Technologies xDSL

Table des matires

1 Introduction 21.1 Une courte histoire dInternet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2 La connexion Internet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.3 Lvolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 Les technologies xDSL 42.1 Deux grandes familles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.1.1 Les solutions symtriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.1.2 Les solutions asymtriques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.2 Description des diffrentes technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2.1 La plus ancienne : lADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2.2 La technologie symtrique : le SDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2.3 Laugmentation de porte : le ReADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2.4 Un dbit plus lev : le ADSL2+ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.2.5 Un dbit encore plus lev : le VDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.3 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.3.1 Avantages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.3.2 Inconvnients . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3 LADSL : aspects techniques 83.1 Pourquoi lADSL ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83.2 Comment a marche ? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.3 Les quipements xDSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

3.3.1 Installation abonn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.3.2 Installation NRA (Noeud de Raccordement dAbonns) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

4 Conclusions 14

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1 Introduction

1.1 Une courte histoire dInternet

Lhistoire dInternet remonte au dveloppement des premiers rseaux de tlcommunication. Lidedun rseau informatique, permettant aux utilisateurs de diffrents ordinateurs de communiquer, se dveloppapar de nombreuses tapes successives. La somme de tous ces dveloppements conduisit au rseau desrseaux que nous connaissons aujourdhui en tant quInternet.

Les premires versions mettant en place ces ides apparurent la fin des annes 1950. Lapplicationpratique de ces concepts commena la fin des annes 1960. Ds les annes 1980, les techniques que nousreconnaissons maintenant comme les fondements dInternet moderne commencrent se rpandre autourdu globe.

Anne vnement

1958Les Laboratoires Bell cre le premier Modem permettant de transmettre des donnesbinaires sur une simple ligne tlphonique.

1961Leonard Kleinrock du Massachusetts Institute of Technology publie une premire thoriesur lutilisation de la commutation de paquets pour transfrer des donnes.

1962Dbut de la recherche par ARPA, une agence du dpartement de la Dfense amri-cain, o J.C.R. Licklider y dfend avec succs ses ides relatives un rseau globaldordinateurs.

1964Leonard Kleinrock du MIT publie un livre sur la communication par commutation depaquets pour raliser un rseau.

1967 Premire confrence sur ARPANET

1969Connexion des premiers ordinateurs entre 4 universits amricaines via lInterfaceMessage Processor de Leonard Kleinrock

1971 23 ordinateurs sont relis sur ARPANET. Envoi du premier courriel par Ray Tomlinson.

1972Naissance du InterNetworking Working Group, organisme charg de la gestion dInter-net

1973 LAngleterre et la Norvge rejoignent le rseau Internet avec chacun 1 ordinateur

1973 Dfinition du protocole TCP/IP

1979 Cration des NewsGroups (forums de discussion) par des tudiants amricains

1983 Adoption du protocole TCP/IP et du mot Internet

1983 Premier serveur de noms de sites

1984 1 000 ordinateurs connects

1987 10 000 ordinateurs connects

1989 100 000 ordinateurs inter-connects

1990 Disparition dARPANET

1990 Annonce publique du World Wide Web

1992 1 000 000 ordinateurs connects

1993 Apparition du Navigateur web NCSA Mosaic

1996 36 000 000 ordinateurs connects

2000 Explosion de la bulle internet (368 540 000 ordinateurs connects)

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1.2 La connexion Internet

1.2 La connexion Internet

Le moyen le plus simple bien sr est dutiliser un modem V90 (55,6Kbps) que lon branche sa lignetlphonique pour se connecter au web. Avant larrive des technologies xDSL, cette solution apportait denombreux avantages mais aussi quelques inconvnients.

Avantages Les lignes tlphoniques sont dj installes dans la plupart des btiments, ce qui ne ncessite aucun

travail particulier, donc aucun frais de ce point de vue pour lutilisateur. Les frais se limitent en fait lachat du modem, au paiement des communications tlphoniques, et

ventuellement au paiement dun abonnement Internet.Cette facilit dinstallation et ce cot rduit ont fait le succs de cette formule.

Inconvnients Le dbit de linformation est peu lev (55,6Kbps au maximum en dbit thorique) On ne peut pas tlphoner et se connecter Internet en mme temps puisque la ligne tlphonique

est utilise dans sa globalit pour accder Internet. Le cot des communications peut devenir trs lev si le temps de connexion est important.Pour palier ces inconvnients, plusieurs systmes ont t imagins dont les technologies xDSL et parmi

celles-ci lADSL.

1.3 Lvolution

Le rapide dveloppement des technologies de linformation a fait apparatre de nouveaux servicesgourmands en capacit de transmission.

Laccs rapide Internet, la vidoconfrence, linterconnexion des rseaux, le tltravail, la distributionde programmes TV, etc... font parties de ces nouveaux services multimdia que lusager dsire obtenir domicile ou au bureau.

Jusqu prsent les services hauts dbits existant comme le cble coaxial ou la fibre optique ntaientpas bien adapt aux besoins rels. En effet, remplacer ou mme installer des fibres optiques cotent trs cherset une connexion en cble coaxial nest pas toujours trs stable.

Lide dutiliser la paire torsade semble donc la mieux adapte puisque dans le monde plus de 800millions de connexions de ce type sont dj en place et quil suffit dajouter un quipement au centraltlphonique ainsi quune petite installation chez lutilisateur pour pouvoir accder lADSL.

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2 Les technologies xDSL

2.1 Deux grandes familles

Le terme DSL ou xDSL signifie Digital Subscriber Line (Ligne numrique dabonn) et regroupe lensembledes technologies mises en place pour un transport numrique de linformation sur une simple ligne de raccor-dement tlphonique.

Les technologies xDSL sont divises en deux grandes familles, celle utilisant une transmission symtrique etcelle utilisant une transmission asymtrique. Ces deux familles seront dcrites plus loin dans ce support.

2.1.1 Les solutions symtriques

La connexion seffectue au travers de paires torsades avec un dbit identique en flux montant commeen flux descendant.

2.1.2 Les solutions asymtriques

En tudiant diffrents cas de figure, on sest aperu quil tait possible de transmettre les donnes plusrapidement dun central vers un utilisateur mais que lorsque lutilisateur envoie des informations vers le central,ceux-ci sont plus sensibles aux bruits causs par des perturbations lectromagntiques car plus on se rapprochedu central, plus la concentration de cble augmente et donc ces derniers gnrent plus de diaphonie.

Lide est donc dutiliser un systme asymtrique, en imposant un dbit plus faible de labonn vers lecentral.

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2.2 Description des diffrentes technologies

2.2 Description des diffrentes technologies

Nom Technologie Dbit descendant Dbit montant Distance max.

SDSL sym. 2 Mbits/s 2 Mbits/s 2.4 Km

ADSL asym. 0.5 9 Mbits/s 16 640 kbits/s 5,4 Km

ReADSL asym. 0.6 7 Mbits/s 128 1024 kbits/s 5,4 Km

VDSL asym. 13 53 Mbits/s 1,5 8 Mbits/s 1,5 Km

VDSL sym. 30 Mbits/s 30 Mbits/s 1,5 Km

VDSL2 asym. 34 100 Mbit/s 1.5 8 Mbit/s 5.4km

VDSL2 sym. 50 Mbit/s 50 Mbit/s 5.4km

2.2.1 La plus ancienne : lADSL

La premire version dploye dans le dbut des annes 2000 est lADSL Asymetric DSL : elle offre un assezbon compromis entre performances et cot, et elle est bien adapte une clientle grand public.

Toutefois, lADSL prsente plusieurs inconvnients : la porte maximale est denviron 5km (pour des lignes en calibre 4/10) ; certaines lignes ne sont pas

ligibles le dbit est limit 8 Mbit/s, valeur maximale possible uniquement sur les lignes courtes, infrieures

2km le dbit est asymtrique : les donnes circulent plus rapidement vers labonn (dbit descendant) que

vers linternet (dbit montant).Afin de pallier ces diffrentes limites techniques, dautres variantes DSL ont t dveloppes depuis.

2.2.2 La technologie symtrique : le SDSL

Le SDSL Symetric DSL permet des dbits symtriques. Sa porte est cependant plus rduite que celle delADSL : pour un dbit de 2 Mbit/s, la ligne ne doit pas faire plus de 2km, contre 3,5km en ADSL.

Le SDSL est donc bien adapt aux applications qui ont autant besoin denvoyer que de recevoir desdonnes (par exemple, le fonctionnement en rseau de sites dentreprise distants), et qui ne sont pas troploigns du rpartiteur tlphonique.

Accessoirement, le SDSL est utilis pour relier internet des points daccs Wi-Fi, par exemple pour couvrirdes zones blanches ; en ce cas le SDSL sert de lien de collecte, le Wi-Fi assurant la desserte.

Les caractristiques du SDSL et son cot en font une technologie qui vise principalement une clientleprofessionnelle.

2.2.3 Laugmentation de porte : le ReADSL

Le ReADSL reach-extended ADSL permet daugmenter la porte du signal ADSL denviron 5 10%, eninjectant davantage de puissance dans les bandes de frquences les plus basses. Le dbit reste toutefois trslimit (offres 512 kbit/s).

Le ReADSL sert donc principalement fournir un service minimum des abonns qui se trouvent juste enlimite extrieure de la zone de couverture normale de lADSL.

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2.2 Description des diffrentes technologies

2.2.4 Un dbit plus lev : le ADSL2+

LADSL2+, version amliore de lADSL, utilise une bande de frquence largie. Elle permet un dbitmaximal dune vingtaine de Mbit/s.

Mais plus la ligne est longue, plus le gain de dbit de lADSL2+ par rapport lADSL se rduit (gaininsignifiant partir de 3 km en calibre 4/10), car les frquences hautes sattnuent plus rapidement.

2.2.5 Un dbit encore plus lev : le VDSL

Avec une bande de frquence encore plus large et un encodage plus efficace, le VDSL very high bitrateDSL et le VDSL2 (porte et dbit largement suprieurs) offrent des dbits plus levs, ainsi quune possibilit desymtrie.

La plupart des oprateurs europens ont annonc des dploiements VDSL2 grande chelle.

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2.3 Conclusions

2.3 Conclusions

2.3.1 Avantages

Ces technologies prsentent un triple avantage :

la conservation de linstallation existante (la paire de cuivre) un accs Internet haut dbit permanent la possibilit (comme avec le cble) de tlphoner tout en surfant sur le Web

Le dgroupage de la boucle locale, qui consiste donner un accs physique aux oprateurs alternatif la partie terminale du rseau de loprateur historique, favorise le dploiement de ces technologies en France.

2.3.2 Inconvnients

Les technologies DSL prsentent cependant trois inconvnients. Dune part, labonn ne doit pas tre loign de plus de 5,4 Km de son central tlphonique de

rattachement (il faut prciser que cette distance sentend comme la distance relle et non la distance vol doiseau). Cette technologie est donc rserve de fait des zones dhabitat dense.

Dautre part le dbit est directement dpendant du trafic de la ligne, les dbits sont trs variables,ce qui en fait, en ltat actuel du savoir-faire, une technologie destine aux particuliers plutt quauxentreprises.

Enfin, les dbits sont, pour les versions actuellement proposes sur le march, asymtriques, cest--direquelles sont bien adaptes la consultation/rception de donnes mais beaucoup moins lmission.

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3 LADSL : aspects techniques

3.1 Pourquoi lADSL ?

Pour des raisons de simplicit, nous traiterons, dans ce chapitre, uniquement de la technologie ADSL.

Linternaute, si son endroit dhabitation fait partie du rseau ADSL, peut aujourdhui bnficier de dbitsthoriquement dix fois suprieurs aux dbits obtenus avec le modem classique (V90 56 kbits/s).

Ces dbits sont devenus parfois indispensables tant les sites Internet sont de plus en plus lourds charger ( cause des animations notamment). De plus, ils gnrent de surcrot un confort dutilisation nonngligeable.

LADSL, A pour Asymetric, dveloppe par le Centre national de recherche en tlcommunications(Cnet, aujourdhui France Tlcom R&D) fin 1970, fait partie de la famille des technologies DSL.

Le but de la technologie est daugmenter les possibilits de transmissions des lignes tlphoniques afinquelles soient capables, en plus de la voix, de vhiculer des donnes numriques trs rapidement.

Quand vous tlphonez, vous nutilisez mme pas 10% des capacits des fils de cuivre de votre lignetlphonique. En effet, il reste encore de la place (de la bande de passante) qui nest absolument pasexploite ! LADSL utilise donc les 90% restants pour vhiculer des donnes numriques grande vitesse.

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3.2 Comment a marche ?

3.2 Comment a marche ?

La technique de lADSL est une technique qui permet dutiliser, sur de courtes distances, les lignestlphoniques classiques avec un dbit trs suprieur celui des normes plus classiques.

LADSL est multiplexe en FDM (Frequency Division Multiplexing), base sur une modulation DMT (DiscretMulti Tone) utilisant 256 sous-canaux, moduls indpendamment en QAM (Quadrature Amplitude Modulation)pour acclrer le dbit et avec une bande passante de 1,1 MHz.

Le multiplexage FDM LADSL fonctionne en full duplex grce FDM, permettant de faire transiter simultan-ment les signaux montants et descendants accompagns galement des signaux portant la voix tlphonique.

Voici lillustration de ce multiplexage dans le cas o les frquences pour les voies montantes et descen-dantes ont t clairement spares. La sparation des canaux montants et descendants seffectue par unebande suffisamment large laide dun multiplexage FDM de manire viter les phnomnes dcho.

Une autre mthode peut tre utilise, cest celle de lannulation dcho. Elle consiste mesurer en tempsrel lcho produit par le signal transmis, puis soustraire le rsultat du signal de manire annuler lcho.

Modulation DMT (Discret Multi Tone) est une technique de modulation plus rcente. Son principe repose surlutilisation dun grand nombre de sous-porteuses rparties sur la bande de frquence utilise par le systme.

Pour son application lADSL, le spectre de frquence compris entre 0 Hz et 1,104 MHz est divis en 256sous-canaux distincts espacs de 4,3125 kHz.

Les sous-canaux 1 6 sont utiliss pour la tlphonie, les sous-canaux 7 31 pour le flux montant, lesous-canal 32 est rserv, les sous-canaux 33 256 sont utiliss pour les flux descendant.

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3.2 Comment a marche ?

Dans le cas o la ligne de transmission est de bonne qualit et que lannulation dcho est en place, lemaximum possible est de 15 bits/s par canal.

Les zones de la bande passante pour lesquelles lattnuation du signal est importante ou le rapportsignal/bruit trop faible, auront moins de bits/s dallous afin de garantir une bonne qualit la rception. Si laqualit est vraiment trop faible pour un canal, il peut ne pas tre utilis.

Le dbit maximum thorique dun tel systme est donc de 15 bit/s x 4000 Hz = 60 kbit/s par canal.

Modulation QAM (Modulation damplitude en quadrature) Chacun des 256 sous-canaux est modul indpen-damment en utilisant la technique de QAM.

Chacun des canaux dfinis par le multiplexage DMT en ADSL est modul en QAM sur 15 bits au maximumsoit : 32768 combinaisons damplitude et de dcalage de phase sont donc ncessaires.

Voici un exemple de modulation QAM sur 3 bits et sa constellation associ :

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3.2 Comment a marche ?

Avant tout transfert de donnes, une procdure de ngociation (handshake) est mise en place pourmesurer la qualit de la transmission et ladapter en fonction de la ligne. On appelle cette technique rateadaptative (dbit adapt), o lon mesure le rapport signal/bruit .

La qualit de la transmission nest pas fonction de la distance contrairement lattnuation, mais de laqualit de la ligne car elle est capable de diminuer le dbit si la qualit de la transmission se dgrade.

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3.3 Les quipements xDSL

3.3 Les quipements xDSL

3.3.1 Installation abonn

Linstallation du modem chez labonn ncessite un filtre ADSL permettant la sparation des donnesADSL (f > 25kHz) dune communication tlphonique (f < 4kHz).

Gnralement, les FAI fournissent leurs clients une Box tout-en-un regroupant la fonction de modemet routeur.

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3.3 Les quipements xDSL

3.3.2 Installation NRA (Noeud de Raccordement dAbonns)

Un NRA (Noeud de Raccordement dAbonns) possde aussi un dispositif de filtrage permettant dediriger le flux de donnes numriques ADSL vers le DSLAM (Digital subscriber line access multiplexer) et la voixanalogique vers le rseau RTC (Rseau Tlphonique Commut).

Un DSLAM (Digital subscriber line access multiplexer) en franais Multiplexeur daccs DSL. Pour fairesimple et imag cest le modem ADSL qui est lautre bout de la ligne de cuivre. Un DSLAM est un botier quicontient 500 1000 modems ou plutt, qui une capacit 500 1000 lignes pour les DSLAM daujourdhui.

Voici un DSLAM Huawei :

Au milieu la carte contrleur avec la fibre optique (un emplacement est disponible juste a sa droite pourune seconde carte contrleur). Contrairement au DSLAM Alcatel, les connecteurs apportant les lignes decuivre sont en faade.

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4 Conclusions

ADSL ou Asymetric Digital Subscriber Line dsigne lutilisation de la ligne tlphonique pour accder internet. Linternaute, en surfant haut dbit, bnficie dun transfert dinformations dix fois plus rapide que lesmodems classiques.

Cette technologie permet de profiter pleinement des ressources offertes par Internet : jeux en rseau,vidoconfrence, tlchargements de musique sur plateforme lgale, VOD, etc...

Le nombre daccs lInternet haut et trs haut dbit slve 25,4 millions au 30 juin 2014, etaugmente dun million en un an.

Le nombre dabonnements au haut dbit est de 23,1 millions, et saccroit de 430 000 en un an. Latechnologie DSL reprsente 98% des accs haut dbit (22,6 millions dabonnements, +1,7% en un an), maisle nombre de souscriptions aux autres modes daccs (cble, satellite, boucle locale radio, wifi) progressegalement (+14,5% sur un an) pour atteindre 424 000 la fin du trimestre.

Le nombre de souscriptions aux accs au trs haut dbit, y compris les accs VDSL2 dont le dbit estsuprieur 30 Mbits/s, atteint 2,3 millions au 30 juin 2014.

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IntroductionUne courte histoire d'InternetLa connexion InternetL'volution

Les technologies xDSLDeux grandes famillesLes solutions symtriquesLes solutions asymtriques

Description des diffrentes technologiesLa plus ancienne : lADSLLa technologie symtrique : le SDSLL'augmentation de porte : le ReADSLUn dbit plus lev : le ADSL2+Un dbit encore plus lev : le VDSL

ConclusionsAvantagesInconvnients

L'ADSL : aspects techniquesPourquoi l'ADSL ?Comment a marche ?Les quipements xDSLInstallation abonnInstallation NRA (Noeud de Raccordement d'Abonns)

Conclusions