Fonctionnalités d’un modem HDSL

Avantages du E1-HDSL et du T1-HDSL

Alors que les LS T1 ou E1 utilisent respectivementles codes en lignes AMI et HDB3 de rendement 1 en Amérique du Nord et en Europe, le HDSL repose sur le code à modulation par impulsion codée ou PCM (Pulse Coded Modulation) 2B1Q.En fait, plusieurs codes ont été envisagés par les laboratoires Bellcore pour le HDSL : 2B1Q, 3B2T, 4B3T, AMI, Bi-Phase. Les arguments ayant présidé au choix du code 2B1Q pour le HDSL par les instances de normalisation sont essentiellement liés à la sensibilité modérée de ce code en ligne aux bruits impulsifs, à l’interférence inter symbole, au bruit de quantification et à la diaphonie NEXT. Eu égard auxcaractéristiques de rapport signal sur bruit des paires torsadées dans la boucle locale, le code 2B1Q permet d’atteindre un débit de 784 kbit/s sur une seule paire sur une distance de 3600 mètres sans nécessiter de repeteur-régénérateur .À titre indicatif, un tel débit correspond à 12 voix canaux codées à 64kbit/s et à un sur-débit de signalisation.

Comparaison des modems RNIS et HDSL

Le principe du code en ligne 2B1Q utilisée par lesmodems HDSL est tel qu’on associe à chaque suite possible de deux bits un niveau de tension parmi 4.Les valeurs possibles des pulses de tension de durée T(T est le double de la durée bit) sont V1,V2=3V1,-V1 et -V2 .Le codeur 2B1Q (qui comme nous l’avons dit s’assimile à un modulateur )peut être vu comme un filtre de réponse impulsionelle r(t) qui associe toutes les durées T un créneau de tension de même durée à une suite d’impulsions de Dirac correspondant aux amplitudes V1,V2,-V1,et -V2. Désignons par e (t) une suite quelconque d’impulsions d’amplitude V k de ce type en entrée du modulateur2B1Q.

Différentes versions du T1-HDSL et du E1-HDSL

Dans le cas du HDSL, le même principe d’échange de trames E1 ou T1 contiguës dans le sens montants et descendants est utilisé. Rappelonsque le T1-HDSL n’est pas encore normalisé.
Les spécifications des laboratoires Bellcore font en fait figure de documents de référence en la matière.La figure (1.07) décrit le format des trames utilisées sur chacune des deux paires T1- HDSL.Une trame T1-HDSL est émise toutes les 6ms.Chaque trame commence par une séquence de synchronisation de 14 bits (7 symboles 2B1Q).Chacun de ces quatre champs se compose d’un en-tête (OH) de 12 bits et d’une suite de 12 blocs de 97 bits. Les blocs répartis sur les 4 champs sont numérotés de B 01à B.

Technique HDSL2

Face à la croissance du trafic Internet à usage commercial (commerce électronique, etc.),la possibilité offerte à un usager professionnel d’installer dans ses locaux son propre serveur Internet par le biais d’un lien HDSL semble très prometteur.Le principal obstacle à ce nouveau marché ne réside pas tant dans le coût des modems que de la nécessité de la pose d’une deuxième ligne téléphonique. L’absence de norme internationale constitue également un frein non négligeable en la matière.
Les laboratoires Bellcore ont montré la faisabilité de service T1-HDSL sur une seule paire dans la partie terminale des DLC. Cette version mono- paire non normalisée est désignée par SDSL (Single Line DSL).
On remarque sur la figure (1.12) que des lignes utilisées pour de la téléphonie analogique peuvent coexister avec des lignes numérisées SDSL. Dans la mesure où il n’est pas normalisé, plusieurs versions du SDSL sont proposées par les constructeurs.
En l’état, l’opérateur de la boucle locale est donc le seul capable de garantir la compatibilité entre les deux modems en vis-à-vis. Les versions d’équipements SDSL permettent des accès bidirectionnels compris entre 128kbit/s (l’équivalent de deux canaux B du RNIS), et 1.54Mbit/s (T1) ou 2 Mbit/s (E1).Suivant le débit requis, la portée géographique peut varier de 6 à 3 km respectivement. Afin de pallier le manque d’interopérabilité des modems SDSL,L’ETSI et l’ANSI ont travaillé à la définition d’une norme mono-paire du HDSL sous le nom de HDSL2 .Parmi les caractéristiques du HDSL2,on peut citer la portée géographique limitée à 3500 mètres(ligne compatible CSA) et un temps de transit de bout en bout inférieur à 500µs.Cette contrainte temporelle est liée au fait que certains des canaux DS0 d’un lien T1-HDSL2 ou E1 HDSL2 peuvent être utilisés pour de la téléphonie.Afin de prendre en compte la dégradation du rapport signal sur bruit du HDSL mono-paire vis-à-vis du HDSL bi-paires, il est envisagé d’utiliser des codes auto correcteurs d’erreurs du type Reed-Solomon et pré-codage en treillis pour le HDSL2.Il est également envisagé pour HDSL l’utilisation d’un code plus performant que le 2B1Q .Le 2B1Q est à la fois un codage de canal et une technique de modulation bande de base.
L’utilisation de modulation multi -porteuse DMT ou CAP sont aujourd’hui considérées pour le HDSL. La technologie CAP permet par exemple de réduire la largeur spectrale d’un signal en ligne à 784kbit/s de 393kHz en 2B1Q à 175kHz.L’un des grands intérêts du CAP est qu’il autorise, comme le montre la figure (1.13) l’offre de service T1 tout en gardant la disponibilité desa ligne téléphonique analogique.

Technique SHDSL

La technique SHDSL pour Symmetric High bit rate Digital Subscriber Lineest la dernière version du HDSL dont elle s’inspire en partie .Le SHDSL utilise, soit une, soit deux paires de cuivre standard de 4/10 de millimètre (paire 26 gauges aux Etats-Unis).Dans les deux cas, la transmission se fait en full-duplex dans la même bande de fréquence grâce à la technique de l’annulation d’écho.

Code en ligne du SHDSL

Le SHDSL utilise une version améliorée du code en ligne 2B1Q (On parle aussi de modulation PAM).Cette version améliorée est une modulation PAM telle qu’à toute suite de 3bits d’information en entrée du codeur, on associe un niveau de tension parmi 16.Il y a donc deux fois plus de niveaux de tensions possibles en sortie ducodeur que le nombre a priori nécessaire, à savoir 2 3 =8.

Largeur spectrale en ligne du SHDSL

En terme de largeur spectrale en ligne, le fait deconsidérer en entrée des triplets et non pas des doublets comme en HDSL2, permet de diviser par trois la largeur spectrale du signal NRZ .La figure (1.14) compare l’occupation spectrale du SHDSL et du HDSL2 pour une transmission T1 à 1,544Mbit/s sur deux paires. Dans ce cas, le débit effectif sur chaque paire est de 784kbit/s en fullduplex. L’utilisation du 2B1Q de l’HDSL2 donne une largeur spectrale de 768kHz/2=384kHz sur chaque paire. Dans le cas du SHDSL, cette largeur spectrale est de 768kHz/3=256kHz.

Technique ADSL

Introduction

A l’encontre de la technique HDSL, la technique ADSL (Asymmetrical Digital Subscriber Line) vise à offrir des débits asymétriques sur les lignes d’abonnés tout en gardant la disponibilité du service téléphonique analogique. Comme pour le HDSL2, ADSL ne nécessite qu’une seule paire de cuivre pour la voie montante et pour la voie descendante.
Pour minimiser les risques d’interférence entre les deux paires d’un lien HDSL avec les autres paires d’un même câble, les modems HDSL utilisent la même bande de fréquence pour les données montantes et les données descendantes. Rappelons ici que la transmission HDSL en full- duplex sur chacune des deux paires utilisées nécessite l’emploi de la technique de l’annulation d’écho. L’ADSL a opté dans sa version d’origine pour une séparation des fréquences montantes et descendantes. La figure (1.15) illustre la configuration d’un accès ADSL. Comme pour le HDSL, deux modems ADSL sont placés en vis-à-vis de partet d’autre de la ligne d’abonné. Par contre, toutes les configurations des accès ADSL ont été conçues pour opérer sur une seule pairetorsadée. Cette paire ne nécessite aucun pré conditionnement et peut donc être prélevée en l’état sur l’infrastructure filaire existante.

L’annulation d’écho

L’annulation d’écho adoptée dans les versions les plus récentes de l’ADSL permet de véhiculer les flux de données montants et descendants dans la même bande de fréquence .Elle suppose une « intelligence » du modem acquise au cours d’une phase d’apprentissage de la qualité de la ligne .Cette phase d’apprentissage consiste à mémoriser l’amplitude de l’écho local ou SNEXT(Self Near-End Crosstalk) en fonction de la bande de fréquence d’émission .Rappelons que cet écho local est du à l’imperfection du transformateur 2 fils/4 fils des modems. En l’état des performances de la technologie actuelle, il s’avère ne pas être possible d’appliquer l’annulation d’écho sur tout le spectre [20kHz, 1100kHz] mais seulement sur la bande [20kHz, 130kHz].La figure (1.17) décrit l’utilisation spectrale en ADSL avec l’annulation d’écho.

Le modèle de référence

Les points de référence

La norme ANSI T1.413 datant de 1995 précise les différents points de référence spécifiant les interfaces à respecter entres les différents constituants d’un accès ADSL .Le comité TM6 del’ETSI s’est inspiré de cette norme ANSI pour en définir une version adaptée au marché européensen 1996.La figure (1.18) décrit la position de ces différents points de référence (ou interfaces) pour lesquels sont précisés les équipements constituant l’accès ADSL.

La sous-couche PMD

La sous-couche PMD dépend du type de support physique utilisé sur la ligne d’abonné, en l’occurrence la paire torsadée. Elle a pour rôle de spécifier le type de code en ligne utilisé. La transmission ADSL se fait en bande de base, ce qui sous-entend une dépendance directe entre le choix des mots de code utilisés et l’allure du signal en ligne (amplitude et phase).C’est la raison pour laquelle, on utilise indifféremment pour l’ADSL les termes de codage et de modulation.
L’ADSL suppose une phase de test de la ligne par les deux modems ATU-C et ATU-R. Cette phase de test est spécifiée au niveau de la sous couche PMD. Des perturbationsélectromagnetiques le long de la ligne se traduisent par des suites plu ou moins longues de bitserronés.
On parle dans ce cas de salves ou de bursts d’erreur. Plus les erreurs sont groupées et plus il est difficile de les détecter et de les corriger en réception. C’est la raison pour laquelle on utilise au niveau de la couche PMD une technique d’entrelacement permettant de repartir artificiellement les erreurs. La couche PMD précise les règles d’entrelacement (interleaving) et de désentrelacement(desinterleaving ) à mettre en œuvre. Elle prend aussi en compte la supervision des filtres sélectifsPOTS splitter.

La sous-couche TC

La sous-couche TC spécifie le débit global en ligne. Essentiellement, trois formats de blocs de donnés peuvent être utilisés entre les modems ATU-C et ATU-R : trame E1 ou T1, cellules ATM et paquets IP.Dans le cas du protocole ATM ,plusieurs connexions peuvent être multiplexées sur le même lien ADSL. La sous-couche TC réalise donc une adaptation protocolaire entre la couche physique et les couches supérieures en fonction du protocole d’échange choisi
Afin d’éviter d’éventuelles reprises sur erreur, des techniques de détection et de correction d’erreur dites FEC (Forward Error Correction) peuvent être adoptées. Cela suppose l’ajout d’une redondance dans l’information à transmettre se traduisant par un sur-débit en ligne. À cet effet, deux techniques de codage sont prévues : un codeur de Reed-Solomon et un codeur convolutif.
Enfin,la sous-couche TC prend en compte la gestion des messages de maintenance ou OAM(Opération and Maintenance) propres aux différents protocoles utilisés.

Table des matières

NOTATIONS
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 : LES BOUCLES D’ ACCES xDSL
1.1 Généralités
1.2 Caractéristiques électriques de la paire torsadée
1.2.1 Comportement électrique d’une paire torsadée
1.2.2 La capacité théorique de Shannon
1.3 Techniques HDSL, HDSL2 et SHDSL
1.3.1 Technique HDSL
1.3.1.1 Rappels sur les contraintes de mise en œuvre des LS T1/E1
1.3.1.2 Caractéristiques des LS T1 ou E1
1.3.1.3 Avantages du E1-HDSL et du T1-HDSL
1.3.1.4 Comparaison des modems RNIS et HDSL
1.3.1.5 Fonctionnalités d’un modem HDSL
1.3.1.6 Différentes versions du T1-HDSL et du E1-HD SL
1.3.1.7 Le HDSL au service du RNIS
1.3.2 Technique HDSL2
1.3.3 Technique SHDSL
1.3.3.1 Code en ligne du SHDSL
1.3.3.2 Largeur spectrale en ligne du SHDSL
1.3.3.3 Egalisation dans le cas du SHDSL
1.3.3.4 Portée géographique du SHDSL
1.3.3.5 Capacité des accès SHDSL
1.3.3.6 Normalisation
1.4 Technique ADSL
1.4.1 Introduction
1.4.1.1 Le multiplexage en fréquence
1.4.1.2 L’annulation d’écho
1.4.2 Le modèle de référence
1.4.2.1 Les points de référence
1.4.2.2 Architecture en couches
1.4.2.3 .La sous-couche PMD
1.4.2.4 .La sous-couche TC
1.4.3 .Les techniques de modulation
1.4.3.1 .La modulation QAM
1.4.3.2 . La modulation CAP
1.4.3.3 .La modulation DMT
1.4.3.4 .La supertrame et la trame ADSL
1.5 .Le G.Lite
1.5.1 .Les attentes des usagers
1.5.2 .Les contraintes techniques
1.5.3 .Câblage d’une installation G.dmt
1.5.4 .Caractéristiques de câblage du G.Lite
1.5.4.1 .Câblage d’installation sans filtre
1.5.5 .Performance du G.Lite
1.5.6 .Les services sur G.Lite
1.6 .Technique VDSL
1.6.1 Utilisation du VDSL
1.6.1.1 .Configuration d’un accès VDSL
1.6.1.2 .Fonctionnement symétrique ou asymétrique
1.6.1.3 .Utilisation spectrale
1.6.1.4 .Technique FDM pour le VDSL
1.6.1.5 .Annulation d’écho pour le VDSL
1.6.1.6 .Rôle et positionnement des filtres séparateurs
1.6.2 .Les installations d’usager
1.6.2.1 .Terminaison de réseau active
1.6.2.2 .Terminaison de réseau passive
1.6.3 .Normalisation
1.6.4 .Les modulations pour le VDSL
1.6.4.1 .Le CAP-VDSL
1.6.4.2 .Le DMT
1.6.4.3 .Le DWMT
1.6.4.4 .Le SMDT
1.6.5 La technique du ZIPPER
1.7 .Les DSLAM
1.7.1 .Localisation d’un DSLAM
1.7.2 Les services xDSL
1.7.3 Tableau récapitulatif des accès xDSL
CHAPITRE 2 :L’ACCES MOBILE GPRS
2.1 .Introduction
2.2 .Présentation générale du General Packet Radio Service
2.2.1 .Introduction
2.2.2 .Historique
2.2.3 Nécessité du GPRS
2.2.4 Définition du GPRS.
2.2.5 Principales caractéristiques du GPRS
2.2.5.1 .Spectre des fréquences
2.2.5.2 .Débit
2.2.5.3 .Catégories de services
2.2.5.4 Qualité de Services
2.2.5.5 .Localisation
2.2.5.6 .Classes lettres
2.2.5.7 .Classes chiffres
2.2.5.8 . Synthèse
2.2.6 .Conclusion
2.3 .Architecture du GPRS
2.3.1 .Présentation de l’architecture du GPRS
2.3.2 .Equipement du réseau
2.3.3 .Les différents sous ensembles
2.3.3.1 .Equipement utilisateur
2.3.3.2 .Sous-système radio
2.3.3.3 .Sous-système réseau GSM
2.3.3.4 .Sous-système réseau GPRS
2.3. 4 .Les interfaces, une nécessité pour interconnecter les équipements
2.4 .Pile protocolaire et canal radio GPRS
2.4.1 .Pile protocolaire
2.4.1.1 .Présentation
2.4.1.2 . Les couches de la pile protocolaire
2.4.2 .Canal radio GPRS
2.4.2.1 Time slot
2.5 .Description fonctionnelle du GPRS
2.5.1 .Schéma fonctionnel du GPRS
2.5.2 .Mécanismes de transfert de paquets en GPRS
2.5.3 .Gestion de la mobilité
2.5.3.1 .Etats GPRS
2.5.3.2 .Contextes GPRS
2.5.4 .Emission de données
2.5.5 .Réception de données
2.6 .Bilan sur le GPRS
2.6.1 .Avantages
2.6.2 . Limites
2.6.3 .Tarifs
2.7 .Conclusion
CHAPITRE 3:SIMULATION DE TRASMISSION DE DONNEES NUMERIQUES ET VISUALISATIONS SOUS MATLAB 7.0
3.1. ETUDE THEORIQUE
3.1.1. Les Modulations 4 π -DQPSK, CPFSK, MSK et GMSK
3.1.1.1. Caractéristiques de la modulation 4 π -DQPSK
3.1.1.2. Génération des signaux I e t Q du modulateur I/Q 4 π -DQPSK
3.1.2. Les Modulations CPFSK(Contiuous Phase Fréquency Shift)
3.1.2.1.Encombrement spectral
3.1.2.2.Comment obtenir une phase continue ?
3.1.3.Filtrage Gaussien
3.1.4.Demodulation GMSK
3.1.5.Diagramme de l’œil
3.2.SIMULATION
3.2.1.1.Le langage MATLAB
3.2.1.2.Le SIMULINK
3.2.1.3.Simulation avec SIMULINK
CONCLUSION 
ANNEXE1 : Les réseauxX25
ANNEXE2: Réseaux TCP/IP
BIBLIOGRAPHIE