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Pierre PARREND 1 Télécoms - Octobre 2004

Télécoms

Sciences-U

Introduction : Types de réseauxArchitecture des réseaux

Accès aux réseauxRéseaux industriels

Question

● Pour vous, que sont les Télécoms ?

Sommaire

● Introduction : Types de réseaux Réseaux de distribution de données Réseaux de communication LAN, MAN, WAN Eléments des réseaux Normalisation

Réseaux de distributionde données

La télévision, la radio Principes Codage de l'information Qualité de Service

La télévision, la radio Diffusion point à multipoint Possibilité de décrochages locaux

La télévision, la radio Transmission émetteur central -> émetteurs lo-

caux point à point (transmission) réseaux filaires avec QoS forte, ou hertzien point à point Vers un émetteur local, ou satellite

Transmission émetteur local -> particuliers Multipoint (diffusion) Antenne rateau

Transmission satellite -> particulier Multipoint (diffusion) Antenne parabolique

Cable, ADSL etc...

Le codage de l'information Fréquence du signal : Hz Codage séparé de l'image et du son Transmission filaire, optique, hertzienne Codage hardware (DSP)

Le codage de l'information

Le codage de l'information Aquisition Codage de source Multiplexage Codage de canal Transport Décodage de canal – correction Démultiplexage Décodage de source Affichage

La Qualité de Service (QoS) Satisfaction de l'utilisateur Subjective Tests par des utilisateurs

Notation absolue Notation par rapport au signal initial

La Qualité de Service (QoS) Limitation des erreurs de transmission Quantifiable ?

Définition de paramètres Avec ou sans référence au signal initial

Pb du codage, ex. : JPEG, effets de bloc Pas visible au niveau radio-fréquence Perceptible uniquement chez l'utilisateur Non visible par l'opérateur

Sommaire

● Introduction : Types de réseaux Réseaux de distribution de données Réseaux de communication LAN, MAN, WAN Eléments des réseaux Normalisation

Réseaux de Communication

Téléphonie Internet Grand Public Réseaux d'entreprise Réseaux de portables

Réseaux de communication

Téléphonie 1 G 2 G - GSM Evolution du GSM 2,5 G 3 G Et après...

Téléphonie

Téléphonie : 1 G Première génération de téléphones mobiles Fréquence : 450 ou 900 Mhz Analogique, avec modulation de fréquence

Téléphonie : 1 G Systèmes sans fils (70's)

CT0 – Cordless Telephone (USA, UK) Performances médiocres populaire CT1 – Europe Améliorations Succès encore faible Vers le numérique

Téléphonie : 1 G Réseaux cellulaires

Mobilité des terminaux AMPS (Advanced Mobile Phone System), USA (fin 70's) NMT (Nordic Mobile Phone), Scandinavie (1981) TACS (Total Access Communication System), UK Radiocom 2000, france (1985)

Cellule : zone couverte par une antenne

Téléphonie : 2 G Pourquoi ?

Qualité de l'analogique insuffisante Croissance du nombre d'usagers Nécessité du numérique

Téléphonie : 2 G 1991 : American Digital Cellular (ADC) 1991 : Global System for Mobile Communication (GSM)

1992 : Digital Cellular System (DCS) 1800

1994 : Personal Digital Cellular (PDC) 1995 : PCS 1900—Canada

1996 : PCS—United States

Téléphonie : 2 G - GSM 1982 : fondation du groupe de travail GSM

1986 : tests de terrain

1987 : choix de TDMA

1988 : 'memorandum of understanding'

1989 : validation du système

1990 : opérationel

1991 : lancement commercial

1992 : couverture des aéroports et villes

1993 : couverture des routes

1995 : couverture rurale

Téléphonie : 2 G - GSM

Téléphonie : 2 G – GSM Station mobile BSS - système de stations de base SS - système de commutation OSS - système d'opération et de support

Téléphonie : 2 G – GSM Station mobile

Terminal (matériel) Carte SIM (Subscriber Identity Module – Utilisateur)

BSS Antenne BTS – Système de Transmission de Base BSC – Contôleurs de Stations de Base

OSS OMC - Operation and Maintenance Center (monitorisation)

Téléphonie : 2 G – GSM SS – Système de commutation

MSC – Mobile Service Switching Center (commutation des conversations)

GMSC – Gateway MSC (vers d'autres réseaux) VLR – Visitor Location Register (utilisateurs présents sur le

réseau) HLR – Home Location Register (utilisateurs inscrits sur ce

réseau – ex : SFR) EIR : Equipement Identity Register (base de donnée de ter-

minaux) AUC – Autentication Center (vérification de l'identité des utilsa-

teurs)

Téléphonie : 2 G – GSM Et géographiquement ?

Exemple des Etats-Unis :

Téléphonie : 2 G – Quelques notions Bande passante : largeur de la bande de fréquence

disponible pour un canal Fréquence : nombre de cycle par seconde (en Herz) Megahertz (Mhz) : 1,000,000 hertz

Duplex : possibilité de communiquer à la fois du terminal vers la station de base et de la station de base vers le terminal

Lien montant (uplink) : du terminal vers la station de base Lien descendant (downlink): de la station de base vers le

terminal

Téléphonie : 2 G – GSM La norme indique les spécifications physiques et les interfaces Les matériels des différents constructeurs sont compatibles

Spécifications Bande de fréquence : de 1850 à 1990 Mhz Distance de duplex : 80 mHz (espace entre le lien montant et

le lien descendant) Séparation de canal : 200 kHz (espace entre deux canaux ad-

jacents) Modulation : GMSK (Gaussian minimum shift keying) Taux de transmission : 270 kbps Acces : TDMA (Time Division Multiple Access) Codeur de parole : LPC (linear predictive coding)

Téléphonie : Evolution du GSM - 2 G Quelques notions Commutation de circuits : fait de réserver les

ressources dans un réseau, afin de garantir un flux de données (type voix)

Commutation de paquets : fait de transmettre in-dépendamment sur le réseau les données segmentées en paquets, et de les reconstituer au niveau du recep-teur

Téléphonie : Evolution du GSM - 2 G Quelques notions TDMA : découpage du canal de transmission par

fenêtres temporelles FDMA : découpage du canal de transmission par

fenêtre de fréquence Burst : transmission ponctuelle d'un flot important de

données

Téléphonie : Evolution du GSM - 2 G GSM est un un stantard vivant Value Added Services (VAS)

SMS Messagerie vocale

Intelligent Network (IN) Personnalisation (services pré-payés, sonneries à télécharger)

Phase 2 (1995) 9,6 kbps

Téléphonie : Evolution du GSM - 2,5 G Phase 2+ (1996-2000)

HSCSD (Commutation de circuit, données à haut débit, 50 kbps), 1999

GPRS (General Packet Radio Service) Commutation de packet Coeur de réseau parrallèle à la commutation de circuit

EDGE Adaptation de l'interface Air au transfert de données Max théorique 384 kbps

Téléphonie : Evolution du GSM - 2,5 G WCDMA

Wideband Coded Division Multiple Access Abandon des accès TDMA et FDMA mx. théorique 2Mbps Utilisé dans l'UMTS Concurrent direct de la 3G

Téléphonie : 2,5 G - GPRS

Téléphonie : 2,5 G - GPRS Principe identiques au GSM Noeuds différents

SGSN : Serving GPRS Support Node GGSN : Gateway GPRS Support Node

Applications Voix Données (connections longues, burst de données)

SMS, MMS Web, WAP

Téléphonie : 2,5 G - GPRS Stations mobiles

Classe A : connections en mode paquets et circuits simultannées

Classe B : Connections en mode paquet ou circuit Attaché simultannément aux réseaux GSM et GPRS

Classe C : Attaché à l'un des réseaux GSM et GPRS

Téléphonie : 2,5 G – EDGE Architecture de réseau

Téléphonie : 2,5 G – EDGE Modulation

Téléphonie : 3 G – IMT-2000 Designation des système 3G

Utilisables partout dans le monde Utilisables pour toutes les applications mobiles PS (Packet Switch) et CS (Circuit Switch) Haut débit (jusqu'à 2 Mbps) Grande efficacité de spectre

Téléphonie : 3 G – UMTS Quelques notions

Roaming : passage d'un réseau (d'opérateur, national, etc..) à un autre

Pile protocolaire : ensemble des couches de réseau mis en oeuvre dans un système

Téléphonie : 3 G – UMTS Successeur prévu du GSM Applications mobiles et Internet 2 Mbps prévus Roaming universel W-CDMA

Téléphonie : 3 G – UMTS Architecture :

UTRAN (Segment d'accès) coexistant avec les stations de base GSM

Réseau de commutation de circuit coexistant avec un réseau de commutation de paquet

Téléphonie : 3 G – UMTS W-CDMA :

principe

Téléphonie : 3 G – UMTS W-CDMA

Occupation de l'espace de fréquence

Téléphonie : 3 G – UMTS W-CDMA

Multiplexage en temps, fréquence, code

Téléphonie : 3 G – UMTS W-CDMA : avantages

Peu sensible au bruit, donc signal meilleur Plusieurs signaux possibles sur le même canal de fréquence,

donc plus d'utilisateurs Codage inclu dans le protocole de transmission Non possible à décoder, donc sûr Applications militaires

Téléphonie : 3 G – UMTS UTRAN

Node B : plusieurs Noeuds B peuvent recevoir le signal d'un même mobile. Ce signal est traité dans le RNC

RNC : Radio Network Controller RNS : Radio Networking System, contrôlé par un RNC Interface Lu, Lub, Lur, basées sur ATM

Téléphonie : 3 G – UMTS UTRAN - RNC

Téléphonie : 3 G – UMTS UTRAN : pile protocolaire

Téléphonie : après la 3 G 3,5G, 4G Le potentiel de la 3G reste à explorer Évolutions :

Techniques de modulation Autre spectre de fréquence Emploi de IP Interopérabilité avec les LANs sans fil (WiFi) ...

Réseaux de Communication

Téléphonie Internet Grand Public Réseaux d'entreprise Réseaux de portables

Internet grand public Modems et PPP ADSL Liaison Satellite Courants porteurs PAN (Pesonal Area Network)

Internet grand public : Quelques notions RTC : Réseau téléphonique commuté

Download : téléchargement Upload : émission de données vers le réseau POTS : Plain Old Telephone Service

Internet grand public : Quelques notions Modèle OSI

Internet grand public Le principe

Internet grand public : Modems Couche physique

V32, V34 35 kbps Modulation QAM (modulation d'amplitude en quadrature)

V90 56 kbps Modulation PCM (Pulse coded modulation)

Internet grand public : Modems Couche liaison de données

Protocole PPP (Point to Point Protocole) Entre deux machines reliées directement Pas de routage Couche OSI liaison de données

PPP LCP (Link Control Protocol)

Internet grand public : Modems PPTP (Point to Point Tunneling Protocole)

VPN de Windows 9X

Internet grand public : xDSL Couche physique

Digital Subscriber Line = ligne numérique d'abonné Téléphonie classique et Internet haut débit sur

la même ligne Technologie symétrique ou asymétrique

Internet grand public : xDSL Utilisation des cablages existants

Nouveau cablage coûteux Existant d'un réseau desservant presque 100% de la popula-

tion : le RTC

Structure d'un cable

Internet grand public : xDSL Solutions symétriques

HDSL (High bit rate DSL) 1990 Connexion permanente possible Plusieurs paires torsadées Pas de standardisation aboutie Pas de connexion téléphonique simultanée

Internet grand public : xDSL Solutions symétriques

SDSL (Single pair DSL) Doit être remplacé par HDSL2

128 128 7256 256 6.5384 384 4.5768 768 4

1024 1024 3.52048 2048 3

Downstream : [Kbit/s]

Upstream : [Kbit/s]

Distance : [km]

Internet grand public : xDSL Solutions asymétriques

Utilisation : en download surtout Diaphonie (bruits) dans les communications en upload D'où réduction du débit en lien montant ADSL

1995 Développé pour la télévision Seule technologie capable de transporter MPEG1/2 Compatibilité TCP/IP, ATM, X.25

Internet grand public : xDSL ADSL

Trois canaux Téléphone analogique ou numérique (RNIS) Canal montant (800 kbps max) Canal descendant (8192 kpbs max)

Architecture DSLAM, modulation Splitter, partage du canal avec la téléphonie Modem pour la démodulation

Architecture avec téléphonie numérique NT, pour traiter les informations numériques

Vitesse de transmission

2048 160 0.4 3.62048 160 0.5 4.94096 384 0.4 3.34096 384 0.5 4.36144 640 0.4 36144 640 0.5 48192 800 0.4 2.48192 800 0.5 3.3

Downstream : [Kbit/s]

Upstream : [Kbit/s]

diamètre du fil : [Mm]

Distance : [km]

Internet grand public : xDSL Solutions asymétriques

RADSL (Rate Adaptative DSL) ADSL avec adaptation dynamique (sans coupure) du débit VDSL (Very High Rate DSL) Basé sur RDSL De 13 à 55,2 MBPS (downstream) De 1,5 à 6 Mbps (upstream) Ou : 34 Mbps en symétrique En cours de normalisation

Internet grand public : xDSL Quelques notions

NRA : noeud de raccordement d'abonnés FAI : Fournisseur d'accès à Internet Opérateur Historique : qui détenait le monopole avant

l'ouverture des marchés (France Telecom) Last Mile (dernier kilomètre): portion de réseau entre le NRA

et l'abonné. C'est la boucle locale

Internet grand public : xDSL Dégroupage

Dégroupage partiel Les FAI louent un accès aux NRAs de l'opérateur historique Intégrent le prix de cette location dans leur abonnement Dégroupage total Les FAI sont responsables des lignes 'Last Mile' (dernier kilo-

mètre) Plus d'intervention de l'opérateur historique Concrètement, plus d'abonnement France Télecom nécessaire

Internet grand public : Liaison Satellite Couche physique

Lien descendant : Satellite Réception : parabole Lien montant : RTC Usage : à sens unique (consultation de don-

nées, peu d'upload) Régions rurales

Internet grand public : Courants porteurs Couche physique

CPL (Courants porteurs en ligne) Histoire

1950 : commandes électriques (relais, lumières urbaines) 1980's : recherche sur la transmission de données, unidirec-

tionnelles 1997 : recherches, communications bidirectionnelles 2000 : premières expérimentations en france

Internet grand public : Courants porteurs Pb de qualité du signal

QoS de livraison d'énergie impropre à la transmission d'infos Rapport signal/bruit faible Déphasage

Indoor Réseau personnel Mise en place simple Cryptage et Firewall nécessaire pour la sécurité

Outdoor Accès haut débit par le réseau électrique Boucle locale électrique Pas de standardisation

Internet grand public : PAN Personal Area Network Ethernet

Couche liaison de données 10 Mbps 100 Mbps 1000 Mbps (Gigabit Ethernet) 10 Gigabit Ethernet IEEE 802.3, 1985

Internet grand public : PAN Architecture d'ethernet

DTE : Data terminal equipment (Terminaux d'utilisateurs ou serveurs)

DCE : Data communication equipment (répéteurs, switch, rou-teurs)

Support : paire torsadée protégée ou non, fibres optiques Topologie : point-à-point, bus, étoile

Internet grand public : PAN Architecture d'ethernet

Internet grand public : PAN Relation au modèle ISO

Internet grand public : PAN Détail de la couche physique

Internet grand public : PAN 802.3 : couche MAC

Medium Access Control Trame 802.3

Internet grand public : PAN 802.3 : couche MAC

Accès au support de communication Méthode CSMA/CD – Carrier Sense Multiple Access / Collision

Detection Carrier Sense – détection de porteuse : écoute du support

avant émission Multiple Access – accès multiple : toutes les stations peuvent

tenter d'émettre quand le support est silencieux Collision Detection : algorithme de rétablissement si une colli-

sion entre trames est détecté

Internet grand public : PAN 802.3 : Cablage

Pour relier deux machines directement entre elles, il faut crois-er les fils de la paire torsadée

Emission -> Réception Réception -> Emission

Conclusion

Réseaux de Distribution Réseaux de Communication

Voix Données

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