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    Infos-Réseaux.com - [Télécoms] Le point sur les réseaux ADSL

    fugue_light-bulb Plusieurs des éléments cités dans ce texte sont pour le moins techniques. C'est pourquoi, il est conseillé d'éluder les passages en rouge (dit "note technique") si l'on n'est pas trop copain avec ce genre de choses. Les "notes d'info", en vert, sont normalement compréhensibles par tout le monde. Bonne lecture.

    Article: [Télécoms] Le point sur les réseaux ADSL
    - Informations -
    [Télécoms] Le point sur les réseaux ADSL
    miniature article
    Auteur François Lacombe
    Date de publication 09/04/2007
    Dernière mise à jour 17/07/2009
    Nombre de lectures 25435
    Relativement simple à mettre en oeuvre puisque s'appuyant sur les lignes téléphoniques classiques existantes, l'ADSL est pour l'instant la technologie haut-débit la plus utilisée en France. Cette technologie pose pourtant un problème de fracture numérique entre les territoires qui peuvent bénéficier du service et d'autres qui ne le peuvent pas. Ces "zones blanches" ou ces "zones grises" pourront être résorbées à terme avec des technologies telles que le wiMax ou même la fibre optique (qui n'a pas de problème d'affaiblissement du signal que l'on peut retrouver sur les câbles en cuivre) ou bien même par des solutions plus ou moins pérennes telles que la mise en place de NRA-HD ou NRA-ZO destinés à réduire la longueur des lignes dans la boucle locale.

    0.)Avants-propos
    Des références à l'article sur la Boucle Locale (BL) FT peuvent être faites. N'hésitez pas à y jeter un petit coup d'oeil. D'autres part, cet article ne peut tenir compte des évolutions suivant l'ADSL (bien qu'il y fasse allusion dans le III). Sauf mises à jour de la part de son auteur, il n'est question ici que de la situation des années 2007/2008.

    1.)Vocabulaire
    Avant de commencer votre lecture, un certain nombre de mots est nécessaire d’être porté à votre connaissance dans le but de bien comprendre ce qui suit.
    Je met donc une liste ci-dessus.


    NRA : Répartiteur. Cette abréviation désigne l'abri ou est raccordé votre ligne. Il contient divers équipements permettant la liaison avec le réseau national. C’est exactement la même choses que N.R.A. (Nœud de Raccordement Abonné), C.L. (Commutateur Local) ou Central Téléphonique.
    DSLAM : Multiplexeur, c'est une sorte de gros rack se trouvant le plus souvent dans les centraux téléphonique de l'opérateur historique. Il rassemble les lignes des abonnés pour envoyer leur flux vers un liens de plus grande capacité.
    BAS : Multiplexeur, à l'image du DSLAM, il est au dessus de lui dans la hiérarchie des réseaux ADSL puisqu'il collecte le trafic au niveau régional provenant des équipements qu'il gère.
    Affaiblissement : Grandeur propre a un conducteur dépendant de sa section et se longueur traduisant l'atténuation d'un signal électrique le traversant.


    I.)Fonctionnement général des réseaux
    1. Le schéma traditionnel
    L'ADSL (qui est une abréviation de Asymetric Digital Subscriber Line) fait partie de la famille des technologies DSL. Ces technologies sont basées sur le transport d'informations numériques sur les lignes en cuivre traditionnelles.
    En plus de cet avantage logistique majeur, la bande de fréquence utilisée par l'ADSL est beaucoup plus large que celle utilisée par la voix analogique classique. Ce sont par ces "tuyaux" libres que les bits numériques de l'ADSL peuvent circuler sans interférer avec la voix (vous pouvez donc parler pendant que vous surfez). Les deux signaux étant tout de même mélangés sur la ligne, on les sépare au moyen de filtres ADSL, implantés au niveau de la prise téléphonique de l'abonné mais aussi dans le central téléphonique de France Telecom.

    Ça c'est pour la partie cuivrée, mais les données qui transitent sur la ligne ne s'arrêtent pas au central, non, à ce niveau du réseau, elles ne sont que rassemblées dans un gros mélangeur (multiplexeur en fait) appelé DSLAM qui renvoi le flux généré par les abonnés vers le reste du réseaux par le biais d'un fibre optique a grande capacité (ou l'inverse : il distribue le trafic en provenance d'Internet vers les différents clients).
    Par la suite, ce sont certains équipements tels que des routeurs ou des BAS (multiplexeurs qui récoltent le trafic issu des DSLAM) qui achemnieront le trafic jusqu'à la tète de réseau (en France, il s'agit presque tout le temps de Paris) pour qu'il soit échangé avec d'autres opérateur nationaux ou longue distance. L'échange à lieu dans les points dit de Peering ou une connectivité très importante est disponible (qui se chiffre en Gbits/s ou même en dizaine de Gbits/s). Parmi les points les plus connus, on retrouve "Paris-Jeuneurs" ou Téléhouse 1 ; "Paris Voltaire" ou Telehouse 2 ;Parix (France Telecom)...
    On peut résumer tout ça par le schéma suivant:

    http://www.infos-reseaux.com/photos/getimg.php?id=71

    2.)Le cas du dégroupage
    Peu après l'arrivée de l'ADSL sur le marché, Orange/FT était le seul à pouvoir proposer cette technologie puisqu'étant le seul propriétaire des câbles en cuivre venant jusque chez nous. Dès lors, aucune concurrence n'était possible et c'est pourquoi on a inventé le dégroupage. Cette belle innovation permet à d'autres opérateurs de venir proposer leurs services sur les paires de France Telecom.
    Pour héberger ces opérateurs (dit alternatifs), il a fallu allouer de l'espace dans les centraux téléphoniques (cet espace est communément appelé "Salle de colocalisation") de manière à ce qu'ils viennent implanter leurs propres équipements (principalement des DSLAM mais aussi des routeurs) pour accueillir les lignes des abonnés.

    Sur le terrain, deux sortes de dégroupage existent : le dégroupage partiel et le dégroupage total mais quoi qu'il en soit, toutes les modifications qui sont entreprises sur le réseau téléphonique se passent dans le NRA. Il n'est en effet pas question que les opérateurs alternatifs effectuent des travaux sur la boucle locale.


    Le degroupage partiel: C'est le fait de ne s'occuper que de la partie données de la ligne. L'opérateur tiers vient donc se brancher à la sortie du filtre dans le central afin de ne récupérer que le trafic ADSL, la partie voix classique restant à la charge de France Telecom à qui vous payez encore l'abonnement téléphonique puisqu'il est encore gestionnaire de la ligne.
    Le degroupage total: Ici, l'opérateur tiers prend totalement en charge la ligne téléphonique en la louant à France Telecom (à qui vous ne payez plus d'abonnement). Il récupère l'ensemble des données mais aussi la voix (la voix est généralement délaissée au profit de services VoIP, passant par la partie données. En toute logique, quelque soit l'opérateur, un service voix classique pourrais encore être proposée).


    Bon ensuite, on reprend le schéma plus classique : DSLAM, BAS, routeur...

    3.) L'affaiblissement : un fléau pour le débit
    Le passage d'un courant dans un conducteur provoque automatiquement des pertes par effet Joule en raison du phénomène de résistance au passage de ce courant. Si le courant en question est un signal ADSL et que le conducteur est une paire de cuivre, la puissance de ce signal va diminuer, on appelle cela l'affaiblissement.

    L'affaiblissement du signal ADSL est un paramètre déterminant pour la qualité de service. Il se mesure en dB (décibels) et il régit en effet la vitesse disponible sur la ligne concernée et dépend principalement de deux grandeurs : la longueur de la ligne et la section de câble utilisée pour construire cette ligne.
    Plus la longueur du câble est importante, plus la résistance électrique du conducteur (autrement dit de la paire de cuivre) augmente. Ce qui a pour conséquence au final d'affaiblir le signal et de diminuer le débit disponible.
    Ensuite, la section de câble quant à elle produit le même effet, mais indirectement. Elle détermine la capacité du câble a résister sur une certaine distance. Par conséquent, plus cette section est faible, moins le câble pourra résister au passage du courant et plus le débit sera faible.
    En France, un compromis entre cout et capacités à été trouvé autour d'une section de 4/10 de mm, c'est la plus répandue sur la boucle locale. Cependant il en existe aussi d'autres, plus rare que vous pouvez retrouver dans l'article sur l'architecture de la boucle locale.

    Au vu de la disparité des longueurs de lignes sur le territoire, on peut alors imaginer l'hétérogénéité de la qualité de service en France. Les lignes les plus courtes, dont les points de terminaison sont proches des centraux téléphonique seront donc avantagées. Quant aux lignes plus longues, l'éligibilité à un service ADSL n'est même pas garanti.


    L'affaiblissement est une donnée que l'on peut trouver à plusieurs endroits, notamment dans les caractéristiques de son modem ADSL ou même sur le site DegroupTest. Cependant on se propose ici d'utiliser les maths pour le calculer sois-même.
    Tout d'abord, comme dit plus haut, l'affaiblissement est proportionnel à la longueur du conducteur et évolue suivant la racine carré de la fréquence du signal véhiculé. Voici donc ci-dessous les valeurs obtenues en fonction de la section du câble (exprimée en mm) pour la bande de fréquence des 300 KHz (celle de l'ADSL) et sur une longueur d'un Km :

    Pour 4/10 : 15 dB
    Pour 5/10 : 12,4 dB
    Pour 6/10 : 10,3 dB
    Pour 8/10 : 7,9 dB
    (Source : "La paire de cuivre et les interférences" par Wallu).
    On observe bien que les pertes sont moindres avec un câble de 8/10 qu'avec une liaison en 4/10. La section du câble est donc déterminante.

    En connaissance de ces valeurs, le calcul de l'affaiblissement d'une ligne devient relativement simple : La méthode consiste à ajouter les produits des différentes longueurs de chaque section (ces données sont fournies par France Telecom et peuvent être consultées sur des tests de lignes tels que DegroupTest ou MarseilleADSL) par la valeur de l'affaiblissement linéique correspondant à la section. On peut y ajouter un affaiblissement arbitraire pour prendre en compte les raccordements et le jarretierage dans les NRA.

    Une formule sera surement plus évocatrice pour certains, prenons celle établie par l'ARCEP (Source):

    Soit al la valeur de l'affaiblissement linéique pour une section de câble.
    Affaiblissement = (al_{4/10}\,\times\,15)\, \,(al_{5/10}\,\times\,12,2)\, \,(al_{6/10}\,\times\,10)\, \,(al_{8/10})\, \, 1,5


    Il faut bien sur ajouter que l'affaiblissement n'est pas le seul phénomène de perturbation du signal ADSL. Il y a aussi le bruit causé par un écho ou un émetteur radio à proximité des câbles téléphoniques et aussi la diaphonie qui correspond à la perturbation entre paires d'une même gaine.
    Ces deux problèmes n'ont pas d'incidence sur la puissance même du signal mais contribuent à le brouiller. C'est pourquoi des programmes de correction d'erreurs sont mis en place par les différents équipementiers (Alcatel, ECI, ...) pour pallier à ces incidents.

    II.)Applications et évolutions
    1. Les applications
    Les applications du haut-débit sont nombreuses à commencer par l'arrivée de la TV en "haute-définition" puis de la téléphonie sur IP qui sont les plus populaires. Ces deux seules applications ont changé les habitudes de beaucoup de monde : avec une abonnement haut-débit plus un service de téléphonie, on peut s'affranchir totalement de l'abonnement FT par le biais du dégroupage. Bien sur, ce ne sont pas les seules, l'ADSL offre des perspective pour la domotique par exemple, bien qu'elle ne soit pas très développée dans le pays.

    2. ADSL2 et RE-ADSL 2
    L'ADSL 2 est une évolution de la technologie ADSL dans le sens ou elle exploite plus de fréquences que son ainé. Cela se traduit par une augmentation du débit maximal possible. Il est à noter que ce n'est valable que pour les abonnés se trouvant à moins de 3 000m du Central Téléphonique, le cas échéant, les débits proposés sont pratiquement les mêmes que pour l'ADSL classique. Cependant, les débits annoncés tour à tour par les opérateurs tels que 20 Mégas ou même 28 Mégas (pour Free) ne sont qu'exprimés en ATM. Le débit réel que vous pourrez obtenir en IP est légèrement inférieur : 15/16 Megas. Vous vous rendez donc compte que c'est Orange qui se rapproche le plus de la réalité avec ses 18 Megas. Bien entendu, ce ne sont que des débits maximals : il faudrait se trouver à coté du DSLAM pour les obtenir. L'atténuation du signal provoquée par l'usage du cuivre diminue nettement la valeur du débit. On peut le voir sur la figure ci-dessous qui nous présente les différences de débit entre ADSL classique et ADSL 2:

    http://www.infos-reseaux.com/photos/getimg.php?id=72

    Le RE ADSL2 (pour Reach Extended ADSL), appelé à tord RE-ADSL ou READSL est non pas une variante de l'ADSL classique mais bien de l'ADSL2. Il a été conçut pour augmenter la portée des lignes. Nous l'avons vu : lorsque la longueur de la ligne dépasse une certaine distance, le support de transmission est dégradé. Et bien on a pallié à ce problème en "boostant" la partie la plus basse du spectre de fréquences utilisé par l'ADSL 2.
    Il fait l'objet actuellement d'offres commerciales particulières et rentre dans le panel d'Orange depuis quelques temps mais aussi de Free qui migre automatiquement les clients dont la ligne est trop mauvaise pour bénéficier de son offre ADSL2

    Cependant, le RE ADSL 2 ne résout pas en totalité le problème de l'affaiblissement mais ne fait que le repousser : la valeur maximale de l'affaiblissement que votre ligne peut supporter pour être éligible à cette technologie est 78dB (jusqu'en décembre 2005 c'était 75dB mais l'ARCEP à déssidé de repousser la limite pour réduire les zones d'ombre).

    III.)L'ADSL et après
    1. L'émergence de la fibre optique...
    L'année 2007 sera marquée par le lancement des offres FTTH et des réseaux fibre optique grand public. Offrant des perspectives de débits nettement supérieurs à l'ADSL, cette technologie se présente comme une excellente alternative à la paire de cuivre qui montre des signes d'essoufflement. Bien sur, le matériau optique ne possédant pas d'affaiblissement sur les courtes et moyennes distances, il sera facile de résorber les zones d'ombre de l'ADSL. Cependant, comme à l'habitude, seulement les grandes agglomérations pourront en bénéficier dans un premier temps, ce qui provoquera sûrement une double fracture numérique à l'heure ou certains n'ont pas encore accès à l'ADSL. ceci dit, le dégroupage de la boucle locale n'est pas en reste puisque les chiffres du déploiement du réseau Free sont à leur plus haut niveau historique (c.f. l'Observatoire ADSL présent sur ce site).

    2. ... mais aussi du WiMax
    WiMax n'est pas une technologie à part entière (puisqu'elle s'appuie sur les transferts par voie hertzienne, tout comme le WiFi) mais plutôt en ensemble de normes, dont certaines sont encore en chantier. Ces normes définissent le règles des communications hertziennes à haut-débit. C'est aussi un nom commercial pour ces normes (comme l'est WiFi pour la 802.11 de l'IEEE). Principalement basée sur une structure point-multipoints (avec une unique antenne centrale on touche plusieurs points clients présents dans la zone de couverture tels que des PDA ou même des récepteurs domestiques). De ce fait, on peut atteindre des débits de quelques dizaines de Mbits/s sur des rayons de couverture pouvant atteindre les 20km. Rien de plus efficace pour couvrir en haut débit les zones délaissées par l'ADSL classique ou tout simplement difficiles d'accès.
    Bien que ces normes soient encore en chantier, des expérimentations sont actuellement menées en France, ce qui donnera peut-être lieu à une introduction commerciale d'ici peu.

    François Lacombe
    Pour aller plus loin...
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