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N° 08/TRC /TCO Année Universitaire 2002 - 2003
UNIVERSITE D"ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
DEPARTEMENT TELECOMMUNICATIONS
MEMOIRE DE FIN D"ETUDES
en vue de l"obtention du DIPLOME d"INGENIEURSpécialité : Télécommunication
Option : Transmission-Réseau-Commutation
par :RAZAFIMIANDRISOA Fulgence Jean Berthieu
TECHNIQUE ADSL APPLIQUEE A L"INTERNET
Soutenu le mardi 23 Mars 2004 devant la Commission d"Examen composée de :Président :
M. ANDRIAMIASY Zidora
Examinateurs :
M. RATSIMBAZAFY Andriamanga
M. RANDRIARIJAONA Lucien Elino
M. RADONAMANDIMBY Edmond Jean Pierre
M. RABENAHY Romuald Clément
Directeur de Mémoire :
M. RAKOTOMALALA Mamy Alain
iREMERCIEMENTS
Je rends grâce à l"éternel Dieu tout puissant, pour les bienfaits, la miséricorde, la bonté, le
soutien et la protection dont j"ai été l"objet tout au long de mes études et la préparation de ce
mémoire. J"adresse mes sincères et vifs remerciements, et mes profondes reconnaissances à toutes lespersonnes qui, de près ou de loin, ont contribué à l"élaboration de ce mémoire notamment :
▪ Monsieur ANDRIAMASY Zidora, Maître de conférences à l"Ecole Supérieure Polytechnique d"Antananarivo (E.S.P.A.), pour l"honneur qu"il nous a fait de présider le jury de ce mémoire. ▪ Tous les membres de jury qui ont accepté de juger ce travail : - Monsieur RATSIMBAZAFY Andriamanga, Maître de conférence à l"ESPA - Monsieur RANDRIARIJAONA Lucien Elino, Assistant d"enseignement et de recherches à l"ESPA - Monsieur RADONAMANDIMBY Edmond Jean Pierre, Assistant d"enseignement et de recherches à l"ESPA ▪ Monsieur RAKOTOMALALA Mamy Alain, Directeur de Mémoire, de m"avoir guidé tout au long de ce travail. ▪ Les corps des enseignants de l"ESPA qui m"a partagé leurs connaissances et m"a formé durant ces cinq années d"études ▪ Monsieur RABENAHY Romuald Clément, Chef de département DEMC (Département Exploitation Maintenance Commutation) de la société TELECOM MALAGASY ▪ Monsieur RABENARISOA Andrianaivomanana, Responsable ADSL au central OCB ▪ Monsieur RABARISON Paul Grégoire, Chef de service ADSL au Département réseau d"Entreprise de la société TELMA ▪ Tous les personnels du TELMA pour son accueil chaleureux et son aide ▪ Ma famille et mes proches qui n"ont eu de cesser de m"encourager et me soutenir tant moralement, financièrement que matériellement. iiTABLES DE MATIERESTABLE DES MATIERES..............................................................................................ii
LISTES DES ABREVIATIONS......................................................................................vi
INTRODUCTION GENERALE.......................................................................................1
PREMIERE PARTIE:
PRESENTATION THEORIQUE DE L"ADSL
CHAPITRE I LES TECHNOLOGIES DSL ET L"ADSL .................................................................. 4
I.1 Introduction : ........................................................................................................................................... 4
I.2 Qu"est ce que l"ADSL : ........................................................................................................................... 4
I.3 L"utilité de la technologie ADSL ............................................................................................................ 5
I.4 Historique de la technologie ADSL ........................................................................................................ 5
I.5 Technologie DSL ..................................................................................................................................... 6
I.5.1 Concept ................................................................................................................................................................ 6
I.5.2 Problématique ..................................................................................................................................................... 6
I.5.2.1 Dissipation d"énergie ................................................................................................................................ 6
I.5.2.2 Diaphonie .................................................................................................................................................. 7
I.5.2.3 Pupinisation .............................................................................................................................................. 7
I.5.3 Amélioration du réseau téléphonique ................................................................................................................. 7
I.5.4 Les différentes technologies xDSL : ................................................................................................................... 8
I.5.4.1 Les solutions symétriques : ..................................................................................................................... 8
I.5.4.1.1 HDSL .................................................................................................................................................................. 8
I.5.4.1.2 SDSL .................................................................................................................................................................. 8
I.5.4.2 Solution Asymétrique : ............................................................................................................................ 9
I.5.4.2.1 ADSL: .................................................................................................................................................................. 9
I.5.4.2.2 RADSL : ................................................................................................................................................................ 9
I.5.4.2.3 VDSL .................................................................................................................................................................. 9
I.5.5 Tableau Récapitulatif : ..................................................................................................................................... 10
I.6 Conclusion .............................................................................................................................................. 10
I.6.1 Avantages .......................................................................................................................................................... 10
I.6.2 Inconvénients .................................................................................................................................................... 10
CHAPITRE II TECHNIQUE DE L"ADSL .......................................................................................... 12
iiiII.1 Principe de fonctionnement ................................................................................................................. 12
II.2 Méthode de transmission ..................................................................................................................... 14
II.2.1 Premiere méthode: FDM ................................................................................................................................ 14
II.2.2 Deuxième méthode : Annulation d"Echo ....................................................................................................... 15
II.3 Techniques de modulations utilisées ................................................................................................... 15
Définition 2.1 ............................................................................................................................................................. 16
Définition 2.2 ............................................................................................................................................................. 16
Définition 2.3 : ........................................................................................................................................................... 16
Définition 2.4 ............................................................................................................................................................. 16
II.3.1 Modulation QAM : .......................................................................................................................................... 17
II.3.1.1 Modèle mathématique : ....................................................................................................................... 17
II.3.1.2 Constellations MAQ : ........................................................................................................................... 18
II.3.1.3 Débit binaire : ....................................................................................................................................... 21
II.3.1.4 Largeur de bande de la modulation MAQ: ........................................................................................ 21
II.3.1.5 Efficacité spectrale : ............................................................................................................................. 21
II.3.1.6 Probabilité d"erreur : ........................................................................................................................... 21
II.3.1.7 Densité spectrale de puissance : .......................................................................................................... 22
II.3.2 Technique DMT ............................................................................................................................................... 22
II.3.2.1 Débit maximal Rmax ........................................................................................................................... 23
II.3.2.2 Ajustement des débits .......................................................................................................................... 24
II.3.2.3 Modèle mathématique .......................................................................................................................... 26
II.3.2.4 Débit total codé en DMT : ................................................................................................................... 28
II.3.3 CAP .................................................................................................................................................................. 28
II.3.3.1 Modèle mathématique de la modulation MAQ.................................................................................. 29
II.3.3.2 Constellation CAP ................................................................................................................................ 29
II.4 Les Standards pour ADSL ................................................................................................................. 30
II.5 Conclusions sur les techniques de modulations ................................................................................ 31
II.6 Trames ADSL ...................................................................................................................................... 32
II.6.1 Fast Byte : ........................................................................................................................................................ 32
II.6.2 Fast Data : ....................................................................................................................................................... 32
II.6.3 FEC (Forward error correction ou la correction d"erreur anticipée): .......................................................... 32
II.6.4 Interleaved Data : ............................................................................................................................................ 32
II.6.5 Détail d"une trame ........................................................................................................................................... 33
II.7 Emission ................................................................................................................................................ 36
II.7.1 Schéma bloc : ................................................................................................................................................... 36
II.7.2 CRC ................................................................................................................................................................ 36
II.7.3 Scrambling : .................................................................................................................................................... 37
ivII.7.4 FEC ................................................................................................................................................................ 37
II.7.5 Encodeur constellation .................................................................................................................................... 37
II.7.6 IFFT() .............................................................................................................................................................. 37
II.7.7 P/S ................................................................................................................................................................ 38
II.7.8 Synchronisation (ou cyclique prefix) .............................................................................................................. 38
II.7.9 DAC ................................................................................................................................................................ 38
II.7.10 Mise en forme ................................................................................................................................................ 38
II.8 Réception : ............................................................................................................................................ 38
II.8.1 Schéma bloc ..................................................................................................................................................... 38
II.8.2 Egaliseur temporel TEQ : ............................................................................................................................... 39
II.8.3 FFT : .............................................................................................................................................................. 39
II.8.4 Egaliseur FEQ : .............................................................................................................................................. 39
II.8.5 Décodeur .......................................................................................................................................................... 39
II.9 Les équipements de l"ADSL ................................................................................................................ 39
II.9.1 Le DSLAM ....................................................................................................................................................... 39
II.9.2 Les modems ...................................................................................................................................................... 40
II.9.3 Le splitter et le microfiltre ............................................................................................................................... 40
II.10 Normalisation et architecture de l"ADSL ....................................................................................... 41
II.10.1 Les normes ADSL .......................................................................................................................................... 41
II.10.2 Architecture de l"ADSL ................................................................................................................................. 42
II.10.2.1 ADSL full-rate (G.992.1): .................................................................................................................. 42
II.10.2.2 ADSL Lite (G.992.2) ........................................................................................................................... 43
CHAPITRE III MODE DE CONNEXION A L"INTERNET PAR ADSL: ........................................ 45III.1 Internet ............................................................................................................................................... 45
III.1.1 Définition : ..................................................................................................................................................... 45
III.1.2 Le Protocole Internet ..................................................................................................................................... 45
III.1.3 Le protocole TCP : ......................................................................................................................................... 45
III.2 Le mécanisme d"encapsulation des données IP: .............................................................................. 46
III.3 ATM à l"ADSL .................................................................................................................................. 47
III.3.1 Définition ATM : ............................................................................................................................................ 47
III.3.2 Utilisation de l"ATM en ADSL: ..................................................................................................................... 47
III.4 Protocole interconnexion .................................................................................................................... 48
III.4.1 Le Protocole PPTP (Point to Point Tunneling Protocol) ............................................................................. 48
III.4.2 Le protocole PPP : ......................................................................................................................................... 48
III.4.3 Les différentes Modes de connexion d"une liaison ADSL ............................................................................ 48
III.4.3.1 Mode de connexion PPP : ................................................................................................................... 48
III.4.3.1.1 PPP sur Ethernet (PPPoE) .............................................................................................................................. 48
vIII.4.3.1.2 PPP sur ATM ou PPPoA : ............................................................................................................................... 49
III.4.3.2 Connexion directe ATM dans le DSLAM : ...................................................................................... 50
III.4.3.3 Connexion avec Pontage transparent (ou mode bridging) dans le DSLAM : ................................ 51
DEUXIEME PARTIE:
PRATIQUE
CHAPITRE IV REALISATION AVEC SPEED TOUCH HOME ..................................................... 54
IV.1 Raccordement des abonnés ADSL : .................................................................................................. 54
IV.2 Architecture du réseau ADSL de TELMA : ..................................................................................... 56
IV.3 Équipements utilisés : ......................................................................................................................... 57
IV.3.1 CSN MM (Centre Satellite Numérique Multimédia Multiservice) : ............................................................. 57
IV.3.2 Les ANT (ou ADSL Network Terminal) : ...................................................................................................... 58
IV.3.3 Splitter : .......................................................................................................................................................... 58
IV.3.4 BAS (Broad access server): ............................................................................................................................ 58
IV.3.5 OM-PC ........................................................................................................................................................... 59
IV.3.6 Alcatel 1000 E10 (OCB 283) : ........................................................................................................................ 59
IV.4 Configuration : .................................................................................................................................... 60
IV.4.1 Configuration d"un équipement de ligne ADSL : ......................................................................................... 60
IV.4.2 Profil de service .............................................................................................................................................. 60
IV.4.3 Profil Modem :................................................................................................................................................ 62
IV.4.3.1 Description du panneau : ................................................................................................................... 64
IV.4.3.1.1 Transmission Fast et Interleaved : ................................................................................................................... 64
IV.4.3.1.2 Débits ............................................................................................................................................................... 64
IV.4.3.1.3 Marges de bruit : .............................................................................................................................................. 64
IV.4.3.1.4 Adaptation de débit : ......................................................................................................................................... 64
IV.4.4 Performance de Modem ADSL : .................................................................................................................... 64
IV.4.4.1 Performances du canal opérationnel : ............................................................................................... 65
IV.4.4.2 Performances de la ligne opérationnelle : ......................................................................................... 65
IV.4.4.2.1 Occupation relative : ........................................................................................................................................ 65
IV.4.4.2.2 Marge de bruit (Noise Margin) : ...................................................................................................................... 66
IV.4.4.2.3 Puissance émise (Output Power) : ................................................................................................................... 66
IV.4.4.2.4 Atténuation : ..................................................................................................................................................... 66
IV.4.4.2.5 Porteuses ADSL du canal (Carrier Load) : ..................................................................................................... 66
IV.4.4.2.6 Débit atteignable (Attainable bit rate) : ............................................................................................................ 67
IV.4.4.3 Indicateurs de défaut (Defects Bitmaps) : ......................................................................................... 67
IV.4.4.3.1 Perte du signal (Loss of signal) : LOS ............................................................................................................. 67
IV.4.4.3.2 Perte de synchronisation de trame (Loss of frame) : LOF .............................................................................. 67
IV.4.4.3.3 Perte de puissance (Loss of power) : LOP ....................................................................................................... 68
viIV.4.4.3.4 Perte de marge de bruit (Loss of margin) : LOM ............................................................................................ 68
IV.4.5 Configuration du Modem Speed Touch Home: ............................................................................................ 68
IV.4.6 Configuration du PC client : .......................................................................................................................... 70
IV.4.6.1 Schéma de raccordement : ................................................................................................................... 70
IV.4.6.2 La configuration de chaque PC .......................................................................................................... 70
IV.5 Test de téléchargement : ................................................................................................................... 72
CONCLUSION GENERALE............................................................................................73
ANNEXE 1...............................................................................................................74
ANNEXE 2...............................................................................................................79
ANNEXE 3...............................................................................................................81
FICHE DE RENSEIGNEMENT....................................................................................85
viiLISTES DES ABREVIATIONS ADSL : Asymetric Digital Subscriber Line ANSI. : American National Standards Institute, organisme américain de normalisation ANT : Access Network Terminal, terminaison de réseau ADSL. ATM : Asynchronous Transfer Mode ATMF : ATM Forum AAL5 : ATM adaptation layer 5 ATU_C : ADSL Transceiver Unit (Central Office side) ATU_R : ADSL Transceiver Unit (Remote side) BAS : Broadband Access Server BB : Broadband BER : Bit Error Rate CAC : Connection Admission Control CAP : Carrierless Amplitude Modulation CBR : Constant Bit Rate CCITT : Comité Consultatif International pour le Téléphone et les T élécommunications. CNL : Concentrateur Numérique Local CPE : Customer Premises Equipment CRC : Cyclic Redondancy Code CSNMM : Centre Satellite Numérique Multimédia Multiservice DC : Daisy Chain DHCP : Dynamic Host Configuration Protocol. DMT : Discrete Multi-Tone viiiDNS : Domaine Name Server
DSLAM : Digital Subscriber Line Access Multiplexing FDM : Frequency Division Multiplexing FEC : Forward Error Correction FFT : Fast Fourier TransformETSI :
: European Telecommunications Standard Institute, HDSL : High Bit rate DSL IFFT : Inverse Fast Fourier Transform IP : Internet Protocol ISDN : Integrated Services Digital Network ou RNIS en français ou RNIS ISP : Internet Service Provider, fournisseur d"accès Internet (FAI). ITUInternational Telecommunication Union,
LLC/SNAP
: Logical Link Control / Subnetwork Access Protocol LOF : Loss Of Frame LOM : Loss Of noise Margin LOP : Loss Of Pointer LOS : Loss Of Signal LT : Line Termination MAC : Media Access Control (network MCR : Minimum Cell Rate MDF : Main Distribution Frame MTS : Message Telecommunication Service NB : Narrowband ixNAS : Noeud d"Accès de Service NOC : Network Operating Center NT : Network Terminal OAM : Operating, Administration and Maintenance OM-PC : Personnal Computer Operation and Maintenance Terminal PABX : Private Automatic Branch Exchange, autocommutateur d"entreprise. PCR : Peak Cell Rate POTS: : Plain Old Telephone Service. PPP : Point-to-Point Protocol PPPoA : Point-to-Point Protocol over ATM (RFC2364) PPPoE : Point-to-Point Protocol over Ethernet (RFC2516) PPTP : Point-to-Point Tunnelling protocol PSTN : Public Switched Telephone Network PVC : Permanent Virtual Circuit QAM : Quadrature Amplitude Modulation ou Modulation d"Amplitude en Quadrature (MAQ) RADSLRate Adaptative DSL.
RFCRequest for Comment
RNIS : Réseau Numérique à Intégration de Services RTC : Réseau Téléphonique Commuté (=PSTN) SDH : Synchronous Digital Hierarchy SDSL : Single Paire DSL TCP : Transmission Control Protocol TOP : Terminal Opérateur xTCTB1 : STM1 Broadband Transport Interface Card UBR : Unspecified Bit Rate VC : Virtual Channel VCI : VC Identifier VP : Virtual Path VPI : VP Identifier VPN : Virtual Private Network VODVideo On Demand, vidéo à la demande.
VDSLVery High Rate DSL.
xiNOTATIONS ( )g t Forme d"onde utilisée ( )m t Le signal modulé t tempsA Amplitude de la forme d"onde
B Bande passante
bE Energie dans un élément binaire sE Energie dans un symbole kA Module de signal modulé en QAM eF Fréquence d"échantillonnage ( )a t La composante en phase de signal ( )b t La composante en quadrature de signal ka Suite des symboles en phase kb Suite des symboles en quadrature0f Fréquence porteuse
0w Pulsation de la porteuse
0j Phase de la porteuse
M Nombre d"état pour une modulation
R Rapidité de modulation
bD Débit binaire bT Durée d"un élément binaireT Durée d"un symbole
h Efficacité spectrale0a Amplitude de la forme d"onde
eP Probabilité d"erreur n Nombre de bits ( )sP e Probabilité d"erreur par symbole xii kj Valeur de la phase dans l"intervalle de temps [ ,( 1) [kT k T+ ki Entrée binaire d Distance séparant les états dans le plan kc Suite des symboles complexe ( )c t Signal modulant en bande de base0N Densité spectrale de bruit
m (t) Signal modulé en QAMN Nombre de sous porteuse
M Nombre d"état pour la modulation numérique nx signal temporel sortie de l"IFFT tf signal modulé en phase de la modulation CAP tf signal modulé en quadrature de la modulation CAP xQ Fonction de Marcum erfc Fonction Erreur Complementaire 1INTRODUCTION GENERALE
De nos jours l"Internet constitue un gigantesque réservoir de connaissances. Plusieurssupports peuvent être utilisés pour se connecter à l"Internet (Fibre optique, Boucle locale radio,
câble, par réseau téléphonique, ...). Mais la liaison téléphonique est l"outil le plus utilisé par le
public, en utilisant le modem analogique classique ou un modem RNIS pour les abonnés numériques. Dans la pratique pour des raisons de coût, le particulier s"oriente vers le modemanalogique, malgré les progrès réalisés en terme de débit (octets/seconde).Mais ceci n"est pas une
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