Réseaux d`accès - Jérôme Saint

Transcription

Réseaux d'accès
On veut faire de la téléphonie sur IP ( Internet Protocol ).
Sauf si on se limite au LAN, ou entre sites à des LL ou à du TDM, on devra utiliser l'infrastructure d'Internet.
I) Organisation des réseaux
Internet
Internet = réseau de réseaux.
IX = On relie les réseaux par des IX ( Internet eXchange ) = Point d’échange, Protocoles de routage = Peering.
( ou GIX Global Internet eXchange )
Un réseau correspond - à une plage d’adresses IP ( voir ripe.net )
- à une infrastructure
Illustration:
http://www.youtube.com/watch?v=V1H9QI-w18g&feature=player_embedded#at=187
Le réseau d'un opérateur
L’infrastructure d’un réseau peut être décrite en 3 couches :
Réseaux de transport = BACKBONE ou Dorsale :
Il regroupe au niveau national
les différents réseaux de collecte régionaux.
Réseaux de collecte
Réseau régional pour collecter les flux
des appareils connectés aux abonnés
et les faire passer sur la dorsale.
Réseaux d’accès ou desserte
Connecter les abonnés
Source: http://www.ant.developpement-durable.gouv.fr/le-point-sur-complementarite-des-a90.html
Illustration
"tracert www.utbm.fr"
Pour un habitant de Belfort proche
de l'UTBM abonné à Free
=> Réseau Free puis Réseau
Renater
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32 ms FREEBOX [192.168.1.254]
46 ms a.b.c.d
50 ms 213.228.30.190 = DSLAM Belfort Strolz
51 ms mulhouse-6k-1-v806.intf.routers.proxad.net [212.27.51.65]
62 ms strasbourg-6k-1-v804.intf.routers.proxad.net [212.27.50.145]
54 ms strasbourg-crs8-1-be1001.intf.routers.proxad.net [78.254.250.217]
70 ms th2-crs16-1-be1101.intf.routers.proxad.net [212.27.50.9]
57 ms aub-6k-1-po21.intf.routers.proxad.net [212.27.50.138]
51 ms renater.routers.proxad.net [212.27.38.206]
66 ms te0-0-0-3-paris1-rtr-001.noc.renater.fr [193.51.189.37]
71 ms 193.51.189.66
68 ms te0-2-0-0-dijon-rtr-011.noc.renater.fr [193.51.189.142]
80 ms te0-1-0-0-besancon-rtr-011.noc.renater.fr [193.51.189.113]
56 ms sequanet-vl100-te0-0-0-0-besancon-rtr-011.noc.renater.fr [193.51.186.57]
98 ms 194.57.79.229
Délai d'attente de la demande dépassé ( l'Université bloque les requêtes tracert )
1/4
Boucle locale cuivre
Renater
Exemples de réseaux de transports:
Illiad ( Free )
Neuf Cegetel ( SFR )
Completel
OVH
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II) Boucle locale cuivre
Constitution
3 parties:
Transport = NRA ( Nœud de Raccordement d'Abonnés )
SR ( Sous-répartiteur )
Distribution = SR
PC ( Point de Concentration )
Branchement = PC
DTI chez l'abonné ( Dispositif Terminal d'Installation )
Problème: 31 millions de lignes conçues pour les signaux téléphoniques = 300 Hz – 3400 Hz
Câbles métalliques en paire torsadée pas chère
Atténuation si on monte en fréquences
Évolutions
On déplace les éléments actifs au plus près des abonnés = Fibre jusqu'au SR Sous répartiteur
Ligne cuivre plus courte => Atténuation plus faible => Montée en débit
Le nom du NRA ( Noeud de Raccordement d'Abonnés ) qui correspond a changé:
NRA-HD ( Haut Débit ) -> NRA-ZO ( Zone d'Ombre ) -> NRA-MED ( Montée en Débit )
3/4
On réduit ainsi l'atténuation totale pour aller à l'abonné = Fibre jusqu'au NRA + petite ligne cuivre ( petite atténuation ).
On augmente alors
- les débits d'où le terme MED Montée en Débit
- les abonnés éligibles au service Haut Débit ( le THD suppose la fibre jusqu'au bout ou le câble )
4/4
xDSL: Evolution du réseau
( DSL = digital subscriber line = boucle locale numérique )
Boucle locale faite pour la voix: 300-3400 Hz. avec cœur de réseau limité => 2 fils paire torsadée.
( Basses fréquences, pas de problème d'atténuation )
DSL = digital subscriber line = boucle locale numérique.
La limitation du coeur de réseau est dépassée ( fibre ), on peut utiliser la ligne au maximum de ses performances
=> Bande passante de l'ordre du MHz
=> Liaison multimédia: VOIX, DONNEES, IMAGES.
Chaque ligne est un cas particulier ( longueur, qualité, environnement )
=> xDSL doit s'adapter et se configurer en conséquence.
Liaison téléphonique
Liaison téléphonique et ADSL
Le schéma de la page suivante présente l'évolution du câblage dans la cas de l'ADSL.
J. Millet
1
Réseaux d'accès xDSL, FTTH
J. Millet
2
On fait passer sur la boucle locale analogique un signal numérique = La modulation insère le signal numérique d'information
dans des sous-porteuses analogiques.
Eléments d’une liaison ADSL
DSLAM
( DSL Access Multiplexer )
xTU-C
xDSL Transceiver Unit
Central Office
Filtre
= Splitter
= Séparateur
xTU-R
xDSL Transceiver Unit
Remote
Il concentre le trafic données de plusieurs abonnés xDSL vers le coeur du
réseau de données de l’opérateur.
équipement côté opérateur pour un abonné = modem serveur.
Filtre pour séparer les trafics voix et données ( fréquences différentes ).
- filtre distribué si on met seulement 1 ou 2 en parallèle.
- filtre maitre sinon ( 2 câblages séparés voix/data chez l'abonné )
équipement côté usager = modem client
MODEM/Routeur xDSL = xTU-R le plus simple et courant
ou
Box = Residential Gateway
Passerelle entre WAN et abonné ( souvent en LAN )
Capacité à gérer 3 flux multimédia Voix ( Téléphonie )
Données = Internet
Image = Télévision
Remarques par rapport au schéma du chapitre précédent
- Les premiers DSLAM intégraient les bancs de filtre.
( mais cela empêchait le dégroupage total = DSLAM d'un autre opérateur ).
- Sur la boucle locale, on distingue
La voix traditionnelle
Signal
en ligne
distinction selon les fréquences
La voix = Téléphonie sur IP
Les données IP
Données = Internet
distinction selon identifiants
dans entête de trames
( VP,PC en ATM,
TAG de VLAN en Ethernet )
Images = Télévision, VoD,...
- Ne pas confondre Téléphonie TDM qui va vers un réseau en commutation de circuit ( RTC, RNIS )
Téléphonie sur IP qui passe par le DSLAM puis le réseau IP en commutation de paquet avec QoS.
J. Millet
3
xDSL: Les différents réseaux xDSL
Liaisons asymétriques: familles ADSL et VDSL
-> Plus simples techniquement ( signaux différents selon le sens )
-> Téléchargement ( downstream, descendant = réseau vers abonné ) supérieur au téléversement ( upstream ).
Liaisons symétriques: famille HDSL.
-> Téléchargement égal au téléversement.
=> Les équipements pour un type de réseau xDSL ne sont pas compatibles avec un autre type de xDSL.
IDSL ( ISDN DSL )
Un accès de base T0 RNIS ( ISDN ) utilisée pour les données réalise du DSL ( TNR = modem DSL ).
Sens : Duplex symétrique
Débit : 128 kbit/s
Câblage : 2 fils sur 4 km maxi en fil 0,4 mm, 6,5 km en 0,6 mm et 9 km en 0,8 mm
″Famille″″ ADSL : Normes G992.x
a) ADSL ( Asymetric DSL ) ou G.Dmt : Norme UIT G992.1
Sens : Duplex asymétrique
Débit : 1,544 à 8,448 Mbit/s sens descendant,
16 kbit/s à 640 kbit/s sens montant
Câblage : 2 fils sur 5 km pour 1,5 Mbit/s, 3 km pour 6 Mbit/s ( fil de 0,5 mm = 24 AWG american wire gauge )
G992.1 Annexe A
= ADSL sur RTC
G992.1 Annexe B
= ADSL sur RNIS
G992.1 Annexe I
= pas de téléphone,
pas de bande de transition,
sens montant étendu en bas
G992.1 Annexe J
= pas de téléphone,
sens montant étendu à 276 kHz
G992.1 Annexe L
= RTC,
sens descendant limité
G992.1 Annexe M
= RTC,
sens montant étendu à 276 kHz
Détails des porteuses G992.1 annexe A
( ADSL sur RTC )
J. Millet
4
b) RADSL ( Rate adaptative DSL )
RADSL est un ADSL pour les mauvaises lignes: ADSL définit les débits à l’initialisation puis s’adapte à la ligne mais avec le
même débit si possible. RADSL en revanche peut changer les débits en cours de communication.
Débit : 512 kbit/s à 2,048 Mbit/s sens descendant,
Câblage : 2 fils sur 5 km pour 1,5 Mbit/s
272 kbit/s à 1 088 kbit/s sens montant
c) ADSL Lite ou G.Lite ( Universal DSL, Splitterless DSL, ADSL allégé ) : Norme UIT 992.2
Débit : 64 kbit/s à 1,544 Mbit/s sens descendant,
Câblage : 2 fils sur 5 km pour 1,5 Mbit/s
32 kbit/s à 512 kbit/s sens montant
La version Lite supprime le splitter chez l’abonné. A l'origine, les circuits électroniques étaient plus simples et moins
chers. Toutefois le débit est plus faible qu’en ADSL.
G.Lite a été normalisée en 1998 par l’UAWG ( universal ADSL working group regroupant Microsoft, Intel, ... ) et
s’est développée aux USA, l’Europe préférant la version ADSL et ses meilleures performances.
d) ADSL2 ou G.Dmt bis : Norme G992.3
ADSL2 = même fréquences qu’ADSL mais avec de meilleurs algorithmes de traitement du signal et des tailles
d’entête programmable (réduction des entêtes : 4 à 32 kbit/s à la place de 32 kbit/s fixe en ADSL qui est énorme sur une liaison
128 kbit/s : 25% ) => gain en débit modeste ( 8 Mbit/s théorique devient 10 à 12 Mbit/s )
Il y a aussi de nouvelles fonctionnalités :
- Mise en veille de l’appareil pour consommer moins.
- Adaptation du débit en temps réel pour diminuer la diaphonie ( SRA seamless rate adaptation, OLR online reconfiguration ).
- Découpage de la bande passante en canaux => CVoDSL channelized VoDSL qui utilise la couche physique DSL
e) ADSL2 Lite ou G.lite bis: Norme G992.4
Idem ADSL2 en version Lite.
f) ADSL2+: Norme G992.5
On reprend ADSL2 en doublant les fréquences: 1,104 MHz à 2,208 MHz => Débit théorique au delà de 20 Mbit/s.
En fait on passe de 5,5 à 15 Mbit/s sur 1,5 à 2 km.
Au delà de cette distance, on a les performances d’ADSL ( fréquences ajoutées non utilisables ).
J. Millet
5
g) ADSL RE ( Reach Extended ADSL ): G992.3 Annexe L
On allonge la distance de desserte jusqu’à 6 km ( 10 à 15% de gain par rapport à ADSL ) mais on perd en débit : en réception
mini 192 kbit/s, maxi 512 kbit/s.
Pour cela RE-ADSL "booste" la partie la plus basse du spectre, en envoyant plus d'énergie entre 25 et 200 kHz ( en BF, moins
de diaphonie ).
Puissance
Puissances du RE ADSL
Puissances de l'ADSL2+
Bruits
Montant
vers réseau
Fréquence
Descendant
″Famille″″ HDSL : Normes G991.x
a) HDSL ( High bit rate DSL ) : Norme UIT G991.1
Sens : Duplex symétrique
Débit : 2,048 Mbit/s
Câblage : 2 paires torsadées ( 4 fils ) sur 3,6 à 4,2 km maxi ( 3 paires au début )
Sur chaque paire la liaison est duplex à 1,044 Mbit/s ( la moitié de la liaison )
Organisation :
Central
Données
Boucle locale
Modem
Usager
Modem
- Normalisé par l’ANSI en 1992 ( T1 E1.4 ), c’est une évolution de l’accès primaire RNIS T2.
- Remplace les T2 RNIS ( ERBDB HDB3 ):
Un T2 RNIS demande des répéteurs: 3,6 km = 2 appareils d’extrémités plus 2 répéteurs.
HDSL lui ne demande aucun répéteur sur la ligne => plus simple, plus robuste donc plus fiable.
- Débit limité du fait de la symétrie de la liaison ( inférieur à ADSL descendant ).
- Pas de téléphone TDM ( RTC, RNIS ).
b) SHDSL ( Single pair HDSL ) : Norme G991.2
ou SDSL ( Symetric DSL ) : Norme ETSI. TS 101 524
( ou HDSL 2 aux USA avec autre modulation ) : Norme ANSI non utilisée en Europe.
SHDSL offre les mêmes caractéristiques que HDSL mais sur seulement 2 fils et permet de garder la téléphonie en
parallèle : Câblage : 1 paire torsadée ( 2 fils ) sur 3,6 à 4,2 km maxi
Exemple: Offres OBS pour DSL symétrique: Limite d'atténuation = Seuil d'éligibilité selon débit et nombre de fils utilisés.
débit nominal
Turbo DSL 0,5 S: 1 Mbit/s
Turbo DSL 1 S: 2 Mbit/s
1 paire
2 paires
4 paires
42 dB à 46 dB
33 à 39 dB
/
/
53 à 56 dB
44 à 48 dB
29 à 31 dB
/
62 à 66 dB
55 à 57 dB
41 à 46 dB
28 à 32 dB
NB: Un débit nominal annoncé offre la moitié en sens descendant, la moitié en sens montant
( liaison 2 Mbit/s nominal => 1 Mbit/s up, 1 Mbit/s down )
On ajoute un choix entre mode C ( Crête ) ou G ( Garanti ).
Exemples: TDSL 0,5CS, Liaison à débit crête à 640 kbits/s symétriques avec 75 kbits/s garantis symétriques.
TDSL1CS, Liaison à débit crête, 1,2Mbit/s avec 150 kbits/s garantis symétriques
TDSL2CS, Liaison à débit crête à 2 Mbit/s symétriques avec 250 kbits/s garantis symétriques
TDSL2c500S, Liaison à débit crête à 2 Mbit/s avec 500 kbits/s garantis symétriques
J. Millet
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″Famille″″ VDSL ( Very high bit rate DSL ou BDSL Broadband DSL ) : Norme G993.x
a) VDSL : Norme UIT G993.1
Débit : 12,96 Mbit/s à 51,84 Mbit/s sens descendant,
1,5 Mbit/s à 2,3 Mbit/s sens montant
Câblage : 2 fils sur 1,5 km pour 13 Mbit/s, sur 1 km pour 26 Mbit/s, sur 300 m pour 55 Mbit/s
Organisation :
Central
Boucle locale
Usager
Voix
Voix
Splitter
Splitter
Données
Données
b) VDSL2 : Norme UIT G993.2
Pour augmenter le débit, VDSL2 utilise plus de fréquences. Il existe ensuite différents profils. On peut trouver les différents
spectres à l'adresse http://www.joepeesoft.com/Public/DSL_Corner/DSL_Spectra_VDSL2.html - BandPlanEUR_998
En France, un comité d'experts a défini les caractéristiques du VDSL pour limiter la diaphonie qui ferait que l'on perturberait
trop les lignes des autres abonnés. ( http://www.arcep.fr/fileadmin/reprise/dossiers/degroup/avis-DEX130426-VDSL2.pdf ). On utilise le plan
de fréquences 998ADE17-M2x-A ( B8-11 )
3 bandes de fréquences de download: D1 ( 138 kHz à 3,75 MHz ), D2 ( 5,2 MHz à 8,5 MHz ), D3 ( 12 MHz à 17,664 MHz )
2 bandes de fréquences d'upoload:
U1 ( 3,75 MHz à 5,2 MHz ), U2 ( 8,5 MHz à 12 MHz )
Performances:
Longueur de ligne cuivre
Atténuation
moins de 100 m
à 500m
après 1000 mètres
2 à 5 dB
9 dB
> 18 dB
source: FAI OVH
Débit téléchargement
Débit téléversement
( download )
( upload )
80 Mbit/s
20 Mbit/s
45 Mbit/s
5 Mbit/s
idem ADSL2+
On constate qu'entre appareil actif du réseau et abonné, la longueur de la ligne de cuivre doit être inférieure à 1 km.
Dans la structure classique où les appareils actifs sont dans le central téléphonique avec des sous-répartiteurs dans les rues faits
d’éléments passifs, l’abonné doit être à moins de 1 km du central pour que VDSL2 apporte des performances supplémentaires.
Une solution est de déplacer le NRA pour l’approcher des abonnés: Fibre entre central et NRA puis ligne d’abonné courte. On
parle de NRA-ZO ( Noeud de Raccordement d’Abonnés Zone d’Ombre appelé avant NRA-HD = NRA Haut Débit ).
Sous répartiteur
J. Millet
NRA-ZO
7
Données nationales enquête arcep incluant intention d’investissement en plus situation actuelle = AMII ( Appel à manifestations
d'intentions d'investissement )
( 0,5 % en zone très dense, 1,1 % en zone AMII,
4,8 % sur le reste du territoire )
débit entre ADSL2+ et 30 Mbit/s
10,3 % des 31 millions de lignes ( 1 % en zone très dense, 2,6 % en zone AMII,
6,7 % sur le reste du territoire )
débit supérieur à 30 Mbit/s
6 % des 31 millions de lignes
( 0,6 % en zone très dense, 1,4 % en zone AMII,
4 % sur le reste du territoire )
zone très dense = 6 millions de lignes, zones AMII = 11 millions de lignes, reste du territoire = 14 millions de lignes
performances identiques à ADSL2+
6,4 % des 31 millions de lignes
Une partie de la boucle locale est en fibre optique jusqu’à la proximité de l’usager où on utilisera les fils cuivres déjà installés:
FTTx : Fiber to the x ( x = Home, Business, Curb, Cabinet selon la proximité avec l’usager ): voir cours suivant
Solution propriétaire
MSDSL (Multirate SDSL) ou CDSL (Consumer DSL) ou UDSL (Unidirectional DSL = HDSL sur un seul sens)
Conclusions
Intérêts d’une liaison xDSL ( sauf IDSL = RNIS ):
- Pour l’opérateur, xDSL réutilise les centaines de millions de liaisons en fil de cuivre déjà installées.
- Fournir de nouveaux services.
- S'adapte à la ligne de l'abonné ( caractéristiques différentes pour chaque ligne )
- Fiable: BER = 10-7.
- Touche la majorité des abonnés (80 % des boucles locales ne dépassent pas 6 km dans le monde, 2 km en Allemagne. )
Inconvénients: Distance réduisant le débit, débit non garanti hors offre professionnelle.
Remarque: Le câble utilise la norme DOCSIS: Normes de l'UIT J.222.0, J.222.1, J.222.2, J.222.3
Voir http://doscsis.org qui renvoie pour les normes ( standards ) à http://www.cablelabs.com/specifications/
Même si ces normes ne sont pas celles de xDSL, technologiquement, on retrouve beaucoup de similitudes.
J. Millet
8
xDSL: Offre professionnelle
Voir catalogue et tarifs
http://www.lesprix.francetelecom.com ,
http://www.orange-business.com/fr/entreprise/services-solutions/
- Choix pour un particulier:
Mode
Nombre et type d'adresse IP
rapide ( fast ): ping plus faible, moins de protection contre les erreurs
entrelacé ( interleaved ): ping plus élevé, plus de protection contre les erreurs.
IP fixe, privée ou publique
Remarque: On peut avoir des combinaisons de ces paramètres: Par exemple pour l'opérateur Free:
Modes Interleave pour entrelacé
Fastpath sans entrelacement pour rapide
Patate pour entrelacé avec DSLsafe ( correction logicielle au dessus d'ADSL )
Sérénité pour entrelacé avec plus de marge de bruit
- Choix pour abonnement entreprise: On ajoute des caractéristiques supplémentaires:
- Symétrie / asymétrie des débits de liaison ( SDSL, ADSL chez France Telecom ),
- Le débit crête, débit garanti,
- Le GTR: Garantie du temps de rétablissement,
Exemple: OBS = Orange Business Service intègre les liaisons xDSL des sites de l'entreprise dans une offre globale: TDSL
=> Raccorder sites REGIONAUX (agences commerciales, succursales, sites de maintenance) à un site central (siège social,
centre de recherche, centre de production) dans la même région.
Coût:
+ Abonnement selon débit et distance entre site central et cœur de plaque régionale opérateur
distance « à vol d’oiseau » en Km mesurée entre le Site Central et le centre de la ville cœur de plaque de rattachement
+ Coût de chaque liaison selon type ( débit, symétrie ou non, options )
TDSL A liaison asymétrique
TDSL S liaison symétrique
Exemple: Offres OBS pour DSL symétrique: Limite d'atténuation = Seuil d'éligibilité selon débit et nombre de fils utilisés.
débit nominal
Turbo DSL 0,5 S: 1 Mbit/s
1 paire
2 paires
4 paires
42 dB à 46 dB
33 à 39 dB
/
/
53 à 56 dB
44 à 48 dB
29 à 31 dB
/
62 à 66 dB
55 à 57 dB
41 à 46 dB
28 à 32 dB
NB: Un débit nominal annoncé offre la moitié en sens descendant, la moitié en sens montant
( liaison 2 Mbit/s nominal => 1 Mbit/s up, 1 Mbit/s down )
On ajoute un choix entre mode C ( Crête ) ou G ( Garanti ).
Exemples: TDSL 0,5CS, Liaison à débit crête à 640 kbits/s symétriques avec 75 kbits/s garantis symétriques.
TDSL1CS, Liaison à débit crête, 1,2Mbit/s avec 150 kbits/s garantis symétriques
TDSL2CS, Liaison à débit crête à 2 Mbit/s symétriques avec 250 kbits/s garantis symétriques
TDSL2c500S, Liaison à débit crête à 2 Mbit/s avec 500 kbits/s garantis symétriques
Exemple: Offre '"collecte IP/ADSL" ( ex Turbo IP ) = pour FAI ( zone non dégroupées = bitstream ):
Raccordement en L.L. à 2, 34 ou 155 Mb/s Tarif 2001 pour avoir un ordre d’idée :
Collecte
- 2 Mb/s : coût installation 6100 euros HT; abonnement mensuel : 2900 euros HT
IP/ADSL
- 34 Mb/s : coût installation 12200 euros HT ; abonnement mensuel : 6100 euros HT
Pour FAI
- 155 Mb/s : coût installation 12200 euros HT ; abonnement mensuel : 12200 euros HT
J. Millet
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xDSL: Dégroupage de la boucle locale
Opérateurs alternatifs
Dégroupage de la boucle locale = Des opérateurs alternatifs ( titulaires de la licence L33-1 ) utilisent les moyens de
l’opérateur historique France Télécom sur la boucle locale.
Opérateurs avec réseau national:
- Orange, Free ( Iliad ), N9ufCegetel ( SFR ), Completel ( Dartybox ).
( Alice = Telecom Italia racheté par Free, Tele2 par SFR ayant acheté 9Cegetel,... ).
Opérateurs avec réseaux locaux: Erevia, Axione,...
Ils utilisent les DSP Délégation de Service Public, font le réseau d'accès et se connectent à un FAI.
Pour les opérateurs dédiés aux entreprises:
- Chercher les sites webs des points d'échanges entre opérateurs IX ( Internet eXchange )
( eurogIX, freeIX, fnIX6, LyonIX, mIXt, ParIX, SfInX )
- Recenser les fournisseurs d'accès ( Exemple Lyonix: Renater, Completel, Accelance MSP, Netissime, IS Production,
9Telecom/LDCOM, France Telecom )
Types de dégroupages
- Dégroupage total: Usage de la totalité des de fréquences disponibles; Le client final n'est alors plus abonné de France Télécom..
L'opérateur alternatif loue la boucle locale à l'opérateur historique qui en reste responsable ( Interventions par techniciens FT )
- Dégroupage partiel: Accès partagé à la boucle locale France Télécom : usage des fréquences NON vocales;
Le téléphone est encore fourni par l'opérateur historique. L'abonnement continue d'être payé par l'usager à France Télécom.
Notions associées au dégroupage:
Colocalisation : L'opérateur historique fournit espace et ressources pour hébergement et connexion des opérateurs alternatifs.
Shelter : abri aménagé pour l'installation des équipements d'un opérateur, dans le cadre de la colocalisation.
J. Millet
10
La liaison avec le réseau est décomposée en 3 parties:
Réseau d'accès
Réseau de collecte et transport
= Boucle locale
Réseau du FAI
( fournisseur d'accès à internet )
A partir de cela, on peut affiner les notions de dégroupages Total et Partiel
( Dégroupage = IP par opérateur alternatif. Réseau de collecte et transport par qui ? Avec ou sans téléphone TDM ? )
zone dégroupée
zone NON dégroupée ( bitstream )
IP par opérateur alternatif en passant par son propre réseau de collecte
et transport
avec téléphone TDM
IP par opérateur alternatif en passant par
le réseau de collecte et transport de France Télécom.
L'opérateur alternatif loue une capacité de communication.
Bitstream = IP par opérateur alternatif ( avec abo ft )
avec téléphone TDM
Dégroupage Total = IP par opérateur alternatif
Bitstream ADSL NU = IP par opérateur alternatif,
sans téléphone TDM
sans téléphone TDM
Dégroupage partiel = IP par opérateur alternatif ( avec abo ft )
avec
service
téléphonique
TDM
sans
service
téléphonique
TDM
source: http://extranet.ant.cete-ouest.equipement.gouv.fr/article.php3?id_article=249
Pour les statistiques: Site de l'autorité de régulation des télécommunications ARCEP
http://www.arcep.fr
puis L'actualité de l'ARCEP > Observatoires > Services de télécoms > stat
Cette définition générique recouvre plusieurs options possibles. L'Arcep ( autorité de régulation des Télécoms ) en a défini
cinq ( 3 pour accès à la boucle locale de l'opérateur historique sous une forme dégroupée ).
Option 1 = Accès à la paire de cuivre = Dégroupage total.
Options 2 et 3. Accès à des capacités de transmission de l'opérateur historique ( accès à une partie du débit et de accès
à un circuit virtuel permanent respectivement ) => Trop complexe à mettre en oeuvre ( partage entre des concurrents ).
Options 4: Revente de trafic local par l'opérateur historique,
Options 5: Revente d'abonnement
=> C'est le Bitstream
J. Millet
11
Organisation du réseau, Protocoles utilisés
I) Organisation originelle du cœur de réseau
Sur ce schéma, les DSLAM intègrent la fonction splitter côté réseau et la fonction DSLAM ( Mux data usagers vers BAS ).
Le BAS ( Broadband Access Server ) est chargé de la gestion des communications de données.
= Frontière entre réseau de collecte ADSL et réseau de transport.
= Routage des flux vers les différents opérateurs ( Turbo IP sur le schéma )
Le réseau WAN prévu à l'origine est ATM ( Asynchronous Transfer Mode ). Comme il gère mal le multicast utile pour la
vidéo, il est remplacé par GigabitEthernet.
J. Millet
12
II) Activation de la ligne ADSL ( tout se passe entre modem et DSLAM )
Phase 1 : Auto-tests côté DSLAM et modem ADSL
Phase 2 :Activation de la ligne: Handshaking.
- Le modem envoie 3 fréquences qui indiquent qu'il souhaite une connexion
dans un mode de fonctionnement.
- Le DSLAM répond avec 5 fréquences.
Phase 3 : Phase d’entrainement: Training.
Phase 4 : Analyse des canaux: Analyzing.
Phase 5 : Négociation de la bande passante: Showtime.
On peut échanger des 0 et 1 entre modem et DSLAM.
Dialogues préalables à connexion: Authentification, Configuration
L’utilisateur veut se connecter à son FAI ( fournisseur d’accès à Internet )
réseau FAI
RADIUS FAI
ATM
ATU-R
BAS
PAS
DSLAM
La connexion se fait entre le terminal de l’usager et le BAS ( Broadband Access Server ).
On utilise des encapsulations de niveau 2 qui évoluent entre terminal/ATU-R/DSLAM/BAS.
- Le BAS demande l’identification de l’utilisateur à son PAS ( Plate-forme d’Accès aux Services ).
- Le PAS entame un dialogue avec le serveur RADIUS du FAI ( Remote Access Dial In User Service ) afin :
- d’authentifier l’utilisateur
- d’autoriser la connexion
- d’attribuer une adresse IP à l’utilisateur.
- Le PAS connaît les adresses IP disponibles du FAI qui les transmet au BAS.
- Le BAS affecte une adresse IP au terminal et établit les circuits virtuels ATM du DSLAM au NPA
( Nœud de périphérie ATM ) qui amène au routeur du FAI.
III) Protocoles entre modem et BAS ( Interface U selon intitulé UIT )
xDSL permet d'échanger des 0 et 1 au niveau physique entre modem et DSLAM. Ensuite il faut donner un sens aux
échanges = protocoles.
Différents liaisons sont mises bout à bout pour échanger entre ETTD et Serveur distant.
Importance d'ATM en ADSL/SDSL
Coeur de réseau ADSL conçu pour le protocole WAN ATM ( Asynchronous Transfer Mode )
=> on retrouve des éléments ATM. ( On pensait faire ATM de client à BAS, en fait ATM a été remplacé par GigabitEthernet =
Multicast pour Télévision plus performant ).
Remarque: VDSL2 utilise PTM ( Packet Transfer Mode qui est basé sur EFM Ethernet in the First Mile = IEEE 802.3ah ), voir doc Cisco 887.
J. Millet
13
Niveau physique: HEC, VP, VC
ATM échange des cellules de 53 octets. La taille fixe et la commutation matérielle permet d'aller plus vite
( voir chapitre commutation ).
Couche physique ATM:
HEC = Correction d'erreur portant sur les
4 octets précédents de l'entête ( détecte 1,
2 ou 3 erreurs, corrige au maximum 1
erreur ).
VPI: Identifiant de VP ( Virtual Path )
VCI: Identifiant de VC ( Virtual Circuit )
Une communication est identifiée par le couple VPI,VCI.
Le VP regroupe plusieurs VC ( Channel ) vers la même destination ( Path ).
ATM peut commuter soit une communication ( un VC ), soit un ensemble de communications ( Path ).
ATM gère la qualité de service en définissant différents mode de communication. Pour ADSL, on trouve:
UBR: Unspecifed Bit Rate: Le réseau fait au mieux, ce trafic passe si c'est possible ( pas garanti )
CBR: Constant Bit Rate: Le réseau garantit le débit de cette communication.
Niveau 2: AAL ( ATM Adaptation Layer )
Il existe différents niveaux 2 AAL. Celui utilisé pour ADSL est AAL5.
J. Millet
14
Multiplexage de différents protocoles dans AAL5: RFC 1483 ( remplacée par RFC 2684 )
( Multiprotocol Encapsulation over ATM Adaptation Layer )
AAL n'intègre pas de champ d'entête pour identifier son contenu. Pour envoyer différents protocoles, on utilise les éléments
définis dans la RFC1483:
=> Soit on sépare les protocoles par un couple VP,VC = VCmux ( pas d'entête ajoutée )
=> Soit on met un identifiant dans le contenu de AAL5 = LLC ( Logical Link Control )
Cette notion est importante car on utilise rarement un protocole seul ( IP = pile TCP/IP: IP, ARP pour résolution d'adresse,... )
VCmux n'ajoute pas d'entête
LLC ajoute des entêtes
=> débit conservé pour le contenu.
=> demande plusieurs VP,VC qui sont en nombre limité.
=> perte de débit d'informations.
=> économie de VP,VC qui sont rares.
Protocoles au-dessus d'ATM AAL5
a) Réseau IP privé ou public
Mode Bridged ( Pont ) = Modem
- L'ATU-R ne fait pas de routage IP.
- Le client utilise la ou les adresses IP de son opérateur.
Mode Routed ( Routage ) = Routeur
- L'ATU-R fait routage IP.
- Le client utilise un LAN en IP privées => NAT utilisant l'IP publique de son opérateur.
b) Protocoles au-dessus d'ATM AAL5
Sans PPP
Classical IP
sans ethernet,
résolution d'adresse avec ARPATM
IPoA = RFC1483 Routed
EoA = RFC 1483 Bridged
RFC2684 Routed
RFC2684 Bridged
parfois appelé IPoE ou IPoEoA
avec ethernet
ex: tp, opérateur OVH ( dégroupage total )
sans ethernet
ex: Opérateur FREE ( dégroupage total )
Avec PPP
J. Millet
PPPoA
PPPoE
sans ethernet
avec ethernet
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Sur les schémas précédents, TCP/IP signifie pile TCP/IP ( stack )
=> En particulier, mécanisme de résolution d'adresse ARP
Avant d'envoyer un paquet IP, la source détermine avec le masque si l'IP du destinataire est dans le même réseau.
Si IP src et IP dst sont dans le même réseau, requête ARP en broadcast pour trouver la MAC dst.
Sinon requête ARP en broadcast pour trouver la MAC du routeur qui sera mise en MAC dst.
Mise en oeuvre des protocoles sans PPP
a) CIP ou CLIP ( Classical IP ) = RFC 1577/2225
Attention:
Classical IP est appelé IPoA dans les cours sur ATM ou dans les docs de vieux modems avec interface ATM.
Désormais IPoA signifie RFC1483/2684 routed ( voir la suite ).
Au-dessus du niveau 2 AAL5, on met le niveau 3 usuel = IP => Minimum de protocoles => Meilleur débit.
Classical IP gère le fait de mettre les paquets IP dans des cellules ATM de 53 octets.
Il faut un serveur ARPATM ( ARP over ATM ) sur le réseau pour gérer la résolution d'adresse ( adr IP, adr ATM ).
Problèmes:
- Interface usager ATM
- Pas de gestion de session
- Pas de système de configuration automatique
b) IPoA = RFC 1483/2684 Routed
Au-dessus du niveau 2 AAL5, on met le niveau 3 usuel = IP => Minimum de protocoles => Meilleur débit.
IPoA gère le fait de mettre les paquets IP dans des cellules ATM de 53 octets.
En général le modem/routeur reçoit les paquets IP ( IP privée ) en trame Ethernet,
-> il extrait les informations importantes des entêtes Ethernet et remplit les entêtes RFC 1483/2684 Routed
-> il modifie les entêtes IP ( translation d'adresse ).
Exemple: Accès Internet Free dégroupé freebox
IP
privée,
ARP
IP
privée,
ARP
IP
publique
IP
publique
ETH
ETH
RFC1483
RFC1483
AAL5
AAL5
ϕ Eth
ϕ Eth
ϕ ADSL
ϕ ADSL
PC client
Routeur 1483/2684 routed
192.168.1.x
passerelle = le routeur
DNS = le routeur à définir
Config privée
DSLAM
Config publique ( voir au dessus )
Là encore il n'y a pas de système de configuration automatique sans DHCP WAN ( pb routeur cisco 1760 pour remplacer freebox )
ATTENTION: Les schémas ne présentent qu'une liaison, en pratique le DSLAM relie des milliers d'abonnés.
Remarque: Dans les entêtes du mode 1483/2684 routé, on retrouve un champ PID qui prend comme valeur "EtherType".
( voir plus loin )
c) Ethernet sur ATM = EoA = RFC 1483 Bridged
Le modem place ce qu'il reçoit sur AAL5 grâce à la RFC 1483. Bien que RFC1483 soit utilisée dans les autres protocoles, par
abus de langage, on appelle cette configuration RFC1483.
La norme est d'ailleurs obsolète et remplacée par RFC2684 mais souvent l'appellation 1483 reste.
J. Millet
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Exemple: Mode Bridge ponté du TP ADSL = Ethernet over ATM = EoA
L'ATU-R est en Bridge ponté = RFC1483 Bridged => Transparent pour niveau 3
Le DSLAM doit alors être en Bridge ( ne pas ajouter ou vouloir retirer des entêtes IP, laisse passer le broadcast ethernet )
IP, ARP
IP,ARP
ETH
ϕ Eth
PC client
192.168.1.x
ETH
ETH
RFC1483
AAL5
ϕ Eth
ϕ ADSL
Modem Bridge
ETH
RFC1483
AAL5
ETH
ϕ ADSL
ϕ Eth
DSLAM Bridge
ETH
ϕ Eth
PC serveur
192.168.1.y
Bridge: Rien à configurer
=> Il faut gérer les IP entre les 2 entités distantes
Problèmes: => Trous de sécurité car on ne peut employer l’authentification.
=> Pas de qualité de service de bout en bout.
=> Pour l’attribution des paramètres IP automatique comme avec PPP ( négociation IPCP) il faut un DHCP WAN
( réseau Free en dégroupage total ) que tout appareil ne sait pas gérer.
Avantage: Meilleur rendement de protocole ( peu d'encapsulations ).
Remarque: Programmation de routeur Cisco
RFC 1483/2684 Bridged
- Pas de routage ( no ip routing )
- Définition d'un pont ( bridge 1 protocol ieee) avec
choix de gestion de spanning tree
- Association de 2 interfaces par le pont ( dans chaque
interface: bridge-group 1 )
RFC 1483/2684 Routed
- Pas de définition bridge
- Mais usage de la NAT
( dans l’interface ATM ip nat outside,
dans le LAN ip nat inside )
Mise en oeuvre des protocoles avec PPP ( Point to Point Protocol )
L’accès à internet par RTC utilise PPP ( Point to Point Protocol dérivé de HDLC )
Un serveur AAA ( Access And Accounting )
=> l'authentifie ( demande puis analyse login, mot de passe )
=> lui donne en retour automatiquement les paramètres réseaux
=> Config automatique pour grand public.
En ADSL, on a
- côté réseau WAN à l'origine: ATM ( adapté à gestion QOS pour multimédia )
- du PPP pour configuration usager car on veut réutiliser les infrastructures existantes RTC,
- chez l'usager : de l’ethernet car souvent l’installation d’usager sera un LAN.
a) PPPoA: PPP sur ATM ( RFC 2364)
Implémentation réseau par routeur faisant translation d’adresse puis modem ADSL en PPPoA comme les routeurs
RNIS => Performances limitées, les postes sont « noyés » dans le réseau.
J. Millet
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b) PPPoE: PPP sur Ethernet ( RFC 2516 )
Dans l’exemple chaque machine sur le LAN a PPPoE => PPPoE peut être utilisé par plusieurs machines raccordées sur un
même brin Ethernet, pour ouvrir des sessions PPP vers plusieurs destinations.
Remarque: Il faut que le DSLAM soit en bridge pour laisser passer le broadcast ethernet
Avantages de PPPoE :
- Avantages de PPP ( authentification, allocation d’adresse,… )
- Utilisable avec des anciens CPE RFC1483 qui n’ont pas PPPoA ( pile logicielle sur PC client ).
- Chaque usager peut avoir sa propre pile PPP. Le contrôle d’accès, facturation et type de service peuvent être
traité par usager et non par site : Le fournisseur d’accès « voit » chaque usager.
- Accès à des destinations multiples ( plusieurs sessions PPPoE par PVC ) ( dynamic service selection )
Remarque : PPPoA permet désormais aussi ces sessions multiples simultanées mais avec du matériel plus complexe qui
gèrera les différentes liaisons: Multiple simultaneous PPPoA sessions.
Désavantages de PPPoE :
- PPPoE utilise aussi RFC1483 ce qui rend possible des orages de broadcast.
- Destinations multiples suppose que chaque client ait sa pile PPPoE.
- Mauvais rendement de protocole ( beaucoup d'encapsulations ).
J. Millet
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Sur le schéma précédent, on voit que PPPoE ajoute 6 octets d'entêtes.
Établissement de session PPPoE:
Phase PPPoED ( PPPoE Discovery )
1) Envoi en broadcast de requête PPPoE Discovery PADI ( PPPoE Active Discovery Initiation )
2) Un serveur PPPoE voyant cette requête répond en offrant ses services = PADO ( PPPoE Active Discovery Offer )
3) Le client choisit avec lequel des serveurs il veut se connecter = PADR (PPPoE Active Discovery Service Request )
4) Le serveur choisi répond qu'il a bien compris: PADS (PPPoE Active Discovery Session-confirmation )
Phase PPP
On enchaine les échanges pour configuration de ligne = LCP ( Link Control Protocol )
En particulier on a l'authentification ( par exemple CHAP ), la configuration IP ( IPCP IP Control Protocol ),...
Ensuite il y aura les échanges avec NCP.
Enfin on fermera la session PPP ( LCP link Termination ) .
Fin de session PPPoE
Après fermeture de session PPP, le client PPPoE enverra PADT (PPPoE Active Discovery Termnation )
J. Millet
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Sources d'informations complémentaires
-> 4 protocoles usuels entre modem et DSLAM ( interface U selon intitulé UIT et Broadband forum = ex adsl forum )
http://www.broadband-forum.org/technical/download/TR-043.pdf
-> Généralités: http://www.broadband-forum.org/technical/download/TR-101_Issue-2.pdf
-> Discussion sur MTU: http://lafibre.info/techno-du-web/pppoa-pppoe-ipoa-ipoe/
Application concrète: Remplacement de Freebox
Exemple: Accès Internet Free dégroupé sans freebox ( dégroupé = DHCP WAN, en non dégroupé il faut utiliser ppp )
avec Dlink
DVA-G3340S
Routeur en "Static IP address" => VP,VC = 8,36
IP = son IP donnée par opérateur a.b.c.d,
masque 255.255.255.0,
passerelle a.b.c.254
DNS: IP DNS free 212.27.54.252 ( sinon certains sites ne marchent pas )
"1483 Routed IP VCmux" => Routage, pas 1483 Bridged IP
(Si on met IPoA, il veut une adr IP de ARP Server Access)
PC en IP privée avec passerelle = IP routeur, comme DNS ( 192.168.1.1 par défaut )
J. Millet
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avec routeur Cisco (config)#interface fastethernet 0/0
no shut
ip address 192.168.0.1 255.255.255.0
ip nat inside
(config)#interface atm 0/0
no shut
no ip address
no atm ilmi−keepalive
dsl operating-mode auto
(config)#interface atm 0/0.1 point−to−point
ip address dhcp
OU
mettre l’adresse IP publique
ip nat outside
pvc 8/36
encapsulation aal5mux ip
(config)# ip nat inside source list 1 interface atm 0/0.1 overload
(config)# ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 ATM 0/0.1
(config)# access−list 1 permit 192.168.0.0 0.0.0.255
= NAT avec LAN en 192.168.0.x
Rem: Ajouter le DNS au LAN:
dns-server 212.27.54.252 212.27.53.252
Rem: La Freebox utilise dhcp sur wan, si le routeur ne sait pas le faire ( 1760 ), mettre ip publique dans atm 0/0.1.
Même avec "ip address dhcp client-id fastEthernet 0/0" en mettant la "mac-address" de sa freebox à fe0/0 le DHCP
WAN ne fonctionne pas comme le montre "debug dhcp detail ).
=> Pas d'authentification, pas de voix, pas de vidéo car on a configuré ici un seul port
( on peut affecter une autre config ATM à un autre port ethernet du routeur => Voix, vidéo )
Entêtes des trames RFC1483/2684
Encapsulation LLC en mode ponté: RFC 1483/2684 Bridged
LLC Mode Ponté avec Ethernet 802.3 ( indiqué par OUI, le PID indiquant si on transmet le FCS Ethernet ou pas )
LLC
OUI
PID
PAD
Adr Dest
suite trame MAC
Organism Unique
Protocol
avec FCS si PID=0x00 01
( 3 octets )
( 2 octets )
MAC
Identifier
Identifier
sans FCS si PID=0x00 07
( 6 octets )
( bridged-no-fcs mpoa )
( 3 octets )
( 2 octets )
DSAP SSAP Contrôle
0x00 0x01
0x00 0x00
ou
0xAA 0xAA
0x03
0x00 0x80 0xC2
0x00 0x07
si PID=0x000E => trame de gestion de spanning-tree "hello packets"
( toutes les 2 s par défaut )
Encapsulation LLC en mode routé: RFC 1483/2684 Routed
sans PDU IP
LLC
NLPID
( 3 octets )
( 1 octet )
DSAP SSAP Contrôle Identifiant
couche
0xFE 0xFE
0x03
PDU
( jusqu'à 216 – 4 octets )
protocole
PDU
avec PDU IP: Dans le cas de PDU IP ( indiqué par valeur de LLC ), un entête SNAP ( OUI et PID ) remplace NLPID
LLC
OUI ( 3 octets )
PID ( 2 octets )
PDU
Organism Unique
Protocol Identifier
( 3 octets )
Identifier
DSAP
0xAA
SSAP Contrôle
0xAA
0x03
Si OUI = 0x00-00-00 => PID est un "EtherType"
( 0x800 = IPv4, 0x806 = ARP,... )
Encapsulation VCmux en mode routé: VCmux Routed
PDU AAL5 = PDU du protocole routé
Encapsulation VCmux en mode ponté: VCmux bridged: On ajoute un champ PAD
Si c'est Ethernet
PAD
Adr MAC Dest
Suite Trame Ethernet
( 2 octets )
( 6 octets )
0x00 0x00
J. Millet
21
FCS d'Ethernet en option
( selon le circuit virtuel et choix de
configuration )
J. Millet
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IV) Protocoles utilisés côté réseau ( BAS à matériel FAI ) : Norme TR025 de ADSL Forum
Si on ferme la liaison PPP au niveau du BAS, le plus simple en protocole pour du BAS au matériel du FAI est IP sur
ATM ( Classical IP ). Mais à chaque abonné, il faut un VC ATM => Impossible .
=> On regroupe les communications entre BAS et FAI vers les mêmes destinataires sur un seul VC ATM = Agrégation.
=> tunelling L2TP ( Layer 2 Tunneling Protocol ) si l'usager utilise PPP.
L2TP requiert un CPE utilisant PPP !
Le BAS ne ferme plus la session PPP
la prolonge.
mais
Une session L2TP est établie par la création d'un tunnel entre un LAC et un LNS :
- LNS : L2TP Network Server ( voir TR032 du DSL Forum ).
Il termine la session L2TP ( = fin d’utilisation de L2TP, ne pas confondre avec fin de communication ).
Souvent il termine aussi la session PPP comme un serveur d’accès distant en RTC.
L'opérateur alternatif en non dégroupé installe son LNS, fournit à France Télécom les adresses IP
des LNS ( Cela peut être pour un service une même adresse de LNS nationale ou une adresse par service et
par plaque ADSL ; Les adresses de LNS doivent être publiques ).
- LAC : L2TP Access Concentrator ( respecte la recommandation DSL Forum TR-032 de l’ADSL Forum ).
Il réalise l’agrégation de session PPP dans un tunnel L2TP.
La fonction de LAC est assurée dans le réseau France Télécom par le BAS ;
France Télécom fournit à l'opérateur alternatif les adresses IP des LAC :
Les adresses des LAC sont différentes par service et par BAS interface.
L’établissement des tunnels L2TP pourra être effectué selon deux modes :
- L2TP statique : Etablissement d'un tunnel L2TP toujours vers le même LNS identifié par l'opérateur alternatif.
- L2TP dynamique : Informations relatives aux tunnels L2TP stockées dans le serveur RADIUS du client Turbo IP:
Les coordonnées du tunnel (adr IP du LNS, secret, etc.…) sont envoyées par le serveur
RADIUS du client Turbo IP au PAS FT qui les relaye vers le BAS.
Le schéma suivant présente l'établissement d'un tunnel L2TP et d'une session PPP pour L2TP dynamique :
PHASE 1
Echanges d’attributs RADIUS pour l’établissement du tunnel L2TP entre le LAC
Etablissement du situé sur le BAS et le LNS situé sur un équipement du client FT
1. Demande de connexion de l’utilisateur : envoi du couple identifiant/mot de passe
tunnel L2TP
2. Envoi d’un message RADIUS access_request par le BAS vers le PAS
3. Relais de la requête par le PAS vers le serveur RADIUS du client Turbo IP
4. Envoi du message access_accept en cas d'acceptation de la demande de connexion par le serveur
RADIUS du client Turbo IP vers le PAS
5. Relais du message vers le BAS par le PAS
6. Le BAS établit le tunnel L2TP
PHASE 2
Etablissement de
la session PPP
J. Millet
Etablissement de la session PPP de l’utilisateur dans le tunnel établi à la phase 1
7, 8 et 9. Echanges entre LNS - Serveur RADIUS du client Turbo IP
Le BAS est transparent lors de cette phase.
23
Etape 4 :
Le serveur RADIUS du client turbo IP
examine le nom d’utilisateur et le
domaine du FAI. Il en déduit le profil
à utiliser :
- Adresse IP du LNS
- Mot de passe pour le tunnel
…
Etape 6 :
Une fois le tunnel établi, le LAC
transmet la demande de session PPP au
LNS par le tunnel L2TP.
La terminaison de la session PPP
( pas de la communication ! ! ! )
requiert l’authentification d’usager.
Le client PPP reçoit alors une adresse
IP, de DNS.
J. Millet
24
Synthèse pour PPPoA
Synthèse pour PPPoE
J. Millet
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Boucle locale Fibre = FTTH
( Fiber To The Home )
I) Types de liaison fibre
FTTx
La fibre est utilisée sur tout ou partie de la boucle locale. Selon la partie fibrée, on utilise le nom:
FTTC = Fiber To The Curb ( Cabinet ) = Fibre au SR = NRA-MED et VDSL
FTTB = Fiber To The Building = Fibre jusqu'à l'immeuble
FTTH = Fiber To The Home = Fibre chez l'abonné
Point à Point / GPON
On s'intéresse au cas où la boucle locale est complètement en fibre = FTTH
On distingue les technologies de liaison par fibre selon qu'elles sont
actives ou passives,
point à point ou multipoints.
Point à point ( P2P ) / Multipoint:
P2P:
1 abonné = 1 fibre
=> grosse infrastructure, limitation du nombre d'abonnés
=> plus de débit disponible ( si le coeur de réseau le supporte )
En liaison multipoint:
multiplexage sur une partie de la liaison
=> infrastructure moins importante
=> moins de débit max
Composants d'un réseau optique
- OLT ( Optical Line Termination ) = Terminal optique côté opérateur
- ONT ( Optical Network Termination ) = ONU ( Optical Network Unit ) = Terminal optique chez l'usager
- Splitter = Multiplexage / Démultiplexage dans le cas du réseau passif.
- Commutateur / Routeur optique: Dans le cas d'un réseau actif, ils vont gérer le trafic.
J. Millet
26
Actif / Passif
Dans la cas du réseau actif, on utilise
des commutateurs/routeurs qui gèrent
le trafic.
Dans le cas passif multipoint, on utilise
des PON qui vont "éclater" le trafic vers
différentes destinations sans faire de
sélection: Splitter
Le réseau ne sélectionne pas, le terminal
ONT ( Optical Network Termination )
chez l'usager le fera.
L'ONT est parfois aussi appelé ONU
( Optical Network Unit )
Il existe différents types de PON, en France on utilise le GPON ( GigabitEthernet PON ) = norme G984.
- GPON: Orange et SFR ( 9Cegetel ).
- P2P: Free, SFR ( 9Cegetel ).
Avantage économique de GPON: En GPON, on regroupe jusqu'à 64 fibres d'abonnés vers 1 seule => Cela limite le diamètre
des câbles et donc le coût du génie civil ( marginal quant on utilise les égouts, important sinon ).
Avantage technique de FTTH P2P: L'abonné utilise la totalité de la bande passante disponible alors qu'en GPON on divise la
bande passante disponible par le nombre d'abonnés raccordés sur la même fibre.
J. Millet
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II) GPON ( GigabitEthernet PON )
Architecture GPON
On place des coupleurs pour multiplier les lignes. En GPON, on peut avoir une division maximale de 64 ( Orange utilise 2
coupleurs 1x8 puis 1x8 ).
Débit:
Le débit maximal descendant de GPON est 2,5 Gbit/s.
Si on veut fournir un débit de 100 Mbit/s garanti à l'abonné, cela limite les coupleurs à un facteur
2500/100 = 25.
En fait on suppose que les 64 abonnés ne télécharge pas à 100 Mbit/s simultanément…
Longueurs d'ondes utilisées:
Pour GPON, on utilise les longueurs d'ondes de lumière dans la fibre:
- Flux descendant = 1490 nm Voix et Données
- Flux descendant = 1310 nm Voix et Données
- Pour la télévision, soit on utilise une autre longueur d'onde 1550 nm avec insertion optique,
( Video RF = Radio Frequency ) soit on utilise le flux descendant de données = Vidéo sur IP avec
insertion dans l'OLT.
Illustration: onglet photos à http://www.ariase.com/fr/reportages/deploiement-ftth-orange-4.html
Remarque: La version 2 est prévue: Après Gpon :
10-GPON
TWDM-PON
Voir http://lafibre.info/gpon/10-gpon-twdm-pon/
Gestion des échanges GPON
La configuration est plug and play = Gestion dynamique par OLT selon les requêtes des ONU.
a) Problème de gestion des échanges
GPON est une liaison P2MP ( Point to Multi-Point ).
- Point = OLT dans me NRO
- MultiPoint = ONU chez les abonnés
=> Il faut donc un moyen pour - qu'en sens descendant un ONU sache si les paquets qu'il reçoit lui sont destinés.
- qu'en sens montant il n'y ait pas de collision
J. Millet
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b) Fonctionnement = Trames GTC / Encapsulation GEM ( norme G984.3 )
Sens descendant: Comme l'OLT est le seul émetteur en sens descendant, il n'y a pas de problème de collision.
Envoi les uns après les autres = TDM ( Time Division Multiplex ).
Envoi de trame de durée fixe = 125 µs ( trame GTC de longueur fixe = débit x 125 µs )
- L'OLT reçoit des trames ethernet de taille variable.
- Il les place dans des trames GEM ( GPON Encapsulation Method ) avec PORT-ID dans l'entête qui identifie le destinataire.
La longueur des trames GEM ets variable ( source: http://www.dspcsp.com/lectures/PON.ppt )
Remarque: La charge utile GEM est chiffrée selon AES ( chaque ONU a une clé ).
- L'OLT forme ensuite une trame GTC ( GPON Transmission Convergence ) qui regroupe plusieurs trames GEM.
Ces trames GTC sont de durée fixe 125 µs. Voir Norme G.984.3
( leur taille dépend du débit : sens descendant 38880 octets pour débit 2,48832 Gbit/s
sens montant 19440 octets pour débit 1,24416 Gbit/s).
J. Millet
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Ces trames GTC sont faite
- d'une entête PLOu ( Physical Layer Overhead )
- de la charge utile ( GTC payload ) = conteneur d'information = les GEM.
=> moyen pour qu'en sens descendant un ONU sache si les paquets qu'il reçoit lui sont destinés:
L’ONU filtre le flux de trames GEM selon le champ d’entête GEM Port ID sur 12-bit
= Il ne garde que celles qui concernent ses Port-IDs.
Sens montant: Une partie de la liaison regroupe les flux montants. Pour éviter les collisions, GPON utilise en sens montant
le partage par Temps TDMA
1 ONU émet, les autres se taisent, puis c'est un autre,…
Le temps pendant lequel l'ONU parle est défini par l'OLT:
Dans la trame descendante, l'entête PCBd ( Physical Control Block Downstream ) contient le champ
US BW Map ( Upstream Bandwith Mapping ) qui inclut:
- Alloc_ID = Quel ONU
- Start = N° du slot de trame montante de début autorisé
- End = N° du slot de trame montante de fin autorisé
=> moyen pour qu'en sens montant il n'y ait pas de collision:
L’OLT alloue des slots de début et de fin à un ONU.
= L'ONU ne peut émettre en sens montant que s'il a l'autorisation de l'OLT.
J. Millet
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L'OLT qui attribue la parole aux ONU pour éviter les conflits en sens montant.décide donc du débit = Allocation de bande
passante selon u algorithme de gestion de DBA ( Dynamic Bandwith Allocation )
Exemple: Déploiement version 1 d'Orange
1) Dans un NRA ( noeud de raccordement d'abonnés ou NRO Nœud de raccordement optique ), le point de départ de la fibre
est l'OLT ( Optical Line Termination ), baie optique qui regroupe toutes les fibres d'une même zone d'habitation, équivalent du
DSLAM pour l'ADSL.
Orange a choisi le GPON (Gigabit Passive Optical Network) avec
les flux de 64 abonnés sur une même fibre.
Un OLT comprend 3 baies de 20 cartes chacunes, une carte optique
comptant deux fibres => Orange peut connecter environ 7.600
clients sur un OLT qui fait moins d'un mètre carré.
Exemple: OLT de marque Alcatel: 7342 ISAM
( sur la gauche: liaisons avec coeur de réseau,
sur la droite liaisons vers répartiteur numérique )
2) De l'OLT, la fibre arrive sur un répartiteur numérique, point final de l'installation dans les centraux de raccordement et
point de départ vers les domiciles des clients.
Plateaux d'épanouissement
Ils sont fait de cassettes permettant l'épissurage et
le lovage = enroulement (lover =enrouler un cordage
c'est à dire stockage de surlongueurs des pigtail =
demi jarretière = 1 connecteur d'un côté, nue de l'autre ).
Chaque cassette garantit également un rayon de courbure
minimal aux surlongueurs qui y sont lovées ainsi qu'à
leur arrivée dans les raccords. )
J. Millet
31
3) Sur la boucle locale, on passe par des
PDZ: Point de Distribution de Zone,
PE: Point d'Eclatement,
PRI Point de Raccordement Immeuble,
PB: Point de Branchement,
PO: Prise Optique.
La fibre part du NRA est arrive à un premier coupleur: PDZ (point de distribution de zone). Elle est divisée en huit.
Chacune des 8 fibres arrivent à un second coupleur: PE ( point d'éclatement ). Elles sont de nouveau divisées en huit
=> 64 fibres en fin d'arborescence.
Boite de protection d'épissure BPE placée dans
PDZ: Point de Distribution de Zone
ou PE: Point d'éclatement
On place un coupleur dans une chambre
( infrastructure souterraine pour câblage
métallique, fibre, câble )
J. Millet
32
Exemple de coupleur:
4) Chacun des 64 fibres arrive au pied de son immeuble dans un PRI (point de raccordement immeuble) .
PRI: Point de Raccordement Immeuble
Un opérateur intervient pour un immeuble. Dans un local commun de
l'immeuble, il installe un Boîtier de Répartition Immeuble (BRI).
Ce boîtier va accueillir le réseau fibre de l'immeuble ainsi que les
réseaux fibres des autres opérateurs (interopérabilité).
5) Depuis le PRI, l'opérateur qui câble l'immeuble distribue des fibres aux étages dans des PB (points de branchement) via la
colonne technique de l'immeuble.
PB: Points de branchement
étage par étage
6) Enfin on relie le PB de l'étage au domicile de l'abonné.
On fait passer une fibre du PB vers le domicile de l'abonné ( soit dans une gaine dans les murs = pose d'un fourreau vide appelé
"l'aiguille" puis glissement du câble de fibre à l'intérieur. Au pire pose apparente le long des murs ).
On arrive à la PO, prise optique.
Il reste à relier la fibre dans le PB qui vient du réseau, à celle qui va du PB au domicile = Epissurage.
On mesure alors les performances de la ligne ( en moyenne 17 à 20 dB ).
J. Millet
33

Réseaux d`accès - Jérôme Saint

Transcription

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