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Des réseaux locaux aux réseaux étendus (Les
réseaux - Notions de base - Chapitre 7) - 2ème
partie
Modems
Modems standards des PC
Modems câble
Modems RNIS
Modems DSL
Types de transmissions
Communications asynchrones
Communications synchrones
Opérateurs de télécommunications
Lignes téléphoniques classiques
Connexion à distance
Lignes spécialisées
Numérique
DDS
RNIS
T1/T3
xDSL
Des réseaux locaux aux réseaux étendus (Les
réseaux - Notions de base - Chapitre 7) - 2ème
partie
Modems
Au cœur de la communication par ordinateur se trouve un
périphérique appelé modem, dont le nom provient
des deux opérations qu'il assure : la modulation et
la démodulation d'un signal informatique pour lui
permettre de transiter sur une ligne téléphonique
(voir plus bas la section "Modems standards des PC").
De nos jours cependant, la technologie des communications a
dépassé les câbles familiers des poteaux
téléphoniques : il existe en effet des
communications cellulaires, par satellite et – d'un
intérêt tout particulier pour la connexion
réseau – numériques. Avec ces dernières
ont vu le jour de nouveaux types de périphériques de
transmission, souvent appelés eux aussi modems, parce
qu'ils servent d'interface entre un ordinateur et une ligne de
communication, bien qu'ils ne fonctionnent pas de la même
manière que leurs ancêtres. On trouve ainsi des
modems câble, des modems RNIS et des modems DSL. Comme ils
diffèrent de plusieurs manières de leurs homologues
traditionnels, basés sur le téléphone (par
exemple au niveau de la vitesse et des technologies de
communication sous-jacentes), chacun sera décrit
séparément dans les sections suivantes.
Modems standards des PC
Le modem du PC est le plus classique : il s'agit d'un
périphérique qui connecte un ordinateur familial
à l'Internet ou à un réseau d'entreprise, par un
accès à distance. C'est de lui que ces appareils
tiennent leur nom : il module et démodule en effet un
signal de transmission, pour permettre à deux ordinateurs
de communiquer par ligne téléphonique standard.
En quoi un modem est-il nécessaire ? Après
tout, un ordinateur comporte des prises. Ne pourrait-on
simplement l'équiper d'un câble, branché à
une prise téléphonique murale ? Non, car il ne
sait pas (pas encore) parler et ne peut donc sans aide employer
une ligne téléphonique. Il gère ses informations
de manière électronique, sous forme numérique (1
ou 0, activé ou désactivé), alors qu'une ligne
téléphonique – du moins celle qui relie le
central au domicile, par exemple – transporte les signaux
de manière acoustique, sous forme analogique (variant
continuellement).
S'ils veulent donc recourir à une ligne
téléphonique pour communiquer, les ordinateurs
émetteur et récepteur doivent être chacun
équipés d'un modem. Celui qui est rattaché
à l'émetteur convertit son signal numérique (il
le module), en chargeant ces informations sur un signal de
porteuse acoustique (son) qui transite par la ligne
téléphonique. Quand ce signal atteint l'ordinateur
destinataire, son modem décharge (démodule) ces
mêmes informations du signal de la porteuse, puis les
ramène sous la forme numérique que requiert
l'ordinateur. Le processus de modulation et de
démodulation d'un signal est illustré à la
figure 7-2. Pour en faciliter la compréhension, les modems
de chaque ordinateur figurent à l'extérieur, sous
forme de petites boîtes. En réalité, un modem
peut être soit un boîtier externe, soit une carte
interne insérée dans un connecteur d'extension.
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Figure 7.2 Les modems modulent et
démodulent les transmissions d'ordinateur à
ordinateur, en convertissant les signaux numériques
(1010101) sous forme analogique (sinusoïde), et vice
versa.
La connexion entre ordinateur et modem se fonde en
général sur la norme RS-232-C, qui définit leur
interface. Dans son jargon, le modem est appelé DCE (Data
Communications Equipment) et l'ordinateur DTE (Data Terminal
Equipment). RS-232-C, qui définit des connexions au niveau
de la couche Physique, est depuis longtemps la norme de facto
pour les imprimantes et les communications par modem. Elle a
été ensuite étendue sous l'appellation de norme
RS-232-D, qui requiert un test supplémentaire
d'échange de signaux entre modems, ainsi qu'un type
particulier de connecteur. RS-232, comme on la désigne
souvent, est approuvée par l'EIA et équivaut aux
spécifications V.24 et V.28 des modems de l'ITU.
Modulation de l'onde. Depuis les années 80, la
vitesse des modems a été considérablement
accrue, passant d'un très faible 300 bps (bits par
seconde) aux 56 Kbps (milliers de bits par seconde), maximum
aujourd'hui autorisés sur la bande passante de 3 000
Hz (hertz) environ, allouée aux communications vocales sur
ligne téléphonique.
Une partie de cette augmentation (mais non sa totalité,
comme vous le verrez à la section suivante) résulte
d'une plus grande sophistication dans la modulation du signal
de la porteuse, ce qui permet d'y charger de plus en plus de
bits. Ces différentes formes de modulation sont
fascinantes, mais complexes. À la base toutefois, elles
modifient toute l'onde porteuse, de façon à ce que
cette altération représente la valeur d'un seul bit,
1 ou 0. La manière dont cette onde est modifiée
détermine la quantité d'informations qu'elle
transporte à tout moment donné.
Pour visualiser le fonctionnement de la modulation, imaginez
une onde, telle que celle qui se répète
indéfiniment sur l'écran d'un oscilloscope ;
elle ondule et conserve toujours la même taille, ou
amplitude, et se reproduit à l'identique, à
intervalles réguliers ou fréquences, comme dans
l'illustration suivante.
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Supposez maintenant que l'onde soit modifiée d'une
certaine manière :
-
Les pics et les creux (maxima et minima) sont de plus en
plus rapprochés ou de plus en plus écartés.
C'est en quoi consiste la modulation de fréquence de
l'onde. Dans un signal acoustique, les changements de
fréquence seront perçus comme des variations de
timbre.
-
Les pics et les creux sont de plus en plus hauts et de
plus en plus bas. C'est en quoi consiste la modulation
d'amplitude (hauteur) de l'onde. Dans un signal acoustique,
ces décalages seront perçus comme des modifications
de volume.
Ces deux méthodes sont mises en œuvre par les
modems modulant un signal. La modulation de fréquence,
connue sous l'appellation FSK (Frequency Shift Keying), utilise
différentes fréquences pour représenter des 1 et
des 0. La modulation d'amplitude (AM ou Amplitude Modulation),
appelée aussi ASK (Amplitude Shift Keying), recourt à
plusieurs amplitudes d'onde pour représenter des 1 et des
0. Ces deux formes de modulation permettent de transmettre
jusqu'à 2 400 bps.
Des techniques plus complexes que celles-ci servent aux
modems transmettant à des vitesses plus grandes. Dans
l'une, PSK (Phase Shift Keying ou Encodage par modulation de
phase), des modifications de phase de l'onde (déphasages)
– la partie de l'onde qui passe à un maximum, un
minimum, etc – représentent l'information. DPSK
(Differential Phase Shift Keying ou Encodage par modulation de
phase différentielle) en est une variante ; elle
dépend du déphasage, dans lequel le changement est
relatif à l'état précédent de l'onde.
Grâce à ce déphasage, un modem peut transmettre
2 bits par changement de phase, ce qui permet une vitesse
maximale de 4 800 bps.
On mentionnera encore QAM (Quadrature Amplitude Modulation
ou Modulation d'amplitude en quadrature), où et tant phase
que l'amplitude de l'onde servent à créer ce que l'on
appelle une constellation de points. Celle-ci ressemble à
l'illustration suivante, où les anneaux internes ou
externes des points représentent deux amplitudes
différentes, et les lignes à 45° des changements
de phase.
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Comme vous le voyez, une constellation QAM comporte 16
points de signaux distincts. Bien qu'ils soient de
visualisation difficile, ces points de signaux peuvent servir
à représenter quatre bits distincts de
données.
Les techniques de modulation de ce type sont utilisées
par les modems standards basés sur le téléphone,
pour transmettre de 4 800 bps à
9 600 bps. La même technique se trouve encore
dans les modems câble, plus rapides, qui ont recours
à la télévision par câble pour support de
transmission.
Pour des vitesses dépassant 9 600 bps, l'astuce
consiste à augmenter le nombre de points de signaux dans
la constellation. À 14 400 bps, par exemple, le
modem emploie une constellation de 64 points. Comme la
constellation, pour des vitesses à ce niveau ou au-dessus,
comporte de très nombreux points de signaux, certains
modems utilisent une variante de QAM appelée trellis-coded
modulation, qui rend possibles le contrôle d'erreur et le
codage des données.
Transmissions par modem. En plus de leur tâche
principale (consistant à moduler et démoduler les
signaux), les modems communiquent selon l'une des formes
suivantes :
-
Simplex désigne une transmission à sens unique.
Comme vous pouvez l'imaginer, elle se limite aux situations
dans lesquelles les informations doivent être
reçues, mais non envoyées ; ce n'est donc pas
une option viable pour des communications
bidirectionnelles.
-
Half-duplex désigne la transmission
bidirectionnelle, où expéditeur et destinataire
transmettent chacun à leur tour. Elle équivaut
à une conversation où les deux interlocuteurs ne se
coupent pas la parole.
-
Full duplex, grâce auquel les transmissions sont
plus rapides, permet la transmission dans deux directions en
même temps – comme si deux interlocuteurs
parlaient simultanément, en supposant que chacun entende
et parle en même temps. Le processus peut paraître
chaotique, mais ce n'est pas le cas.
Outre des fonctionnements sous formes simplex ou duplex et
des transmissions à différentes vitesses, les modems
sont aussi dotés d'une certaine "intelligence", dans la
mesure où ils comprennent et utilisent certaines commandes
pour indiquer leur état – par exemple lorsqu'ils
sont prêts à recevoir ou à émettre,
lorsqu'ils activent le contrôle d'erreur, etc. L'ensemble
le plus usuel de ces commandes est baptisé commandes
Hayes, d'après le nom du constructeur de modems devenu le
standard de facto. Lorsqu'elles s'affichent aux yeux des
utilisateurs dans certains programmes de communication ou sur
la façade des modems externes, elles se présentent de
la sorte :
-
CD (Carrier Detect ou Détection de la
porteuse) : le modem est en ligne et prêt à
l'emploi.
-
CTS (Clear To Send ou Prêt à
émettre) : le modem est prêt à recevoir
des données de l'ordinateur auquel il est
relié.
-
RD (Receiving Data ou Réception des
données) : le modem reçoit les données
transmises.
-
SD (Sending Data ou Envoi des données) : le
modem est en train de transmettre des données vers un
autre modem.
-
RD et SD sont accompagnés de lumières
clignotantes, sur le modem ou, dans Windows 95/98, d'une
icône clignotante et d'un indicateur sur la Barre des
tâches.
Modems standards. Depuis qu'ils sont associés
aux PC, les modems relèvent de deux jeux de standards. On
leur a d'abord appliqué, vers la fin des années 70 et
au début des années 80, un ensemble de standards de
fait, développé par AT&T. Désignés sous
le terme de standards Bell, ceux-ci concernaient les modems
opérant à 300 et 1 200 bps (ils
étaient donc fort lents, mais les utilisateurs de PC de
cette époque avaient du mal à concevoir une vitesse
aussi fabuleuse que 1200 bps !).
Par la suite, ces standards se retrouvèrent sous
l'autorité du CCITT (aujourd'hui rattaché à
l'ITU) qui a développé et publié une série
de recommandations, connue sous le nom de V series. Ce sont ces
standards qui servent maintenant aux modems conçus pour un
usage sur un réseau téléphonique public. Parmi
ces recommandations, on distingue :
-
V.21, qui définit les modems duplex à 300
bps.
-
V.22, qui définit les modems duplex à
1 200 bps opérant sur le réseau
téléphonique public et les lignes
spécialisées.
-
V.26bis, qui définit les modems half-duplex à
1 200/1 400 bps.
-
V.26ter, qui définit les modems full-duplex à
1 200/2 400 bps.
-
V.27ter, qui définit les modems à
2 400/4 800 bps.
-
V.32bis, qui définit les modems opérant
jusqu'à 14,4 Kbps.
-
V.34, qui définit les modems opérant
jusqu'à 28,8 Kbps.
-
V.35, qui définit l'interface de communication des
données pour des modems opérant à 56 Kbps
ou plus.
-
V.42bis, qui définit la compression des données
utilisée par les modems à grande vitesse.
-
V.90, qui définit la transmission à
56 Kbps, comme le décrit la section suivante, et
combine les deux technologies utilisées dans les
transmissions à 56 Kbps : x2 de 3Com/US
Robotics et K56flex de Rockwell.
Remarque. Le bis ou le ter de ces recommandations
indique que le nombre se rapporte à une révision
(bis) ou à une révision de révision (ter) de la
recommandation d'origine.
Modems à 56 Kbps. Les modems aujourd'hui
les plus rapides en fonctionnement sur des lignes
téléphoniques analogiques sont capables de recevoir
des informations à 56 Kbps, bien que la vitesse
pratique la plus rapide sur ces supports soit supposée se
situer autour des 33,6 Kbps. Comment est-ce
possible ? En grande partie, du fait de modifications
introduites par des opérateurs
téléphoniques.
Dans les décennies précédentes, ils ont
systématiquement adopté des technologies
numériques, là où c'était
réalisable : dans les centraux téléphone et
les infrastructures de commutation. De nos jours, la plus
grande partie du réseau téléphonique est donc
numérique, les lignes de cuivre analogiques ne figurant
que dans la partie du réseau téléphonique
appelée boucle locale analogique – la partie du
câblage liant le central au domicile.
En raison des connexions numériques internes des
sociétés de téléphone, les modems à
56 Kbps opérant dans une connexion à 56 Kbps de
bout en bout (c'est-à-dire où des technologies à
56 Kbps sont acceptées par l'expéditeur et le
destinataire) peuvent dépendre de la réception d'un
flux de données qui a voyagé d'un serveur de
réseau (disons, un serveur Internet) par le réseau
téléphonique sous forme purement numérique. En
d'autres termes, les données ne nécessitent qu'une
conversion analogique-numérique dans leur trajet du
serveur au destinataire, même lors de leur
déplacement sur le réseau téléphonique. Ce
n'est que lorsque la transmission quitte la société
du téléphone qu'elle est convertie de numérique
en analogique, au moyen d'une conversion "propre", dans
laquelle le signal numérique est converti en signal
analogique correspondant constitué d'un nombre clairement
délimité – 255 – de valeurs analogiques.
Ce type de conversion n'entraîne pas de perte de vitesse.
Et c'est sous cette forme que le signal voyage alors sur la
connexion de la société de téléphone au
bureau de l'utilisateur final, où se produit la conversion
d'analogique en numérique.
Toutefois, en raison de la nature des transmissions à
56 Kbps, cette vitesse n'intervient que dans une
direction : en aval. Autrement dit, le flux des
informations allant du réseau téléphonique au
modem peut effectivement se produire à 56 Kbps (en
supposant que les technologies 56 Kbps soient
implémentées sur la connexion). En revanche, le flux
des informations en amont, qui remontent du modem au
réseau téléphonique et au-delà ne peut
excéder les 33 Kbps, car il requiert plus qu'une
simple conversion de numérique en analogique et que ces
conversions sont sujettes à un effet, appelé "bruit
de quantification", qui dégrade l'efficacité de la
conversion du signal et réduit la vitesse de
transmission.
Les technologies à 56 Kbps s'avèrent
efficaces tant que :
-
Elles sont employées de bout en bout.
-
La connexion au serveur est numérique.
-
La ligne téléphonique n'est pas bruyante.
Modems câble
Contrairement aux modems standards et à leurs
frères plus rapides à 56 Kbps, les modems
câble ne dépendent aucunement du réseau
téléphonique. Ils se servent des connexions sur le
câble (de la télévision par câble) pour
transférer leurs informations. Bien plus rapides que les
modems téléphoniques classiques, ils peuvent
télécharger des informations à des vitesses
allant de 10 à près de 36 Mbps.
Un modem câble connecte en général un PC
à une prise murale de câble. Bien qu'il s'agisse bien
d'un modem, dans la mesure où il module et démodule
un signal de transmission, il est aussi en partie d'autres
choses : une carte réseau, par exemple, car il se
connecte à une carte réseau Ethernet 10BaseT
installée dans le PC.
Un modem câble, tout comme un modem à 56 Kbps, est
plus rapide dans la réception que dans l'émission.
Bien que la vitesse de la réception puisse atteindre les
36 Mbps, comme nous l'avons vu précédemment,
celle de la réception se révèle
considérablement plus lente. Même si les 10 Mbps
sont possibles, un maximum de 2 Mbps demeure le plus
vraisemblable.
Une connexion modem par câble requiert :
-
Un PC doté d'une carte Ethernet et d'un modem
câble qui lui soit connecté.
-
Une connexion du modem câble à la prise
murale.
-
Un câble de branchement (dans la maison), conduisant
à un câble de distribution de voisinage, lequel est
à son tour connecté à un câble de
réseau urbain plus important.
-
Un contrôleur de tête de réseau chez le
câblo-opérateur, qui envoie le signal sur le
câble et régule également les transmissions
envoyées par le modem câble.
La télévision par câble est une technologie
de diffusion à large bande ; comment travaille un
modem câble avec les supports et équipement qui vous
montrent par ailleurs les actualités et le match de
football du dimanche ? Cette technologie repose sur la
télévision par câble, qui opère sur une
plage de fréquences entre 40 MHz et 550 MHz, divisée
en bandes de 6 MHz, dont chacune peut servir à un
canal de télévision – mais aussi, à des
transmissions par modem (tant que ne les occupe pas une
diffusion télévisée). Dans une transmission en
aval, le contrôleur tête de réseau module le
signal et le charge sur une bande inutilisée de 6 MHz. De
nombreuses combinaisons de modulations sont en usage : la
plus commune est QPSK (Quadrature Phase Shift Keying, ou
Encodage en quadrature par modulation de phase), qui permet des
transmissions jusqu'à 10 Mbps ; la plus rapide,
mais la plus sensible au bruit, est 64QAM (Quadrature Amplitude
Modulation, ou Modulation d'amplitude en quadrature) avec 64
points de constellation, ce qui autorise des transmissions
jusqu'à 36 Mbps. Quelle que soit la manière dont
elle est modulée, la transmission voyage sur le câble
du réseau urbain, le câble de distribution et le
câble de branchement, jusqu'à ce qu'elle atteigne le
modem câble, qui démodule le signal et passe la
transmission au PC par une connexion Ethernet 10BaseT.
Inversement, durant une transmission en amont, le modem
câble prend des ordres du contrôleur tête de
réseau, qui lui indique quand il peut transmettre, pendant
combien de temps et la bande de fréquence qu'il peut
utiliser.
Modems RNIS
RNIS (Réseau Numérique à Intégrations de
Services) est une technologie de communication que nous
examinerons plus en détail dans la suite de ce chapitre,
mais que nous mentionnons ici en rapport avec l'adaptateur
– souvent appelé, de façon trompeuse, modem
RNIS – qui connecte un PC à ce type de ligne de
communications et permet une bande passante allant jusqu'à
2 Mbps.
La carte RNIS, appelée aussi adaptateur de terminal ou
TA (Terminal Adapter), n'est en rien un modem, même si
elle sert à envoyer et recevoir des transmissions et, dans
le cas d'une unité externe, si elle se comporte comme un
modem dans le sens où elle interagit avec le logiciel de
communication de l'ordinateur. Au lieu de moduler et de
démoduler les transmissions comme le fait un modem, une
carte RNIS sert de périphérique adaptant les signaux
– transmis sur plusieurs canaux de communication
distincts – aux standards de communication compris par
l'ordinateur. Elle peut être soit interne, sous la forme
d'une carte d'extension, soit externe, sous celle d'une
unité distincte connectée au port série ou
parallèle de l'ordinateur.
Modems DSL
Tout comme RNIS, DSL (Digital Subscriber Line) est une
technologie de communication numérique (nous la
décrirons plus en détail dans la sous-section "xDSL",
dans la suite de ce chapitre). Tout comme RNIS encore, DSL est
rapide (avec une vitesse de transfert en aval de plus de
7 Mbps) et nécessite une manière de modem pour
son fonctionnement. En fait, DSL en requiert deux – l'un
connecté à l'ordinateur qui accède à
l'Internet ou à un autre réseau, l'autre
(géré par la société du
téléphone) installé à l'autre
extrémité du câblage en cuivre allant du
domicile ou du bureau de l'abonné à la
société de téléphone.
Les modems DSL sont des cartes installées dans
l'ordinateur, qui s'apparentent aux modems
téléphoniques classiques, dans la mesure où ils
connectent la machine à une prise murale
téléphonique standard. Toutefois, comme les
transmissions DSL sont entièrement numériques, ces
modems n'ont pas à convertir les transmissions. De plus,
ils peuvent être équipés d'une puce,
appelée diviseur (splitter en anglais), qui scinde
littéralement la ligne téléphonique en deux (une
partie pour la voix, l'autre pour les données), de sorte
que les communications du modem n'interfèrent pas avec des
appels vocaux normaux.
Types de transmissions
Bien que modems et périphériques analogues soient
à la base des communications d'ordinateur à
ordinateur, ils ne se contentent pas d'échanger n'importe
comment des flux de données. Un modem n'en appelle pas un
autre pour lui transmettre un avertissement. L'autre ne se
contente pas non plus, une fois contacté, d'absorber tout
ce que l'expéditeur lui transmet.
Comme des êtres humains, les modems doivent opérer
d'une manière que tous deux comprennent, et échanger
des données sous une forme que tous deux puissent
reconnaître et manipuler. Les règles du jeu –
dictées par les normes et protocoles, naturellement
– sont assez complexes au niveau du flux effectif des
bits et des octets ; de manière plus
générale, les transmissions par modem se scindent en
deux types de base : asynchrones et synchrones (en
parallèle presque exact avec la manière dont les
êtres humains communiquent). Des deux, les transmissions
asynchrones sont les plus communes ; c'est pourquoi elles
constituent un bon point de départ.
Communications asynchrones
Est asynchrone – comme on s'en doute – ce qui
n'est pas synchrone, c'est-à-dire qui n'est pas soumis au
temps. Dans les communications entre ordinateurs, cela signifie
que récepteur et émetteur dépendant de
communications asynchrones n'ont pas à se synchroniser
avant de réaliser une transmission. L'expéditeur peut
transmettre lorsqu'il est prêt, s'arrêter, puis
reprendre sa transmission après un laps de temps
indéterminé ; l'ordinateur destinataire
étant capable de détecter où, dans le flux des
bits transmis, un octet particulier– représentant un
caractère – débute et se termine.
Cette histoire de bits et d'octets, de débuts et de
fins, peut sembler impénétrable, mais c'est en fait
l'un des aspects des communications d'ordinateurs les plus
faciles à comprendre. Pour commencer, examinons la
chaîne suivante de bits d'une transmission (il s'agit des
équivalents binaires des lettres h et i) :
h i
0110 1000 0110 1001
Ces 1 et 0, selon diverses combinaisons, sont habituellement
utilisés en groupes de huit pour former de plus grandes
unités, appelées octets. Comme vous le savez sans
doute, un octet représente généralement un seul
caractère : une lettre telle que a, b ou c, un nombre
tel que 1, 2 ou 3, une marque de ponctuation ou un symbole
spécial tel que ?, !, et %, voire certains
caractères non imprimés, tels que ceux qui
amènent un ordinateur à émettre un son, à
reconnaître la touche echap, etc.
Naturellement, ces 1 et 0 ne sont pas de vrais nombres. Dans
les communications, ils peuvent être représentés
par des changements de fréquences, des modifications
d'amplitude, des changements de phase ou une combinaison de ces
éléments, comme dans le cas d'une modulation
d'amplitude en quadrature. Dans l'ordinateur, ces mêmes
"atomes" d'informations numériques sont
représentés par de petites variations de tension.
Comme toutes ces informations se ramènent à des
chaînes constituées uniquement de deux chiffres
binaires, rien dans l'une d'elles n'indique où débute
et où s'achève un octet particulier.
Comment procède alors un ordinateur expéditeur
pour indiquer au destinataire où commence et se termine un
caractère particulier, s'il transmet de manière
asynchrone et, par conséquent, ne peut recourir à la
synchronisation pour le distinguer d'un autre ? La
réponse est donnée par ce que l'on appelle les bits
de départ et les bits d'arrêt. Ces bits – en
fait ces signaux – encadrent ceux qui constituent un
caractère. Le bit de départ indique le début
d'un caractère et celui ou ceux d'arrêt (il peut y en
avoir 1, 1,5 ou 2) marquent la fin du caractère. Entre
bits de départ et bits d'arrêt se trouvent les bits
représentant le caractère lui-même et,
facultativement, un bit supplémentaire, appelé bit de
parité, qui sert au contrôle d'erreur. Un octet
transmis de façon asynchrone peut alors être
représenté par un diagramme comme celui qui suit (les
cases noires sont les bits de départ et d'arrêt, les
grises ceux qui constituent effectivement le caractère, la
blanche le bit optionnel de parité).
.gif)
Les modems s'appuient en général sur des
transmissions série asynchrones, indiquées pour des
lignes téléphoniques ( "série" signifie
simplement qu'ils transmettent et reçoivent des bits en
série, l'un après l'autre). La norme RS-232, que nous
avons vue précédemment, joue ici encore un rôle
car elle régit ce type de communications série
asynchrones. Elle définit les lignes électriques, les
broches et les caractéristiques des signaux en usage dans
ce type de transmission et, pour ce qui nous concerne, la
manière dont les modems doivent opérer pour que des
communications asynchrones se produisent.
Communications synchrones
Si la transmission asynchrone est la norme des
communications de modem à modem, les systèmes
numériques et les réseaux dépendent plutôt
de communications synchrones. Cette méthode permet des
transmissions plus rapides, mais elle se révèle aussi
plus complexe et plus coûteuse.
À la différence des transmissions asynchrones,
où les blocs fonctionnels sont constitués d'octets
délimités par des bits de départ et des bits
d'arrêt, les transmissions synchrones se fondent sur des
trames – blocs de bits séparés par des
intervalles de temps égaux. Pour communiquer de façon
synchrone, les ordinateurs expéditeur et destinataire
doivent coordonner leurs efforts, en recourant à une
synchronisation basée sur leur horloge interne. Avant et
pendant la transmission, ils se servent de caractères de
synchronisation spéciaux, tant pour enclencher la
communication que pour exécuter des tests périodiques
sur la réalité de la synchronisation.
Les transmissions synchrones s'appuient sur des protocoles
gouvernant le format des trames et spécifiant aussi les
informations de contrôle et de détection des erreurs
incluses dans chacune des trames transmises. Voici les
protocoles synchrones fréquents, opérant au niveau de
la couche Liaison :
-
SDLC (Synchronous Data Link Control). Ce protocole a
été développé par IBM, pour son
modèle de réseau SNA (Systems Network
Architecture), afin de permettre à ses
équipements de différents types de communiquer.
SDLC est un protocole orienté bit, car les
informations sont transmises sous forme d'un flux de bits,
non d'un flux de caractères basé sur une
méthode particulière de codage, telle que l'ASCII
(American Standard Code for Information Interchange). Comme
les bits n'ont pas de point de référence en
termes de jeu de caractères, SDLC, tout comme d'autres
protocoles orientés bits, en comporte des
séquences spéciales qui remplacent les
caractères de contrôle. Une trame SDLC est
organisée comme le montre l'illustration suivante (les
cases grises sont des champs de 1 octet appelés
drapeaux ; ils marquent le début et la fin de la
trame).
.gif)
SDLC se fonde sur le concept de nœuds primaires,
contrôlant les transmissions sur le réseau, et de
nœuds secondaires, qui ne peuvent rien transmettre
tant que la permission ne leur en a pas été
donnée par le nœud primaire.
On trouve ce protocole à la fois dans les situations
où des systèmes centraux communiquent avec
plusieurs terminaux, et dans les connexions point à
point (directes) entre expéditeur et destinataire. Il
est largement en usage dans les réseaux fermés,
tels que les réseaux d'entreprise.
-
HDLC (High-level Data Link Control). HDLC est une
extension de SDLC, qui a été approuvée par
l'ISO. Tout comme SDLC, HDLC est un protocole orienté
bit. Toutefois, à la différence de son
précurseur, il est plus largement utilisé dans le
public que dans les réseaux privés fermés.
HDLC existe en plusieurs sous-ensembles ou versions, dont
l'une, connue sous l'appellation HDLC NRM (Normal Response
Mode), correspond à SDLC dans la mesure où elle
supporte le même type de relation maître/esclave
entre nœuds. Toutefois, la plupart des
références à SDLC désignent
généralement le sous-ensemble LAPB (Link Access
Procedure Balanced), qui supporte les communications
full-duplex, poste à poste, dans lesquelles
expéditeur et destinataire n'ont pas le contrôle
l'un de l'autre. HDLC (version LAPB) s'emploie dans les
réseaux publics à commutation de paquets X.25, que
nous décrirons au chapitre suivant. Une trame HDLC est analogue
à une trame SDLC.
-
Bisync (Binary synchronous communications
protocol). Bisync, qui a été remplacé par
SDLC, était le premier concurrent des protocoles
originels d'IBM. À la différence de ses descendants
SDLC et HDLC, il s'agit d'un protocole orienté octet,
dans lequel les caractères sont codés soit en
ASCII, soit en EBCDIC d'IBM (Extended Binary Coded Decimal
Interchange Code), méthode bien connue d'encodage pour
les systèmes centraux dans laquelle 8 bits servent
à coder numériquement les 256 caractères
possibles. Les messages bisync sont de longueur variable,
mais ils débutent et se terminent toujours par des
caractères de synchronisation. Le début du texte du
message est précédé d'un caractère de
contrôle, appelé STX, et sa fin est suivie d'un
autre caractère de contrôle, ETX, suivi d'un
ensemble de caractères inclus pour s'assurer que la
transmission a correctement eu lieu. L'illustration qui suit
montre la structure d'une trame bisync (les caractères
de synchronisation sont en gris clair, le texte du message en
gris sombre).
.gif)
Maintenant que nous avons traité du messager (le modem)
et de la méthode (le type de transmission), il nous reste
à aborder brièvement les supports mêmes qui
permettent la livraison de courrier électronique, de
documents, mais aussi de séquences audio ou vidéo au
moyen du réseau.
Opérateurs de télécommunications
Dans le monde des réseaux étendus et des
communications, tout se réduit en fin de compte à des
opérateurs de télécommunications. Chaque fois
qu'un modem se connecte, par téléphone ou
micro-ondes, un fournisseur de télécommunications est
impliqué. La seule autre alternative aux opérateurs
téléphoniques dans la connexion à un réseau
est offerte par les modems câble. Ce type de connexions
ayant précédemment été décrit, les
sections qui suivent vont aborder tous les autres, qui
dépendent, d'une manière ou d'une autre, de
sociétés de télécommunication (fournissant
à l'heure actuelle aussi bien des communications
analogiques que numériques).
Lignes téléphoniques classiques
La communication analogique par modem suppose
généralement le recours au service
téléphonique classique que fournit la
société du téléphone. À l'origine
destiné aux communications vocales, cet appareil s'est
révélé, au cours de la décennie
passée, inestimable pour les télétravailleurs
qui ont besoin d'un accès distant aux réseaux
d'entreprise. Naturellement, il est aussi de grande importance
pour tous ceux qui, de chez eux, veulent explorer sur le Web,
lire leur courrier électronique, bavarder en ligne avec
d'autres ou effectuer des achats.
Connexion à distance
La connexion réseau à distance (dial-up
networking) consiste à appeler son bureau ou à
accéder à l'Internet au moyen d'un modem. L'appel
établit une connexion temporaire entre l'appelant et
l'ordinateur distant, qui prend fin dès que l'appelant
raccroche. La connexion au réseau à distance par
téléphone sert à ceux qui ont besoin d'un
accès distant à un réseau d'entreprise ;
elle peut convenir à connecter deux réseaux locaux de
façon intermittente, même si la longueur de la
connexion et la quantité de données
transférées peuvent être dissuasives en termes
de coûts et de temps.
Lignes spécialisées
Les lignes spécialisées ou louées constituent
une amélioration de la connexion réseau à
distance. Lorsqu'un client loue une ligne à une
société de téléphone, cette dernière
est consacrée à temps plein à son usage. Sa
qualité et la vitesse à laquelle les données
peuvent y être transférées sont plus grandes que
sur des lignes téléphoniques. La vitesse de
transfert, par exemple, peut aller de 56 Kbps à
plusieurs mégabits par seconde. Son coût est
naturellement plus élevé.
On dit souvent des lignes louées qu'il s'agit de
connexions directes, non routées par le système de
commutation de la société du téléphone.
Bien que ce puisse être vrai, les connexions à longue
distance sont habituellement routées par des circuits
commutés, même si les résultats donnent
l'impression d'une connexion dédiée.
On voit en outre souvent dans les lignes
spécialisées des versions permanentes de lignes
téléphoniques pour l'accès distant, mais les
communications numériques, RNIS et T1, sont elles aussi
des lignes louées, dans le sens où elles sont
réservées à l'usage d'un seul client.
Numérique
Les communications numériques sont aujourd'hui un sujet
à la mode. Pourquoi ? Du fait de leur vitesse. Suite
à la vogue de l'Internet, le monde entier désire plus
de rapidité : pour les connexions, pour les temps de
téléchargement et, si possible, pour les temps de
chargement vers le serveur. Au fur et à mesure que
croît l'intérêt pour la Toile, même les
modems à 56 Kbps semblent trop lents et il est
fréquent de voir les fournisseurs de services Internet
proposer à leurs abonnés potentiels des lignes T1.
Comme les entreprises, dans le monde professionnel, surtout
celles qui ont une taille nationale et internationale,
dépendent de plus en plus du réseau, leurs besoins en
vitesse, en sécurité et en fiabilité dans ce
domaine croissent eux aussi. Voilà ce qui explique
l'intérêt du numérique, dont il existe plusieurs
options.
DDS
Les lignes DDS (Digital Data Service) sont
dédiées ; ce sont des connexions point à
point qui utilisent des communications synchrones pour fournir
des vitesses de transfert de données jusqu'à
56 Kbps. Tout comme les lignes T1, décrites dans la
suite de ce chapitre, les lignes DDS recourent à un
périphérique en deux parties, appelées CSU
(Channel Service Unit) et DSU (Data Service Unit), pour
connecter deux réseaux. Cet appareil, désigné
souvent des simples lettres CSU/DSU, remplace le modem et
effectue les tâches suivantes :
-
La partie CSU intervient entre le DSU et la ligne de
télécommunications à chaque
extrémité de la connexion. Sa tâche consiste
à traiter les signaux envoyés sur la ligne
numérique et à isoler cette dernière des
problèmes issus de l'équipement réseau.
-
La partie DSU du périphérique intervient entre
le réseau – en fait, le pont ou routeur qui
transmet les paquets provenant du réseau – et le
CSU. Sa tâche consiste à convertir les données
du format informatique (qui convient aux réseaux) au
format nécessaire à la transmission synchrone. Le
DSU contrôle aussi le flux des données vers le
CSU.
La figure 7-3 montre comment s'ajustent les différentes
parties d'une connexion DDS.
.gif)
Figure 7.3 Une connexion DDS
dépend d'une unité CSU/DSU à chaque
extrémité pour intervenir entre le réseau et la
ligne numérique.
RNIS
Bien que RNIS – Réseau Numérique à
Intégration de Services – existe depuis longtemps
(1984), ce n'est que durant les dernières années
qu'il est véritablement devenu une option. Il a
été développé pour fournir un service
numérique de bout en bout sur un réseau
téléphonique et est conçu pour livrer de la
voix, des données et des images, y compris de la
vidéo, à une vitesse de 64 Kbps.
Disponible sous deux formes, désignées par les
termes BRI (Basic Rate Interface) et PRI (Primary Rate
Interface), RNIS se caractérise par la façon dont sa
bande passante se divise en plusieurs canaux. Dans sa forme
BRI, il existe deux canaux : B (dorsale), qui transportent
des données à la vitesse de 64 Kbps, et D
(données ou delta), qui transporte les signaux et autres
informations de contrôle, à la vitesse de
16 Kbps. BRI est le type de RNIS typique que l'on trouve
habituellement chez les particuliers.
.gif)
Dans sa forme PRI, la ligne est divisée en de plus
nombreux canaux, dont le nombre exact varie suivant l'endroit
du monde où le service est fourni. En Amérique du
Nord et au Japon, PRI comporte 23 canaux B et un canal D,
opérant tous à 64 Kbps. En d'autres parties du
monde, y compris en Europe, PRI consiste en 30 canaux B et un
canal D. La forme PRI de RNIS est généralement
utilisée pour connecter un PBX (autocommutateur)
d'entreprise à la société de
téléphone.
Bien que, comme nous l'avons expliqué
précédemment, RNIS ne nécessite pas de modem, il
lui faut toutefois un adaptateur terminal. Ce dernier convertit
les signaux RNIS sous un format standard tel que RS-232, requis
par l'équipement du type ordinateur. Pour compliquer les
choses, cet adaptateur se situe en fait entre l'unité RNIS
connue sous l'appellation de périphérique NT1
(Network Terminaison 1) et un équipement non RNIS, tel que
l'ordinateur. Bien que la technologie soit assez complexe, le
NT1 prend le signal RNIS voyageant de la société de
téléphone sur deux câbles (désignés
par les termes interface U) et le convertit pour que s'en
servent quatre câbles (désignés par les termes
interface S/T), qui le transportent à leur tour de la
prise murale à l'adaptateur RNIS.
Il est important de se rappeler à propos de RNIS
que :
-
Il est numérique.
-
Il est divisé en deux canaux B et un canal D (BRI),
ou en 23 ou 30 canaux et un canal D (PRI).
-
Il transporte la voix, les données et la
vidéo.
-
Il est utilisé à la fois par des abonnés
individuels et des entreprises.
-
Il coûte moins cher que l'option qui suit : le
service T1.
T1/T3
T1, auquel on se réfère parfois sous le nom de
porteuse T-1, a été développé par les
laboratoires Bell et introduit dans les années 60 comme
méthode permettant à des câbles
téléphoniques de transporter plusieurs conversations
à la fois. Aujourd'hui, T1 est l'une des technologies les
plus largement répandues – et l'une des plus
onéreuses – dans les communications numériques.
Beaucoup plus rapides que RNIS, les lignes T1 transportent les
informations à la vitesse de 1,544 Mbps.
T1 a été à l'origine conçu pour des
transmissions full-duplex sur quatre câbles de cuivre en
paire torsadée, deux destinés à l'envoi, deux
à la réception. Toutefois, à l'heure actuelle,
les lignes T1 peuvent aussi être des câbles de fibres
optiques, des câbles coaxiaux et des micro-ondes.
Pour atteindre cette vitesse de transmission importante, T1
multiplexe 24 canaux distincts de 64 Kbps en un seul flux
de données numérique. Chacun des 24 canaux est
échantillonné 8 000 fois par seconde, et
l'échantillon transmis sous forme d'une trame de
192 bits séparée de la suivante par 1 bit.
(Détail amusant : multipliez 192 par 8 000 et
ajoutez encore 8 000 pour les bits supplémentaires de
la transmission. Le résultat donne la vitesse de
transmission de 1,544 Mbps de T1.)
La documentation de T1 désigne souvent cette vitesse de
64 Kbps – celle d'un seul canal – par les
termes DS-0 (Digital Services ou Digital Signal) niveau 0. La
vitesse supérieure de 1,544 Mbps est connue sous la
désignation DS-1. Cette vitesse DS-1, à son tour,
peut être multiplexée pour fournir des vitesses de
transmission encore plus grandes, telles :
-
DS-2, qui est à la base des lignes T2, comporte
quatre canaux T1 et transmet à 6,312 Mbps.
-
DS-3, qui est à la base des lignes T3, comporte 28
canaux T1 et transmet à 44,736 Mbps.
-
DS-4, qui est à la base des lignes T4, comporte 168
canaux T1 et transmet à la vitesse fabuleuse de
274,176 Mbps.
T1 et T2 peuvent être utilisés sur du câblage
en cuivre. T3 et T4 nécessitent du câblage en fibre
optique ou des micro-ondes. Afin de réduire la
dépense considérable de la location d'une ligne T1,
les entreprises ont l'option de choisir une alternative
appelée T1fractionnel, qui consiste à louer une
partie, plutôt que toute la bande passante T1. À
l'autre extrémité de l'échelle, elles peuvent
choisir d'utiliser des lignes T3 au lieu de plusieurs lignes
T1.
Remarque. T1 est disponible en Amérique du Nord,
au Japon et en Australie ; une technologie
équivalente appelée E1 est disponible en Europe, au
Mexique et en Amérique du Sud. E1 transmet à la
vitesse de 2,048 Mbps.
xDSL
xDSL (Digital Subscriber Line ou ligne d'abonné
numérique) désigne un nouvel ensemble prometteur de
technologies de communications numériques, capables de
fournir un accès à haute vitesse au réseau sur
les câbles de cuivre standards installés dans les
maisons et les bureaux. Son x représente l'une des lettres
ci-dessous, dont chacune symbolise une de ses versions.
DSL présente un grand intérêt car il
opère sur des câbles téléphoniques
ordinaires. Pour parvenir à de grandes vitesses de
données – allant de 8 à près de
52 Mbps – DSL se base sur la modulation et sur ce
que les signaux numériques n'ont pas à être
convertis sous forme analogique. Bien que la vitesse
effectivement atteinte dépende de plusieurs facteurs, tels
que la distance que doit parcourir la transmission sur le
câble en cuivre et la qualité du câble
lui-même, ceux de DSL sont suffisamment rapides pour
permettre une livraison correcte d'imagerie 3-D, et de son et
de vidéo de haute qualité. Avantage
supplémentaire, les technologies DSL permettent de
partager une connexion en composants données et voix, de
sorte que la communication réseau n'interfère pas
avec des appels téléphoniques vocaux.
De nos jours, au moins sous sa forme ADSL dominante
(décrite ci-dessous), DSL présente avant tout un
avantage pour les télétravailleurs, les petites
entreprises et les abonnés du téléphone qui se
servent d'Internet. Toutefois, comme nous l'avons vu
précédemment, DSL existe sous diverses formes et il
est vraisemblable qu'il se révélera également
utile dans le contexte de larges réseaux. La technologie
elle-même est très récente et n'est pas encore
disponible pour grand monde. La liste qui suit en décrit
les variantes, qu'elles existent déjà ou soient en
cours de développement :
-
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line ou Ligne
numérique à paire asymétrique) est dit
asymétrique parce que la plus grande partie de la bande
passante est réservée aux transmissions en aval,
par présupposition qu'interviennent de plus larges
volumes de téléchargements à l'intention du
client que de chargement sur le serveur sur les connexions
(Internet ou intranet) dans lesquelles il sera le plus
vraisemblablement utilisé. Dépendant en grande
partie de la distance du réseau à la
société du téléphone, ADSL peut livrer
des informations en aval à des vitesses atteignant
8 Mbps, et un maximum en amont de 640 Kbps (selon la
proximité de la société du téléphone
et la qualité du câble, la transmission est plus ou
moins rapide). ADSL nécessite en général
l'installation d'un modem ADSL comportant un séparateur
(splitter) pour séparer les canaux de la voix et des
données.
-
DSL Lite est une variante de ADSL en cours de
développement. Dans DSL Lite, le fractionnement a lieu
à la société du téléphone, non sur
l'extrémité destinataire. Il est moins complexe et
moins coûteux à installer que ADSL ; en
contrepartie la vitesse de transmission est réduite
à 1,544 Mbps.
-
HDSL (High bit-rate Digital Subscriber Line) est, à
la différence d'ADSL, symétrique ; il fournit
la même quantité de bande passante en amont et en
aval, et, de là, la même vitesse dans les deux
directions. Plus ancienne et plus établie que ADSL, bien
que moins souvent mentionnée comme solution Internet
pour les abonnés finals, cette technologie apporte la
même vitesse de 1,544 Mbps qu'une ligne T1 (E1 en
Europe et dans certains pays). HDSL fonctionne sur 5 000
mètres sans requérir de répéteurs qui
renforcent le signal avant de le retransmettre.
-
SDSL (Single-line Digital Suscriber Line) ressemble
à HDSL, mais utilise une paire de câbles au lieu de
deux paires comme HDSL, et sa distance de transmission est
plus courte (3 500 mètres) comparée aux 5 000
mètres de HDSL. Mais tout comme HDSL, les informations
sont transférées à des vitesses T1 (ou
E1).
-
RADSL (Rate Adaptative Digital Subscriber Line) est
analogue à ADSL, mais utilise un logiciel pour ajuster
la vitesse de transmission, selon la qualité de la ligne
et la distance qu'elle doit parcourir. Les transmissions ADSL
se font jusqu'à 2,2 Mbps en aval et 1,088 Mbps
en amont.
-
VDSL (Very high rate Digital Subscriber Line) est la
forme de DSL (en développement) dotée de la plus
grande vitesse de transmission possible : jusqu'à
52 Mbps en aval et 2,3 Mbps en amont. Bien que ses
vitesses paraissent spectaculaires, cette technologie souffre
de ce qu'elle n'opère que sur de courtes
distances : 1 500 mètres au maximum.
Dans le chapitre qui suit nous allons traiter du routage
et de la transmission des réseaux étendus, ainsi que
de certaines technologies avancées (et récentes) de
la mise en réseau.
Dernière
mise à jour le lundi 27 mars 2000
Pour en savoir plus