RESEAUX D’OPERATEUR DE TELECOMMUNICATIONSJulien PERRENOT 2006-2007

Introduction au réseaux d’opérateurs 2

Objectif du cours

Donner une vision globale des réseaux de télécommunications d’aujourd’hui et de demain, en particulier ceux d’un opérateur.

Des notions de transmission, de commutation et d’architecture de réseau seront notamment approchées avec une vision pragmatique

Introduction au réseaux d’opérateurs 3

Plan de l’intervention (1/3) Introduction aux Réseaux d’Opérateurs

Typologie de réseau Visite guidée du réseau FT Carte Interactive

Le Réseau Téléphonique Commuté (RTC) RTC Réseau sémaphore Portabilité

Les Réseaux d’accès La boucle Locale Le Dégroupage Les Supports de transmission

Introduction au réseaux d’opérateurs 4

Plan de l’intervention (2/3)

La Ligne Numérique d’abonné ou Digital Suscriber Line (DSL)

La transmission du Signal (Niveau physique) La numérisation Le codage Les protocoles (PDH – SDH – WDM)

Les réseaux de Collecte Asynchronous Transfer Mose (ATM) Giga Ethernet MPLS

Introduction au réseaux d’opérateurs 5

Plan de l’intervention (3/3)

La Voix sur IP et La TV numérique sur ADSL

Le réseau Backbone et de Collecte IP (RBCI)

Les réseaux mobiles GSM – GPRS – EDGE UMTS – HSDPA WIFI

Les Technologies émergentesUMA FFTx WiMaxNext Generation Network (NGN)

Partie I Introduction aux Réseaux d’Opérateurs

Introduction au réseaux d’opérateurs 7

Typologie des réseaux1

Introduction au réseaux d’opérateurs 8

Problématique

Comment permettre à un ensemble de personnes de communiquer ?

Introduction au réseaux d’opérateurs 9

Problématique

Pour l’utilisateur, le réseau est caractérisé par le service qu’il rend.

Pour l’exploitant, le réseau est l’ensemble des équipements matériels et logiciels qui permettent l’interconnexion entre les terminaux.

A chaque équipement est associé un certains nombre de fonctions qui permettent d’offrir le service aux utilisateurs

Introduction au réseaux d’opérateurs 10

Topologie en bus

Introduction au réseaux d’opérateurs 11

Topologie en étoile

Introduction au réseaux d’opérateurs 12

Topologie en arbre

Introduction au réseaux d’opérateurs 13

Topologie en anneau

Introduction au réseaux d’opérateurs 14

Topologie à double anneau

Introduction au réseaux d’opérateurs 15

Catégorie de réseaux

PAN : Personal Area NetworkLAN : Local Area NetworkMAN : Metropolitan Area NetworkWAN : Wide Area Network

Introduction au réseaux d’opérateurs 16

Commutation de circuits

La commutation de circuit est un type de commutation dans lequel un circuit joignantdeux interlocuteurs est établi à leur demande par la mise bout à bout de circuits partiels. Le circuit est désassemblé à la fin de la transmission.

Il faut nécessairement une signalisation.La signalisation correspond à un passage de commandes, comme celles nécessairesà la mise en place d’un circuit à la demande d’un utilisateur.

La signalisation correspond aux éléments à mettre en œuvre dans un réseau de façon à assurer l’ouverture, la fermeture et le maintien des circuits.

Introduction au réseaux d’opérateurs 17

Commutation de paquets

Un paquet est l’entité de base acheminée par les réseaux. Un paquetcontient un nombre variable ou fixe d’éléments binaires. Longtempsassez courts, de façon à optimiser les reprises sur erreur, les paquets se sont allongés à mesure que les taux d’erreur diminuaient. Ils peuvent atteindre aujourd’hui plusieurs milliers d’octets.

Transfert de paquets : technique générique consistant à transporter des blocs d’information, dénommés paquets, de nœud en nœud pour les acheminer à un récepteur.

Introduction au réseaux d’opérateurs 18

Commutation de circuits et de paquets

Commutation decircuits (5 circuits)

Commutation depaquets

La commutation de paquets est beaucoupplus efficace.

Introduction au réseaux d’opérateurs 19

Visite guidée du réseau FT

Animation

Introduction au réseaux d’opérateurs 20

Les modèles de référence2

Introduction au réseaux d’opérateurs 21

Le modèle de référence (OSI ancien modèle)Couche Application

Couche Présentation

Couche Session

Couche Transport

Couche Réseau

Couche Liaison deDonnées

Couche Physique

Application

Présentation

Session

Transport

Network

Data Link

Physical

Support de communication

Introduction au réseaux d’opérateurs 22

Le modèle de référence (nouveau modèle)

Couche Application

Couche Présentation

Couche Session

Couche Transport

Couche Réseau

Couche Liaison deDonnées

Couche Physique

Niveau application

Niveau Présentation

Niveau Session

Niveau Message

Niveau paquet

Niveau trame

Niveau physique

Support de communication

Introduction au réseaux d’opérateurs 23

Le modèle de référence

Introduction au réseaux d’opérateurs 24

Encapsulation

H7 DONNEES

H6 H7 DONNEES

H5 H6 H7 DONNEES

H4 H5 H6 H7 DONNEES

H3 H4 H5 H6 H7 DONNEES

H2 H3 H4 H5 H6 H7 DONNEES CTL

Train de bits à émettre ou à recevoir

CTL : Champs de contrôle de la transmission

H : header champ en-tête des différents niveaux

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Couche application

La couche application est surtout, du point de vue du modèle, le point d'accès aux services réseaux.

Transfert de fichiers, message électronique, transactions,...

Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique

Support physique d'interconnexion

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Couche présentation

Le rôle de la couche présentation est donc de convertir les données applicatives manipulées par les programmes, en chaînes d'octets effectivement transportées par le réseau. Videotex, Unicode, MIME, HTML, XML, TDI, ASN.1, XDR, UUCP, NCP, AFP, SSP, ... Compression (Huffman, MPEG2, MPEG4,...)

Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique

Support physique d'interconnexion

Introduction au réseaux d’opérateurs 27

Niveau session

Les 2 services originaux de la couche session sont la synchronisation des communications (quel intervenant peut émettre à un instant x) et la gestion des "transactions", un mécanisme de correction des erreurs de traitement par restauration d'un état antérieur connu.

Mise en place, fermeture

et maintien de la session.Gestion du dialogue.

Points de reprise.

Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique

Support physique d'interconnexion

Introduction au réseaux d’opérateurs 28

Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique

Support physique d'interconnexion

Niveau message

Le niveau message gère le communications de bout en bout entre processus. Cette couche est souvent la plus haute couche où on se préoccupe de la correction des erreurs C'est à dire que le service de niveau message consiste généralement en un service en mode connecté offrant le transfert de messages ou d'octets bruts garantis sans corruption, pertes, réordonnancement, duplication.

Introduction au réseaux d’opérateurs 29

Niveau message

Le niveau message est de bout en bout. Il a pour objectif le transport des messages de bout en bout.Quelques protocoles : TCP, UDP, ICMP, SCTP, RTP, SPX, TCAP, DCCP, ...

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Niveau message : Fragmentation

Introduction au réseaux d’opérateurs 31

Le niveau paquet

Le niveau paquet construit une voie de communication de bout en bout à partir de voies de communication avec ses voisins directs. Ses apports fonctionnels principaux sont donc:

le routage : détermination d'un chemin permettant de relier les 2 machines distantesle relayage : retransmission d'un message dont la destination n'est pas locale pour le rapprocher de sa destination finale

Cette couche est donc la seule à être directement concernée par la topologie du réseau. C'est aussi la dernière couche supportée par toutes les machines du réseau pour le transport des données utilisateur : Les couches supérieures sont réalisées uniquement dans les machines d'extrémité.

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Le niveau paquet

Introduction au réseaux d’opérateurs 33

Chemin ou circuit virtuel = association de i, j, k, l, m

Niveau paquet

Chemin ou circuit virtuel.table de commutation

Bj Dk

i

i

mm

j

k

l

A

B

C

D

E

F

A i C j

Introduction au réseaux d’opérateurs 34

Niveau paquetLe paquet est une suite d’éléments binaires dont on ne peut distinguer le début et la fin (exemple IP, X.25, ATM…)

Pour transporter un paquet, il faut l’encapsuler dans une trameAjouter un drapeauUne signature

Encapsulation d’un paquet dans une trame : Adjonction de fonctions supplémentaires dans l’en-tête et la zone de fin de paquet : contrôle d’erreur, contrôle de flot, etc.

Introduction au réseaux d’opérateurs 35

Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique

Support physique d'interconnexion

Niveau trameLe niveau trame est responsable de l’acheminement correct des paquetsqui lui sont remis, de nœud en nœud (communication entre 2 machines adjacentes).La fonction première du niveau trame est de détecter les débuts et lesfins des éléments binaires formant une trame. Elle est souvent en charge de la détection des erreurs de transmission..

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Niveau trame

Une liaison entre deux nœuds

Structure d’une trame

Introduction au réseaux d’opérateurs 37

Niveau trame

La trame est un bloc de donnée dont on sait reconnaître le début et la fin.01111110

0101010101010101010101010……11

une signature

violation de code

La trame peut comporter une adresse ou une référence

Le mode peut être en connexion ou non

Commutateur ou routeur de trames

HDLC, LAP-D, PPP, ATM, Ethernet.

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Niveau trame

Le rôle principal du niveau trame est de transporter le paquet de niveau 3.

Format permettant de détecter le début et la fin de la trame.

D’autres fonctionnalités peuvent être assurées:Le contrôle des erreurs en ligne.

Retransmission après rejet d’une trame.

Gestion d’adresse de niveau 2 ou de référence de niveau 2.Gestion du niveau 2 (contrôle des trames).

Introduction au réseaux d’opérateurs 39

Le niveau physiqueLa couche physique est chargée de la transmission effective des signaux électrique ou optiques entre les interlocuteurs. Son service est typiquement limité à l'émission et la réception d'un bit ou d'un train de bit continu (notamment pour les supports synchrones comme la fibre optique). Cette couche est chargée de convertir entre bits et signaux électriques ou optiques. Elle est en pratique toujours réalisée par un circuit électronique spécifique.

Application Présentation Session Transport Réseau Liaison Physique

Support physique d'interconnexion

Introduction au réseaux d’opérateurs 40

Le niveau physiqueSupport physique : nœuds de commutation, lignes physiques,...Règles permettant le transport des éléments binaires.

Bande de baseModulation (amplitude, phase, fréquence)

Modem (Modulateur-Démodulateur)Bit/s - Baud

MultiplexeurMultiplexage de voies basses vitesses sur une voie haute vitesseMultiplexage statistique

Dans le cas des réseaux Ethernet, les données sont transmises sur la couche physique par un PHYceiver.

CSMA/CD, CSMA/CA, Codage NRZ, Codage Manchester, Codage Miller, RS-232, RS-449, V.21-V.23, V.42-V.90, Câble coaxial, 10Base2, 10BASE5, Paire torsadée, 10BASE-T, 100BASE-TX, ISDN, PDH, SDH, T-carrier, EIA-422, EIA-485, SONET, ADSL, SDSL, VDSL, DSSS, FHSS, IrDA, USB, IEEE 1394, Wireless USB, Bluetooth, ...

Introduction au réseaux d’opérateurs 41

1 1

0 0

1

00

Le niveau physique

Code tout ou rien

Bande de base

ModulationModulation de phase

Introduction au réseaux d’opérateurs 42

données

Numéro dela voie basse vitesse

trame

voie

haute vitessevoie basse vitesse

12

3

n

Le niveau physique

MultiplexeurMultiplexage de voies basses vitesses sur une voie haute vitesseMultiplexeur temporel

Multiplexeur statistique

Introduction au réseaux d’opérateurs 43

Résumé modèle OSI

Introduction au réseaux d’opérateurs 44

L’architecture TCP/IP

L’architecture TCP/IP contient trois niveaux protocolaires : -Le niveau IP (Internet Protocol) qui est un niveau paquet.-Le niveau TCP (Transmission Control Protocol) qui regroupe les niveaux

message et session.-Le niveau applicatif qui regroupe les niveaux présentation et application.

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L’architecture des réseaux locaux

Les réseaux locaux ont une architecture spécifique dans le sens où une fonction supplémentaire doit apparaître : l’accès au support physique qui peut être partagé.Ce niveau supplémentaire entre le niveau 1 et 2 est représenté par la couche MAC (MAC : Medium Access Control).

Introduction au réseaux d’opérateurs 46

Réseau Ethernet

Introduction au réseaux d’opérateurs 47

Réseau Ethernet

Les réseaux Ethernet sont ceux qui se servent d’une trame de type Ethernet pour transporter les paquets.Deux grands types de réseaux Ethernet:

Ethernet partagéLes stations sont connectées sur un même support physique

Ethernet commutéLes stations sont connectées en point à point.

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Architecture UIT-T

L’architecture UIT-T fait référence à l’environnement ATM.ATM définit une trame de petite dimension (53 octets)

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Architecture UIT-T

Cette architecture possède 4 niveaux :-Le niveau physique (niveau physique du modèle de référence + reconnaissance des 424 bits formant la cellule).-La couche ATM (niveau trame).-La couche AAL (niveau message).-Les couches supérieures qui sont en fait aujourd’hui les couches TCP/IP.

Introduction au réseaux d’opérateurs 50

Architecture MPLS

Architecture de type routeur/commutateur avec le niveau paquet IP pour la signalisation et un niveau trame pour la commutation.

Introduction au réseaux d’opérateurs 51

Exemple de réseaux3

Introduction au réseaux d’opérateurs 52

Introduction au réseaux d’opérateurs 53

PARIS

MULHOUSE

AJACCIO

SAINT HILAIREde RIEZ

PENMARCH

PLEUMEUR BODOU

DIEPPE

BERCENAY

METZ

MARTIGUES

Pôle d'accès à l'international à 1 point K

BORDEAUX

NICE

BAYONNE

TOULOUSE

TOULON

CLERMONT-FERRAND

TOURS

ORLEANSNANTES

BESANÇON

RENNES

CAENROUEN

AMIENS

LILLE

LE MANS

REIMS

NANCY

STRASBOURG

MARSEILLE

POITIERS

MONTPELLIER

LYON GRENOBLE

ANNECY

DIJON

Pôle à 2 points K

Point K1 Point K2

LENS

NARBONNE

AVIGNON

QUIMPER

CANNES

LIMOGES

NIMES

VALENCE

SAINT ETIENNE

Nœud particulier

Exemple de réseaux Le Réseau National (CTS - CTI)

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Exemple de réseaux : le réseau européen

Introduction au réseaux d’opérateurs 55

Exemple de réseaux : Backbone en Amérique du Nord

Introduction au réseaux d’opérateurs 56

Exemple de réseaux : Réseau de câble sous marins

Introduction au réseaux d’opérateurs 57

Carte Interactive

Animation