Débit et qualité de service - Aménagement Numérique des Territoires

Le point sur...
Le débit, c'est-à-dire la quantité de données transmise par unité de temps, est souvent considéré
comme le principal voire le seul indicateur de performance d'une connexion au réseau internet. Le
développement d'applications multimédia et interactives le rend pourtant de moins en moins
dissociable d'autres paramètres de qualité de service tels que le délai de transmission ou le taux
d'erreur. Les infrastructures doivent évoluer pour prendre en compte ces nouveaux besoins.
Synthèse
aménagement numérique des territoires
débit et qualité de service
Le débit
Le débit d'une connexion est la quantité de données transmise pendant une unité de temps. On l'exprime en bits
par seconde, écrit bit/s (le bit étant la quantité élémentaire d'information numérique, un 0 ou un 1), ou encore en octets
(8 bits) par seconde. Par exemple, les offres commerciales ADSL dites "jusqu'à 20 méga" correspondent à un débit
maximal de 20 millions de bits par seconde, soit environ 2,5 méga-octets (Mo) par seconde. Ce débit permet de
télécharger une photo haute définition (1 Mo) en 0,4s ou le contenu d'un DVD (4,5 Giga-octets) en 30 minutes.
Compte-tenu de la nature bidirectionnelle des communications sur l'internet, chaque machine connectée envoyant et
recevant des informations, on distingue le débit montant (de l'usager vers le réseau) et le débit descendant (du
réseau vers l'usager). On parle de symétrie lorsque les deux débits sont équivalents.
Le débit est lié à l'infrastructure du réseau : il est limité par la rapidité de traitement des équipements actifs (routeurs,
modems...) et la nature des supports physiques de transmission (fils de cuivre, fibre optique, air pour la radio...). Il peut
être dédié à un utilisateur si celui-ci dispose d'un support physique dédié (ligne téléphonique pour l'ADSL), ou partagé
entre différents utilisateurs (canal fréquentiel propagé dans l'air ambiant commun dans le cas du Wi-Fi).
Débit utile et vitesse de transmission
Il est nécessaire de distinguer la vitesse de transmission du débit utile : la vitesse de transmission correspond à la
quantité totale d'information transmise par le support physique. Compte tenu des différentes techniques mises en œuvre
pour assurer la transmission, seule une partie de ce signal physique correspond aux données réellement utiles à
l'application employée par l'utilisateur. On peut rapprocher cette nuance de la différence entre un colis, transporté par
voie postale, et son contenu. La masse et le volume du colis sont supérieurs à ceux de l'objet transporté.
Débit utile et vitesse de transmission sont d'autant plus différents que le support de transmission est soumis à des
perturbations. Ainsi, sur un réseau radio, les interférences et les pertes peuvent être nombreuses, ce qui impose la mise
en œuvre de mécanismes palliatifs de contrôle et de correction assez lourds : ces derniers
consomment une partie importante de la vitesse de transmission, au détriment du débit utile.
Du bas débit au très haut débit
Le débit est souvent qualifié par sa "hauteur" : les offres commerciales et les technologies
vont ainsi du "bas débit" au "très haut débit". On y associe généralement des valeurs
chiffrées, mais en réalité la notion de "hauteur" de débit reste assez floue ; il n'existe pas de
définition technique ou réglementaire du bas débit ou du haut débit.
En 2000, le Conseil Économique et Social définissait ainsi le haut débit : « un débit élevé est
un débit supérieur à la pratique courante du moment considéré, mais il s'avérera un débit
standard quelques années plus tard ».
On peut toutefois retenir le principe suivant : le haut débit correspond à un niveau de
service autorisant les usages actuels (navigation web, téléphonie sur IP, télévision...) Ordre de grandeur des débits,
par technologie
avec un bon niveau de confort. Le très haut débit correspond dès lors à des usages
innovants basés sur le son, l’image et la vidéo, et avec des contraintes d’interactivité et d’usages multiples simultanés.
La qualité de service
Sur l'internet, la qualité de service (QoS, pour Quality of Service), au sens technique, s'observe au niveau des paquets
de données transportés. Elle désigne la capacité du réseau à offrir des garanties sur différents paramètres de
leur transmission : débit, délai de transmission (latence), variation du délai de transmission (gigue) et taux
d'erreur, détaillés dans le tableau ci-après. Les valeurs nécessaires au bon fonctionnement de la téléphonie sur IP
(ToIP), une application sensible au délai mais ne nécessitant pas un débit très élevé, sont données à titre comparatif.
Paramètre
Définition
Facteurs
Valeurs
usuelles
Applications
sensibles
Valeurs
ToIP
Débit
Quantité de données
transmise pendant une unité
de temps
Capacité du support physique ; vitesse
moyenne des équipements actifs
Du kbit/s au
Gbit/s
Téléchargement de
fichiers, transmission
vidéo...
< 100
kbit/s
Délai de
transmission
(latence)
Temps nécessaire à la
traversée du réseau
Téléphonie, jeu en
ligne...
< 150 à
300ms
Variation du
délai (gigue)
Encombrement du support physique ;
Quelques
vitesse instantanée des équipements actifs dizaines de ms
Écart entre les délais de Variation temporelle de l'encombrement du De quelques ms
transmission des différents réseau ; différence des chemins parcourus
à quelques
paquets consécutifs
par des paquets consécutifs
dizaines de ms
Taux d'erreur Pourcentage de paquets de Saturation des équipements actifs ; niveau
données perdus/altérés sur
d'atténuation et saturation du support
le total de paquets envoyés
physique
Quelques
pourcents
Téléphonie, vidéo en
< 15 ms
direct (streaming)...
Téléphonie, télévision,
jeu en ligne...
< 5%
Tous les paramètres doivent être pris en compte dans la conception d'un réseau, en fonction des usages prévus.
Ainsi, la desserte par satellite interdit les applications interactives (comme la visioconférence) car la latence est très
élevée (environ 500 ms contre 50 pour l'ADSL), en raison du temps de parcours des ondes entre la Terre et le satellite.
L'internet étant un ensemble de réseaux interconnectés d'architectures et de performances variables, les paramètres de
QoS dépendent de l'ensemble des maillons traversés pour atteindre un destinataire. Un goulot d'étranglement ponctuel,
sur une liaison de plusieurs milliers de kilomètres, suffit pour réduire le débit ou augmenter la latence.
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Améliorer le débit et la qualité de service
L'internet accueille de plus en plus d'applications multimédia et interactives : téléphonie, vidéo en direct ou à la
demande (VOD), jeux en ligne, sites « web 2.0 »... Pour répondre à ces besoins, l'infrastructure du réseau doit évoluer
afin d'augmenter les débits montant et descendant, mais aussi afin d'améliorer les autres paramètres de QoS, en
s'appuyant sur des techniques complémentaires :
l'utilisation de supports physiques plus fiables et de plus grande capacité de transport, comme la fibre optique,
l'utilisation d'équipements actifs plus rapides et de protocoles uniques (tels que l'IP),
le traitement différencié des flux, selon le type de données transmises, par des mécanismes de tri et de priorisation.
Les autres critères de performance d'un réseau
Au delà des paramètres "instantanés" (mesurables sur une communication donnée) définissant la qualité de service,
d'autres facteurs déterminent le niveau de performance ou la qualité d'un réseau. On peut notamment citer :
le taux de disponibilité temporelle du réseau,
le coût de fonctionnement, la facilité d'administration,
la capacité d'évolution technologique de l'infrastructure.
Pour en savoir
plus...
Documentation
compléments d'information sur la QoS : http://fr.wikipedia.org/wiki/Qualit%C3%A9_de_service
fiche « Le point sur... Le réseau internet » : http://www.ant.developpement-durable.gouv.fr/article.php3?id_article=11
Contact
Groupe Aménagement Numérique des Territoires – CETE de l'Ouest
[email protected] – mise à jour en octobre 2010
La série complète des fiches est disponible sur internet : http://www.ant.developpement-durable.gouv.fr/article.php3?id_article=99