RSX101 Réseaux et Télécommunications Diaporama séance 14 Les Réseaux Métropolitains Révision AJean-Claude KOCH

RSX101Réseaux et Télécommunications

RSX101Réseaux et Télécommunications

Diaporama séance 14

Les Réseaux Métropolitains

Révision AJean-Claude KOCH

RSX101 - Réseaux & Télécommunication - JCK 2

pip

eli

ne

s

Bus

Distance

Déb

it

1cm

10cm

1m 10m 100m 1km 10km 100km

Canaux E/S

Réseaux LocauxRéseaux Métropolitains

1Kbps

1Mbps

1Gbps

1Tbps

La hiérarchie des réseauxLa hiérarchie des réseaux

Réseaux étendus

RéseauxPrivés


Place des Réseaux MétropolitainsPlace des Réseaux Métropolitains

PONTROUTEUR

RÉSEAU LOCALRÉSEAU LOCAL

ROUTEUR

RÉSEAU ÉTENDU

M.A.N.

Accès individuel

PONTROUTEUR

PONT


Pourquoi des MAN ’s ?Pourquoi des MAN ’s ?

Limites des Lans :

Limitations en distance

Limitations en nombre de stations

Limites des Wans :

Limitations en débits

Coûts élevés

En France, les réseaux métropolitains explosent depuis que les communes sont autorisées à jouer le rôle d’opérateurs


LOGIQUE : Fédération de réseaux locaux ou d’utilisateurs isolés

PHYSIQUE : Anneau ou étoile… Ou maillé

DISTANCE : Jusqu’à plusieurs dizaines de kilomètres

DEBIT : Au moins 1 Gbits/s

PROTOCOLES :

FDDI - DQDB - Seront simplement abordés car obsolètes aujourd’hui.

BLR – N’a pas eu un grand essor dans notre pays, car nécessité d’une licence

opérateur très onéreuse.

CATV - Très développé dans certains pays, moins en France, mais en expansion

constante.

ETHERNET - C’est l’explosion dans ses versions à haut débit sur fibre optique, et

radio.

WiMax – En phase d’implantation initiale, promis à un bel avenir

Caractéristiques des Réseaux Métropolitains

Caractéristiques des Réseaux Métropolitains


Les «Anciens» MANLes «Anciens» MAN

Les quelques diapositives qui vont suivre font un panorama rapide

de deux technologies qui ont eu leurs heures de gloire comme

réseaux MAN ou Fédérateurs : FDDI & DQDB.

Ces deux technologies sont aujourd’hui obsolètes, car dépassées,

trop complexes et trop onéreuses.

Il en demeure néanmoins encore quelques vestiges… et certains

aspects y sont intéressants à connaître, notamment en matière de

premières tentatives de respect de QoS.

Elles sont aujourd’hui remplacées par les réseaux ATM et surtout

Ethernet Haut Débit.

Le réseau FDDI - 2

Fiber Distributed Data Interface

Le réseau FDDI - 2

Fiber Distributed Data Interface


FDDI : GénéralitésFDDI : Généralités

Normes ISO 9314

Principe de l’anneau à jeton temporisé

Interconnexion native avec protocoles 802.n

Couche LLC compatible 802

Double anneau contra-rotatif

Repli automatique sur dégradation

Définition initiale à 2 x 100 Mbps

Première évolution à 155,52 Mbps (FDDI-2)

Évolution vers 2 x 2.5 Gbps (FFOL- Follow On Lan)

Distance max entre raccordements :

2 km sur fibres multimode

60 km sur fibres monomode

Interface physique SONET (Synchronous Optical Network)

Introduction service débit isochrone FDDI-2


Topologie double boucle en contra-rotationTopologie double boucle en contra-rotation

CONCENTRATEURtype DAC

RACCORDEMENTS type A (DAS)

RACCORDEMENTS type B (SAS)

STATIONS type B (SAS)

STATIONS type A (DAS)

CONCENTRATEURtype DAC

CONCENTRATEURStype SAC

En fonctionnement normal

En mode dégradé avecreconfiguration automatique


FDDI 2 : Service asynchrone et isochrone (voix & multimédia)

Mode : paquet ou circuit (

FFOL (FFDI FOLLOW ON LAN)Très hauts débits

Interconnexion possible avec ATM

PDDI Twisted Pair Distributed Data InterfaceCDDI Copper DDI : paire torsadée non blindée

SDDI Shielded DDI : paire torsadée blindée

FDDI : VariantesFDDI : Variantes


Les protocoles FDDI - 2Les protocoles FDDI - 2

MAC

LLC

OSI

1

2

3 RÉSEAU

PHY

PMD

P L

LLC : Logical Link Control

DLL : Data Link Layer

MAC : Medium Access Control

PHY : Physical Layer

PL : Physical Layer

PMD : Physical Medium Dependant

DLL


La couche physique (P.L.)La couche physique (P.L.)

Sous-couche PMD (Pysical Medium dependant)

Accès au médium :

•Sonet

•Fibre optique multi ou mono-mode

•Paire torsadée

Norme ISO 9314.3

Sous-couche PHY (Physical Layer)

Synchronisation / échantillonnage

Codage / décodage 4B / 5B(4 Bits données = 5 Bits NRZI)

Norme ISO 9314.1


Le codage « 4 B / 5 B »Le codage « 4 B / 5 B »

Du fait d’un codage en bande de base, pour éviter la désynchronisation des éléments terminaux de niveau physique, on doit éviter les suite trop importantes de bits d’une même valeur. En 4B5B, on assure une transition au minimum par groupe de 4 bits. Pour ce faire, on rajoute un bit supplémentaire, et l’on bâtit une table de codage sur 5 bits assurant la présence de cette transition.

Table de codage 4B5B : 4B 5B 4B 5B0000 11110 1000 100100001 01001 1001 100110010 10100 1010 101100011 10101 1011 101110100 01010 1100 110100101 01011 1101 110110110 01110 1110 111000111 01111 1111 11101


La sous-couche PHYLa sous-couche PHY

Gestion du partage du médium:

Trames isochrones : Gestion du protocole d ’attribution pour respect de

l ’isochronisme à raison d’un trame toutes les 125 µs.

Trames asynchrones : Gestion du protocole d ’attribution pour respect du

débit moyen.


Gestion trames synchronesGestion trames synchrones

Trames synchrones :

Conçues selon hiérarchie plésiochrone :

8.000 trames par seconde (125 µs entre trames)

16 canaux T2 par trame

1 canal T2 = 4 x T1 = (4 x 24) IT = 96 octets

16 canaux T2 = 16 x 96 x 64 Kbps = 98,304 Mbps

Canal synchrone type circuit (réservé jusqu ’à libération)

Masque en tête de trame indiquant les IT libres

Note : IT = Intervalle Temps = 1 canal 64 Kbps isochrone = 1 Groupe Cyclique


Gestion des trames asynchronesGestion des trames asynchrones

Principe du « Jeton Temporisé » :A l’initialisation de l’anneau, le protocole détermine selon quel délai moyen chaque station doit recevoir un jeton, et quel est la durée moyenne de rétention (d’émission) en fonction du débit négocié.

Si le jeton tourne plus vite, la station diminue son temps d’émission,

S’il arrive moins vite, elle augmente ce temps,

S’il tarde trop, elle émet un nouveau jeton…

Le tout géré par des compteurs détenus par chaque station (contrôle réparti) :TRT (Token Rotation Timer) : Temps de rotation du jeton (à compter

de réception du précédent)

THT (Token Holding Timer) : Quantum de temps de transmission accordé à la station. Calculé selon débit négocié

TTRT (Target Token Rotation Timer) : Suivi de la valeur moyenne de rotation

VTR (Validation Transmission Résolution) : Limite au-delà de laquelle un nouveau jeton est émis afin de pouvoir satisfaire le débit demandé

Note : Nous ne rentrerons pas dans le détail de cet algorithme complexe… et si peu utilisé!


La couche liaison (D.L.L.)La couche liaison (D.L.L.)

Sous-couche MAC ( Medium Access Control)

Norme ISO 9314.2

Assez proche de 802.5 (Token ring) disent certains… Sauf que :

Full duplex au lieu de alterné

Les trames ne font pas la rotation complète

Les priorités sont gérées comme en 802.4

Il existe une notion de Qualité de Service

Les quanta sont temporels et non en trames

Il peut y avoir plusieurs jetons sur anneau

Il y a 2 types de trames (asynchrones et synchrones)

Le réseau DQDB

Distributed Queue Dual Bus

Le réseau DQDB

Distributed Queue Dual Bus


DQDB : GénéralitésDQDB : Généralités

Norme 802.6

Double bus ouvert en opposition de sens

Cellules de 53 octets (Compatibles ATM)

Émission permanente de trames

Débit de base 155,52 Mb/s (SDH STM1)

Évolution vers 2,488 Gb/s (STM 16)

Full duplex

Modes asynchrone & isochrone

La technologie DQDB est souvent considérée comme « pré-ATM »…


DQDB évolutionsDQDB évolutions

Double anneau avec reconfiguration automatique

Évolution réseau maillé avec commutateurs ATM

Configuration anneau initiale Configuration repli en mode bus

PONTDQDB/ATM ATM

ATM

ATM

PONTDQDB/ATM


Principe d ’accès au médium (1)Principe d ’accès au médium (1)

Deux type de cellules : PA = Pre-Arbitrated = Trains de cellules isochronesQA = Queued Arbitrated = Trains de cellules asynchrones

LLC- Servicesans connexion

LLC- Serviceavec connexion

ServiceIsochrone

Accès Médium

LIAISON

PHYSIQUE

Accès Médium

MAC

Mise en ouvremédium

QUEUED ARBITRATED PRE-ARBITRATED


Gestion des tramesGestion des trames

Transferts isochrones :

Gérée par tête de bus par protocole spécifique (Q 931)

Établissement d’un lien virtuel (VC) – Mode connecté avec attribution d’un

VCI (Idem ATM)

Émission toutes les 125 µs d’une cellule de 48 octets de charge

Transferts anisochrones (asynchrones) :

Mode non connecté (identifiant VCI = 1---1) ou connecté

Accès déterministe par gestion de files d’attentes multi-niveaux (Chaque

station ayant émis n cellules doit céder la main à une autre en attente)

Algorithme géré de façon distribuée par chaque station grâce à des

compteurs


Hiérarchie DQDBHiérarchie DQDB

IMPDU = Initial Mac PDU (Peripheral Data Unit)DMPDU = Derived MAC PDU

PAQUETNPDU

LPDU TRAMELLCLH LT

IMPDUIH

IT

TRAME MAC

DH

DT

DH

DT

MAC

LLC

RÉSEAU

PHYPHY

DMPDUDH

DT

SEGMENT SEGMENT SEGMENT

CELLULEPH

PT

CELLULEPH

PT

CELLULEPH

PT

PPDU

Sa complexité a été son pire ennemi !…

Le câble TVLe câble TV


Le câble TVLe câble TV

Support de type CATV

Câble télévisuel = Coaxial de type descente d ’antenne

Multiplexage spatial et temporel combinés

Spatial produisant des « sous-bandes »

Chaque sous-bande réservée à un canal analogique

Ou à plusieurs canaux numériques en multiplexage temporel

Initialement en mode diffusion seul

Pour l ’Internet, réservation de deux sous-bande

L’une montante

L’autre descendante

Pour raccordement au FAI câble-opérateur


Réseau fibre optique

Stationsatellite

Stationhertzienne

répéteurs

Étoiles optiques

Stationdiffusion

Ro

ca

de

co

ax

iale

s

Liaisonscoaxiales

Le Réseau TV câbléLe Réseau TV câblé


Le CATV : Principe de multiplexageSpatio-temporel

Le CATV : Principe de multiplexageSpatio-temporel

Sous-bandes numériques(Multiplexage spatial)

Canaux numériques(Multiplexage temporel)

5 50 500 750

Canauxmontants

Canaux TV(descendants)

Canauxnumériquesdescendants

Répartition des bandes de fréquence en CATV

Mhz

RéservéExtensions futures

Analogique(Spatial seul

WIMAXWIMAX


Arguments en faveur de WiMax au sein des réseaux

métropolitains :

Technologie plus aisée à mettre en œuvre que la fibre optique

Grande adaptabilité dynamique des débits

Utilisation de modes modulation variables selon distance

Lien avec 802.11 aisé (WLAN)

Choix de la qualité de service (QoS)

Wimax (Worldwide Interoperability for Microwave Access)

Wimax (Worldwide Interoperability for Microwave Access)


Wimax - GénéralitésWimax - Généralités

C’est une norme technique basée sur le standard de transmission radio IEEE

802.16

Le Wimax est développé par le consortium Wimax Forum, qui rassemble

aujourd'hui plus de 200 industriels, FAI et opérateurs téléphoniques.

Assure les liaisons fixes de point à point, (domicile à borne de connexion), et

doit évoluer vers la mobilité (portable à borne de connexion ou autre portable).

Avantage vis à vis de Wi-Fi: un mécanisme d'allocation de bande passante à la

demande (Grant/Request Access). Alors que Wi-Fi souffre souvent de

collisions entre les paquets de données

Autres atout du WiMAX : son débit inversement proportionnel à la portée. De

nombreux analystes prévoient un dévellopement et déploiement planétaire du

WiMax d'ici 2010.


WiMax = Normes 802 pour opérateursWiMax = Normes 802 pour opérateurs

Quelques Micro-ondes de plus dans nos neurones!


Concept de cellules à tailles variablesConcept de cellules à tailles variables

Cette hiérarchie, basée sur la distance, permet d’offrir des débits variable selon l’éloignement de la station de base. Dans le cadre de l’Ethernet 802.16, seule la couche physique est modifiée pour permettre des valences de modulation de poids de plus en plus faible selon la distance.


Les cellules à taille variable en 802.16aLes cellules à taille variable en 802.16a

Rayon approximatif des cellules Mini-cellule = 5 Km

Cellule = 25 Km

Macro-Cellule = QPSK = 50 Km

Type de modulation Mini-cellule = QAM 64 = 6 bits/baud

Cellule = QAM16 = 4 bits/baud

Macro-cellule = QPSK = 2 bits/baud

Débit par cellules Mini-cellule = 150 Mbps

Cellule = 100 Mbps

Macro-cellule = 50 Mbps


WiMax : Quelques aspects...WiMax : Quelques aspects...

Disponibilité fin 2004 (pour opérateurs)

Norme IEEE 802.16a

Bande des 2 à 11 Ghz

Portée jusqu’à 50 km

Débit modulé selon distance, jusqu’à 70 Mbps

Respect QoS

Prévisions de déploiement : Canada et Nord USA en 2005…

généralisation planétaire en 2010?


Note…Note…

Ce sujet sera approfondi, de même que toutes les autres formes de

Réseaux Radio à travers une UE complémentaire :

RSX 103 – Compléments réseaux & Applications

Le C.P.L.Le C.P.L.


Le C.P.L. ou P.L.C.Courant Porteur en Ligne ou PowerLine Communication

Le C.P.L. ou P.L.C.Courant Porteur en Ligne ou PowerLine Communication

2 Utilisations :

En longues distances

Porteuse à 20 Mhz

Débits actuels 4 Mbps, à 20 Mbps selon opérateurs

« Hubs » de distribution de 250 points à distance maximale de 1000

m.

En local

Multiplexage fréquentiel entre 15 & 30 Mhz

Redondance de transmission multicanaux (pour récupération en cas

de « brouillage »)

Débit 11 Mbps

Distance maximale : 300 m

En Europe : PALAS (PowerLine as Alternative Local Access)


Le C.P.L.Schéma fonctionnel « Longue Distance »

Le C.P.L.Schéma fonctionnel « Longue Distance »

TR

AN

SF

OR

MA

TE

URRéseau

M.T.M

OD

UL

AT

EU

R

INT

ER

NE

T

Réseau

optique

Compteur

Alimentationsecteur

+Réseau

local

ABONNÉ

RÉSEAU ELECTRIQUE B.T.

POSTE deTRANSFORMATION


Le C.P.L.Schéma fonctionnel « Réseau Local»

Le C.P.L.Schéma fonctionnel « Réseau Local»

@Connexion

ADSL

...

ModemADSL

PriseCPL

PriseCPL

PriseCPL

PriseCPL

RéseauETHERNET

CommutateurEthernet

PriseCPL

PriseCPL

PriseCPL

PriseCPL

Deux modes de raccordementspossibles :

Vers un WAN via modem ou routeur Vers un LAN via commutateur ou pont


Les coupleurs CPLLes coupleurs CPL

Les réseaux MAN EthernetLes réseaux MAN Ethernet


Les réseaux Métropolitains EthernetLes réseaux Métropolitains Ethernet

Modèles de base validés en septembre 2003 par le Metropolitan Ethernet Forum

Giga bit


L’Ethernet OptiqueL’Ethernet Optique

Arguments en faveur d'Ethernet au sein des réseaux métropolitains (OEoF=Optical Ethernet on Fiber):

Technologie simple offrant une meilleure granularité de service ainsi qu'une installation rapide

Familier aux administrateurs et apprécié pour le confort d'utilisation

Large éventail de produits Ethernet performants et à bas prix

Rôle déjà important dans les technologies de transport par commutation de paquets, du trafic de données en général et en particulier du trafic IP

Les applications haut débit se développent (consultation Internet, la vidéo sur demande-VoD et la voix sur IP-VoIP)

L'OEoF est également idéale pour le déploiement de services de données auprès de l'utilisateur résidentiel, grâce aux extensions urbaines fibres optiques. Ce dernier modèle est dénommé Fibre To Home (la fibre jusqu'à la résidence).


Principales caractéristiquesPrincipales caractéristiques

Débit modulable de 10 Mbps à 10 Gbps

Normes Opérateurs : Vlans 802.1Q

Deux solutions de base :

Ethernet natif sur Fibre optique (OEoF) (max 70 km)

Ethernet sur SDH (non limité)


Sur les retards français...Sur les retards français...

CÂBLE : Réseau câblé de très faible couverture chez nous vis à vis de

certains autres pays européens.

BLR : Fréquences confisquées par militaires (Partiellement libérées en

2001).

CPL : Suite à désaccord concernant le partage du gâteau entre EDF et

FT, renvoi des protagonistes à leurs spécificités.

WiMax : F.T. exige une Licence Opérateur très onéreuse

Documents

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