224_xDSL-ADSL-SDSL

Les technologies DSL
Les Technologies DSL/xDSLLes Technologies DSL/xDSL
ADSL/SDSL...ADSL/SDSL...
14 Mars 2009
N° 14
Elior BOUKHOBZA
14 Mars 2009

Groupe 14 – Boukhobza Elior2 14 Mars 2009
Plan
Introduction
DSL/xDSL
ADSL
Autres technologies DSL
Conclusion

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.

Plan
1) DSL/xDSL
Définition
Principe
Historique
Les différentes technologies DSL
Installation et Déploiement
Conclusion

Définition

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).

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).

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 ».

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.

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.

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)

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)

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

(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.

(3/6)

(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).

(5/6)
Répartiteur téléphonique

(6/6)
DSLAM (DSL Access Multiplexer)
DSLAM Lucent

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.

Chiffres et graphiques (1/2)
Chiffres du marché français du haut débit pour
le 3e trimestre 2008
Source :
ARCEP

Chiffres et graphiques (2/2)
Source :
ARCEP

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

ADSL

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.

Détails de fonctionnement
Modulation QAM
Modulation DMT/CAP
Trames ADSL et supertrames
Capacité de trafic

(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.

(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

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).

Multiplexage de fréquence
(FDM) (4/4)
Figure 2 :

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.

Figure 3 : À un symbole de 4 bits correspond 16 états.

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.

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...)

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.

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

Modulation DMT

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.

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.

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.

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.

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.

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

Supertrames (2/2)
Supertrame ADSL

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.

Transport des données
Transport ATM
Protocoles PPP/PPPoE/PPPoA

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.

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.

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.

Schéma d'une connexion ADSL

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.

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)

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.

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).

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.

Plan
3) Autres technologies DSL
ADSL 2+
Re-ADSL
SDSL
VDSL
HDSL

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)

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

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+

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).

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

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.

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

Le 14 Mars 2009 Groupe 14 – Boukhobza Elior 64
FinFin

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Notes de l'éditeur