43: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture physique

Connexion Modem ↔ DSLAM

Mot d’ordre—interoperabilite qui depend de :

Pilotes logiciels du modems avec la MAJ a distance par DSLAM.

Synchronisation.

Initialement : mono-VC ATM (Internet).

Actuellement : multi-VC ATM (MPoA) par modem pour multiservice (Inet,telephonie VoIP, TV, zapping) :

Voir le cours correspondant MPoA (IETF RFC 2684 et ATM Forum).

xDSL 2005-2006 43 / 66

Page 44: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture physique

Filtre-separateur (splitter)Reduction d’interferences mutuelles ADSL ↔ telephone.

Filtre maıtre :

Local de l’usager, installe par le TelCo.Filtre passe-bas (< 4 KHz) et filtre passe-bande (20–1100 kHz, 2200 KHz en ADSL2+).Plus performant compare au filtre gigogne.Defaut : services en supravocal sont impossibles—alarme avec surveillance de 48 V, teletaxation.

Filtre distribue (prise gigogne) :

Chaque prise utilisee par des terminaux dans la bande vocale : telephone, Minitel, repondeur,telecopieur,...Nb max est limite a 3, installe par le Client.Le modem adsl est raccorde a un de ces filtres ”enfichables”.

xDSL 2005-2006 44 / 66

Page 45: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture DSLAM

Fonctionnalites d’un DSLAM

Terminaison de la BL d’abonne / frontiere du reseau de collecte ADSL.Concentrateur abonnes DSL, mux usagers / applications.Switch ATM.Emplacement au niveau des CAA telephonique.Raccordement au dorsal ATM par fibre optique dediee ou SDH.VP/VC dedies a chaque type de service PPPoE, PPPoA, PPTP.

xDSL 2005-2006 45 / 66

Page 46: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture DSLAM

Structure d’un DSLAM

xDSL 2005-2006 46 / 66

Page 47: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture DSLAM

BAS—Broadband Access Server

Point de collecte de flux ATM : porte d’acces a l’IP.

Routage des donnees vers les differents FAIs.

Plusieurs horloges qui gerent la duree de la session PPP entre le PC client(ou modem) et le BAS.

QoS par priorisation de flux : video, voix, visiophonie.

Dans ls BAS, les connexions sont de type VC UBR (unspecified Bit Rate)..

Quelques chiffres :

FT : > 300 BAS, 2000 acces pour un debit moyen DL de 100 Kb/s par ligne.

xDSL 2005-2006 47 / 66

Page 48: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture DSLAM

LAC et LNSL2TP Access Concentrator et L2TP Network Server

Avantage :

Dissociation de la terminaison ATM (VP/VC) de la terminaison PPP allantjusqu’au LNS (FAI) a travers le dorsale IP.

Tunnel L2TP entre LAC (BAS) et LNS.

Attribution des @IP centralisee via RADIUS ou par LNS

Adresses privees sont possibles !

xDSL 2005-2006 48 / 66

Page 49: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture DSLAM

L2TP (suite)

xDSL 2005-2006 49 / 66

Page 50: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture DSLAM

RADIUS—Remote Authentication Dial In User Service

Premiere authentification des clients (usager / equipement) par PPP.PAP—Password Authentification Protocol.CHAP—Challenge Handshake Authentication Protocol.

Statistiques : volume de trafic, temps de connexion,...

xDSL 2005-2006 50 / 66

Page 51: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture de protocoles

PPTP—Point-to-Point Tunneling Protocol (RFC 2637)

S’appuie sur les mecanismes d’authentification, de compression et decryptage de PPP.

Une trame PPP est inseree dans un en-tete GRE (Generic RoutingEncapsulation) de Cisco et un en-tete IP.

L’en-tete IP : @IP source et destination de Client et du Serveur VPN.

xDSL 2005-2006 51 / 66

Page 52: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture de protocoles

PPPoE—PPP over Ethernet

Connexion locale—distant a travers un pont Ethernet (modem).Decouverte (LCP du PPP) du site distant.MTU < 1492 octets = 6 (en-tete PPPoE) + 2 (PPP ID).Utilisateur ADSL ↔ BAS

Apprentissage MAC et choix du No de la session.

xDSL 2005-2006 52 / 66

Page 53: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Architecture Architecture de protocoles

PPPoA—PPP over ATM

Equipement terminal est un Routeur ou Comm ATM.MTU < 1500 octets.Utilisateur ADSL ↔ BAS

Apprentissage MAC et choix du No de la session.

xDSL 2005-2006 53 / 66

Page 54: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Technologies Degroupage

Degroupage et reseau de transport

xDSL 2005-2006 54 / 66

Page 55: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Technologies Degroupage

http ://www.degrouptest.com

xDSL 2005-2006 55 / 66

Page 56: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Technologies Degroupage

Offre ADSL connect ATM de France Telecom

Transport entre le point de presence de l’operateur et plusieurs abonnes dans lameme zone geographique (plaque ADSL). FT fournit a l’operateur :

un raccordement ”site central” a 155 Mbit/s sur chaque plaque ;

un CCL (Conduit de Collecte Locale)—connexion de type VP ATM en mode CBR(Constant Bit Rate) reservee a l’operateur entre son raccordement et chaque DSLAM.

des acces abonnes caracterises par une connexion de type VC ATM permanente en mode

UBR+ (Unspecified Bit Rate).

Flux ATM bidirectionnel entre le modem ADSL et l’equipement ATM del’operateur.Les VC sont multiplexes au niveau du DSLAM.

xDSL 2005-2006 56 / 66

Page 57: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Technologies Degroupage

Offres des operateurs

IP-ADSL pour les abonnes non-degroupes.

SDSL—symetrique pour les professionnels.

Acces ADSL avec un ping ameliore (joueurs en reseau).

ADSL 2+.

Turbo-DSL : ADSL et SDSL avec les debits garantis (Pro).

Audio-visuelle : diffusion TV, radio, d’applications interactives, VoD.

Free.France Telecom et TPS.

xDSL 2005-2006 57 / 66

Page 58: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Technologies Degroupage

ADSL 2+

Extension de la bande jusqu’a 2,2 MHz (512 porteuses) en DL, et 276 KHz(64 porteuses) en UL.

Augmentation du debit 12 a 25 Mb/s en DL, et 350 a 800 Kb/s en UL a1,5 km du DSLAM

Portee etendue : 5 km.

Adaptation du debit.

xDSL 2005-2006 58 / 66

Page 59: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Technologies Multiservices : IP, telephonie, TV

Flux TV par ATM

Les flux video sont encodes en MPEG2.

Reseau ATM : 1 chaıne ↔ 1 VC point-a-multipoint dans un VP (tete versles DSLAMs).

Besoin de 4,6 Mb/s en debit ATM par chaıne ⇒ DSLAM avec des cartesSTM4 (622 Mbit/s).

Un VP par usager regroupe tous les VC des services audiovisuels.

xDSL 2005-2006 59 / 66

Page 60: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Technologies Multiservices : IP, telephonie, TV

Offre audiovisuellePlate-forme d’Acces au Service (PAS) : gestion personnalisee sur profil parutilisateur.

Serveurs d’appli : gestion des clients, des contenus, des achats, desressources, des diffusions...VP / DSLAM / service est reserve.

Evolution vers l’architecture multiservice en multi-VC.

xDSL 2005-2006 60 / 66

Page 61: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Technologies Multiservices : IP, telephonie, TV

Multiservice multi-VC : cote client

Dans le modem :

Au moins 4 VC dans un VP sont necessaires pour :

1 VC pour la gestion et les films ou emissions a la demande.1 VC pour la reception de la chaıne de television souhaitee.1 VC pour l’Internet Haut debit.1 VC pour le Zapping au niveau du DSLAM.

xDSL 2005-2006 61 / 66

Page 62: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Technologies Evolution de l’architecture

Architecture NRA-HD de France Telecom

Debut 2006—3eme phase du plan ADSL de FT

But : reduire la fracture numerique sur le territoire national.

Moyen : creation des NRA-HD

Deporter des DSLAM plus pres des abonnes (proche du Sous-Repartiteur).Lieu de colocation les DSLAMs des FAIs.Reduction de l’affaiblissement de la paire de cuivre : fibre optique SR—RE(CAA).

xDSL 2005-2006 62 / 66

Page 63: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Technologies Evolution de l’architecture

Migration vers DSLAM par Ethernet

Connexion de DSLAMs en Gigabit Ethernet—moins cher, decharge dudorsale ATM.

Utilisation principale : chaınes TV.

Fusion de DSLAM et BAS.

ATM : transport du flux Internet TV de la tete TV a la boucle GigaEthernet.

xDSL 2005-2006 63 / 66

Page 64: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Technologies Evolution de l’architecture

Schema de migration vers DSLAM par Ethernet

xDSL 2005-2006 64 / 66

Page 65: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Applications

Traitement de la commande du client I

1 Prise de commande (part / pro) : Internet, telephone, agence.

Traitement apres-vente, enregistrement.

2 Ordonnancement et suivi des taches humaines et machine.

Planification de taches de mise en place de la ligne.Estimation de delais de production.Affectation des acteurs humains (techniciens, ingenieurs), machine (outils deconfiguration).Suivi a partir des indicateurs de l’avancement de taches de production.Gestion des statistiques.Progiciel + BD.

3 Traduction des operations en commandes adaptees a l’interface de gestiondes equipements. Automatisation de l’execution.

4 Production des ressources IP/ATM.

Planification et repartition des ressources ATM, xDSL.Deploiement des equipements DSLAMs, Serveurs BAS, etcAffectation des ressources.Generation des donnees pour le SAV et la facturation.

xDSL 2005-2006 65 / 66

Page 66: Technologies DSL - Ligne num rique d'abonn haut d bitjulien.chafraix.free.fr/04-adsl.pdf · T´el´ephone analogique : infime partie de la BP (0,3–3,5 KHz). Les syst`emes xDSL

Applications

Traitement de la commande du client II

Progiciel + BD.

5 Configuration des equipements.

Activation des connexions ATM (VP/VC) dans les DSLAMs par commandesspecifiques au fabricant.Journal .logProtocoles : SNMP, Telnet, SSH.

6 Base de Donnees sur les equipements du reseau :

Repartiteurs.Reglettes.Chassis DSLAM.Cartes DSLAM.Ports des cartes DSLAM.Liens de transmission.Connexions sous-reseau.Raccordements ATM VP/VCs.

xDSL 2005-2006 66 / 66