ETUDE et PERFORMANCED’UNELIAISONADSL
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N° d’ordre : 14/TCO/RC Année Universitaire : 2011/2012 UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ------------------------------- ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE ------------------------------- DEPARTEMENT TELECOMMUNICATION MEMOIRE DE FIN D’ETUDES en vue de l’obtention du DIPLOME d’INGENIEUR Spécialité : Télécommunication Option : Radiocommunication(RC) par : RANDRIANJANAKA Tolojanaharinirina Enzo ETUDE et PERFORMANCED’UNELIAISONADSL Soutenu le 3 Décembre 2013 devant la Commission d’Examen composée de : Président : MonsieurRAKOTOMALALA Mamy Alain Examinateurs : MonsieurRANDRIAMITANTSOA Andry Auguste MonsieurRATSIMBAZAFY Andriamanga MadameANDRIANTSILAVO Haja Directeur de mémoire : Monsieur BOTO ANDRIANANDRASANA Jean Espérant
Transcript of ETUDE et PERFORMANCED’UNELIAISONADSL
N° d’ordre : 14/TCO/RC Année Universitaire : 2011/2012
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO -------------------------------
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE -------------------------------
DEPARTEMENT TELECOMMUNICATION
MEMOIRE DE FIN D’ETUDES
en vue de l’obtention
du DIPLOME d’INGENIEUR
Spécialité : Télécommunication
Option : Radiocommunication(RC)
par : RANDRIANJANAKA Tolojanaharinirina Enzo
ETUDE et PERFORMANCED’UNELIAISONADSL
Soutenu le 3 Décembre 2013 devant la Commission d’Examen composée de :
Président :
MonsieurRAKOTOMALALA Mamy Alain
Examinateurs :
MonsieurRANDRIAMITANTSOA Andry Auguste
MonsieurRATSIMBAZAFY Andriamanga
MadameANDRIANTSILAVO Haja
Directeur de mémoire :
Monsieur BOTO ANDRIANANDRASANA Jean Espérant
i
REMERCIEMENTS
Je rends grâce à Dieu pour sa bonté, de m’avoir donné la force et la santé durant
laréalisation de ce mémoire.
Je remercie Le Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, Monsieur
ANDRIANARY Philippe Antoine pour m’avoir autorisé à passer mes cinq années d’études au sein
de cet établissement.
Je tiens aussi à remercier Monsieur RAKOTOMALALA Mamy Alain, Maître de
Conférences, et Chef de Département Télécommunication, qui nous a fait l’honneur de présider
les membres du Jury de ce mémoire.
J’exprime ma profonde gratitude à Monsieur BOTO ANDRIANANDRASA Jean Espérant,
Maître de Conférences et Enseignant au sein du Département Télécommunication, pour avoir
accepté d’être mon encadreur et de m’avoir accordé beaucoup de son temps précieux durant la
réalisation de ce travail.
Je témoigne toute ma reconnaissance aux autres membres du jury qui ont voulu examiner
ce travail :
• MonsieurRANDRIAMITANTSOAAndry Auguste
• MonsieurRATSIMBAZAFY Andriamanga
• Madame ANDRIANTSILAVO Haja
J'adresse tous mes remerciements à tous les Enseignants de l’Ecole Supérieure
Polytechnique, en particulier les enseignants du département télécommunication, qui nous ont
formés durant ces études universitaires.
Je n’oublierai pas ma famille pour leur soutien bienveillant et leur encouragement,
pour ce mémoire, comme en toutes circonstances.
Plus particulièrement, à mes parents pour leurs sacrifices durant ces longues années afin
que je puisse arriver à ce niveau et pour tous ceux qui ont contribué de près ou de loin
àl’élaboration de ce mémoire. Merci infiniment!
ii
TABLE DES MATIERES
REMERCIEMENTS ........................................................................................................................ i
TABLE DES MATIERES .............................................................................................................. ii
ABREVIATIONS .......................................................................................................................... vii
INTRODUCTION GENERALE ................................................................................................... 1
CHAPITRE 1 : RESEAU TELEPHONIQUE COMMUTE .......... ............................................. 3
1.1 Introduction ......................................................................................................................................... 3
1.2 Structure du R.T.C ............................................................................................................................... 3
1.2.1 Ligne d’abonné .............................................................................................................................................. 4
1.2.2 Schéma global du RTC .................................................................................................................................. 4
1.2.3 Rôle d’un commutateur ................................................................................................................................. 5
1.2.4 Familles de commutateurs ............................................................................................................................ 5
1.3 Structure du réseau .............................................................................................................................. 5
1.4 Défauts du réseau ................................................................................................................................ 7
1.4.1 Système analogique ...................................................................................................................................... 7
1.4.2 Lignes physiques ............................................................................................................................................ 7
1.4.3 Affaiblissement .............................................................................................................................................. 7
1.4.4 Distorsion de phase ....................................................................................................................................... 7
1.4.5 Bruits diaphonies .......................................................................................................................................... 8
1.4.5.1 Bruit blanc ........................................................................................................................................................ 8
1.4.5.2 Bruit impulsif .................................................................................................................................................... 8
1.5 Services sur RTC .................................................................................................................................. 8
1.5.1 Services aux entreprises ............................................................................................................................... 8
1.5.2 Services nouveaux ou attendus ..................................................................................................................... 8
1.6 Conclusion ........................................................................................................................................... 9
CHAPITRE 2 : LES TECHNOLOGIES XDSL......................................................................... 10
2.1 Généralités .......................................................................................................................................... 10
2.2 Ligne de transmission ........................................................................................................................ 11
2.2.1 Support de transmission .............................................................................................................................. 11
2.2.2 Ligne électrique ........................................................................................................................................... 11
iii
2.2.3 Affaiblissement ............................................................................................................................................ 12
2.2.4 Modélisation d’une ligne de transmission .................................................................................................. 12
2.2.5 Paramètre physiques de la ligne ................................................................................................................. 13
2.2.5.1 Résistance linéique .......................................................................................................................................... 13
2.2.5.2 Capacité linéique ............................................................................................................................................. 15
2.2.5.3 Conductance linéique ...................................................................................................................................... 16
2.2.5.4 Inductance linéique ......................................................................................................................................... 16
2.2.5.5 Affaiblissement linéique .................................................................................................................................. 18
2.2.5.6 Déphasage linéique ......................................................................................................................................... 18
2.2.5.7 Impédance caractéristique ............................................................................................................................... 19
2.2.6 Les défauts d’une ligne ............................................................................................................................... 19
2.2.6.1 Affaiblissement ................................................................................................................................................ 20
2.2.6.2 Réflexion d’onde ............................................................................................................................................. 20
2.2.6.3 Dispersion du signal ........................................................................................................................................ 20
2.2.6.4 Diaphonie ........................................................................................................................................................ 20
2.2.6.4.1 Diaphonie par couplage magnétique .............................................................................................................. 21
2.2.6.4.2 Diaphonie par couplage capacitif ................................................................................................................... 21
2.2.6.4.3 Effets de la diaphonie ...................................................................................................................................... 21
2.2.6.5 Solutions contre la diaphonie.......................................................................................................................... 22
2.2.6.6 Cas de la ligne téléphonique ............................................................................................................................ 22
2.3 Les différentes familles de xDSL ....................................................................................................... 23
2.3.1 Les solutions symétriques ............................................................................................................................ 23
2.3.2 Les solutions asymétriques .......................................................................................................................... 24
2.3.2 Description des différentes technologies .................................................................................................... 24
2.3.2.1 HDSL (High bit rate DSL) ............................................................................................................................... 25
2.3.2.2 SDSL (Single pair DSL, ou symmetric DSL) .................................................................................................... 25
2.3.2.3 ADSL : Asymmetric DSL ................................................................................................................................. 26
2.3.2.4 RADSL (Rate Adaptive DSL) ........................................................................................................................... 27
2.3.2.5 VDSL (Very High Bit Rate DSL) ..................................................................................................................... 27
2.3.3 Les Avantages et les Inconvénients ............................................................................................................ 28
2.3.3.1 Avantages ........................................................................................................................................................ 28
2.3.3.2 Inconvénients .................................................................................................................................................. 29
2.4 Conclusion .......................................................................................................................................... 29
CHAPITRE 3: ETUDE D’UNE LIAISON ADSL .............. ....................................................... 30
3.1 Historique ........................................................................................................................................... 30
3.2 Principe de l’ADSL............................................................................................................................. 30
3.2.1 Présentation de la paire de cuivre .............................................................................................................. 31
iv
3.2.2 Problème lié à la paire de cuivre ................................................................................................................. 32
3.2.3 Bandes passantes utilisées .......................................................................................................................... 32
3.2.4 Notion de débit ............................................................................................................................................ 32
3.2.5 Norme ADSL ............................................................................................................................................... 33
3.2.6 Format de données utilisé par ADSL .......................................................................................................... 36
3.2.7 Canaux de transport ADSL ......................................................................................................................... 37
3.3 ADSL face à la solution ATM ............................................................................................................ 38
3.3.1 Les Caractéristiques de l’ATM .................................................................................................................... 38
3.3.2 Les Intérêts de l’ATM .................................................................................................................................. 38
3.3.3 Les Inconvénients d’ATM ........................................................................................................................... 39
3.4 les techniques utilises en ADSL ....................................................................................................... 40
3.4.1 Techniques de Multiplexage ....................................................................................................................... 40
3.4.1.1 FDM (Frequency Division Multiplexing)......................................................................................................... 40
3.4.1.2 Multiplexage à annulation d’écho (EC) ........................................................................................................... 43
3.4.1.3 TDM (Time Division Multiplexing) ................................................................................................................. 44
3.4.2 Techniques de modulation .......................................................................................................................... 45
3.4.2.1 DMT (Discrete Multitone Technologiy) ........................................................................................................... 45
3.4.2.2 CAP (Carrierless Amplitude and Phase Modulation) ...................................................................................... 46
3.4.2.3 QAM ou MAQ (Modulation d’Amplitude en Quadrature) ............................................................................... 47
3.5 Architecture d’une liaison ADSL ..................................................................................................... 48
3.5.1 Architecture générale .................................................................................................................................. 48
3.5.2 Connexion à l’Internet par une liaison ADSL ........................................................................................... 49
3.5.3 Equipements mis en œuvre pour une liaison ADSL................................................................................... 50
3.5.3.1 Modem ADSL .................................................................................................................................................. 50
3.5.3.2 Splitter ............................................................................................................................................................. 53
3.5.3.3 DSLAM ........................................................................................................................................................... 54
3.5.3.4 Microfiltre ....................................................................................................................................................... 54
3.5.3.5 Routeur ........................................................................................................................................................... 55
3.5.3.6 BAS ................................................................................................................................................................. 55
3.6 Les offres ADSL ................................................................................................................................. 55
3.6.1 L’offre NETISSIMO 1 ............................................................................................................................... 55
3.6.2 L’offre NETISSIMO 2 ................................................................................................................................ 56
3.6.3 Performances et limites .............................................................................................................................. 57
3.7 Applications de l’ADSL ...................................................................................................................... 58
3.7.1 Internet haut débit ....................................................................................................................................... 58
3.7.2 Vidéo à la demande ..................................................................................................................................... 59
3.7.3 Vidéoconférence .......................................................................................................................................... 59
v
3.7.4 Télétravail, Téléenseignement ..................................................................................................................... 59
3.7.5 Télémédecine ............................................................................................................................................... 59
3.7.6 Diffusion Audio et TV ................................................................................................................................. 60
3.7.7 Les intérêts de l’ADSL ................................................................................................................................ 60
3.8 Les contraintes de l’ADSL ................................................................................................................. 61
3.8.1 Le client........................................................................................................................................................ 61
3.8.2 La boucle locale de l’opérateur historique ................................................................................................. 61
3.8.3 Les équipements ADSL de l’opérateur télécom ou FAI ............................................................................. 61
3.8.4 Pourquoi la longueur de câble est aussi importante dans la transmission de signal ................................ 62
3.8.5 Marge de bruits ............................................................................................................................................ 63
3.8.6 Différence entre atténuation et marge de bruits ......................................................................................... 64
3.9 Comment exploiter autrement la boucle locale BL ........................................................................... 64
3.9.1 Le dégroupage de la boucle locale .............................................................................................................. 64
3.9.1.1 Le dégroupage total ......................................................................................................................................... 65
3.9.1.2 Le dégroupage partiel ...................................................................................................................................... 65
3.9.2 L’organisation générale d’un service haut débit acheminé par la BL ...................................................... 67
3.10 Conclusion ....................................................................................................................................... 67
CHAPITRE 4 : SIMULATION ................................................................................................... 68
4.1 Comportement de la boucle locale vis-à-vis du théorème de Shannon Hartley ............................... 68
4.1.1 Théorème de Shannon et Hartley .............................................................................................................. 68
4.1.2 Tableau récapitulatif du débit global descendant en Mbit/s ...................................................................... 73
4.2 Analyse et étude de performance des liaisons par fil de cuivre dans la technologie ADSL ............ 74
4.2.1 Eclipse .......................................................................................................................................................... 74
4.2.2 Environnement Java ................................................................................................................................... 75
4.2.3 Avantages ..................................................................................................................................................... 75
4.2.4 Présentation du logiciel ............................................................................................................................... 76
4.2.4.1 Description de l’interface principale ................................................................................................................ 76
4.2.4.2 Partie calcul du débit ....................................................................................................................................... 76
4.2.4.3 Partie calcul de l’affaiblissement ..................................................................................................................... 78
4.2.4.4 Affichage des graphes ...................................................................................................................................... 79
4.2.4.5 Partie liaison ................................................................................................................................................... 80
4.3 Conclusion .......................................................................................................................................... 81
CONCLUSION GENERALE ...................................................................................................... 82
vi
COMPARAISON DES VALEURS DE L'AFFAIBLISSEMENT LINEIQ UE DES
CABLES TELEPHONIQUES A PAIRES TORSADEES A 800HZ ET A 300KHZ ......... 83
LA TELEPHONIE SUR IP .......................................................................................................... 84
LA TELEVISION SUR ADSL ..................................................................................................... 85
BIBLIOGRAPHIE ........................................................................................................................ 88
FICHE DE RENSEIGNEMENTS ............................................................................................... 89
RESUME ........................................................................................................................................ 90
ABSTRACT ................................................................................................................................... 90
vii
ABREVIATIONS
ABX Canaux unidirectionnels permettant des communications descendantes du
réseau vers la boucle local (simplex)
ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line (ligne numérique d’abonné)
AMRT Accès Multiple par Répartition dans le Temps
ATM Asynchronous Transfer Mode
ATU-C ADSL Transmission Unit at the central Office Side
ATU-R ADSL Transmission Unit at the Remote side
BAS Broadband Acess Server
BL Boucle Locale
S/B ou SNR Signal sur bruit ou marge de bruit
CAP Carrierless Amplitude and Phase Modulation
CAA Commutateur à Autonomie d’Acheminement
CL Commutateur Local
CNA Convertisseur Numérique Analogique
CTI Commutateur de Transit International
CTP Commutateur Transit Principal
CTS Commutateur de Transit Secondaire
CU Commutateur Urbaine
dB Décibel (unité de mesure)
DEMUX Démultiplexeur
DMT DiscreteMultitoneTechnology
DSL Digital Subscriber Line
DSLAM Digital Subscriber Line Acess Multiplexer
DSPM Densité Spectrale de Puissance Moyenne
IFFT Inverse Fast Fourier Transform
IP Internet Protocol
FAI Fournisseur d’Accès Internet
FDM FrequencyDivisonMultilplexing
FFT Fast Fourier Transform (Transformée de Fourier Rapide)
FT France Telecom
viii
GSM Global System for Mobile
HDSL High Bit rate DSL
HF Haute Fréquence
HS Hors Service
HZ Hertz : Cycles par seconde
UIT International Télécommunication Union
Khz Kilohertz (unité de mesure de fréquence)
LAN Local Area Network
LSX Canaux bidirectionnels (duplex) utilisés pour la communication montante
MAN Metropolitain Area Network
MAQ Modulation d’Amplitude de deux porteuses en Quadrature
MIC Modulation par Impulsion Codées
Modem Modulateur/démodulateur
MRF Multiplexage par Répartition de Fréquence
MRT Multiplexage à Répartition dans le Temps
MUX Multiplexage
NI Network Interface
NRZ Non-Return-to-Zero
NT Network Terminal (terminaison de réseau)
PABX PrivateAutomaticBrancheXchange
PC Machine de l’abonné
PDH Plesiochronous Digital Hierarchy
POP Point de Présence
POTS Plain Old Telephone Service.
PVC Permanent Virtual Circuit
QAM Quadrature Amplitude Modulation
QoS Quality of Service
RADSL Rate Adaptative DSL
RNIS Réseau Numérique à Integration de Service
RTC Réseau Téléphonique Commuté
SDSL Simple pair DSL
SONET Synchronous Optical Network
ix
SVC Switched Virtual Circuit
TCP Transmission Control Protocol
T/S Interface séparant le commutateur local et le réseau local d’usagé
T1 Appellation du tronc numérique du réseau public en Amérique du nord
TDM Time Division Multiplexing
TEB Taux d’Erreur Binaire
URAD Unité de Raccordement des Abonnés Distant
VCC Virtual Channel Connection
VDSL Very hight Bit Rate DSL
WAN Wireless Local Area Network
WLAN Wireless Local Area Network
XDSL Terme désignant toutes les nouvelles technologies DSL
ZAA Zone à Autonomie d'Acheminement
ZL Zone Locale
ZTP Zone de Transit Principal
ZTS Zone de Transit Secondaire
1
INTRODUCTION GENERALE
Avec l’accroissement de l’utilisation de l’Internet à travers le monde et son influence dans
tous les aspects de la vie humaine, ses technologies et ses outils sont toujours en cours
d’évolution. De nos jours, l’accès rapide aux informations-qui est le but principal recherché-
mobilise toute l’attention des experts et des entreprises.
La vitesse pour accéder à Internet par le modem habituel est très lente. Rappelez-vous le
temps que vous passiez devant l’ordinateur pour consulter les mails, pour télécharger un fichier ou
encore pour mettre à jours un logiciel de 2 Mbits. Tous ces délais augmentaient la durée de
connexion et coûtaient très cher.
Sur une liaison téléphonique standard et avec les modems à 56 Kbps, nous avons presque
atteint la limite, en termes de bande passante. En tout cas l’utilisation de l’ancien modem de 56
Kbps, nous permet de consulter les pages Web en un temps donné, mais ne résout en rien le
problème de congestion du réseau téléphonique : On ne peut pas téléphoner et se connecter à
Internet en même temps puisque la ligne téléphonique est utilisée dans sa globalité.
L’internet avec méthode classique est trop lent. Il est très cher par rapport à ce qu’il nous
permet de faire. Il fallait donc trouver un autre système à la fois beaucoup plus rapide et moins
cher. De nos jours et dans la vie quotidienne la connexion à l’Internet à haut débit est devenue
incontournable. C’est donc indispensable de mettre à jour des outils efficaces pour la connexion à
l’internet dans le but d’exploiter les dernières informations. Pourpalier à ces inconvénients,
plusieurs systèmes ont été imaginés dont les technologies xDSL et parmi celles-ci l’ADSL.
Le débit offert par cette technique dépend beaucoup de la qualité de la ligne d’abonné. Il
diminue au fur et à mesure que la longueur de cette ligne augmente, ce qui limite son utilisation à
une certaine distance. Ainsi, une ligne donnée nécessite des études préalables pour trancher sur la
possibilité de cette technologie sur cette ligne.
Le rapide développement des technologies de l’information a fait apparaître de nouveaux
services gourmands en capacité de transmission. L’accès rapide à Internet, la visioconférence,
l’interconnexion des réseaux, le télétravail, la distribution de programmes TV, etc. … font parties
de ces nouveaux services multimédia que l’usager désire obtenir à domicile ou au bureau.
Jusqu’à présent les services à hauts débits existant comme le câble coaxial ou la fibre
optique n’étaient pas bien adapté aux besoins réels. En effet, remplacer ou même installer des
fibres optiques coûtent très chers et une connexion en câble coaxial n’est pas toujours très stable.
2
L’idée d'utiliser la paire torsadée semble donc la mieux adaptée puisque dans le monde
plus de 800 millions de connexions de ce type sont déjà en place et qu’il suffit d’ajouter un
équipement au central téléphonique ainsi qu’une petite installation chez l’utilisateur pour pouvoir
accéder à l’ADSL.
Ce mémoire s’intitule ‘ Etude et Performance d’une liaison ADSL’.
Ce projet de fin d’étude est subdivisé en quatre chapitres. Lepremier chapitre présente les
généralités sur le réseau téléphonique commuté.
Le deuxième chapitreest consacré à l'étude de la ligne de transmissionet des différentes
technologies xDSL à savoir : différents paramètres et les caractéristiques d’une ligne de
transmission, lesmodes de transmission pour chaque technologie, les différents débits offerts et les
limitations en distance qu’on peut avoir.
Ensuite, dans le troisième chapitre décrit sur la liaison ADSL. Nous étudions les principaux
caractéristiques d’une la liaison ADSL.
Enfin, le dernier chapitre parle la simulation de la qualité de la transmission sur une ligne
téléphonique classique d’une liaison ADSL.
3
CHAPITRE 1 : RESEAU TELEPHONIQUE COMMUTE
1.1 Introduction [1][2][3][12]
Le réseau téléphonique commuté (RTC) est le réseau de télécommunication le plus utilisé
et son but principal est une transmission de la voix de manière analogique, cependant il est aussi
utilisé pour transmettre des données(depuis 1964) à l’aide du modem(mais aussi images,
texte,...).La bande de fréquence utilisée dans le réseau téléphonique est compris entre 300Hz et
3400Hz ; L’oreille humaine peut entendre des fréquences entre 20Hz et 20KHz. Quant à la voix,
elle s’étale entre les fréquences de 100Hz à 10KHz. La plus grande partie de la puissance de la
voix est comprise entre des fréquences de 300Hz et de 3400Hz. Il n’y a aucune loi qui limite la
bande passante d’une paire de cuivre. En effet la voix peut être véhiculée d’une manière
acceptable avec un coût raisonnable dans une telle bande passante. Le débit maximum de la ligne
téléphonique est égal à 64Kbps mais le signal téléphonique n’est pas toujours parfait, il n’est pas
résistant à des perturbations électromagnétiques, et il dépend également de la qualité des liaisons
en cuivre, etc. C’est pour cela que les débits donnés sont théoriques : en réalité ils sont toujours
inférieurs. On peut atteindre jusqu’à 56Kbps en réception et 33.600 kbps en émission.
1.2Structure du R.T.C. [2][3][6]
Le spectre de la voix humaine possède l’allure suivante :
Figure 1.01 : Allure du spectre de la voix humaine
4
Le signal transmis devra être analogique, dans la bande 300-3400Hz et d’une amplitude
maximum de 0dBm (1mW). L’impédance de la ligne est d’environ 600Ω à 800Hz.
On appelle terminal ou équipement d’extrémité tout équipement qui se trouve au bout de la ligne
d’abonné.
1.2.1Ligne d’abonné[1]
La ligne d’abonné est constituée d’une paire de cuivre continue de diamètre 0,4 à0,8mm
jusqu’au commutateur de rattachement. La plupart des abonnés ont une ligne inférieure à 4 km.
L’abonné est relié à un point de concentration (zone rurale) ou directement à un sous-répartiteur
par un câble aérien ou souterrain d’une ou deux paires (deux dans lesnouvelles installations) puis
par un câble de transport multi paires jusqu’à son commutateur derattachement.
1.2.2 Schéma global du RTC [3]
Le réseau téléphonique commuté (RTC) met en relation deux postes d’abonné.
Le protocole pour établir, maintenir et rompre la relation s’appelle la signalisation.
Les 3 étages du réseau :
Figure 1.02 : Schéma d’un réseau RTC
5
- La commutation: partie centrale du réseau qui met en relation les abonnés
- La transmission: la liaison de l’ensemble des commutateurs (réseau de transmission ou
réseau de transport)
- La distribution: le réseau reliant les abonnés au commutateur le plus proche (le
commutateur de rattachement).
1.2.3 Rôle d’un commutateur [2]
- Aiguiller les communications (commutation de circuits)
- concentrer le trafic
- taxer l’abonné
- surveiller la communication
1.2.4 Familles de commutateurs [2]
- Rotatifs (rotary ...) abandonnés en 1960,
- Electromécaniques (crossbar),
- Electroniques :
commutation spatiale (physique et permanente),
commutation temporelle (numérique), les seuls actuellement
1.3 Structure du réseau[1][2][6]
Figure 1.03 : Structure du réseau RTC
6
Le R.T.C. se décompose en zones techniques chargées d'écouler le trafic. Elles constituent
enfait les 3 réseaux suivants :le réseau intra-ZAA (Zone à Autonomie d'Acheminement), qualifié
de réseau local; le réseau interurbain, ou réseau nodal; le réseau international dédié au trafic
international. On distingue :
- le commutateur local (C.L) sur lesquels sont raccordés les abonnés.
- le commutateur à autonomie d’acheminement (C.A.A).
- le commutateur de transit secondaire (C.T.S).
- le commutateur de transit principal (C.T.P).
- le commutateur de transit international (C.T.I).
Les zones sont également hiérarchisées :
- zone locale (Z.L) correspondant au CL.
- zone à autonomie d’acheminement (Z.A.A) : les commutateurs (CAA) accueillent les
abonnés et établissent les communications locales.
- zone de transit secondaire (Z.T.S) : contient les commutateurs “internes” (CTS) et assure
le routage si nécessaire (“brassage des circuits”).
- zone de transit principal (Z.T.P) : un CTS est reliéà un CTP, lui-même éventuellement à un
commutateur de transit international (CTI).
On constate que la topologie du réseau est maillée et hiérarchisée dans la partie nationale. Elle
est en étoile dans la partie locale.
Les commutateurs, en plus d’assurer l’aiguillage des communications et la gestion grâce à
un système de signalisation normalisé, effectuent d’autre part une fonction de multiplexage et
dedémultiplexage pour assurer une rentabilité maximale des artères de transmission. Pour cela,
chaque C.L assure localement :
- l'acheminement local des communications et leur taxation.
- la concentration locale du trafic (le nombre d'abonnés est plus important que la capacité de
commutation), basée sur l'idée que statistiquement les usagers ne seront pas tous actifs au
même moment. Le centre de transit nodal assure à chaque niveau de hiérarchie considéré
(Z.A.A., Z.T.S. et Z.T.P.) l'acheminement distant des communications.
-
7
1.4 Défauts du réseau [2][6][12]
1.4.1 Système analogique [2][3]
Le réseau téléphonique commuté est, normalement, analogique. Lorsqu'on l'utilise pour y
transférer des données numériques, il faut l’utilisation de matériels spécifiques pour faire la
conversion « analogique – numérique ». Ces appareils sont appelés modulateurs démodulateurs,
d'où le nom commun de « modem ».
1.4.2 Lignes physiques [2][3]
La plupart des lignes reliant les équipements étant des fils enterrés ou suspendus à des
poteaux téléphoniques, ceci implique qu'un coup de pelle mécanique malencontreux ou un
accident renversant un de ces pylônes peut interrompre pour une durée élevée la liaison
téléphonique.
1.4.3 Affaiblissement[2][3]
Il augmente en fonction des paramètres suivants :
− Résistivité des conducteurs.
− Longueur de la ligne.
− Diminution du diamètre des conducteurs.
− Environ proportionnel à la racine carrée de la fréquence
L’affaiblissement varie d’environ 0,5dB à 300Hz jusqu’à 2,5dB à 3400Hz. L’affaiblissement
maximum des autres liaisons analogiques est constant dans la gamme 300-3400Hz. Dans les
liaisons numériques, l’affaiblissement entre commutateurs est invisible de l’abonné.
1.4.4 Distorsion de phase[2][3]
Celle-ci est très gênante en transmission de données, elle se traduit par une vitesse de
propagation différente selon la fréquence. Sur une ligne pure, le temps de propagation varie de
40µs/km pour 300Hz à 5µs/km à 3400Hz.
8
Sur les lignes chargées (multiplex analogiques) la vitesse est constante et sur les liens numériques
la distorsion de phase est négligeable.
1.4.5 Bruits diaphonies [2][3] 1.4.5.1 Bruit blanc
Ce bruit est provoqué par l’agitation thermique, il est peu gênant car uniformément répartit
dans la bande. Le rapport signal/bruit d’une liaison téléphonique est au minimum de 25dB.
1.4.5.2 Bruit impulsif
Ce bruit est très gênant et source d’erreurs. Il est provoqué par l’induction de parasites
électromagnétiques et la diaphonie (numérotation décimale ...). La mesure de ce bruit ne doit pas
révéler plus de quelques dizaines d’impulsions en 15 minutes.
1.5 Services sur RTC [1][2][3]
1.5.1 Services aux entreprises[1][3]
Les entreprises possèdent un autocommutateur privé (PABX) permettant une commutation
interne. L’interconnexion au réseau public des postes internes sera réalisée par cet
autocommutateur et des services étendus du réseau public sont possibles. Avec la libéralisation,
les offres et les conditions tarifaires évoluent rapidement.
1.5.2 Services nouveaux [1][3]
Ces services, déjà présent dans les entreprises sur les PABX, existent déjà dans certains pays
(USA en particulier) et certains se mettent en place en France.
- Identification de l’appelant (par message entre 1ère et 2ème sonnerie).
- Masquage temporaire de l’identification de l’appelant.
- Identification du dernier appel (appel malveillant ...).
- Rappel du dernier appelant.
- Rappel automatique sur poste occupé.
9
- Le refus d’appel (de certains appelants).
- Personnalisation de la sonnerie (sonnerie différente pour plusieurs membres d’une même
famille : un n° d’appel par membre).
- Identification d’appel prioritaire (sonnerie différente pour certains appelants).
- Le renvoi sélectif (selon l’appelant).
- La programmation à distance des renvois (selon l’heure...)
- Messagerie.
Les défauts majeurs de la ligne téléphonique classique pour la connexion à l’internet sont les
suivants :
- La limite d’utilisation de la ligne, quand vous êtes connecté au réseau, vous ne pouvez
plus téléphoner, car elle était conçue dès sa conception pour ne véhiculer que des
informations analogiques.
- Cette connexion est chère et très lente par rapport à nos besoins.
Nous arrivons à ce point que le réseau téléphonique avec sa bande passante limitée et aussi
ses problèmes de congestion n’est pas bien adapté au trafic de données moderne. Pour
résoudre ce problème, il y a certaines solutions comme ADSL.
1.6 Conclusion
Dans ce premier chapitre, on a parlé des généralités sur le réseau téléphonique commuté
qui est un réseau initialement analogique pour transmettre de la voix et aussi utilisé pour
transmettre des donnéesà l’aide du modem classique (V90 à 56 Kbits/s).Dans le chapitre qui suit,
nous allons détailler les différentes technologies xDSL et les caractéristiques d’une ligne de
transmission.
10
CHAPITRE 2 : LES TECHNOLOGIES XDSL
2.1Généralités [4][6][7][8][12]
Le terme DSL ou xDSL signifie Digital Subscriber Line (Ligne numérique d’abonné) et regroupe
l’ensemble des technologies mises en place pourun transport numérique de l’information sur une
simple ligne deraccordement téléphonique. En effet, la bande passante de paire de cuivre est
environ 1,1Mhz, la voix n’utilise qu’une bande passante allant de 0 à 4Khz. Le reste est inutilisé,
d’où l’importance de cette technologie c’est de réutiliser la partie restante pour la transmission
des données numériques dans un support de transmission analogique.
Mais attention, améliorer uniquement la bande passante du médium de la boucle locale n’est
pas suffisant pour augmenter le débit.
En effet, la bande passante étant plus large et les fréquences plus hautes, les modulateurs et
démodulateurs doivent être adaptés au signal, aux nouveaux codages et au multiplexage pour
fournir de très bonnes performances.
En jouant sur la combinaison de ces deux éléments, les débits supportés par les paires de
cuivre s’échelonnent entre 1,5 et 50 Mbits/s.
Les technologies DSL diffèrent sur les points suivants :
• le nombre de paires de cuivre utilisées ;
• la modulation de fréquence employée ;
• le choix des fréquences porteuses ;
• la symétrie des fronts montant et descendant ;
• la distance entre l’abonné et le central téléphonique ;
• le nombre de canaux.
Nous allons maintenant détailler ces technologies, voir dans quelles conditions elles sont
utilisées, le type de codage employé, les débits obtenus.
Figure 2.01 : Bande passante utilisée pour la technologie Xdsl
11
Figure 2.02 : Coupe d’une ligne bifilaire symétrique
2.2 Ligne de transmission [4][6][8][12]
2.2.1 Support de transmission[6][8]
Dans une chaîne de transmission, on désigne par support ou milieu de transmission le lien
physique entre l'émetteur et le récepteur. En traversant le milieu de transmission, le signal utile
contenant l’information à transmettre est combiné à d'autres signaux qu'on qualifie de bruits. En
outre, le niveau du signal à la réception est généralement nettement inférieur par rapport à celui à
l'émission. On dit que le signal subit de l'atténuation ou affaiblissement. Un support de
transmission est caractérisé par sa bande passante. Celle-ci détermine les fréquences supérieure et
inférieure entre lesquelles le support peut assurer la transmission, ou le débit maximal que peut
assurer celui-ci dans le cas d’une transmission numérique en bande de base.
2.2.2 Ligne électrique[6][12]
Une ligne électrique est un type de support de transmission. C'est une structure à deux
conducteurs parallèles dont la géométrie transversale est uniforme sur toute la longueur. On
distingue parmi les plus fréquentes et souvent utilisées, selon la géométrie de la ligne électrique, la
ligne coaxiale, la ligne bifilaire symétrique et la ligne bifilaire torsadée.
La ligne coaxiale est constituée d'un fil de cuivre centré dans une gaine en matériau isolant
et entouré d'un second conducteur métallique. La ligne bifilaire symétrique et la ligne bifilaire
torsadée sont les supports utilisés en téléphonie. Elles sont constituées de deux conducteurs
enveloppés séparément dans un isolant. Elles ont les formes représentées sur les figures 2.02 et
2.03 où:
- D représente la distance séparant les centres des conducteurs;
- d est le diamètre des conducteurs
12
Figure 2.03 : Coupe d’une ligne à paire torsadée
2.2.3 Affaiblissement[4][8]
On appelle affaiblissement dans une ligne de transmission le rapport du niveau du signal
reçu à l'autre bout de celle-ci avec celui du signal à son entrée. Il est habituellement exprimé en
décibel (dB).
Si vi est le niveau du signal à l'entrée et vo celui à la sortie, on a:
= (2.01)
2.2.4 Modélisation d’une ligne de transmission[6][8]
Ce paragraphe portera l'étude sur la ligne électrique bifilaire, et fait souvent référence à la
ligne à paire torsadée, étant donné que ce cas est nécessaire pour la suite des études dans cet
ouvrage.La longueur d'une ligne électrique est de l'ordre d'une dizaine de mètres à plusieurs
kilomètres. Cette valeur est en général plus grande par rapport à la longueur d’onde du signal à
transmettre.
Ainsi son comportement du point de vue électrique ne satisfait plus aux équations de
Kirchhoff.
En effet, la distance entre l'émetteur et le récepteur est importante, ce qui rend les temps de
propagation non négligeables. A un instant donné, le courant entrant dans la ligne n'est pas égal au
courant sortant à l'autre extrémité.
A cet effet, on attribue à la ligne de transmission un certain nombre de caractéristiques et
paramètres autres que ceux des simples conducteurs. On distingue les paramètres primaires,
connus aussi sous l'appellation paramètres physiques ou encore linéiques, et les paramètres
électriques ou secondaires.
Ainsi, on aboutit à une modélisation de la ligne. Une ligne est branchée à l'entrée sur un
générateur de signal ayant une impédance interne et, à la sortie, sur une charge.
13
Figure 2.04 : Schéma d’un tronçon de ligne pour la modélisation d’une ligne de transmission
Elle peut être représentée électriquement par une somme de tronçons élémentaires, de
longueur infiniment petite. La figure 2.04montre un tronçon élémentaire isolé où:
- R' s'appelle résistance linéique de la ligne;
- L' s'appelle inductance linéique de la ligne;
- C' s'appelle capacité linéique de la ligne;
- G' s'appelle conductance linéique de la ligne
2.2.5 Paramètre physiques de la ligne [6][8]
Les paramètres physiques d'une ligne sont constitués par sa résistance linéique R', sa
capacité linéique C', sa conductance linéique G' et son inductance linéique L'. Ils sont directement
déterminés par la géométrie transversale de la ligne à partir des équations de Maxwell et des
propriétés conductrices et diélectriques des matériaux constituant la ligne.
2.2.5.1 Résistance linéique
La résistance linéique R' représente les pertes ohmiques par unité de longueur dans les
conducteurs. Elle se calcule par la formule (2.02) pour chacun des conducteurs.
= (2.02)
: en ohm résistance du conducteur
L : en mètre longueur du conducteur
14
Figure 2.05 : Influence de la fréquence sur la surface conductrice d’un conducteur
Remarque: Comme l'étude se porte sur la ligne bifilaire, la valeur de la résistance linéique
pour la ligne entière est obtenue en faisant la somme de celle de chacun des conducteurs, soit :
= (2.03)
La valeur de la résistance de la ligne dépend de la fréquence à laquelle est soumise la ligne. On
distingue deux cas:
- En basse fréquence, la formule classique de la résistance en fonction de la longueur de la
ligne ainsi que de sa surface peut être retenue.
= (2.04)
- Au-delà de 100kHz environ, un phénomène appelé effet de peau est observé sur les
conducteurs. L'effet de peau est un effet électromagnétique qui repousse les lignes de
courant vers la surface des conducteurs. Ainsi, la densité de courant n’est plus uniforme
sur toute la section du conducteur. La surface réellement parcourue par le courant se trouve
diminuée, ce qui augmente la résistance du conducteur, donc celle de la ligne. La formule
(2.05)permet de calculer l'épaisseur e de la zone approximativement parcourue par le
courant dans un conducteur pour une fréquence donnée du signal.
a) b)
15
a) zone approximativement parcourue par le courant.
b) Exemple d'un conducteur en cuivre de 0,5mm de rayon : répartition de la densité de
courant dans le conducteur.
= (2.05)
Avec f : Fréquence du signal auquel est soumise la ligne !" : Permittivité du vide μ$ : Permittivité relative du conducteur
Remarque: La valeur de la résistance d'un conducteur dépend également de la température
à laquelle celui-ci est soumis, bien que cet effet n'est pas très remarquable dans la pratique, vue la
petite variation de la température. La loi de variation de la résistance en fonction de la température
est donnée par la formule (2.06).
%° ( = °() + +°(,%°( − °(./(2.06) R1"°C : Résistance du conducteur à température de référence 20 α1"° : Coefficient de température du conducteur à 20. Pour le cuivre α1"° =0.038 5 : Température du conducteur en.
2.2.5.2 Capacité linéique
La capacité linéique C' représente la capacité équivalente, par unité de longueur de la ligne,
du diélectrique séparant les deux conducteurs. Elle est pratiquement indépendante de la fréquence
jusqu'à une valeur très élevée de celle-ci, de l'ordre du GHz.
Pour une ligne à paire torsadée, on montre que la valeur de la capacité linéique peut se calculer par
la formule (2.07).
( = 6789: 8; <
(2.07)
Unité : pF/m
16
ε$ : Permittivité relative du l’isolant
Dans le cas d’une ligne bifilaire symétrique, D>>d et donc >?@? − 1 ≈ >?
@?, la valeur de la
capacité linéique se simplifie et devient :
( = 6C8 D(2.08)
Unité : pF/m
2.2.5.3 Conductance linéique
La conductance linéique G' représente les pertes diélectriques par unité de longueur dans
l'isolant entre les deux conducteurs. Elle est pratiquement négligeable jusqu'à une fréquence
voisine du GHz. Elle est souvent définie par rapport au facteur de qualité (formule (2.09)). Pour la
ligne bifilaire, elle dépend de l'angle de perte des isolants (formule (2.10)).
E′ = F(′G (2.09)
Q : Facteur de qualité de la ligne
Ou encore
E = (F HI J (2.10)
J : Angle de perte du diélectrique
2.2.5.4 Inductance linéique
L'inductance linéique de la ligne représente l'inductance équivalente, par unité de longueur,
le long de la ligne. Elle est pratiquement indépendante de la fréquence jusqu'à une valeur très
élevée de celle-ci, de l'ordre du GHz.
Pour une ligne à paire torsadée, sa valeur s'obtient par la formule (2.11).
17
K = . M N8 + O 8 − P (2.11)
Dans le cas d’une ligne bifilaire symétrique elle se réduit à la formule (2.12)
K = . M C8 D (2.12)
Remarque : En condition normale, on obtient les valeurs suivantes pour la totalité de la ligne :
- résistance totale ou résistance de boucle : Q = R - Capacité totale S = SR - Inductance totale T = RT - Conductance totale U = RU - Constante de propagation
On définit la transmittance ou facteur de transmission Vpour une ligne de transmission :
W = + + XY = , + XFK.,E + XF(. (2.13)
α : est appelé affaiblissement linéique de la ligne
β : est appelé déphasage linéique
Remarque : On appelle ligne sans perte une ligne où R’=G’=0. Dans ce cas γse réduit à jβ.
W = XY = XF√K( (2.14)
18
2.2.5.5 Affaiblissement linéique
L’affaiblissement linéique d’une ligne de transmission par le paramètre ^tel que :
+ = _W` (2.15)
Unité : [Np/m]
Il est donné très souvent exprimé en décibel, en respectant la formule (2.16).
+ = + (2.16)
Unité : dB/m
Remarques : La valeur de l’affaiblissement totale le long de la ligne de longueur l s’écrit : = + (2.17)
Dans une ligne sans perte, α=0.
2.2.5.6 Déphasage linéique
On appelle déphasage linéique de la ligne le paramètreβtel que :
Y = ab,W. (2.18)
Il est exprimé en rad/m
Il est dans le domaine spatial ce que la pulsation cest au domaine temporel. La période
spatiale s’appelle longueur d’onde et est notée par le symboled.
Plus parlante que ce dernier est la vitesse de phase, qui s’en déduit par la formule : e = FY (2.19)
19
Figure 2.06 : Schéma équivalent d’une ligne avec son impédance caractéristique
2.2.5.7 Impédance caractéristique
L'impédance caractéristique Zc d'une ligne correspond à la charge qui, installée au bout de
la ligne, favorise seulement la propagation d'une onde progressive sur la ligne. Dans ce cas,
l'impédance d'entrée de la ligne est égale à son impédance caractéristique.
Soit f = Og9XFKgEg9XF(g (2.20)
2.2.6 Les défauts d’une ligne[4][12]
Idéalement, une ligne de transmission doit transmettre en entier le signal sans subir ni de
l'atténuation ni de la déformation. Cependant, plusieurs défauts lui sont associés, rendant ceci
impossible. Ceux-ci peuvent trouver leur origine dans la constitution physique même de la ligne
car les paramètres du matériau constituant celle-ci entrent en jeu. Par exemple, pour une ligne
bifilaire, on a les paramètres εr, µr, σ, respectivement permittivité relative de l'isolant entre les
conducteurs formant la ligne, perméabilité relative de l'isolant et conductivité des conducteurs,
dont dépendent les paramètres physiques et les paramètres électriques de la ligne.
L'affaiblissement, la réflexion d'onde ainsi que la dispersion du signal dont il est déjà
question dans ce chapitre, dépendent respectivement plus ou moins de ces paramètres. Mais en
plus de ces défauts, il est également à noter ceux dont les origines sont essentiellement externes à
la ligne. Ils sont communément appelés « bruits » ou « perturbations ».Parmi eux, la diaphonie
sera décrite dans ce paragraphe car sa connaissance est importante dans le cas de notre étude.
20
2.2.6.1 Affaiblissement
Il est déjà question de l'affaiblissement linéique dans ce chapitre. C'est l'atténuation par
unité de longueur que subit un signal en traversant la ligne de transmission. Il augmente avec la
fréquence.
Ainsi, il est d'une importance majeure de connaître sa valeur et son évolution en fonction de la
fréquence pour un type de ligne donné.
2.2.6.2 Réflexion d’onde
Une mauvaise adaptation de la ligne, à cause d'une charge mal adaptée, du non
homogénéité dans le matériau constituant la ligne ou de jonctions sur la ligne peuvent être à
l'origine de réflexions du signal, néfastes pour la transmission.
2.2.6.3 Dispersion du signal
Dans le cas général, la présence du déphasage linéique hintroduit une variation de la
vitesse des signaux en fonction de leur fréquence. Ainsi, dans le cas pratique où le signal mis en
jeu est non sinusoïdal, donc associant un ensemble d'harmoniques de différentes fréquences, celui-
ci se retrouve déformé à l'arrivée. On dit dans ce cas que la ligne est dispersive. Dans le cas d'un
signal numérique, deux bits consécutifs peuvent finir par se chevaucher et devenir indiscernables,
ce qui rend difficile, voire impossible, l'interprétation de l'information transmise à la réception.
2.2.6.4 Diaphonie
Lorsque deux lignes sont voisines, un phénomène appelé diaphonie peut se produire. Il est
causé par l'influence mutuelle entre les deux lignes. Cette influence peut se faire par deux types de
couplage entre les lignes: le couplage magnétique dû au champ magnétique d'une ligne sur l'autre
par inductance mutuelle et le couplage capacitif dû à la présence de capacités entre les conducteurs
des deux lignes. Ces couplages dépendent essentiellement de la configuration géométrique de la
ligne. Ils sont répartis de façon plus ou moins uniforme le long de la ligne. Ce sont les lignes
bifilaires symétriques qui sont les plus sensibles à la diaphonie
21
2.2.6.4.1 Diaphonie par couplage magnétique
La diaphonie par couplage magnétique est également appelée diaphonie inductive. Les
variations du courant dans une ligne génèrent dans le milieu environnant un champ magnétique
dont les variations sont proportionnelles à ces variations de courant. Ce champ magnétique va
créer une force contre électromotrice dite induite dans une ligne proche que l'on appelle ligne
victime. Ainsi se développe dans la ligne victime un signal que l'on qualifie de perturbateur.
2.2.6.4.2 Diaphonie par couplage capacitif
La diaphonie par couplage capacitif est également appelée diaphonie capacitive. Une
variation brutale de tension entre un fil et un plan de masse ou entre deux conducteurs d'une ligne
va générer un champ électrique qui va induire un courant sur la ligne voisine par effet capacitif.
On récupère une tension sur la ligne victime.
2.2.6.4.3 Effets de la diaphonie
Lorsqu'une diaphonie a lieu entre deux lignes voisines, on parle de paradiaphonie ou
NEXT, Near End Crosstalk lorsque la perturbation a lieu sur l'extrémité proche de la ligne
perturbée et de télédiaphonie ou FEXT, Far End Crosstalk, lorsqu'elle a lieu sur l'extrémité
éloignée.
Si on note par:
- U0 la tension à l'émetteur de la ligne perturbatrice;
- I0 le courant à l'émetteur de la ligne perturbatrice;
- V1 la tension sur la ligne victime du côté de l'émetteur de la ligne perturbatrice;
- I1 le courant sur la ligne victime du côté de l'émetteur de la ligne perturbatrice;
- V2 la tension sur la ligne victime du côté du récepteur de la ligne perturbatrice;
- I2 le courant sur la ligne victime du côté du récepteur de la ligne perturbatrice;
Alors on définit l'affaiblissement diaphonique, Ad, qui caractérise la diaphonie par les formules
(2.21) et (2.22) :
22
Figure 2.07 : Tension et courants dans une diaphonie
= ijaai (2.21)
= ijaai (2.22)
2.2.6.5 Solutions contre la diaphonie
Etant donné qu'elle est la source de signaux perturbateurs sur les lignes, la diaphonie est
néfaste sur la transmission. Ainsi, diverses solutions sont proposées pour l'éviter, ou tout au moins
l'atténuer. Parmi ces solutions, on peut citer:
- la mise en œuvre de paires torsadées. Dans ce cas, les vecteurs champs électrique et
magnétique changent régulièrement de sens tout le long de la ligne et les courants
qu’induit chacun d’eux se neutralisent ainsi entre eux;
- le blindage des câbles par des enveloppes métalliques pour que les champs n'aient aucune
n’influence sur le milieu extérieur.
2.2.6.6 Cas de la ligne téléphonique
Une ligne téléphonique est constituée d'une paire torsadée. Il existe différents gabarits
possibles pour une ligne téléphoniques. Une ligne d'abonnés peut même être constituée de câbles
de sections différentes selon la politique de déploiement mise en œuvre pour le réseau
téléphonique. De plus, un câble est habituellement livré par son fabricant avec une longueur de
300 mètres, ce qui oblige à un raccordement tous les 300 mètres. Ainsi, une ligne téléphonique est
sujette à des réflexions de l'onde à cause de ces nombreux raccordements qui ne sont jamais
parfaits.
23
Figure 2.08 : Evolution de l’impédance caractéristique d’une ligne téléphonique
L'impédance caractéristique d'une ligne téléphonique est fixée à 600 Ω pour une fréquence
de 800 Hz. L’impédance tend vers une valeur fixe pour des valeurs élevées de la fréquence,
comme il est indiqué sur la figure 2.08
2.3 Les différentes familles de xDSL [1][4][6][8][10][12][13]
Les technologies xDSL sont divisées en deux grandes familles, celleutilisant une transmission
symétrique et celle utilisant une transmissionasymétrique.
2.3.1Les solutions symétriques[10]
La connexion s’effectue au travers de paires torsadées avec un débit identique en flux
montant comme en flux descendant.
Figure 2.09 : Technologies symétriques (Full-Duplex)
24
2.3.2Les solutions asymétriques[10]
D’après les expériences effectuées, on s’est aperçu qu’il était possible de transmettre les
données plus rapidement d’un central vers un utilisateur mais que lorsque l’utilisateur envoie des
informations vers le central, ceux-ci sont plus sensibles aux bruits causés par des perturbations
électromagnétiques car plus on se rapproche du central, plus la concentration de câble augmente et
donc ces derniers génèrent plus de diaphonie.
L’idée est donc d’utiliser un système asymétrique, en imposant un débit plus faible de l’abonné
vers le central.
Figure 2.10 : Technologies asymétriques (Simplex)
2.3.2 Description des différentes technologies [4][10]
Ces technologies sont regroupées dans une famille que l’on nomme bien souvent xDSL. Le x
représente une des lettres de l’alphabet l'xDSL regroupent tout ce qui permet de faire passer des
flots de données à grande vitesse sur de simples lignes téléphoniques torsadées. Il existe
différentes variantes :
− HDSL : High bit rate DSL
− SDSL : Single pair, ou symmetric DSL
− ADSL: Asymmetric DSL
− RADSL: Rate Adaptative DSL
− VDSL : Veryhigh DSL
D’autres technologies dérivées existent aussi, mais on va se limiter sur l’étude de l’ADSL.
25
Les différences essentielles entre ces technologies sont :
− vitesse de transmission
− distance maximale de transmission
− variation de débit entre le flux montant (utilisateur/réseau) et flux descendant
(réseau/utilisateur)
− le caractère symétrique ou non de la liaison.
Le point commun de ces technologies xDSL est qu’elles utilisent les paires de cuivre existantes de
la boucle locale, à l’inverse de la technologie alternative.
2.3.2.1 HDSL (High bit rate DSL)
Cette technologie est la première technique issue de DSL et a vu le jour au début des
années 1990.Cette technique consiste à diviser le tronc numérique du réseau, T1 en Amérique et
E1 en Europe sur 2 paires de fils pour T1 et 3 paires de fil pour E1.Avec cette technique, il est
possible d’atteindre un débit de 2Mbps dans les 2 sens sur trois paires torsadées et 1,5 Mbps dans
les 2 sens sur deux paires torsadées. Il est possible que le débit, s’il est à2 Mbps, puisse tomber à
384 kbps par exemple en fonction de la qualité de la ligne sur le dernier kilomètre et de
lalongueur de la ligne (entre 3 et 7 Km suivant le diamètre du fil, respectivement entre 0.4mm et
0.8mm).La connexion peut être permanente mais il n’y a pas de canal de téléphonie disponible
lors d’une connexion HDSL.
Le problème actuel de cette technologie est que sa standardisation n’est pas encore parfaite.
2.3.2.2 SDSL (Single pair DSL, ou symmetric DSL)
SDSL est le précurseur de HDSL2 (cette technologie, dérivée de HDSL devrait offrir les
mêmes performances que ce dernier mais sur une seule paire torsadée).Cette technique est conçue
pour une plus courte distance que HDSL(Voir tableau ci-dessous). La technique SDSL va
certainement disparaître au profit de l’HDSL2.
26
Downstream:[Kbit/s] Upstream:[Kbit/s] Distance :[Km]
128 128 7
256 256 6,5
384 384 4,5
768 768 4
1024 1024 3,5
2084 2048 3
Tableau 2.01 : Distances et débit d’une liaison SDSL
2.3.2.3 ADSL : Asymmetric DSL
ADSL a été privilégié car elle offre des services comme la vidéo à la demande en utilisant
la boucle locale existante. De nombreuses limitations de la technologie HDSL et SDSL ont été
résolu après la création de la technologie ADSL. Par exemple ces deux technologies ne peuvent
pas transmettre la voix analogique. Une particularité de la technologie d’ADSL qui la distingue
des autres technologies c’est un équipement qui s’appelle ’Splitter’. Il est installé chez l’utilisateur
et le fournisseur de service.
Il nous permet d’avoir une communication vers le réseau Internet à l’aide d’un routeur IP ou d’un
commutateur ATM tout en conservant la ligne téléphonique (analogique).
Distance Débit
5.5Km 1.544Mbps
4.9Km 2.048Mbps
3.7Km 6.312Mbps
2.7Km 8.448Mbps
Tableau 2.02 : Le débit et la distance dans la technologie ADSL
27
2.3.2.4 RADSL (Rate Adaptive DSL)
La technique RADSL est basée sur l’ADSL. La vitesse de transmission est fixée de
manière automatique et dynamique en recherchant la vitesse maximale possible sur la ligne de
raccordement et en la réadaptant en permanence et sans coupure.
RADSL permettrait des débits ascendants de 128kbps à 1Mbps et des débits descendants de
600kbps à 7Mbps, pour une longueur maximale de boucle locale de 5,4 km.
Le RADSL utilise la modulation DMT (comme la plupart du temps pour l’ADSL). Il est en cours
de normalisation par l’ANSI.
2.3.2.5 VDSL (Very High Bit Rate DSL)
VDSL est la plus rapide des technologies DSL et est basée sur leRADSL. Elle est capable
de supporter, sur une simple paire torsadée, des débits de 13 à 55.2Mbps en downstream et de 1,5
à 6Mbps en upstream ou, si l’on veut en faire une connexion symétrique un débit de 34Mbps dans
les 2 sens. Donc il faut noter que VDSL est utilisable en connexion asymétrique ou symétrique.
VDSL a principalement été développé pour le transport de l’ATM(Asynchronous Transfer Mode)
à haut débit sur une courte distance (jusqu’à 1,5 Km). Le standard est en cours de normalisation.
Distance Débit
1.5Km 12.96Mbps
1Km 25.82Mbps
300m 51.84Mbps
Tableau 2.03 : Le débit et la distance dans la technologie VDSL
Pour le transport des données, l’équipement VDSL est relié au central de raccordement par
des fibres optiques formant des boucles SDH à 155Mbps, 622Mbps ou 2,5 Gbps. Le transport de
la voix entre l’équipement VDSL et le central de raccordement peut également être assuré par des
lignes de cuivre.
28
Le tableau ci-dessous résume le fonctionnement de différentes technologies en fonction du
débit et de la distance.
Nom Transmission Débit downstream
Débit upstream Distance maximale
High- Bit Rate DSL
Symétrique 1,544Mbits/s 1,544Mbits/s 3,6Km
Single–pair DSL symétrique 768kbits/s 768Kbits/s 3,6Km
Asymetric DSL Asymétrique 512Kbits à 9Mbits/s
16Kbits à 640 Kbits/s
5,4km
Rate –Adaptative DSL
Asymétrique 600Kbits à 7Mbits/s
128Kbits à 1Mbits/s
5,4Km
Digital Subscriber Line
Symétrique 160Kbits 160Kbits/s 5,4Km
ISDN over DSL Symétrique 128Kbits/s 128Kbits/s 3,6Km
Very-High – Data-Rate DSL
Asymétrique 13Mbits à 53Mbits/s
1,544Mbits à 2,3Mbits/s
1,5Km
Tableau 2.04 : Comparaison entre les différentes technologies xDSL
2.3.3 LesAvantages et les Inconvénients [6][10][13]
2.3.3.1Avantages
Ces technologies présentent un triple avantage :
- La conservation de l'installation existante (la paire de cuivre).
- Un accès à Internet haut débit permanent.
- la possibilité (comme avec le câble) de téléphoner tout en surfant sur le Web.
Le dégroupage de la boucle locale, qui consiste à donner un accès physique aux opérateurs
alternatif à la partie terminale du réseau de l'opérateur historique, devrait favoriser le déploiement
de ces technologies en France.
29
Le VDSL ("V" pour very, très grande vitesse), le HDSL ("H" pourhigh) et consorts annoncent des
débits très prometteurs et seront, sans doute, réservés aux entreprises.
2.3.3.2Inconvénients
Les technologies DSL présentent cependant trois inconvénients :
- D'une part, l'abonné ne doit pas être éloigné de plus de 5,4 Km de son central
téléphonique de rattachement (il faut préciser que cette distance s'entend comme la
distance réelle et non la distance à vol d'oiseau). Cette technologie est donc réservée de
fait à des zones d'habitat dense.
- D'autre part le débit est directement dépendant du trafic de la ligne, les débits sont très
variables, ce qui en fait, en l'état actuel du savoir-faire, une technologie destinée aux
particuliers plutôt qu'aux entreprises.
- Enfin, les débits sont, pour les versions actuellement proposées sur le marché,
asymétriques, c'est-à-dire qu'elles sont bien adaptées à la consultation/réception de
données mais beaucoup moins à l'émission.
Quand vous téléphonez, vous n'utilisez même pas 10% des capacités des fils de cuivre de
votre ligne téléphonique. En effet, il reste encore de la "place" (de la bande de fréquence) qui n'est
absolument pas exploitée !
L'ADSL utilise donc les 90 % restants pour véhiculer des données numériques à grande vitesse.
2.4 Conclusion
Dans ce chapitre, on a étudiéles caractéristiques d’une ligne de transmission, les
paramètres physiques d’une ligne et les défauts d’une ligne.Ensuite, on a détailléles techniques
xDSL qui différent l’une de l’autre par le mode de transmission (symétrique ou asymétrique), par
le débit montant et descendant, par la portée maximale et du diamètre des paires de cuivre, par la
technique de modulation et de la séparation des canaux.Ainsi, on passe au chapitre suivant sur
l’étude d’une liaison ADSL.
30
CHAPITRE 3: ETUDE D’UNE LIAISON ADSL
3.1 Historique [5][6]
La technologie ADSL a été développée dans le laboratoire américain BellCore en 1987.
France Télécom R&D a réalisé une première mondiale en expérimentant fin 1996 des services de
télévision numérique en ADSL sur ATM.
Les opérateurs se sont intéressés à cette technologie depuis quelques années pour deux raisons :
Le problème des derniers kilomètres est la principale motivation du développement de
l’ADSL. En effet, le déploiement massif de la fibre optique, jusque chez l'abonné, envisagé
au début des années 1990, s'est révélé lourd et difficile. La fibre optique représentait
finalement un investissement important, avec une rentabilité incertaine dans de
nombreuses régions. Il fallait donc trouver une autre solution pour proposer des services
assurant des hauts débits à moindre coût.
Ensuite, la déréglementation en France comme aux Etats-Unis a mis fin aux monopoles en
matière de téléphonie locale, ouvrant ainsi la compétition entre les câblo-opérateurs, les
opérateurs longue distance et les fournisseurs d’accès Internet (FAI). Les opérateurs ont
donc cherché des solutions pour répondre à la concurrence du câble. Pour les contrer, une
seule solution : doper le réseau téléphonique existant.
C'est ainsi que vont naître les différentes offres ADSL.
En1994, les équipes de recherche de France Télécom réalisent les premières évaluations en
laboratoire et de 1996 à 1999 des expérimentations sont faites dans plusieurs régions de France.
Fin 1999, la commercialisation en France de l'ADSL débute sur Paris, Lyon, Lille,
Strasbourg… Les offres commerciales se développent également dans les autres pays.
En quelques mois, la technologie ADSL a séduit un large public et compte 10 millions d'abonnés
dans le monde.
3.2Principe de l’ADSL [5][4][8][11][12]
L'internaute, si son endroit d'habitation fait partie du réseau ADSL, peut aujourd'hui
bénéficier de débits théoriquement dix fois supérieurs aux débits obtenus avec le modem classique
(V90 à 56 kbits/s). Ces débits sont devenus parfois indispensables tant les sites Internet sont de
31
Figure 3.01 : Capacité de fil de cuivre utilisé en téléphonie
plus en plus "lourds" à charger (à cause des animations notamment). De plus, ils génèrent de
surcroît un confort d'utilisation non négligeable.
L'ADSL, "A" pour Asymetric, développée par le Centre national de recherche en
télécommunications (Cent) fin 1970, fait partie de la famille des technologies DSL.
L'ADSL offre des débits théoriques de 512 Kb/s à 9 Mb/s en réception et de 16 Kb/s à 640 Kb/s en
émission.
ADSL signifie Asymetric Digital Subscriber Line soit en français ligne d’abonné
numérique asymétrique. Le but de la technologie est d'augmenter les possibilités detransmissions
des lignes téléphoniques afin qu'elles soient capables, en plus de la voix, de véhiculer des données
numériques très rapidement.
3.2.1Présentation de la paire de cuivre[4][8][11]
Dans la chaîne qui relie l'internaute au reste du monde, le point faible se situe sur la partie
reliant le modem du particulier au central téléphonique.
Cette jonction est constituée de fils de cuivre qui, croyait-on par méconnaissance, ne pouvait
supporter des vitesses de communication dépassant quelques dizaines de Kb par secondes.
En fait, les possibilités des fils de cuivre étaient sous-utilisées car le réseau téléphonique a
d'abord été conçu pour transporter de la voix et dans cette optique, la bande passante utilisée par
les équipements de communication classiques est de l'ordre 3.3 KHz.
Or, les caractéristiques physiques des lignes d'abonnés permettent en réalité de supporter la
transmission de signaux à des fréquences pouvant atteindre 1 Mhz.
32
Figure 3.02 : Présentation de paire de cuivre
3.2.2Problème lié à la paire de cuivre[4][8][11][12]
Dans un réseau téléphonique, de multiples paires de fils téléphoniques sont regroupées
dans un même câble. Les signaux créent des interférences magnétiques : c'est la diaphonie. De
plus, souvent le réseau téléphonique est ancien et la paire de cuivre est dégradée. Ces problèmes
limitent le débit obtenu.
3.2.3 Bandes passantes utilisées [4][8][11]
Bandes de fréquence utilisée par ADSL
RTC : 300-3100Hz
ADSL voie montante : 25- 140Khz ADSL : voie descendante : 140-1.1Mhz
3.2.4 Notion de débit [5]
Techniquement, l’ADSL permet des débits de 8Mbps en voie descendante et de 1 Mbps en
voie montante. Pour pouvoir bénéficier de tels débits il faut être très proche du central.
33
On utilise les termes suivants :
• Le débit ascendant : c’est le débit offert de l’abonné vers le serveur (jusqu’à 640 Kbit/s).
• Le débit descendant : c’est le débit offert dans l’autre sens (jusqu’à 8Mbit/s).
Sur ces deux débits se greffent deux autres caractéristiques :
• Le débit minimum garanti : il définit le débit que l’on garantit au client 100% du temps. Ce
débit est garanti de bout en bout sous réserve du respect de certaines règles de
dimensionnement du site central.
• Le débit crête : (qui peut aussi être appelé «Burst») : c’est le débit instantané que le client
peut potentiellement atteindre pendant une durée limitée. Pour atteindre ce burst, il faut
impérativement que le site qui concentre les flux en provenance des accès ADSL soit
dimensionné afin d’absorber les burst.
Cependant ces débits ne sont pas fixes pour tous et dépendent de l’éloignement de l’abonné
par rapport à son commutateur de rattachement. Pour obtenir une qualité de service satisfaisante,
la distance séparant ces deux derniers doit être de moins de 3 kilomètres, même si elle est
envisageable jusqu’à 6 kilomètres.
En France les offres ne dépassent pas aujourd’hui les 2Mbps. Pour le grand public, les
offres commerciales vont de 128Kbps à 1Mbps
3.2.5Norme ADSL [6]
Les normes de l'UIT des systèmes xDSL sont référencées dans la série G.990, ce
nombre étant suivi d'un chiffre qui précise la variante de la norme du système d'accès
considéré. Il faut également tenir compte des amendements apportés à la norme et des
corrigendum qui ont pu y être apportés. A noter que l'UIT n'utilise pas de suffixes "bis",
"ter" "2+", etc. Les variantes annoncées sur le plan commercial résultent de l'application de
certaines des dispositions contenues dans les Annexes des recommandations. Les appendices
éventuels ne font pas partie de la norme. Les normes sont constituées de la façon suivante :
- G.991 décrit les modèles et variantes de l'HDSL ;
- G.992 concerne l'ensemble des codages utilisés pour la famille ADSL ;
- G.993 traite du VDSL ;
34
- G.994 traite de la mise en présence (handshaking) des deux émetteurs - récepteurs
- G.995 donne un aperçu sur les normes de lignes numérique d'abonné
- G.996 concerne les procédures de tests des émetteurs récepteurs
- G.997 décrit la couche physique des émetteurs récepteurs
- G.998 définit l'agrégation multipaire (bonding).
Trois types d'ADSL (Asymétrie bitrate Digital Subscriber Une) ont été définis par les
instances de normalisation : le "G.Lite", qui constitue une version allégée de l'ADSL
proprement dite (les débits sont asymétriques, de 512 kbit/s dans le sens montant et 1,5
Mbit/s dans le sens descendant) et l'ADSL, première et seconde versions (à 1,5 Mbit/s et 8
Mbit/s pour les débits descendants). Ces trois versions conservent, dans la bande basse de
transmission qui va jusqu'à 1,1 MHz, une bande de fréquences disponible pour l'accès au
RTPC (sans nécessiter de filtrage en ADSL-2). Elles sont réalisables sur des paires de
longueur inférieure à 3,6 km et ne peuvent concerner plus de 80% de la capacité totale d'un
même câble téléphonique. Le débit instantané dépend des fluctuations des perturbations et le
système d'accès ajuste en permanence ses performances aux caractéristiquesde la ligne.
L'ADSL-2 (G.992.4) et l'ADSL-2 Plus (G.992.5) reposent sur une amélioration du
codage et de meilleures procédures de dialogue entre les deux équipements des extrémités de
la liaison d'accès. L'exploitation de nouveaux services en ATM et/ou en IP est possible, avec
des diagnostiques d'exploitation et une reconfiguration plus rapide. Côté central, l'intégration
d'un nombre plus important d'accès (16 abonnés par carte) et la réduction de l'encombrement
et de la consommation en énergie sont pris en compte dans les nouveaux multiplexeurs
DSLAM d'agrégation des flux numériques situés au central.
La nouvelle génération de composants a permis d'améliorer les performances de
l'ADSL sur le plan des débits en fonction de la distance, de la répartition des débits montant
et descendant, de la synchronisation, de la protection face aux perturbations grâce à la
gestion des diaphonies rencontrées. La dernière version de codage de l'ADSL définie par la
norme G.992.5 (ou ADSL2 +)apporte, par rapport aux versions précédentes, les
améliorations suivantes :
- Portée augmentée de 300 mètres (soit une gamme de 1,5 à 3 km selon les réseaux
d'accès) ;
35
- Débits plus élevés (jusqu'à 16 ou 20 Mbit/s par élargissement de la bande de
fréquences jusqu'à 2,2 MHz) ;
- Diagnostics relatifs à la liaison métallique ;
- Format de spectre de fréquences ajustable pendant la phase d'initialisation et
d'exploitation ;
- Ajustement de la puissance en fonction du trafic à écouler ;
- Plus grande robustesse vis-à-vis des défauts de ligne et les perturbations crées
par les fréquences radioélectriques ;
- Meilleur fonctionnement entre équipements en provenance d'industriels différents ;
- Compatibilité avec les équipements produits antérieurement (ce qui nécessite
G.992.3) ;
- Meilleur support pour l’exploitation d’applications vocales et de données sur ADSL.
Sur ces bases, il est possible d'atteindre en débit descendant 40 Mbit/s (par
élargissement de la bande de fréquence jusqu'à 3,75 MHz) ou un débit descendant de 50
Mbit/s et un débit montant de 3 Mbit/s, en compatibilité avec les normes de la série G.992.n.
Figure 3.03 : Comparaison en termes de débit entre l’ADSL et l’ADSL2+
36
Actuellement, l'ADSL est un produit phare par les entreprises en raison de l'accès
numérique rapide qu'elle procure. Les industriels estiment que les services décisifs de l'ADSL
sont ceux du streaming vidéo et audio et surtout de la vidéo sur demande, qui était, dès
l'origine des études, en 1986, le moteur du projet.
3.2.6 Format de données utilisé parADSL [7]
L'ADSL est organisé en couches. Au niveau de la couche la plus basse, on trouve les bits.
Ces bits sont organisés en trames qui sont-elles mêmes rassemblées en supertrames.
La norme a spécifié deux catégories de bits car tous les bits transportés par une liaison
ADSL proviennent soit d'une mémoire tampon appelée "Fast Buffer", soit d'une autre appelée
"Interleave Buffer". Les bits de la première catégorie sont ceux qui doivent être transmis en
priorité alors que ceux de la deuxième catégorie correspondent à ceux des applications pour
lesquelles le temps de transfert n'est pas prépondérant.
Une trame dure 250µs. Ainsi, 4000 trames par secondes sont envoyées. La première partie
de cette trame, appelée Fast Data Buffer, est réservée aux informations sensibles au temps de
transfert et qui sont généralement moins sensibles au bruit, par exemple le son et la vidéo. Cette
partie de la trame est précédée par un octet appelé Fast Byte qui contient des informations CRC
pour la détection d'erreur. Elle est suivie par un champ appelé FEC ou ForwardError Correction
qui permet de corriger certaines erreurs car les informations présentes dans cette première partie,
comme le son et la vidéo, peuvent difficilement être retransmises; il faut donc pouvoir corriger le
maximum d'erreur à la réception sans en demander la retransmission.
La deuxième partie de la trame est appelée Interleaved Data Buffer. Elle contient les
informations issues de la mémoire tampon Interleave Buffer qui sont organisées dans la trame
pour être moins sensibles au bruit. Cette méthode d'entrelacement des données demande un temps
supplémentaire de traitement qui est rendu possible par la nature même des données: il peut s'agir
de pages web ou de fichiers qui ne sont pas sensibles au temps de transfert mais aux erreurs.
Une supertrame est constituée de 69 trames. Sa durée est de 17ms. Les fonctions attribuées
à chacune des trames constituant une supertrame sont résumées dans le tableau 3.01.
37
Figure 3.04 : Structures d’une super-trame et d’une trame ADSL
Numéro de trame Fonction
1
2
Transport des informations pour le contrôle d’erreurs
2
3
36 à 67
Transport des données
34
35
Transport des débits d’indication et de configuration pour la
gestion de liaison
68 trame de synchronisation
Tableau 3.01 : Fonctions attribuées aux trames ADSL
La ci-dessous montre la structure d'une trame ainsi que celle d'une supertrame.
3.2.7Canaux de transport ADSL [11]
Le transfert des données entre le nœud d’accès ADSL et l’interface de l’abonné est
Effectué sous la forme de trames. Le flux binaire à l’intérieur des trames peut être décomposé au
maximum en 7 canaux de transport.
Les canaux de transport simplex descendants sont de deux types:
Les canaux descendants numérotés par AS0, …, AS3 (maximum 4),
Les canaux duplex numérotés LS0, LS1, LS2 (maximum 3),
Chaque canal de transport peut être programmé pour transférer un nombre multiple de 32 Kbit/s.
38
3.3ADSL face à la solution ATM[9][11][12]
ATM est la contraction d'Asynchronous Transfer Mode : mode de transfert asynchrone. Le
terme asynchrone qualifie le mode de transfert des informations par opposition au RTC (Réseau
Téléphonique Commuté) ou RNIS (Réseau Numérique à intégration de Services) qui sont des
réseaux synchrones. En d'autres termes, cela signifie que dans un réseau ATM, la source et la
destination ne sont pas synchronisées.
Concrètement, cela implique qu'en l'absence de trafic, il n'y a pas de données de
synchronisation qui sont véhiculées sur le réseau. Cette technologie permet le transport et
l'échange de données générées par des applications multimédia ou d'équipement tels que le
téléphone, les ordinateurs, les caméras vidéo, etc. ATM est une technologie LAN, MAN, WLAN.
3.3.1 Les Caractéristiques de l’ATM[9][11] Les caractéristiques d'ATM sont :
− Technologie de commutation basée sur des cellules
− Cellules de 53 octets (48 octets de données et 5 octets d'en-tête) : compromis entre 32
octets (européens) et 64 octets (américains)
− Aucun contrôle d'erreurs mis à part un contrôle rudimentaire sur l'en-tête
− Technologie orientée connexion (comme RNIS, Transpac) opposé à Ethernet et Token
Ring qui eux ne sont pas orientés connexion
− permet de faire le lien entre un réseau orienté et non orienté connexion en utilisant certains
mécanismes
− prise en compte de la qualité de service au niveau des négociations (notion de contrat entre
l'usager et le réseau visant à obtenir une certaine qualité de service).
3.3.2 Les Intérêts de l’ATM[9][11]
Les intérêts d'ATM sont :
− Technologie pour voix-données-images (négociation de QoS, Quality of Service)
− support d'une large gamme de débits (du Mbit/s au Gbit/s)
− technologie sans limite géographique (LAN, MAN, WAN)
39
− processus de normalisation unique (ATM Forum)
− bande minimale garantie à chaque connexion
− ATM supporte différentes qualités de services aptes à satisfaire au mieux les besoins du
trafic d’application de toute nature (notion de multiservice et multimédia).
− le multiplexage statistique d’ATM permet un partage optimal de la bande passante qui est
alloué à la demande
− la tarification de l’usage d’une infrastructure ATM peut être basée sur le trafic effectif
La notion de connexion virtuelle permet d’assurer une certaine qualité de service de bout en bout.
Technologie en mode connecté, les données ne sont acheminés dans le réseau qu’après
établissement d’une voie virtuelle (VCC Virtual Channel Connection), ce circuit peut être établi
de façon soit bidirectionnel (un mode point à point (unicast)) soit unidirectionnel (un mode point à
multipoint)
Il existe deux types de circuits virtuels : l’un permanent, l’autre commuté : les PVC
(Permanent Virtual Circuit) sont établis pour des connexions de longue durée par l’administrateur
du réseau (procédure non normalisée). Les paramètres de la connexion sont déterminés lors de
l’établissement de celle-ci selon les caractéristiques du contrat de service souscrit.
Les SVC (Switched Virtual Circuit) sont établis à la demande (appel par appel) et sont
libérés explicitement après utilisation. La qualité du service est négociée à chaque connexion, ce
dernier SVC est toujours bidirectionnel.
Bien que ce soit une technologie orientée connexion, l’ATM peut toutefois émuler un
mode de fonctionnement non connecté.
3.3.3 Les Inconvénients d’ATM[9][11]
Le temps d’établissement d’une connexion (SVC) peut être prohibitif pour un flux de
donnée de faible volume (notion de durée). Les applications doivent connaître à l’avance leur
besoin en qualité de service.
ATM ne supporte pas les connexions multicast à multicast, très peu d’applications peuvent
s’exécuter directement sur ATM et tirer pleinement parti de ses potentialités; les API ATM
40
commencent seulement à émerger, de plus les applications TCP/IP doivent être modifié pour
pouvoir tourner sur ATM et exploiter judicieusement les ressources. ATM n’intègre pas les
services de sécurités, ceux-ci devant être assurés par les applications. La taille de l’en-tête est
importante vis-à-vis de la charge utile, une cellule ATM se compose d’un en-tête de 5 octets et
d’une charge utile de 48 octets.
3.4Les techniques utilises en ADSL [9][11]
Comme il l’a été exprimé plusieurs fois déjà jusqu’à présent, le but principal des
technologies xDSL est d’exploiter la totalité de la bande passante disponible sur la paire de cuivre
arrivant chez chaque abonné, en évitant et limitant autant que possible les effets néfastes qui
apparaissent lorsque le signal transmis monte en fréquence.
La clé pour parvenir à de telles prouesses réside essentiellement dans les techniques de
modulation qui vont être employées.
Il existe différentes façons de traiter la porteuse HF, en fonction des données à transmettre.
Pour la transmission des données sur ADSL, deux techniques de modulation sont utilisées par les
fabricants d’équipements: on utilise les techniques Carrierless Amplitude/Phase Modulation
(CAP) et DiscreteMultitone Modulation (DMT).
Toutes deux utilisent ou reprennent une modulation en phase et en amplitude appelée
Quadrature Amplitude Modulation (QAM), mais diffèrent dans la manière de l'appliquer.
3.4.1Techniques de Multiplexage[9][11]
3.4.1.1FDM (Frequency Division Multiplexing)
FDM est une technique de multiplexage par répartition de fréquence (MRF). Elle est
utilisée pour accroître les débits sur paires torsadées et plus particulièrement des lignes
téléphoniques.
Le multiplexage fréquentiel consiste à partager la bande de fréquence disponible en un
certain nombre de canaux ou sous-bandes plus étroits et à affecter en permanence chacun de ces
canaux à un utilisateur ou à un usage exclusif.
41
Figure 3.05 : Exemple de multiplexage fréquentiel de trois canaux téléphoniques
L’organisation du groupe primaire ou groupe de base utilisé en téléphonie est basée sur un
multiplexage fréquentiel. Ce dernier consiste à regrouper 12 voix téléphoniques de 4000Hz
chacune (3000 Hz utilisables plus 2 espaces inter-bandes de 500 Hz) ce qui donne une largeur de
bande de 48 kHz répartie entre 60 et 108 kHz.
On trouve également un bon exemple de l’utilisation de FDM avec ADSL (Asynchronous
Digital Subscriber Line). ADSL est né de l’observation qu’une ligne téléphonique possède une
bande passante d’environ 1 Mhz dans laquelle seule, une largeur de bande de 4 Khz est utilisée
pour les communications téléphoniques. Il reste donc une bande passante importante disponible
pour un autre usage. C’est un multiplexage en fréquence qui va permettre son utilisation.
Dans la technologie ADSL, on divise la bande passante en trois parties ; une bande
passante réservé pour la voix analogique de 0 Hz à 4 KHz, une bande passante de 175KHz pour la
voie montante et la troisième pour la voie descendante de 900 KHz. Il n’y a pas d’interférence si
on sépare bien les canaux.
Un canal plus large nous donne alors le débit plus important. Si nous avons la même importance
pour la voie montante et la voie descendante on donne les canaux d’une mêmelargeur pour les
deux flux. C’est le cas du SDSL. Mais dans un réseau comme Internet, la demande en flux
42
Figure 3.06: Multiplexage fréquentiel sans annulation d’écho
Figure 3.07 : Création des canaux aux extrémités de ligne téléphonique
descendante est supérieure à celle du flux montant. C’est pour cela que le canal descendant est
plus large que le canal montant ce qui nous donne la technologie ADSL de la famille DSL.
La limite supérieure dépend de la qualité de la ligne et la distance entre l’utilisateur et le
centre téléphonique.
Dans cette technique, il n’y a pas le problème d’interférence mais elle utilise une bande passante
plus large qui diminue la distance maximale de la transmission.
Une bande de 4 kHz est réservée pour la téléphonie classique
(POTS : Plain Old Telephone Service), une bande est réservée pour le flux de données usager vers
réseau (Upstream Data : Voie montante) et une bande est réservée pour le flux de données réseau
vers usager (Dowstream Data : Voie descendante).
L’ensemble de la bande passante s’étend sur 1,1 MHz.
La création de ces canaux est effectuée aux extrémités des lignes téléphoniques grâce à des filtres
(Splitter). Voir figure 3.07
43
Figure 3.08: Annulation d’écho plus Multiplexage fréquentiel
Chez l'abonné, on procède à la pose de ces filtres destinés à faire la différence entre la voix
et les données numériques. Le splitter sépare la bande passante réservée au service téléphonique
grâce à un filtre passe-bas (<4kHz) de la bande passante utilisée pour la transmission ADSL grâce
à un filtre passe-haut (>25kHz). Il assure un découplage suffisant pour éviter que les signaux émis
sur l’une des bandes fréquences ne viennent perturber le fonctionnement de l’autre.
3.4.1.2Multiplexage à annulation d’écho (EC) [1]
Pour augmenter la largeur du canal descendant on peut envoyer les signaux sur la même
gamme de fréquence dans les deux sens sur le même chemin physique. Mais dans ce cas nous
avons une interférence des signaux montants et descendants. L’Annulation d’écho est une
méthode efficace pour diminuer cet inconvénient. Dans ce cas il est nécessaire d’utiliser les
équipements avec la fonction d’annulation d’écho. Ce modèle de multiplexage a un débit plus
élevé pour les informations descendantes que dans le multiplexage FDM.
44
Figure 3.10 : Multiplexage temporel dans la hiérarchie PDH en Europe
3.4.1.3 TDM (Time Division Multiplexing) [4]
Le multiplexage TDM ou MRT (Multiplexage à répartition dans le temps) consiste à
affecter à un utilisateur unique la totalité de la bande passante pendant un court instant et à tour de
rôle pour chaque utilisateur.
Figure 3.09 : Schéma de principe d’un multiplexage à répartition dans le temps
Le multiplexage TDM permet de regrouper plusieurs canaux de communications à bas
débits sur un seul canal à débit plus élevé.
On retrouve ce type d’utilisation sur les canaux T1 auxEtats-Unis qui regroupent par multiplexage
temporel 24 voies à 64 kbit/s en une voie à 1,544 Mbit/s ou sur les canaux E1 en Europe qui
regroupent 30 voies analogiques en une voie à2,048 Mbit/s.
Les canaux T1 ou E1 peuvent être multiplexés entre eux pour former des canaux à plus hauts
débits. Cette hiérarchie des débits est appelée hiérarchie numérique plésiochrone ou
PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy).
45
Figure 3.11 : Utilisation de la bande passante par DMT
Cette technique présente toutefois un inconvénient dans le cas de PDH. L’accès ou
l’insertion d’une information dans un canal E4 oblige à démultiplexer l’ensemble du train
numérique. Dans les réseaux téléphoniques des grands opérateurs pratiquent un multiplexage
temporel pour assembler plusieurs lignes en une seule ligne de débit supérieur.
Le multiplexage TDM peut être utilisé indifféremment sur paire torsadée ou fibre optique, il est
indépendant du média de transmission.
3.4.2Techniques de modulation[9][11]
Le but des technologies xDSL est de doper la communication sur le réseau téléphonique
existant. Il s'agit de mettre en œuvre de nouvelles techniques de traitement du signal permettant
d'augmenter le débit. Pour l'ADSL, la clé réside dans la modulation.
Il existe différentes façons de traiter la porteuse HF, en fonction de la donnée à transmettre; on
utilise pour cela les techniques Carrier Amplitude/Phase Modulation (CAP) et Discret
MultitoneModulation (DMT).
3.4.2.1 DMT (DiscreteMultitoneTechnologiy) [8]
Les modulations QAM et CAP utilisent tout le canal disponible alors que la modulation
DMT divise la bande passante en plusieurs sous-canaux.
L’intervalle fréquentiel est divisé en 256 sous canaux de 4,3125 KHz. Chacune des porteuse peut
être modulée de 0 à 15 bit/s, ce qui nous donne un débit de 60 Kb/s pour chacun de ces sous-
canaux.8normalisée pour VDSL (Very high data rate Digital Subscriber Line).
46
La division de la bande passante disponible en un ensemble de sous canaux indépendants, est la
clé des performances obtenues par DMT. En mesurant la qualité de chaque sous canal et en
allouant un nombre de bits par canal basé sur la qualité de ce canal, DMT optimise le signal
transmis sur chaque ligne. Ainsi, DMT évite d'utiliser des zones de la bande passante où
l'atténuation du signal est trop importante. Quand un système DMT est en opération, la qualité de
chaque sous-canal est constamment surveillée, et des ajustements sont réalisés sur la distribution
des bits pour maintenir les performances désirées.
Donc si la qualité d'un sous-canal se dégrade au point que les performances du système
soient compromises, un ou plusieurs bits de ce sous-canal sont déplacés vers un canal qui peut
transporter des bits supplémentaires.
La bande passante est divisée en un grand nombre de canaux indépendants, chacun
pouvant supporter un nombre de bits proportionnel à son rapport signal/bruit.
L'adaptation de la charge est réalisée en augmentant ou diminuant simplement le nombre
de bits supporté par chaque canal. Par exemple, en ADSL, la bande passante réservée aux
transferts d'éléments autres que la voix et les informations de contrôle est divisée en 256 canaux
indépendants. Chaque canal possède une bande passante de 4Khz.
3.4.2.2 CAP (Carrierless Amplitude and Phase Modulation) [8]
CAP utilise aussi bien la modulation de phase que la modulation d'amplitude. L'ensemble
des combinaisons de bits qu'on peut envoyer à un instant de modulation donné se nomme une
constellation. Chaque combinaison possible de bits est représentée 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 décalages de phase. La figure ci-dessous donne un
exemple de constellation pour un 2-CAP (un décalage de phase de 180° et un niveau d'amplitude)
et un 64-CAP (décalages de phase de 90° et quatre niveaux d'amplitude).
47
Figure 3.12 : Constellation pour un codage de ligne à 2-CAP et 64-CAP
Les émetteurs-récepteurs CAP peuvent utiliser des constellations multiples qui créent 2n
valeurs. Cependant en réaction aux différentes conditions de la ligne (bruit, défauts...), les
algorithmes CAP peuvent étendre et contracter ces constellations (c-à-d N-CAP = 512-CAP, 64-
CAP, 4-CAP, etc..). Cette capacité à changer la taille des constellations est une des deux façons
utilisées par CAP pour s'adapter aux caractéristiques de la ligne. L'autre méthode est simplement
de réduire la bande passante utilisée.
Contrairement à DMT, CAP ne subdivise pas la bande passante disponible au-dessus des
4KHz en canaux étroits. CAP peut augmenter ou diminuer la largeur de bande qu'il utilise par
incrémentde 1Hz.
Dans les systèmes CAP, seulement deux canaux sont requis en plus de celui utilisé par le
téléphone: "upstream" et "downstream". Ces canaux sont séparés par la technique de multiplexage
FDM vu précédemment.
3.4.2.3 QAM ou MAQ (Modulation d’Amplitude en Quadrature) [1]
La MAQ va associer des niveaux d’amplitude et de phase pour fournir des symboles
représentatifs d’un certain nombre de bits. On nomme constellation la représentation graphique de
ces symboles.
On va alors parler de 16-MAQ, 32-MAQ, …, 256-MAQ,…32768-MAQ, ce qui correspond à la
possibilité de transmettre 16, 32, …, 256, …, 32768 symboles différents. Chaque symbole
représente log2 16, log2 32, …, log2 256, …, log2 32768, soit 4,5,…, 8,…,15 bits.
48
Figure 3.13 : Exemple de constellation 16-MAQ
Le débit binaire D pour une voie de rapidité de modulation R et pouvant transmettre N symboles
(N=2 nombre de bits/symboles), aura pour valeur :
k = . Rlm1 n(2.01)
Soit dans le cas d’un 16384-MAQ à 14 bits par symbole sur le RTC :
D=4000 x 14= 56000 bit/s
3.5 Architecture d’une liaison ADSL [7][9][11][12]
3.5.1Architecture générale[9][11][12]
L'architecture générale d'une liaison ADSL est représentée par la figure 3.14. Du côté de
l'abonné, un équipement appelé splitter est utilisé pour séparer les canaux voix et données. Il reçoit
à l'amont la ligne téléphonique véhiculant le multiplex voix-données et, à l'aval, deux
branchements en sont issus: la connexion du téléphone et celle des données qui passe par le
modem ADSL avant d'arriver au client ADSL. Du côté de l'opérateur, on rencontre également un
splitter qui assure le même rôle que celui du côté de l'abonné. Le signal vocal est aiguillé vers
l'autocommutateur. Le signal de données passe par un équipement appelé DSLAM qui intègre un
modem et un concentrateur des trafics provenant de plusieurs abonnés ADSL.
49
Figure 3.14 : Architecture d’une liaison ADSL
3.5.2 Connexion à l’Internet par une liaison ADSL [7]
Comme il est déjà mentionné plus haut dans cet ouvrage, l'ADSL assure un débit plus
élevé dans le sens du réseau vers l'abonné par rapport au sens de l'abonné vers le réseau, lui-même
nettement supérieur à celui des modems classiques. Cette caractéristique est la raison d'être de la
popularité de cette technologie auprès des particuliers car elle s'avère bien adaptée à l'accès à
l'Internet. Ceci car, pour l'internaute, le besoin en débit est nettement supérieur dans le sens du
réseau vers l'abonné pour réduire les temps de téléchargement par exemple, d'autant plus que les
fichiers à télécharger sont actuellement de plus en plus volumineux, à l'image des fichiers
multimédia.
Il est nécessaire de présenter ici une architecture de connexion à l'Internet par une liaison ADSL,
étant donné que la connexion à l'Internet constitue la principale utilisation de l'ADSL dans le
monde. La figure 3.15 en constitue l'exemple le pluscouramment rencontré. Il s’agit de la mise en
œuvre d’une technique appelée « collecte IP/ADSL ».
Les trafics issus de plusieurs clients ADSL sont concentrés par le DSLAM. Un équipement
appeléBAS ou Broadband Access Server, serveur d'accès large bande, reçoit les données en
provenance du DSLAM. C’est un concentrateur d’accès large bande. Il effectue une liaison PPP
avec la machine cliente ADSL. Pour relier le client au réseau de l’ISP, un circuit virtuel
permanent, sous la forme de session IP, est établi entre le BAS et le « Point de Présence » ou POP
de l’ISP. Ce circuit virtuel caractérise la capacité de connexion entre l’utilisateur et l’ISP. Le
Proxy radius effectue l’authentification du client auprès de l’ISP. Le EAS ou Équipement d’Accès
Service est un routeur reliant le réseau du transporteur, appartenant le plus souvent à l’opérateur
50
Figure 3.15 : Architecture d’une connexion à Internet par une liaison ADSL
de téléphonie, à celui de l’ISP. La liaison physique entre l’opérateur et l’ISP est une liaison haut
débit, le plus souvent réalisée en fibre optique ou en E1 (ou T1).
3.5.3Equipements mis en œuvre pour une liaison ADSL [7]
En plus de l'architecture déjà en place du réseau téléphonique, une liaison ADSL nécessite
des équipements additionnels dont certains peuvent être intégrés à d'autres selon la version de la
technologie mise en œuvre.
3.5.3.1 Modem ADSL
Il existe plusieurs types de modems ADSL. Chacun est spécifié par le type d'interface qu'il
offre à l'usager. Ainsi, on distingue entre autres :
- le modem à interface USB, avec lequel la connexion avec la machine cliente s'effectue par
le port USB;
- le modem à interface 10 / 100 baseT, avec lequel la connexion avec la machine cliente
s'effectue par le port de la carte réseau;
- le modem ATMD25, avec lequel la connexion avec la machine cliente s'effectue par une
carte ATM. Ce type de modem permet, en outre, de redistribuer ADSL sur un réseauATM.
Notons toutefois qu’il existe des modems ADSL qui peuvent offrir deux ou plusieurs de ces
types d’interface mais ils ont un coût relativement élevé.
Le modem ADSL est nécessaire pour permettre le transport des données numériques sur la
ligne téléphonique. Il adapte le signal sur le support de transmission. Ainsi, il doit être très
performant car il assure l'émission et la réception du signal qui subit des atténuations variant dans
51
le temps à cause des fréquences d'émission et de réception hautes et la diaphonie. La remarquable
performance d’un modem ADSL comparé aux types de modem antérieurs trouve son origine dans
l’utilisation de techniques de traitement du signal très performantes telles que celle utilisée dans
l’annulation d’écho et l’utilisation du principe de la transformée de Fourier rapide et celui de la
transformée de Fourier rapide inverse pour mettre en œuvre la modulation DMT.
Dans le but d’assurer une liaison optimale, le modem effectue à chaque début de
connexion une phase très importante pour la performance de la liaison appelée phase
d’établissement de la connexion.
Lors de l’établissement d’une connexion, un échange d’un protocole d’établissement de
liaison s’effectue entre le modem client et le modem du DSLAM. Cet échange permet aux deux
modems de se communiquer leurs configurations respectives. L’un de ceux-ci envoie les
fréquences porteuses dont les courbes de réponse à travers la ligne sont enregistrées à l’autre bout
par l’autre modem. Les débits respectifs pour les canaux upstream et downstream sont ensuite
déterminés.
Ainsi, les débits maximums possibles sont définis en fonction de la réponse de la ligne
auxdifférentes fréquences sous porteuses. Cette phase de démarrage peut prendre jusqu’à 20
secondes et parfois plus d’une minute.
Lorsque la connexion est établie, il peut arriver un changement brusque des paramètres de
la liaison pour diverses raisons. Les débits transmis sur le canal vont être adaptés à cette
perturbation grâce à la modulation DMT.
Le fonctionnement du modem ADSL en émission est représenté sur la figure 3.16. Les
données à envoyer sont transmises à un codeur qui attribue les N porteuses du signal DMT. Cela
est effectué sur la base du tableau de chargement des bits ou « Bit Loading » créé lors de
l’établissement de la connexion qui indique le nombre de bits par seconde que chaque porteuse est
en mesure de transmettre. Il appartient également au codeur d’effectuer les corrections d’erreurs.
Les bits sont ensuite traités en parallèle par un étage qui effectue une IFFT, Inverse Fast Fourier
Transform, ou transformée de Fourier rapide inverse. Un en-tête de synchronisation est ajouté
cycliquement après la conversion parallèle série. Ainsi est construit à partir des N bits considérés
comme un spectre numérique, c'est-à-dire un ensemble de porteuses individuelles, le signal
temporel associé.
Le signal à émettre peut être finalement envoyé à la ligne au moyen d’un duplexeur
séparant les voies d’émission et de réception.
52
Figure 3.16 : Schéma fonctionnel de la partie émission du modem ADSL
Figure 3.17 : fonctionnement d’un modem ADSL en réception
Le signal reçu passe du duplexeur à un filtre, puis à un convertisseur analogique numérique
avant d’entrer dans un égaliseur temporel. L’égalisation a pour but de rendre les spectres non
superposés afin d’éviter les interférences entre symboles. L’en-tête du flux de données est ensuite
extrait, puis les données vont subir une conversion série parallèle. Une fois la conversion série
parallèle effectuée, un segment exactement défini du signal temporel numérisé est envoyé à un
bloc effectuant une FFT, Fast Fourier Transform, ou Transformée de Fourier rapide, sous forme
de mots de 2N bits. La transformée de Fourier rapide permet de revenir des 2N bits du domaine
temporel au domaine fréquentiel, ce qui fournit les états de phase de la porteuse modulée QAM
sous la forme de N bits parallèles. Les circuits de décision ont pour rôle de discriminer les
différents niveaux du signal numérique. Finalement, les bits de chaque porteuse DMT doivent être
replacés dans le bon ordre sur la base d’un tableau de chargement des bits chargé à cet effet. La
figure 3.17 représente le fonctionnement d’un modem ADSL en réception.
53
3.5.3.2 Splitter
Le splitter est un équipement placé en amont du modem ADSL côté abonné. C'est un filtre
qui assure la séparation entre la bande passante réservée au service téléphonique par un filtre passe
bas et celles utilisées pour l'ADSL par un filtre passe haut. Dans le cas d'une connexion ADSL
avec RNIS, le NT ou terminal numérique du réseau est placée entre le splitter et le combiné
comme le montre la figure 3.18.
Figure 3.18 : Montage du splitter dans le cas d’une ligne RNIS
Si l’utilisateur a une connexion analogique traditionnelle, il n’a pas besoin d’installer de splitter
chez lui, mais un micro-filtre avant chaque appareil téléphonique.
Figure 3.19 :Schéma simplifié du filtre à l’abonné
54
Figure 3.20 : Splitter
Remarque : Pour les versions allégées de l’ADSL dont fait partie le G. Lite, le splitter est intégré
au boîtier du modem.
3.5.3.3 DSLAM
Le DSLAM ou Digital Subscriber Line Access Multiplexer est un équipement
généralement placé à proximité de la salle où se trouve un répartiteur, dans lequel peuvent être
insérées des cartes DSL telles que des cartes ADSL, HDSL, VDSL selon la connexion mise en
œuvre. Chacune de ces cartes contient des modems DSL opérateurs situés en vis-à-vis de
l'ensemble des modems DSL des utilisateurs qui sont reliés au DSLAM. De même, elle contient
aussi des organes de concentration qui assurent le multiplexage des données provenant de
plusieurs abonnés vers le réseau de transport, ainsi que leur démultiplexage dans le sens inverse.
3.5.3.4Microfiltre
Le microfiltre est un filtre passe bas classique placé en amont du combiné côté abonné. Il
sert à séparer le canal réservé au service voix téléphonique à ceux de l'ADSL. Ainsi, il remplace le
rôle du splitter. Seulement, un microfiltre ne s'utilise qu'avec une connexion analogique. Dans le
cas de l'ADSL avec RNIS, la pose d'un splitter est obligatoire.
55
3.5.3.5 Routeur
Il est possible de partager une liaison ADSL sur un réseau informatique c'est-à-dire entre
plusieurs ordinateurs. Dans ce cas, on utilise des routeurs à interface ADSL du côté des abonnés.
Dans le cas d'une liaison ADSL pour la connexion à l'Internet, des routeurs sont mis en œuvre
pour relierle BAS au réseau du FAI.
3.5.3.6 BAS
Le BAS, Broadband Access Server ou serveur d’accès large bande, est un concentrateur
d’accès spécialisé dans les connexions large bande. Dans le cas d’une connexion à l’Internet par
l’ADSL, il marque l’arrêt de la connexion Point à Point provenant du modem.
Un BAS regroupe le trafic d’une dizaine de DSLAM. La zone couverte par un BAS est
appelée une « plaque ».
3.6 Les offres ADSL [9]
L'offre ADSL de l'opérateur national comporte plusieurs niveaux de performance. Outre
les offres turbo DSL qui sont coûteuses et qui sortent du cadre de cette étude, l'opérateur
historique propose deux solutions correspondant à des besoins en bande passante différents. Ces
offres s'appellent commercialement NETISSIMO 1 et NETISSIMO 2.
3.6.1 L’offre NETISSIMO 1 [9]
Ciblée à l'origine pour les particuliers, cette offre permet un débit de 500 kbps en voie
descendante (c'est-à-dire lorsque vous consultez des documents sur Internet ou que vous
recevez des emails) et de 128 kbps en voie montante (c'est-à-dire lorsque vous envoyez des
informations sur Internet ou que vous envoyez un email). Cette offre ne permet pas
d'interconnecter un réseau local, mais un poste seul. On peut donc imaginer que cette solution
reste adaptée uniquement pour les très petites entreprises qui ne possèdent pas de réseau ou
qui ne possèdent qu'un seul poste accédant à Internet.
Dans cette offre le modem est connecté directement entre le filtre ADSL et l'ordinateur se
connectant à Internet (voir figure 3.21).
56
Bien que simple, cette solution ne nécessite pas moins l'installation des mêmes catégories
d'outils qu'une installation pour un réseau, afin de gérer la sécurité et la confidentialité des
informations présentent sur le poste connecté. Ces outils seront présentés dans le chapitre se
rapportant à la sécurité.
Par ailleurs, au même titre que pour un abonnement à Internet classique, un abonnement
auprès d'un fournisseur d'accès à Internet doit être souscrit. Ce FAI (Fournisseur d'accès à
Internet) doit bien évidemment proposer des contrats d'abonnements pour l'ADSL.
3.6.2 L’offre NETISSIMO 2 [9]
Taillée pour interconnecter un réseau local, l'offre NETISSIMO 2 offre un débit de 1000
kbps en voie descendante (c'est-à-dire lorsque vous consultez des documents sur Internet ou que
vous recevez des emails) et de 256 kbps en voie montante (c'est-à-dire lorsque vous envoyez des
informations sur Internet ou que vous envoyez un email). Elle permet donc d'envisager en toute
sérénité l'interconnexion d'un réseau de plusieurs dizaines de postes ayant une utilisation normale
d'Internet. Par contre, si vous souhaitez fournir à plusieurs dizaines de postes des accès vers des
médias gourmands en bande passante comme par exemple de la vidéo en ligne, il faudra
envisager une autre solution.
Dans cette offre la seule différence avec NETISSIMO 1 est qu'au lieu de connecter un
ordinateur derrière le modem ADSL, on connecte un dispositif réseau appelé routeur qui est lui-
même connecté au réseau local (voir figure 3.22). Il est également fortement recommandé
d'ajouter tous les dispositifs nécessaires afin d'assurer la sécurité et la confidentialité des
Figure 3.21 : Accès à Internet avec NETISSIMO 1
57
Figure 3.23: Limitation et performances de l’ADSL
données du réseau local. Ces dispositifs sont en général concentrés au goulot d'étranglement que
constitue l'accès vers Internet (Le routeur). On les appelle des FireWalls.
Figure 3.22 : Accès à Internet en réseau avec NETISSIMO 2
A noter qu'il existe également des périphériques regroupant dans le même boîtier routeur et
modem ADSL. Outre la compacité, l'avantage d'un tel dispositif serait apparemment de
meilleures performances, et un coût d'acquisition moins élevé.
3.6.3 Performances et limites [4]
Les débits maximaux que nous avons évoqués précédemment ne sont en réalité que
"théoriques".
De plus, les particuliers n'ont accès qu'à une version simplifiée de l'ADSL
(ADSL Lite) qui ne permet que des vitesses de 1 024Kbits/s pour les débits appelés descendants et
de 128Kbits/s (parfois 256) pour les débits montants.
Ces débits paraissent faibles par rapport à ceux mentionnés en théorie mais ils sont quand
même environ dix fois supérieures que ceux assurés par le modem V90 (56Kbits/s).
58
Plusieurs autres facteurs ont aussi une influence sur les performances de l'ADSL :
- La longueur maximale d'une liaisonentre un abonné et le central aux normes ADSL est de
5,4Km très précisément mais les opérateurs n'assurent les débits maximaux de
512Kbits/s et de 128Kbits/s que si l'abonné est à moins de
2,7 km d'un central téléphonique.
- Ces débits sont volontairement limités par l'opérateurpour que les personnes près des
centraux téléphoniques (dans les grandes villes) ne soient pas favorisées par rapport aux
personnes plus éloignées. Il faut en effet savoir que la performance de l'ADSL est moindre
avec la distance.
- La qualité de la ligne téléphoniquea aussi un rôle considérable. Si votre ligne ou une partie
de celle-ci est vieille ou endommagée, il vous sera impossible d'atteindre ces débits.
- Sachez enfin pour finir que pour atteindre le débit de 8Mbits/s (même si celui-ci n'est que
théorique), il vous faudra être à moins d'un kilomètre d'un central. En fonction de la
distance séparant l’abonné de son central téléphonique, les paires de cuivre peuvent
supporter des débits supérieurs.
3.7 Applications de l’ADSL [10][11]
Elles sont quasiment illimitées et offrent de belles perspectives d'avenir en matière de
télécommunications, également pour le particulier.
3.7.1 Internet haut débit[10][11]
Le haut débit autorisé par les technologies xDSL permet un chargement de pages beaucoup
plus rapide, ainsi que le téléchargement de fichiers plus lourds, de type audio ou vidéo. Elles sont
également les plus accessibles au grand public de par le faible coût de l'installation, s'appuyant sur
le cuivre existant. De plus, leurs hauts débits et large bande passante évitent tout blocage de réseau
ou chute de débit dus à de nombreuses connexions, garantissant un accès rapide et efficace en
toutes circonstances.
Pour l'heure, ces accès sont proposés par des opérateurs comme service de haut niveau sur
l'ensemble des technologies xDSL.
59
3.7.2 Vidéo à la demande[10][11]
Ce service est possible via l'ADSL, ou le VDSL pour une meilleure qualité,et utilise
principalement le canal descendant. Il permet d'accéder à tout momentau programme ou film que
l'on souhaite, même si l'on surfe sur Internet,joue en réseau et téléphone en même temps!
Actuellement, aucune société n'a proposé ce service, sans doute dans l'attente d'un marché plus
important.
3.7.3Vidéoconférence [10][11]
La vidéoconférence tend à remplacer la réunion de travail locale. Elle autorise
naturellement la communication entre plusieurs sites distants et ouvre la porte au télétravail.
ADSL, SDSL et VDSL l'autorisent.
3.7.4Télétravail, Téléenseignement[10][11]
Ces nouveaux concepts sont peut-être la clé de la civilisation de demain.
Ils permettent de relier les salariés d'une société ou les élèves d'une école à l'établissement auquel
ils sont rattachés, comme s'ils étaient sur place. Placés sur un réseau local virtuel, des employés
peuvent s'échanger des fichiers et accéder aux applications serveur de l'entreprise très simplement,
ainsi que recevoir fax et e-mails arrivant sur le site distant. Grâce au téléenseignement, les élèves
peuvent suivre des cours à domicile, sans avoir à se déplacer. De nombreuses écoles et universités
sont accessibles et proposent des cours ou compléments, ainsi que des librairies onlines, des
fédérations de professeurs et autres organismes d'enseignement. Des salles de classe virtuelles et
des "CyberCours" existent même, basées sur la visioconférence. Les services de base de ces
concepts sont accessibles par tous les Xdsl.
3.7.5 Télémédecine[10][11]
Basée sur l'accès Internet haut débit, elle permet d'accéder par un simple navigateur à une
importante base de données de patients (d'un hôpital ou d'un organisme de santé par exemple),
ainsi que de nombreux documents associés (informations personnelles, antécédents, traitements
déjà subis, diagnostics, prescriptions déjà établies, radios, scanners,…). Ainsi le médecin est
60
mieux renseigné sur son patient et peut améliorer ses soins. Le VDSL est la technologie la plus
appropriée à ce type d'usage.
3.7.6 Diffusion Audio et TV[10][11]
La diffusion en direct est réorientée vers un réseau IP. Seule une partie du canal descendant
est occupée par le signal, autorisant l'utilisateur à surfer sur
Internet simultanément. Le signal audio transporté est de haute qualité (une réception audio
standard est déjà possible avec un simple modem), et la réception
TV, possible sur ADSL, est optimisée en qualité sur VDSL.
3.7.7Les intérêts de l’ADSL [4][10][11]
L’ADSL fournit un accès très rapide à l’Internet et aux réseaux locaux à distance : 100 fois plus
vite qu’un modem 56 kbit/s (à la norme V.90).
Type de connexion Temps de téléchargement
6 Mbit/s : ADSL 10 secondes
1 Mbit/s : câble 1 minute
128 Kbit/s : RNIS 7 minutes
Modem 56 Kbit/s 18 minutes
Tableau 3.02 : Comparatif de vitesse de téléchargement par type de technologie
L’ADSL permet de faire du temps réel, du multimédia interactif et de la diffusion de
vidéo de qualité « broadcast» pour des services tels que la vidéoconférence et vidéo sur
Internet, l’accès aux services de vidéo à la demande ou de formation à distance. L’ADSL donne
accès simultanément au vocal et aux données, et il n’est plus nécessaire de dédier la ligne de
l’abonné à l’un de ces services.
L’ADSL est une liaison privée et sécurisée. Il est également une liaison permanente, qui ne
nécessite plus de composer un numéro et d’attendre la connexion.
61
3.8 Les contraintes de l’ADSL [9][10][13]
Chaque technologie de communication a ses contraintes et ses limites de fonctionnement.
A titre d'exemple, l'utilisation du téléphone portable est totalement dépendante de la couverture du
réseau sur la zone géographique où se trouve le GSM. Beaucoup d'entre vous ont certainement
remarqué la dégradation de la communication téléphonique sur un portable quand il y a des
intempéries (beaucoup de vents, pluies, orages, etc...) ou quand il y a une saturation du réseau
(surtout en périodes de fêtes) ou, tout simplement, quand un équipement (une antenne émettrice,
par exemple) est hors service (HS).
L'ADSL ne fait pas l'exception de ces aléas technologiques. En effet, le bon fonctionnement d'une
connexion Haut débit est tributaire de trois parties:
3.8.1 Le client[9][10]
Allant de l'ordinateur jusqu'à la prise téléphonique, en passant par le modem. En plus,
l'installation téléphonique, voire même électrique de la maison ont une extrême importance dans le
déroulement d'une bonne connexion ADSL. C'est ce qu'on appelle l'environnement client.
3.8.2 La boucle locale de l’opérateur historique[9][10]
En effet, la ligne fixe du téléphone est-elle même le support de l'ADSL. S'il y a une
contrainte physique sur ce câblage, la synchronisation (signal ADSL) aura du mal à passer et/ou il
y aura des pertes de paquets d'informations, ce qui engendra une lenteur de navigation.
3.8.3 Les équipements ADSL de l’opérateur télécom ou FAI [9][10]
Ces équipements sont "la source" de l'ADSL. Si l'un de ces équipements est Hors Service
(HS), cela va de soi que la connexion en sera impactée (rappelez-vous de l'exemple de l'antenne
émettrice du réseau GSM).
La synchro est un signal électrique par impulsion qui est desservi au client via le câblage
du téléphone. Ce signal est sinusoïdal. L'électricité a comme contrainte majeure le support sur
lequel cette dernière, est véhiculée : le câble de cuivre doit être continu (ne comporte pas de
62
coupures); parfaitement isolé (il ne doit pas y avoir des pertes de signal) et sa longueur ne doit pas
dépasser une certaine limite.
3.8.4 Pourquoi la longueur de câble est aussi importante dans la transmission de signal[9][10]
C'est un fait scientifique. Le signal est toujours atténué tout au long de son trajet!
En d'autres termes, plus le trajet est long (et donc plus le câble est long), plus le signal se perd.
Viennent se rajouter à cela la qualité du support et son calibre : en effet, si la fibre de
cuivre est vieille et oxydée, le signal sinusoïdale de la synchro trouvera davantage des difficultés à
passer; Même cas si la fibre est fine.
Les calibres des fibres de cuivre torsadées sont mesurés en millimètres (0.4mm, 0.6mm, 0.8mm,
1mm). Parfois, on pourrait rencontrer une désignation sous la forme de quotients: 4/10 pour
0.4mm, 6/10 pour le 0.6mm, etc.
Pour récapituler:
Le choix du type de modulation est soumis à une limite principale : l’atténuation (phénomène
physique de perte de signal) et qui est fonction de :
- la distance séparant DLSAM et modem
- le diamètre du câble (rapport inversement proportionnel : plus le câble a un diamètre
important, moins il y a d’atténuation).
L'atténuation est mesurée en décibel (dB).Noter en plus des phénomènes d'affaiblissement
linéique, sont également à prendre en compte les pertes dues aux différents branchements ainsi
qu'à la vétusté des câbles et des équipements.
Dans la fréquence de 300Khz l'affaiblissement d'une ligne au regard de son calibre et de sa
longueur est estimé en utilisant les règles suivantes :
• 15dB par Km pour un calibre de 4/10
• 12.4dB pour un calibre de 5/10
• 10.3dB pour un calibre de 6/10
• 7.9dB par km pour un calibre de 8/10
63
L'atténuation totale est égale à la somme des atténuations linéiques multipliées par les
longueurs par calibre fournies dans la base de données, à laquelle il convient de rajouter un
affaiblissement estimé à 1.5 dB pour les connexions (branchement).
Soit la formule suivante :
IHHépIH,. = qppà st ∗ v + qppà vt ∗ . s +
,ppà w/. ∗ . y + ,ppà z/. ∗ . M + . v
(2.02)
Donc chaque ligne a une atténuation fixe :
Calibre Atténuation [dB]/Km
0.4 15.0
0.5 12.4
0.6 10.3
0.8 7.9
Tableau 3.03 : Affaiblissement linéiques des câbles de transport et de distribution à 300Khz
Plus la distance augmente entre le client et la centrale, plus l'atténuation augmente à son
tour et fais chuter le débit. C'est sur ça que se base l'éligibilité à l'ADSL.
Malheureusement, il n’y a pas uniquement l'atténuation comme contrainte à la synchronisation. Il
y a aussi la marge au bruit!
3.8.5 Marge de bruits[9][10]
La marge au bruit ou SNR, est un rapport de qualité entre la puissance du signal et sa
dégradation à cause des fréquences parasites. En effet, la synchro émise depuis le DSLAM peut
être sujette de perturbations externes qui vont rendre les hautes fréquences impures. Si ces
fréquences parasites augmentent, la qualité se dégrade davantage. De ce fait, La marge au bruit est
variable; Par contre, l'atténuation est fixe.
C'est la raison pour laquelle il faut ABSOLUMENT avoir une marge entre la puissance du signal
(qui est fixe entre les deux machines) et la puissance des fréquences parasites.
64
• Moins les fréquences parasites sont puissantes, plus la marge augmente.
• Plus les fréquences parasites sont puissantes, plus la marge diminue.
3.8.6 Différence entre atténuation et marge de bruits[9][10]
L'atténuation est fixe : elle est relative à la longueur et le calibre de la ligne téléphonique
depuis la centrale jusqu'au client.
Donc une fois que la fibre de cuivre torsadée est posée par l'opérateur téléphonique,
l'atténuation ne varie plus. Une éventuelle modification pourrait se faire, dans le seul et unique cas
où l'opérateur téléphonique fait des travaux et change une partie du câblage en mettant un fil de
section différente et/ou un fil plus long/plus court.
La valeur de l'atténuation devrait être la plus petite que possible.La marge au bruit (SNR)
est variable : La valeur de la marge de bruit peut dépendre de beaucoup de choses. La principale
raison qui influe sur sa valeur est bien évidemment la qualité de la ligne téléphonique qui vous
relie à la centrale. La qualité du câblage qui arrive jusqu'à vos prises de téléphone (état du câble,
boite de dérivation, etc.) va donc énormément influencer la marge de bruit. Pour calculer la marge
de bruit on utilise la formule suivante :
I|pH ,~._` = ∗ pIp I_`pIp|pH_` (2.03)
La marge au bruit SNR doit être la plus grande que possible..
3.9Comment exploiter autrement la boucle locale BL[8][9][10][13]
3.9.1 Le dégroupage de la boucle locale[8][9][13]
L’opérateur historique France Télécom. est propriétaire de la totalité du réseau
téléphoniqueRTC. Mais l’opérateur historique a pour obligation (par décision européenne) de
louer une partie de ses infrastructures aux opérateurs locataires, afin qu’ils puissent proposer des
offres concurrentes à celles France Télécom.
C’est ce que l’on appelle le dégroupage de la boucle locale.
65
Figure 3.24 : Dégroupage total
3.9.1.1 Le dégroupage total
L’opérateur locataire accède à la totalité du spectre théoriquement exploitable par la BL,
c'est à- dire depuis 300 Hz jusqu’ à ~1,1 MHz ou 2 MHz.
Le client est totalement indépendant de l’opérateur propriétaire (il n’est plus abonné FT) par
contre il est pied et poings lié à l’opérateur ‘’loueur’’.
L'ensemble des services Internet et téléphonie sont alors exclusivement géré par l'opérateur
locataire et non plus par France Télécom.
DSLAM : Digital Subscriber Line Access Multiplexor ou Digital Subscriber Line Adapte
Multiplexor
3.9.1.2 Le dégroupage partiel
Sur la ligne téléphonique, les fréquences basses transmettent la voix (POTS). Les
fréquences hautes véhiculent les données. Le dégroupage partiel permet à un opérateur d'avoir
accès à la bande de fréquence "haute" (fréquences non vocales) de la paire de cuivre. Cette
solution moins coûteuse que le dégroupage total permet aux opérateurs de proposer et de gérer de
bout en bout la connexion ADSL. La partie téléphonie reste exclusivement gérée par France
Télécom.
66
Figure 3.25 : Dégroupage partiel
Figure 3.26 : Illustration du filtre ADSL d’abonné
DSLAM ; DigitalSubscriber Line Access Multiplexor
URAD : Unité de Raccordement des Abonnés Distants.
Dans ce cas un filtre à chaque extrémité de la BL sépare les fréquences basses (POTS), du
spectre haut, destiné à porter le numérique haut débit.
67
Figure 3.27 : Organisation générale d’un service haut débit acheminé par la BL
3.9.2 L’organisation générale d’un service haut débit acheminé par la BL[9][10][13]
3.10 Conclusion
Parmi les solutions proposées pour un accès à haut débit sur la boucle locale d'abonné,
l'ADSL connaît actuellement un succès notable. Ce succès vient du débit asymétrique, bien adapté
à la connexion à l'Internet. De plus, l'ADSL utilise la paire de cuivre téléphonique, donc elle ne
nécessite pas l'installation d'un nouveau support qui serait trop coûteuse et pour les clients et pour
les opérateurs. ADSL se limite au maximum aux environs de 5,5 km de l'endroit.
Dans le chapitre suivant, on va procéder à la description de la simulation.
68
Figure 4.01 : Débit maximal dans une ligne téléphonique
CHAPITRE 4 : SIMULATION SUR LA LIAISON ADSL
4.1 Introduction
Le vif de ce chapitre est de fournir une approche de la méthode d’analyse théorique de la liaison ADSL, nous entamons l’étape finale de ce projet en précisant tout d’abord le langage de programmation ainsi que l’environnement de développement utilisé pour l’élaboration de l’application de la liaison ADSL. Ensuite, nous présentons en revue les tâches réalisées.
4-2 Comportement de la boucle locale vis-à-vis du théorème de Shannon Hartley
4.21 Théorème de Shannon et Hartley [12] [13]
Le théorème de Shannon-Hartley donne le débit maximum sur une ligne bruité (S et B en watts,
B en Hz, Dbmax en bits/s):
8| bI = + = (4.01)
69
Figure 4.02 : Affaiblissement en dB/Km en fonction de la fréquence et du diamètre du fil
Pour atteindre l’efficacité spectrale de 8 bits/s/Hz, maximum possible en MAQ- 256, le
théorème de Shannon-Hartley impose un rapport signal à bruit S/B de 24 dB. Notez que l’on
vérifie une fois de plus la règle simpliste : « 3 dB de plus pour le rapport S/B par
bitsupplémentaire ».
L’état de la technique et la norme G992 imposent une marge de sécurité de 6 dB, soit une qualité
minimum de 24 + 6 = 30 dB de rapport S/B chez l’abonné, pour espérer 8 bits/s/Hz.
Pour le sens descendant examinons la situation de près, car elle est critique, les canaux
utilisant des fréquences jusqu’à 1,1 MHz.
On appelle gain en puissance l’inverse de l’attenuation (G = 1/Att en W/W et par
conséquent G[dB] = - Att[dB] ).
On constate que plus le diamètre du fil augmente plus l’atténuation ou affaiblissement l’est
aussi. On tenant compte d’effet de peau on en déduit les résultats suivants :
Pour un fil de 0,6 mm, on a un affaiblissement de -32dB dans une distance de un kilomètre.
Soit :
b, .⁄ = −y, .(Avec f en Mhz). (4.02)
De même pour un fil de 0.4mm on a un affaiblissement de -65dB dans une distance de un
kilomètre.
70
⁄ ,. = −65,.? (4.03)
De même pour un Km et un fil de 0.8mm on :
⁄ ,. = ~ − 16,.?(4.04)
Par conséquent le modèle de « atténuation» en puissance du câble devient une fonction de la
fréquence f et de la distance D. Ainsi, pour un diamètre de cuivre de 0,6 mm on a :
, , 8. = −y8, . (4.05)
Avec f : Fréquence en Mhz et distance D en Km
Pour un diamètre de cuivre de 0,4 mm le gain en puissance chute fortement. On a donc :
, , 8. = −wv8, . (4.06)
D : distance en Km
F : fréquence en Mhz
Le théorème Shannon-Hartley (4.01) « modifié en divisant les deux membres par la bande de
fréquence B », exprime le débit spécifique ou l’efficacité spectrale :
8é = = , + ⁄ . = ~y. y , + ⁄ .en bits/Hz(4.07)
Dspé : Débit spécifique ou efficacité spectrale
Remarquons que dès que S/B dépasse environ 10 W/W on peut encore approximer et nous
obtenons une expression allégée du débit spécifique en bits/s/Hz :
8é~y. y = . yy |H/ (4.08)
Examinons l’évolution des puissances de signal et de bruit dans la plage ADSL de 0,1 à1,1 MHz.
71
Figure 4.03 : Evolution du rapport signal sur bruit en fonction de la fréquence
Posons comme donnée le rapport S/B en sortie émission du DSLAM baptisé [So/N], (avec au
DSLAM une puissance de départ So ~ 0,1 W).
On acceptera un modèle simple de Densité Spectrale de Puissance Moyenne de bruit
blancindépendant de la fréquence :DSPMbruit ~ 10-15 W/Hz, soit en langage dB ~ - 150 dBw/Hz.
La DSPM (Densité Spectrale de Puissance Moyenne de bruit blanc) de signal en sortie du
DSLAM est de 0,1W reparti sur environ 1 MHz soit 10-7W/Hz, ou – 70dBw/Hz.
D’où l’ hypsogramme en fonction de la fréquence pour un km de ligne.
Les DSPM sont exprimées sous forme de DSPM(f) en dBw/Hzc'est-à-dire en
)10 Rlm 10 1 //(4.09)
C’est hypsogramme montre clairement comment évolue le rapport S/B en fonction de la
fréquence pour un abonné distant de un km, et entraîne plusieurs remarques :
En sortie du DSLAM le rapport signal à bruit est énorme (- 70 - (-150)) : 80 dB !
Mais la loi d’atténuation réduit très vite la DSPM reçue et par conséquent le rapport S/B
lorsque la fréquence croit. La droite de pente négative illustre cela :
Vers 0,1 MHz à 1 km le S/B n’est plus que 60 dB.
Vers 1 MHz à 1 km le S/B n’est plus que 30 dB.
72
Par conséquent, d’après le théorème S-H on peut encore bénéficier, à un km, de l’efficacité
maximum de la DMT soit 8 bits/s/Hz.
Précisons maintenant les calculs en prenant en compte le modèle chiffré du bifilaire
introduit précédemment pour un fil de 0,6 mm.
La puissance utile reçue C(f, D) est fonction de D et f :
_(, , 8.` = _ ( + E, , 8.` (4.10)
Donc le rapport signal à bruit est fonction de D et f sur le câble
_S,, k./n` = _10 Rlm" S" + U,, k. − n`(4.11)
_(, , 8./~` = − y, . = _C D − y8, .` (4.12)
L’efficacité spectrale devient alors :
8é~. yy = . yy_(, , 8./~` = . yy − . y8, . (4.13)
Avec f en Mhz et D en km
Le débit global de l’ensemble des canaux est l’aire sur f de l’efficacité spectrale Dspé.
8| = . yy q t − . y8 = . yy q t ∗ , − .
− . y8 ∗ N y −
y P (4.14)
Soit numériquement le débit descendant entre f1=0.133Mhz et f2=1.1Mhz
8| = . y − v. y8_. w` = . y − v. zw8 (4.15)
D’où8| = . y − v. zw8 (4.16)
73
Figure 4.04 : Allure du débit dans un câble de 0.6mm de diamètre à une distance de 1Km
On remarque que le débit est une fonction linéaire croissant.
Ainsi le débit total Db descendant, en Mbits/s, prend les valeurs limites d’après Shannonet
Hartley en fonction du rapport So/B au départ du DSLAM.
4.2.2 Tableau récapitulatif du débit global descendant en Mbit/s[12][12]
D[Km]
S0/B[dB]
1 1.5 2 3 4 5
60 13.3 limité à 8 10.4 limité à 8 7.5 1.6 ~0.5 0
55 11.7 limité à 8 8.8 limité à 8 5.9 ~0.5
50 10.1 limité à 8 7.2 4.3
45 8.5 6 3.2
40 7 4 1.1
30 3.7 1.4
Tableau 4.01 : Débit descendant en Mbps
74
Ce modèle simple, tiré de la limite de S-H et de la loi d’atténuation du bifilaire, indique
avec clarté que la portée dépend essentiellement du rapport S/B en sortie du DSLAM.
On voit à l’évidence l’effet de la distance sur le débit descendant.
En particulier nous remarquons qu’au-delà de 5 km ADSL n’est pas exploitable !
4.3 Analyse et étude de performance des liaisons par fil de cuivre dans la technologieADSL
Cette partie simulation se portera d’une part sur la conception d’un logiciel permettant de
calculer le bilan d’une liaison par fil de cuivre et d’autre part, la comparaison entre l’utilisation de
différent fil de cuivre selon le choix de leurs diamètre.
Le logiciel est élaboré enJAVA.
4.3.1 Eclipse
Pour notre projet nous utilisons Eclipse comme logiciel pour le réaliser. Eclipse est un
environnement de développement gratuit, écrit en Java, et dédie à Java. Avant de lancer Eclipse,
assurez-vous que vous avez bien une variable d'environnement JAVA HOME positionnée vers le
répertoire d'installation de Java 1.5 ou 1.6. Si ce n'est pas le cas, positionnez-la et rajoutez cette
ligne dans votre. Lancez Eclipse avec la commande éclipse&. Vous êtes invite à préciser votre
workspace. Le workspace correspond à l'espace de travail d'Eclipse, c'est en fait un répertoire ou
seront notamment stockées vos sources.
.
Figure 4.05 :Interface en Eclipse
75
4.3.2 Environnement Java
Avant de vous lancer dans le téléchargement d'Éclipse, vous devez avant tout vous assurer
d'avoir un environnement Java, ou JRE sur votre machine.
Un JRE va servir à lire les programmes qui ont été codés en Java. Comme Eclipse est codé en Java
: donc, pour utiliser Eclipse, il vous faut unJRE.
Java permet aussi de développer différents types d’applications. Alors, il faut des outils différents
pour les différents types d'applications :
J2SE ou Java 2 Standard Édition : permet de développer des applications dites "client", par
exemple, Eclipse est une application "client".
J2EE ou Java 2 Enterprise Édition : permet de développer des applications web en Java.
J2ME ou Java 2 Micro Édition : permet de développer des applications pour appareil
portable, comme des téléphones portables, des PDA.
4.3.3Avantages
Java est un langage de programmation moderne. Plusieurs langages sont mis à la disposition
des programmeurs en vue de diverses utilisations. Dans notre cas, nous avons choisi le langage
Java pour ses multiples avantages. On n´en ne citera que quelques-uns en rapport avec notre projet
:
Java est un langage adapté à la programmation objet, même si (au prix d´un plus gros
effort), les langages procéduraux comme C ou Pascal permettent également d´utiliser ce
style de programmation. Dans un langage plus simple, un objet consiste en une entité
indépendante obtenue par morcellement d´ un ensemble de programmes dit procédural.
Java est un langage de programmation simple, facilement manipulable pour les débutants.
Plusieurs notions menant à la production fréquente d´erreurs de programmation (comme
les pointeurs en C) ont été supprimées. Ceci ne nuisant nullement à la puissance du
langage.
Plusieurs classes dites package sont disponibles avec le jdk, immédiatement exploitables.
Nous en importerons quelques-unes que nous expliciterons plus loin.
Le code intermédiaire produit est indépendant des plates-formes : il pourra être exécuté sur
tous types de machines et systèmes pour peu qu´ils possèdent l´interpréteur de code Java.
76
Figure 4.06 : Fenêtre principale
Même la programmation graphique, réseau et système est totalement indépendant des
machines et systèmes.
4.3.4Présentation du logiciel
Comme on l’a précisé auparavant, le logiciel élaboré permettra de faire le calcul du bilan
de liaison d’une transmission par fil de cuivre utilisé dans la technologie ADSL; il permettra aussi
de comparer cette liaison selon le choix d’utilisation de différents fils de cuivre.
4.3.4.1 Description de l’interface principale
Notre interface est composé de quatre butons radio. L’utilisateur a le choix de réaliser la
tâche qui lui convient en cliquant l’un des boutons. Pour fermer la fenêtre on clique sur le bouton
fermer.
4.3.4.2 Partie calcul du débit
Lorsque nous choisissons d’utiliser un support de transmission, il est toujours utile de
connaître les caractéristiques du signal qui y circule : c’est ce que l’on entend par bilan de liaison.
Pour cela, nous avons à notre disposition des outils mathématiques permettant de faire le calcul
77
des valeurs caractéristiques du signal émis dans un fil de cuivre. L’ADSL comme le nom l’indique
sert à transmettre des données numérique dans un fil de cuivre.
Nous devons donc évaluer pour le calcul du débit:
• le débit
• le diamètre du fil
• le rapport signal sur bruit
• la distance de liaison
Tous ces calculs seront réalisés avec notre logiciel.
A partir de certaines valeurs obtenues, on peut tracer une courbe représentant l’évolution
du débit en fonction du signal sur bruit, nous avons pris le cas d’un câble de 0.6mm de diamètre
à une distance de un kilomètre.
Pour choisir cette partie du logiciel, on clique « Calcul débit » dans la fenêtre principale. Après
avoir lue les informations sur cette partie du logiciel, nous accédons une interface permettant
d’introduire les données et de visualiser le résultat du calcul. Des champs ont été prévus pour
accueillir ces données :
Les données d’entrée : signal sur bruit (SNR) en [dB] et la distance de liaison en [Km]
L’appui sur le bouton « Calculer » permet de lancer le calcul. Le résultat attendu sur le champ de
sortie est affiché. Parfois on peut trouver une valeur négative du débit calculé, ce qui n’est pas du
tout normal pour valeur du débit mais le manipulateur devra se référer de cette valeur pour : soit
augmenter le rapport signal sur bruit soit diminuer la distance de liaison pour avoir un débit
positif. Si le débit est supérieur dans les calculs de 8Mbit/s ; on doit se limiter en ADSL à cette
valeur pour avoir une efficacité spectrale de 8Mbit/s/Hz d’après Shannon et Hartley.
78
Figure 4.07 : Fenêtre de calcul de débit
Exemple de calcul :
4.3.4.3 Partie calcul de l’affaiblissement
Dans cette partie nous devons donc se servir :
• Diamètre du fil
• Fréquence utilisée
• Distance de liaison
79
Figure 4.08 : Fenêtre de calcul d’affaiblissement
Exemple de calcul
4.3.4.4 Affichage des graphes
On choisissant dans la fenêtre principale le bouton afficher courbe : nous trouverons une
nouvelle interface.
Dans cette interface nous aurons trois choix des graphes :
- Affaiblissement linéique
- Capacité maximale du fil de cuivre
- Débit dans le cas du fil de diamètre 0.6mm.
En cliquant sur le bouton « afficher » .On a :
80
Figure 4.09 : Affichage du graphe d’affaiblissement linéique
Exemple de graphe
4.3.4.5 Partie liaison
Dans cette partie nous allons faire la liaison entre le central ADSL et l’abonné. Dans ce cas
on va évaluer l’affaiblissement total en se servant des paramètres suivants :
- Distance de la liaison (distance maximale 5Km)
- Nombre de répartiteurs (dans notre cas le nombre maximal est 4)
- Diamètre du câble
- Longueur du câble.
En cliquant sur le bouton « saisir les paramètres », nous aurons le nombre de tronçons qui
est égal au nombre de répartiteurs plus un et puis les champs de saisie qui sont aussi égal au
nombre de tronçons (le nombre de longueur de fil).
La totalité de longueur de tronçon doit être égale ou inférieur à la distance maximale de liaison
(5km).
Si cette condition ne vérifie pas un message d’erreur de saisie sera affiché sur la fenêtre après
avoir cliqué le bouton « Calculer ».
81
Figure 4.10 : Calcul d’affaiblissement d’une liaison de 2Km
Exemple de calcul
4.4 Conclusion
Dans ce dernier chapitreon a étudié la liaison ADSL. On a aussi développé un outil
informatique d’aide aux installations des réseaux utilisant la technologie ADSL. Cette simulation servira
davantage aux installations des réseaux utilisant la technologie ADSL de connaitre aux préalables,
les contraintes nécessaires (débit, affaiblissement etc.) à prendre en mesure pour une liaison de
transmission à haut débit.
82
CONCLUSION GENERALE
Dans le cadre de ce projet de fin d'études, nous avons étudié les technologies xDSL et plus
particulièrement la technologie ADSL. Nous avons aussi développé un outil informatique d'aide
aux Installation des réseaux ADSL.
La technologie xDSL s'avère la solution la plus prometteuse parmi les autres technologies haut
débit. En effet, elle permet d'offrir des services à large bande passante et bonne, tel que l'Internet
haut débit, la visioconférence, la vidéo en demande, l'interconnexion des réseaux et d'autres. Tout
cela se fait sur le réseau filaire déjà existant en ajoutant seulement des dispositifs d'extrémités
permettant de numériser les lignes d'abonnésQoS.
Dans une première étape de ce projet, nous avons étudié les différentes technologies xDSL:
le SDSL, HDSL, ADSL, RADSL et VDSL. Nous avons étudié les techniques de séparation de
canaux et la modulation qui représentent la clé du xDSL. Enfin, nous avons cité les différentes
normes de la technologie ADSL et présenté l'architecture globale d'un réseau d'accès.
CommexDSL est à base de paire de cuivre, on ne peut toujours pas nier les limitations de ce
support en termes d'atténuation du signal et de diaphonie.
L’ADSL permet donc aux particuliers ou aux entreprises de se connecter à Internet à haut
débit en utilisant les lignes téléphoniques classiques. L’étude de cette technologie permet de
conclure qu’il y a une exploitation judicieuse du spectre fréquentiel et des possibilités d’extension
future tant au niveau des services offerts qu’au niveau de la capacité (possibilité de voir desvidéos
ou d’écouter la radio en temps réel, capacité d’envoyer ou de recevoir des e-mails de taille plus
grande, etc.).
Cette présentation nous a permis d’approfondir nos connaissances sur la technologie
ADSL qui est en cours d’évolution. Malgré le progrès de la technologie d’ADSL, il existe encore
quelques limites :
ADSL n’est pas encore disponible dans tous les endroits et il est nécessaire de rester
proche d’un centre téléphonique et dans la zone compatible. La distance : normalement, on ne
peut pas avoir de connexion pour une distance supérieur à 5Km du centre téléphonique. Le débit :
il dépend de la qualité de la ligne, de la qualité de câblage chez abonné, de passage à un type de
câble à un autre type etc. Le débit sur une ligne de moins de 2Km est à 8Mbps et il devient à
1Mbps sur une ligne de 5 à 6Km. Mais avec les nouvelles technologies comme l’ADSL 2 et
l’ADSL 2+ les limites de la technologie d’ADSL sont réduites.
83
ANNEXE 1
COMPARAISON DES VALEURS DE L'AFFAIBLISSEMENT LINEIQ UE DES CABLES TELEPHONIQUES A PAIRES TORSADEES A 800HZ ET A 300KHZ
Calibre (mm) Affaiblissement (dB/km) à 800Hz
Affaiblissement (dB/km) à 300kHz
0,4 1,61 15,0
0,5 1,30 12,4
0,6 1,04 10,3
0,8 0,81 7,9
Les opérateurs téléphoniques disposent dans différents endroits de leurs réseaux des
bobines d’auto-induction afin d’éviter les parasites hautes fréquences et d'assurer un
affaiblissement du signal indépendant de la fréquence. Les technologies xDSL ont pour principe
de laisser la bande des 300-3400 Hz libre et donc d'émettre sur des fréquences élevées. Ces
bobines auront pour effet d'éliminer le signal utile. Il est donc impossible de transmettre suivant
une technologie xDSL sur une boucle locale équipée de bobines de pupinisation.
84
ANNEXE 2
LA TELEPHONIE SUR IP
Grâce aux débits proposés par la technologie ADSL, la voix peut désormais transiter via le réseau Internet. On parle maintenant communément de " Téléphonie sur ADSL " Cette technologie nouvelle permet d'utiliser sa connexion Internet pour ses communications téléphoniques. Nous parlons d'un véritable combiné téléphonique qui vous permet de recevoir des appels ou d'appeler tout numéro de téléphone (national, mobile, International, numéros spéciaux etc.), tout comme si vous utilisiez votre ligne classique. La voix sur ADSL permet d'utiliser son téléphone comme on le ferait sur le réseau téléphonique commuté. Seule la technologie qui permet de transférer la voix diffère. Dans le cas de la téléphonie par ADSL, la voix " numérisée " transite sur le réseau IP Internet sous forme de paquets de données puis sera restituée en signal analogique avant d'arriver à son destinataire. Pour avoir accès à votre ligne VoIP, il faut brancher votre combiné téléphonique sur un terminal spécifique (fourni par le prestataire en location, vente ou prêt). Le terminal qui vous est remis est en fait un modem ADSL " amélioré " possédant la fonction appropriée pour la téléphonie sur IP. Aujourd'hui, plusieurs fournisseurs d'accès proposent une offre de téléphonie sur IP. On distingue deux types d'offres : Les offres totalement dégroupées permettent de s'affranchir totalement de l'abonnement téléphonique reversé par France Télécom. En optant pour une offre totalement dégroupée, vos lignes téléphoniques classiques deviennent inopérantes. Seule la ligne de téléphonie par ADSL fonctionne. Les offres non dégroupées ou partiellement dégroupées. Dans ce cas, votre prestataire vous attribue un numéro de téléphone en plus de votre numéro existant chez France Télécom. La voix étant acheminée par le réseau Internet et non par le réseau commuté de France Télécom, vos deux numéros de téléphone fonctionnent indépendamment l'un de l'autre. En clair, vous pouvez envoyer et recevoir des appels téléphoniques simultanément sur les deux numéros bien que ceux-ci dépendent d'une seule et même ligne. Avantages et inconvénients L'intérêt d'une telle offre réside dans son coût. En effet, cette technologie permet aux opérateurs alternatifs de proposer des tarifs bien plus intéressants que ceux habituellement pratiqués dans le cas des offres de téléphonie classique. De plus, ce service permet d'avoir un second numéro de téléphone sans coût supplémentaire. La téléphonie sur IP comporte quelques inconvénients :
Pour bénéficier de la téléphonie sur IP, Il faut bien sûr utiliser le téléphone branché sur le terminal. Tous les appels passés avec des appareils branchés sur une prise téléphonique seront facturés par votre opérateur téléphonique. Ce service ne permet de faire passer que la voix. Les appareils tels que le Fax ou le Minitel ne fonctionnent donc pas.
85
ANNEXE 3
LA TELEVISION SUR ADSL
Il ne s’agit pas d’un simple flux vidéo que l’on visionne sur son écran d’ordinateur
(Streaming). En effet, la télévision par ADSL permet de bénéficier de nombreux bouquets de
chaînes télévisées directement sur son poste de télévision.
La connexion à l’Internet et même l’acquisition d’un ordinateur n’est d’ailleurs pas
obligatoire pour pouvoir profiter d’une offre télévision sur ADSL. Les deux services sont
indépendants l’un de l’autre même s’ils utilisent tous deux la ligne téléphonique et la technologie
ADSL. Ils peuvent d’ailleurs faire l’objet de deux abonnements distincts.
La télévision sur ADSL devient donc une véritable alternative aux offres proposées sur le
câble ou sur le
Satellite avec une qualité de réception équivalente ainsi que des bouquets de chaînes
télévisés très variées.
A.3.1 Explications de la technologie
Tout comme pour le câble et le satellite, le flux vidéo est un flux numérique. Avant
d’arriver jusqu’à l’utilisateur final, ce flux est compressé au format MPEG 2 (le même format que
pour les DVDs). Cette compression au format MPEG 2 est obligatoire car sans cela le flux serait
trop volumineux par rapport au débit que l’ADSL permet d’obtenir (8 Mbps dans le meilleur des
cas).
Une compression trop importante peut bien sur entraîner une perte de qualité d’image ou
de fluidité. Afin d’éviter cela, les opérateurs réservent environ 4 à 5 Mbps de bande passante pour
le flux vidéo. Cette bande passante allouée à la télévision sur ADSL devrait ainsi permettre
d’obtenir une qualité d’images très correcte.
Afin de garantir une parfaite qualité d'image et de son, il n'est possible, pour l'instant, de ne
recevoir qu'un seul programme à la fois. Il n'est donc pas possible de regarder deux chaînes
simultanément ou encore d'enregistrer une chaîne sur son magnétoscope pendant que vous
regardez une autre chaîne.
Toutefois la bande passante pour la télévision est spécifiquement allouée et vous pourrez donc
utiliser l'Internet sans baisse de débit tout en regardant la télévision par ADSL.
86
A.3.2 Installation & Utilisation
Lorsque vous souscrivez à une offre télévision ADSL, vous recevez tout le matériel
nécessaire, c'est-à-dire :
Un modem ADSL (permettant de gérer cette technologie)
Un décodeur numérique + une télécommande
Câbles + filtres
L’installation est dans la théorie beaucoup plus simple que pour une installation satellite
qui implique de poser une parabole. Les branchements d’un pack Télé sur ADSL sont
simplissimes.
Le décodeur est relié à la télévision grâce à un câble péritel Le décodeur est ensuite relié au
modem grâce à un câble RJ45
Le modem est ensuite relié à la prise téléphonique (mettre le filtre sur la prise). Votre
installation est terminée.
Figure A.3.01 : la télévision sur ADSL
Le principal avantage de la télévision sur ADSL réside dans la facilité d'installation.
Pas besoin d'être informaticien ou électricien pour installer son pack. La télévision sur ADSL
n'est soumise à aucune contrainte d'installation. La télévision sur ADSL ne nécessite pas
87
d'antennes ni de paraboles. Vous n'aurez donc pas de problème de réception « Hertzienne » dû à
un mauvais positionnement de l'antenne.
La qualité de la réception dépendra de la qualité et la gestion du réseau. Au vu des
quelques problèmes que l'on rencontre encore parfois avec l'ADSL, principalement sur les
réseaux dégroupés, on peut s'attendre à ce que la qualité de service ne soit pas encore équivalente
à celle proposée par le Satellite et le câble déjà bien rôdés.
A l'heure actuelle, les offres TV ADSL ne sont disponibles que dans certaines villes.
Une autre contrainte vient s'ajouter, celle de la distance qui sépare l'abonné du central
téléphonique dont il dépend. Il faut être situé à (environ) 2-2.5Km du central afin de pouvoir
bénéficier de l'offre Télévision surADSL.
Figure A3.02 : les offres TV sur ADSL
Les bouquets sont aujourd'hui liés à des contrats passés avec des opérateurs. Cela implique
quelques contraintes en termes de choix d'opérateur pour sa connexion Internet ADSL.
88
BIBLIOGRAPHIE
[1] Mr Samuel, « Réseau téléphonique commuté », Cours 15-TCO, Dép. Tél. – ESPA, 2012.
[2] LESCOP Yves, « Réseau téléphonique commuté », le 11 novembre 2002
[3] RATSIMBZAFY Andriamanga, « Technologies .xDS », Cours I4-TCO ~ Dép, Tél.-
ESP.A, 2011
[4] http://fr.wikipedia.org/wiki/Digital_Subscriber_Line
[5] http:// www.comment ça marehe.net
[6] Vincent, « Nouvelle technologie réseaux », Je 04 février 2004
[7] RASOLOMONA Jean Hervé, «Contribution à l’optimisation du déploiement de
l’ADSL à Antunanarivo » ESPA ingénieur le 01 mars 2006
[8] Charles.K.Summers "réseaux Adsî", standard, Implementation and Architecture
Communications Technologies SERIES USA, 1999.
[9] Alain DESEINE,« Accéder à l'Internet en réseau via ADSL », janvier 2001
[10] Aida NEJAD DEHGHAN, « La technologie ADSL», Université Claude Bernard Lyon 1, le
15 décembre 2009
[11] DAMHET,. «Nouvelle technologie ADSL », le 14 février 2003
[l2] Farhani MARZOUKI, « Etudes et dimensionnement d'un réseau ADSL via les
architectures », le 16 mai 2007
[13] SEBATIER D., «L'Internet à haut débit », SVM, mars 2000
[14] http://www.ybet.be/hardware2_ch6/Liaison_haut_débit_html
[15] FLORES J., « Enquête sur l'ADSL.PC Expert », avril 2000
[16] Daniel KOFMAN, « Réseaux haut débit », juin 1996
[17]Bertrand Bruller « Pratique des réseaux haut débit », Edition Vuibert, Paris, 2001
89
FICHE DE RENSEIGNEMENTS
Nom: RANDRIANJANAKA
Prénoms: Tolojanaharinirina Enzo
Adresse de l’auteur: Lot III T 117 AnosibeMandrangobato I 101
Antananarivo MADAGASCAR
Tél : 034 79 448 03
E-mail :[email protected]
Titre du mémoire :
« ETUDE ET PERFORMANCE D’UNE LIAISON ADSL »
Nombre de pages :102
Nombre de tableaux : 9
Nombre de figures : 52
Mots clés :ADSL, atténuation, débit, dégroupage, DSLAM, downstream, xDSL, ligne,
performance, PC, répartiteur, RTC, splitter, upstream, liaison, boucle local…..
Directeur de mémoire: Monsieur BOTO ANDRIANANDRASANA Jean Espérant
Tél :03404 28143
RESUME
L'ADSL est une technologie numérique à haut débit mise en œuvre sur la ligne
téléphonique en paire de fils de cuivre du réseau téléphonique commuté public. L'utilisation de
fréquences de transmission nettement élevées par rapport à celles rencontrées dans le service de
téléphonie classique est une des solutions retenues pour obtenir ce débit élevé. Ainsi, le signal
ADSL subit une atténuation plus importante le long de la ligne par rapport au signal vocal, étant
donné que la ligne téléphonique n'est pas prévue pour la transmission d'un signal à de telles
fréquences. La mise en œuvre de cette technologie est limitée par la distance à laquelle se situe
l'abonné par rapport au central téléphonique auquel est rattachée la ligne téléphonique. Pour le
déploiement de l'ADSL, il est nécessaire de déterminer les lignes du réseau où celle-ci peut être
mise en œuvre.
Les travaux menés dans le cadre de ce projet ont cerné l'étude des technologies
ADSL et les contraintes nécessaires à prendre en mesure pour une liaison de transmission à haut
débit.
Les résultats de cette étude ont permis le développement d'un outil informatique d'aide aux
Installations des réseaux utilisant la technologie ADSL.
ABSTRACT
ADSL is a high bit rate digital technology. It is applied on the telephone line of the
public switched telephone network. To obtain a high bit rate, this technology uses high
frequencies compared with vocal frequencies of classical telephone signal. But the telephone
line is not designed for transmitting these high frequencies. So ADSL signal suffers more
important attenuations along the line. The use of this technology is limited by the distance
between the operator central office and the subscriber installation. For its deployment, it is
necessary to determine the lines where ADSL is possible.
Works led in the setting of this project surrounded the survey of the technologies
ADSL and the necessary constraints to take in measure for a transmission link to high debit.
The results of this survey allowed the development of a computer tool of help the Facilities of the
networks using the ADSL technology.
