Soutenance mémoire
La commercialisation des services de télécommunications pour un opérateur passe obligatoirement par un réseau qui dessert tous ses clients. Un tel réseau est appelé réseau d’accès, et est l’élément déterminant de la qualité du service perçu par les clients. L’arrivée de la télévision haute définition et de la télévision en trois dimensions, l’augmentation des tailles des photos et vidéos numériques, la multiplication du nombre des jeux vidéo haute qualité en ligne et le besoin de partager et d’échanger des fichiers le plus rapidement possible ont accru considérablement le besoin en bande passante des utilisateurs. Le réseau d’accès se doit de répondre à ce besoin en bande passante.
Le choix de la fibre optique comme support de transmission pour la desserte de chaque usager est la solution pour assurer le confort d’utilisation des applications dites gourmandes en bande passante. En effet, la fibre optique est l’unique support de transmission capable de fournir un débit de plusieurs gigabits par seconde. Un réseau d’accès par fibre optique est appelé réseau d’accès optique.
RESEAUX D’ACCES OPTIQUE
La fibre optique est un support privilégié pour les télécommunications à haut débit. Comparé à d’autres supports de câbles conducteurs, elle présente de nombreux avantages en performance de transmission tels qu’une très faible atténuation, une très grande bande passante et des possibilités de multiplexage qui permettent d’atteindre de très hauts débits sur une très grande portée. Des avantages de mise en œuvre sont aussi à relever : sa toute petite taille, sa grande souplesse, son faible poids, sa sécurité électrique et électromagnétique. Ce support est largement utilisé par les réseaux très longue distance et apparaît depuis quelques années dans le réseau d’accès pour permettre aux abonnés de profiter de performances plus élevées que le cuivre, le WIFI (Wireless Fidelity) ou encore la transmission satellite. Dans un réseau d’accès optique, on ne parle plus de « haut débit » mais de « très haut débit ».
Réseaux de télécommunications
Dans la structure hiérarchique des réseaux publics de télécommunications, on est amené à distinguer différentes portions du réseau correspondant à différents niveaux de cette hiérarchie .
Réseau de transport
Le réseau de transport constitue le cœur d’un réseau de télécommunications, on l’appelle également réseau cœur. Les commutateurs de télécommunications reliés entre eux forment le réseau de collecte (ou métropolitain) qui constitue le premier niveau du réseau de transport. On peut y distinguer principalement au niveau national des réseaux maillés formés de plusieurs sous-réseaux ayant une structure en boucle. Au-delà des réseaux nationaux, on trouve des réseaux s’étendant sur plusieurs milliers de kilomètres à l’échelle des pays les plus grands ou de continents. On parle alors de réseaux continentaux ou (très) longue distance ou encore de réseaux sous-marins. Le réseau de transport permet de réaliser des transmissions de données à des débits atteignant une centaine de gigabits par seconde.
Réseau d’accès
Le réseau d’accès, encore appelé réseau de distribution ou encore boucle locale forme la partie quirelie le terminal de l’utilisateur à un commutateur du réseau de transport. La distance séparant ces deux unités est souvent de l’ordre de quelques kilomètres jusqu’à 20km. Le réseau d’accès est parfois désigné par l’expression « derniers kilomètres du réseau ». Plusieurs réseaux d’accès sontinterconnectés entre eux grâce au réseau cœur Le coût global de développement, de mise en place et de maintenance du réseau d’accès est énorme, il est très supérieur à celui du réseau cœur. Cescoûts élevés s’expliquent par le fait qu’il faut atteindre chaque utilisateur dans son habitation.
Technologie du réseau d’accès
Le réseau d’accès connaît actuellement une évolution très rapide qui accompagne le développement de l’Internet et des services de télécommunication dans le monde entier. Un panorama de l’accès en général est ici dressé afin d’établir un état des lieux des technologies disponibles et de leurs performances respectives.
Terminologie du réseau d’accès
On distingue trois parties dans l’architecture du réseau d’accès: le central, le point d’éclatement et le client.
Le central relie le réseau d’accès au réseau de transport. Le point d’éclatement distribue la partie mutualisée du réseau d’accès (entre le central et le point d’éclatement) entre les clients.
Réseau téléphonique commuté
Le réseau public de téléphonie RTC (Réseau Téléphonique Commuté) utilise une paire de cuivre comme support physique. Le réseau d’accès téléphonique est un réseau dédié basé sur la commutation de circuits. Il possède de nombreuses interconnexions afin de gérer les communications internationales, fixes vers mobile ou encore d’un opérateur à un autre pour une même communication. Le RTC peut être aussi utilisé pour un accès à Internet en mode commuté. Historiquement utilisé pour fournir des services de voix analogique, il a intégré les technologies numériques autorisant de nouveaux services. Le RNIS (Réseau Numérique à Intégration de Service) est un service de téléphonie numérique qui permet de fournir des services voix et données à des débits de 64 ou 128 kbps en utilisant la paire de cuivre traditionnelle.
Les technologies xDSL
Les technologies xDSL (Data Subscriber Line) regroupent les systèmes de télécommunication qui permettent de transmettre des données à haute vitesse sur des lignes téléphoniques torsadées. Il en existe différentes variantes : HDSL (High bit rate DSL), SDSL (Single pair ou Symmetric DSL), ADSL (Asymmetric DSL), RADSL (Rate Adaptative DSL), VDSL (Very high DSL). Les différences essentielles entre ces différentes technologies sont la vitesse de transmission, la distance maximale entre l’utilisateur et le central, une variation de débit entre le flux montant et flux descendant. Les technologies xDSL sont divisées en deux familles, celles utilisant une transmission symétrique et celles utilisant une transmission asymétrique.
Accès sans fil
Le réseau personnel sans fil WPAN (Wireless Personal Area Network) concerne les réseaux sans fil d’une faible portée : de l’ordre de quelques dizaines de mètres. Ce type de réseaux sert généralement à relier des périphériques (imprimante, téléphone portable, appareils domestiques,…) à un ordinateur sans liaison filaire ou bien à permettre la liaison sans fil entre deux machines très peu distantes. Il existe plusieurs technologies utilisées pour les WPAN dont principalement le Bluetooth fonctionnant à un débit théorique de 1 Mbps pour une trentaine de mètres maximum.
Le réseau local sans fil WLAN (Wireless Local Area Network) permet de couvrir un réseau d’une portée d’environ une centaine de mètres. Parmi les technologies utilisées dans ce type de réseaux on note le WIFI qui offre des débits allant jusqu’à 54Mbps sur une distance de plusieurs centaines de mètres en espace ouvert. Les travaux de la norme sont actifs pour faire évoluer le débit vers quelques 100Mbps. La norme de réseau métropolitain sans fil WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) dont la plus connue est le WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) permet d’obtenir des débits de l’ordre de 70 Mbps sur un rayon de plusieurs kilomètres. Le réseau étendu sans fil WWAN (Wireless Wide Area Network) est également connu sous le nom de réseau cellulaire mobile. Il s’agit des réseaux sans fil les plus répandus puisque tous les téléphones mobiles sont connectés à un réseau étendu sans fil. Les principales technologies sont, du plus ancien au plus récent, le GSM (Global System for Mobile Communication le GPRS (General Packet Radio Service), l’UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) et le LTE (Long Term Evolution). Cette dernière technologie permet par exemple un débit crête de 100 Mbps sur la voie descendante et 50 Mbps sur la voie montante.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 RESEAUX D’ACCES OPTIQUE
1.1 Introduction
1.2 Réseaux de télécommunications
1.2.1 Réseau de transport
1.2.2 Réseau d’accès
1.3 Technologie du réseau d’accès
1.3.1 Terminologie du réseau d’accès
1.3.2 Réseau téléphonique commuté
1.3.3 Les technologies xDSL
1.3.4 Accès sans fil
1.3.5 Accès satellite
1.3.6 Courant Porteur en Ligne
1.3.7 La fibre optique en distribution
1.4 Réseau d’accès optique
1.4.1 Architecture point à point
1.4.2 Architecture point à multipoint
1.5 Les réseaux optiques passifs
1.5.1 Principe des réseaux PON
1.5.2 Topologie
1.5.3 Terminologie et technique utilisés dans les réseaux PON
1.5.3.1 Les équipements
1.5.3.2 Code en ligne
1.5.3.3 Budget optique
1.5.3.4 Ranging
1.5.3.5 Portée logique et portée physique
1.5.3.6 Distance différentielle le long des fibres
1.5.3.7 Temps moyen de propagation du signal
1.5.4 Sécurité dans les réseaux PON
1.5.5 Les standards de PON
1.5.5.1 Les organismes de normalisation
1.5.5.2 APON et BPON
1.5.5.3 EPON ou 1GEPON et 10GEPON
1.5.5.4 GPON
1.5.5.5 NGPON
1.5.6 Les services pouvant être offerts par les réseaux PON
1.6 Conclusion
CHAPITRE 2 LE XGPON
2.1 Introduction
2.2 Caractéristiques générales
2.3 Architecture en couche
2.4 PMD
2.4.1 Débit binaire nominal
2.4.2 Longueur d’onde de fonctionnement
2.4.3 Codage en ligne
2.4.4 Type de fibre
2.4.5 Budget optique
2.4.6 Taux de couplage
2.4.7 Distance
2.4.8 Temps moyen maximal de propagation des signaux
2.5 XGTC
2.5.1 Les fonctions de chaque sous-couche XGTC
2.5.1.1 La sous-couche XGTC Service Adaptation
2.5.1.2 La sous-couche XGTC Framing
2.5.1.3 La sous-couche PHY Adaptation
2.6 Gestion d’un système XGPON
2.6.1 Le canal OAM imbriqué
2.6.2 Le canal PLOAM
2.6.3 OMCI
2.7 Le multiplexage du trafic dans le XGPON
2.7.1 ONU-ID
2.7.2 Alloc-ID
2.7.3 XGEM Port-ID
2.8 Media Access Control
2.9 Structure détaillée des trames XGTC
2.9.1 Structure de la trame XGTC descendante
2.9.1.1 HLend
2.9.1.2 BWmap
2.9.1.3 PLOAMd
2.9.2 Structure du burst XGTC montant
2.9.2.1 XGTC burst header
2.9.2.2 Allocation Overhead
2.9.2.3 XGTC Trailer
2.10 XGEM
2.10.1 Trame XGEM
2.10.1.1 Structure du XGTC payload
2.10.1.2 L’en-tête de la trame XGEM
2.10.1.3 Format du XGEM payload
2.10.1.4 XGEM frame vide
2.10.2 Délimitation du XGEM frame
2.10.3 Fragmentation des SDU
2.11 Structure des PHY frames et des PHY bursts
2.11.1 Structure du PHY frame descendant
2.11.1.1 PSBd
2.11.1.2 PHY frame payload
2.11.2 Structure du PHY burst montant
2.11.2.1 PSBu
2.11.2.2 PHY burst payload
2.11.2.3 Intervalle de garde
2.12 Forward Error Correction
2.13 Scrambling
2.14 Activation de l’ONU
2.15 Conclusion
CHAPITRE 3 ALLOCATION DYNAMIQUE DE LA BANDE PASSANTE DANS LE XGPON
3.1 Introduction
3.2 Allocation de ressource et qualité de service dans le XGPON
3.2.1 Notion de QoS
3.2.2 Descripteur de trafic
3.2.3 Principes de l’allocation de ressource dans le sens descendant
3.2.4 Principes de l’allocation de ressource dans le sens montant
3.2.4.1 T-CONT
3.2.4.2 Allocation des ressources dans le sens montant
3.3 Allocation dynamique de la bande passante
3.3.1 Notion de bande passante et de largeur de bande
3.3.2 DBA
3.4 Abstraction du DBA dans le XGPON
3.4.1 Construction du BWmap
3.4.2 Résumé des champs de données intervenant dans le mécanisme du DBA
3.5 Exigences fonctionnelles du DBA
3.6 Les méthodes d’allocation dynamique de la largeur de bande
3.7 Modèle de référence pour le DBA
3.7.1 Notations
3.7.2 Offered load
3.7.3 Présentation du modèle de référence pour le DBA
3.7.4 Attribution de la largeur de bande garantie
3.7.5 Attribution de la largeur de bande additionnelle sur le critère de proportionnalité
3.7.5.1 Largeur de bande non assurée
3.7.5.2 Largeur de bande de meilleur effort
3.7.6 Attribution de la largeur de bande additionnelle en se basant sur les critères de priorité et de poids
3.8 Exigences de performance du DBA
3.8.1 Attribution de largeur de bande stationnaire
3.8.1.1 Définition
3.8.1.2 Performance visée
3.8.2 Temps de restauration de la bande passante assurée
3.8.2.1 Définition
3.8.2.2 Performance visée
3.8.3 Temps de convergence de DBA
3.8.3.1 Définition
3.8.3.2 Performance visée
3.9 Types de T-CONT
3.10 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
