224_xDSL-ADSL-SDSL

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  • SDH : Synchronous Digital Hierarchy
    L2TP : Layer Two Transfer Protocol
    AAL5: ATM Adaptation Layer
    FR : Frame Relay
    RBCI : Reseau Backbone de Connections Internet
    RAEI : Reseau d'Acces aux Entreprises à Internet
    LNS : L2TP Network Server
    RADIUS : Remote Access Dial In User Service
  • 224_xDSL-ADSL-SDSL

    1. 1. Les technologies DSL Les Technologies DSL/xDSLLes Technologies DSL/xDSL ADSL/SDSL...ADSL/SDSL... 14 Mars 2009 N° 14 Elior BOUKHOBZA 14 Mars 2009
    2. 2. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior2 14 Mars 2009 Plan Introduction DSL/xDSL ADSL Autres technologies DSL Conclusion
    3. 3. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior3 14 Mars 2009 Introduction Issue : Find a way to transmit data in high bitrate. Many solutions were proposed : Optical Fiber Satellite Cable DSL etc... Issue : Find the least costly solution in terms of deployment and the best one in terms of return of investment for the Telecom operator.
    4. 4. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior4 14 Mars 2009 Plan 1) DSL/xDSL Définition Principe Historique Les différentes technologies DSL Installation et Déploiement Conclusion
    5. 5. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior5 14 Mars 2009 Définition
    6. 6. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior6 14 Mars 2009 Principe (1/2) Utiliser les hautes fréquences de la ligne téléphonique pour transmettre des données à haut débit. POTS (Plain Old Telephone Service) : 300 Hz ~ 3,4 kHz DSL : Utiliser les fréquences supérieures à 20 kHz pour le haut débit (émission-réception).
    7. 7. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior7 14 Mars 2009 Principe (2/2) Le signal est modulé sur les hautes fréquences => Nécessité d'un modem La ligne analogique est séparée de la ligne numérique à l'aide d'un filtre passe-bas (ou filtre gigogne).
    8. 8. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior8 14 Mars 2009 Historique (1/3) xDSL est apparu dans les années 90 comme service de l'ISDN (RNIS en France) pour le haut débit. Fin 1998-Début 1999 : L'ARCEP (anciennement ART) donne son autorisation pour le déploiement de l'ADSL en France. Mi 1999 : France Telecom publie ses premières offres d'accès Internet à haut débit : « Netissimo ».
    9. 9. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior9 14 Mars 2009 Historique (2/3) 2002-2003 : La Cour d'Appel et l'ARCEP préconisent une concurrence loyale entre les différents FAI et leur permet d'utiliser la boucle locale. Apparition du dégroupage. 2004 : Lancement de l'ADSL 2+ 2005 : France Telecom lance son offre d'ADSL nu, l'accès à Internet sans téléphone. Novembre 2005: FT est condamné à verser 80 millions d'euros pour pratiques anti-concurrentielles pour le marché de l'ADSL jusqu'en 2002.
    10. 10. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior10 14 Mars 2009 Historique 3/3 2006: Lancement des offres « Triple Play » intégrant la téléphonie et la télévision à l'accès à Internet. 2007 : Certains FAI commencent à déployer la fibre optique pour le très haut débit. 2008 : Sortie des modems utilisant le CPL (Courant Porteur de Ligne) 2009: Lancement des offres « quadruple play » permettant d'offrir en plus de la téléphonie mobile.
    11. 11. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior11 14 Mars 2009 Les différentes technologies DSL (1/2) Technologies DSL (aussi appelées xDSL) : IDSL (ISDN DSL) ADSL (Asymmetric DSL) SDSL (Symmetric DSL) VDSL (Very High Bitrate DSL) HDSL (High Bitrate DSL) ADSL 2, ADSL 2+ SHDSL (Symmetric High Bitrate DSL) RADSL (Rate Adaptative DSL) Re-ADSL (Reach Extended ADSL)
    12. 12. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior12 14 Mars 2009 Les différentes technologies DSL (2/2) Normes relatives à xDSL (de l'UIT-T) : G.991.x : Spécifications de la HDSL G.992.x : Spécifications de l'ADSL G.993.x : Spécifications du VDSL G.994 à G.997 : Spécifications communes aux technologies xDSL (authentification, couche physique, etc)... RFC relatives aux protocoles utilisés RFC 1661 et 1662: Protocole PPP (Point to Point Protocol) RFC 2512 : Protocole ATM RFC 2516 : PPPoE (PPP over Ethernet) RFC 2661 : L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) RFC 2058 : RADIUS (Remote Authentication Dial In User Service)
    13. 13. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior13 14 Mars 2009 Installation et déploiement (1/6) Chez l'abonné : Modem ADSL pour la modulation du signal Filtre gigogne pour séparer la voix analogique du signal numérique Chez le répartiteur : DSLAM qui fait converger les lignes des abonnés vers le réseau Internet et téléphonique. Filtres passe-haut pour récupérer les appels analogiques des abonnés. Source: Atelier Aménagement Numérique des Territoires
    14. 14. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior14 14 Mars 2009 Installation et déploiement (2/6) Entre les deux points : le câble téléphonique de cuivre (la boucle locale). Elle transporte à la fois voix analogique et données numériques. Aucun câblage n'est à effectuer => gains de production. La boucle locale est la propriété de France Telecom. La réglementation impose de mettre ce câble à disposition de tout opérateur qui le demande: c'est le dégroupage. Contraintes: Affaiblissement avec la distance : Distance maximum Abonné-DSLAM : environ 5 km. Perturbations, bruit qui diminuent les performances.
    15. 15. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior15 14 Mars 2009 Installation et déploiement (3/6)
    16. 16. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior16 14 Mars 2009 Installation et déploiement (4/6) Du répartiteur vers le backbone : Le BAS BAS (Broadband Access Server): point de collecte des flux ATM des DSLAM. Ils assurent la liaison Point à Point (PPP) entre les abonnés et leur FAI. C'est le processus de « Collecte ADSL/IP » pour l'ADSL. Permet l'authentification de l'abonné auprès de son FAI par le serveur RADIUS (Remote Authentication Dial In User Service).
    17. 17. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior17 14 Mars 2009 Installation et déploiement (5/6) Répartiteur téléphonique
    18. 18. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior18 14 Mars 2009 Installation et déploiement (6/6) DSLAM (DSL Access Multiplexer) DSLAM Lucent
    19. 19. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior19 14 Mars 2009 Conclusion La technologie xDSL a été adoptée comme LA technologie haut débit en France Moins coûteuse que la fibre optique Pas de câblage à effectuer Son principal concurrent : le Câble Très répandu aux Etats-Unis, il l'est beaucoup moins en France où l'ADSL a une place prépondérante dans le marché du haut débit. En Juin 2006, 11 millions de Français étaient connectés au haut débit dont 10,5 millions à une offre ADSL.
    20. 20. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior20 14 Mars 2009 Chiffres et graphiques (1/2) Chiffres du marché français du haut débit pour le 3e trimestre 2008 Source : ARCEP
    21. 21. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior21 14 Mars 2009 Chiffres et graphiques (2/2) Source : ARCEP
    22. 22. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior22 14 Mars 2009 Plan 2) ADSL Définition Détails de fonctionnement Le multiplexage de fréquence Modulation QAM Modulation DMT/CAP Trames ADSL et supertrames Capacité de trafic Transport des données Transport ATM Protocoles PPP/PPPoE/PPPoA L'ADSL et les interférences Applications de l'ADSL Offres commerciales
    23. 23. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior23 14 Mars 2009 ADSL
    24. 24. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior24 14 Mars 2009 Définition ADSL : Asymmetric Digital Subscriber Line (Ligne d'abonné numérique asymétrique) Asymétrique : La bande de fréquence réservée au sens descendant (downlink) est plus importante que celle réservée au sens montant (uplink). Réservée surtout aux particuliers et petites entreprises qui ont plus besoin de recevoir que d'envoyer des données.
    25. 25. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior25 14 Mars 2009 Détails de fonctionnement Le multiplexage de fréquence Modulation QAM Modulation DMT/CAP Trames ADSL et supertrames Capacité de trafic
    26. 26. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior26 14 Mars 2009 Le multiplexage de fréquence (FDM) (1/4) FDM : Frequency Division Multiplexing Bande de fréquences de la ligne téléphonique cuivrée: 0 à 1,1 MHz Principe : Diviser cette bande de fréquence en canaux spécifiques à une fonction : voix analogique, débit montant et descendant. Gaps entre chacun des canaux pour réduire les interférences.
    27. 27. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior27 14 Mars 2009 Le multiplexage de fréquence (FDM) (2/4) 0 à 4 kHz : POTS (voix analogique) 20 à 140 kHz : réservées au sens montant 150 à 1100 kHz : réservées au sens descendant 4 à 20 kHz: Fréquences inutilisées pour ne pas interférer avec les fréquences réservées au POTS. 140 à 150 kHz : Marque la séparation entre l'uplink et le downlink. Figure 1 : Division en canaux du spectre de fréquences
    28. 28. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior28 14 Mars 2009 Multiplexage de fréquence (FDM) (3/4) Autre méthode : « annulation d'écho » (echo cancelling). Permet d'augmenter le débit descendant en utilisant la bande de fréquences réservée au débit montant puis en annulant en temps réel l'écho produit. Phase d'apprentissage à l'initialisation du modem pour déterminer l'écho. Problème : Plus sujet à la paradiaphonie (diaphonie locale).
    29. 29. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior29 14 Mars 2009 Multiplexage de fréquence (FDM) (4/4) Figure 2 :
    30. 30. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior30 14 Mars 2009 Modulation QAM (1/4) QAM = Quadrature Amplitude Modulation Découle du codage 2B/1Q utilisé par le RNIS Elle s'opère sur une seule fréquence. Elle consiste à associer à une suite de n bits appelée symbole, un « état » qui correspond à une modulation en amplitude et en phase. On parle de « constellation N-QAM » où N est le nombre d'états.
    31. 31. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior31 14 Mars 2009 Modulation QAM (2/4) Figure 3 : À un symbole de 4 bits correspond 16 états.
    32. 32. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior32 14 Mars 2009 Modulation QAM (3/4) QAM = Quadrature Amplitude Modulation Découle du codage 2B/1Q utilisé par le RNIS Elle s'opère sur une seule fréquence. Elle consiste à associer à une suite de n bits appelée symbole, un « état » qui correspond à une modulation en amplitude et en phase. Permet d'augmenter sensiblement la bande passante mais la difficulté de modulation augmente avec le nombre d'états.
    33. 33. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior33 14 Mars 2009 Modulation QAM (4/4) Modems ADSL : 32-QAM, 64-QAM, 128-QAM Aujourd'hui on peut aller jusqu'à 32768-QAM (15 bits par symbole), mais les modems ne vont pas jusque là (difficulté de modulation, atténuation du signal...)
    34. 34. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior34 14 Mars 2009 Modulation CAP CAP : Carrierless Amplitude/Phase Modulation Basée sur QAM : A l'émission, on soustrait la porteuse du signal (carrierless) Modulation à constellation variable : Si dégradation du rapport Signal/Bruit, diminution du nombre d'états/symbole et donc diminution du débit. Peut aller jusqu'à 9 bits/symbole (512-CAP) Remplacé par la modulation DMT en 1996.
    35. 35. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior35 14 Mars 2009 Modulation DMT DMT : Discrete Multi-Tone Normalisé par l'ANSI et l'ETSI Consiste à partager la bande passante en 255 sous-canaux de 4.3125 kHz. Ce sont des porteuses de signal. Chaque porteuse est modulée indépendamment en QAM, de 0 à 15 bits/symbole => 64kb/s max. Entre deux canaux : 300 kHz
    36. 36. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior36 14 Mars 2009 Modulation DMT
    37. 37. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior37 14 Mars 2009 Modulation DMT : Allocation des porteuses Porteuse 1: réservée à la voix analogique (0.3 ~3.4 kHz). 2 à 6 : bande de garde de la voix analogique avec les porteuses du signal ADSL. 30 porteuses suivantes: réservées au sens montant (uplink) Les sous-porteuses restantes sont réservées au downlink.
    38. 38. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior38 14 Mars 2009 Modulation DMT : Bitswap DMT optimise le débit de chaque canal selon le rapport signal/bruit. Le nombre de bits sur chaque porteuse est donc variable. DMT va allouer plus de bits sur les canaux dont les conditions sont bonnes : bitswapping.
    39. 39. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior39 14 Mars 2009 Trames ADSL : Codage de Reed-Solomon (1/2) Principe : Utiliser des octets de redondance pour corriger les erreurs au sein d'une trame. On parle de « mots-codes Reed-Solomon ». Les mots-codes pour l'ADSL sont en « RS(240,224,8) », c'est à dire que les mots-codes font 240 octets dont 224 d'octets utiles et que 8 octets sur 224 peuvent être corrigés.
    40. 40. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior40 14 Mars 2009 Trames ADSL : Codage de Reed-Solomon (2/2) Avantages : Gestion et correction d'erreurs efficace. Inconvénients : Moins de données véhiculées => diminution du débit maximal En moyenne, on atteint un débit de 8 Mbps, contre les 13 Mbps théoriques.
    41. 41. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior41 14 Mars 2009 Trames ADSL Trame ADSL : Deux tampons : Un réservé aux données rapides (FastPath) Un réservé aux données entrelacées (Interleaved) Permet de gérer la priorité des données.
    42. 42. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior42 14 Mars 2009 Supertrames (1/2) Les données ADSL sont encapsulées en supertrames, qui sont des trains de trames. Une supertrame comporte 68 trames : Trame 0: Contient les corrections d'erreur CRC des données FastPath Trame 1, 34 et 35 : Trames de maintenance de la liaison ADSL Trame 68 : Trame de synchronisation Les autres trames sont des trames de données Durée d'une supertrame : 17 ms
    43. 43. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior43 14 Mars 2009 Supertrames (2/2) Supertrame ADSL
    44. 44. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior44 14 Mars 2009 Capacité de trafic 220 sous-porteuses réservées au débit descendant, 30 au débit montant. Supertrame : 17 ms => 4000 trames/s Trames de 256 octets dont 16 de redondance => 240 octets utiles Soit un débit sans nuisance de : 4000 trames * 240 * 8 = 8128 kbps (downlink) En uplink, on atteint environ 1024 kbps.
    45. 45. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior45 14 Mars 2009 Transport des données Transport ATM Protocoles PPP/PPPoE/PPPoA
    46. 46. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior46 14 Mars 2009 Transport ATM Les trames ADSL sont véhiculées par transport ATM. ATM : Asynchronous Transfer Mode Cellules de 53 bits dont 5 bits de service qui servent à acheminer les données sur un réseau virtuel. Transfert en mode connecté. Débit ATM plus rapide que le débit IP.
    47. 47. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior47 14 Mars 2009 Protocole PPP PPP : Point to Point Protocol Permet de créer une liaison entre l'abonné et le FAI : liaison point à point. Services : Contrôle de la liaison (LCP) et couche réseau (NCP) Système d'identification PAP ou CHAP : renseignement du login/mdp de l'abonné directement par le modem. Encapsulé par les protocoles PPPoE ou PPPoA.
    48. 48. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior48 14 Mars 2009 Protocole PPPoE/PPPoA PPPoE : PPP over Ethernet Permet l'initialisation de la liaison PPP par l'interface Ethernet. Protocole de découverte : chaque machine doit apprendre l'adresse Ethernet de son correspondant afin d'établir une liaison.
    49. 49. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior49 14 Mars 2009 Protocole PPPoE/PPPoA Schéma d'une connexion ADSL
    50. 50. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior50 14 Mars 2009 Protocole PPPoE/PPPoA PPPoA : PPP over ATM Utilisé par les modems connectés en USB pour les modems ne supportant pas le protocole PPPoE nativement (par ex les premiers modems FT utilisant le protocole déprécié PPTP). Utilise le transfert ATM plutôt que Ethernet.
    51. 51. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior51 14 Mars 2009 Protocole PPPoE/PPPoA
    52. 52. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior52 14 Mars 2009 ADSL et les interférences (1/2) La transmission est soumise à des perturbations qui altèrent le signal : Diaphonie : Interférences entre deux paires d'un même câble de transport. On parle de diaphonie locale, distante ou autodiaphonie. La distorsion du signal : La distance, les points de coupure et le faible diamètre des paires de cuivre peuvent déformer le signal. Interférences radio (bruit): Dû aux appareils téléphoniques à proximité qui perturbent le signal. L'affaiblissement (en dB) : Il est proportionnel à la longueur du câble. Il varie en fonction de la fréquence et du calibre du câble. Mesure de la qualité de la ligne : rapport Signal/Bruit. (en dB)
    53. 53. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior53 14 Mars 2009 ADSL et les interférences (2/2) Les mécanismes de contrôle d'erreur (FEC, CRC) permettent de corriger la plupart des erreurs de transmission. Test d'éligibilité de la ligne: Tester si la ligne peut être exploitée par les différents opérateurs pour l'ADSL.
    54. 54. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior54 14 Mars 2009 Applications de l'ADSL Offre « triple play » des opérateurs: Internet, Télévision et Téléphonie. Télévision : Video over IP; Téléphonie: Voice over IP. CPL (Courant Porteur de Ligne) : utiliser la ligne électrique pour transmettre les données. Récemment : « Quadruple play »: Téléphonie mobile sur IP. Autres services: ADSL peut servir d'accès à un service de réseau privé virtuel (VPN).
    55. 55. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior55 14 Mars 2009 Offres commerciales Première offre ADSL : Netissimo (1999-2001) : 500 kbps/128 kbps (Wanadoo) Netissimo 2 en 2002 : 1024/128 kbps 2003: Dégroupage partiel et total. Débits variant entre 2 et 8Mbps (downlink) A partir de 2004: Arrivée des box proposant l'ADSL 2+. Débits allant jusqu'à 20 Mbps / 1 Mbps: Freebox Neufbox Livebox … 2008 : Apparition d’opérateurs tiers proposant des offres ADSL : Darty, Bouygues Telecom.
    56. 56. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior56 14 Mars 2009 Plan 3) Autres technologies DSL ADSL 2+ Re-ADSL SDSL VDSL HDSL
    57. 57. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior57 14 Mars 2009 ADSL 2+ Principe: Utiliser une bande de fréquence plus grande : jusqu'à 2.2 MHz 2 fois plus de sous-porteuses (511) d'où un débit plus élevé (jusqu'à 22 Mbps en downlink) Nécessite d'être proche du DSLAM (2-3km)
    58. 58. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior58 14 Mars 2009 Re-ADSL Principe : Prolonger la portée des signaux pour desservir plus de zones. Utiliser plus d'énergie dans les basses fréquences (28-103 uplink, 138-552 downlink). Portée augmentée jusqu'à 10%. Débits plus faibles : 512 kbps ~128kbps
    59. 59. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior59 14 Mars 2009 SDSL Principe : Le nombre de porteuses utilisées pour le sens montant est le même que pour le sens descendant. Destinées aux entreprises ayant besoin d'envoyer beaucoup de données. Débit pouvant aller jusqu'à 8 Mbps dans les deux sens. Versions SDSL2, SDSL2+
    60. 60. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior60 14 Mars 2009 VDSL DSL à très haut débit (13 à 50 Mbps en downlink, 1.5 à 6 Mbps en uplink) Utilisée au sein d'un réseau domestique ou d'un immeuble. Portée limitée: 300 m du DSLAM. Nécessite la fibre optique pour raccorder chaque quartier au DSLAM (FTTN) Délaissé au profit de la fibre optique jusqu'à l'abonné (FTTH, Fiber To The Home).
    61. 61. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior61 14 Mars 2009 HDSL Première technologie DSL, développée aux Etats-Unis (1990). Utilise les lignes T1 ~ 1.5 Mbps (deux sens). Ne permet pas le POTS. Remplacé par le SDSL
    62. 62. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior62 14 Mars 2009 Conclusion Nowadays, DSL technologies are the common solutions for Internet at high bitrate. While in US, Cable technologies are a serious concurrent for DSL, in France DSL superiority is undeniable. However, these technologies will reach their end with the deployment of the Optical Fiber. In the future, DSL technologies will surely be reserved for regions not connected with the fiber.
    63. 63. Les technologies DSL Groupe 14 – Boukhobza Elior63 14 Mars 2009 Webographie http://pagesperso-orange.fr/wallu/pag-preambule.htm http://pagesperso-orange.fr/arsene.perez- mas/transmission/xDSL/modulations_xDSL.htm http://en.wikipedia.org/wiki/ADSL http://fr.wikipedia.org/wiki/Asymmetric_Digital_Subscriber_Line http://www.dslvalley.com/adsl/presentation/tech.php http://www.arcep.fr/index.php?id=6963 http://www.thehistoryof.net/history-of-dsl.html http://obligement.free.fr/articles/adsl.php http://www.ant.equipement.gouv.fr/article.php3?id_article=149 http://www.ant.equipement.gouv.fr/article.php3?id_article=16
    64. 64. Les technologies DSL Le 14 Mars 2009 Groupe 14 – Boukhobza Elior 64 FinFin

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