MASTER IST - Spé ResTEL Université Paris-Sud RAN réseaux. Partie 2 Architecture de communication Commutation.

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1 RAN réseaux Partie 2 Architecture de communication Commutation 1 RAN réseaux (2) 1

2 Chapitre 1 Architecture de communication système Modèle OSI d extrémité 7 application système d extrémité application 6 présentation présentation couches hautes 5 session session 4 transport système relais système relais transport réseau liaison de données physique réseau liaison de données physique réseau liaison de données physique réseau liaison de données physique couches basses 4 support RAN réseaux (2) 2

3 Un exemple de communication : les philosophes Problème : échanger des pensées entre philosophes du monde entier Contrainte : langue différente Contrainte : envoi par télécopie utilisation d un opérateur RAN réseaux 2/5 RAN réseaux (2) 3

4 Un exemple de communication : les philosophes être ou ne pas être... ser o não ser... les philosophes pensent L : English to be or not to be... L : English to be or not to be... les traducteurs ajoutent de l information qui leur est propre Fax # L : English to be or not to be... Fax # L : English to be or not to be... les opérateurs ajoutent de l information qui leur est propre la transmission a lieu RAN réseaux 2/6 RAN réseaux (2) 4

5 Pourquoi une architecture? transfert de fichier de A à B via un réseau envoi d un signal électromagnétique établir une connexion stocker en réception lire/écrire le fichier ouvrir/fermer le fichier faire le lien entre nom-adresse reprise en cas d erreurs reprise en cas de pertes/ congestion paquétiser reprise en cas de coupure router les paquets il faut décomposer le problème! RAN réseaux 2/7 RAN réseaux (2) 5

6 Comment décomposer? principe : structuration en couches (niveaux) chaque couche est construite sur la précédente le nombre, le nom, le contenu et les fonctions des couches diffèrent d un réseau à l autre dans tous les réseaux, le rôle de chaque couche est d offrir des services à la couche supérieure 2 aspects : vertical et horizontal RAN réseaux 2/8 RAN réseaux (2) 6

7 Exemple d architecture : transfert de fichiers application transport réseau Support physique Titi : envoi fichier à Toto ouvrir le fichier Lire le fichier fermer le ficher faire le lien toto->@toto paquétiser envoyer paquets reprendre pertes paquet établir une router les paquets envoi de bits reprise des erreurs bits envoi d un signal Toto : reçoit fichier de Titi créer un fichier écrire le fichier fermer le fichier faire le lien titi->@titi assembler paquets dans l ordre recevoir paquets demander paquets manquants accepter connexion réception de bits reprise des erreurs bits réception d un signal support RAN réseaux 2/10 RAN réseaux (2) 7

8 Structuration en couches les fonctions doivent être divisées en groupes séparables du point de vue physique et logique chaque couche doit contenir un volume suffisant de fonctions les fonctions d une couche doivent avoir le même niveau d abstraction les interfaces entre couches doivent être aussi simples que possible les protocoles doivent agir uniquement à l intérieur de la même couche une couche doit pouvoir être modifiée sans que soit affecté le service offert RAN réseaux 2/11 RAN réseaux (2) 8

9 Aspect vertical : le service couche (N+1) la couche (N+1) voit la couche (N) uniquement par le service offert couche (N) couche (N-1) la couche (N+1) n a aucune vue sur la couche (N-1) la couche (N) est séparée de la couche (N-1) et de la couche (N+1) par une interface de service bien définie RAN réseaux 2/12 RAN réseaux (2) 9

10 Aspect horizontal : le protocole couches supérieures hôte A hôte B couche (N) entité (N) protocole (N) entité (N) couches inférieures le protocole (N) définit les règles de communication à l intérieur de la couche (N) les entités (N) représentent les éléments actifs de la couche (N) RAN réseaux 2/13 RAN réseaux (2) 10

11 Une couche... une interface de service un protocole de communication couche (N) Principes de l empilement des couches chaque couche utilise les services de la couche inférieure chaque couche offre des services à la couche supérieure au travers d une interface de service les entités d une même couche communiquent entre elles selon un protocole RAN réseaux 2/14 RAN réseaux (2) 11

12 Normalisation bénéfices permettre à des équipements hétérogènes de communiquer accroître le marché des produits adhérant aux standards standards de facto : lorsqu un consensus s établit, sans démarche formelle de jure : document formel, adopté par une instance reconnue RAN réseaux 2/15 RAN réseaux (2) 12

13 UIT (Union Internationale des Télécommunications) 1865 : création de l ancêtre de l UIT 3 secteurs de normalisation UIT-R (radiocommunications) UIT-D (développement) UIT-T (télécommunications) : ex-ccitt de 1956 à types de membres les administrations nationales (200) les opérateurs privés reconnus (100) les organisations régionales les industriels des télécommunications les autres organisations intéressées rôle : émettre des recommandations techniques sur les interfaces pour le téléphone, le télégraphe, la communication de données RAN réseaux 2/16 RAN réseaux (2) 13

14 ISO (International Organization for Standardization) créée en 1946 membre de l UIT-T membres : organisations nationales de standardisation (89 pays) AFNOR (France) ANSI (Etats-Unis) BSI (Grande-Bretagne) DIN (Allemagne) JISC (Japon) plus de volontaires dans 200 comités techniques TC97 pour l informatique RAN réseaux 2/17 RAN réseaux (2) 14

15 Autres organismes de standardisation organismes européens CEN : Comité Européen de Normalisation CEPT : Conférence Européenne des Postes et des Télécommunications ETSI : European Telecommunication Standard Institute Communauté Européenne (DG XIII) ECMA: European Computer ManufacturerAssociation organismes américains ANSI : American National Standard Institute IEEE et IEEE Computer Society EIA : Electronic Industries Association autres IETF (Internet Engineering task force) ATM Forum, 3GPP RAN réseaux 2/18 RAN réseaux (2) 15

16 Open Systems Interconnection Le modèle de référence travaux entrepris à l ISO en 1978 norme parue en 1980 : IS 7498 pourquoi faire? régler les problèmes de l interconnexion de systèmes hétérogènes (logiciel et matériel) portée du modèle? il ne concerne que l interconnexion et n est utilisé que pour décrire les communications entre systèmes modèle abstrait modèle indépendant des logiciels et technologies RAN réseaux 2/19 RAN réseaux (2) 16

17 La normalisation OSI objectif définir des règles communes architecture cohérente interconnexion possible préciser les concepts et la terminologie hiérarchiser les fonctions à réaliser spécifier la façon de dialoguer entre niveaux d abstraction deux familles de normes cadre général IS : Modèle de référence IS : Architecture de sécurité IS : Dénomination et adressage IS : Gestion OSI Add 1 : Mode sans connexion Add 2 : Multipoint cadre spécifique service protocole RAN réseaux 2/20 RAN réseaux (2) 17

18 système d extrémité Le modèle de référence OSI système d extrémité 7 application application 6 présentation présentation couches hautes 5 session session 4 transport système relais système relais transport 3 2 réseau liaison de données réseau liaison de données réseau liaison de données réseau liaison de données couches basses 1 physique physique physique physique support RAN réseaux 2/21 RAN réseaux (2) 18

19 Les 7 couches (1) Les deux premières couches sont locales physique responsable de la transmission des bits sur un circuit de communication spécification des connecteurs détermination des caractéristiques électriques des circuits définition des procédures d utilisation des connexions physiques liaison de données responsable de la transmission fiable de trames sur une connexion physique gestion du lien contrôle de flux contrôle d erreur Partage d un support multipoint RAN réseaux 2/22 RAN réseaux (2) 19

20 Les 7 couches (2) La couche réseau va de l entrée à la sortie d un réseau réseau responsable du transfert de données à travers le réseau Adressage : retrouver le correspondant dans le réseau Routage : à partir de l'adresse destination, trouver le chemin dans le réseau contrôle de congestion : éviter l'engorgement du réseau Partage du réseau, avec ou sans connexion Les couches supérieures sont de bout-en-bout (end-to-end, E2E) transport responsable du transfert de bout-en-bout, avec fiabilité et efficacité contrôle de flux reprise sur erreur optimisation RAN réseaux 2/23 RAN réseaux (2) 20

21 Les 7 couches (3) session responsable de la gestion d une session organisation du dialogue synchronisation du dialogue établissement et libération d une session présentation responsable de la représentation des données échangées entre applications traduction des données compression chiffrement Utile selon l application application fournir à l usager des services pour réaliser une application répartie et pour accéder à l environnement OSI Exemples: transfert de fichiers, courrier électronique, système d annuaire, transactionnel réparti, exécution/accès à distance RAN réseaux 2/24 RAN réseaux (2) 21

22 Transmission des données Une couche ne peut utiliser que le service de la couche immédiatement en dessous d elle Chaque couche peut ajouter un en-tête au paquet data data data data data data data data data data data data data data 25 RAN réseaux (2) 22

23 OSI vs. TCP/IP OSI: définition abstraite : service, interface, protocole Internet: vision implementation Application Presentation Session Transport Network Datalink Physical Application Transport Internet Host-tonetwork Telnet FTP DNS TCP LAN IP Packet radio UDP 26 RAN réseaux (2) 23

24 Architecture : les plans le plan Utilisateur ou Data : transfert d infos de l utilisateur - le plan de Contrôle : transfert des infos de signalisation : établissement de circuit, de sessions - le plan de Gestion ou Management: transfert d infos de gestion du réseau RAN réseaux 2/28 RAN réseaux (2) 24

25 En résumé architecture = ensemble de couches et de protocoles décomposition en couches chaque couche est responsable de la gestion d'une partie du problème à chaque niveau d'abstraction donné correspond un groupe homogène de fonctions de communication Il faut distinguer protocoles et interfaces communications virtuelles et communications réelles avantages faciliter la compréhension globale simplifier la mise en œuvre éviter les interactions non désirées RAN réseaux 2/29 RAN réseaux (2) 25

26 Chapitre 5 Après l accès, le réseau 1. Introduction Communiquer à travers un réseau La couche réseau 2. Multiplexage 3. Commutation 4. Adressage 5. Circuit virtuel et Datagramme 6. Exemples 31 RAN réseaux (2) 26

27 1. Introduction Rôle du réseau le réseau est un transporteur : capable de véhiculer des données entre des paires de stations pas concerné par la sémantique des données les données sont acheminées vers leur destinataire en étant commutées de nœud en nœud A N1 N2 B liaison de données A-N1 liaison de données N1-N2 liaison de données N2-B RAN réseaux 2/32 RAN réseaux (2) 27

28 1. Intro: Communiquer grâce à un réseau établir une communication ou un circuit entre 2 utilisateurs quelqconques A modem communication ou circuit réseau de distribution réseau de transport MUX MUX réseau d accès commutateur B RAN réseaux (2) 28

29 1. Intro: Etat de notre architecture réseau liaison de données circuit de données transport entry-to-exit de paquets transport fiable de trames transport de signaux de données support physique RAN réseaux 2/34 RAN réseaux (2) 29

30 1. Intro: La couche réseau 4 fonctions essentielles 1. adressage identifier un hôte de manière unique 2. partage Commutation + multiplexage transfert des paquets : datagramme, circuit virtuel 3. Routage -> G30 trouver le «meilleur» chemin pour acheminer un paquet d une source à un destinataire 4. contrôle de congestion -> non abordé gestion optimale des ressources en mode asynchrone, éviter les délais et les pertes RAN réseaux 2/35 RAN réseaux (2) 30

31 1; Intro: Adressage identifier la source et le destinataire d une communication format, garantie d unicité exemples : X121 sur les réseaux X pays réseau région numéro local adresse IP 14 chiffres décimaux = 14 demi-octets RAN réseaux 2/36 RAN réseaux (2) 31

32 1. Intro: Le routage Problématique trouver la meilleure route pour aller d'une source vers une destination la meilleure critère de coût distance, nombre de nœuds traversés temps de réponse débit fiabilité charge coût financier RAN réseaux 2/37 RAN réseaux (2) 32

33 1. Intro: Routage (suite) routage : terme général, utilisé pour 2 fonctions acheminement (forwarding) trouver un chemin au paquet vers sa destination par consultation de tables fonction simple, se déroulant localement à un nœud/routeur adaptation des chemins (routing) construire et mettre à jour les tables servant à l'acheminement fonction complexe, mettant en œuvre des algorithmes distribués qui s'appuient sur des protocoles de routage RAN réseaux 2/38 RAN réseaux (2) 33

34 1. Intro: Le contrôle de congestion Problématique ressources limitées dans le réseau capacité de transmission des liaisons capacité de traitement des nœuds capacité de stockage (en émission et en réception) des nœuds lorsque le trafic soumis augmente, le réseau subit des phénomènes de congestion effondrement des performances trafic utile écoulé temps de transfert moyen pertes de paquets RAN réseaux 2/39 RAN réseaux (2) 34

35 2. Partage du réseau entre les communications technique de transfert = multiplexage + commutation Bases des réseaux 2/40 RAN réseaux (2) 35

36 2.1. Multiplexage N Voies Basse Vitesse MUX Voie Haute Vitesse combiner N communications à bas débit provenant de différentes liaisons sur un support unique à haut débit nécessite un multiplexeur à l entrée du réseau un démultiplexeur à la sortie du réseau 2 types multiplexage en fréquence multiplexage temporel synchrone téléphonie asynchrone données Bases des réseaux 2/41 RAN réseaux (2) 36

37 2.1 Historique : Multiplexage en fréquence canal a b c N lignesenentrée MUX MUX a b c Bande passante de la VHV Voie Haute Vitesse exemples : multiplexage sur RTC diffusion de canaux TV Bases des réseaux 2/42 RAN réseaux (2) 37

38 2.1 Historique: Multiplexage fréquentiel dans le réseau téléphonique commuté (RTC) ex:6voiesbvdelargeurdespectrede120hzsurlertcdontla bande passante est [300,3400 Hz] f i = (i-1) 480 Hz avec i = 1,.., 6 et f =120Hz porteuses bornes f utilisées Efficacité = largeur de bande passante totale Ici E= 6 * 120 / 3000 = 0.24 Bases des réseaux 2/43 RAN réseaux (2) 38

39 2.2 Multiplexage temporel synchrone a b c d lignes en entrée MUX multiplex a b c d a b c d Voie haute vitesse DEMUX lignes en sortie a b c d le débit d une voie en entrée est multiple de la fréquence de la trame de la voie de sortie est synchronisé avec ceux des voies en entrée mode synchrone allocation statique de BP mode circuit bien adapté à un trafic périodique pas d attente avant transfert utilisation de la BP non efficace exemples de trame : E1 (G.732) : 32 octets toutes les 125 s (2,048 Mbit/s) Bases des réseaux 2/44 RAN réseaux (2) 39

40 2.2 Exemples de trame : le système E1 E1 (G.732) : 32 octets toutes les 125 s débit multiplex = 2,048 Mbit/s Système européen (+ hors US et Japon) Le carrier E1 est constitué de 32 canaux de voix multiplexés les signaux analogiques sont échantillonnés en roundrobin, et le flux analogique résultant est soumis à un codec IT de 8 bits (quantification sur 256 niveaux au lieu de 128) une trame contient 30 IT de données et 2 IT de signalisation (canaux 0 et 16) les trames sont émises toutes les 125 s débit E1 : 2,048 Mbit/s 256 bits =125 s canal 0 canal 1 canal Bases des réseaux 2/45 RAN réseaux (2) 40

41 2.2 Systèmes de transmission numérique Système de transmission et support physique hiérarchie numérique SONET Synchronous Optical NETwork PDH Plesiochronous Digital Hierarchy SDH Synchronous Digital Hierarchy G 732 (MIC) G 733 (PCM) Bases des réseaux 2/47 RAN réseaux (2) 41

42 Hiérarchie numérique plésiochrone (PDH) système de transmission actuel = hiérarchie MIC multiplexage temporel synchrone par caractères de 8 bits chacun un octet par voie téléphonique numérique transportée Amérique du Nord et Japon (Rec. G.733) numérisation PCM (7 bits) hiérarchies basées sur un système de 24 canaux débit de 1,544 Mbits/s Europe (Rec. G.732) numérisation MIC (8 bits) basée sur un système de 32 canaux débit de 2,048 Mbits/s Bases des réseaux 2/48 RAN réseaux (2) 42

43 56 kb/s 1 24 Multiplex DS1 DS-1 24B+D 4 flux T T1 1,544 Mbit/s Mb/s DS-1C 1 2 G Mb/s DS voies Mb/s voies DS Mb/s 1 DS Mb/s voies 4032 voies 4: :1 7:1 T2 6,312 Mbit/s 6 flux T2 Le multiplexage temporel permet de multiplexer plusieurs T1 pour obtenir un carrier d'ordre supérieur Le multiplexage pour les ordres 2, 3 et 4 se fait bit à bit (par octet pour T1) T3 44,736 Mbit:s 7 flux T3 T4 274,176 Mbit/s Bases des réseaux 2/50 RAN réseaux (2) 43

44 G kb/s 1 30 T1/E1 30B+D 2.048Mb/s 1 E Mb/s 1 E voies Mb/s voies E Mb/s E Mb/s 1920 voies 7680 voies Multiplex E1/T1 canal 0 = synchronisation canal 16 = signalisation canal 0 canal bits =125 s canal Bases des réseaux 2/51 RAN réseaux (2) 44

45 Autres hiérachies numériques Les débits offerts par les normes G732 et G733 sont insuffisants pour remplir les supports actuels i.e. les fibres optiques De nouveaux standards spécifiques à l optique ont été développés : Débit initial de 155 Mbit/s -> 9953 Mb/s SONET (Synchronous Optical NETwork) SDH (Synchronous Digital Hierarchy) est un ensemble de normes ITU : G.707, G.708, G.709 SDH NG ( New Generation) : mieux intégrer IP RAN réseaux 2/52 RAN réseaux (2) 45

46 2.3 Multiplexage temporel asynchrone = commutation de paquets débit : le débit d une voie en entrée est quelconque le multiplex n est pas synchronisé avec les sources mode asynchrone allocation dynamique de la BP mode paquet utilisation d une file d attente introduisant une part plus ou moins grande d indéterminisme Le multiplexeur est confondu avec le commutateur VOIR LA SUITE Bases des réseaux 2/53 RAN réseaux (2) 46

47 Chapitre 3 Commutation 1. Commutation de circuits 2. Commutation temporelle synchrone 3. Commutation temporelle asynchrone 3.1 commutation de messages 3.2 store-and-forward 3.3 commutation de paquets 3.3 ATM 54 RAN-2 RAN réseaux (2) 47

48 3. Commutation aiguillage d une communication provenant d un canal en entrée vers un canal de sortie A N1 N2 B de N1 de B nœud N2 vers N1 vers B N5 N6 N7 N3 C de N3 vers N3 N4 différentes techniques : commutation de circuits commutation de messages commutation de paquets commutation de cellules bande passante réservée Pas de bande passante réservée Bases des réseaux 2/55 RAN réseaux (2) 48

49 3.1 Historique : Commutation de circuits les commutateurs établissent un itinéraire physique permanent (un circuit) pour chaque canal de c ommunication ETTD A N1 N2 ETTD B Cet itinéraire est un circuit qui n'appartient qu'aux deux entités qui communiquent : le circuit doit être établi avant que des informations ne transitent le circuit est maintenu pendant toute la durée de la communication les ressources de communication sont allouées pour toute Bases des réseaux 2/56 la durée de vie du circuit RAN réseaux (2) 49

50 3.1 Historique : Commutation de circuits les commutateurs établissent un itinéraire physique permanent (un circuit) pour chaque canal de communication ETTD A N1 N2 ETTD B délai de transfert constant pas de risque de congestion du réseau mauvaise utilisation des ressources risque de rejet à l établissement délai d établissement Bases des réseaux 2/57 RAN réseaux (2) 50

51 3.2 Commutation temporelle synchrone a b c d lignes en entrée MUX Mux M1 a b c d Position dans le multiplex in M1,1 M1,2 M1,3 M1,4 Nœud C1 out C2,2 C3,1 C2,3 C3, Nœud C2 Nœud C3 Le commutateur aiguille les différents slots en synchrone : pas d attente table de translation : entrée : liaison, numéro du slot dans le multiplex sortie : liaison, numéro du slot Bases des réseaux 2/58 RAN réseaux (2) 51

52 Commutation temporelle synchrone a a b c d lignes en entrée MUX Mux M1 a b c d Position dans le multiplex in M1,1 M1,2 M1,3 M1,4 Nœud C1 out C2,2 C3,1 C2,3 C3, Nœud C2 Nœud C3 Le commutateur aiguille les différents slots en synchrone : pas d attente table de translation : entrée : liaison, numéro du slot dans le multiplex sortie : liaison, numéro du slot Bases des réseaux 2/59 RAN réseaux (2) 52

53 Commutation temporelle synchrone a a b c d lignes en entrée MUX Mux M1 a b c d Position dans le multiplex in M1,1 M1,2 M1,3 M1,4 Nœud C1 out C2,2 C3,1 C2,3 C3, b Nœud C2 Nœud C3 Le commutateur aiguille les différents slots en synchrone : pas d attente table de translation : entrée : liaison, numéro du slot dans le multiplex sortie : liaison, numéro du slot Bases des réseaux 2/60 RAN réseaux (2) 53

54 Commutation temporelle synchrone a c a b c d lignes en entrée MUX Mux M1 a b c d Position dans le multiplex in M1,1 M1,2 M1,3 M1,4 Nœud C1 out C2,2 C3,1 C2,3 C3, b Nœud C2 Nœud C3 Le commutateur aiguille les différents slots en synchrone : pas d attente table de translation : entrée : liaison, numéro du slot dans le multiplex sortie : liaison, numéro du slot Bases des réseaux 2/61 RAN réseaux (2) 54

55 3.2 Commutation temporelle synchrone a c a b c d lignes en entrée MUX Mux M1 a b c d Position dans le multiplex in M1,1 M1,2 M1,3 M1,4 Nœud C1 out C2,2 C3,1 C2,3 C3, b d Nœud C2 Nœud C3 Le commutateur aiguille les différents slots en synchrone : pas d attente table de translation : entrée : liaison, numéro du slot dans le multiplex sortie : liaison, numéro du slot Bases des réseaux 2/62 RAN réseaux (2) 55

56 Etablissement du circuit/appel Ex: réseau téléphonique Protocole de signalisation séparé Mise en place d un chemin dédié par séquence d appel Un paquet d établissement trace le circuit Numéro appelant, numéro appelé Chaque commutateur qui reçoit ce paquet détermine la liaison de sortie à utiliser pour arriver à destination (routage) Réserve un slot sur cette liaison Enregistre ce circuit dans sa table Bases des réseaux 2/63 RAN réseaux (2) 56

57 Etablissement d un circuit dans le RNIS RAN réseaux 2/64 RAN réseaux (2) 57

58 3.3 Commutation temporelle asynchrone Caractéristiques des transferts de données trafic sporadique contrairement a la téléphonie non temps réel les données sont structurées sous forme d unités de données : trame, paquet, cellule Bases des réseaux 2/65 RAN réseaux (2) 58

59 3.3.1 Commutation de messages un message est une information formant logiquement un tout et pour la source et pour le destinataire chaque message est envoyé indépendamment des autres pas de réservation de bande passante fonctionnement de type Store-and-Forward ETTD A N1 N2 ETTD B buffer de retransmission Bases des réseaux 2/66 RAN réseaux (2) 59

60 3.3.2 Store-and-Forward Liaison d entrée Liaison de sortie choisie 1. Le nœud reçoit le message dans son intégralité 2. Le nœud choisit la liaison de sortie (commute) 3. Le nœud retransmet le message sur la liaison de sortie Bases des réseaux 2/67 RAN réseaux (2) 60

61 3.3.3 Commutation de messages Avantage les ressources du réseau ne sont utilisées que lorsque nécessaire Inconvénients ressources de stockage importantes temps de transfert importants et variables risques de congestion taux d erreurs message importants Bases des réseaux 2/68 RAN réseaux (2) 61

62 3.3.3 Commutation de messages A-N1 M N1-N2 M N2-N3 N3-C M Temps de traversée de A à C M Bases des réseaux 2/69 RAN réseaux (2) 62

63 3.3.4 Commutation de paquets découpage des messages en paquets de taille limitée et fixe les paquets sont transmis en parallèle sur les différentes liaisons «pipeline» diminution du temps de transfert meilleur entrelacement des paquets sur la liaison meilleur partage de la liaison commutation plus rapide allocation de buffers de taille fixe (plus simple) déséquencements possibles temps de transfert variables risques de congestion Bases des réseaux 2/70 RAN réseaux (2) 63

64 3.4 Commutation de messages et de paquets A-N1 M N1-N2 M N2-N3 N3-C M Temps de traversée de A à C M A-N1 N1-N2 N2-N3 N3-C P1 P2 P3 P1 P2 P3 P1 P2 P3 P1 P2 P3 Temps de traversée de A à C Bases des réseaux 2/71 RAN réseaux (2) 64

65 4. Services de réseau assurer : l indépendance par rapport aux supports de transmission sous-jacents le transfert de bout-en-bout (entry-to-exit) des données la transparence des informations transférées le choix d une QoS le service d adressage aux points d accès du service de réseau le transfert doit-il être fiable? circuit virtuel ou datagramme... RAN réseaux 2/72 RAN réseaux (2) 65

66 Service en mode connecté : circuit virtuel service en mode circuit virtuel transfert fiable (approche «opérateur public») communication en 3 phases établissement de la connexion transfert de données libération de la connexion modélisation du service N-CONNECT : request, indication, response, confirmation N-DATA : request, indication (confirmation éventuellement) N-DiSCONNECT : request, indication RAN réseaux 2/73 RAN réseaux (2) 66

67 Etablissement/libération circuit virtuel Chaque nœud mémorise l existence d un CV par une entrée dans sa table de CV ouverts un CV est identifié par un numéro local à chaque liaison appelé numéro de voie logique Etablissement d un CV grâce à un paquet d appel choix du routage pour tout le CV réservation de buffers enregistrement dans les tables Libération du CV : paquet de libération libère aussi toutes les ressources RAN réseaux 2/74 RAN réseaux (2) 67

68 Circuit virtuel : table et numérotation partie entrée partie sortie ligne entrée nœud précedent num CV ligne entrée nœud précedent num CV A i N3 j N2 p A 0 HOTE C appelant table de translation du noeud 1 HOTE A appelant et appelé i o N1 j p N3 N2 N4 k q r N5 noeud l HOTE B appelé RAN réseaux 2/75 RAN réseaux (2) 68

69 Circuit virtuel : transfert de données transfert fiable, en séquence, sans perte ni duplication les paquets de données ne contiennent plus les adresses complètes source et destinataire mais seulement le numéro de circuit virtuel les paquets de données suivent le chemin tracé par le paquet d appel possibilité de contrôle de flux par fenêtre sur le CV détection des pertes de paquet RAN réseaux 2/77 RAN réseaux (2) 69

70 Service en mode non connecté : datagramme service minimal : accepte des paquets de la couche Transport de façon isolée et les achemine chaque paquet d un message est transmis indépendamment des autres : routage effectué sur chaque paquet les paquets d'un même message arrivent dans le désordre voire pas du tout : aucune garantie sur le transfert des paquets pas possible de mettre en place un mécanisme de contrôle de flux RAN réseaux 2/78 RAN réseaux (2) 70

71 Datagramme : exemple Exemple du réseau précédent : on envoie un message constitué de 3 paquets de A vers B; les paquets suivent 3 chemins différents : HOTE C Paquet 1: HOTE A Paquet 2: Paquet 3: Le paquet 2 arrive en premier = déséquencement en réception. N1 N2 N4 N5 noeud La couche Transport a la charge de réassembler les paquets dans le bon ordre afin de reconstituer le message initial N3 HOTE B RAN réseaux 2/79 RAN réseaux (2) 71

72 Service de réseau et routage Le moment de prise de décision du routage (consultation de la table de routage) dépend du mode d'acheminement acheminement par circuit virtuel décision de routage prise une seule fois lors du passage du paquet d'établissement tous les autres paquets de la connexion suivent la même route, après consultation de la table de translation par datagramme une décision de routage est prise pour chaque paquet la route peut être identique ou non pour deux paquets ayant le même destinataire RAN réseaux 2/80 RAN réseaux (2) 72

73 Datagramme versus Circuit Virtuel Fonctions Datagramme Circuit Virtuel Etablissement Inutile Protocole d établissement et de libération (lourd) Adressage Chaque paquet contient les adresses source et destination Chaque paquet de données ne contient que le n CV Information d état dans le routeur Routage Panne de routeur Contrôle de congestion Aucune Chaque paquet est routé indépendamment des autres Perte des paquets stockés dans le routeur Difficile Le routeur mémorise une entrée par CV dans une table des CV actifs Le routage est choisi à l établissement du CV ; tous les paquets de données suivent la même route Tous les CV passant par ce routeur sont fermés Possibilité de contrôle de flux par fenêtre sur chaque CV RAN réseaux 2/81 RAN réseaux (2) 73

74 Protocole de réseau 2 types de service circuit virtuel datagramme transport entry-to-exit de paquets réseau liaison de données circuit de données support physique transport fiable de trames transport de signaux de données 2 points de vue entre 2 nœuds du réseau N1 N2 N5 N6 N7 N3 N4 entre l usager et le réseau N1 N2 N5 N6 N7 N3 N4 RAN réseaux 2/82 RAN réseaux (2) 74

75 Protocole de réseau en mode CV : X.25 X.25 : interface d accès à un réseau à commutation de paquets adopté par le CCITT (ITU-T) en 1976 offre un service de réseau en mode connecté supporté par Transpac (France), EPSS (Grande-Bretagne), Datapac (Canada), Telenet (USA), etc. réseau ETTD ETTD interface X.25 interface X.25 RAN réseaux 2/83 RAN réseaux (2) 75

76 Protocole de réseau en mode CV : le Relais de trames constat : évolution des technologies liaisons ordinateurs objectif : performances élevées à un coût réduit idée : utiliser des protocoles aussi simples que possible entre commutateurs commuter au niveau trame reporter le contrôle d erreur et le contrôle d erreur sur les systèmes d extrémité introduire une signalisation séparée RAN réseaux 2/84 RAN réseaux (2) 76

77 Ex2 : Relais de trames service orienté-connexion analogie avec des liaisons louées virtuelles analogie avec des CVP X.25 services réduit à sa plus simple expression UIT-T Q.922 niveau 2 OSI syst. d extrémité couches supérieures EOP noyau physique commutateur noyau physique commutateur noyau physique syst. d extrémité couches supérieures EOP noyau physique contrôle d erreur contrôle de flux détection des fanions vérification du FCS validation du DLCI vérification de la lg de trame indication de congestion translation du DLCI commutation de la trame RAN réseaux 2/85 RAN réseaux (2) 77

78 format de trame Ex2 : Relais de trames DLCI C/R EA DLCI FE BE CN CN DE EA user data 0 DLCI - Data Link Connection Identifier C/R - Command/Response EA - Extended Address FECN - Forward Explicit Congestion Notification BECN - Backward Explicit Congestion Notification DE - Discard Eligibility FCS FCS détection des erreurs champ FCS routage champ DLCI RAN réseaux 2/86 RAN réseaux (2) 78

79 Ex2 : Relais de trames contrôle de congestion contrat CIR Committed Information Rate CBS Committed Burst Size EBS Excess Burst Size champs FECN :forward explicit congestion notification BECN : backward explicit congestion notif. DE : Discard Eligibility trame 4 écartée débit de la liaison d accès EBS CBS trame 3 transmise (DE =1) trames 1 et 2 transmises (DE = 0) débit de l utilisateur débit moyen garanti par le service (CIR) temps T0 trame 1 trame 2 trame 3 trame 4 T0 + TC RAN réseaux 2/87 RAN réseaux (2) 79

80 Exemple 3 : B-ISDN et ATM Broadband Integrated Services Digital Network (RNIS-LB) objectif : créer un réseau universel unique moyens fibre optique ATM (Asynchronous Transfer Mode) principe de base : commutation de cellules - paquets de taille fixe et réduite (53 octets dont 5 d en-tête) flexibilité efficacité rapidité multi-débits diffusion RAN réseaux 2/88 RAN réseaux (2) 80

81 Ex3 : B-ISDN et ATM applications cible téléphone vidéo à la demande TV câblée audio courrier électronique multimédia interconnexion de LAN calcul scientifique etc. RAN réseaux 2/89 RAN réseaux (2) 81

82 ATM : VC et VP hiérarchie des connexions à 2 niveaux VC (Virtual Channel) VP (Virtual Path) VC VC VP VP couche physique VP VP commutation à 2 niveaux VCI VPI transmission commutateur brasseur commutateur RAN réseaux 2/94 RAN réseaux (2) 82

83 Utilisations d ATM Connectivité entre les DSLAM et les routeurs des FAI (Fournisseurs d accès) Connectivité entre réseaux d accès Frame Relay Connectivité dans le réseau cœur des réseaux mobiles 3G (UMTS, Rel 99) RAN réseaux 2/96 RAN réseaux (2) 83

84 En résumé architecture = ensemble de couches et de protocoles décomposition en couches chaque couche est responsable de la gestion d'une partie du problème à chaque niveau d'abstraction donné correspond un groupe homogène de fonctions de communication Il faut distinguer protocoles et interfaces communications virtuelles et communications réelles avantages faciliter la compréhension globale simplifier la mise en œuvre éviter les interactions non désirées RAN réseaux 2/97 RAN réseaux (2) 84