ADSL Introduction - Aldevar

ADSL
Introduction ........................................................................................................................... 2
Les situations d’accès à l’ADSL ...................................................................................... 3
Les choix techniques .......................................................................................................... 4
Les distances et les débits ........................................................................................... 4
Le multiplexage des fréquences ................................................................................ 4
Les canaux ......................................................................................................................... 4
La modulation ................................................................................................................... 5
La connexion ADSL ............................................................................................................. 6
Les caractéristiques des offres................................................................................... 7
Les avantages ................................................................................................................... 7
Vitesse théorique et vitesse pratique .................................................................. 7
Ce qu’il faut............................................................................................................................ 8
Configuration..................................................................................................................... 8
L’architecture ADSL ............................................................................................................ 9
Le matériel spécifique...................................................................................................... 10
Le DSLAM.......................................................................................................................... 10
Le BAS (Broadband Access Server) ....................................................................... 11
Le modem......................................................................................................................... 13
Le splitter et le microfiltre.......................................................................................... 13
Le dégroupage .................................................................................................................... 14
Présentation..................................................................................................................... 14
Pourquoi le dégroupage .............................................................................................. 14
Comment le dégroupage ............................................................................................ 14
Les 3 situations de connexion .................................................................................. 14
Les protocoles ..................................................................................................................... 16
PPPoA ................................................................................................................................. 16
PPPoE.................................................................................................................................. 16
ADSL contre CABLE........................................................................................................... 17
Annexe ................................................................................................................................... 18
HDSL................................................................................................................................... 18
SDSL ................................................................................................................................... 18
VDSL ................................................................................................................................... 18
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ADSL
Introduction
La connexion à Internet par modem RTC constitue un goulot d’étranglement important dans
le circuit des données. La connexion se fait par la paire torsadée cuivrée, prévue au départ
pour téléphoner. Cette paire ne pouvait, pensait-on, dépasser quelques dizaines de Kbit/s.
Mais cette restriction est due à la limitation de la bande passante du circuit à 3300 hertz (100 à
3400 hertz) au niveau du central téléphonique (limitation qui était justifiée par le besoin de
transporter uniquement de la voix).
En fait, les possibilités des fils de cuivre sont sous-utilisées et les caractéristiques physiques
des lignes d'abonnés permettent de supporter la transmission de signaux à des fréquences
pouvant atteindre 1Mhz.
En modifiant les modems, il est donc possible d'optimiser l'utilisation de ces lignes et il
apparaît que, en fonction de la distance séparant l'abonné de son central téléphonique, les
paires de cuivre peuvent supporter des débits allant de 1,5Mbits/s à 10Mbits/s, c'est à dire
capables enfin de transporter de la vidéo (mini 331Kb/s).
La technique la plus répandue pour répondre à ce problème est l’ADSL qui est une
technologie récente d’accès à Internet offrant les avantages d’être bon marché, de fournir un
débit très correct et de laisser la ligne disponible pour une communication téléphonique.
L'ADSL utilise la ligne téléphonique habituelle. Le principe technique de l'ADSL est de
faire passer les données Internet et les communications vocales en même temps par la
prise téléphonique, en utilisant différentes fréquences. De plus, la réception et l'envoi de
données sont dissociés au niveau débit( Le A de ADSL signifiant Asymetric), ce qui
permet de télécharger plus rapidement que d'envoyer des données ainsi que d'envoyer des
données sans pour autant limiter sa vitesse de téléchargement.
C'est une technologie faisant partie de la famille xDSL : Digital Suscriber Line, qui comprend
d'autres éléments comme le VDSL utilisés dans d'autres pays (voir annexe). Le principe reste
le même pour toutes les techniques.
ADSL signifie Asymetric Digital Suscriber Line.
La palette des technologies en présence
Equipement
Modem
RNIS (Numeris)
ADSL
Câble
Vitesse
33.6Kbps
64ou128Kbps
640Kbps émis /1,5-8Mbps en réception
500Kbps à 10Mbps
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ADSL
Les situations d’accès à l’ADSL
Pour se connecter à l’internet via l’ ADSL, les situations types ne sont pas très différentes des
situations plus classiques type RTC ou RNIS.
Les différentes situations sont :
- poste isolé avec modem (la connexion se fait par carte Ethernet ou interface USB)
- réseau local partageant un accès par un routeur et un modem Ethernet (ou boîtier
intégrant les 2 fonctions). Certains routeurs assurent en plus une connexion WIFI.
Le réseau ADSL constitue le réseau d’accès. Il débouche sur un réseau large bande (ATM)
ou se trouve le fournisseur de service (ISP ou FAI) qui permet l’accès à Internet.
L’ADSL permet aussi d’accéder à un réseau d’entreprise (la sécurisation est conseillée).
Au niveau couches protocolaires, la ligne ADSL du client vers le commutateur du central
(appelé DSLAM) est la suivante :
Couche liaison
Couche physique
ATM
ADSL
En sortie du DSLAM, on a ceci :
Couche liaison
Couche physique
ATM
SDH
La condition Sine qua non:
Etre situé dans une zone de déploiement de l'ADSL pour un opérateur ADSL.
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Les choix techniques
Les distances et les débits
L’’ADSL offre un débit maximal descendant (d'Internet vers l'abonné) de 8,2Mbit/sec et un
débit maximal montant (de l'abonné vers Internet) de 1 Mbit/sec. Cependant, ces
performances ne sont pas possibles sur une grande distance (plus de 5 km) et les solutions
commerciales grand public proposées en France actuellement limitent débit descendant à
1024Kbit/sec et le débit montant à 128Kbit/sec en zone non dégroupée.
Le multiplexage des fréquences
Les fréquences de la liaison entre abonné et central, sont divisées en trois canaux bien
distincts.
- Le haut de la bande (1MHz) est réservé au canal descendant (central vers abonné) à débit
élevé (8Mbits/s maximum).
- En milieu de bande (entre 300 et 700KHz), se trouve un canal bidirectionnel à débit moyen
utilisé pour émettre les données
- Le troisième canal est réservé soit à la téléphonie analogique classique (entre 0 et 4KHz) soit
au RNIS (entre 0 et 80KHz).
ADSL fonctionne en full duplex grâce à un multiplexage fréquentiel, permettant de faire
transiter simultanément les signaux montant (upstream)et descendant (downstream)
accompagnés également des signaux portant la voix téléphonique. Pour gagner encore en
largeur de bande, et donc en débit, on peut envisager de rapprocher les deux espaces de
fréquences mais il faut alors annuler les perturbations (phénomène d'écho) que subissent les
signaux montant et descendant émis simultanément.
Les canaux
Les différents signaux sont transmis selon la technologie DMT (Discrete MultiTone) qui
divise la totalité de la bande passante en 255 sous-canaux d'une largeur de 4,3 kHz. Ainsi, le
1er canal est réservé à la téléphonie. Les canaux 2 à 6 servent à séparer la voix des données
informatiques. Le flux montant occupe les 32 canaux suivants et le flux descendant tous les
canaux restant, dans le cas où aucune zone de fréquence ne sépare les deux sens de
communication et que l'annulation d'écho est en place. Le fait que la largeur de bande
montante soit plus faible que la descendante explique le terme asymétrique dans la
dénomination ADSL. De plus, certains sous-canaux sont utilisés pour la gestion de la
transmission.
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La modulation
Chacun des sous-canaux est modulé indépendamment en utilisant la technique du QAM
(Quadrature amplitude modulation), qui est une méthode de modulation d'amplitude de deux
porteuses en quadrature (4 niveaux d'amplitude). Avant tout transfert de données, une
procédure de négociation (handshake) est mise en place pour mesurer la qualité de la
transmission et l'adapter en fonction de la ligne. On appelle cette technique rate adaptative,
car elle est capable de diminuer le débit si la qualité de la transmission se dégrade.
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La connexion ADSL
La mise en place d’une connexion nécessite l’usage de filtres de fréquences pour séparer les
données informatiques (ADSL) et la voix.
L'ADSL requiert une petite modification de la prise téléphonique. Un nouveau câble
sort de la prise téléphonique pour se brancher dans un filtre. Ce filtre est relié au
modem ADSL, puis ce modem ADSL est relié à une carte réseau.
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Les caractéristiques des offres
-
Les débits proposé sont en perpétuel évolution : ils varient actuellement d’un
minimum en réception de 128 kbits/s à un maximum de 1 Mbits/s ou 5 Mbits/s
selon que l’on se trouve en zone dégroupée ou non
-
La réception et l'envoi de données ne sont pas limitées en quantité comme c'est le
cas pour le câble.
-
La connexion est permanente mais certains opérateurs ADSL doivent déconnecter
l'ordinateur du client une fois toutes les 24 heures, tout du moins pour l'instant
(notion IP statique ou dynamique).
-
La connexion à Internet s'effectue rapidement, moins d'une dizaine de secondes en
général.
Les avantages
1. Maîtrise du budget. Le forfait inclut le prix des communications. Le temps de
connexion est donc illimité.
2. Plus de limitation du volume des données envoyées comme reçues.
3. Ligne téléphonique disponible. Modem et téléphone utilisent la même ligne mais les
données sont dissociées en fonction de leur nature. Il est possible de surfer sur Internet
ou de recevoir ses mails tout en téléphonant.
4. Le flux d'informations est rapide, fluide et donc plus riche. Le débit d'un modem
ADSL est en moyenne 10 fois plus élevé que celui d'un modem classique. Navigation
et téléchargement plus fluide et plus rapide.
Vitesse théorique et vitesse pratique
Au tout début de l'ADSL, les débits observés étaient très inférieurs aux débits
théoriques maximums. Au fur et à mesure, les problèmes techniques ont été réglés
mais il reste de grandes disparités de débit entre les différents opérateurs ADSL et les
différents Fournisseurs d'Accès à Internet ADSL.
Cependant les débits ne sont pas garantis la plupart du temps (à moins de souscrire
un abonnement professionnel mais plus onéreux), et il se peut, que par endroits et dans
des cas particuliers, les débits soient éloignés des maximums théoriques.
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ADSL
Ce qu’il faut
-
un ordinateur avec une configuration minimale en processeur, mémoire et
disque
Un interface réseau : carte ethernet ou port USB
Un modem Ethernet ou USB acheté ou loué au FAI. Les modems Ethernet ont
tendance à devenir plus rares, et les fabricants préfèrent vendre des modems se
branchant sur port USB.
Une prise téléphonique à moins de quelques mètres de votre ordinateur
Un abonnement téléphone fixe à France Télécom (sauf en zone totalement dégroupée)
Un abonnement ADSL
Un filtre ADSL : celui-ci est fournie par la société vous fournissant l'ADSL.
Désormais ces filtres sont, la plupart du temps, inclus dans les modems ou la prise
téléphonique.
Un routeur à acheter si on veut partager sa connexion.
Configuration
La configuration d’un poste ne pose pas de problèmes spécifiques. Il faut configurer :
- l’adresse IP, le masque de réseau : elle peut être fixe mais la plupart du temps c’est le
FAI qui l’affecte dynamiquement (DHCP).
- la passerelle (si routeur installé)
- les adresses des serveurs DNS
- un driver pour la carte Ethernet
- un driver pour le modem (fourni par le FAI)
- un kit de connexion (outils de test de la connexion)
Note
IL convient de distinguer normalement fournisseur d’accès (FAI) et fournisseur de service
(ISP en Anglais). France Telecom est un fournisseur d’accès, free un fournisseur de service.
Mais en zone dégroupée c’est la même société qui joue les 2 rôles.
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L’architecture ADSL
ADSL s’appuie sur un backbone constitué d’un réseau ATM
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Le matériel spécifique
Les plaques de raccordement (modems) chez France Telecom sont fournis par Alcatel ou ECI.
Le DSLAM
Le DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) est un équipement généralement
installé dans les centraux téléphoniques assurant :
-
le multiplexage des données vers le réseau ATM via une un interface SDH à 155
Mbits/s.
-
La modulation/démodulation du signal ADSL grâce à ses modems intégrés.
-
La séparation vois et données grâce à ses filtres POTS intégrés.
Il y a 2 types de DSLAM :
-
le DSLAM principal qui est raccordé directement à ATM
-
le R-DSLAM (Remote-DSLAM) : multiplexeur déporté utilisé pour les usagers
éloignés des centraux qui doit être relié à un DSLAM.
Cet élément n’accueille pas seulement des cartes ADSL mais peut aussi accueillir
différents services DSL tels que SDSL ou HDSL en y insérant les cartes de multiplexage
correspondantes. Chaque carte supporte plusieurs modems ADSL.
Les éléments regroupés dans le DSLAM sont appelés ATU-C (ADSL Transceiver Unit,
Central office end).
En fait tous les services disponibles sur le réseau (Internet, LAN-MAN-WAN, Teleshopping,
Video MPEG) arrivent par broadband vers un DSLAM pour être ensuite redistribués vers les
utilisateurs.
La maintenance et la configuration du DSLAM et des équipements ADSL est effectuée à
distance.
La gestion des équipements création - configuration des DSLAM : création des connexions
virtuelles permanents VPI-VCI (voir ATM).
La supervision se fait par SNMP à partir d’une station de supervision (visualisation graphique
de l’état des équipements, gestion des fautes,…)
Comme il y a plusieurs FAI possibles en sortie d’un DSLAM, celui doit en principe gérer
plusieurs connexions virtuelles permanents ce qui complique sa gestion. La solution à ce
problèmes est le BAS (Broad Access Server). Un DSLAM est généralement relié à un seul
BAS.
Parmi les constructeurs de DSLAM on trouve :
Marconi AXH-600
Alcatel ASAM 7300 (cf photo)
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ADSL
Huawei Smart AX SM5300
Les DSLAM utilisés pour l'offre TV sont exclusivement les Huawei.
Les DSLAM Marconi et Alcatel utilise le réseau ATM tandis qu'il s'agit d'un réseau
entièrement IP pour Huawei.
Un DSLAM est situé dans la salle de dégroupage du répartiteur de France Telecom ou dans
une salle de colocalisation (commune à plusieurs FAI).
Le BAS (Broadband Access Server)
Le BAS est le lien entre l'opérateur télécom et le fournisseur d'accès (FAI). Il concentre les
connexions ADSL venant de plusieurs DSLAM à travers ATM et les redirige vers un (ou
plusieurs) fournisseur d'accès (FAI) dans une zone géographique. En général plusieurs
DSLAM sont raccordés à un BAS.
Un FAI a besoin d’un seul circuit virtuel (VCI) au lieu de plusieurs sinon.
Derrière le BAS, l’accès au FAI peut se faire en Fast Ethernet, en ATM, en Frame Relay,..
selon le choix du FAI.
Le BAS intègre le concept de VPN.
C’est aussi lui qui assure le service DHCP pour les usagers à partir d’un pool d’adresses IP
fournies par le FAI (par le biais du serveur SMC : service Management Center).
Le Bas gère aussi l’authentification du client (authentification PPP : nom utilisateur, mot de
passe, type d’accès), les autorisations (VPN, horaires d’utilisation, méthode d’accès au FAI (
routage, bridging, Frame Relay,…), la taxation de l’abonné. C’est donc un serveur RADIUS
d’authentification.
Toutes ces données lui sont fournies par le FAI avec le service SMC. Ce serveur est un
serveur AAA :
- authentification : nom, mot de passe
- autorisation : restrictions,…
- accounting : taxation
Dans certains cas, le BAS s'occupe directement du routage au niveau FAI et de
Si le nombre de connexions est élevé, il y a plusieurs BAS.
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ADSL
L'ensemble des équipements DSLAM et BAS d'une même 'région' s'appelle une 'plaque'. La
France compte près d'une soixantaine de plaques sur l'ensemble du territoire, dont une dizaine
sur la région Ile de France.
Exemple de constructeur de BAS : Redback
Les BAS sont reliés entre eux à travers des routeurs core dont les liens sont multiples
(redondance en cas de panne).
Un BAS victime de défaillance entraîne une indisponibilité de nombreux DSLAM soit de
nombreux clients impactés.
Les routeurs core sont le point d’entrée du backbone IP.
Les BAS sont hébergés dans des POP ou salle de colocalisation afin qu’ils soient protégés
contre toutes perturbations électriques, ondes électromagnétiques, feu, …
Un opérateur Internet possède une dizaine de BAS.
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Le modem
Le modem est chargé de moduler (à l’émission) et de démoduler (à la réception) les données
informatiques. Il est appelé ATU-R (ADSL Transceiver Unit, Remote terminal end) , ANT
chez Alcatel (Alcatel Network terminal).
Il existe à l’heure actuelle trois types d’interface de modems suivant les besoins de
l’utilisateur :
-
interface 10/100 baseT, pour les PC équipés de carte Ethernet
-
ATMF 25 (norme ATM Forum, 25,6 Mbits/s) pour les PC équipés de carte ATM ou
pour redistribuer ADSL sur un réseau ATM
-
interface USB, pour les PC équipés d’interface US
Si l’utilisateur veut redistribuer ADSL sur son réseau informatique, celui-ci préférera
l’utilisation d’un routeur avec interface ADSL.
Le splitter et le microfiltre
Le splitter est de toute façon installé dans le central téléphonique, en aval du DSLAM et
switch audio.
Ensuite, si l’utilisateur a une connexion ISDN, il devra installer un splitter chez lui en amont
de son modem et de son NT ISDN.
Si l’utilisateur a une connexion analogique traditionnelle, il n’a pas besoin d’installer de
splitter chez lui, mais un microfiltre avant chaque appareil téléphonique.
Rôle du splitter : le splitter est un filtre d’aiguillage qui sépare la bande passante réservée au
service téléphonique de la bande passante utilisée pour la transmission ADSL. Il assure un
découplage suffisant pour éviter que les signaux émis sur l’une des bandes fréquences ne
vienne perturber le fonctionnement de l’autre. A noter que l’installation du splitter est
obligatoire pour avoir ADSL avec un connexion ISDN.
Rôle du microfiltre : le microfiltre est un filtre passe-bas et est installé sur les connexions
analogiques. Il n y a donc pas besoin d’installer de splitter.
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ADSL
Le dégroupage
Présentation
Le dégroupage consiste à donner la continuité de la paire de cuivre à un opérateur tiers /
alternatif au niveau de la boucle locale.
La boucle locale représente le câble téléphonique qui va du domicile jusqu'au répartiteur
France Telecom (FT)
FT est rémunéré pour le dégroupage d'une ligne.
Les problèmes de distance et de débit maximum sont les mêmes pour un dégroupage.
Le dégroupage est envisagé si la ligne a une longueur inférieure ou égale à 4000 m et moins
de 50 dB d'atténuation
Pourquoi le dégroupage
FT a mis 40 ans pour déployer l'ensemble de la France et les relier à des répartiteurs. Il est
actuellement difficile à concevoir de reproduire la même architecture. Afin de favoriser l'essor
du développement de l'Internet en France, FT a reçu des autorités compétentes (ART) l'ordre
de mettre à disposition l'accès à la boucle locale aux opérateurs tiers/alternatif.
Le dégroupage est mis en place dans un contexte de mise en concurrence des opérateurs avec
comme objectif des débits meilleurs et un coût moindre. Les meilleurs débits sont obtenus par
l’utilisation d’un backbone spécifique à chaque opérateur.
Aucun autre moyen alternatif n'a encore été déployé permettant de remplacer l'ensemble des
câbles téléphoniques présent partout sur le territoire.
L’accès à la boucle locale est réservé aux opérateurs possédant de la licence L.33-1. Cinq
opérateurs sont aujourd’hui réellement actifs dans le processus de dégroupage : LDCOM
(Neuf Telecom), Easynet, Colt, Free Telecom, Cegetel. Il existe 2 types de dégroupage : total
et partiel. Le dégroupage partiel est actuellement utilisé pour l'ADSL neuf.
Neuf Telecom possède actuellement un réseau de 18 000Km de fibres optique en France.
Comment le dégroupage
Au niveau du central, après séparation voix-données, celles-ci ne vont plus vers un DSLAM
FT mais elles sont aiguillées vers un DSLAM d’un opérateur alternatif par un branchement
sur une réglette.
Les DSLAM sont reliés à un BAS en empruntant le réseau de fibre optique.
Les 3 situations de connexion
Il y a 3 options de raccordement d’une connexion à Internet suivant que l’on est en
dégroupage ou non
-
Le DSL-D (option 1). Le DSLAM appartient à un opérateur alternatif. Seul la paire de
cuivre (boucle locale) n’est pas dégroupée.
L’ACA (option 3). Le DSLAM appartient à FT, mais pas le BAS.
L’IPADSL (option 5). Le DSLAM et le BAS appartiennent à FT. Le trafic est ensuite
acheminé vers le FAI.
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ADSL
Moins on utilise FT (partie bleu clair), moins le prix de l'acheminement
jusqu'au FAI est élevé.
Pour plus d’info sur le dégroupage voir le site de l’ART (Agence de Régulation de
Telecommunications) qui est le gendarme du domaine.
http://www.art-telecom.fr/dossiers/degroup/index-d.htm
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ADSL
Les protocoles
L’authentification d’un client Internet se fait d emanière classique en utilisant le protocole
PPP (avec ses mécanismes d’authentification PAP ou CHAP).
Par contre les trames (PPP-IP-TCP/UDP-…) sont encapsulées sur la connexion utilisateurréseau ATM dans une trame PPPoA ou PPPoE
PPPoA
PPPoA (Point-to-Point Protocol over ATM) : correspond à une connexion avec un modem
USB/ADSL que l'on relie directement sur le PC à l'aide d'un port USB. La valeur du MTU est
de 1500 octets maximum.
PPPoa est aussi utilisé sur les connexions ATMF à 25 Mbits/s
PPPoE
(Point to Point Protocol over Ethernet) : correspond à un modem ADSL branché sur
un routeur ou un routeur/modem branché sur la prise réseau RJ45. La valeur du MTU
est de 1492 octets maximum, parce qu'il ajoute une couche supplémentaire entre IP qu'il
transporte et Ethernet qui le transporte. PPPoE ajoute au total 8 octets supplémentaires.
Donc 1500 - 8 = 1492 octets.
PPPoE
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ADSL
ADSL contre CABLE
ADSL et câble ont pour point commun le fait qu'elles soient des connexions haut débit et
permanente.
Elles diffèrent pour plusieurs raisons majeures:
- le partage de la bande passante : le câble induit un partage de la bande passante et donc 2
conséquences possibles : réduction du débit et facturation des volumes échangés au delà d'une
certaine limite. L'ADSL, dans son offre actuelle, ne comprend aucune limitation de trafic.
-le nombre de foyers raccordés : le câble et l'ADSL n'ont pas les mêmes zones de
couverture.
- le matériel nécessaire : le câble est relié à un boîtier puis à l'ordinateur alors que l'ADSL
utilise la ligne téléphonique habituelle.
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ADSL
Annexe
Les technologies qui permettent cette astuce sont appelées "xDSL" et sont toutes dérivées de
la technologie DSL utilisée dans le cadre de liaisons numériques RNIS (le type de codage
utilisé est le même). Le terme xDSL se décompose en quatre groupes : ADSL, HDSL, SDSL,
et VDSL. A chacun de ces sous-groupes correspondent une utilisation et des caractéristiques
particulières.
L’atténuation augmente avec la fréquence et la longueur
– DS1 (T1) 1544 Mb/s 5.5 km
– E1 2048 Mb/s 4.8 km
– DS2 6312 Mb/s 3.6 km
– E2 8448 Mb/s 2.7 km
– 1/4 STS1 12960 Mb/s 1.3 km
– 1/2 STS1 25920 Mb/s 0.9 km
pour chacun de ces débits la distance abonné-réseau doit être respectée
HDSL
-
High data rate DSL
Débits 1544 Mb/s (T1) ou 2.048 Mb/s (E1)
mode duplex
bande des 80 kHz à 240 kHz
distance maximale de 3.6 km
2 paires torsadées pour T1 (chaque paire à 1/2 vitesse)
3 paires torsadées pour T2 (chaque paire à 1/3 vitesse)
Utilisation
– connexion de PABX
– accès Internet (serveurs)
SDSL
-
Single line DSL
version de HDSL utilisant une seule paire torsadée
Débits 1544 Mb/s (T1) ou 2048 Mb/s (E1)
opère sur le réseau téléphonique
une ligne supporte le service téléphonique et la transmission T1/E1
mode duplex
bande des 80 kHz à 240 kHz
distance maximale de 3 km
VDSL
-
Very high DSL
pas de standard pour l ’instant
Transmission asymétrique
flux descendant : 12.96 Mb/s à 51.84 Mb/s (STS-1)
distance de 300 m pour STS-1
flux montant : 1.5 à 2.3 Mb/s
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