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ISIG 2010 1
Réseaux Haut débit
Professeur: KAFANDO Bila
Ingénieur Réseaux et Télécoms
ISIG 2010 2
PLAN
• Généralités
• Réseaux RNIS
• Réseaux ADSL
• Réseaux ATM
ISIG 2010 3
Généralités
• Définition d’un réseau informatique
• Types de réseaux informatiques
• Définition du haut débit
• Motivations du haut débit
• Facteurs influant le haut débit
ISIG 2010 4
Définition d’un réseau informatique
• Un réseau informatique est un ensemble d’ordinateurs (Postes de travail et serveurs)reliés par un réseau de transmission de données. Ce dernier est composé d’un ensemble de nœuds ( commutateurs, routeurs, …)reliés par des lignes (voies) de transmission.
ISIG 2010 5
Les types de réseaux (1)
PAN : Personal Area NetworkLAN : Local Area NetworkMAN : Metropolitan Area NetworkWAN : Wide Area Network
ISIG 2010 6
Les types de réseaux (2)
OuMAN
ISIG 2010 7
Définition du haut débit
• La notion de « haut débit » est problématique puisqu’elle se réfère àun contexte technologique daté :
• un débit élevé est un débit supérieur à la pratique courante du moment considéré, mais qui peut devenir un débit standard quelques années plus tard.
- Le débit du télex était de 50b/s au début du siècle dernier
- Le débit de 4800 b/s sur le RTC était considéré comme une limite quasi infranchissable il y a une vingtaine d’années
- Un modem à 14400 b/s était considéré comme rapide il y a une dizaine d’années et il est considéré aujourd’hui rapide à 56 Kb/s
- Les réseaux de données des années 70 avaient un débit de qq kb/s, les générations de réseaux de ce siècle atteignent plusieurs Gb/s.
ISIG 2010 8
Le très haut débit dans les réseaux
Bientôt 40 Gbit/spar longueur d’onde
Réseau d’accès d’abonnés (subscriber
network) : 2 à 20 Mbit/s
MANMetropolitan Area Network
WANWide Area Network,
réseau longue distance
LANLocal Area Network
Fibres optiques, protocoles
SDH/SONET, débits N x 10
Gbit/s (DWDM)
Fibres optiques, protocoles 1/10 Gbit/s Ethernet,
débits n x 10 Gbit/s (CWDM)
fibre ou paire torsadée, débits 10/100/1000 Mbit/s (Ethernet)
Accès entreprises : 2 à 155 Mbit/s
ISIG 2010 9
Motivations du haut débit (1)
• L’interconnexion des réseaux locaux d’entreprises, qui sont à haut débit, passe le plus souvent par le domaine public où les débits sont plus modestes.
=> Nécessité d’une harmonisation des débits autorisant à terme des performances indépendantes de l’emplacement du terminal.
ISIG 2010 10
Motivations du haut débit (2)
• L’évolution des réseaux vers les débits élevés résulte surtout de la migration progressive de l'échange de textes vers l'échange des images.
• Le passage au codage point par point puis aux images animées conduit à des besoins en débit qui varient de qq kb/s à plus de 100 Mb/s.
ISIG 2010 11
Facteurs influant sur le haut débit (1)
• Durée du traitement des unités de données
- A 64 kb/s, une unité de données de 1024 octs est reçue en 125 ms, ce qui laisse un temps important pour traiter l’unité de données précédente.
- A 100 Mb/s, cette même unité de données doit être traitée en 80µs.
- Si elles ne peuvent pas être traitées à temps, les unités de données s’accumulent dans une file d’attente qui risque de déborder et d’entraîner la perte d’unités de données excédentaires.
ISIG 2010 12
Facteurs influant sur le haut débit (2)
• Taille des fenêtres d’anticipation
- L’augmentation du débit impose également celle de la taille des fenêtres d’anticipation afin d’éviter que l’émetteur ne soit retardé
- Dans le cas d’utilisation de TCP, dont la fenêtre est limitée à 65535 octets, l’émetteur devrait s’arrêter au bout de 5 ms et attendre un acquittement qui peut prendre 5 ms. Il ne pourrait ainsi transmettre que pendant 50% du temps.
ISIG 2010 13
Facteurs influant sur le haut débit (3)
• Contrôle des erreurs de transmission
- S’il y a des erreurs de transmission, l’émetteur risque de passer beaucoup de temps à retransmettre les mêmes unités de données.
- Au lieu d’utiliser la procédure de retransmission à partir de l’unité de données découverte en erreur, il est souhaitable d’effectuer une retransmission de la seule unité corrompue (retransmission sélective).
- Vu les faibles taux d’erreurs (10-9) rencontrés sur des supports comme les fibres optiques il vaut mieux éviter le contrôle des erreurs en cours de transmission.
ISIG 2010 14
Facteurs influant sur le haut débit (4)
• Durée de l’établissement des communications
- La procédure d’établissement de la connexion est également un élément critique dès que le débit augmente.
- La procédure en trois phases devient ainsi pénalisante dans la mesure où l’échange de données utilisateur n’intervient qu’après plusieurs autres échanges.
- Des protocoles de connexion rapide autorisent l’envoi de données utilisateur dans le message d’établissement de la connexion.
ISIG 2010 15
Réseaux RNIS
• Qu'est-ce qu'un réseau RNIS ?
• Comment fonctionne un réseau RNIS ?
• Dispositif de connexion RNIS
• Les protocoles RNIS
ISIG 2010 16
Qu'est-ce qu'un réseau RNIS ?
• RNIS: Réseau numérique à intégration de servicesou ISDN : Integrated services Digital Network
• Permet l’échange de voix, données et vidéo
• Fournit des services à faible débit : de 64Kbps à2Mbps et des services à haut débit : de 10Mbps à 622Mbps.
• ISDN est une technologie d’accès entièrement numérique.
ISIG 2010 17
Comment fonctionne un réseau RNIS ? (1)
• Dans un réseau téléphonique analogique, une boucle sur une paire torsadée de fils de cuivre entre le commutateur central et l'abonnésupporte un canal de transmission unique.
Ce canal ne traite qu'un seul service simultanément : la voix ou les données.
Avec un Réseau Numérique à Intégration de Services, la même paire torsadée est divisée en plusieurs canaux logiques.
ISIG 2010 18
Comment fonctionne un réseau RNIS ? (2)
• Les canaux logiques RNIS- Les canaux B transmettent à un débit de 64Kbps en commutation de circuit ou de paquet les informations utilisateur : voix, données, fax. Tous les services réseau sont accessibles à partir des canaux B.- Les canaux D transmettent à un débit de 16Kbps en accès de base et 64Kbps en accès primaire. Ils supportent les informations de signalisation : appels, établissement des connexions, demandes de services, routage des données sur les canaux B et enfin libération des connexions. Cette signalisation hors bande permet des temps d'établissement de connexion rapides (environ 4 secondes) relativement aux réseaux analogiques (environ 40 secondes). Il est aussi possible de transmettre des données utilisateur àtravers les canaux D (protocole X.31b).
ISIG 2010 19
Comment fonctionne un réseau RNIS ? (3)
• Les interfaces standards RNIS:
Une interface d'accès à un réseau RNIS est une association de canaux B et D. Il existe deux interfaces standards (Accès de base ou Accès primaire).Elles correspondent à deux catégories d'utilisation distinctes :
- Résidentielle : utilisation simultanée des services téléphoniques et d'une connexion Internet.
- Professionnelle : utilisation d'un commutateur téléphonique (PABX) et/ou d'un routeur d'agence.
Dans les deux cas, le nombre de canaux utilisés peut varier suivant les besoins. Le débit maximum étant fixé par le type d’interface.
ISIG 2010 20
Comment fonctionne un réseau RNIS ? (4)
• L'accès de base ou Basic Rate Interface (BRI) comprend 2 canaux B et un canal D pour la signalisation : 2B+D.
• L'accès primaire ou Primary Rate Interface (PRI) comprend 30 canaux B et un canal D à 64Kbps en Europe : 30B+D. Aux Etats-Unis et au Japon la définition est différente : 23B+D. Seule la protection des marchés explique les différences de définition entre l'Europe, les Etats-Unis et le Japon. Cet accès est l'équivalent RNIS des liaisons T1/E1 à2048kbps et 1544kbps.
ISIG 2010 21
Comment fonctionne un réseau RNIS ? (5)
ISIG 2010 22
Comment fonctionne un réseau RNIS ? (6)
• Les équipements non-RNIS n'ont pas nécessairement des débits compatibles avec la définition du canal B: 64Kbps.
Dans ce cas, les adaptateurs de terminal (TA) réalisent une adaptation en réduisant le débit effectif du canal B jusqu'à une valeur compatible avec le dispositif non-RNIS.
• Il existe 2 protocoles de gestion d'adaptation : V.110 très utilisé en Europe et V.120 aux Etats-Unis.
Ces 2 protocoles gèrent les transmissions synchrones et asynchrones.
• La bande passante dynamique ou l'allocation de canaux est obtenue par l'agrégation des canaux B.
On obtient ainsi une bande passante maximale de 128Kbps pour l'accès de base (BRI) et de 1920Mbps pour l'accès primaire en Europe.
ISIG 2010 23
Dispositif de connexion RNIS (1)
ISIG 2010 24
NT2 NT1
TE1
TE2TA
TE1
Dispositif de connexion RNIS (2)
ISDN2 fils
NT : Network Termination
Terminal Adaptor
TE: Terminal Equipment
4 filsU
R
S
S
T
ISIG 2010 25
Dispositif de connexion RNIS (3)
• La configuration physique vue du côté de l'utilisateur RNIS est divisée en groupes fonctionnels séparés par des points de référence.
• Un groupe fonctionnel est une association particulière d'équipements qui assurent un ensemble de fonctions RNIS.
• Les points de référence sont les limites qui séparent les différents groupes fonctionnels. A chacun de ces points de référence correspond une interface standard à laquelle les fournisseurs d'équipements doivent se conformer. Ces interfaces standards ont aussi pour but de permettre àl'utilisateur de choisir son équipement librement.
ISIG 2010 26
Dispositif de connexion RNIS (4)
• R, S, T, U : points de références
• TNL-TNR/NT1 : Terminal Numérique de Ligne-Terminal Numérique de Réseau/Network Termination 1
• TNA/NT2 : Terminal Numérique d'abonné/Network Termination 2
• Terminal RNIS/TE1 : Terminal Equipment 1
• Adaptateur/TA : Terminal Adapter
• Terminal non-RNIS/TE2 : Terminal Equipment 2
ISIG 2010 27
Dispositif de connexion RNIS (5)
• U : Ce point de référence est placé entre le groupe NT1 et la boucle de transmission de l'opérateur téléphonique qui fournit une liaison bi-directionnelle (full-duplex) entre l'abonné et le commutateur central sur 2 fils. L'interface U n'est utilisée qu'en Amérique du nord.
• T : Ce point de référence est placé entre le groupe NT2 qui possède des fonctions de niveaux 1 à 3 et le groupe NT1 qui ne possède que des fonctions de niveau 1. C'est le point de connexion minimal entre l'abonné et l'opérateur. Il existe plusieurs appellations suivant les types d'accès :- T0 : accès de base (BRI) 2B+D. - T2 : accès primaire (PRI) 30B+D.
ISIG 2010 28
Dispositif de connexion RNIS (6)
• S : Cette interface peut être assimilée à un bus passif pouvant supporter 8 terminaux (TE) en série sur le même câble. Dans ce cas, chaque canal B est affecté à un terminal particulier pour la durée d'un appel.
• R : Ce point de référence est la limite conceptuelle entre le terminal non RNIS et l'adaptateur.
ISIG 2010 29
Protocoles RNIS (1)
Service PRI: ITU-T.I.431
Service BRI: ITU-T.I.430
LAPD: ITU-T.Q.921
Commutation de circuits: ITU-T.Q.931Application
Présentation
Session
Transport
Réseau
Liaison de données
Physique
ISIG 2010 30
Protocoles RNIS (2)
ISIG 2010 31
Protocoles RNIS (3)
Les trames sont différentes en entrées et en sorties
(terminal au réseau)
ISIG 2010 32
ProtocolesRNIS (4)
-LAPD (un sous-ensemble de HDLC) assure la gestion de la liaison ainsique la signalisation- SAPI : Service Access Point Identifier : Identifie le type de paquet (data ou contrôle…)- TEI : Terminal Endpoint Identifier : Identifie l’équipement de terminaison (téléphone ou PC …)
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Réseaux ATM
• Objectifs et principes des réseaux ATM
• Cellules ATM
• Connexions ATM
• Couche physique
• Couche ATM: commutation et brassage
• Couche “Transport” ATM: AAL
ISIG 2010 34
Objectifs et principes des réseaux ATM (1)
• Doivent permettre le transport de tous types de trafic (voix, données, images) sur les supports physiques des opérateurs de réseaux public à l’échelle d’un pays ou d’un continent.
• Les flots de données qui doivent être véhiculés sont :- isochrones pour le transfert de données périodiques telles que le son ou l’image animée (avec ou sans compression);- asynchrones (avec ou sans rafales), pour le transfert de données entre des réseaux locaux.
• Doivent fournir à chaque client un contrat de débit adapté à ses besoins et susceptible d’évoluer à volonté et garantir un délai d’acheminement compatible avec le confort nécessaire aux applications interactives.
ISIG 2010 35
Objectifs et principes des réseaux ATM (2)
• Basés sur la transmission et commutation de cellules
• Connexions virtuelles et multiplexage asynchrone des données (sur un ou plusieurs supports physiques )
• Contrôle minimale pour les erreurs de transmission et de flux
• Débit élevé: 155Mbps, 622Mbps, 2,4Gbps, …
• Offre de bande passante sur demande
• Support de différents services: voix, données, vidéo
• Qualité de service
• Technologie sélectionnée par ITU-T pour B-ISDN
• Standardisation: ITU-T, ATM-forum
ISIG 2010 36
Objectifs et principes des réseaux ATM (3)
• COMPROMIS ENTRE COMMUTATION DE CIRCUITS ET DE PAQUET
COMMUTATION DECIRCUITS
COMMUTATION DE PAQUETS
SIMPLICITE
FLEXIBILITE
ATM
ISIG 2010 37
Objectifs et principes des réseaux ATM (4)
gestion
Contrôle Usager
Couches supérieures Couches supérieures
Couche adaptation ATM
Couche ATM
Couche Physique
MODELE DE REFERENCE
La commutation(acheminement)se fait à ce niveau
- Plan usager (utilisateur): transport de données
- Plan contrôle : gestion des connexions
- Plan administration (gestion) : supervision et vérification
ISIG 2010 38
ATM
Application
AAL
ATM
Physique
AAL
ATM
Physique
commutateur ATM
Physique
Objectifs et principes des réseaux ATM (5)
L'ATM est à commutation de cellules
données
ISIG 2010 39
Objectifs et principes des réseaux ATM (6)
ATM: transmission asynchrone
1 2 3 4 5 6 7 8 9 . . . 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 . . . 24
7 2 2 vide 3 1 9 1 8 5 4 2 11
Transmission (multiplexage) synchrone
Transmission (multiplexage) asynchrone → ATM
1 trame T1 (125 µsec)
1 cellule ATM (53 octets)
ISIG 2010 40
Objectifs et principes des réseaux ATM (7)
TRAFIC DE DONNEES ISSUES DU TERMINAL,LE DEBIT EST DICTE PAR LE TERMINAL
TRAFIC CONTINU DE CELLULES TRANSPORTEES PAR LE RESEAU, CV = CELLULE VIDELE DEBIT EST DICTE PAR LE RESEAU (par exemple 155Mb/s)
CV
mecanismed'assemblagede cellulesATM
TERMINALEMETTEUR
LE TERMINAL EMET UNTRAFIC VARIABLE: VBR(Variable Bit Rate)
ISIG 2010 41
Objectifs et principes des réseaux ATM (8)
CV
mecanisme demultiplexagede cellulesATM
data video voix
LES SOURCES DE TRAFICEMETTENT DES TRAFICS CONSTANTS: CBR (Constant Bit Rate):débit data = 0.1 x 155Mb/sdébit video = 0.4 x 155Mb/sdébit voix = 0.2 x 155Mb/s
conduit à 155Mb/s
VC1 VC2 VC3
ISIG 2010 42
Objectifs et principes des réseaux ATM (9)Interconnexion de 2 LAN à travers un réseau ATM
ISIG 2010 43
CELLULES ATM (1)
données utilisateur
messages de signalisation
cellules de gestion
ISIG 2010 44
CELLULES ATM (2)
EN-TETE INFORMATION
SIMPLICITE
FLEXIBILITE
TRANSPARENCE DU RESEAU:CELLULE DE LONGUEUR FIXE
IDENTIFIANT EXPLICITE,ROUTAGE PAR CIRCUIT VIRTUEL,MODE CONNECTE
ISIG 2010 45
CELLULES ATM (3)
• ZONE DE DONNEES:– transport de la voix: le temps de propagation doit rester inférieur à
28ms (pour éviter les annuleurs d'echo)
– échantillonnage 1octet/ 125microsec. => 6ms pour remplir 48octets
– 28ms max = 6ms (remplissage) + 6ms (vidage) + 16ms
– ces 16ms correspondent à une propagation d'environ 4000km (360000 km/s)
– 48octets est un compromis entre 64 (US) et 32 (EUROPE)
• ZONE D'EN-TETE:– rapport minimum: en-tête/données
– 5octets utiles
• ==> TOTAL CELLULE = 5 + 48 = 53 OCTETS
ISIG 2010 46
CELLULES ATM (4)
• Taille fixe.
• En-tête: 5 octets; données 48 octets.
• Des petites cellules réduisent les délais d’attentes pour des cellules prioritaires .
• Des petites cellules peuvent être commutées plus rapidement.
• Des petites cellules peuvent être traitées plus facilement par du matériel spécialisé.
ISIG 2010 47
CELLULES ATM (5)
Entête Données
5 octets 48 octets
VPI VCI PTICLP
HEC
GFC VPI VCI PTICLP
HEC
(a) UNI: hôte à réseau
(b) NNI: réseau à réseau
Bits4 8 16 3 1 8
ISIG 2010 48
CELLULES ATM(6): CONTENU DE L'EN-TETE(1)
• GFC : (4 bits)→ seulement pour les connexions entre hôte et réseau→ aucune signification de bout-en-bout→ n’est pas délivré au récepteur (le champs est écrasé
au premier routeur rencontré…)
• VPI : (8 ou 12 bits)→ Indicateur de chemin Virtuel (“Virtual Path”)
• VCI : (16 bits)→ Indicateur de Circuit Virtuel (“Virtual Circuit”)→ Un VP contient plusieurs VC
ISIG 2010 49
CELLULES ATM(7): CONTENU DE L'EN-TETE(2)
• PTI : (3 bits)→ Types de données de la charge utile→ Permet d’indiquer au récepteur le niveau de congestion
• CLP : (1 bit)→ Niveau de priorité (“Cell Loss Priority”)→ Les commutateurs ATM laissent tomber une cellule
avec CLP=1 avant une cellule avec CLP=0
• HEC : (8 bit)→ Bits de parité pour l’entête uniquement→ CRC de 8 bits, avec g(x) = x8 + x2 + x + 1→ peut corriger toutes les erreurs sur 1 bit→ peut détecter 90% de tous les autres types d’erreurs
ISIG 2010 50
CELLULES ATM(8): CONTENU DE L'EN-TETE(3)
Valeur de PT Signification
000 Cellule de données usager, de type 0, sans congestion
001 Cellule de données usager, de type 1, sans congestion
010 Cellule de données usager, de type 0, indication de congestion
011 Cellule de données usager, de type 1, indication de congestion
100 Cellule de maintenance entre deux commutateurs adjacents
101 Cellule de maintenance entre deux commutateurs (source et destination)
110 Cellule de gestion de ressource (notamment pour le contrôle de débit ABR)
111 Réservée pour une utilisation future
ISIG 2010 51
CONNEXIONS ATM (1)
• Entre deux interfaces réseau, une connexion (appelée VC pour Virtual Circuit), est identifiée par un nombre, le VCN (Virtual Connection Number)
• le VCN se décompose en deux autres nombres : ses bits de poids fort composent le VPI (Virtual Path Identifier), et ses bits de poids faible le VCI (Virtual Channel Identifier).
• Identification des canaux dans l’en-tête de la cellule ATM:
- VCI : Virtual Channel Identifier - VPI: Virtual Path Identifier
ISIG 2010 52
CONNEXIONS ATM (2)
• ATM est orienté-connexion,ce qui fait que tous les paquets traversent un circuit virtuel (la connexion):
• Un circuit virtuel ATM est une connexion logique d’une source vers une destination; il est aussi possible d’établir des connexions multidestinataires.
• Un CV est unidirectionnel, mais une paire de CV peuvent être créés en même temps entre deux points (un dans chaque sens).
• Un circuit peut être:– Permanent: défini lorsque le réseau est établi ou modifié, PVC
(Permanent VC).
– Temporaire: dure le temps d’une transmission, SVC (Switched VC).
ISIG 2010 53
CONNEXIONS ATM (3)
ISIG 2010 54
AAL AAL
ATM
Physique
AAL AAL
ATM
Physique
Application Application
CONNEXIONS ATM (4)
Plan de contrôle
�ouverture de connexion
Plan utilisateur
� échange de
données
ISIG 2010 55
CONNEXIONS ATM (5)
Établissement de la connexion
hôte 1 C 1 C 2 hôte 2
Requête de connexionRequête de connexion
Requête de connexion
CommutateursATM
En traitement
En traitement
Connecté
Connect ACK (merci)
Connect ACK (merci)
Connect ACK (merci)
Connecté
Connecté
tem
ps
Contient l’adressede la destination
ISIG 2010 56
CONNEXIONS ATM (6)
Libération de la connexion
hôte 1 C 1 C 2 hôte 2
Libérer le canalLibérer le canal
Libérer le canal
CommutateursATM
Canal libéré
Canal libéré
Canal libéré
tem
ps
ISIG 2010 57
CONNEXIONS ATM (7)
Message Signification si le messageest envoyé par un ordinateur
Signification si le messageest envoyé par le réseau
SETUP Pouvez-vous m’établir un CV Appel entrant
CALL PROCEEDING J’ai reçu un appel. Votre appel sera transmis.
CONNECT J’accepte un appel. Votre appel est accepté
CONNECT ACK Merci de votre acceptation. Merci de transmettre mon appel.
RELEASE Mettez fin à ma communication. L’autre site en a assez.
RELEASE COMPLETE Accusé de fin de communication Accusé de fin de communication
ISIG 2010 58
CONNEXIONS ATM (8)
• Les adresses ATM ne sont utilisées que pour établir une connexion. Une fois cette opération effectuée, les cellules ne comportent même plus l'adresse ATM destination et ne s'appuient que sur les VPI/VCI pour arriver à destination.
• Une adresse ATM comprend 20 octets organisés de manière hiérarchique:
- Les 13 1ers octets constituent ce qui est appelé le Network Prefix de l'adresse ATM, il est spécifique à la partie du réseau oùse trouve l'interface ATM et choisi par l'administrateur système.
- Les 7 octets suivants constituent ce que l'on appelle la User Part de l'adresse ATM, elle identifie l'interface de manière unique:
* Les 6 premiers octets (ESI pour End Station Identifier) identifient de manière unique l'interface réseau (ils sont comparables à l'adresse MAC des cartes ethernet).
* le dernier octet est appelé sélecteur, son rôle n'a pas encore été défini par le forum ATM.
ISIG 2010 59
CONNEXIONS ATM (9)
• le Network Prefix est structuré ainsi:
- Le premier octet est appelé AFI et indique à quel sous-format d'adresse l'adresse ATM appartient. Il peut prendre les valeurs suivantes :
* 39 pour le format DCC (Data Country Code, qui est alloué pays par pays)
* 45 pour le format E-164 (correspond à un numéro ISDN ou de téléphone)
* 47 pour le format ICD (International Code Designator, qui correspond à une organisation), qui est le format par défaut chez 3com
- Les 8 octets suivants sont constitués de champs spécifiques à l'AFI.
- Viennent ensuite deux octets appelés RD (Route Domain : la situation géographique de l'interface sur le réseau)
- et deux octets AREA (un sous-ensemble du RD)
ISIG 2010 60
COUCHE PHYSIQUE (1)
gestion
Contrôle Usager
Couches supérieures Couches supérieures
Couche adaptation ATM
TC
PMD
Couche ATM
Couche Physique
TC = TransmissionConvergence
(Rôle de la coucheliaison de données)
ISIG 2010 61
COUCHE PHYSIQUE (2)
• Elle s’occupe de la transmission sur le support physique : tension (en volts …), échantillonnage des bits, etc.
• Elle est divisée en deux sous-couches, la sous-couche inférieure PMD (Physical Madium Dependant) et la sous-couche au dessus (TC) (Transmission Convergence).
• La sous-couche PMD fait l’interface avec le support physique. Elle positionne les bits à 1 ou 0 et gère leur synchronisation. Elle diffère donc d’un opérateur àl’autre ou d’un support à l’autre.
ISIG 2010 62
COUCHE PHYSIQUE (3)
Sous-couche TC ”transmission convergence”
• Détection d’erreur sur l’entête uniquement→ entête = 4 octets d’adresse + 1 octet CRC (HEC)→ g(x) = x8 + x2 + x+ 1
• Adaptation au débit de la couche physique
• Cadrage (“framing”)→ à la réception→ tâche non-triviale
(il n’y a pas de marqueur (i.e. drapeau), commec’est le cas dans HDLC, PPP ou SLIP)
ISIG 2010 63
COUCHE PHYSIQUE (4)
Cadrage
entête
Vérification du HEC → erreur
Vérification du HEC → OK
CADRAGE PRE-SYNC
SYNC
HEC correct
HEC incorrect
δ HECconsécutifs OK
α HECconsécutifs incorrects
décalage bit à bitdécalage cellule par
cellule
ISIG 2010 64
COUCHE ATM (1)
• Cette couche comprend trois sous-fonctions, une fonction de multiplexage, une fonction de traduction des adresses virtuelles et une fonction de contrôle de flux.
• Elle est orientée connexion, à base de circuits virtuels.
• Gère l’entête de la cellule.
ATM PUR ATM/WANPDH 2MPDH 34M
ATM/WANATM/LANSDH 155M
ATM/LAN25M50M100M
ATM
ISIG 2010 65
COUCHE ATM (2)
NIVEAU PHYSIQUE
VPI VPI VPI VPI
VCI VCINIVEAU COMMUTATEUR
NIVEAU BRASSEUR
• GESTION DES VPI: ELEMENTS DE BRASSAGE
• GESTION DES VCI: COMMUTATION EN MODE CONNECTE
ISIG 2010 66
COUCHE ATM (3)
CommutateurATM
0
1
2
3
0
1
2
3
Lignesd’entrée
Lignesde sortie
2 7
4
Ligne d’entrée VPI Ligne de sortie Nouveau VPI
0 2 3 50 3 0 40 7 1 22 4 0 0
2
5
0
indique leVPI
BatcherBanyan
etc.
ISIG 2010 67
COUCHE ATM (4)
ISIG 2010 68
Couche “Transport” ATM = AAL
gestion
Contrôle Usager
Couches supérieures Couches supérieures
Couche adaptation ATM (AAL)CS
SAR
TC
PMD
Couche ATM
Couche Physique
Convergencesublayer
Segmentationand
reassembly
(traitementdes messages)
(traitementdes cellules)
ISIG 2010 69
Couche “Transport” ATM (2)
• L'AAL est une interface entre les couches logicielles élevées et les protocoles de bas niveau de transmission de cellules de 48 octets de données d'un point à l'autre du réseau. Différents types d'AAL seront donc utilisés en fonction des besoins des couches supérieures.
ATM PUR ATM/WANPDH 2MPDH 34M
ATM/WANATM/LANSDH 155M
ATM/LAN25M50M100M
ATM
AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL5
ISIG 2010 70
Couche “Transport” ATM (3)
• L'AAL se compose de deux sous-couches : CS (Convergence Sublayer) et SAR (Segmentation And Reassembly sublayer):
• La sous-couche la plus haute, CS, gère les temps de transmission, la détection des cellules perdues et des erreurs de transmission. Pour ce faire, elle encapsule les paquets de la couche applicative (dits PDUs) dans des CS-PDUs (Protocol Data Unit) de taille variable et supérieure à celle de la cellule ATM.
• La sous-couche SAR, quant à elle, permet de découper ces CS-PDUs pour les implanter dans les cellules ATM de 48 octets de données.
ISIG 2010 71
Couche “Transport” ATM (4)
ISIG 2010 72
Couche “Transport” ATM (5)
• Les profils de trafics transmis dépendent des applications:– trafics constants
– trafics variables: burst (rafale), impulsifs, dent de scie...
• les trafics sont répertoriés par classes: – CBR, VBR, ABR, UBR...
• A une classe de trafic est affecté un type de qualité de service:– pour les data, la vidéo, la téléphonie...
DEBIT CRETE
DEBIT MOYEN
DEBIT MAX AUTORISE
DEBIT CONSTANT GARANTI
ISIG 2010 73
Couche “Transport” ATM (6)
• Catégories de services:
- Temps réel: * CBR: constant bit rate
* VBR: variable bit rate
- Non temps réel:* VBR: variable bit rate;
* ABR:Available bit rate;
* UBR: Unspecified bit rate
• Classes de services:
- Classe A: AAL 1, voix, vidéo, CBR
- Classe B: AAL 2, vidéo, VBR
- Classe C: AAL 3/4 , données, VBR
- Classe D: AAL 5, données, VBR
ISIG 2010 74
Couche “Transport” ATM (7)
• CBR = Constant BitRate: garantit une bande passante constante, trafic crête garanti: vidéo temps-réel, téléphonie...
• VBR = Variable BitRate: garantit un débit moyen , toutes les données sont transmises, mais peuvent être retardées (délai non garanti)
• UBR = Unspecified BitRate: sans aucune garantie (Best-Effort)
• ABR = Available BitRate: utilisation de la bande passante disponible sans perte d'information, indication de congestion par le bit CLP=1)
ISIG 2010 75
Couche “Transport” ATM (8)
AAL1 AAL2 AAL3/4 AAL5Classes de services
Synchronisation entreemetteur et récepteur
Type de débit
Mode de connexion(mode connecté)
OUI NON
CBR VBR
OUI NON
ISIG 2010 76
Couche “Transport” ATM (9)REPARTITION DE TRAFICS DANS UN CONDUIT ATM
TRAFIC VBR ou ABR (transmission de données)
TRAFIC UBR: utilisation du débit qui reste disponible(opérations de sauvegarde, par exemple)
TRAFIC CBR garanti (téléphonie, vidéo..)
trafic VBR moyen
ISIG 2010 77
Couche “Transport” ATM (10)PARAMETRES DE QoS ATM (1)
• PCR (Peak Cell Rate, Débit de transmission maximum) indique la valeur maximale du débit envisagé.
• SCR (Sustained Cell Rate, Débit pratiqué sur une longue période de temps) correspond à la valeur moyenne du débit envisagé sur un long intervalle de temps.
• MCR (Minimum Cell Rate, Débit minimum acceptable) est le débit minimum considéré comme acceptable par l’usager.
• CVDT (Cell Variation Delay Tolerance, Variation du délai toléré ou gigue maximale acceptable) exprime la variation admissible du temps de transmission des cellules (gigue acceptable).
ISIG 2010 78
Couche “Transport” ATM (11)PARAMETRES DE QoS ATM (2)
• CLR (Cell Loss Ratio, Taux de cellules perdues ou arrivées trop tardivement) exprime le taux de perte de cellules : le pourcentage de cellules transmises qui n’arrivent pas à destination, ou le pourcentage de cellules arrivées en retard (notamment en cas d’un trafic temps réel).
• CTD (Cell Transfer Delay, Temps d’acheminement des cellules : moyen et Max) est le temps moyen de transit des cellules entre la source et la destination.
• CDV (Cell Delay Variation, Variance du délai d’acheminement) mesure la variance admissible du temps d’acheminement des cellules au destinataire.
ISIG 2010 79
Couche “Transport” ATM (12)PARAMETRES DE QoS ATM (3)
• CER (Cell Error Ratio, Taux d’erreurs de cellules) défini par le rapport CER = cellules erronées / cellules transmises + cellules erronées).
• SECBR (Severely Errored Cell Block Ration, Taux d’erreurs de blocs) est le nombre moyen de blocs de N cellules dans lesquels M cellules au moins sont erronées.
• CMR (Cell Misinsertion Rate, Taux de cellules arrivées à une mauvaise destination) défini par le nombre total de cellules insérées à tort dans une connexion, observées durant une période de temps arbitraire, divisé par cette durée.
ISIG 2010 80
Couche “Transport” ATM (13)AAL1
• Protocole pour le service de classe A
• Lissage du trafic (l’application voit un débit constant)
• N’utilise PAS de protocole à fenêtre glissante (aucun acquiescement)
• Les cellules manquantes sont tout de même rapportées àl’application→ indique aussi les cellules “mal acheminées”
(numéro de séquence dans chaque cellule)
• Détection d’erreurs uniquement sur l’entête et le num. de séquence
• Applications:- transmission temps-réel audio/vidéo non compressé
ISIG 2010 81
Couche “Transport” ATM (14)AAL 2
• Protocole pour le service de classe B (débit variable)
• N’utilise PAS de protocole à fenêtre glissante (aucun acquiescement)
• Détection d’erreurs SUR TOUTE LA CELLULE
• Le standard n’inclut pas la taille des champs (no. de séq, type, etc.)→ rend ce standard inutilisable…
• Applications possibles:- communications audio/vidéo avec compression à débit variable
ISIG 2010 82
Couche “Transport” ATM (15)AAL 3/4
• Deux modes: service fiable, et service sans garantie
• Multiplexage→ exemple: plusieurs sessions sur le même circuit virtuel→ les transporteurs facturent à la connexion (i.e. CV)
• Quatre octets de contrôle pour chaque cellule→ en plus des 5 octets de l’entête …
• Permet de traiter des “messages” pouvant aller jusqu’à 65535 octets→ la sous-couche de convergence (CS) découpe le message
en cellules, et ajoute 4 octets de contrôle à chaque cellule
ISIG 2010 83
Couche “Transport” ATM (16)AAL 5
• La réaction (tardive) de l’industrie informatique
• Plusieurs types de services- service fiable, avec contrôle du flot de données- service sans garantie
les cellules avec erreurs sont 1) jetées
ou 2) rapportées à l’application (avec indication de défaut)
• Comme pour AAL 3/4, supporte les modes- message (maximum = un datagramme de 65535 octets)- “stream” (ne préserve pas les limites de messages, comme TCP)
• Usage d’un CRC plus long (4 octets), mais sur TOUT le message
• Aucune information supplémentaire n’est ajoutée aux cellules