Technologies d accès Boucle locale en France Université de Rouen IUT site Elbeuf 30 septembre 2015
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Préface Le présent document constitue une partie du support du cours pour le Module M3103 Technologies d accès, pour les étudiants en Semestre 3 de l IUT de l Université de Rouen, site Elbeuf. L objectif principal de ce module est de comprendre les principales architectures de boucle locale cuivre, optique et radio, et en particulier les technologies xdsl, FTTH et WiMAX. Les compétences visées sont les suivantes : Analyser les enjeux de la boucle locale pour accéder au réseau d opérateur. Appréhender la complexité de déploiement d une boucle locale (par ex. ingénierie FTTH). Être capable d intervenir dans le déploiement et la maintenance de boucles locales. Configurer un équipement d accès au réseau cœur d un opérateur Les mots clés et contenus sont : topologie de boucle locale filaire; notion de NRA/NRO; point de mutualisation; connexion au réseau de collecte. En version draft (première version disponible fin 2015), le présent manuscrit repose sur des documents en accès ouvert, notamment ceux disponibles sur Wikipedia, lafibre.info, Orange, L Internet Rapide et Permanent Point d Appui National - Aménagement Numérique des Territoires et les supports de cours de L. Sassatelli, de A. Rachedi et de P. Ciblat iii
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Table des matières Préface iii Préambule 1 1 Constitution 3 1.1 Nœuds de raccordement d abonnés............... 3 1.1.1 Dégroupage........................ 5 1.1.2 Réaménagement du réseau avec les NRA-XY..... 6 1.1.3 Codification........................ 8 1.2 Sous-répartiteurs......................... 10 1.3 Points de concentration..................... 11 1.4 Boîtiers de dérivation....................... 11 2 Supports de transmission 13 2.1 Câbles............................... 13 2.2 Poteaux.............................. 14 2.3 Protection contre la foudre.................... 15 3 Le répartiteur téléphonique ou NRA 17 4 Digital subscriber line access multiplexer ou DSLAM 19 A Une vue d ensemble 21 A.1 Réseau téléphonique commuté.................. 21 A.2 Réseau ADSL........................... 23 A.3 Réseau fibre optique....................... 25 B?? 29 B.1 Définition de la boucle locale cuivre............... 29 B.2 Constitution de la boucle locale téléphonique française.... 29 v
TABLE DES MATIÈRES B.2.1 La sous-boucle locale................... 30 B.2.2 Zone arrière d un répartiteur.............. 30 B.2.3 Paires de cuivre et câbles................ 31 B.2.4 Un réseau qui évolue peu................ 31 B.3 Utilisations de la boucle locale cuivre.............. 31 B.3.1 Téléphone classique (RTC), accès internet haut débit et triple-play....................... 31 B.3.2 Limites de capacité, limites des usages......... 32 B.3.3 Vers une nouvelle boucle locale : la desserte optique. 32 B.4 La boucle locale cuivre en chiffres................ 32 B.4.1 Quantités......................... 32 B.4.2 Longueurs des lignes................... 33 B.4.3 Affaiblissement...................... 33 B.5 Affaiblissement et territoires................... 35 B.5.1 Quelques exemples.................... 35 C Travaux dirigés 37 C.1 La transmission guidée : fils de cuivre............. 37 C.2 La transmission guidée : fibre optique............. 40 C.3 La transmission sans fil..................... 40 C.4 Modulation/démodulation.................... 40 C.5 Multiplexage temporel...................... 40 C.6 Multiplexage fréquentiel..................... 40 C.7 Multiplexage par code...................... 40 C.8 Multiplexage OFDMA...................... 40 vi
Préambule La boucle locale en France est la partie de la ligne téléphonique (paires de fils torsadées de cuivre, appelées jarretières) allant du répartiteur de l opérateur jusqu au point de terminaison chez le client. Le point de terminaison est le premier dispositif installé dans les locaux du client. Physiquement, il s agit de tous les câbles aériens, des câbles souterrains et même de la paire de fils arrivant chez l usager. La boucle locale comprend également des équipements passifs de raccordements (armoires, boîtiers) jouant le rôle de brasseurs. En France, il existe également les concepts de boucle locale radio et de boucle locale optique. La boucle locale radio permet l envoyer des packets de données par ondes hertziennes (vitesse de 4Mbit/s en 2004). La distance qui sépare les antennes varie entre 3 et 60 km (voire plus), selon la topologie des lieux et le protocole utilisé. Une visite virtuelle de la boucle locale cuivre, du répartiteur téléphonique jusqu aux clients, est disponible sur le site https://lafibre.info. Construction C est l administration publique des télécommunications qui, à elle seule, a construit cette partie du réseau. La mise en œuvre des câbles s est faite progressivement avec une forte accélération dans les années 1970. La construction de ce réseau capillaire a nécessité d importants travaux de génie civil, occasionnant de nombreuses perturbations dans les agglomérations et sur une partie des axes routiers du pays. Appartenance et accès En France, la boucle locale cuivre est la propriété exclusive de l entreprise Orange. 1
La boucle locale est une partie du réseau téléphonique commuté revêtant une importance stratégique pour tout opérateur de télécommunication. En effet, son contrôle permet la gestion totale du réseau qui le relie à ses clients. Le 18 décembre 2000, le Parlement Européen et le Conseil de l Union adoptent le règlement relatif au dégroupage de l accès à la boucle locale : l opérateur historique doit fournir à ses concurrents un accès direct à sa boucle locale. Opérateur historique : France Télécom, dénommée Orange depuis le 1er juillet 2013. Opérateurs concurrents : Bouygues, Free, OVH 1 et SFR 1. OVH : hébergeur français de sites web. 2
Chapitre 1 Constitution La boucle locale peut être découpée en trois parties, comme illustrée à la Figure 1.1 : 1. Transport : du Nœuds de Raccordement d Abonnés (NRA) jusqu au Sous-Répartiteurs (SR), avec des cables de 112, 224, 448, ou 996 paires. 2. Distribution : du SR jusqu au Points de Concentration (PC), avec des câbles de moins de 56 paires (7 8). 3. Branchement : du PC jusqu à l abonné, avec une paire de fils torsadées. La boucle locale cuivre en France, c est : 13 000 répartiteurs téléphoniques ; 126 000 sous-répartiteurs ; 39 millions de lignes ; 18 millions de poteaux dont 5 millions gérés par ERDF 1 ; Un coût de mise en œuvre estimé à 28 milliards d euros par l ARCEP 2. 1.1 Nœuds de raccordement d abonnés (NRA) Au bout de la ligne de cuivre se trouve le nœud de raccordement d abonnés, dit NRA, et aussi appelé le central téléphonique. Dans les villes, les NRA sont situés dans des bâtiments de grande taille, où on y trouve souvent le logo PTT, France Télécom, ou Orange. Ils sont souvent à proximité d une mairie ou d un bureau de poste. Les locaux de NRA sont 1. ERDF : Électricité Réseau Distribution France. 2. ARCEP : Autorité de Régulation des Communications Électroniques et des Postes. 3
1.1. Nœuds de raccordement d abonnés Figure 1.1 Schéma de la boucle locale, avec les différents composants : point de concentration, sous-répartiteur et répartiteur. 4
Chapitre 1. Constitution Figure 1.2 NRA-MeD sur Bourguignon (10). [Photos de https ://lafibre.info/doubs/travaux-sur-bourguignon-enfouissement-edf-ft-et-fibre-optique/12/] bien protégés (grillagés, sans fenêtres ou à fenêtres de taille réduite).tout près du bâtiment, on trouve au sol de grosses plaques (regards tout fonte, trappe à cadre acier galvanisé et tampon fonte, trappe acier,...), pour avoir accès à la dite Chambre zéro ou chambre de télécommunication. Les plus récents NRA, sont les NRA de Montée en Débit (ou NRA-MeD). Ils se présentent sous forme d armoires, proches de l abonné afin de gagner en débit, et servent uniquement à contenir des DSLAM 3. Les lignes arrivent d abord dans le répartiteur téléphonique, puis sont redirigées vers des filtres permettant de séparer les fréquences dédiées à la téléphonie classique, qui vont vers le Commutateur à Autonomie d Acheminement (CAA), du signal DSL, qui va vers le DSLAM. La majorité des NRA est reliée en fibre optique, (auparavant d autres moyens de communication étaient utilisés tels que les faisceaux hertziens (ondes radioélectriques) et les câbles coaxiaux. 1.1.1 Dégroupage Le dégroupage permet aux concurrents de l opérateur historique d installer, s ils le souhaitent, leur propre DSLAM dans le NRA. Abonnement en zone non dégroupée Dans le cas où le client est abonné chez un opérateur qui n a pas dégroupé le NRA en question, deux cas sont possibles : soit il sera branché sur le DSLAM d un autre opérateur, qui est souvent l opérateur historique; soit il est branché sur un DSLAM d un autre opérateur alternatif, comme c est le 3. DSLAM : Digital subscriber line access multiplexer ou Multiplexeur d Accès DSL. 5
1.1. Nœuds de raccordement d abonnés cas d abonnés Bouygues et OVH qui sont branchés sur des DSLAM de SFR. Ensuite, le DSLAM est relié au réseau de son opérateur, parfois en utilisant une liaison louée à un concurrent. Les DSLAM des opérateurs alternatifs se trouvent généralement dans une salle dédiée, appelée salle de dégroupage. S il n y a pas assez de place pour mettre de nouveaux DSLAM, ils peuvent être installées dans des armoires extérieures au NRA, on parle alors de dégroupage outdoor 1.1.2 Réaménagement du réseau avec les NRA-XY Les NRA les plus récents, issus du réaménagement du réseau Orange, sont appelés NRA-XY. Les NRA d origine sont alors appelés NRA-O (ou le central téléphonique). Installés à la hauteur des sous-répartiteurs, les NRA-XY diminuent l affaiblissement des lignes en cuivre en réduisant la distance entre le sousrépartiteur et le NRA-O. Ils sont connecté en fibre optique avec ce dernier. Ils permettent ainsi l accès au haut débit dans les zones trop éloignées du NRA-O (dites zones d ombre). Plusieurs types ont été déployés depuis 2004 et ont évolué depuis, dont le NRA-HD (Haut Débit), le NRA-ZO (Zone d Ombre) qui a évolué en NRA- MeD (Montée en Débit), et le NRA-GMUX (Gros MUltipleXeur). Les plus connus sont présentés dans la suite : Les NRA-HD (Haut Débit) ont été mis en place par France Télécom dès 2004, essentiellement afin d améliorer le service pour les entreprises en zones d activité. Ils sont généralement sous forme de préfabriqué en béton (ou shelters), et sont plus grands que les NRA-ZO (décrits dans la suite). Ils sont souvent dégroupables, bien que les opérateurs tiers n aient pas d obligation de faire le dégroupage. Les NRA-HE (Haute Éligibilité) ont été les ancêtres des NRA-ZO et sont souvent considérés comme les premières expérimentations pour NRA-ZO. Les NRA-ZO (Zone d Ombre) ont été créés par France Télécom en juin 2007 pour répondre aux besoin des habitants des communes les plus éloignés des NRA-O. Sous forme d armoire de rue, ils ne contiennent pas d équipements dédiés à la téléphonie classique, mais seulement des DSLAM. Un NRA-ZO est d une part à proximité immédiate du sousrépartiteur (SR) et de l autre part rattaché à un NRA-O plus important (en fibre ou en cuivre). Bien que les NRA-ZO soient entièrement financés par les collectivités locales sur fonds publics, la propriété des 6
Chapitre 1. Constitution équipement reste à France Télécom (collecte, armoire, DSLAM,...). Le NRA-MeD (Montée en Débit) est une évolution du NRA-ZO qui le remplace depuis juillet 2011. L offre NRA-MeD est une version régulée des NRA-ZO avec des modalités financières bien précises : le lien de collecte avec le NRA-O d attachement, obligatoirement en fibre optique (36FO minimum), est à la charge de la collectivité locale, ainsi que le local (shelter ou armoire) et sa pose. Bien que France Télécom soit chargé de la maîtrise d œuvre, il ne dispose que de l usufruit des installations et non la propriété, et ainsi ne peut empêcher la venue d autres opérateurs si les installations le permettent. Les équipements actifs sont à la charge des opérateurs. Le NRA-ZN (Zone Nouvelle) est une appellation utilisée depuis 2012 pour désigner certains NRA-MeD, destinés pour desservir des territoires nouvellement urbanisés ou en extension. Les NRA-GMUX (Gros MUltipleXeur) sont mis en place par France Telecom dans le cadre d un plan de 60Me (financé sur fonds propres) visant à résorber les gros mux - c est à dire les multiplexeurs de lignes posés par France Telecom avant 1995 (pré-adsl) pour faire passer plus de lignes RTC (Réseau Téléphonique Commuté) dans un seul câble. Essentiellement, un NRA-GMUX est soit un NRA-HD, soit un NRA-ZO. Le principe de la mise en place d un NRA-ZO ou NRA-MeD est illustré dans la Figure 1.3. Exemple de mise en œuvre NRA-ZO / NRA-MeD La Figure 1.4 présent un exemple détaillé. Exemple de mise en oeuvre On considère trois abonnés reliés au même répartiteur; parmi eux, deux sont reliés au même sous-répartiteur. On considère que seuls les abonnés 1 et 3 sont intéressés par l accès internet à haut débit, l abonné 2 n étant quant à lui intéressé que par le service téléphonique classique. Dans la situation initiale (schéma du haut, DSLAM au NRA), la ligne de l abonné 1 est trop longue : l affaiblissement est de 85dB (35dB pour la partie habitation-sra et de 50dB pour la partie SRA-NRA) alors que la limite pour l éligibilité ADSL est de 78dB. L abonné 3 en revanche peut en bénéficier car sa ligne est suffisamment courte. Après mise en place du NRA-ZO (schéma du bas) : - les lignes des abonnés 1 et 2 sont détournées depuis le sous-répartiteur en direction du NRA-ZO, mais restent raccordés au réseau téléphonique au niveau du NRA d origine. - l affaiblissement entre le DSLAM et l habitation de l abonné 1 n est donc 7
1.1. Nœuds de raccordement d abonnés Figure 1.3 Principe de la mise en place d un NRA-ZO ou NRA-MeD. plus que d environ 35dB : la ligne est désormais éligible à l ADSL. - la ligne de l abonné 3 n est pas modifiée : la mise en place du NRA-ZO n a pas d impact sur les autres sous-répartiteurs de la zone concernée. Note : le lien internet/nra-zo peut être réalisé sur le réseau cuivre existant (liaison 2 ou 4 Mbit/s) ou par la mise en place d un lien fibre optique indépendant. http://www.ant.developpement-durable.gouv.fr/la-solution-nra-zo-a264.html 1.1.3 Codification Les codes attribués aux NRA peuvent généralement être représentés sous deux formes différentes : une forme courte, composée d une chaîne de trois caractères alphanumériques suivie du numéro de département (par exemple ELB76) ; une forme longue, composée du code commune à cinq chiffres de la commune hébergeant le NRA suivi d une chaîne de trois caractères alphanumériques (par exemple 76231ELB). Quelques exemples des codes attribués aux NRA : ELBEUF - ELB76 (76231ELB) Communes couvertes : Caudebec Les Elbeuf, Cleon, Criquebeuf Sur 8
Chapitre 1. Constitution Figure 1.4 Exemple de mise en œuvre d un NRA-ZO / NRA-MeD. Seine, Elbeuf, Freneuse, Martot, Orival, Saint Aubin Les Elbeuf, Saint Didier Des Bois, Saint Pierre Les Elbeuf, Saussaye (La) Nom : ELBEUF Situé à : ELBEUF Code : FT76231ELB Code "court" : ELB76 Nombre de lignes 23000 Zone dense : Oui Plaque ADSL : HNOR-1 (HN1) ROUEN JEANNE D ARC - ROA76 (76540ROA) Communes couvertes : Amfreville La Mivoie, Bihorel, Bois Guillaume, Bonsecours, Canteleu, Darnetal, Maromme, Mont Saint Aignan, Rouen, Saint Leger Du Bourg Denis, Vaupaliere (La) ROUEN PORT - ROF76 (76540ROF) Communes couvertes : Deville Les Rouen, Mont Saint Aignan, Rouen SAINT CLEMENT - ROB76 (76540ROB) Communes couvertes : Canteleu, Grand Quevilly (Le), Malaunay, Petit Couronne, Petit Quevilly (Le), Rouen, Saint Etienne Du Rouvray, Sotteville Les Rouen SAINT-ETIENNE DU ROUVRAY - SEK76 (76575SEK) Communes couvertes : Deville Les Rouen, Grand Quevilly (Le), Oissel, Saint Etienne Du Rouvray, Sotteville Les Rouen 9
1.2. Sous-répartiteurs VIEUX ROUEN - VXR76 (76739VXR) Communes couvertes : Hodeng Au Bosc, Neuville Coppegueule, Saint Germain Sur Bresle, Saint Leger Sur Bresle, Saint Martin Au Bosc, Vieux Rouen Sur Bresle 1.2 Sous-répartiteurs (SR) Les câbles de transport sont de gros câbles souterrains d au moins 112 paires de cuivre, qui partent du NRA (le central téléphonique) jusqu aux Sous-Répartiteurs (SR). En zone dense, on peut trouver plusieurs SR par quartier, tout comme un SR peut couvrir plusieurs communes en zone rurale. Pour les abonnés habitant à côté du central téléphonique (NRA), la boucle locale ne comporte pas toujours un SR. Ainsi, une paire de cuivre peut relier directement le NRA à un points de concentration (PC). On parle alors de zones OZR, de distribution directe, ou encore de transport direct, car il n y a pas de partie distribution ni de SR. La distribution directe était un critère requis pour pouvoir bénéficier du VDSL2 4, afin de limiter le risque de perturbation des autres lignes. Cependant, depuis juillet 2014, l ARCEP et son comité d experts ont autorisé l opérateur historique (Orange) ainsi que les autres louant ses câbles, à déployer la technologie VDSL2 aux sous-répartiteurs, autrement nommée distribution indirecte. Le lancement commercial de cette technologie interviendra en France en automne de la même année. La plupart des SR sont des armoires. Les plus anciennes sont en métal, de couleur grise, et arborent l ancien logo PTT. Leur dimension varie selon le nombre de lignes connectées. Bien que ces armoires soient fermées, elles ne sont pas étanches. L eau, l humidité, la poussière et d autres saletés peuvent par conséquent y pénétrer, et parfois être source de perturbations (vrai notamment pour l ADSL, le téléphone étant beaucoup moins sensible à l oxydation des contacts). Les armoires de nouvelle génération sont soit en métal, soit en plastique. Les couleurs utilisées sont désormais le beige et le blanc. Les têtes de raccordement sont dites fiabilisées, car au contraire de l ancien système à vis où les contacts étaient métalliques, et par conséquent sujets à la rouille et l oxydation, ceux-ci sont en plastique, et seule une petite partie conductrice 4. VDSL2 : Very high speed Digital Subscriber Line 2, avec une vitesse maximale théorique jusqu à 100 Mbit/s en full-duplex, et une distance maximale entre l utilisateur et le DSLAM portée à 3 500 mètres. 10
Chapitre 1. Constitution permet le contact avec le câble. Cette partie métallique est sertie dans une tige en plastique, pour plus de protection. De plus, il s agit de contacts autodénudants contenant un gel antioxydant. Dans les zones rurales, les SR sont plus petits car il y a beaucoup moins d abonnés à raccorder. À la place des armoires on utilise donc des boîtiers en plastique, fixés sur des poteaux à hauteur d homme. Les têtes utilisées dans ces boîtiers sont identiques à celles que l on trouve dans les armoires d ancienne génération. 1.3 Points de concentration Les câbles de distribution, plus petits que les câbles de transport, relient les Sous-Répartiteurs (SR) à de petits boîtiers appelés Points de Concentration (PC). Ils existent sous la forme de petits boîtiers en plastique qui peuvent être situés sur les façades des habitations. Ces mêmes boîtiers sont parfois accrochés en hauteur sur les poteaux téléphoniques. On en trouve également dans des bornes en béton à hauteur du sol. Ces boîtiers contiennent au maximum 7 paires de cuivre la plupart du temps, sauf ceux des immeubles ou des entreprises qui peuvent en contenir 14. Des épissures sont utilisées pour scinder les plus gros câbles (contenant plus de paires), en plusieurs câbles plus petits et contenant moins de paires. C est de ces boîtiers que partent les câbles qui vont aller chez chaque abonné. En amont du PC, les câbles contiennent les paires de cuivre de plusieurs abonnés. En aval, chaque câble contient une seule ligne d abonné. Le plus souvent, pour les habitations isolées, le câble part du PC qui se trouve sur un poteau pour arriver sur la façade de la maison dans un boîtier appelé entrée de poste (EP). Puis un autre câble reliera l EP au boîtier de dérivation ou à la première prise téléphonique. Enfin, les PC sont parfois dans des chambres souterraines, accessibles en soulevant les grosses plaques en fonte marron marquées France Télécom parfois visibles sur les trottoirs ou la chaussée. Ils prennent la forme de boîtiers en PVC noir, scellés par 6 boulons généralement (de type BPR ). 1.4 Boîtiers de dérivation Chez l abonné, le réseau téléphonique est appelé installation terminale ou desserte interne. Il commence à l arrivée France Télécom, qui délimite la responsabilité de l opérateur historique et celle du client. 11
1.4. Boîtiers de dérivation Figure 1.5 Boîtier de dispositif de terminaison intérieur (DTI) installé près d un tableau électrique, dans le cellier d un pavillon. [Source : Wikipedia] S il y a plusieurs prises dans l habitation, elles peuvent être toutes, ou en partie raccordées à un boîtier de dérivation. Parfois, toutes les prises sont branchées en parallèle les unes sur les autres, et seule la première est raccordée au boîtier de dérivation. Dans certains logements, il n y a pas de tel boîtier, et c est alors la première prise qui fait office de frontière entre le réseau d Orange et l installation privative de l abonné. C est souvent le cas en appartement. Voir Figure 1.5. 12
Chapitre 2 Supports de transmission Dans les petites communes et à la campagne, la majeure partie du réseau est aérien : le câble est suspendu entre des poteaux téléphoniques en bois ou en béton (mutualisation poteaux EDF). Tandis que dans les grandes agglomérations, le réseau est en grande partie souterrain : tous les câbles passent sous terre et ne sont accessibles que via des regards et des chambres de tirage, sous les fameuses plaques en fonte marron, marquées France Télécom. 2.1 Câbles Section ou calibre (grosseur du câble), exprimée en dixième de millimètres : 4/10 : le plus courant; 5/10 : appelé communément "jarretière", sert à tous les raccords dans les centraux et les SR ; 6/10 : utilisé en zone rurale lorsque le SR est éloigné du central, moins courant; 8/10 : beaucoup plus rare car très coûteux. Plus le câble est gros, plus il est cher mais meilleure est sa qualité. En effet, à longueur égale, l affaiblissement est moindre dans un câble de grosse section. Les câbles de plus grosse section prennent beaucoup plus de place dans les gaines que les câbles plus petits. En effet, pour une longueur de 1 km, le calibre 4/10 a une perte de 280 Ω, alors que celle du calibre 8/10 est de 75 Ω. En utilisant une paire de fils, la longueur est alors multipliée par deux par rapport à la longueur du câble. 13
2.3. Poteaux Figure 2.1 Illustration d un câble de 8 paires torsadées. Paires de fils torsadées : pour éviter les phénomènes de diaphonie 1, sources de perturbations électromagnétiques (le bruit), les deux fils d une même paire sont torsadés entre eux, et plusieurs paires sont ensuite torsadées entre elles. Les câbles sont eux aussi torsadés afin de limiter au maximum les perturbations. Câble gris ou noir, plat, avec les deux fils en parallèle : câble générateur de beaucoup de bruit et sensible aux perturbations, car non torsadé et non blindé. Les câbles sont généralement multi-paires, c est-à-dire que plusieurs paires passent dans une même gaine permettant alors un déploiement plus facile. Les paires de cuivre sont rassemblées en groupe à l intérieur d une gaine, par multiples de 7 : 7, 14, 28, 56, 112, 224, 448, 896... et parfois plus. Un changement de calibre sur un câble peut créer de la diaphonie (4/10 6/10 4/10 en transport par exemple) 2.2 Poteaux Les poteaux télécom en bois sont réservés au réseau téléphonique. On en trouve surtout en zone rurale. Il existe aussi des poteaux métalliques qui leur ressemblent. Les appuis communs, généralement en béton, peuvent accueillir le réseau téléphonique mais aussi servir au transport du réseau électrique EDF. Dans ce cas, il est important de respecter un espacement minimum entre les réglettes métalliques, supports des câbles téléphoniques et les câbles électriques situés au sommet du poteau pour éviter la pollution (électro-magnétique) du réseau téléphonique par le réseau électrique. 1. Diaphonie : interférence entre deux ou plusieurs canaux/signaux. On parle en anglais de crosstalk. 14
Chapitre 2. Supports de transmission 2.3 Protection contre la foudre L ensemble de la boucle locale est protégée contre les risques de surtension. Au central, des parafoudres sont placés sur chaque paire de cuivre, au dernier point de coupure avant le départ vers l abonné. Sur le réseau de distribution, entre les sous-répartiteurs et les PC se trouvent des boîtiers de protections (PF et RP) contenant des parasurtenseurs nécessaires à la protection du réseau contre la foudre. Ils sont particulièrement utilisés à la campagne et sont présents aux extrémités d une ligne aérienne. 15
2.3. Protection contre la foudre 16
Chapitre 3 Le répartiteur téléphonique ou NRA Le répartiteur téléphonique est le lieu, situé dans le central téléphonique (aussi appelé NRA, pour nœud de raccordement abonné ou Main Distribution Frame), dans lequel se font toutes les connexions entre le réseau filaire desservant les clients d un opérateur de télécommunications (la boucle locale) et les infrastructures (voix, données ou images). Ces connexions se font à l aide de paires de fil torsadé en cuivre appelées jarretières pour un répartiteur classique; il existe également des répartiteurs optiques. Pour insérer les fils de cuivre et faire contact, on utilise un petit outil qui s appelle un wrappeur; et pour les enlever, on utilise un dewrappeur. Il y a différentes façons d insérer les fils, soit le wrappeur permet d entourer le fil de cuivre avec le contact, soit plus récemment, il enfonce le fil dans le contact qui le dénude automatiquement. Les réglettes sur lesquelles on enfonce le fil et qui le dénudent automatiquement, s appellent des réglettes à cadés, et l outil s appelle un cadeur. Un Sous-Répartiteur Haut Débit (SRHD) ou Sous-Répartiteur Très Haut Débit (SRTHD) est un point de raccordement d une zone géographique au réseau principal de l opérateur physique. Des matériels dédiés centralisent des flux spécialisés de différents protocoles (DSL en collecte ATM, DSL en collecte Ethernet par exemple). En France, un répartiteur concentre souvent l ensemble des connexions DSL de plusieurs départements. Chacune de ces zone géographique est communément nommée plaque de collecte. 17
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Chapitre 4 Digital subscriber line access multiplexer ou DSLAM Le DSLAM (ou Digital Subscriber Line Access Multiplexer) est un multiplexeur (appareil assurant une fonction de multiplexage 1 ) qui permet d assurer sur les lignes téléphoniques un service de type DSL (VDSL, ADSL 2+, SDSL?). Techniquement, le DSLAM récupère le trafic de données, issu de l utilisation des technologies DSL (internet haut débit, télévision par ADSL, VoIP?), et transitant sur les lignes téléphoniques qui lui sont raccordées, après que ce trafic soit séparé du trafic de voix issu de la téléphonie classique, grâce à un filtre. Ensuite le DSLAM regroupe le trafic des différentes lignes qui lui sont raccordées ( petits tuyaux ) et le redirige vers le réseau de l opérateur ou du fournisseur d accès ( gros tuyau ) selon le principe du multiplexage fréquentiel où les données sont transportées en Ethernet ou en ATM. Géographiquement, le DSLAM se situe à la terminaison de la boucle locale (partie entre la prise téléphonique et le répartiteur) comme illustrée ci-dessous. Le DSLAM se situe au début de la liaison menant au BRAS (BroadBand Access Server ou EAS Equipement d?accès au service)). 1. Le multiplexage consiste à partager une même ressource entre plusieurs utilisateurs, en faisant passer plusieurs informations à travers un seul support de transmission. 19
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Annexe A Une vue d ensemble Le présent annexe résume différents types de réseaux. Il est disponible sur le site d Orange. A.1 Réseau téléphonique commuté Le réseau téléphonique commuté (RTC ou RTCP pour RTC Public) est le réseau téléphonique historique. Voir Figure A.1. Initialement tout analogique, à commutation mécanique puis électronique, le RTC a été numérisé dans les années 1970-1980. Cette numérisation a concerné le réseau depuis le commutateur mais la boucle locale entre le commutateur et le téléphone de l abonné, reste analogique. Le RTC est aussi utilisé pour l accès à l internet, mais est limité au bas débit, par exemple 56 kbits/s avec un modem V92. Cet usage est maintenant marginal par rapport à l ADSL. Dans le cadre de l ouverture des télécommunications à la concurrence, les régulateurs d un certain nombre de pays ont défini plusieurs options de location de la boucle locale : les plus courantes sont le dégroupage partiel et le dégroupage total (voir carte réseau ADSL). D autres formules ont été définies et utilisées, par exemple la sélection d opérateur pour la voix RTC, le bitstream pour l ADSL, mais elles ne sont pas illustrées ici. Appels téléphoniques Appel local : Un appel local est un appel réalisé entre des clients rattachés au même Commutateur à Autonomie d Acheminement (CAA). Dans ce cas, le CAA analyse le numéro demandé et achemine l appel directement 21
A.1. Réseau téléphonique commuté Figure A.1 Réseau téléphonique commuté vers l appelé. Comme il n y a pas d autre équipement mis en?uvre, c est un cas plus simple que les autres types d appel, et, pendant de nombreuses années, les appels locaux ont été différenciés des autres appels et facturés moins cher. L autre avantage de cette possibilité de connexion locale était, à l époque ou la fiabilité des équipements et des lignes n était pas aussi bonne qu aujourd hui, de maintenir le service local quand la connexion avec le reste du réseau est perdue. Appel national : Dans le cas d un appel national, entre deux clients qui ne sont pas rattachés au même Commutateur à Autonomie d Acheminement (CAA), le CAA analyse le numéro demandé et achemine l appel à travers le réseau des commutateurs de transit (CT). Voir Figure A.2. Les CAA sont reliés entre eux par des Commutateurs de Transit qui vont acheminer l appel. Chaque commutateur d abonnés gère certains indicatifs (tranches de numéros). Ces indicatifs sont connus de tous les autres commutateurs. De commutateur en commutateur, l appel est acheminé vers le CAA de l appelé. Ce dernier n a plus qu à gérer la terminaison d appel comme dans le cas de l appel local. Les commutateurs dialoguent entre eux pour établir l appel au moyen d un réseau de données par paquets, dit sémaphore, qui leur est propre. Appel international : L appel est acheminé par le Commutateur à Autonomie d Acheminement (CAA) de l appelant vers un Commutateur de 22
Chapitre A. Une vue d ensemble Figure A.2 Appel téléphonique Transit International (CTI), et éventuellement par l intermédiaire d un Commutateur de Transit. A.2 Réseau ADSL Le principe des technologies ADSL est d élargir l utilisation du spectre de fréquences employé sur la boucle locale. Cette augmentation se fait sur la partie haute du spectre. L ajout de filtres au départ et à l arrivée de la boucle locale cuivre permet de séparer la voix, dans les basses fréquences, des données, dans les hautes fréquences. Voir Figure A.3. Les deux flux transitent conjointement jusqu au répartiteur où ils sont renvoyés vers un filtre qui les sépare. Le signal téléphonique retrouve le chemin habituel d un appel téléphonique (CAA, etc.). Le flux haut-débit est renvoyé vers un équipement nommé Digital Subscriber Line Access Multiplexer (DSLAM). Le DSLAM prend en charge le dialogue avec le modem ADSL du client, et envoie les paquets IP au réseau de collecte. Le dégroupage partiel : Dans ce cas, l opérateur tiers loue à l opérateur historique les flux hautes fréquences sur la boucle locale, le signal téléphonique analogique restant géré par l opérateur historique. Le DSLAM de l opérateur tiers est localisé dans la salle de dégroupage, proche du répar- 23
A.2. Réseau ADSL Figure A.3 Réseau ADSL titeur de l opérateur historique. L opérateur historique assure le service voix RTC et l opérateur tiers les services de données IP (qui peuvent inclure de la VoIP). Le dégroupage total : Dans ce cas, l opérateur tiers loue à l opérateur historique l ensemble des fréquences passant sur la boucle locale et le client n a plus de relation directe avec l opérateur historique. Le DSLAM de l opérateur tiers, situé dans la salle de dégroupage, dispose alors d une continuité métallique exclusive et intégrale jusqu au domicile de son client. Définitions PC : Le PC (Point de Concentration) est un boîtier sur lequel sont reliées les paires de cuivre à destination des installations des clients. Des câbles de plus grosses sections relient les points de concentration aux sous-répartiteurs. SR : Le SR (Sous-Répartiteur) est un équipement situé entre le répartiteur et les installations terminales, offrant des possibilités de brassage des câbles. Répartiteur : Le répartiteur occupe une vaste salle où se font les liaisons entre les lignes d abonnés et les unités de raccordement. Il comprend principalement des réglettes verticales et des réglettes horizontales reliées entre elles par des jarretières et formant la matrice de toutes les 24
Chapitre A. Une vue d ensemble connexions entrantes et sortantes. On rentre dans le répartiteur par une réglette verticale et l on en sort par une réglette horizontale. Filtre : On trouve des filtres chez le client (sur chaque prise téléphonique utilisée) et dans le local du répartiteur. Leur fonction est de séparer les hautes fréquences, utilisées pour le transport des données, des basses fréquences, transportant la voix sur le Réseau Téléphonique Commuté (RTC) (à ne pas confondre avec la voix sur IP). Les filtres côté répartiteur peuvent être intégrés au châssis du DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) ou séparés de celui-ci. En France, les filtres sont toujours fournis par France Télécom, sauf dans le cas d un dégroupage total, où l opérateur tiers prend intégralement la ligne en charge. DSLAM : Le DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) est un équipement généralement installé à proximité des répartiteurs et utilisé pour transformer une ligne téléphonique classique en une ligne ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). La fonction du DSLAM est de regrouper plusieurs lignes ADSL sur un seul support. Une carte DSLAM gère environ 50 abonnés à l ADSL. CAA : Le CAA (Commutateur à Autonomie d Acheminement) est également appelé commutateur d abonnés. Dans le Réseau Téléphonique Commuté (RTC), cet équipement figure au plus bas de la hiérarchie de commutation. Les CAA sont constitués d un c?ur de chaîne (assurant les actions de commutation) et d une ou plusieurs URA (Unité de Raccordement d Abonnés), qui peuvent être colocalisées avec le c?ur ou distantes. Les URA numérisent le signal et concentrent les lignes. Lorsqu un client décroche son téléphone et compose un numéro, le CAA analyse la numérotation reçue et aiguille l appel vers son destinataire. Le CAA dispose d une autonomie qui lui permet d assurer seul les appels entre les clients qui lui sont raccordés.pour un appel national ou international, les CAA s appuient sur des Commutateurs de Transit (CT et CT International). A.3 Réseau fibre optique L accès sur fibre optique FTTx permet d étendre l offre de service hautdébit disponible par ADSL vers des très hauts débits descendants et remontants (jusqu à 100 Mbit/s en 2010), avec une performance accrue notamment en délai de réponse. 25
A.3. Réseau fibre optique Figure A.4 Réseau fibre optique Il existe différentes architectures de raccordement totalement ou partiellement optique FTTx, comme illustré sur la Figure A.4 : FTTH Fibre to the Home fibre jusqu au logement, FTTB Fibre to the Building fibre jusqu au bâtiment, FTTC Fibre to the Curb fibre jusqu au sous-répartiteur. Dans les architectures FTTB et FTTC, la fibre n est pas déployée jusque dans le logement du client mais assez près. Les derniers mètres (jusqu à quelques centaines de mètres dans le cas du FTTC), utilisent le réseau de cuivre existant et la technologie VDSL (évolution de l ADSL permettant des débits supérieurs à l ADSL mais sur des distances plus réduites). Définitions ONT : L ONT (Optical Network Termination) est un équipement actif situé côté client, transformant le signal optique reçu du réseau de l opérateur en signal électrique et vice-versa. DTIO : Le DTIO (Dispositif de Terminaison Intérieur boîtier Optique) est un boîtier avec un connecteur optique. C est la limite du réseau de l opérateur, équivalent optique du DTI (Dispositif de Terminaison Intérieur). PB : Dans le réseau d accès en fibre optique, le PB (Point de Concentration) est l équivalent du PB du réseau boucle locale cuivre. Placé au plus 26
Chapitre A. Une vue d ensemble près du client final, c est le premier point de flexibilité rencontré en remontant dans le réseau de l opérateur. C est à partir de ce point que les clients sont raccordés au réseau par un câble individuel (le câble de branchement). Ce point n intègre jamais de fonction de couplage. PE : Placé dans une chambre à proximité des immeubles, le PE (Point d Éclatement) permet d éclater un câble optique pour desservir plusieurs immeubles, avec ou sans couplage optique. Son rôle est de permettre d optimiser et d apporter de la flexibilité. Il n a pas d équivalent physique dans un réseau cuivre. PDZ : Le PDZ (Point de Distribution de Zone) est le point de flexibilité le plus en amont du réseau PON (Passive Optical Network). Il est situé à un point de convergence de l arborescence de génie civil en amont d un groupe de PE (Point d Éclatement) qui lui sont rattachés. Même si elle n est pas adhérente à ce point de flexibilité, la fonction de couplage de 1er niveau y est en général présente, en particulier lors des phases de déploiement initial du réseau. OLT : L OLT (Optical Line Termination) est l équivalent d un DSLAM, mais pour l accès optique. MDU : Équipement localisé en pied d immeuble qui assure la conversion entre signal optique et signal électrique vers les logements de l immeuble. Mini DSLAM VDSL2 : C est un DSLAM de petite capacité destiné à être installé dans une armoire de sous-répartiteur et avec une interface VDSL2 vers les clients. Rappelons que le DSLAM est un équipement généralement installé à proximité des répartiteurs et utilisé pour transformer une ligne téléphonique classique en une ligne ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line). La fonction du DSLAM est de regrouper plusieurs lignes ADSL sur un seul support. 27
A.3. Réseau fibre optique 28
Annexe B???? Le présent annexe reprend des informations du site Point d Appui National Aménagement Numérique des Territoires (PAN ANT). B.1 Définition de la boucle locale cuivre Le règlement européen n 2887/2000 relatif au dégroupage de l accès à la boucle locale donne la définition suivante de la "boucle locale cuivre" : "circuit physique à paire torsadée métallique du réseau téléphonique public fixe qui relie la point de terminaison du réseau dans les locaux de l abonné au répartiteur principal ou à toute autre installation équivalente". La boucle locale cuivre, ou boucle locale téléphonique, désigne ainsi la partie du réseau téléphonique qui se situe entre les répartiteurs téléphoniques et la terminaison chez les abonnés. B.2 Constitution de la boucle locale téléphonique française En France, le réseau de boucle locale a été déployé massivement dans les années 1970 par l administration des télécoms sur l ensemble du territoire. Aujourd hui, France Télécom en est le propriétaire. Ce réseau de boucle locale est constitué de plus de 30 millions de lignes, reliant les 13000 répartiteurs téléphoniques (ou noeuds de raccordement des abonnés, NRA) aux locaux (logements, entreprises) des abonnés, en passant 29
B.2. Constitution de la boucle locale téléphonique française Figure B.1 Zones arrières des NRA de Rennes. par les sous-répartiteurs (échelon intermédiaire). Une ligne donnée n est raccordée qu à un seul sous-répartiteur, lequel n est relié qu à un seul répartiteur (le segment se trouvant entre le sous-répartiteur et le répartiteur est appelé "transport" par France Télécom; à ne pas confondre avec le niveau transport - réseaux longues distances - des réseaux de communications électroniques). B.2.1 La sous-boucle locale La sous-boucle locale est la partie de la boucle locale comprise entre les sous-répartiteurs et les terminaisons de ligne chez les abonnés. Il existe en France environ 130000 sous-répartiteurs téléphoniques. La grande majorité des lignes passent par un sous-répartiteur; il existe toutefois quelques lignes téléphoniques qui sont raccordées directement à un répartiteur. B.2.2 Zone arrière d un répartiteur La partie de territoire desservie par un répartiteur donné est appelée zone arrière de ce répartiteur (on peut également parler de zone arrière d un sous-répartiteur). Une zone arrière peut être constituée d un ou plusieurs quartier(s) (ville importante), d une ville entière ou encore de plusieurs communes et hameaux. Il n y pas nécessairement correspondance entre les limites communales et le périmètre des zones arrières. Les zones arrières des NRA de Rennes sont illustrées dans la Figure B.1, selon une estimation à partir de la méthodologie de cartographie ADSL du CETE de l Ouest. 30
Chapitre B.?? B.2.3 Paires de cuivre et câbles Une ligne est physiquement constituée de deux fils de cuivre (on parle généralement de "paire de cuivre"), qui permettent de constituer un circuit électrique fermé reliant la prise téléphonique de l abonné au répartiteur téléphonique. Les paires sont assemblées par lots dans des câbles. Les câbles sont soit enfouis (ils sont alors mis en place dans des fourreaux et des chambres), soit aériens (ils sont alors fixés sur des poteaux ou directement sur les façades des bâtiments). Il existe des câbles de différents nombres de paires (7, 14, 28, 56, 112, 224, 448, 996, 1800, 2400); les fils de cuivre quant à eux ont différents diamètres (en mm : 4/10, 5/10, 6/10, 8/10...). Plus un fil à un diamètre important, plus il est capable de porter "loin" le signal (car l affaiblissement linéique est d autant plus réduit que le diamètre des fils est important), mais plus il est coûteux et plus encombrant, consommant donc plus de place dans les fourreaux ou sur les poteaux. Lors du déploiement de la boucle locale téléphonique, l objectif était donc d utiliser les paires de cuivre avec les diamètres les plus petits possibles permettant d apporter le service téléphonique jusqu à la maison ou à l entreprise à raccorder. B.2.4 Un réseau qui évolue peu Aujourd hui, la boucle locale téléphonique est un réseau relativement stabilisé, qui n évolue que pour des améliorations ponctuelles (par exemple pour la suppression de lignes multiplexées, ou dans le cadre de démarches d améliorations ciblées de la couverture ADSL, avec les NRA-ZO et les NRA- HD) ou bien suite à l aménagement de nouvelles zones urbanisées (création d un lotissement résidentiel, aménagement d une zone d activités). B.3 Utilisations de la boucle locale cuivre B.3.1 Téléphone classique (RTC), accès internet haut débit et triple-play Aujourd hui, outre le téléphone classique (réseau téléphonique commuté) qui entre dans le cadre du service universel des télécommunications, la boucle locale cuivre est utilisée pour apporter des accès internet haut débit par ADSL chez les abonnés. Tous les opérateurs peuvent s appuyer sur la boucle locale cuivre, qui appartient à France Télécom : France Télécom l utilise bien entendu directement, les autres opérateurs y accèdent par le biais du dégroupage. 31
B.4. La boucle locale cuivre en chiffres En complément à l accès à internet, les opérateurs proposent également aujourd hui des services de télévision par ADSL. Ainsi, le réseau de boucle locale cuivre est devenu un réseau de diffusion de la télévision, complémentaire des diffusions hertzienne, par satellite et par câble. B.3.2 Limites de capacité, limites des usages Toutefois, en raison des caractéristiques des lignes de cuivre (longueur, diamètre des fils), la qualité de service (débit, éligibilité à certains services) est variable suivant les endroits (voir affaiblissement des signaux xdsl pour plus de précisions). Certains secteurs sont ainsi qualifiés de zones blanches de l ADSL, en raison de caractéristiques de lignes ne permettant pas de supporter l ADSL. Par ailleurs, le débit sur ligne de cuivre téléphonique est limité, en ADSL/ADSL2+, à une vingtaine de Mbit/s. Des variantes comme le VDSL2 permettent d atteindre 50 à 100 Mbit/s, mais sur de très courtes distances (inférieures à 1km en calibre 4/10). B.3.3 Vers une nouvelle boucle locale : la desserte optique Ainsi, on constate que face aux usages nouveaux les plus consommateurs de débit (vidéo haute définition, visioconférence, envoi de fichiers volumineux, web enrichi, échanges peer-to-peer...), la boucle locale cuivre n est plus suffisante. C est ce constat qui amène aujourd hui les opérateurs à engager le déploiement d une nouvelle boucle locale, optique cette fois-ci; ce sont les réseaux FTTx (Fiber To The...). Une partie de la boucle locale téléphonique peut être mise à contribution dans le cadre du déploiement des boucles locales optiques : il s agit de la partie "génie civil" (fourreaux, chambres, voire locaux techniques). France Télécom a annoncé en octobre 2007 une offre d accès à ces infrastructures pour les autres opérateurs. B.4 La boucle locale cuivre en chiffres B.4.1 Quantités plus de 30 millions de lignes environ 13000 répartiteurs (NRA), soit environ 2500 lignes par répartiteur en moyenne 20 répartiteurs de plus de 50000 lignes 300 répartiteurs de plus de 20000 lignes 32
Chapitre B.?? Figure B.2 Répartition des lignes en fonction de la longueur. 700 répartiteurs de plus de 10000 lignes 1200 répartiteurs de plus de 5000 lignes 5600 répartiteurs de plus de 1000 lignes superficie moyenne des zones arrière : environ 40km 2 environ 130000 sous-répartiteurs (SR ou SRA), soit environ 230 lignes par sous-répartiteur, en moyenne 450000 kilomètres d artères de génie civil 18 millions de poteaux 110 millions de paires.kilomètres de câble coût de reconstruction s il fallait reproduire la boucle locale cuivre : évalué à 28 milliards d euros, dont plus de la moitié en génie civil B.4.2 Longueurs des lignes La répartition des lignes en fonction de la longueur est donnée dans la Figure B.2. Longueur moyenne de la boucle locale cuivre : 2500m Longueur moyenne entre le NRA et le SRA : 1700m Longueur moyenne de la sous-boucle locale cuivre : 700 à 800m B.4.3 Affaiblissement Affaiblissement moyen de la boucle locale cuivre : 33 db (source) - débit correspondant : ADSL 6Mbit/s - ADSL2+ 12Mbit/s L ARCEP a publié en 2005 des chiffres relatifs à la répartition des lignes françaises suivant différentes tranches d affaiblissement, et donc de débit ADSL/ADSL2+; voir Table B.1. 33
B.5. La boucle locale cuivre en chiffres Figure B.3 Répartition des lignes en fonction de l affaiblissement. Table B.1 Répartition des lignes françaises suivant différentes tranches d affaiblissement. 34
Chapitre B.?? B.5 Affaiblissement et territoires La répartition des lignes suivant l affaiblissement, représentée à l échelle nationale sur le graphique précédent, est en fait très variable suivant les répartiteurs. Si en zone urbaine dense, les affaiblissements sont assez massivement regroupés sous les 40dB voire 30dB, la répartition est plus étalée dans les banlieues résidentielles ; en zone rurale, les situations varient sensiblement d un répartiteur à l autre, suivant la répartition de la population sur le territoire (villages avec peu d habitat dispersé, ou au contraire ensemble de bourgs et nombreux hameaux) et la façon dont les différents bourgs et hameaux ont été affectés à tel ou tel répartiteur. Globalement, la répartition y est également plutôt étalée, avec des pics autour de certaines valeurs d affaiblissement, correspondant généralement à des "poches" de population (regroupement d habitations dans un bourg ou un hameau, donc de lignes téléphoniques disposant de caractéristiques similaires). B.5.1 Voir site. Quelques exemples 35
B.5. Affaiblissement et territoires 36
Annexe C Travaux dirigés La couche physique est la couche la plus basse selon le modèle OSI 1 (de l anglais Open Systems Interconnection). Le modèle OSI comporte sept couches, comme précisé dans le Table C. La couche physique, dont l objectif est la transmission des données numérisées d une machine à une autre, constitue les fondations sur lesquelles le réseau repose. Dans la suite, nous étudions en détail les points suivants : Les trois classes de moyens/média de transmission de l information, en transmission guidée (par le cuivre et la fibre optique) et en transmission sans fil (par radio). Chacun de ces média repose sur des propriétés différentes qui imposent des contraintes sur la conception et les performances du réseau qui en résulte. La modulation/démodulation numérique, qui repose sur la conversion des signaux analogiques en bits (information numérisée), et sur la conversion inverse. Le multiplexage, qui consiste à faire passer plusieurs informations dans un seul support de transmission. Nous nous intéressons en particulier aux principaux schémas de multiplexage : temporel, fréquentiel, et en longueur d onde. C.1 La transmission guidée : fils de cuivre La paire de fils torsadés est l un des plus anciens moyens de transmission de l information, et continue d être utilisée massivement à nos jours. Elle consiste de deux fils, isolés, en cuivre, souvent d un diamètre de 1 mm. 1. OSI : Modèle basique de référence qui décrit l interconnexion de systèmes ouverts, et en particulier la communication entre ordinateurs. 37
C.1. La transmission guidée : fils de cuivre + Figure C.1 Illustration d une paire de fils torsadés. L enroulement en hélice, illustré à la Figure C.1 permet de diminuer l influence du bruit extérieur et de réduire la diaphonie (c est à dire l interférence entre deux signaux, souvent à cause de phénomènes d induction électromagnétique). En effet, la transmission d un signal dans une paire de fils est souvent réalisée par une différence de tension entre ces deux fils. La forme torsadée a une meilleure immunité au bruit extérieur puisque ce bruit a tendance à affecter simultanément les deux fils, laissant inchangée la différence de tension. A l opposé, deux fils parallèles constituent une microantenne, aussi bien en rayonnement qu en absorption. Grâce à l enroulement torsadé, qui maintient la distance entre les fils de la paire, et aux différentes propriétés géométriques (diamètre du fil, présence d isolation et/ou de blindage, épaisseur de l isolation,...), l impédance caractéristique de la paire est d environ 120 Ohms, à comparer avec l impédance caractéristique pour une ligne coaxiale 50 ou 75 Ohms. Rappelons que l impédance caractéristique d une ligne de transmission sans perte (idéale) est définie par l expression Z = LC, où L et C sont respectivement l inductance et la capacité par unité de longueur de la ligne. Pour une ligne de transmission réelle, c est à dire avec pertes, l impédance caractéristique est définie par le nombre complexe R+jωL Z = G+jωC où R et G sont respectivement la résistance et la conductance de pertes par unité de longueur. Une bonne approximation de cette expression est donnée pour les hautes fréquences ω, avec Z = L/C. Le nombre de torsades par unité de longueur détermine la qualité du câble. Il existe plusieurs catégories de câbles de fils torsadés : Cat3 : trois torsades par pouce; fréquence de transmission de 16 MHz. Cat4 : quatre torsades par pouce; fréquence de transmission de 20 MHz. Cat5 : cinq torsades par pouce; fréquence de transmission de 100 MHz. Cat5e : comme Cat5 avec 100 MHz, mais les paires sont aussi enroulées entre elles. 38