Introduction ADSL. ADSL signifie Asymetric Digital Suscriber Line. La palette des technologies en présence

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1 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 Le DSLAM Le BAS (Broadband Access Server) Le modem Le splitter et le microfiltre Le dégroupage Présentation Pourquoi le dégroupage Comment le dégroupage Les 3 situations de connexion Les protocoles PPPoA PPPoE ADSL contre CABLE Annexe HDSL SDSL VDSL Page 1/18

2 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 Page 2/18

3 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. Page 3/18

4 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. Page 4/18

5 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. Page 5/18

6 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. Page 6/18

7 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. Page 7/18

8 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. Page 8/18

9 L architecture ADSL ADSL s appuie sur un backbone constitué d un réseau ATM Page 9/18

10 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) Page 10/18

11 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. Page 11/18

12 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. Page 12/18

13 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. Page 13/18

14 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 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 Km 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. Page 14/18

15 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. Page 15/18

16 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 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 = 1492 octets. Page 16/18

17 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. Page 17/18

18 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 E Mb/s 4.8 km DS Mb/s 3.6 km E Mb/s 2.7 km 1/4 STS Mb/s 1.3 km 1/2 STS 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 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 : Mb/s à Mb/s (STS-1) - distance de 300 m pour STS-1 - flux montant : 1.5 à 2.3 Mb/s Page 18/18

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