Chapitre chapitre un les reseaux sans fils et mobiles atm.Un Les Reseaux Sans Fils Et Mobiles Atm

7/24/2019 Chapitre chapitre un les reseaux sans fils et mobiles atm.Un Les Reseaux Sans Fils Et Mobiles Atm

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Introduction

Pourquoi des hauts dbits ?Que sont les hauts dbits ?

Pour quels usages, pour quels services ?

ate de la dernire modification: 30 octobre 2001

Pourquoi des hauts dbits ?

a demande croissante en services de tlcommunication, le transport de donnes multimdias volumineusest l'augmentation de l'activit communicante ncessitent des rseaux performants capables de transportern un temps raisonnable des informations.

application dbit requis

tlcopie 64 Kbits/s

transfert de fichiers qqs Kbits/s qqs Mbits/s

tlphonie 64 Kbits/s

son HiFi 2 Mbits/s

visioconfrence 64 Kbits/s 2 Mbits/s

tlvision 34 Mbits/s

tlvision haute dfinition 140 Mbits/s

'est pourquoi la recherche de rseaux hauts dbits (ou large bande) est une question d'actualit. Cehapitre passe en revue un certain nombre de solutions hauts dbits ; cette revue n'est certainement pas

xhaustive et il est galement clair qu'elle sera terme dsute bien que certains des rseaux prsentsnt quelques chances de longvit.

a "nouvelle conomie" baptise un peu htivement "net-economy" chez nos voisins amricains s'est montre


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s le dpart extrmement gourmande en consommation de "hauts dbits". La relative rcessionconomique perue ds le dbut de 2001 a dmontr que les tuyaux ne sont rien sans les contenus et queusager est encore en dcalage par rapport aux propositions de services (encore rudimentaires) denouvelles" entreprises. Il est cependant assez vident qu' terme, l'utilisation des rseaux pour un grandombre d'applications est un facteur stratgique de croissance conomique. La France, dans le domaine desouvelles technologies est d'ailleurs toujours la remorque de l'Amrique du Nord comme le montre leapport Bourdier (Ministre de l'Economie, des Finances et de l'Industrie - anne 2000) :

Evolution del'emploidans lesTIC ;comparaisonFrance -Amriquedu nord

(base 100en 1990)

Que sont les hauts dbits ?

l y a quinze ans, un modem 56 Kbits/s tait considr comme un objet introuvable car les dbits courantse l'poque, pour l'usager moyen, correspondait celui obtenu avec le Minitel (1200 bits/s). Il faut doncelativiser l'expression "hauts dbits".

Nous nous en tiendrons aux valeurs suivantes, considrer dans l'poque actuelle seulement :

pour les rseaux d'accs grand public : la limite est donne par les technologues DSL : partir de500 Kbits/s pour l'ADSL

pour les rseaux d'accs des entreprises : partir de 34 Mbits/s et mme de 155 Mbits /s (ATM) pour les rseaux mtropolitains : rseaux optiques de l'ordre du Gbit/s pour les rseaux grande distance qui cumuleront le trafic (backbones) , la limite infrieure dpend

des "consommations en dbit" prcdentes.


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Infrastructures de transport

IntroductionPDH

SONETSDH

Equipements SDHTopologies SDH

Bibliographie et Webographie

Introduction

e besoin en hauts dbits ncessite des infrastructures de transport adaptes. Nous passerons en revue deux infrastructures usuellesPDH et SONET/SDH.

DH

es rseaux longue distance ont volu grce aux progrs du rseau tlphonique. La problmatique croissante de celui-ci tait de fairesser le maximum de communication sur une artre unique de communication. D'abord bases sur le multiplexage frquentiel pour leansport de la voix analogique, elles ont volues vers la transmission numrique avec la hirarchie numrique plsiochrone ou PDHlesiochronous Digital Hierarchy) . Les technologies se sont dveloppes en Amrique du Nord, en Europe et au Japon avec desffrences sur le codage, la signalisation et le degr de multiplexage.

ingrdient de base est la trame MIC dont nous rappelons brivement le principe. MIC signifie "modulation par impulsion et codage".le consiste numriser un signal analogique (en l'occurrence sonore) par chantillonnage, quantification et codage. La parolerrespond un signal sonore dont la plage de frquences va de 300 3400 Hz. le signal sonore est chantillonn (c'est dire mesur amplitude) une certaine frquence d'chantillonnage fe. Cette frquence, d'aprs les lois de l'chantillonnage, doit tre suprieure

double de la frquence maximale (soit 3400 Hz). Pour des raisons de scurit, on choisit f e= 8000 Hz. Une seconde de voix

alogique correspond ainsi 8000 mesures o, si l'on prfre, les mesures s'effectuent toutes les 125 microsecondes. Ensuiteacune de ces mesures est quantifie selon une chelle en puissances de 2, en l'occurrence 28soit 256 valeurs "quantiques" (une
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proximation appele bruit de quantification est effectue pour que la mesure corresponde exactement l'une des 256 valeurs). Laleur ainsi quantifie de chaque mesure est transmise sous forme binaire (son numris). Comme il y a 256 valeurs possibles, le codageeffectue sur 8 bits. Si l'on veut assurer la synchronisation entre l'metteur (la personne qui parle) et le rcepteur (la personne quioute), il faut que le dbit de la voie de transport soit gal au dbit de sortie de l'metteur, soit 8000x8 bits/s = 64000 bits/s. Ontrouve l une valeur bien connue du rseau RNIS destin (entre autres) au transport de la voix numrise.

ne trame MIC est une trame 2,048 Mbits/s comportant 32 intervalles de temps (IT) dont 30 sont destins aux usagers (les IT 0 etsont rservs au service). Chaque intervalle de temps IT reoit l'quivalent d'un chantillon de son numris, soit 8 bits. La trametire peut donc comporter 256 bits.

intervalle IT 0 sert dlimiter les trames par un mot de verrouillage :

trame paire : 10011001 trame impaire : 11000000

intervalle IT16 transporte des informations de signalisation.

n peut, bien entendu, utiliser les trames MIC pour le transport de donnes (par seulement pour le transport du son et mler ainsi voixdonnes), un utilisateur se voyant attribuer au minimum un IT (toujours le mme) ou plusieurs (ce qui augmente son dbit).

utilisation d'un IT correspond un dbit de 2,048/32 = 0,064 Mbits/s = 64000 bits/s.

n peut ensuite effectuer un multiplexage des trames MIC de manire augmenter le dbit total :

e systme dcrit prcdemment correspond au cas europen. En Amrique du Nord, l'quivalent de la trame MIC est une trame T1 de544 Mbits/s comportant 24 IT 64 Kbits/s. Il existe, bien sr, des dispositifs effectuant la conversion entre les deux systmes.

e systme PDH peut fonctionner sur du cble coaxial ou du faisceau hertzien.

es dbits la sortie d'un multiplexeur sont suprieurs lgrement celui attendu. Par exemple 8848 > 4x2048. Le problme soudre est en effet de synchroniser les trames provenant d'horizons diffrents (problme d'horloge). Plsiochrone, qui provient duec, signifie, en effet, "presque synchrone".

DH possde un dfaut majeur : pour insrer ou retirer un message, il faut dmultiplexer le train numrique, puis le multiplexer uveau. La mise en service de nouveaux supports large bande comme la fibre optique a permis de faire voluer l'infrastructure de

ansport vers SONET/SDH.


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SONET

ONET (Synchronous Optical NETwork) aux USA et SDH (Stnchronous Digital Hierarchy) en Europe constituent deux systmesmpatibles de la hirarchie synchrone. Ces systmes possdent 3 avantages :

ils sont indpendants des oprateurs et permettent donc une connexion universelle en termes de normalisation sur la

signalisation, la structure des trames, la synchronisation, les dbits, etc...

ils unifient les systmes amricains, europens et japonais ils permettent l'insertion ou le prlvement d'informations sans procder un multiplexage/dmultiplexage coteux

trame SONET a une structure plus complexe que celle de PDH. Elle se reproduit 8000 fois par seconde et transporte 810 octets, ce

i correspond un dbit global de 51,84 Mbits/s. Le multiplexage consiste en un entrelacement d'octets. Une trame se compose de 9gments ayant chacun un en-tte de 3 octets :

ur des raisons de reprsentation, la trame est usuellement prsente sous forme d'une matrice de 9 lignes reprsentant lesgments et de 90 colonnes, chaque "case" pouvant contenir un octet.

es octets des trois premires lignes et des trois premires colonnes (surdbit de section RSO), ainsi que le reste des trois premireslonnes (surdbit de ligne MSO) sont utiliss pour la synchronisation.

n pointeur (9 premiers octets de la 4me ligne) indique le dbut des donnes (conteneur virtuel) ; les donnes utiles commencent pare colonne d'octets de surdbit (POH) de conduit. On peut insrer des donnes nimporte o dans la trame (dans les 87 colonnes
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ivant les trois premires ).

es donnes se suivent dans des trames successives, le pointeur indiquant un dbut de message :

ous donnerons des dtails plus complets ci-dessous propos de SDH.

SDH

e tableau ci-dessous montre la correspondance entre SONET et SDH :

n observe que SDH commence au dbit 155,52 Mbits. De fait, la trame SDH est une extension de celle de SONET. Pour une catgorieTM-N, la trame est toujours constitue de 9 lignes d'octets, mais chaque ligne comporte 270xN octets. La trame STM-1 comporteonc 9x270 octets, soit 2430. Dans une succession de trames STM-1, un mme octet revient tous les 125 microsecondes. La passage deames STM-1 correspond donc bien un dbit de 240x8/125 = 155,52 Mbits/s.
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xaminons comment les flux d'information sont transmis via SDH. Les flux primaires sont appels "affluents" et proviennent de liaisonsverses asynchrones ou synchrones (et notamment PDH). Les signaux numriques des affluents sont accumuls (toutes les 125crosecondes) dans des conteneurs (dont le contenu est appel "payload" ou charge utile). Ces conteneurs sont destins voyager telsels sur SDH ; pour les manipuler (sans avoir prendre en considration le contenu) , on ajoute des octets d'informations constituantPOH (Path OverHead) ; on obtient ainsi un conteneur virtuel (Virtual Container ou VC). Un VC sera ensuite plac dans une trame SDHl faut donc localiser le dbut de ce VC dans la trame et pour cela introduire un pointeur (form de quelques octets) ; l'associationinteur-VC est appel TU (Tributary Unit).

faut bien distinguer la constitution du conteneur virtuel qui se fait au rythme de l'affluent (on doit mettre des bits de bourrageentuels) de la constitution de la TU qui se fait au rythme de l'horloge SDH ce qui signifie que le dbut d'un VC peut tre n'importedans une TU et qu'une TU peut contenir des morceaux de VC.

usieurs TU, issues de diffrents affluents, sont multiplexes octet par octet pour constituer un TUG (Tributary Unit Group ououpe de TU) :

leur tour les TUG sont multiplexs dans des VC (dits d'ordre suprieur). On peut aussi y introduire directement un affluent si celui-est de haut dbit. En ajoutant un pointeur un VC d'ordre suprieur on obtient une unit administrative AU qui est au VC d'ordreprieur ce que la TU est au VC d'ordre infrieur. Une AU est place dans une trame SDH STM-n.

xemple: un VC-4 peut contenir 3 TUG-3 ou 21 TUG-2 ou 63 TUG-12.

e schma suivant (source Marconi) rsume les diverses oprations :


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structure d'une trame STM-1 est donne ci-dessous (pour obtenir des dtails cliquer sur les 9 premires colonnes) :

ette trame se rgnre toutes les 125 microsecondes. Les trames STM-n sont du mme type, toujours avec 9 lignes mais avec 270xnlonnes.

xemple: Soit une trame MIC (E1) issue par exemple d'une liaison PDH. Nous voulons l'incorporer dans une trame STM-1. Les donnese E1 sur 32 octets sont incorpores dans un conteneur C-12 (en ajoutant 2 octets supplmentaires dont on verra plus loin lastification). On ajoute le POH (4 octets V5, J2, N2, K4) toutes les 4 trames destins grer l'acheminement du conteneur. On

btient un conteneur virtuel VC-12 (35 octets) .On ajoute ensuite un pointeur (octets V1, V2, V3, V4) toutes les 4 trames pour obtenir

e TU-12 (36 octets) :
http://c%7C/IEM/gmD219/Ch1/SDH.htm


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ans la figure ci-dessus, X dsigne un bit de remplissage, D un bit de donnes, C1, C2, des bits de contrle de justification, S1, S2, dests de justification, O un bit de service. La TU-12 est organis sous forme d'une matrice 9 lignes ; comme il y a 36 bits prendre ennsidration, la matrice a 4 colonnes :

rois TU-12 sont ensuite multiplexes octet par octet pour obtenir un TUG-2 :


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TUG-2 sont multiplexes pour donner un TUG-3 auquel on ajoute un POH sur 9 bits pour obtenir un VC-3 (84+1 colonnes),

omme le VC-3 comporte 87 colonnes on rajoute des octets de bourrage en colonnes 30 et 59. On ajoute ensuite un pointer de troistets H1, H2, H3 pour indiquer la position du VC-3 dans une UA-3. Il ne reste plus qu' multiplexer 3 UA-3 octets par octet pour

btenir un AUG de 261 colonnes.

reste placer cet AUG dans une trame STM-1. Il faut ajouter l'en-tte et, dans celle-ci, un pointeur indiquant le dbut de l'AUG :

n des gros intrt de SDH est de pouvoir identifier les blocs d'information sans avoir effectuer des dmultiplexages successifsomme dans le cas de PDH) pour prlever ou insrer des donnes. Le principe de base est l'utilisation des pointeurs. Dans une trame

TM-1, la zone pointeur (4me ligne des 9 premires colonnes) permet de trouver le dbut d'un VC.


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ur indiquer la position de dpart d'un VC-4 dans une trame STM-1, le pointeur est dfinit par le nombre binaire obtenu parncatnation de H1(1re colonne) et de H2(4me colonne). On ne retient que les 10 derniers bits du mot H1H2 ce qui conduit unaximum de 1024 "adresses" qui correspondent en fait aux dplacements depuis le 10me octet suivant la zone de pointeur. Cependantur un VC-4, les points de dpart sont des multiples de 3, ce qui fait au total 261x9/3 = 783 positions acceptables. Ainsi, si H1H2 = 0,point de dpart du VC-4 (qui est le bit J1) est en ligne 4, colonne 10 ; si H1H2 = 86, le point de dpart est en ligne 4, colonne 268 ; si

1H2 = 87, le point de dpart est en ligne 5, colonne 10.

ur parer aux dfauts de synchronisation, la mthode de la justification est utilise. Supposons que le dbit du VC soit plus lent quelui de la trame STM-1. Il conviendra alors d'introduire des octets de bourrage pour tenir compte de la diffrence de rythme. Untet de bourrage est en effet ajout en ligne 4, colonne 10 ce qui dcalera d'une colonne le VC-4. Il s'agit d'une justification positivele pointeur est incrment de 1.

, au contraire le dbit du VC est plus important que celui de la trame, il faudra "avancer" l'alignement du VC, ce qui s'opre enettant un octet de donnes en ligne 4, colonne 9 (donc dans la zone pointeur). Le pointeur du VC est alors dcrment de 1.
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Equipements SDH

ur constituer des rseaux base de liaisons SDH, un certain nombre d'quipements est ncessaire :

un support de transmission

des multiplexeurs terminaux des multiplexeurs insertion/extraction

des brasseurs

e support vde transmission idal est la fibre optique, notamment monomode et unidirectionnelle. Des rgnrateurs sont utiliss pourgnrer le signal optique (la zone RSO seule est implique dans la rgnration).

es multiplexeurs terminaux transforment les affluents en trames STM-1 et rciproquement. Les multiplexeurs de ligne multiplexents trames STM-n.

es multiplexeurs insertion/extraction permettent de rcuprer les donnes transmises ou d'en incorporer de nouvelles. Seulenformation extraire est prleve du trafic qui n'est pas interrompu.

es brasseurs sont des quipements qui permettent la commutation des VC composant les trames SDH, ce qui conduit des possibilitse routage intressantes :

Topologies SDH

n principe toutes les topologies de rseau sont acceptables, notamment celle de bus et celle d'anneau (qui ne comporte pas deultiplexeur terminal).
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es brasseurs permettent la constitution de rseau maills.

topologie d'anneau possde une proprit intressante lie la fiabilit en cas de rupture de liaison. Tout d'abord les anneaux sont

nstruits partir d'un nombre pair de fibres. On raisonnera ici sur le cas le plus simple : 2 anneaux parallles composs chacun de unebre. En fonctionnement normal, la fibre bleue est la fibre active ; l'autre, verte, est garde en rserve pour les cas o l'anneau estctionn. Les deux fibres sont unidirectionnelles de sens opposs. Il y a deux modes de parade la brisure des anneaux :

mode protection de circuit : la fibre est sectionne entre les multiplexeurs B et C. Le trafic provenant de l'extrieur duultiplexeur A ne peut plus arriver en C. Les donnes transitant sur la fibre bleue sont copies sur la fibre verte. Le trajet "vert" ADCsout alors le problme.

mode protection de section : au niveau du multiplexeur B (ou C) un rebouclage bleu -> vert est effectu ce qui reconstruit un anneaumplet.

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Tektronix, SDH Telecommunication Standard Primer, Guy Pujolle, Les rseaux, Eyrolles Daniel Battu, Tlcommunications, principes, infrastructures et services, Dunod Andrew Tannenbaum, Rseaux, InterEditions et Prentice Hall Randy Bird, SONET Architecture 101: A Tutorial for Datacommers, http://tcpmag.com/features/ Pulse , What is SDH ?, http://www.pulsewan.com/data101/sdh_basics.htm
http://tcpmag.com/features/http://www.pulsewan.com/data101/sdh_basics.htmhttp://0.0.0.0/http://www.pulsewan.com/data101/sdh_basics.htmhttp://tcpmag.com/features/


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ATM

GnralitsLa couche ATMLa couche AAL

Qualit de service et Contrle de CongestionIntgration de rseaux existants

ExercicesBibliographie et Webographie

Gnralits

urquoi une nouvelle technologie ? Les besoins en hauts dbits ncessits pour le transport de l'information multimdia nous l'impose :

vidoconfrence : de 128 Kbits/s 5 Mbits/s TV : au moins 50 Mbits/s MPEG2 : 10 Mbits/s

s'agit donc de proposer un type de rseau permettant une large bande passante. Ce rseau est appel RNIS-LB (Rseau Numrique tgration de Service Large Bande). On peut considrer ATM (Asynchronous Transfer Mode) comme un composant de ce rseau.

uelques explications sur l'emploi du mot "asynchrone" sont ncessaires. Il est relatif au type de multiplexage employ. Le Mode SynchroneTM) est bien connu pour le transport de la voix numrise ( 64 Kbits/s). La trame MIC employe est un multiplex priodique divis entervalles de temps (32 en Europe) ; chaque intervalle de temps (IT) peut transporter un octet de voix numrise. Un mme IT revient doncriodiquement toutes les 125 microsecondes. Lors de l'tablissement d'une liaison, un IT (toujours le mme) est affecte une voietrante :

dispositif est simple mais peut tre gaspilleur de bande passante. En effet, les IT non remplis sont "perdus". Le Mode Asynchrone (ATM)se, au contraire, utiliser au mieux la bande passante. L'information est structure en blocs de longueur fixe appeles cellules ; les cellules

uvent arriver de manire irrgulire sur les voies entrantes. Elles sont places les unes derrire les autres sur la voie multiplexe :

aque cellule comporte une en-tte indiquant sa destination.

petitesse et la taille fixe des cellules ATM permettent un multiplexage performant et l'utilisation de dispositifs hardware plutt queftware, d'o un gain de rapidit permettant d'atteindre les dbits ci-dessus.
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s cellules ATM sont de 53 octets comprenant une en-tte de 5 octets et une partie "donnes" de 48 octets. Ce nombre bizarre provientun compromis entre Amricains (souhaitant 64 octets) et Europens (souhaitant 32 octets).

technologie ATM est base sur une bonne qualit des supports de transmission (fibre optique) et des quipements permettant d'viter

le contrle de flux (aprs acceptation de la communication) le contrle d'erreur

n retrouve ici quelques caractristiques du relais de trames.

TM est orient connexion : tablissement d'une voie de communication base sur la notion de circuits virtuels. Une amlioration de cettechnique, notamment pour le routage, repose sur la notion de groupement de circuits virtuels. Les chemins virtuels (VCC = Virtual Channelnnection) font partie de faisceaux appels conduits virtuels (VPC = Virtual PAth Connection)) qu'il est possible de router globalement.

u point de vue du modle en couche, ATM se dfinit suivant le schma ci-dessous :

mme usuellement, la couche Physique traite des supports de transmission et de l'encodage des donnes et ne fait pas partie, stricto sensu, la technologie ATM

TM se rfre aux couches AAL et ATM

AL (ATM Adaptation Layer) est une couche d'adaptation aux protocoles des couches suprieures tandis que ATM est une couchefinissant la transmission des donnes dans les cellules et l'utilisation des connexions logiques.

outre ATM distingue 3 plans :

le plan utilisateur, relatif aux couches suprieures, qui traitera les questions de contrle de flux et d'erreur le plan de commande relatif aux fonctions de connexion le plan de gestion comportant deux composants :

la gestion des plans (coordination entre les plans) la gestion de couches (fonctions de gestion des ressources et des paramtres des protocoles)

correspondance avec le modle "standard" OSI n'est pas vidente. une tentative de correspondance est donne ci-dessous :


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epuis les premiers travaux su ATM dans les annes 80, un effort de normalisation a t effectu. Toutes les recommandations sontssembles dans la srie I de l'UIT. Un groupe particulirement actif, l'ATM Forum, rassemble prs de 500 membres qui proposent descifications.

a couche ATM

couche ATM est charge des 3 fonctions principales suivantes :

commutation des cellules multiplexage des cellules gnration/extraction de l'en-tte des cellules

- Circuits virtuels et conduits virtuels

n conduit virtuel (VPC = Virtual Path Connection) est un faisceau de circuits virtuels (VCC = Virtual Channel Connection). Par rapport aulais de trames, c'est ici une nouveaut qui permet

de faciliter l'acheminement, celui-ci tant fait principalement pour les conduits virtuels de constituer des rseaux "privs" bass sur les VPC.

aque VPC et chaque VCC possde un numro (VPI et VCI) :
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ur la figure ci-dessus, on constate que le conduit VP2 est commut au conduit VP5. Les circuits VC1, VC2, VC3 qu'ils contiennent sont donc

tomatiquement commuts. Ce type de commutation est effectu par un brasseur. La table de commutation est rduite puisqu'elle nentient que les numros de VPI.

r contre les circuits VC1, VC2, VC3 du consuit VP1 sont commuts vers respectivement VP3/VC1, VP3/VC2, VP4/VC1. Les tables demmutation doivent donc comporter les deux numros (conduit et circuit).

une manire usuelle, le coeur d'un rseau ATM ne contient que des noeuds de commutation de type brasseur : ce sont des faisceaux dercuits virtuels qui sont commuts. Cette situation simplifie considrablement la commutation de circuit (tables moins volumineuses, doncmps de commutation plus court). Cette partie du rseau est appele rseau brass. La commutation de circuits virtuels n'a lieunralement que sur le rseau priphrique (rseau commut) ; les tables de commutation sont ici plus complexes.

xemple:


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les rectangles figurent des brasseurs et les disques des commutateurs simples. Les tables de routage sont :

ans ATM, (comme dans X25), il faut construire de bout en bout des routes pour l'acheminement des cellules avant d'effectuer le transportinformations. Il y a 4 types de flux de "signalisation" considrer :

Il peut s'agir de VCC semi-permanents, c'est dire tablis, une fois pour toutes, de manire durable, comme dans le cas de liaisons

spcialises. Dans ce cas aucun mcanisme n'est prvoir (pas de flux de signalisation) un VCC (permanent) est prvu pour effectuer la rservation de VCC permettant le transport des signaux ncessaires l'tablissement

et la libration de voies pour les informations transmettre. Il porte le numro VPI=x, VCI=1 (x=0 pour la liaision utilisateur-commutateur local) et la mthode s'appelle "mta-signalisation" puisque le canal correspondant sert dfinir les canaux designalisation qui serviront l'tablissement des liaisons utiles.

un VCC doit tre rserv pour la signalisation d'tablissement/libration point point. Il porte le numro VPI=x, VCI=5 (x=0 pour laliaison utilisateur-commutateur local).

il y aussi des canaux de signalisation de diffusion. Ces canaux portent le numro VPI=x, VCI=2 (x=0 pour la liaison utilisateur-commutateur local).

- La cellule ATM

mme dj signal, la cellule ATM comporte 53 octets : 5 octets d'en-tte et 48 octets de donnes :

L'en-tte comprend les champs suivants :

identificateur VPC : numro VPI de conduit virtuel. S'il s'agit d'une cellule reliantdeux commutateurs ATM (interface NNI : Network-Network Interface), le champest de 12 bits (il peut donc y avoir 4096 conduit virtuel distincts). S'il s'agit d'unecellule reliant l'usager au rseau ATM (interface UNI : User-Network Interface), lesquatre premiers bits sont rservs au champ GFC (Generic Flow Control) qui, comme


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son nom l'indique, est utilis pour le contrle de flux et le numro VPI prend les 8bits suivants (dans ce cas il y a au maximum 256 conduits virtuels).

identificateur VCC (16 bits) : numro VCI de circuit virtuel (il peut donc y en avoir65536).

PT : Payload Type (3 bits) : ce code indique le type d'information transporte par lacellule (voir ci-dessous)

CLP (Cell-Loss Priority) : bit utilis en contrle de congestion (voir plus loin). HEC (Header Error Control) (8 bits) : est un champ correcteur/dtecteur d'erreur

calcul partir du polynme gnrateur z8+ z2+ z + 1 ; la dtection/correctiond'erreur ne porte que sur les 32 premiers bits de l'en-tte. La correction ne porteque sur les erreurs simples.

taille de la cellule est choisie petite pour deux raisons principales :

d'une part il ne faut pas oublier que les applications tlphoniques sont prpondrantes et si une cellule doit transporter du sonnumris, il ne faut pas que la numrisation porte sur de gros volumes qu'il faudrait ensuite transporter ; au contraire, unenumrisation d'un petit volume suivi de son transport immdiat est souhaitable. La voix tant numrise raison de 8000 chantillonspar seconde et chaque chantillon tant cod sur 1 octet, il s'ensuit que la numrisation de 8 chantillons correspond 1 ms ce quisignifie qu'une cellule ATM transporte 6 ms de son (6x8=48). La numrisation, le temps de transmission et la restitution du soncorrespondent des dlais acceptables.

d'autre part, pour des applications temps rel (comme la voix tlphonique), il ne faut pas que le multiplexage soit pnalisant et donc ilest ncessaire de faire en sorte que l'attente d'envoi chaque multiplexeur soit la plus courte possible ce qui est possible avec descellules de petites tailles.

champ PT indique sur 3 bits le type de cellules, en particulier s'il s'agit d'une cellule utilisateur ou d'une cellule de gestion :

champ PT type de cellule

000 cellule utilisateur, pas de congestion

001 cellule utilisateur, pas de congestion

010 cellule utilisateur, congestion

011 cellule utilisateur, congestion

100 cellule de gestion F5-OAM

101 cellule de gestion F5-OAM

110 cellule FRM

111 rserv

bit CLP affecte une priorit qui peut tre utilise en cas de congestion : les cellules avec CLP=1 peuvent tre rejetes par un commutateurgorg tandis que les cellules avec CLP=0 doivent tre transmises.

est noter que le contrle d'erreur (sur l'en-tte) ne s'effectue pas au niveau de la couche ATM mais de la couche physique. Il s'effectue la manire suivante, sachant que deux tats sont considrer : l'tat "correction" et l'tat "erreur". Rappelons que HEC ne permet que larrection des erreurs simples. Si la cellule arrivant est dans l'tat "correction" et si la cellule est correcte, alors la cellule est transmise lauche ATM et l'tat reste "correction" ; si au contraire, la cellule est entache d'une erreur simple, la cellule est corrige et transmise lauche ATM mais on passe l'tat "erreur" : si une nouvelle cellule arrive avec une erreur, elle est rejete. Supposons que l'tat soitorrection" et qu'une cellule arrive avec une erreur multiple : la cellule est rejete et l'tat devient "erreur". En rsum, dans l'tatrreur", une nouvelle erreur provoque le rejet de la cellule, sinon, si la cellule est correcte, l'tat redevient "correction".


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ans le cas d'une cellule passe par la couche ATM la couche physique, le HEC est calcul. On notera que le calcul doit tre refait aussage chaque commutateur puisque les numros VPI,VCI changent.

a couche AAL

elon la recommandation I362, la couche AAL (ATM Adaptation Layer) possde les fonctionnalits suivantes :

gestion des erreurs de transmission assemblage/dsassemblage de l'information en cellules gestion des cellules perdues contrle de flux et de synchronisation

- Classes d'applications

classes d'applications ont t dfinies par l'UIT :

classe A : vido dbit constant, transport de la voix classe B : vido et audio dbit variable classe C : transfert de donnes en mode connect classe D : transfert de donnes en mode non connect

s quatre classes sont caractrises par les paramtres suivants : la synchronisation entre l'metteur et le rcepteur, le mode temps reltemps diffr, la constance ou la variabilit du dbit, le mode connect ou non connect :

classe A B C Dsynchronisation oui non

temps rel diffr

dbit constant variable

mode connect non connect

u dpart, 4 protocoles AAL1, AAL2, AAL3, AAL4 avaient t prvus pour chacune des classes. Aujourd'hui, la situation est un peu plusnfuse et en fait, AAL3 et AAL4 ont fusionn en AAL3/4 tandis qu'un cinquime protocole a fait son apparition, AAL5. La correspondancetre les classes d'applications et les protocoles est maintenant plutt celle-ci :

classe A B C D

protocole AAL1 AAL2 AAL3/4, AAL5 AAL5

- CS-PDU, SAR-PDU et cellule ATM

ppelons que la couche AAL est dcompose en deux sous-couches :

CS (Convergence Sublayer) : oriente service, ses fonctions dpendent du type de service trait (voix, vido,...) ; au niveau de cettesous-couche, l'information provenant des couches suprieures est encapsule dans des CS-PDU (Protocol Data Unit).

SAR (Segmentation And Reassembly Sublayer) : fabrication des cellules (dcoupage des blocs CS-PDU en SAR-PDU, puis en cellules

ATM) ou reconstitution des donnes.
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- Protocoles AAL

otocole AAL1

est adapt la classe A : temps rel, dbit constant, synchronisation, mode connect ce qui est le cas, par exemple e la voix ou de la vidons compression. Les pertes de donnes sont signales sans plus.

ors que la CS-PDU ne possde pas de protocole particulier, la SAR-PDU possde une en-tte. Les SAR-PDU "P" ont le premier bit 1 et

ssdent un champ pointeur qui indique la position du message suivant. Les SAR-PDU "non P" ont le premier bit 0 et ne possdent pas deamp pointeur. Le champ SN correspond un numro de squence (ce qui permet de dtecter les cellules manquantes) ; SNP est un champ dentrle sur le numro de squence (auto-correction des erreurs simples). P est un bit de parit (encore un contrle d'erreur sur le numro squence). La longueur total de la SAR-PDU est de 48 octets.

otocole AAL2

protocole est adapt aux flux audio et vido avec compression et dbit variable. La CS-PDU n'a pas de structure particulire. La SAR-PDUssde une en-tte et une en-queue.

mme prcdemment, SN est le numro de squence ; le champ IT indique si l'on est au dbut, au milieu ou en fin de message ; LI indique laille de la charge utile (infrieure ou gale 45 octets) ; CRC est un champ dtecteur d'erreur sur l'ensemble de la SAR-PDU.

otocole AAL3/4

protocole correspond un transport de donnes sous forme de messages qui peuvent tre multiplexs sur le mme circuit virtuel. Lauche CS possde un protocole propre :


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I indique le type de message ; Btag et Etag signalent le dbut et la fin d'un message ; Length et B size indiquent la taille de la charge utiledu tampon attribuer au message. Des octets de bourrage sont prvus pour faire en sorte que le nombre d'octets au total soit un multiple 4.

champ ST indique si on est au dbut (10), la fin (01), au milieu (00) d'un message ou si le message tient dans une seule cellule (11). Leamp SN est un numro de squence. Le champ MId indique quelle session se rapporte le message (multiplexage) ; LI donne la taille de laarge utile (infrieur ou gal 44 octets) ; CRC est un champ dtecteur d'erreurs.

otocole AAL5

protocole AAL3/4 tant relativement compliqu, une proposition de simplification fut faite sous le nom de SEAL (Simple Efficientdaptation Layer !) qui devint AAL5.

couche CS possde un protocole visant ajouter un en-queue un message. La longueur totale doit tre un multiple de 48 octets (on estmen rajouter dans la charge utile des caractres de bourrage).

U n'est pas utilis, Length indique la longueur de la charge utile (caractres de bourrage non compris) ; CRC est un champ dtecteurerreur.

passage la couche SAR s'effectue de manire trs simple : CS-PDU est dcoupe en blocs de 48 octets qui constituent les SAR-PDU.

Qualit de service et contrle de congestionn rseau comme ATM se doit de rendre le "service" demand. Par exemple, si le rseau dlivre du temps rel, il ne faut pas qu'il y ait detard qui impliquerait la perte de cellules. Par suite, avant d'tablir une connexion sur un circuit virtuel, une ngociation de contrat doit avoiru pour prciser les conditions du trafic. Ce contrat peut spcifier des critres diffrents suivant le sens de transmission. La ngociationrte sur un certain nombre de paramtres dfinissant la qualit de service :
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paramtres dfinition

CR (Peak Cell Rate) valeur maximum du dbit

SCR (Sustained Cell Rate) valeur moyenne du dbit envisag

MCR (Minimum Cell Rate) dbit minimum vital

CVDT (Cell Variation Delay Tolerance) variation maximale du dlai de transmission des cellules

CLR (Cell Loss Ratio) taux de perte des cellules

CTD (Cell Transfer Delay) temps moyen d'acheminement d'une cellule

CDV (Cell Delay Variation) variation admissible du temps d'acheminement des cellules

CER (Cell Error Ratio) taux de cellules errones

SECBR (Severely Errored Cell Block Ratio) taux de blocs de cellules contenant des erreurs

CMR (Cell Misinsertion Rate) Taux de cellules mal adresses

n des mcanismes de contrle de la qualit de service est bas sur l'algorithme Generic Cell Rate Algorithm (GCRA), qui est une version dealgorithme bien connu, dit du "seau perc". Cet algorithme est assez proche de celui utilis dans le relais de trames.

maginons que le contrat porte sur un dbit D0= PCR = 125 000 cellules/s. Le temps coul entre deux envois successifs de cellules est donc= 1/D0. Une cellule ne doit donc pas arriver en un temps plus court que T aprs la rception de la cellule prcdente. Elle peut par contre

river dans un intervalle de temps plus grand que T. Une cellule qui se conforme cette rgle est "conforme". Si la cellule 1 arrive au tempset si la cellule 2 arrive au temps t1> T, la cellule 3 devra arriver au plus tt au temps t1+T.

en entendu, il se pose un problme lorsque l'metteur "triche" en accentuant sa cadence : les cellules deviennent alors non conformes auntrat. On peut toutefois accepter une tolrance de h microsecondes (qui correspond au paramtre CVDT). On pourra considrer que lallule est encore conforme si elle arrive au temps T-h aprs la cellule prcdente. Mais il faudra que la cellule suivante arrive au plus tt aumps 2T.

maginons maintenant que l'metteur trop rapide conserve sa cadence d'envoi. Les cellules suivantes vont s'enfoncer dans la zone delrance et au bout d'un moment avoir une date d'arrive dans la zone stricte de non conformit. La cellule 2 va arriver e trop tt, la celluleva arriver 2e trop tt, la cellule 4 va arriver 3e trop tt, etc... Le schma ci-dessous montre une telle situation avec h = 4e. Il est clair quecellule 6 est en totale "effraction". Elle pourra tre dtruite par les composants rseau.


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bas du schma prcdent explique pourquoi l'algorithme est qualifi de "seau perc". La cellule est considre comme un rcipientportant une quantit T litres de liquide. A l'arrive, ce liquide est intgralement vers dans un seau de capacit T+h litres qui possde un

ou et fuit la cadence de T litres/seconde. Si les cellules respectent le contrat, elles trouveront toujours le seau vide. Si au contraire,es arrivent en avance, elles trouveront un seau non vide ; le niveau de liquide du seau s'lvera donc chaque arrive d'une cellule jusqu'auoment o le seau dbordera.

n voit que temporairement, on peut dpasser le dbit maximum, mais que seulement N cellules seront acceptes. Le calcul de N est assezmple si l'on se base sur le tableau ci-dessous :

celluledate d'arrive

au plus ttdate relled'arrive

1 0 0

2 T T-e

3 2T 2(T-e)

4 3T 3(T-e)

--- --- ---

N (N-1)T (N-1)(T-e)

ur la dernire cellule N, on aura atteint la limite de tolrance, ce qui correspond la date (N-1)T-h, donc (N-1)(T-e) = (N-1)T - h, d'o laleur de N :

mesure l'intervalle de temps d'avance chaque arrive de cellules. Si le dbit souscrit est D0et si le dbit rel est D > D0(les dbits tant

esurs en cellules par seconde), le temps d'arrive au plus tt de la cellule 2 est T = 1/D0et son temps d'arrive rel est T' = 1/D, d'o


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xemple: Supposons que le dbit souscrit est D0= 125 000 cellules/s d'o T = 8 s. Imaginons que le rcepteur envoie des cellules au

bit D = 200 000 cellules/s. Sachant que la tolrance est h = 24 s, combien de cellules pourront tre acceptes ?

a valeur de e est T - T' = 8 - 5 = 3 s ; on en dduit N = 9 cellules.

mthode prcdente permet de canaliser le trafic, mais ne peut viter la congestion d'un commutateur ATM. Il faut d'ailleurs distinguertre la congestion due des arrives nombreuses en rafales de cellules pendant un temps court et la congestion due un trafic moyen, donclcul sur une longue priode, suprieur aux possibilits du rseau.

s stratgies de contrle de congestion principalement utilises sont les suivantes :

stratgie de prvention : comme il n'est gnralement pas possible de rduire le dbit des metteurs sans dnaturer l'informationansmise (notamment en temps rel), il est par contre possible d'interdire l'accs au rseau si on se rend compte d'un danger de congestionr admission d'une nouvelle transmission. Ceci intervient lorsque aucune possibilit d'admission n'est trouve sans affecter les connexionsistantes.

stratgie de rservation : lorsqu'une nouvelle connexion est prvue, les ressources ncessaires cette nouvelle connexion sont rserves ;ci s'effectue au moyen d'un message spcial SETUP dont l'objet est de mobiliser, si possible, les ressources (bande passante) ncessaires.

stratgie base sur la bande passante : trois modes sont dfinis :

mode EFCI (Explicit Forward Congestion Indication) : un commutateur congestionn positionnera 1 le bit EFCI de l'en-tte d'unecellule, ce qui permettra d'avertir le destinataire (amis ne rgle pas le problme).

mode RR (Relative Rate) : un commutateur congestionn envoie une cellule spciale RM (Resource Management) vers l'metteur pourl'inviter rduire son dbit (ceci n'est pas possible pour toutes les applications)

mode ER (Explicite Rate) : une cellule RM est envoye comme dans le cas prcdent mais sert indiquer l'metteur qu'il ne peutaugmenter son dbit sans accord du rseau.

ntgration des rseaux existants

ous examinons dans ce paragraphe l'interconnexion de rseaux existants avec ATM, notamment

les rseaux locaux traditionnels (legacy LAN) comme Ethernet ou Token Ring le protocole Internet

usieurs solutions sont proposs. Nous en faisons une courte revue.

assical IP (CLIP)

tte solution est issue des travaux du groupe de travail IPOA (IP Over ATM). Le protocole CLIP considre un ensemble de noeuds d'unseau ATM comme un sous-rseau IP (ce qui implique videmment que ces noeuds possdent la pile TCP/IP et des adresses IP). Un tel sous-seau est appel LIS (Logical IP Subnet).

IP dfinit deux fonctionnalits :

la rsolution d'adresses l'encapsulation des paquets IP

rsolution d'adresse est relativement analogue celle que l'on emploie au passage de la couche IP une couche MAC d'un LAN ; dans ces le protocole ARP/RARP. Dans le cas de CLIP on emploie ATMARP et InATMARP (Inverse ATMARP). Un serveur ATMARP est ncessaire :maintient les tables de conversion adresse ATM-adresse IP. L'adresse du serveur ATMARP est connue de toute station connecte auseau (configuration l'installation).

rsqu'une station configure (adresse IP, adresse ATM, connaissance de l'adresse du serveur ATMARP) se connecte pour la premire fois,e se met en communication avec le serveur ATMARP par l'intermdiaire d'un circuit virtuel. Le serveur ATMARP demande la station son
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resse IP et met jour sa table de conversion des adresses.

cette station veut communiquer avec un serveur, par exemple, du rseau, elle doit connatre son adresse ATM connaissant son adresse IP.ur cela elle s'adresse nouveau au serveur ATMARP qui lui fournit l'adresse ATM du serveur. La station enregistre cette information danse table (ce qui vite d'avoir recontacter le serveur ATMARP en cas d'une nouvelle connexion avec le serveur). Par suite un circuit virtuelt tabli entre la station et le serveur.

ce qui concerne l'encapsulation des paquets IP, ceux-ci sont incorpors dans une PDU de type AAL5 avec un champ indiquant le type deotocole encapsul (ici IP, mais on peut imaginer le procd pour d'autres protocoles). La PDU est ensuite divise en cellules ATM.

AN Emulation (LANE)

s'agit ici de considrer un rseau ATM comme un rseau LAN classique (Ethernet ou Token Ring) :

n LAN mul s'appelle un ELAN (Emulated LAN) ; c'est un rseau virtuel de type Ethernet ou Token Ring. Il possde les proprits des LANels : adresses MAC, broadcast, multicast et aussi des proprits spcifiques : par exemple, pas de collision dans le cas d'un ELANhernet. Les stations relis l'ELAN sont des LEC (Lan Emulation Client) et il doit exister deux serveurs (ventuellement confondus) : le

ES (Lan Emulation Server) et le BUS (Broadcast Unknown Server). Lorsque plusieurs ELAN existent sur un mme rseau ATM, un serveurECS (Lan Emulation Configuration Server) est ncessaire.

serveur LECS contient les adresses ATM des LES des diffrents ELAN su rseau ATM. Le LES gre la table de conversion des adressesTM et MAC. Le BUS est un serveur de multidiffusion (multicast).

Examinons le fonctionnement du protocole LANE.

maginons qu'une station LEC A veuille communiquer avec une autre station LEC B. La station A commence par se connecter (par circuitrtuel) au LECS (possdant par exemple une adresse ATM rserve) pour obtenir l'adresse ATM du LES de l'ELAN concern. La station A sennecte alors au LES (par un circuit virtuel appel Control Direct VCC) qui met jour sa table de conversion d'adresses ATM - MAC. Laation A demande et obtient du LES l'adresse ATM de la station B. Il est alors simple pour la station A de se connecter via un circuit virtuela station B.

maginons maintenant que la station LEC A souhaite envoyer un message multicast. Pour cela, elle contacte le LES pour obtenir l'adresse ATMserveur BUS. L'ayant obtenue elle se connecte au BUS qui se charge de la diffusion multicast du message.

ulti-Protocol Over ATM (MPOA)

POA est une solution pour utiliser ATM sous divers protocoles (en fait actuellement seulement sous IP) et d'exploiter les classes de servicerrespondantes. Dans le protocole LANE, un rseau ATM peut tre constitu de plusieurs ELAN. Le passage d'un ELAN un autre ncessitee routeur ce qui signifie une dcapsulation suivie d'une encapsulation au passage sur le routeur d'o une perte de temps faisant perdre lenfice du rseau ATM.


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POA remplace les routeurs par des serveurs MPOA et vise effectuer une liaison directe entre les stations connecter. Ceci signifie qu'auu de faire des passages couche 2 - couche 3 - couche 2, on effectue une connexion de bout en bout en couche 3. Le fonctionnement est leivant. Le routeur et les clients sont dots du logiciel adquat du protocole MPOA.

phase d'appel : le client LEC A s'adresse au routeur (qui est serveur MPOA) pour obtenir l'adresse ATM du destinataire LEC B. Le serveurPOA possde des tables de conversion. Si l'adresse n'est pas trouve, il s'adresse au serveur MPOA suivant (en utilisant un protocolepel NHRP (Next Hop Routing Protocol). Si l'adresse est trouve, il tablit un circuit virtuel entre LEC A et LEC B.

phase de transfert : le transfert de donnes se fait directement via le rseau ATM entre LEC A et LEC B. Bien etendu, les paquets IP sontcapsuls et dcoups en cellules (le protocole correspondant s'appelle VC Based Multiplexing).

Exercices

xercice 1

ne voie 32 Mbits/s est utilise pour la transmission de messages multimdias. On suppose que le message transmettre sur cette voie estdocument compos dun texte de 20 Ko, de 30 images fixes en format GIF de 10 Ko chacune, dune minute de son numrise 22 KHz et

de sur 8 bits.

a) Donner en octets, le volume du son transporter en admettant quil ny a aucune compression

b) Si le message est transmis intgralement dun seul bloc, quel est le temps ncessaire son acheminement en supposant que letemps de propagation du signal est ngligeable.

c) La voie concerne fait partie dun rseau commutation de paquets. Chaque paquet a une longueur en octets de 1024
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comprenant une partie de service (adresses, dtection derreur, champs de service) de 256 octets. Combien de paquetscorrespondent au message prcdent

d) Mme question pour le cas dun rseau ATM ; combien de cellules ATM sont-elles ncessaires pour vhiculer le message.

xercice 2

ne image de 640x480 pixels cods sur 24 bits est envoye non compresse sur un rseau de type ATM. A combien de cellules ATM, ceessage correspondra-t-il ?

xercice 3

n canal tlphonique utilise la plage de frquence 300Hz 4000Hz.

Le son est chantillonn la frquence minimale permise par le thorme de lchantillonnage (2fmax), soit 8000 Hz et est cod sur 8 bits.

n dsignera dans la suite par M le message constitu dune minute de son non compress, numris de cette faon.

1) Quel est le volume du message M ?

2) Quel est le dbit ncessaire de la voie transmettant le son en temps rel ?

3) Quel rseau peut-on utiliser ?

Supposons que le dbit de la voie soit 64 Kbits/s . On utilise des trames (MIC) de multiplexage temporel constitues de 32 IT (intervalles temps) de longueur identique. On suppose que lon utilise un IT par trame MIC pour transmettre le message M. Combien de temps faut-ilur transmettre de cette manire le message M ?

On utilise un rseau ATM pour le transport du message M

Combien de cellules ATM faut-il pour transporter le message M ?

En admettant que toute la voie puisse tre utilise (dbit : 155 Mbits/s), pour transmettre deuxmessages du mme type que M (les deux messages sont multiplexs) , combien de temps, au minimum, estncessaire pour transmettre un message M ?

xercice 4

Un message de 1 Mo est transmis par un rseau ATM de dbit 155,52 Mbits/s. Le contrat de service stipule que lon peut envoyerdes cellules en rafales la cadence de 100000 cellules/s. On dsigne par T la dure sparant lmission de deux cellules successives.Toutefois, la tolrance h est de 20 microsecondes comme avance maximum permise sur T.

a) Quel est le nombre de cellules ATM ncessaires ?

b) Quel est le dbit souscrit ?

c) En fonctionnement "normal" quel est le temps T, en microsecondes.
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d) Supposons que le "client" ATM envoie ses cellules la cadence de 200 000 cellules/s. Combien de cellules pourra-t-il envoyeravant rejet ?

xercice 5

ans les cellules ATM, l'information utile a une longueur fixe de

xercice 6

ans ATM, le contrle de la conformit au dbit souscrit peut tre effectu par l'algorithme

olution de l'exercice 1

Le volume en bits du son transporter est V = 60*22000*8 = 10 560 000 bits = 10,56 Mbits

Calculons le volume total :

texte : 20*1024*8 = 163 840 bitsimages : 30*10*1024*8 = 2 457 600 bitsson : 10 560 000 bits d'aprs la question a)total : 13 181 440 bits

temps de propagation est approximativement T = 13 181 440 / 32 000 000 = 0,41 s.

La longueur utile d'un paquet est 1024 - 256 = 768 octets = 6 144 bits. Le nombre de paquets est donc 13 181 440 / 6 144 = 2 146 paquets

Une cellule ATM contient 53 octets dont 48 utiles. Le nombre de cellules ncessaires est donc 13 181 440 / (48*8) = 34 327 cellules

64 octets

48 bits

48 octets

32 octets

53 octets

de routage alatoire

du seau d'eau

GCRA

de Ford-Fulkerson

de Newton
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aque cellule ATM contient 48 octets utiles, donc le nombre de cellules est 19200


Quel est le volume du message M ? 480 Ko

) Quel est le dbit ncessaire de la voie transmettant le son en tempsel ?

64 Kbits/s

) Quel rseau peut-on utiliser ? Numris (RNIS)

Tout se passe comme si le dbit tait de 64 Kbits/s/32, soit 2 Kbits/s. On en dduit le rsultat : 1920 secondes. (Noter que, en fait, lebit offert par France Telecom pour les liaisons MIC est de 2 Mbits/s, ce qui revient un dbit de 64 Kbits/s par canal ; on obtiendrait

ors un temps de transmission de 60 s.)

ombre de cellules :10 000 cellules car la longueurcellulaire ATM est de 48 octets.

emps de transmission : 0,05 seconde


20834 cellules

42,4 Mbits/s

10 microsecondes

Imaginons que le contrat porte sur un dbit D0= PCR = 100 000 cellules/s. Le temps coul entre deux envois successifs de cellules est

nc T = 1/D0. Une cellule ne doit donc pas arriver en un temps plus court que T aprs la rception de la cellule prcdente. Elle peut par

ntre arriver dans un intervalle de temps plus grand que T. Une cellule qui se conforme cette rgle est "conforme". Si la cellule 1 arrive aumps 0 et si la cellule 2 arrive au temps t1> T, la cellule 3 devra arriver au plus tt au temps t1+T.
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en entendu, il se pose un problme lorsque l'metteur "triche" en accentuant sa cadence : les cellules deviennent alors non conformes auntrat. On peut toutefois accepter une tolrance de h microsecondes (qui correspond au paramtre CVDT). On pourra considrer que lallule est encore conforme si elle arrive au temps T-h aprs la cellule prcdente. Mais il faudra que la cellule suivante arrive au plus tt aumps 2T.

maginons maintenant que l'metteur trop rapide conserve sa cadence d'envoi. Les cellules suivantes vont s'enfoncer dans la zone delrance et au bout d'un moment avoir une date d'arrive dans la zone stricte de non conformit. La cellule 2 va arriver e trop tt, la cellule

va arriver 2e trop tt, la cellule 4 va arriver 3e trop tt, etc... Le schma ci-dessous montre une telle situation avec h = 4e. Il est clair quecellule 6 est en totale "effraction". Elle pourra tre dtruite par les composants rseau.

bas du schma prcdent explique pourquoi l'algorithme est qualifi de "seau perc". La cellule est considre comme un rcipientportant une quantit T litres de liquide. A l'arrive, ce liquide est intgralement vers dans un seau de capacit T+h litres qui possde un

ou et fuit la cadence de T litres/seconde. Si les cellules respectent le contrat, elles trouveront toujours le seau vide. Si au contraire,es arrivent en avance, elles trouveront un seau non vide ; le niveau de liquide du seau s'lvera donc chaque arrive d'une cellule jusqu'au

oment o le seau dbordera.

n voit que temporairement, on peut dpasser le dbit maximum, mais que seulement N cellules seront acceptes. Le calcul de N est assezmple si l'on se base sur le tableau ci-dessous :


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celluledate d'arrive

au plus ttdate relled'arrive

1 0 0

2 T T-e

3 2T 2(T-e)

4 3T 3(T-e)

--- --- ---

N (N-1)T (N-1)(T-e)

ur la dernire cellule N, on aura atteint la limite de tolrance, ce qui correspond la date (N-1)T-h, donc (N-1)(T-e) = (N-1)T - h, d'o laleur de N :

mesure l'intervalle de temps d'avance chaque arrive de cellules. Si le dbit souscrit est D0et si le dbit rel est D > D0(les dbits tant

esurs en cellules par seconde), le temps d'arrive au plus tt de la cellule 2 est T = 1/D0et son temps d'arrive rel est T' = 1/D, d'o

eprenons maintenant l'exercice : le dbit souscrit est D0= 100 000 cellules/s d'o T = 8 s. Le rcepteur envoie des cellules au dbit D =

00 000 cellules/s.

valeur de e est T - T' = 10 - 5 = 5 s ; on en dduit N = 5 cellules.


Andrew Tannenbaum, Rseaux, InterEditions / Prentice Hall

Guy Pujolle, Les rseaux, Eyrolles Kim-Loan Thai, Vronique Vque, Simon Znaty, Architecture des rseaux haut dbit, Herms Pierre Rollin, Rseaux Haut Dbit, Herms Jean-Louis Mlin, Pratique des rseaux ATM, Eyrolles Informatiques Bertrand Bruller, Pratique des rseaux HAut dbit, Vuibert Claude Servin, Solange Ghernaouti-Hlie, InterEditions
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Rseaux locaux haut dbit

Ethernet haut dbitFDDIDQDB


Ethernet haut dbit

1 - Fast Ethernet

appelons un certain nombre de faits relatifs Ethernet 10 Mbits/s. Il s'agit d'un rseau local trsopulaire et trs rpandu sous sa topologie en segment de bus. Le protocole Ethernet, CSMA/CD s'appuieur deux principes :

BT : Listen Before Talk (ou couter avant de parler !). Une station qui veut mettre doit utiliser le busommun ; si celui-ci est utilis, on peut dtecter qu'il est actif. Une station qui veut mettre vrifie donc'abord si le bus est actif ; si c'est le cas, il faut attendre avant d'mettre lors mle bus ne sera plus actif.

XT : Listen While Talk (ou couter pendant que l'on parle). Deux stations constatant que le bus n'est pasctif peuvent trs bien mettre en mme temps. Il va s'ensuivre une collision de signaux rendantncomprhensibles les informations transmises. Mais la collision peut tre dtecte par les stationsmettrices qui vont alors cesser d'mettre. Elles reprendront plus tard aprs un dlai alatoire.

a trame Ethernet standard possde la structure suivante :

a recherche des hauts dbits a conduit l'volution d'Ethernet vers les 100 Mbits/s sous la pression desonstructeurs :

Fast Ethernetest une solution prconise par 3COM ; la normalisation est note 802.14 . Le

protocole est toujours CSMA/CD. Trois supports physiques peuvent tre utiliss : 100 base TXutilise des paires torsades blindes ou non (dans ce dernier cas la distance maximum est rduite 100 m) ; 100 base FX utilise la fibre optique multimode gradient d'indice sur une longueur maximumde 400 m ; 100 base T4 se compose de 4 paires torsades (3 pour la transmission des donnes, 1pour la signalisation des collisions).La topologie usuelle de cblage est en toile avec des hubs. Ces derniers sont classs en 2 catgories

; les hubs de classe I correspondent 100 base TX et 100 base T4 et ne supportent qu'un seulrpteur entre deux stations ; les hubs de classe II peuvent tre raccords entre eux (mais deux aumaximum). La construction d'un rseau avec Fast Ethernet est assez contraignante car il fautrespecter des distances maximales entre quipements :
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100VGAnyLanest une solution soutenue par Hewlett-Packard, IBM, AT&T ; la normalisationcorrespondante est note 802.12 ou 100VG. VG signifie Voice Grade et montre que le support detransmission n'est autre que les paires tlphoniques organises en bus/arbres avec des hubs

(toutefois, il est possible d'utiliser la fibre optique multimode). Le protocole CSMA/CD est amliorsous la forme de DPAM (Demand Priority Access Method) : l'accs au rseau est rgi par un hub etune station qui veut mettre demande l'accs au hub en indiquant la qualit de service qu'elle dsire.Les hub travaillent en mode Round Robin : ils scrutent leurs connexions de manire priodique pourreprer les demandes d'mission. Ils sont relis aux quipements suivant deux types de connexion ;le type normal ne permet de vhiculer que des donnes d'utilisateurs ; le type "moniteur" permet devhiculer tout type de donnes (dont des donnes de service).

FDDI

FDI est un rseau en anneau de fibre optique qui applique les concepts du Token Ring (anneau jeton). Son
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bit est de 100 Mbits/s pour une distance maximum de 200 km et le nombre maximal de stationsaccordables est de l'ordre du millier.

n gnral, l'anneau FDDI est utilis pour la connexion de divers rseaux locaux ; il joue alors un rledrateur.

DDI utilise deux anneaux indpendants de fibre optique sur lesquels la transmission d'information se faitn sens inverse (organisation contrarotative). La duplication d'anneau est ncessite pour des besoins deiabilit et de parade en cas de coupure.

es stations du rseau sont classes en deux catgories : les stations de classe A sont relies aux deuxnneaux (elles peuvent donc effectuer un rebouclage local) ; les stations de classe B ne sont relies qu' uneul anneau.


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a technique de codage utilise est spcifique et correspond au code en blocs 4B/5B ; tout groupe de 4its est associ un symbole cod sur 5 bits ; 16 des symboles sont associs aux donnes, les 16 autresossibilits sont utilises pour la signalisation ou ne sont pas encore affectes.

e fonctionnement du rseau et la structure de la trame FDDI ont t dcrits dans le chapitre "Rseauxocaux".

l convient de signaler que le protocole FDDI dans sa version la plus rcente (FDDI II) permet aussi la

ransmission de trames synchrones (et non plus asynchrones) issues des circuits tlphoniques MIC ou duNIS ce qui renforce le caractre fdrateur des boucles FDDI.

- Architecture FDDI II -

DQDBQDB (Distributed Queue Dual Bus) est le rseau concurrent de FDDI. Il est dsign usuellement sous leigle MAN (Metropolitan Area Network) ou 802.6. Il est assez rare en Europe et s'est principalement
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velopp aux USA (bien que d'origine australienne). Les dbits fournis par DQDB sont 45 Mbits/s, 155Mbits/s et 600 Mbits/s. Le protocole garantit une quit d'accs au rseau.

a topologie est celle d'un double bus entre les branches desquelles les stations se connectent en parallle.

haque bus est dot d'une tte de rseau qui met de manire rptitive (toutes les 125 microsecondes,oit 2430 octets 155 Mbits/s) une trame compose de cellules ou slots. Les deux bus sont unidirectionnelst en sens inverse. Les stations peuvent mettre sur les deux bus suivant la position du destinataire. Ellesffectuent donc elles-mmes un routage et pour cette raison, on les dsigne plutt comme des noeuds.

omme dans le cas de ATM, une cellule a une longueur de 53 octets dont le format est donn ci-dessous :

e premier octet AC (Access Control) est un champ de contrle. BB (Busy Bit) indique si la cellule estccupe ou non. Type indique le type de service : asynchrone (cellule QA = Queue Arbitrated) ou isochronecellule PA = Pre-Arbitrated). PSR er Res ne sont pas encore utiliss. Les trois bits RQ sont relatifs auiveau de priorit (mode asynchrone).

'architecture en couches se compose de deux couches : la couche physique, relativement compatible avec

es spcifications de l'OSI et la couche M'AC des rseaux locaux ; cette dernire comporte un certainombre de fonctionnalits complexes.

e mode isochrone est un mode permettant d'tablir une liaison virtuelle de numro VCI (Virtual Channeldentifier) entre deux noeuds (c'est donc un mode orient connexion). Le VCI est situ en tte du segmente la cellule de type PA.

e mode asynchrone sans connexion utilise le protocole de la file distribue, dcrit plus loin. Les cellulesont de type QA. La couche MAC dcoupe les donnes fournies par la couche LLC en blocs de 44 octets etjoute de l'information de service, notamment si le fragment est un dbut ou une fin de donnes. Ce bloc

abill constitue alors un segment d'une cellule QA.

e mode asynchrone avec connexion utilise aussi des cellules QA avec fragmentation, mais utilise aussi lesrincipes du mode isochrone : numro de VCI en tte du segment.


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e protocole de la file distribue utilise les champs BB et RQ des cellules ainsi que deux compteurs auiveau de chaque noeud : RC (Request Counter) et CD (CountDown counter). Il existe une paire ce compteursC et CD par niveau de priorit ; on supposera cependant dans la suite, pour simplifier, qu'il n'y a qu'un seuliveau de priorit, donc une seule paire RC, CD.

Une station qui veut mettre doit d'abord effectuer une demande (requte) d'mission ; cette requte estnvoye sur l'un des bus, par exemple B ; l'mission qui aura lieu ultrieurement se fera alorsbligatoirement sur le bus A. Simultanment l'envoi d'une requte, le contenu de RC est copi dans CD

CD contient le nombre requtes satisfaire avant de pouvoir commencer mettre). Chaque fois qu'uneequte passe sur le bus B, la station augmente de 1 le contenu de RC (RC contient le nombre de nouvellesequtes aprs la requte propre de la station). Chaque fois qu'un slot vide passe sur le bus A, la stationcrmente de 1 le contenu de CD. Quand celui-ci arrive 0, la station peut mettre dans le premier slotide qui passe. La figure ci-dessous explicite le fonctionnement du protocole.

5 stations S1 S5 sontconnectes aux deux busA et B. On suppose qu'l'tat initial, lescompteurs RC et CD sont zro.

La station S5 veutmettre : elle recopie RCdans CD et envoie sarequte sur le bus B ; aupassage de la requte, lecompteur RC des stationsaval s'incrmente.




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Une cellule vide circulesur le bus A. A sonpassage, les compteursCD des stations sontdcrments. Si cescompteurs sont 0, ils lerestent ; si un compteurest 0 et si la stationcorrespondante ademand mettre, ellepeut alors le faire (c'estle cas de S5).
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Rseaux d'accs

Les modes d'accs au haut dbitLes technologies xDSL


Les modes d'accs au haut dbit

venir .....

Les technologies xDSL

DSL signifie x-type Digital Subscriber Line ou sommairement "ligne numrique d'abonn de type x". Cemot recouvre une srie de technologies prsentant des facteurs d'intrt communs :

les cots sont incrmentaux en ce sens que les investissements sont proportionnels au nombred'abonns

la modification des installations de l'abonn est faible la transmission est bidirectionnelle certaines des technologies supportent la voix analogique

a famille xDSL comporte notamment les technologies suivantes :

HDSL, HDSL2 : dbits montant et descendant symtriques : 1,5 Mbits/s (T1-USA) ou 2 Mbits/s (E1-

Europe). SDSL : variante de HDSL ADSL, RADSL : dbits asymtriques : dbit montant de 16 640 Kbits/s ; dbit descendant de 1,5

8 Mbits/s IDSL : dbits symtriques de 144 Kbits/s VDSL : plus rcente, dbits asymtriques : dbit montant de 1,5 Mbits/s 6 Mbits/s ; dbit

descendant de 13 52 Mbits/s ; utilisation partielle de fibre optique.

HDSL

'objectif est de fournir un accs T1 ou E1 un abonn :
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SU : Channel service Unit ; DSU : Digital Service Unit ; HTU-C : HDSL Terminal Unit - Central Office ;HTU-R : HDSL Terminal Unit - Remote

i l'un des intrt est l'inexistence de rpteur, un inconvnient majeur est que la ligne tant numrique neeut transporter la voix analogique (il faut la numriser). La numrisation de l'information repose sur unodage 2B1Q (2 Binary 1 Quaternary) : 2 bits sont cods par un symbole (il y a donc 4 types de symboles).

e code est plus performant que le Bipolar AMI utilis en T1/E1. Le codage CAP, variante de 2B1Q, estncore plus performant. Le spectre en frquence de ces diffrents codage est donn ci-dessous :

a trame HDSL possde la structure suivante :

YN est une suite de 14 bits de synchronisation ; HOH est une en-tte de 2 bits.

a dure d'mission d'une trame est de 6 ms. Comme elle transporte 4 fois 12 blocs ou octets, elleransporte 384 octets toutes les 6 ms ce qui correspond un dbit de 64 Kbits/s.

a composition des blocs dpend du nombre de paires de cuivre utilises :


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es utilisations possibles de HDSL sont

l'accs Internet

la visioconfrence l'accs primaire au RNIS

HDSL est limite par le manque de normalisation, la ncessit de rpteur pour une distance dpassant 4m et son type de modulation 2B1Q (trs critique). On peut l'amliorer en imaginant l'absence totale depteurs, le remplacement de 2B1Q par CAP et l'interoprabilit entre quipements de diversonstructeurs.

ADSL

DSL combine voix et donnes, c'est dire tlphonie et informatique.


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TU-C : ADSL Transmission Unit - Central Office ; ATU-R : ADSL Transmission Unit - Remote ; LAN :seau local pouvant tre remplac par un Cbus (systme de cblage de l'abonn).

a modulation pour le codage numrique utilise soit CAP soit DMT, deux systmes concurrents.

AP est bas sur une modulation d'amplitude combine une modulation de phase :

16 signaux sont utiliss ce qui permet le transportde 4 bits par signal.

uite venir...
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Chapitre chapitre un les reseaux sans fils et mobiles atm.Un Les Reseaux Sans Fils Et Mobiles Atm