Les technologies ADSL/xDSL

01 mai 2012 rdorigny 0 commentaires

Préambule:
La performance des paires torsadées téléphoniques en terme de transmission de données sur de longues distances n'est pas satisfaisante avec les technologies usuelles. Ce qui est problématique pour réaliser du haut débit, et l'idée de déployer des réseaux en fibre optique n'est applicable que sur des zones urbaines limitées. La technologie DSL (Digital Suscriber Line) a été une révolution, elle a permis le déploiement du réseau internet en haut débit pour sur le support commun de déserte cuivre. Cette technologie permet de disposer d'un débit de plusieurs de Mbits pour des distances en déserte de quelques kilomètres (5Km pour l'ADSL).


Le DSL doit permettre:
  • le haut débit, c'est à dire un débit de plusieurs Mbit/s,
  • reprendre le réseau RTC (Réseau Téléphonique Commuté) de déserte téléphonique analogique cuivre pour la transmission numérique,
  • permettre la transmission numérique et téléphonique simultanée, c'est à dire que l'échange numérique ne doit pas perturber l'échange téléphonique et inversement.

  • La modulation:

    L'idée principale de la technologie DSL consiste à étendre la bande passante de transmission du réseau RTC. Il faudra donc utiliser des fréquences supérieures entre 30Khz et 1.1Mhz et tenir compte de certaine limitation liés au support cuivre comme l'affaiblissement du signal à fréquence élevée sur des distances de plusieurs kilomètres ainsi que la diaphonie.

    Le DSL sépare le signal en 3 canaux: téléphonique, flux digital montant (upstream) et flux digital descendant (downstream) tel que:




    Spectre du signal DSL

    Pour ne pas pertuber le réseau téléphonique classique, on décale la bande passante des flux montant et descendant grâce à une modulation. L'objectif étant de séparer les spectres des bandes passantes des 3 canaux. Toute mauvaise séparation engendre immédiatement de grosses difficultés dans les échanges, il n'est pas rare de devoir ajouter des filtres pour bien séparer le signal vocal analogique du téléphone(de 0 à 4Khz) avec le signal digital du haut débit(de 64khz à 1,1Mhz).

    A noter que lorsque le canal montant et descendant ne sont pas de la même taille, on parle de transmission asymétrique, d'où l'ADSL (Asymetric DSL). C'est le cas le plus courant, car le poste client reçoit généralement plus qu'il n'émet, donc la bande passante du canal montant est plus large. Une transmission symétrique est dite SDSDL, il existe plusieurs type de technologie DSL, d'où le nom xDSL qui regroupe l'ensemble.

    Le codage DMT:
    La transmission des données se fait par un codage DMT (Dicrete MultiTone), il s'agit de découper la bande passante en sous-canaux de 4Khz. Ces sous-canaux utilisent une modulation MAQ avec une fréquence modulation établie à 4,3125khz, il permet la transmission de 8 bits pour chaque temps d'horloge. On dispose ainsi de nombreux canaux espacés de 300hz, à noter tout de même que certains canaux sont réservés à des canaux de contrôle. Le canal téléphonique classique analogique est considéré comme le canal 1, les canaux 2 à 6 ne sont pas utilisés afin de bien séparer le signal voix du numérique (bande de garde).


    Codage DMT

    La technique RADSL (Rate Adaptive DSL), scrute l'affaiblissement de chaque sous-canaux, un canal ne participe à la transmission que si l'affaiblissement subit par le signal est inférieur à 3dB. On tient ainsi compte des éventuels défauts de bande de passante du support et on optimise le débit des échanges. Le DMT propose également une adaptation de la modulation transmise en fonction de la qualité de la ligne, c'est à dire que le type de modulation peut évoluer entre MAQ16 et MAQ64 (4 à 15 bits de transmis) sachant que la moyenne reste à 8 bits. Cette technique permet d'ajuster les variations de débits aux défauts du support.


    Pour l'ADSL, le canal montant se compose de 20 sous-canaux (20 à 140 khz), le canal descendant quant à lui, se compose de 250 canaux (150Khz à 1.104Mhz). Donc en théorie le débit du canal descendant est de 8x4000x250, soit environ 8Mbps, et pour le canal montant 8x20x4000, soit 640Kbps.



    Tableau des différentes versions du DSL:

    Nous avons vu précédemment tous les concepts technique du DSL. Il en existe plusieurs versions, appelées génériquement xDSL et adaptées à l'emploi que l'on souhaite réaliser pour l'échange, tout en tenant compte du facteur distance.

    Technologie

    Débit montant

    Débit descendant

    Distance

    Divers

    ADSL
    8 Mbps
    640 Kbps
    5.5Km

    Asymetric DSL car les débits montants et descendants sont différents. Il a été pensé pour des accès clients.

    ADSL Lite
    1.5 Mbps
    512 Kbps
    5.5Km

    Initialement l'ADSL était une technologie trés complexe, l'ADSL Lite est un version simplifiée qui utilise 127 canaux (contre 256 pour l'ADSL).

    SDSL
    768 Kbps
    768 Kbps
    3.5Km

    Technologie symétrique reprenant les principes du RADSL, le Symmetric Digital Subscriber Line fonctionne sur une paire. Il a été remplacé par le HDSL sur 2 ou 3 paires permettant ainsi d'augmenter les échanges.

    HDSL
    1.5 Mbps (T1) 2.048 Mbps (E1)
    1.5 Mbps (T1) 2.048 Mbps (E1)
    3.5Km

    High bit rate Digital Subscriber Line utilise 2 ou 3 paires pour le transfert de données, c'est un échange symétrique principalement utilisé dans le monde profesionnel. La version HDSL2 fonctionne sur une seule paire pour les mêmes débits.

    ADSL2+
    16 Mbps
    1.2 Mbps
    2Km

    ADSL2+ est une version DSL qui utilise une bande passante de 2.2Mhz (contre 1.1Mhz) ce qui permet de doubler le débit sur des distances courtes.

    RADSL
    8 Mbps
    640 Kbps
    5.5Km

    Rate Adaptive DSL est une technologie, ou les sous-canaux de transmission s'adaptent à la qualité du support. Ce qui permet d'augmenter fortement le débit des échanges.

    VDSL
    13 à 52 Mbps
    1.5 à 2.3 Mbps
    1.2Km

    Very high speed Digital Subscriber Line permet de gros débits sur de courtes distances. VDSL reprend les concepts du RADSL.


    Le matériel:
    La paire téléphonique présente une bande passante utilisable jusqu'à 1,1Mhz, mais cette partie de la bande n'était pas utilisée, limitation qui venait principalement du commutateur téléphonique. Donc pour utiliser des fréquences supérieures à 4Khz, il a fallut interconnecter de nouveaux matériels, les DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer), permettant l'ajout des 2 canaux numériques (upstream et downstream). Le DSLAM se charge de récupérer le signal digital est de le renvoyer vers les réseaux des différents opérateurs (Orange, Free, Neuf Telecom, ...). Ces multiplexeurs utilisent les protocoles IP ou ATM avec les opérateurs.

    Au niveau du client, on distingue deux options, sur le principe de conserver ou non un abonnement téléphonique avec l'opérateur historique Orange (France Télécom). En effet, Orange est propriétaire du réseau téléphonique, et notamment le réseau entre le commutateur téléphonique et la prise chez le client final, ce réseau est appelé boucle locale. Par décret européen, la concurrence est ouverte pour fournir le réseau mondiale Internet, aussi un fournisseur d’accès internet (FAI) peut sous-louer à Orange la boucle locale. On parle alors de dégroupage de la boucle locale. L'opérateur historique a obligation également d'accueillir les DSLAM de ses concurrents.



    On distingue deux types de dégroupage:
  • Le dégroupage partiel: le client choisit de recevoir Internet tout en conservant une réception téléphonique classique chez orange. Au niveau du local technique du central téléphonique, un filtre (passe bas) est placé sur la boucle locale avant le DSLAM pour récupérer le signal téléphonique afin de le retransmettre vers le commutateur téléphonique d'Orange. A noter, qu'il est possible de placer un filtre ADSL sur la boucle locale côté client, pour séparer le signal basse fréquence du signal digital transmis en haute fréquence.



  • Schéma du dégroupage partiel

  • Le dégroupage total: le FAI choisit dispose de toute la bande passante de la paire téléphonique, il se charge de la téléphonie et des échanges numériques DSL. Dans ce cas, plus besoin de filtre pour intercepter le signal téléphonique, le DSLAM réceptionne la totalité du signal, il sépare les canaux et démodule le signal DSL.



  • Schéma du dégroupage total

    Architecture mis en oeuvre par les opérateurs:
    Le schéma ci-dessous est l'architecture mise en place par orange, mais généralement le FAI est capable de mettre son propre DSLAM et de transmettre le signal directement sur son propre réseau ATM. A noter que le BAS (Broadband Access Server) réalise l'interface entre le réseau ATM et le réseau IP.


    Architecture opérateur orange


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