Les éléments de la transmission de données

Les éléments de la transmission de données

PRESENTATION DU RESEAU CPL

Introduction
Depuis plusieurs années, les communications intra-bâtiment connaissent un véritable engouement car elles sont le prolongement de la boucle locale radio, qui permet l’accès de l’information chez l’abonné. Différentes technologies d’accès ont été mises au point, parmi eux est la transmission sur lignes d’énergie qu’on dénomme « courant porteur en ligne ». Dans ce cas, aucun câblage supplémentaire n’est nécessaire puisque la plupart des infrastructures industrielles ou résidentielles possède un vaste réseau électrique. Cela procure l’énorme avantage, d’une part de ne pas devoir implanter un nouveau câblage et, d’autre part d’offrir une grande souplesse d’utilisation puisque les systèmes électroniques qui y seront connectés impliquent, dans la quasi-totalité des cas, une alimentation en énergie fournie par le réseau secteur. Un exemple de Schéma classiqued’un Réseau CPL est présenté dans la fig.2-1.

Principe de fonctionnement

Définition et Principe

Le CPL est une Technologie qui permet de faire passer de l’information via le réseau électrique existant d’un bâtiment. Son principe consiste à superposer deux signaux de fréquences différentes un signal à 50 Hz pour l’alimentation des appareils électriques et un signal de fréquence plus élevée pour la transmission des do nnées Ce deuxième signal se propage sur l’installation éle ctrique et peut être r eçu et déco dé à dista nce. eL déc odage est effectu é par des r écepteurs C PL. Un co upleur inté égr en entré e des récepteurs CPL élimiles composantes basses fréquence avant le traitement du signal[10].Le signal C PL est gén éré sur le réseau él ectrique en utilisanteuni terfaceanal ogique l’AFE. Cette interf ace est cons tituéeprinc ipalement d’unConvertisseur Nu mérique/An alogique (CNA) et d’un cou pleur. Afin d’optimis er la transmi ssion du signal, l’imp édance des modems varie se lon le mat érielque ce lui-ci fonc tionne en é mission ou en réception. La sp écification HomePlug AV imp ose en effe t que l’impédance soit d’au mini mum20 lo rs del’émissio

Réception du signal CP

La récepto n du signa l CPL, et plus par ticulièrement dans l e cas de systèmes fonctio nnant avec la spécific ationHome Plug AV, s’effectue de façon sym étrique à l’ émission La Figure 2.3 prés ente une architecture c lassique po ur un récep teurHomeP lug AV.

Topologies de réseau électrique

Plusieurs règles de construction doivent être suivies à la mise en œuvre d’un réseau électrique dit de distribution. On distingue d’abord trois types de réseaux électriques HT, MT et BT, selon la densité d’habitation et la zone géographique considérée rurale, semi-urbaine et urbaine. Les spécificités de ces réseaux électriques concernent les éléments suivants la topologie du réseau, la distance entre pylônes, la distance entre le transformateur et les différents compteurs qu’il alimente et le nombre de compteurs derrière un transformateur de distribution MT/BT. Pour chacun de ces réseaux, trois topologies du réseau électrique MT sont possibles en étoile, en anneau ou en maillage. La topologie la plus fréquemment utilisée est le maillage, qui présente l’avantage de sécuriser l’ensemble du réseau électrique contre d’éventuels défauts électriques à certains points ud réseau.

Topologie des réseaux MT

Dans les zones rurales, la topologie en étoile de type branches d’arbre est privilégiée.Dans les zones semi-urbaines, on retrouve des topologies en étoile de type branches d’arbre et en anneau avec plusieurs points de connexion au réseau haute tension. Dans les zones urbaines denses, la topologie privilégiée est le maillage, mais fonctionnant en étoile sous tension. Les liens de maillage sont des liens de secours, pour le cas où l’un des liens principaux viendrait à être coupé.

Topologie des réseaux BT

La topologie des réseaux électriques BT est en étoile, permettant ainsi des liens par maillage entre certaines branches du réseau électrique. Ces liens de maillage restent cependant trop rares pour définir la topologie du réseau comme un véritable maillage. Les règles de construction des réseaux électriques déterminent ingénieriel’ CPL à mettre en œuvre pour obtenir la meilleure couverture et les meilleures performances du réseau IP vers les abonnés et les prises électriques des bâtiments de la collectivité locale. La figure 2.5 suivante illustre un réseau électrique représentatif d’une collectivitélocale depuis le transformateur HTB/HTA vers les différentes branches du réseau BT qui alimentent les compteurs des abonnés.

Architecture et place des CPL

Les réseaux peuvent être vus comme une grande pyramide de réseaux constituée, du haut en bas, des sous-réseaux.

Très grands réseaux

Relient les villes et les continents en très haut débit Les technologies CPL ne permettent pas de constituer de tels types de réseaux.

Dorsales inter-POP

Relient les différents points de présence IP très auth débit aux DataCenters des grandes villes. Les technologies CPL ne permettent pas pour l’instant de constituer ce type de réseau, mais les débits offerts par HomePlug AV et HomePlugBPL pourront permettre dans certains cas de constituer des parties de ce type de réseau.

Réseaux de desserte

Permettent de connecter les centraux des FAI et les abonnés à Internet et aux réseaux IP en général. Ces réseaux sont constitués de tous lessupports utilisables pour atteindre les abonnés qui se trouvent à quelques kilomètres des centraux des FAI. Les technologies CPL sont idéales pour les réseaux de desserte dans la mesure où la topologie des réseaux électriques permet d’atteindre l’ensemble des bâtiments et potentiellement chacune des prises d’un bâtiment d’une collectivité locale.

Réseaux locaux (LAN ou inter bâtiment)

Classiquement Ethernet ou Wi-Fi, ils sont susceptibles d’être remplacés ou complétés par la technologie CPL. La problématique d’une collectivité locale est de constituer un réseau
de desserte avec les technologies CPL, ou selon une architecture hybride mêlant plusieurs technologies, permettant de proposer un accès Internet haut débit à l’ensemble des bâtiments de la collectivité.

Contraintes du réseau électrique pour l’architectur CPL

Les principales contraintes influençant l’architect ure d’un réseau CPL dans un réseau électrique BT sont les suivantes
• Zone géographique
Les caractéristiques du réseau sont différentes dans un milieu résidentiel, d’entreprises qui
comportant généralement une plus forte densité deompteursc ou industriel.
• Longueurs de câbles
Classiquement, la longueur des câbles pour atteindr e les abonnés varie de 50 m en milieu urbain dense, à 300 m milieu rural faiblement dense .
• Topologie du réseau
Un réseau électrique est constitué de câbles électriques reliant les transformateurs du réseau et les points de livraison, dont le nombre varie selon la zone considérée.

Architecture CPL

La topologie du réseau électrique HTA basse tensionde la collectivité locale depuis le transformateur MT/BT vers les différents compteurs des bâtiments est en étoile. De plus, le réseau de desserte impose une isolation entre clients du réseau CPL, afin d’empêcher toute interception des communications de données circulant entre un client du réseau CPL et Internet. Cela implique une architecture CPL de type maître-esclave, dans laquelle le maître du réseau
• Contrôle, administre et supervise les différents équipements du réseau.
• Assure la sécurité et la confidentialité des connexions vers Internet et entre chacun des clients du réseau CPL
• Assure la fonctionnalité de passerelle vers les autres réseaux IP, et plus particulièrement vers le point de transit IP disponible dans la collectivité locale comme le satellite, le point de présence IP et la fibre optique
La Figure 2.7 illustre un exemple d’architecture CPL dans une collectivité locale depuis le transformateur MT/BT vers les différentesbranches du réseau en étoile desservant en électricité les bâtiments de la collectivité locale.
Les points clés de cette architecture sont les suivants
• Passerelle CPL, qui permet la connexion vers d’autres réseaux IP.
• Injecteurs CPL, utilisés dans les installations de réseau électrique public de la façon illustrée à la Figure 2.8
• Répéteurs CPL, qui permettent d’offrir une continuité du signal CPL sur toute la longueur du câble jusqu’à l’abonné.
• Passerelle, située dans le poste électrique où se rouvet le transformateur MT/BT ou HT/MT permettant l’injection du signal CPL au nœud de la topologie en étoile du réseau électrique public.
Figure 2.7Exemple d’architecture CPL pour une collectivité locale[13]
Dans le cas du réseau de la collectivité locale, larégie d’électricité dispose de toutes les informations concernant le réseau électrique types de câbles, longueur des câbles, nombre d’abonnés sur chaque branche du réseau électrique,type de transformateur, position adéquate des répéteurs, permettant d’optimiser l’Ingénieriede la Maitrise d’Œuvre

Topologie physiques et les éléments du réseau électrique indoor

La liaison interne se fait au travers de dispositifs de protection tels que fusibles et disjoncteurs. Les connexions peuvent se faire sous forme de réseaux en étoile la prise est reliée à un point qui est lui-même connecté au tableau électrique et sous forme de bus les prises sont connectées successivement sur le mêmeienl électrique et parfois la combinaison des deux.

Transport de Données

Norme

Figure 2.9Norme reconnu par le constructeur[15]

Bas débit

Le Courant Porteur en Ligne bas débit a fait ses preuves au travers de nombreuses applications et a fait l’objet de normes (Fig.2.9, Tableau 3 et Tableau 4)
3mai 1989 publication des normes NF EN 50065-xxxx par le CENELEC
• Rapprochement des législations relatives à la compatibilité électromagnétique
• Spécification des caractéristiques du CPL bas débit

Haut débit

Il existe des normes pour le haut débit à savoir Home Plug 1.0, et Home Plug AV.

Modulations

Théoriquement, il existe plusieurs techniques possibles pour transmettre un signal large bande sur une ligne CPL
L’OFDM qui consiste à utiliser des sous-porteuses indépendantes pour transmettre le signal. Ce type de modulation est parfaitement adapté aux canaux sélectifs en fréquence et permet de limiter l’émission du signal dans certaines sous porteuses[14].

Table des matières

INTRODUCTION
GENERALITES SUR LA TRANSMISSION DE DONNEES
Les éléments de la transmission de données
Source d’information
Codage de la source et canal
Modulation
Démodulation
Décodage source et canal
Support de transmission
Types chaines de transmissions de données
Caractéristiques
Perturbations apportées par un canal de transmission
Déformation
Bruits
Bruit blanc
Bruit impulsif
Notion de rapport signal sur bruit
Mode de transmission et synchronisation
Transmission parallèle
Transmission série
Transmission synchrone et transmission asynchrone
PRESENTATION DU RESEAU CPL
Introduction
Principe de fonctionnement
Définition et Principe
Topologies de réseau électrique
Architecture et place des CPL
Topologie physiques et les éléments du réseau électrique indoor
Transport de Données
Avantages et inconvénients des réseaux CPL
Les avantages
Ses inconvénients
PROBLEMATIQUE DE LA SECURITE RESEAU
Généralités
Les Cryptographies
La cryptographie à clé symétrique
La cryptographie à clé publique
Les attaques réseaux
Attaque par déni de service (DoS)
Attaques par virus, vers et cheval de Troie
Les autres attaques connues
Vulnérabilités
AMELIORATION DE LA SECURITE DANS LE RESEAU CPL
Introduction
Accès au média physique
Accès aux trames physiques
L’authentification
Les clés réseau
Autres améliorations
CONCLUSION
ANNEXES
CRYPTOGRAPHIE SYMETRIQUE
DES (Data Encryption Standard)
Principe et description
Performance
Mode d’utilisation
AES (Advanced Encryption Standard)
Principe et description
Détail de l’algorithme
Exemple simple
Modes d’utilisation et performances
CRYPTOGRAPHIE ASYMETRIQUE
RSA (Rivest-Shamir-Adleman)
Principe et description
Exemple simple
Performance
REFERENCES