Transcript Réseaux téléphonique

Le cours
Structure des réseaux
Le réseau téléphonique
les réseaux de transmission de données
La commutation
La commutation téléphonique
La commutation de données
La commutation dans les réseaux rapides
Application aux PABX
Michel Glass 04 93 76 38 90
[email protected]
L’Observatoire Océanologique de Villefranchesur-Mer
2
Le réseau téléphonique
Pourquoi faut-il un réseau ?
La structure du réseau
Comment transporter l ’information
Modulation-démodulation
Comment se déroule un appel téléphonique
Le réseau numérique à intégration de service (Numéris)
Les réseaux intelligents
Les réseaux mobiles
3
Pourquoi faut-il un réseau ?
La meilleure méthode serait de relier les correspondants 2 à 2
S ’il y a n correspondants, il faut n( n  1) lignes
2
et le poste de chacun comporte n-1 lignes
Même avec 1000 abonnés, c’est
IMPOSSIBLE
4
La solution pratique
Un réseau en étoile
Chaque abonné n ’est relié que par UNE ligne
Mais il faut un COMMUTATEUR pour créer une liaison
5
entre abonnés
Une conséquence importante
Le signal téléphonique doit être normalisé
 en niveau
 en fréquence
Le signal téléphonique est limité à 4 kHz
6
La structure du réseau téléphonique
Il n ’est pas possible de raccorder tous les abonnés à un même
commutateur pour des raisons économiques et politiques
On veut que la distance moyenne d ’un abonné au
commutateur soit de l ’ordre d ’un km
Il y a un commutateur pour au plus 10000 abonnés
On l ’appelle un CAA
Centre à Autonomie d ’Acheminement
En France, il y a plus de 3000 CAA
7
La structure du réseau téléphonique
Pour créer un réseau national, il faut relier les CAA par un
autre réseau en étoile avec des commutateurs dits de Transit
Secondaire ou CTS
Les lignes de ce réseau sont de haute qualité et transmettent
8
simultanément de nombreuses conversations
La structure du réseau téléphonique
Il y a environ 150 CTS qui sont reliés par un 3ème réseau
en étoile avec des commutateurs de transit primaire (CTP)
... Qui sont tous reliés entre eux
Les fils reliant les CTP sont de très haute qualité
En France, il y a moins de 10 CTP
9
La structure du réseau téléphonique
Pour joindre un correspondant, il faut trouver un chemin
à travers 6 commutateurs au plus (8 pour l ’étranger)
CTI
CTP
CTP
CTS
CTS
CAA
CAA
Abonné
Abonné
10
Une contrainte : la numérotation
Pour joindre un correspondant, il faut lui attribuer
un numéro unique qui rend le chemin facile à
trouver automatiquement
Préfixe
international
Numéro du CAA
Numéro de
l ’abonné
33
(0) 4 9 3 7 6
3700
11
Le plan de numérotation
La numérotation est raisonnée
A l ’international, le premier numéro donne le continent
12
Le plan de numérotation
En France, la numérotation est également raisonnée
1 Région parisienne
2 Nord-Ouest
3 Nord -Est
4 Sud-Est
5 Sud-Ouest
Pourquoi 10 chiffres ?
Avec 30 000 000 abonnés, ayant chacun 3 numéros
(personnel, mobile, travail) et des numéros spéciaux
(1.., 36.., 0800....., etc.)
il faut plus de 109 combinaisons et moins de 1010
10 chiffres suffisent
13
Les moyens de transmission utilisés
Entre l ’abonné et le CAA, on utilise 2 fils (paire torsadée)
Un seul fil transporte l ’information de et vers le CAA
A partir des CAA, on utilise d ’autres moyens
-le coaxial
-les liaisons hertziennes et satellitaires
-les fibres optiques
14
Les moyens de transmission utilisés
15
Les moyens de transmission utilisés
Plus le cœur de la fibre est petit, plus on peut
transporter d ’information
16
Modulation- Démodulation
Si on veut transmettre des informations à
grande distance,
il faut très souvent modifier les caractéristiques
initiales du signal à transmettre
L ’opération s ’appelle la modulation
L ’opération inverse s ’appelle la démodulation
17
Une méthode utilisée en téléphonie
Le signal initial
Le changement de
fréquence
s(t )  a sin(2ft   )
S (t )  a sin(2 ( Fc  f )t   )
Pour des raisons évidentes, on prend
FC= n 4kHz
18
Une autre méthode
Les modulations numériques
Le principe : s(t) prend des valeurs discrètes qui
peuvent s ’interpréter en valeurs numériques
Très utilisé sur les lignes téléphoniques
grâce à des MODulateurs-DEModulateurs
ou MODEM
Une autre idée : la bande de base
19
Les modulations numériques
Un signal analogique quelconque peut être
transformé en une série de signaux de forme
donnée représentant des « 0 » et des « 1 »
Intérêts de la modulation numérique
Traitement de l ’information dans les ordinateurs
Possibilité de régénération et diminution du bruit
20
Comment faire ?
Echantillonner le signal analogique
Quantifier les échantillons
Codage numérique des valeurs quantifiées
Transmission des données numériques
(éventuellement les multiplexer)
Reconstituer le signal analogique
21
L ’échantillonnage
C ’est la conversion d ’un signal analogique en une
série de valeurs numériques acquises à des intervalles
réguliers (pas d ’échantillonnage)
22
Un problème : la reconstitution du signal
Le signal sera d ’autant mieux reconstitué que le pas
d ’échantillonnage sera plus grand,
mais ce sera d ’autant plus cher !!!
23
Il faut choisir le pas d ’échantillonnage avec soin
Ni trop, ni trop peu
On peut retrouver une
fréquence inexistante
24
Le théorème de Niquist
Une conséquence très importante :
Pour transporter la parole dans le téléphone, on limite
la fréquence maximum à 4 kHz
25
et on échantillonne à 8 kHz, soit toutes les 125s
La quantification des échantillons
On représente les échantillons par une suite de n bits
Il y a donc 2n valeurs
26
Une solution possible
la conversion analogique-numérique linéaire
V
+8V
n
-8V
27
Mais la conversion peut être différente
Tension
8V
4V
2V
1V
0V
-1V
-2V
-4V
-8V
Niveau
V
+8V
7
6
5
4
n
3
2
1
0
-8V
Permet de mieux représenter les petits signaux en
gardant la même dynamique
28
Une solution pour transmettre les données
29
Une application : le téléphone
le multiplexage par trame MIC
30
Comment se déroule un appel téléphonique
Il y a 3 phases dans un appel téléphonique
-la recherche du correspondant
-la conversation
-la libération des lignes
Chacune de ces phases (notamment la première et la
dernière) est accompagnée d ’échanges de signaux entre
les éléments du réseau
Plus ce sera rapide, plus le client sera content et moins la
facture sera élevée
C ’est le rôle de la signalisation
31
La signalisation au départ du combiné téléphonique
Au décrochage, un contact se ferme pour alerter le CAA
qui envoie en retour la tonalité d ’invitation à numéroter
32
Le dispositif de numérotation
En appuyant sur une touche du clavier, on envoie 2
fréquences (ligne et colonne)
33
La signalisation entre centraux
A partir du numéro qui a été composé, chaque central
(CAA, CTS, CTP, CTI) peut connaître la direction que
devra suivre l ’appel
Les centraux vont alors échanger des signaux indiquant
au moins le numéro du correspondant recherché
(et plus si on a le temps) et réserver un canal pour la
future conversation
Par sécurité, il y a toujours accusé de réception de la
part du central appelé
34
La signalisation entre centraux
Réservation
faite
CTP
CTP
Réservation
faite
Réservation
faite
CTS
CTS
Réservation
faite
Réservation
faite
CAA
CAA
Abonné
Abonné
35
La signalisation au niveau du CAA du
numéro demandé
Si le correspondant est libre (ou a le double appel),
le CAA envoie une sonnerie vers les deux
correspondants de façon indépendante
Si le correspondant est occupé,
le CAA libère les lignes retenues
et c ’est le CAA de départ qui envoie la tonalité
d ’occupation
36
Que se passe-t-il lorsque le correspondant
décroche ?
Comme pour l ’appel, un contact se ferme pour indiquer
le décrochage au CAA
Ceci permet au CAA d ’arrêter les signaux de sonnerie
Et alors ? Et alors ?
Le CAA d ’arrivée envoie au CAA de départ les
informations de taxation
Et on commence à payer
37
Commence-t-on à parler immédiatement ?
NON
Avant de parler, il y a échange d ’information entre les
correspondants pour vérifier que la ligne fonctionne
bien et savoir quelle langue on va utiliser
Allo
Pronto
Mushi mushi
Weï weï
etc.
38
Et on parle
Et on parle
Et on parle
Et on parle
Etc...
Durée moyenne : 200s
39
Que se passe-t-il quand on raccroche ?
C ’est le CAA de départ qui envoie des signaux pour
-arrêter la taxation
-libérer les lignes utilisées
Si c ’est le demandeur qui raccroche le premier,
l ’effet est immédiat
Si c ’est l ’appelé qui raccroche le premier,
l ’effet est temporisé, car il faut laisser le temps au CAA
de départ de prévenir le CAA d ’arrivée
40
Les deux méthodes utilisées pour véhiculer
la signalisation
On utilise soit le canal qui sera réservé pour la
conversation (in-band)
soit un canal spécial
Attention : il y a sans doute d ’autres méthodes
41
Retour sur la structure du réseau
Le réseau français est entièrement
numérisé entre les CAA
Une structure schématique est donc
Lignes
analogiques
Abonné
Lignes
numériques
CAA
Circuits
2 fils
Lignes
analogiques
Abonné
CAA
Circuits
4 fils
Circuits
2 fils
Question bête : et si tout était numérique ?
42
Intérêt du tout-numérique
Faible pour l ’abonné de base
Il devrait avoir un CODEC en permanence, ce qui
accroîtrait le coût de l ’abonnement
Fort pour ceux qui utilisent souvent des données
numériques,
car ils peuvent utiliser directement ce que fournit le
réseau à 64 kb/s et en faire ce qu ’ils veulent
Remarque
Il est préférable d ’avoir deux lignes à la fois pour
conserver le téléphone et bénéficier des données
numériques
43
Le tout-numérique s ’appelle
RNIS
Réseau Numérique à Intégration de Service
ISDN
Integrated Service Digital Network
En France, la marque commerciale est NUMERIS
44
L ’accès primaire à Numéris
L ’abonné possède :
deux voies numériques à 64 kb/s pour échanger des
données ou de la voix
un canal à 16 kbps pour échanger la signalisation
Ce canal sert à :
-effectuer les appels
-définir la fonction des appareils reliés au réseau
-envoyer des données à basse cadence
45
L ’accès primaire à Numéris
La ligne d ’abonné reste la même
Mais les branchements sont différents
46
L ’accès primaire à Numéris
47
Retour sur la structure du réseau
téléphonique
Pour améliorer le temps de connexion,
on peut imaginer un circuit spécial de traitement de la
signalisation qui pourrait réserver simultanément
toutes les lignes qui seront suivies par la conversation
C ’est le système sémaphore (ou SS-7)
Ce système est suffisamment puissant pour fournir
d ’autres services
On a un réseau intelligent
48
Le système sémaphore
49
Le système sémaphore
Réservé
CTP
CTP
Réservé
Réservé
CTS
CTS
SS7
Réservé
Réservé
CAA
CAA
Abonné
Abonné
50
Les réseaux intelligents
Le système sémaphore est beaucoup plus rapide
Il permet des échanges de messages plus longs et plus
complets
Un réseau intelligent utilise ces messages plus longs
pour offrir de nouveaux services tels que
-l ’identification de l ’appelant
-les numéros en 0800
-la carte France-Télécom
-le renvoi d ’appel
-etc.
51
Un exemple : les numéros verts
Il n ’y a pas de numéros en 0800...
Mais on peut attribuer temporairement un numéro
en 0800 à un téléphone ordinaire
Le réseau intelligent fait la traduction vers le numéro
ordinaire et ordonne que la taxation aille au demandé
traduction
SS7
C’est toi
qui paie
On peut aussi faire partager la taxation (numéros indigo)
52
Un autre exemple
La carte France Télécom
Le système sémaphore établit une liaison entre 2
correspondants, mais fait payer le titulaire de la carte
Titulaire
Vérification
de la carte
Edition du
ticket
SS7
Des sous !
Et on parle ....
On
raccroche
53
Les réseaux GSM et DCS
Un réseau entièrement numérisé utilisant des normes très
semblables sur les fréquences :
890-915 MHz (émission des téléphones)
935-960 MHz (réception des téléphones) pour le GSM
ex : SFR, Itinéris
1710-1785 MHz (émission des téléphones)
1805-1880 MHz (réception des téléphones) pour le DCS
ex : Bouygues
Ces normes sont internationales et les réseaux sont
compatibles dans de nombreux pays
Une remarque : il existe des normes semblables pour les54
téléphones sans fil : le DECT vers 1700 MHz
Un réseau cellulaire
L ’espace à couvrir est divisé en cellules dans lesquelles les
fréquences utilisables sont différentes
Les fréquences sont réutilisables entre cellules éloignées
On essaie de faire en sorte que le nombre de correspondants
potentiels dans chaque cellule soit du même ordre (~100)
Dans les zones urbanisées les cellules sont plus petites (~100m)
55
qu’à la campagne (~30km) ou en banlieue (~qq km)
L ’architecture générale du réseau
BTS
MS
BSC
BTS
MSC
RTC
BTS
BSC
MSC
La fonction transit est assurée par des commutateurs
téléphone dmobile
est reliéhiérarchisée
à une
base (BTS)
par
LUn
’autonomie
’acheminement
est assurée
par des
Une
structure
pour mobile (MSC) qui orientent les communications
faisceau hertzien
(une (BSC)
base par cellule)
commutateurs
de base
56
vers le réseau normal ou un autre MSC
BTS
Comment accéder au réseau
En ville, on a souvent des interférences destructives qui
affectent une fréquence très précisément définie
(évanouissement sélectif)
Le téléphone va donc utiliser des fréquences différentes
l ’une après l ’autre de façon à ce qu’on soit sûr de bien
transmettre l ’information, quitte à la répéter
Comme le réseau est numérique, on peut utiliser la
technique TDMA
Lorsqu’un téléphone est relié à une base, on lui affecte
une série de fréquences et une voie temporelle
57
L ’accès FH-TDMA
f
4625 µs
Cn
Cn-1
Cn-2
C°
1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8
t
Il y a au maximum 8 porteuses par base
Le canal 0 comporte une voie qui fait office de balise
58
La signalisation dans les téléphones mobiles
Un téléphone mobile est inscrit dans une registre fixe (HLR)
défini par un numéro, quelle que soit sa position.
06
ABCD
MNPQ
mob
adresse registre
numéro mobile
Ce registre contient les caractéristiques de l ’abonnement, le
taxateur et la zone où se trouve le mobile
Lorsqu’il est en fonctionnement, le téléphone mobile
s ’inscrit automatiquement dans un registre de visiteur
(VLR) qui contient le numéro de cellule où il se trouve, ainsi
que ses caractéristiques
59
Comment appeler ou être appelé ?
Pour appeler
le mobile prépare son numéro d ’appel, puis le lance (OK)
le BSC lui donne un canal de conversation après vérification
de ses caractéristiques auprès du VLR
Le MSC utilise le numéro pour router l ’appel vers le RTC
La signalisation permet d ’inscrire un ticket dans le HLR
Pour être appelé
le numéro du mobile permet d ’orienter l ’appel vers le HLR
qui donne la zone où se trouve le mobile, et vers le VLR
qui donne la cellule où se trouve le mobile
C ’est la base qui lance un appel vers le mobile et qui lui60
affecte un canal de transmission dès qu’il répond
Un point particulier : l ’itinérance
ou roaming
On veut pouvoir se déplacer avec son mobile
Le mobile teste régulièrement la fréquence de balise dont le
niveau est le plus élevé
Le mobile se connecte toujours sur la base qui correspond à
cette fréquence
Si la base change, mais reste dans la même zone, le mobile
change son inscription dans le VLR et pas dans le HLR
Si la zone change, il faut modifier à la fois le VLR et le HLR
La conversation bascule d ’une base à l ’autre lorsque les
61
mises à jour sont effectuées
Une conséquence
Ces modifications prennent du temps
Le mobile ne doit pas changer de cellules trop souvent
Il y a une limitation de vitesse : 200 km/h
Il y a un réseau spécial pour les TGV
On ne pourrait rien avoir dans un avion s ’il était permis de
téléphoner
C ’est interdit car le téléphone essaierait continuellement de
s ’inscrire dans une base et ses émissions perturberaient les
instruments de navigation
Il y a des réseaux mobiles pour les avions, mais ils
correspondent à des cellules plus grandes et donc à des
62
changements pas trop fréquents
Le téléphone mobile par satellite
Le principe
La Terre est survolée par une constellation de satellites, telle
qu’il y ait toujours un satellite au-dessus de n ’importe quel
point
C ’est ce satellite qui fait office de base auprès de laquelle le
mobile s ’inscrit et se connecte
La situation actuelle
L ’appel est orienté du satellite vers une station terrestre où il
est ensuite routé par le RTC
Une possibilité de l ’avenir
Lorsque ce sera possible, le chemin vers le correspondant
sera défini de satellite en satellite de la constellation avant
de
63
l ’atteindre (commutation à bord)
L ’ ADSL
La bande passante d’une paire torsadée est très
supérieure à 4 kHz, surtout en ville.
La capacité excédentaire est utilisable pour d’autres
utilisations.
On utilise aussi le fait que les utilisations sont en
général asymétriques
64
Local
Loop
ADSL principle
Customer
PSTN
Central Office
D< 3,5 Kms
CAA
POTS
Copper
Wire
BAS
Splitter
(Broadband
Access sever)
ATM Network
ATU-R
Downstream
500 Kbps ou 1 Mbps
DSLAM
(DSL Access
Multiplexer)
Upstream
128 ou 256 Kbps
BROADBAND
65
NETWORK
Spectre de l ’ADSL
•256 canaux de 4.3125 kHz
POTS
Upstream :
canaux 1 à 26
0.3..4
26
Downstream : canaux 27 à 256
138
1130
F (kHz)
66
Spectre de l ’ADSL avec suppression d ’echo
•256 canaux de 4.3125 kHz
POTS
Upstream :
canaux 1 à 26
0.3..4
26
Downstream : canaux 27 à 256
138
1130
F (kHz)
67
Spectre de l ’ADSL avec ISDN
•224 canaux de 4.3125 kHz
Upstream :
canaux 1 à 32
Downstream : canaux 33 à 224
ISDN
160 kbps
0.3
120
280
1104
F (kHz)
68
Généralités sur les réseaux de transmission
de données numériques
Les données numériques et le réseau téléphonique
La structure d ’un réseau de transmission de données
Les réseaux à commutation de messages
Les réseaux à commutation de paquets
Les codes détecteurs et correcteurs d ’erreur
Les différents types de réseaux : LAN, MAN, WAN
69
A quoi servent les réseaux de données
numériques ?
Echange de fichiers
Transmission de messages
Transactions interactives
En règle générale, ces échanges sont entrecoupés de longs
silences
70
Le réseau téléphonique n’est pas adapté
Lorsqu’un ordinateur envoie un fichier par le réseau
téléphonique, il doit attendre que son correspondant
soit joint avant d ’effectuer sa tâche
Un fichier moyen a une longueur de 10000 octets
Même avec le RNIS, il faut
~10s pour atteindre le correspondant
~1,5s pour transmettre le message
Ce n ’est ABSOLUMENT pas rentable
71
Les caractéristiques du service postal
Le point de vue du rédacteur d ’une lettre
Je rédige le texte de la lettre
Je le mets dans une enveloppe et j ’inscris l ’adresse de
mon correspondant en suivant des REGLES précises
Je mets le tout à la boite à lettres
ET C ’EST TOUT pour moi
Je n ’ai pas perdu de temps à joindre mon
correspondant et je peux employer toute mon activité à
rédiger des messages
72
Les caractéristiques du service postal
Le point de vue du service postal
Je peux relever les boites à mon propre rythme
A partir de l ’adresse du destinataire de la lettre, je dois
trouver un chemin pour que l ’envoi lui parvienne
Je dois prévoir des centres de tri où les lettres arrivent et
sont redistribuées
Je mets enfin la lettre chez le destinataire, qu’il soit
présent ou non
73
La structure des réseaux de transmission de données
Un système similaire au service postal est IDEAL pour les
liaisons de données
Les ordinateurs émetteurs ou récepteurs des données
peuvent travailler de façon continue sans perdre de temps
Les problèmes potentiels
Un temps de transit trop long
Un réseau encombré par de trop nombreux messages
Un problème spécifique : les erreurs dans la transmission
des messages
74
La structure des réseaux de transmission de données
o o
o
C
o
o
C
o
o
C
o
o
C
C
o
o
o
o
Un réseau de commutateurs semi-maillé pour avoir (en
général) plus d ’un chemin entre deux correspondants
Des commutateurs reliés entre eux sans hiérarchie
75
Une spécificité des réseaux
Une hypothèse (pas toujours exacte)
Les lignes de transmission ne sont pas sûres et peuvent
dégrader les messages échangés
Il faut s ’assurer qu’un message a été transmis correctement
avant d ’émettre le suivant : c ’est le rôle de l ’acquittement
M321
NAK
ACK
76
Le fonctionnement des réseaux
Les messages passent d ’un commutateur au suivant et
font l ’objet d ’acquittements à chaque bond
Mess
Mess
Mess
Mess
Mess
Il y a aussi des acquittements de bout en bout
77
Les réseaux à commutation de message
Ce sont des réseaux pour lesquels les messages peuvent
avoir n ’importe quelle longueur
Un avantage
La simplicité des normes
Des défauts
La capacité mémoire des commutateurs doit être
importante pour pouvoir accueillir les messages
Le temps de transit moyen est grand, car il est dépend de la
taille moyenne des messages
78
C ’est le réseau utilisé pour réserver les places d ’avion
Les réseaux à commutations de paquets
Le réseau est composé de messages de taille calibrée,
appelés des PAQUETS
Avantage
Les commutateurs véhiculent des éléments de taille
constante, ce qui facilite beaucoup la gestion
Le temps de transit est faible (~100 ms pour le réseau
français)
On peut facilement utiliser ces réseaux pour des
applications transactionnelles
79
Les réseaux à commutations de paquets
De nouveaux problèmes se posent
L ’émetteur doit découper son message en paquets et leur
donner un numéro d ’ordre
Le récepteur doit recomposer l ’ensemble du message avant
de le consulter
Il faut établir de nombreuses normes pour que les paquets
puissent entrer dans le réseau et le traverser sans encombres
80
Les deux grands types de réseau à
commutation de paquets
Les réseaux non connectés(ex. : ARPA)
L ’émetteur envoie ses paquets au réseau qui les transporte
individuellement vers le récepteur
Le réseau cherche le chemin le plus rapide pour chaque
paquet, appelé datagramme
Avantage : si une partie du réseau se casse, mais s ’il reste
un chemin, le paquet parvient à son correspondant
Problème : le récepteur doit avoir assez de mémoire libre
pour reconstituer le message
Avant d ’émettre, il faut envoyer un paquet de réservation
S ’il y a des blocages dans le réseau, le temps de transit
devient prohibitif
81
Qu ’est-ce qu ’un commutateur de paquets ?
Les paquets sont dirigés vers des files d ’attente en sortie
Dans les réseaux non connectés, c ’est le commutateur
82
qui choisit la sortie (routage)
Les réseaux non connectés
83
Les deux grands types de réseau à
commutation de paquets
Les réseaux connectés (ex. : TRANSPAC ou X25)
Un chemin est défini une fois pour toute pour toute la
transaction entre deux correspondants (circuit virtuel)
Avantage : Les paquets des différents messages se suivent sur
le circuit virtuel ; il n ’y a pas de problèmes de reconstitution
des messages
Problème : si le circuit a un défaut, la transaction s arrête et
doit être réinitialisée
Avant de débuter une transaction, il faut envoyer un paquet
84
d ’appel qui permet de construire le circuit virtuel
Les réseaux connectés
85
Les codes détecteurs et correcteurs d ’erreur
Les orages et les activités industrielles créent des parasites
électromagnétiques susceptibles de transformer des « 0 » en
« 1 » ou inversement
Il existe des méthodes permettant de savoir si une erreur a eu
lieu : on détecte l ’erreur
D ’autres méthodes permettent d ’estimer ce qui a été émis
malgré la présence d ’une erreur : on corrige l ’erreur
Il faut noter qu’il n ’existe pas de code capable de détecter
ou de corriger toutes les erreurs
Un code ne sera efficace que pour certaines catégories
d ’erreurs
86
Les codes détecteurs d ’erreur
Idée de base
Avec n bits, on a 2n combinaisons
Certaines combinaisons seront permises, d ’autres interdites
Si on reçoit une combinaison interdite, on a eu une erreur
Exemple : le codage par parité
On rajoute à un mot de n-1 bits un bit de contrôle tel que
l ’ensemble ait un nombre de « 1 » pair
0110100111
Si on reçoit 0111100111, on a une erreur
87
Les codes correcteurs d ’erreur
Idée de base
On a encore des mots permis et des mots interdits
Si on reçoit un mot permis, tout va bien
Sinon, on suppose que le mot émis est celui qui mène au mot
reçu avec le moins d ’erreurs possibles
ex :
0110011010
0010001011
sont permis
On reçoit
0010011010
1 différence avec 0110011010
2 différences avec 0010001011
qui présente
88
Le mot de départ est VRAISEMBLABLEMENT 0110011010
Les différents types de réseau
Plus le réseau est étendu, plus le temps de transit est long et
plus le débit moyen est long à cause de l ’attente des
acquittements
ex : une ligne à 1Gbps et un temps d ’attente de 100ms
Il faut 10-5s pour envoyer un fichier de 10000 bits
et le débit moyen est de 100 kbps : ce n ’est PAS RENTABLE
On a donc des types de réseau différents suivant leur taille
LAN : réseaux locaux à 1Gbps (1 à10 km)
MAN : réseaux métropolitains à 10 Mbps (10 à 100 km)
WAN : réseaux à grandes distances à 100 kbps (> 1000 km)
Avec des réseaux très sûrs, il n ’y a pas besoin d ’acquittement
89
et la vitesse peut être similaire quelle que soit la taille
Les différents types de réseau
Plus le réseau est étendu, plus le temps de transit est long et
plus le débit moyen est long à cause de l ’attente des
acquittements
ex : une ligne à 1Gbps et un temps d ’attente de 100ms
Il faut 10-5s pour envoyer un fichier de 10000 bits
et le débit moyen est de 100 kbps : ce n ’est PAS RENTABLE
On a donc des types de réseau différents suivant leur taille
LAN : réseaux locaux à 1Gbps (1 à10 km)
MAN : réseaux métropolitains à 10 Mbps (10 à 100 km)
WAN : réseaux à grandes distances à 100 kbps (> 1000 km)
Avec des réseaux très sûrs, il n ’y a pas besoin d ’acquittements
90
et la vitesse peut être similaire quelle que soit la taille
Les réseaux locaux
LAN (Local Area Networks)
Des réseaux qui permettent des échanges de données à
faible distance pour :
-utiliser des ressources communes
-envoyer du courrier électronique
Des réseaux rapides et sûrs avec 2 applications principales
la bureautique et les processus industriels
Les paquets doivent répondre à des normes simples avec 2
niveaux de protocoles
Niveau physique : comment transmettre les paquets
Niveau liaison : comment vérifier la qualité des données
91
et comment réguler leur flux
Les réseaux à contention
Le réseau bureautique le plus utilisé : ETHERNET
Toutes les informations circulent sur un seul support
(fil, câble coaxial, fibre optique) sur lesquel on branche
les ordinateurs
L ’ordinateur doit être muni d ’un circuit de
raccordement très peu onéreux et de logiciels pour
fabriquer les paquets
Tous les ordinateurs recoivent tous les paquets, mais ne
considèrent que ceux qui leur sont destinés
La stratégie d ’envoi des paquets est très simple et ne
nécessite pas d ’ordinateur central
92
La structure du réseau Ethernet
(ou 802.3)
93
La stratégie d ’émission des paquets
Idée de base
Dès qu’un émetteur a un paquet à émettre, il le fait.
Un problème potentiel
Si deux émetteurs émettent simultanément, on a une
collision et les messages sont incompréhensibles
Une première solution
Les émetteurs écoutent la ligne avant d ’émettre et
n ’émettent que si elle est libre
C ’est la méthode CSMA
(Carrier Sense Multiple Access)
94
La stratégie d ’émission des paquets
Mais des collisions restent possibles, en raison du temps de
parcours sur le fil (1s par 300m)
Deux émetteurs peuvent émettre simultanément sur une
ligne (temporairement) non occupée
Une solution
Dès que l ’émetteur s ’aperçoit qu’il n ’est pas seul sur la
95
ligne, il s arrête d ’émettre
La stratégie d ’émission des paquets
Lorsqu’il y a détection d ’une collision (stratégie
CSMA/CD), l ’émetteur renvoie le même message au bout
d ’un temps aléatoire, sauf si la ligne est occupée.
En cas de nouvelle collision, il recommence en attendant un
peu plus longtemps, car cela signifie que la ligne est très
chargée
Cette stratégie persiste jusqu’à ce que le message soit envoyé
correctement
Il n ’y a donc pas de temps maximum pour transmettre un
message
Ce réseau ne peut pas être utilisé dans les cas (industriels)
96
où ce temps est critique
La structure des paquets Ethernet
P
SFD DA SA
DL
Délimiteur
de
Préambule
Longueur
des
Adresses
de l ’émetteur
début de trame
données
et du destinataire
destiné au récepteur
à se
mettre au même rythme que
l ’émetteur
Données
FCS
Code détecteur
d ’erreur
Remarque : la structure du paquet est liée à celle du réseau
97
Les anneaux à jeton
Idée de base
Tous les émetteurs sont installés « à cheval » sur une
boucle fermée
Chaque station lit à son tour les paquets et les prend en
compte s ’ils lui sont destinés
Une station ne peut émettre que si elle en a le droit
Un jeton unique constitue ce droit à l ’émission : c ’est
un message particulier qui circule sur la boucle
Avantage
Une seule station peut émettre à la fois
Il n ’y a pas de collision
98
Les anneaux à jeton
ou token ring ou 802.5
JM1
M2J1
JM1
M12J
JM1
MJ21
Les anneaux à jeton sont unidirectionnels
99
Les anneaux à jeton
Les avantages
Chaque station a accès au moins une fois tous les n-1 tours,
si elle a un message à émettre
Les anneaux à jeton peuvent être utilisés en milieu industriel
(fabrication robotisée, aéronautique)
Les inconvénients
Il est difficile de rajouter une station
Le réseau est entièrement hors d ’usage si une liaison entre
deux stations est cassée ou si une station ne marche pas
Il faut une station maîtresse pour émettre le jeton au début
100
ou le réémettre s ’il est perdu
Comment augmenter la fiabilité d ’un anneau à jeton
Il y a deux anneaux contra-rotatifs qui peuvent former
101
un grand anneau en cas de cassure
Les réseaux à longue distance
ou WAN (Wide Area Network)
Ils permettent de relier des matériels hétérogènes très
éloignés les uns des autres
Il faut établir des règles permettant aux stations de se
comprendre et de transmettre correctement les
informations
Ces règles ne concernent pas la structure du réseau, mais
la façon d ’y pénétrer
Ces règles sont établies pour des niveaux hiérarchiques
indépendants les uns des autres, de manière à pouvoir en
faire évoluer un sans changer les autres
102
Les 7 niveaux OSI
(Open System Interface)
Niveau
Nom du niveau
7
Application
6
Présentation
5
Session
4
Transport
3
Réseau
2
Liaison
1
Physique
103
Les 4 premiers niveaux sont liés à la transmission
dans le réseau
Le niveau 1 (physique) définit les niveaux électriques et le
débit binaire sur la ligne allant vers le commutateur de
l ’émetteur
Le niveau 2 (liaison) définit comment être sûr que les
paquets parviendront correctement au commutateur de
l ’émetteur
Le niveau 3 (réseau) définit comment être sûr que les
paquets parviendront correctement au commutateur du
destinataire
Le niveau 4 (transport) définit comment être sûr que les
messages parviendront correctement au destinataire 104
Les 3 niveaux les plus élevés sont liés
au traitement des données entre les stations
Le niveau 5 ( session) définit comment on peut
initialiser et terminer un échange de données entre
stations
Le niveau 6 (présentation) définit la signification des
données binaires échangées (codage des caractères,
cryptage, ...)
Le niveau 7 (application) définit la façon d ’utiliser un
programme donné (courrier électronique, échange de
données, ...)
105
L ’interconnexion entre réseaux
Il faut déterminer les moyens de transmettre des données
entre des réseaux plus ou moins éloignés (INTERNET)
WAN 1
WAN 2
Il faut des moyens matériels pour adapter la longueur et la
structure des paquets qui doivent circuler entre réseaux
différents (hétérogènes)
Il faut des moyens logiciels pour permettre d ’atteindre
le
106
correspondant recherché
Les matériels pour l ’interconnexion
Les répéteurs relient des réseaux identiques
ils fonctionnent au niveau 1 (physique)
Les ponts analysent l ’adresse des paquets et ne
transmettent que les paquets qui doivent passer d ’un
réseau à l ’autre
ils fonctionnent au niveau 2 (liaison)
Les routeurs analysent l ’adresse des paquets et
permettent l ’interconnexion entre réseaux différents
ils fonctionnent au niveau 3 (réseau)
Les passerelles permettent le passage de messages entre
réseaux hétérogènes
ils fonctionnent au niveau 4 (transport) et au-dessus107
Le logiciel de l ’interconnexion
le protocole TCP/IP
Au niveau 3 (réseau), il faut un programme capable de
faire passer des paquets d ’un réseau à un autre
il fonctionne en mode non connecté
il fabrique des paquets individuels (datagrammes) avec
une adresse INTERNET unique au niveau mondial
cette adresse est la traduction de l ’adresse INTERNET
[email protected]
c ’est le protocole IP
Au niveau 4 (transport), il faut un programme capable
de transmettre des messages d ’une application à une
autre, ainsi que de débuter et terminer une connexion
C ’est le protocole TCP
108
Le logiciel de l ’interconnexion
Il y a aussi des programmes de plus haut niveau tels que
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) pour le courrier
électronique
FTP (File Transfer Protocol) pour l ’échange de fichiers
de données
HTTP (HyperText Transfer Protocol) pour l ’échange
d ’informations à afficher sur un écran
109
Les WAN rapides
Les WAN sont lents à cause des multiples vérifications que
subissent les paquets dans le réseau
Si le réseau est sûr, ces vérifications sont redondantes et on
peut en éliminer quelques-unes
Si on enlève les vérifications sur les lignes entre
commutateurs et qu ’on ne vérifie que d ’un bout à l ’autre
du réseau, on a un RELAIS DE TRAME
Si on enlève en outre les vérifications au niveau réseau et
qu ’on ne vérifie plus que d ’une station à l ’autre, on a un
réseau à RELAIS DE CELLULES ou
ATM (Asynchronous Transfer Mode)
110
Les réseaux ATM
Il s ’agit de réseaux utilisant toutes les techniques
permettant la plus grande vitesse possible
Les supports sont des fibres optiques permettant de
transmettre des signaux avec un très grand débit
(jusqu ’à 1 Gbps)
Les données sont transmises sous forme de paquets
courts qui permettent un temps de transit très court
Les reprises d ’erreur sont faites au niveau des stations
Des techniques spéciales évitent l ’engorgement des
réseaux
111
Les paquets ATM
Les paquets ont une structure identique, mais avec des
spécificités qui permettent de transporter simultanément
des données en mode connecté (temps de transit quelconque)
des datographes
du téléphone ou de la vidéo (temps de transit très bien défini)
5 octets
48 octets
correcteur
Données
N°Contrôle
deCode
voieType
de flux
du paquet
logiqued ’erreur
C ’est le RNIS à large bande
Code détecteur
d ’erreur
(optionnel)
112