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BeWAN systems (Fév 03) - Technologie ADSL par Yaël DEFAYE Page 1
TECHNOLOGIE
ADSL BeWAN systems (Fév 03) - Technologie ADSL par Yaël DEFAYE Page 2Table des matières
INTRODUCTION................................................................................................................................................ 3
ADSL,C'EST QUOI ?............................................................................................................................................ 3
QUELS SONT LES AVANTAGES D'ADSL ?............................................................................................................. 3
ADSLPROPOSE DIFFERENTES VITESSES.............................................................................................................. 3
DIFFERENTS TYPES D'ADSL................................................................................................................................ 3
ADSLPLEINE VITESSE........................................................................................................................................ 3
ADSL G.L
ITE..................................................................................................................................................... 4
AVEC OU SANS SEPARATEUR DE SIGNAL.............................................................................................................. 4
COMPARAISON ENTRE UN MODEM ADSL ET LES AUTRES.................................................................................... 4
TOUJOURS ACTIF................................................................................................................................................. 4
CONNEXION PRIVEE............................................................................................................................................. 4
FIABILITE D'ADSL.............................................................................................................................................. 4
SECURITE D'ADSL.............................................................................................................................................. 5
FAIBLESSES POTENTIELLES.................................................................................................................................. 5
COMMENT FONCTIONNE ADSL ?........................................................................................................................ 5
COMMENT OBTENIR ADSL ?............................................................................................................................... 5
QUOI PEUT ME SERVIR ADSL ?........................................................................................................................ 5
RESUME D'ADSL ................................................................................................................................................ 5
ANNEXES & MODULATIONS......................................................................................................................... 6
MODULATIONS DE L'ANNEXE A.......................................................................................................................... 6
MODULATIONS DE L'ANNEXE B........................................................................................................................... 9
MODULATION DE L'ANNEXE C.......................................................................................................................... 10
SEPARATEURS & FILTRES.......................................................................................................................... 11
COMPARAISON ENTRE ADSL ET G.LITE........................................................................................................... 11
TECHNOLOGIES DSLAM.............................................................................................................................. 15
PRESENTATION D'ATM ..................................................................................................................................... 15
POURQUOI ATM ?............................................................................................................................................. 16
ATM,C'EST QUOI ?........................................................................................................................................... 16
NORMALISATION D'ATM.................................................................................................................................. 17
INTERFACES ATM............................................................................................................................................. 17
CONNEXION VIRTUELLE.................................................................................................................................... 18
RESEAUX D'ACCES ATM POUR ADSL.............................................................................................................. 19
UNE ARCHITECTURE TOUT ATM POUR ADSL .................................................................................................. 19
ARCHITECTURE BAS ET NSP...................................................................................................................... 20
TAPES D'AUTHENTIFICATION ENTRE SERVEURS RADIUS............................................................................... 21
ENCAPSULATION ........................................................................................................................................... 22
IPDERIVEE (PONTAGE)...................................................................................................................................... 22
ROUTAGE.......................................................................................................................................................... 22
PPP ................................................................................................................................................................... 23
AUTRES TECHNOLOGIES DSL ................................................................................................................... 25
PRESENTATION DE XDSL .................................................................................................................................. 25
GLOSSAIRE....................................................................................................................................................... 28
BeWAN systems (Fév 03) - Technologie ADSL par Yaël DEFAYE Page 3Introduction
1985 : Bell Labs découvre un nouveau moyen permettant aux fils de cuivre de prendre en charge les services
numériques modernes.1990 : Avec le déploiement d'HDSL, les compagnies de téléphone peuvent offrir un service de niveau T1 sur
fils de cuivre sans répéteurs.Les compagnies de téléphone commencent à promouvoir ADSL pour pénétrer sur le marché de la vidéo.
1995 : Des sociétés novatrices commencent à voir dans ADSL une réponse aux besoins d'accès rapide à
Internet.
Aujourd'hui : Partout dans le monde, le déploiement constant d'ADSL assure un accès rapide à Internet.
ADSL, c'est quoi ?
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) est une nouvelle technologie de communication large bande qui
permet un accès rapide à Internet et à des réseaux éloignés sur les lignes téléphoniques (POTS, RNIS, ...) déjà
en place dans votre domicile. Par plusieurs aspects, ADSL est supérieur aux modems analogiques.Quels sont les avantages d'ADSL ?
Sur une même ligne téléphonique, vous pouvez parler en même temps au téléphone et utiliser Internet
La vitesse de connexion à Internet est 140 fois supérieure à celle des modems analogiquesVous restez toujours connecté à Internet
Vous disposez à votre domicile de votre propre connexion privéeVotre connexion est très fiable
Votre connexion est hautement sécurisée
ADSL propose différentes vitesses
Avec ADSL à pleine vitesse, la transmission peut atteindre 8 Mégabits par seconde.Avec ADSL G.Lite, les téléchargements peuvent atteindre 1,5 Mégabits par seconde, soit une vitesse 25 fois
supérieure à celle d'un modem 56 K et 50 fois supérieure à celle d'un modem 28,8 K !Les fournisseurs de services proposent aussi des débits moins élevés (à partir de 128 Kb/s) à moindre coût.
Différents types d'ADSL
ADSL pleine vitesse
ADSL universel (G.Lite)
ADSL pleine vitesse
Avec ADSL pleine vitesse, les transmissions "en aval" (depuis Internet vers votre ordinateur) peuvent aller de
1,5 à 8 Mégabits par seconde
Dans le sens "amont", de votre ordinateur vers Internet, elles peuvent atteindre 1 Mb/s Plus le central téléphonique est éloigné, plus les débits potentiels diminuentLes coûts du service sont plus élevés qu'avec ADSL "G.Lite", dont le débit cependant est plus limité
BeWAN systems (Fév 03) - Technologie ADSL par Yaël DEFAYE Page 4ADSL G.Lite
ADSL G.Lite est une version réduite qui permet un débit aval de 1,5 Mb/s et un débit amont de 384 Kb/s.
Des fournisseurs de services peuvent proposer des débits plus lents à des coûts plus faibles
Moins cher qu'ADSL pleine vitesse
Plus facile à installer
Avec ou sans séparateur de signal
ADSL pleine vitesse nécessite qu'un matériel, appelé séparateur, soit installé sur votre ligne téléphonique à
l'entrée de votre domicile pour séparer le service vocal du service donnéesEn général, ADSL G.Lite ne nécessite pas de séparateur, sauf avec certains types de câblage ou de téléphone.
Comparaison entre un modem ADSL et les autres
0 2000 4000 6000 8000 10000
Full ADSLG.LiteRNIS 128RNIS 64Analogue 56
Bande descendanteBande montante
Toujours actif
Comme la transmission des informations est indépendante des appels vocaux/fax, vous pouvez rester connecté
à Internet en permanence.
Les ouvertures/fermetures de session deviennent inutilesPlus de signal occupé
Plus d'attente... il suffit d'ouvrir votre navigateur !Connexion privée
ADSL assure une connexion privée à Internet, alors qu'avec le câble, vous partagez une ligne avec d'autres
utilisateurs du voisinage.Fiabilité d'ADSL
Un avantage des compagnies de téléphone est le nombre restreint des pannes, à la différence des compagnies du
câble. Même en cas de coupure de courant, vous pouvez toujours appeler au téléphone. À la différence du
câble, la vitesse de connexion ne dépend pas de la bande passante utilisée par vos voisins. BeWAN systems (Fév 03) - Technologie ADSL par Yaël DEFAYE Page 5Sécurité d'ADSL
La connexion privée utilisée par ADSL offre plus de sécurité que le câble. Comme les utilisateurs du câble
partagentla bande passante avec leurs voisins, les informations transitant sur le réseau sont plus faciles à
pirater.Faiblesses potentielles
Certains matériels installés par les compagnies de téléphone sur leurs lignes peuvent dégrader considérablement
les performances d'ADSL. La plupart des fournisseurs de services testent la compatibilité votre ligne avant de
vous proposer leurs services. Certains domiciles peuvent nécessiter un recâblage.Comment fonctionne ADSL ?
Une ligne téléphonique permet une connexion vocale et une connexion Internet grande vitesse Les appels vocaux/fax n'utilisent que des fréquences inférieures à 4 kHz Les fréquences supérieures à 4 kHz sont réservées à la transmission des donnéesComment obtenir ADSL ?
Il faut souscrire un abonnement ADSL auprès de la compagnie de téléphone et un autre auprès d'un fournisseur
de services Internet ; il faut également disposer d'un modem ADSL.À quoi peut me servir ADSL ?
Téléchargement plus rapide de tout ce qui est numériqueSons de qualité CD
Sites Web riches en graphiques
Multimédia plus rapide et de meilleure qualité Plus grande rapidité d'échange dans les jeux à plusieurs partenairesRésumé d'ADSL
ADSL renouvelle l'utilisation des lignes téléphoniques existantes.Plus de rapidité !
Connexion constante !
Cohabitation voix/données sur une même ligne ! Pour dialoguer en direct, ADSL est ce qui se fait de mieux ! BeWAN systems (Fév 03) - Technologie ADSL par Yaël DEFAYE Page 6Annexes & modulations
Pour les compagnies de téléphone, il est important qu'ADSL fonctionne sur les lignes téléphoniques déjà en
place. Comme la plupart des pays utilisent POTS comme service standard pour leurs lignes téléphoniques,
ADSL a d'abord été développé pour les lignes POTS. C'est l'objet de l'annexe A.A l'exemple de l'Allemagne, les opérateurs téléphoniques installent un réseau numérique à intégration de
services (RNIS) ; ainsi, les sociétés ADSL (comme Alcatel, Siemens...) développent un moyen de faire
fonctionner ADSL sur des lignes RNIS. C'est l'objet de l'annexe B.Dans certains pays, tels que le Japon, l'opérateur téléphonique utilise RNIS, mais avec quelques modifications.
Elles font l'objet de l'annexe C. Au Japon, les câbles de transport, qui vont du central aux points de distribution,
sont généralement isolés à la pâte de papier. Chaque câble de transport contient 400 paires de cuivre torsadées.
Une grande partie de ces paires de cuivre torsadées isolées à la pâte de papier desservent des abonnés RNIS. En
présence de signaux ADSL, ce type d'isolation peut provoquer un affaiblissement du signal ADSL à des
fréquences élevées et le signal RNIS contigu entraîne des interférences significatives avec la voix. La
conjugaison de cet affaiblissement et de ces interférences réduit les performances d'ADSL. La norme G.dmt, en
annexe C, a été définie pour réduire ces effets et améliorer les performances d'ADSL. L'annexe C d'Analog
Devices propose une solution assurant un fonctionnement en mode FBM ou DBM. Avec la boucle obtenue, la
portée et l'interopérabilité sont impressionnantes ; les performances atteignent ainsi le niveau international des
solutions des annexes A et B.D'autres annexes existent, mais nous n'en parlons pas, puisqu'elles ne sont pas destinées aux utilisateurs finaux.
Modulations de l'annexe A
L'American National Standards Institute (ANSI), groupe de travail T1E1.4, a approuvé le premier ADSL en
1995. Il acceptait des débits pouvant atteindre 6,1 Mb/s (norme ANSI T1.413). L'European Technical Standards
Institute (ETSI) a ajouté une annexe à T1.413 pour répondre aux besoins européens. T1.413 (édition I) était
limitée à une interface terminal unique côté local. L'édition II (T1.413i2), approuvée en 1998, étendait la norme
pour inclure une interface multiplexée côté local, des protocoles de configuration et de gestion du réseau, ainsi
que d'autres améliorations. Les travaux portant sur l'édition III ont été finalement soumis à l'ITU-T, organisme
de normalisation international, pour développer les normes internationales d'ADSL. Les normes ADSL de
l'ITU-T sont souvent appelées G.Lite (G.992.2) et G.dmt (G.992.1)-les deux ayant été approuvées en juin
1999. Comme la norme internationale a permis plus d'interopérabilité entre fournisseurs et élargi l'éventail de
fournisseurs de services possibles, elle a stimulé le déploiement d'ADSL qui est devenue une technologie plus
accessible.Comme la technologie DSL (ligne d'abonné numérique) utilise l'infrastructure au cuivre existante, il faut une
vérification sommaire de l'installation et de la nature du fil de cuivre de la ligne d'abonné. Les câbles de
distribution de qualité téléphonique traditionnels utilisent des paires de fils de cuivre torsadés (calibre 19 à 26).
Le support est aérien ou enterré. Les critères qui limitent la ligne sont l'affaiblissement, le bruit et la diaphonie.
Affaiblissement : L'affaiblissement (ou la perte) est la dissipation d'énergie subie par un signal électrique
pendant son trajet le long d'une ligne de transmission. Initialement, l'installation des lignes ciblait des services
téléphoniques analogiques situés dans un spectre autour de 4 kHz, sans tenir compte de l'utilisation future des
bandes hautes fréquences. Pour limiter la perte et augmenter la portée, les compagnies de téléphone ont diminué
la résistance série de la ligne en utilisant des fils de calibre supérieur. Elles ont également augmenté
l'inductance série de la ligne avec des bobines de charge et utilisent des amplificateurs analogiques
électroniques pour apporter un gain de compensation à la ligne de transmission.Bruit : Les sources les plus fréquentes de signaux électriques parasites sont les lignes d'alimentation électrique
adjacentes et le matériel. Par exemple, les bougies, les appareils électriques et les moteurs peuvent générer du
bruit, appelé interférence électromagnétique (EMI). La télévision, la radio, les systèmes radio cellulaires et les
faisceaux hertziens peuvent générer aussi du bruit. On parle alors d'interférence radioélectrique (RFI).
BeWAN systems (Fév 03) - Technologie ADSL par Yaël DEFAYE Page 7Diaphonie : La diaphonie se produit quand l'énergie est couplée entre deux paires de câbles adjacentes. Elle
provoque des erreurs de bits et une distorsion des signaux numériques. Ce phénomène se produit parce que les
lignes de transmission sont disposées en groupes, comme des câbles en paires. Quand une partie de l'énergie
d'une ligne de transmission est couplée avec une ligne adjacente sous forme de bruit, il y a un risque de
diaphonie.Il faut prendre en considération d'autres phénomènes. Lors de la mise en place des équipements au cuivre, le
but initial des entreprises de téléphonie locales était de fournir à moindre coût une ligne de qualité téléphonique
(4 kHz) dans leurs zones d'intervention sans dépasser les normes de perte en ligne (8 dB). Pour cela, elles
associaient différentes capacités de câbles (généralement 24 à 36), créant des désadaptations d'impédance et
des réflexions. Pour les lignes d'abonnés en milieu rural, la plupart des entreprises de téléphonie utilisaient des
amplificateurs analogiques (prolongateurs de ligne) au central téléphonique pour stimuler les niveaux des
signaux. Pour obtenir des lignes de portée plus importante, elles utilisaient également des inducteurs (bobines
de charge) pour compenser les capacités des câbles en paires.Pour mieux comprendre la difficulté de l'environnement dans lequel les émetteurs-récepteurs DSL doivent
fonctionner, nous développons ci-dessous quelques techniques de transmission numérique. Méthodologie de transmission de données numériquesLa transmission d'un flux numérique d'un point A vers un point B nécessite un certain traitement. Au
minimum, il faut une puissance suffisante du signal transmis pour atteindre côté récepteur un rapport signal sur
bruit (SNR) adéquat. C'est pourquoi on fait appel à des amplificateurs de linéarité acceptable et de distorsion
minimale. Cependant, dans le domaine numérique, il y a de nombreuses autres façons de traiter le signal avant
sa transmission :Codage de canal. Destiné à maintenir l'intégrité de la séquence de données transportée (trame), le codage de
canal peut incorporer des techniques de correction d'erreurs telles que l'autocorrection des erreurs Reed-
Solomon (RS FEC) et l'entrelacement.
Codage de ligne. Ce type de codage implique la conversion des séquences de chiffres binaires en structures
transmissibles sous forme d'impulsions (modulation). Le codage de ligne conserve aussi une synchronisation
régulière de la séquence de bits et peut utiliser des techniques de détection d'erreurs telles que le treillis ou
Viterbi.
Génération d'impulsions. Dans le cadre de la transmission et de la détection d'impulsions individuelles, la
génération d'impulsions peut être modélisée en tant que filtre avec une réponse impulsionnelle égale à la forme
d'impulsion souhaitée. Cette couche est étroitement liée à la sortie analogique, parce qu'elle est concernée par
la gestion des formes d'onde sur la ligne et par la maximisation du rapport signal sur bruit.Autocorrection des erreurs Reed-Solomon (RS FEC)
Les erreurs de transmission, telles que le bruit, les interférences ou la distorsion, sont dues à des problèmes de
signal. Quand une erreur est détectée, la correction la plus classique consiste à demander une retransmission.
Une autre méthode de correction ajoute quelques bits aux données transmises, ce qui permet de les corriger à
l'extrémité réceptrice. Il s'agit alors d'une autocorrection des erreurs (FEC). Une des méthodes d'autocorrection
est le codage RS qui utilise des codes de blocs. Les codes de blocs RS sont basés sur des groupes de bits. Ces
groupes de bits sont référencés sous forme de symboles. Prenons le cas où un symbole = 6 bits et un mot de
code = soixante trois symboles (47 de charge utile/16 d'autocorrection). Avec ces paramètres, le matériel
récepteur peut corriger des erreurs de charge utile de 12 bits de long.Comment une bouffée de bruit est-elle gérée ? C'est ici que l'entrelacement intervient. L'entrelaceur stocke
ligne par ligne des symboles provenant de différentes trames et les lit colonne par colonne.Ainsi, par autocorrection RS et entrelacement, l'unité réceptrice peut résoudre et récupérer des erreurs de bits
provoquées par du bruit. G.DMT et G.Lite utilisent tous deux l'autocorrection et l'entrelacement, mais G.Lite
utilise un jeu de paramètres réduit pour le codage de l'autocorrection et l'entrelacement. DMT BeWAN systems (Fév 03) - Technologie ADSL par Yaël DEFAYE Page 8La clé des performances de DMT réside dans la division de la bande passante disponible en sous-canaux
indépendants et orthogonaux. En mesurant le rapport signal sur bruit de chaque sous-canal et en attribuant un
nombre de bits en fonction de sa qualité, DMT transmet des données sur des sous-porteuses ayant un rapport
signal sur bruit correct et évite les régions du spectre de fréquences trop bruyantes ou très affaiblies. La
technique de modulation sous-jacente est basée sur une modulation d'amplitude en quadrature (QAM). Chaque
sous-canal a une largeur de 4,3125 kHz et peut transporter jusqu'à 15 bits. Les sous-canaux sont attribués en
fonction des paramètres suivants :Sens aval : 26 à 1104 kHz, offrant 249 sous-canaux pour G.DMT ; 26 à 578 kHz, offrant 127 sous-canaux pour
G.Lite
Sens amont : 26 à 138 kHz, offrant 25 sous-canaux dans le sens amont.DMT peut utiliser soit une suppression d'écho (EC), soit un multiplexage de fréquences (FDM). Comme
l'affaiblissement de toute ligne de transmission en cuivre augmente avec la fréquence, il vaut mieux transmettre
les données dans la bande de fréquences la plus basse possible. Même si la suppression d'écho est plus difficile
à mettre en oeuvre, elle réutilise un spectre de fréquences de meilleure qualité entre 26 et 138 kHz. Pour
G.DMT, la suppression d'écho est facultative.
Dans G.DMT, la modulation codée en treillis (TCM), autre fonction facultative, augmente les possibilités de
codage, améliorant ainsi le rapport signal sur bruit et l'affectation de bits par sous-canal DMT.Codage en treillis et Viterbi
Le codage en treillis (TCM) associe un code de convolution et une modulation d'amplitude en quadrature
(QAM). La redondance du code de convolution nécessite plus d'états dans la constellation TCM QAM que
dans le cas d'une modulation QAM seule. Le codage en treillis utilise un schéma de codification semblable à
celui de la modulation d'amplitude en quadrature, mais il ajoute des bits supplémentaires pour sa correction
d'erreurs. Le codage en treillis agit en continu sur les données en entrée et la codification des bits en entrée
dépend donc de ce qui s'est passé avant ; on parle alors de mémorisation.Cette mémorisation permet, selon la valeur du signal qui précède, de déterminer si un élément de signal donné
est reçu avec ou sans erreur. Le codage en treillis a un ensemble de transitions autorisées basées sur les données
précédentes. Le codeur du treillis et le décodeur Viterbi utilisent l'équivalent d'un calcul d'état des données. Ce
calcul utilise les données actuelles et précédentes pour déterminer l'état des bits qui vont être transmis. En
n'autorisant que certaines transitions de données (entre un point du treillis et un autre), le codage en treillis
dispose d'une capacité inhérente de correction d'erreur.Si le codage en treillis a été sélectionné par l'émetteur, les données reçues doivent traverser un décodeur
Viterbi. L'algorithme Viterbi de décodage utilise la structure du treillis (les transitions autorisées) et les
données en entrée pour déterminer le cheminement le plus probable dans le treillis.Dans G.DMT, le treillis et Viterbi sont des fonctionnalités facultatives. Quand elles sont activées, le débit,
l'immunité contre le bruit et la portée de la liaison DSL asymétrique (ADSL) sont améliorés.
La modulation T1.413, G.dmt ou G.Lite, doit être établie pour que la connexion au réseau ADSL de l'opérateur
puisse être réalisée. C'est comparable à la tonalité d'une ligne standard (POTS). Si vous n'avez pas de tonalité
ou de modulation établie, vous ne pourrez jamais recevoir ou envoyer quelque donnée que ce soit sur la ligne
ADSL.T1.413 édition 2 et fréquences G.dmt :
0 à 4 kHz pour les lignes POTS
26 à 138 kHz pour ADSL vers l'amont
138 à 1105 kHz pour ADSL vers l'aval
BeWAN systems (Fév 03) - Technologie ADSL par Yaël DEFAYE Page 9Fréquences G.Lite :
0 à 4 kHz pour les lignes POTS
26 à 138 kHz pour ADSL vers l'amont
138 à 512 kHz pour ADSL vers l'aval
Modulations de l'annexe B
Il y a environ dix ans, le réseau à intégration de services (RNIS) semblait devoir remplacer les lignes POTS
installées par des communications téléphoniques et numériques simultanées, en utilisant la même paire torsadée
en cuivre. Et RNIS a tenu ses promesses, principalement en Europe et au Japon, où plus de dix millions de
lignes RNIS ont été installées (et ce nombre ne fait que croître). Bien que la technologie RNIS soit disponible
en Amérique du Nord, elle n'y a pas été largement déployée.RNIS fournit à l'utilisateur deux canaux de 64 Kb/s (appelés canaux B ou porteurs) ainsi qu'un canal de
signalisation plus lent (canal D) souvent utilisé pour les services de paquets de données X.25. Chaque canal de
64 Kb/s peut transporter simultanément la voix et les données. Côté voix, RNIS offre des fonctions d'appel
améliorées telles que la qualité du téléphone numérique, la numérotation rapide, la mémorisation des appels,
l'identification de l'appelant, le transfert d'appel et la transférabilité du numéro local. Du côté données, les
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