Introduction aux réseaux de Télécommunications

1. Introduction aux réseaux de Télécommunications Module P1 Hervé Tremeur Stephane.frati@free.fr Support de cours: Jean-Loup Gélard/Stephane Frati Synopsis

2. Introduction aux Réseaux de Télécommunications Hervé Tremeur tremeur@att.com Support de cours: Jean-Loup Gélard / Stepane Frati Synopsis Slide 2

3. Aujourd’hui, les systèmes électroniques : • sont de plus en plus intelligents • traitent des données et non plus seulement du signal • ont besoin de communiquer avec leur environnement des informations de plusieurs natures spécifiques suivant les systèmes et les contextes • selon des environnements et des contraintes spécifiques • Téléphonie et systèmes connexes fixes et mobiles “ Telecom” • Systèmes embarqués “Embedded” • Transmission de données informatiques : “Data Com” • Ils doivent pouvoir le faire en faisant le minimum d’hypothèses sur la nature de cet environnement. • Panorama des problématiques, des concepts de base et des stratégies de résolution Introduction Pourquoi un cours d’introduction générale aux technologies des réseaux et télé communications ? Que faut il étudier ( le QUOI ?) dans ces disciplines et pourquoi ? Synopsis Slide 3

4. Introduction Dans chaque domaine , il existe : - un ensemble de problématiques qu’il faut bien comprendre - des stratégies de résolution - des principes d’architecture et de fonctionnement - des éléments constitutifs : - logiciels : protocoles systèmes d’exploitation applications - matériels : machines spécifiques câbles et systèmes de transmission physique - des cadres de référence et de normalisation : - standards et protocoles - organismes de standardisation et de certification. Synopsis Slide 4

5. Plan du cours • 1.Module P1 : Introduction, problématique générale des réseaux : • Qui communique quoi , avec qui, comment, et pourquoi ? • Réseaux fixes : Téléphonie , Data Comm fixes (PAN,LAN,MAN,WAN) , réseaux industriels -Réseaux mobiles : Téléphonie, WiFi, IP Mobile, Systèmes embarqués • Réseaux de satellites, Réseaux Radio, TV :exploration des différents domaines • 2. Module P2 : Comment étudier tout cela ? • Approche structurée du domaine : • Description des cadres de réflexion • Les organisations et standards qui régissent ces réseaux • 3. Module P3 : Aspects Physiques de la communication • Bases théoriques du signal et de sa transmission (Cuivre, Fibres Optiques, Liaisons Hz) • Transmission, modulation, codage, multiplexage • - Normes de câblage, normes de bus, Gestion des canaux hertziens, interférences • 4. Module P4: Les accès au niveau 2 de l’OSI: • - Les topologies des réseaux locaux , bus, anneau à jetons, bus à jeton, anneaux optiques • Le Monde d’Ethernet : CSMA/CD, adressage MAC, les constituants du LAN • Switches et VLANs, situer le routeur dans le paysage du LAN • WiFi, qu’est-ce que c’est ? Une autre approche que l”Ethernet. Synopsis Slide 5

6. Plan du cours • 5. Module P5 : Le niveau 3 : • - Module IP1(1) : TCP/IP et ses mécanismes, concept de base d’interconnexion IP, Adressage IP, définition des classes, calcul des masques • - Module IP1(2): Définition du routage, Routage statique et étude de la table routage • - Module IP1(3) :Protocole de routage dynamique à vecteur de distance : Détails et comparaison entre RIP V1 , RIP V2 et IGRP • - Module IP1(5) : Default route, redistribution entre protocole de routage, filtrage • - Modules IP2(1a) : Protocole de routage dynamique à états de lien, avantages, algorithme du Short Path FirstOSPF (Open Shortest Path First), structure, division en aire, liaison virtuelle, Base de données OSPF. • - Modules IP2(1b) IP2(1c) OSPF (Open Shortest Path First), routes vers les aires et routes externes, Agrégation de routes, réduction table de routage • 6.Module P6 : Le réseau véritablement étendu : LE WAN • Circuits Virtuels, datagrammes et la problématique de la Qualité de Service (QoS) • Survol rapide de PPP, X25, HDLC, Frame Relay, ATM • ADSL, MPLS : qu’est-ce que c’est ? Synopsis Slide 6

7. Plan du cours • 7. Module TP1 : Travaux pratiques sur la mise ne œuvre d’ un réseau LAN / WAN • configuration de réseau LAN et découpage en VLANs • Configuration de réseau frame–relay, etablissement de PVCs ( permanaent Virtual Circuits) • 8. Module TP2 : Travaux pratiques sur la mise ne œuvre d’ un réseau LAN / WAN • - configuration de OSPF sur un réseau WAN Frame-relay et PPP, decoupage et optimization en aires, reduction table de routage. • redistribution de routage entre RIP et OSPF • 9. TEST : 2 heures Synopsis Slide 7

8. Plan du Module P1 • La problématique des réseaux de communication : • Qui communique Quoi à Qui , Comment et Pourquoi ? • 1.1. Les acteurs : Qui communique ? • 1.2. Les contenus : Quoi ? Qu’est ce qu’on transmet ? • 1.3. A qui ? Où sont ils ? Combien sont ils ? Fixes ou mobiles ? • 1.4. Comment ? Volume, vitesse, fiabilité, garanties diverses ? • 1.5. Pourquoi ? Le contexte et les mesures de succès. • Reprise de ces questions dans le domaine des données : • 2.1. le courrier et les colis • 2.2. Version moderne : transmettre les données informatiques • 2.3. le domaine des réseaux informatiques • Téléphonie : qu’est-ce que change quand on transmet : • 3.1 . La parole ? • 3.2. Le téléphone aujourd’hui : transmettre le multimedia • 3.3. Transmettre sur quelle zone de couverture : • Réseaux Radio, TV, Satellites Synopsis Slide 8

9. Plan du Module P1 • 4.Communications entre machines : • 4.1. Les systèmes industriels : commande numérique et capteurs • 4.2. Le rôle de la communication dans les systèmes industriels et embarqués. • La gestion des réseaux • 5.1. Les challenges • 5.2. Deux approches différentes : de haut enbas et de bas en haut Synopsis Slide 9

10. Les gens par Courrier télégraphe Fax téléphone radio TV Ordinateur interposé Les machines par Cables / BUS Signaux radio Ordinateur interposé P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ? 1.1 Les Acteurs : QUI communique ? Synopsis Slide 10

11. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ? 1.2. Les contenus : “QUOI” : Qu’est-ce qu’on transmet ? Les gens par Courrier Texte et photos, objets, parfums télégraphe Texte sous forme de signaux Fax images sous forme de signaux téléphone La voix Voix, sons, musique radio Images animées, Voix, sons, musique TV Ordinateur interposé Images animées, Voix, sons, musique , messages Sensations (réalité virtuelle) Les machines par Cables / BUS Signaux d’information et de commande Signaux radio Signaux d’information et de commande Ordinateur interposé Signaux d’information et de commande, fichiers de données, images fixes, animées, sons, voix Synopsis Slide 11

12. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ? 1.3. Les acteurs à nouveau : “A QUI?” Les destinataires de la communication sont –ils : - un seul ou plusieurs ? - fixes ou en mouvement ? - groupés ou disséminés - sur une zone géographique de taille : - petite - moyenne - grande - très grande ? Les destinataires de la communication : - comment les identifier sans ambigüité ? - comment les localiser ? - comment les atteindre ? Existe t’il un ou plusieurs chemins pour y parvenir ? - comment suivre leur mouvement s’ils ne sont pas fixes ? - comment garantir une qualité de communication constante avec eux ? Synopsis Slide 12

13. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ? 1.4. On communique “COMMENT?” Faut il communiquer les informations : - à sens unique ou dans les deux sens ? - Qui peut parler quand ? Tous en même temps, à chacun son tour, on quand on vous en donne le droit ? - en petit ou gros volume ? - en clair ou encrypté ? - compressé ? - à plusieurs destinataires en même temps ? - faut il transmettre plusieurs flux simultanés vers la même source ? Qu’est-ce qui est le plus important : - que tout ce qui est transmis arrive à l’autre bout ? - même si avec un peu de retard ? - ou bien que ce qui est transmis arrive à l’autre bout à temps - même s’il en manque un peu ? - les deux forcément ?? Synopsis Slide 13

14. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ? 1.4. On communique “COMMENT?” (suite) Y a-t’il une relation temporelle, une synchronisation entre les deux extremités ? Y a-t’il une exigence de qualité sur la livraison de l’information ? - en temps ? - en définition ? Faut –il absolument pouvoir la retransmettre si nécessaire ? Y-t’il des contraintes sur l’usage des ressources ? - faire le plus possible en le moins de temps possible en utilisant au mieux les ressources disponibles - utiliser les mêmes ressources pour communiquer avec de nombreux interlocuteurs très différents (intéropérabilité ) Synopsis Slide 14

15. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication Qui Communique Quoi à Qui , Comment, et Pourquoi ? 1.5. Pourquoi communique–t’on ces données ? • Pourquoi même se poser la question ? • Parce que cela définit le contexte dans lequel les données sont transmises : • Important ou non de tout livrer : • Peut on re transmettre ? • Requête+réponse, succession de messages ou bien flux continu ? • Environnement fiable ou parasité • Environnement sûr ou espionné / contraint ? • Jusqu’où faut il remonter en arrière en cas de reprise ? • Qu’est-ce qui décide si la communication a réussi ou échoué ? Synopsis Slide 15

16. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2. La communication de données. Quelle différence entre TRANSMETTRE et COMMUNIQUER ? TRANSMETTRE : - expédier quelque chose qui a déjà été préparé dans le bon format . COMMUNIQUER - Transmettre + faire le maximum pour s’assurer que c’est reçu et compris 2. 1. Expédier du courrier • Mise en forme : texte sur papier, contenu dans une enveloppe . • Ecrit dans un language qui doit être compris du correspondant (Protocole) • Ecrit ou imprimé sur feuille de papier, (présentation) • Expédié à une adresse qui a un sens par rapport à la structure de distribution. (réseau) • Expédié en courrier normal ou avec accusé de réception(type de transport) ? • Personnalisé ou anonyme (publicité ) : unicast ou broadcast • Avec ou sans contrainte de temps (express) • Plus ou moins bien emballé (protection/sécurité) Synopsis Slide 16

17. 0xA2, 0x0F, 0xC3 H , E , L, L ,O P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.2. Version moderne :La communication de données informatiques : • On communique : • Des caractères (octets) à afficher • Des caractères de commande (vers des terminaux) • Des messages • Courrier electronique => msg Asyncrhone : on le lit quand on veut et on répond …. Quand on peut ! • Messagerie instantanée : Chat, AIM, etc. msg synchrone • Transmission immédiate et on attend que l’autre nous réponde : • Dialogue alterné : Half duplex . Synopsis Slide 17

18. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.2. Version moderne :La communication de données informatiques : • On communique : • Des fichiers : • Fichiers texte : en cas d’erreur, le destinataire peut remarquer et corriger lui même • Fichiers exécutables : pas d’erreur , sinon pas éxécutable ! • Gros fichiers : en cas d’erreur pendant la transmission, il faut pouvoir reprendre là où on s’est trompé, pas depuis le début !!! • Quand on transmet loin (Vraiment TRES LOIN, genre .. du côté de Vénus ..) • Le destinataire peut il détecter tout seul les erreurs, ? • Les corriger lui même ? • Fichiers d’images graphiques : • C’est GROS !!!! Peut on rendre ça moins gros ? • Est-il plus facile de transmettre des images animées que fixes? Synopsis Slide 18

19. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : • Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? • La portée géographique • PAN : Personal Area Network • LAN : Local Area Network • MAN : Metropolitan Area Network • WAN : Wide Area Network • La vitesse • Réseaux à bas, haut, très haut débit. • Modem classique vs ADSL, ATM, etc. • L’usage qu’on en fait • Intranet, Internet, Extranet, Réseaux privés virtuels (VPN) • Réseaux publics, réseaux de transport • Réseau privé à la maison • Le type d’accès • Réseaux filaires ou sans fil, ou avec les deux • Fixes ou mobiles • Sécurisés ou ouverts / publics Synopsis Slide 19

20. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : • Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? • - PAN Personal Area Network (Réseau Personnel) • PC, Clavier, Imprimante, Scanner, Téléphone portable, PDA. • Très souvent sans fil, faible débit (< 100 mbps) • Efficacité locale, interopérabilité entre équipementiers La Portée Géographique PAN Synopsis Slide 20

21. LAN Server P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : • Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? • LAN : Local Area Network (Réseau local d’Entreprise) • Stations de travail. • Imprimantes , Serveurs locaux, commutateurs, routeurs • Filaire, moyen à haut débit, portée limitée à un bâtiment. • Intéropérabilité importante entre équipementiers • Fiabilité, résilience, flexibilité • Influence directement la productivité des employés. La Portée Géographique Synopsis Slide 21

22. LAN LAN LAN MAN LAN LAN LAN P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : • Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? • MAN : Metropolitan Area Network (Réseau Métropolitain) • Commutateurs, routeurs. • Architecture filaire, à fibres optiques,en anneau , très haut débit • Portée d’une ville ou d’un campus • Distribution de l’accès aux réseaux locaux et au réseau étendu • Doit être RAPIDE et TRANSPARENT La Portée Géographique Synopsis Slide 22

23. LAN MAN WAN LAN LAN MAN P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : • Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? • WAN : Wide Area Network (Réseau étendu) • Commutateurs , Routeurs, • Architecture filaire avec tronçons hertziens / satellite • Portée nationale / internationale • Doit être fiable plus que rapide • Le choix entre le modèle du TRAIN (Circuits virtuels) et • de la VOITURE (Datagrammes) La Portée Géographique Synopsis Slide 23

24. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? Vitesse d’un PAN : MOYENNE - clavier , imprimante : - Téléphone , PDA : 300 Kbps Vitesse d’un LAN d’entreprise : HAUTE - 100 Mbps vers les stations de travail - 1 Giga bps dans les tronçons de structure Vitesse d’un MAN : TRES HAUTE - 1 à 10 Gbps pour les anneaux optiques Vitesse d’un WAN : Moyenne à Haute - accès classiques filaires : de 9,6 Kbps à 2 Mbps - accès haute vitesse : (ATM) jusqu’à 10 Gbps La Vitesse Qu’est-ce qui décide de la vitesse ? • Le support utilisé • Fils de cuivre • Fibres optiques • Ondes Hz • le type de transmission • Analogique • Numérique • L’encodage • La modulation • Le multiplexage Synopsis Slide 24

25. 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 horloge L’encodage Modulation d’amplitude TTL 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 NRZ-L Manchester Tx+ Manchester Tx- Modulation de fréquence 1011 1000 10 11 0000 0011 NRZ-I 1111 0001 0111 1 1001 0 MLT-3 0100 00 01 1100 Etc.. BPSK et QPSK Modulation de phase QAM P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui décide de la vitesse ? Synopsis Slide 25

26. Hz fn f4 f3 f2 Codes f1 Coden t FDMA Code4 Code3 Code2 Diagramme showing Time division multiplexing Code1 1 2 3 4 31 32 t t CDMA TDMA P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui décide de la vitesse ? Le multiplexage • Combien de conversations sont transmises en même temps ? • Bande de base, large bande • Multiplexage : en temps (TDM) , en fréquence(FDM), en longueurs d’onde (WDM et DWDM) • (Wavelength Division Multiplexing, Dense WDM) • SDMA/TDMA/FDMA/CDMA et spread spectrum. • (Space, Time, Frequency, Code Multiple Access) Synopsis Slide 26

27. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui décide de la vitesse ? Le type de support Synopsis Slide 27

28. Router LAN LAN Router Server Server Intranet : Réseau interne d’Entreprise : Efficace, protégé, portée +/- limitée (peut être un WAN), permanent Internet : Vaste collection de réseaux interconnectés, non contrôlés, à débits variables, permanent Extranets, VPN : extensions d’intranets à travers l’internet, ponctuels,limités, fortement sécurisés, éphémères. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? L’usage qu’on en fait Synopsis Slide 28

29. Réseaux publics / de transport : Grande portée (nationale), méthodes d’accès multiples, très gros volumes, très fiables, Gestion des ressources optimisée, comptabilité essentielle, personnels techniques très qualifiés. Réseau privé , à la maison : Portée très limitée, une ou deux méthodes d’accès, petits volumes, moyennement fiable, gestion de ressources ad hoc, personnels très peu qualifiés (grand public) P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? L’usage qu’on en fait Synopsis Slide 29

30. Réseau filaire : • Infrastructure fixe et connue • Nb d’utilisateurs +/- constant, bien connu • Facilement sécurisable • Permet de hauts débits • Réseau sans fil : • Infrastructure variable dans • la forme et le nombre • Plus difficile à sécuriser • Faibles débits P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? Le type d’accès Synopsis Slide 30

31. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 2.3. Le domaine des réseaux informatiques : Qu’est-ce qui différencie les types de réseaux informatiques ? Le type d’accès Utilisateurs FIXES ? ou MOBILES ???? • Accès physique au réseau : • Où accéder au réseau ? Garder l’accès malgré le déplacement ? Quel débit? • Adressage quelle adresse utiliser ? Une seule ou plusieurs adresses ? • Identification : qui êtes vous ? Quels droits d’accès ? Que pouvez vous voir ? • Localisation : comment suivre l’utilisateur au cours de ses déplacements ? • Routage : comment utiliser le chemin optimal en permanence alors qu’il varie ? Synopsis Slide 31

32. Signal analogique PAM PWM 00000111 00000010 00000100 PCM (MIC) t P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie Qu’est-ce que ça change quand on communique la parole ? 3.1. Nature de la voix : • Signal analogique, sur un spectre d’environ 3200 Hz • Faut il tout transmettre ? Ou une partie ? • Comment choisir cette partie ? (échantillonnage ?) • Il faut un aller retour max de 150 ms pour maintenir une conversation • => comment garantir les ressources ? • Liaison synchrone avec notion de “session” Synopsis Slide 32

33. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie 3.1 Transmettre la voix : • Réseau téléphonique filaire analogique : • NB d’abonnés connu a priori, difficile de prévoir le nombre d’utilisateurs, usage d’informations statistiques, réservation pléthorique de ressources . • Commutation de circuits physiques sur une grande étendue : • => coûts prohibitifs ??? • Peut on améliorer la transmission des informations dans le coeur du réseau ? • Distinguer ce qui se passe dans le coeur de ce qui se passe à la périphérie ? • COEUR DE RESEAU : • utiliser des techniques inspirées de la transmission de données numériques • Transformer la voix en données numériques ? • Continuer à garantir un transfert assez rapide ? • Rendre cela transparent à l’abonné ? • PERIPHERIE DU RESEAU : • Offrir des accès multiples : • Analogiques ou numériques ? • Avec ou sans fil ? • Fixes ou mobiles ? • Petit ou grand débit ? Synopsis Slide 33

34. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie 3.2. Le téléphone d’aujourd’hui • En plus de la voix, on transmet : • Du signal analogique (Modem, pour ordinateurs et fax) • Du texte (les messages SMS, les applications WAP ) • Des sons (musiques, sonneries) • - quel codage pour une transmission efficace ? Quelle taille pour le stockage ? • Des images fixes (Photos) et bientôt animées (Vidéo, visiophone) • - quel codage et quelle compression pour une transmission efficace ? • - quels débits sont nécessaires ? • - Attention !! On partage les débits avec les autres clients de la même cellule !!! • Et de n’importe où à n’importe où, de préférence … MOBILITE !! • MOBILITE signifie aussi : • Peiit appareil portable dans la poche • Petite déperdition de chaleur, faible puissance du signal • Ubiquité du moyen d’accès, transition transparente d’une borne à l’autre • Et pourtant on exige : • débits importants • Transmission fiable Synopsis Slide 34

35. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie et le multimédia 3.2. Le téléphone d’aujourd’hui • D’ailleurs, ces bandes de fréquence qu’on utilise : • Quelles sont elles ? • Combien y en a t’il ? • Quelle est leur largeur ? • Qui les réglemente ? ISM : 2,4 à 2,4835 GHz – UNII : 5 Ghz 3 bandes pour ISM – 3 bandes pour UNII ISM : 26 à 150 MHz – UNII : 100 MHz IEEE, FCC, ETSI, ART, MKK… • LA MOBILITE , autres aspects : • Le téléphone mobile ou le WiFi dans le TGV ? • Dans l’avion ? • Plus généralement, dans quelle zone de couverture peut on capter le téléphone ?

36. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie et le multimédia 3.3. Transmettre sur quelle zone de couverture ? • Réseau téléphonique filaire : • Échelle nationale, “partout où on peut tirer des câbles” • Réseau téléphonique sans fil : • Attention ! “SANS FIL “ ou CELLULAIRE ? TELEPHONE SANS FIL = DECT - Mobilité réduite dans une zone fixe Seul l’accès au réseau est sans fil, le coeur de réseau lui-même reste filaire

37. 2G : GSM : Numérique, Coeur de réseau à commutation de circuits • 1G : Analogique • Concept cellulaire, Bell Labs, années 70’s • Voix Analogique + FM • Lourd Réseau à commutation de circuits P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie et le multimédia 3.3. Transmettre sur quelle zone de couverture ? TELEPHONE CELLULAIRE : - Les Trois Générations et demie Seul l’accès au réseau est sans fil, le coeur de réseau lui-même reste filaire

38. 2,5 G : GPRS : Numérique, Coeur de réseau à commutation de circuits 3G : UMTS, Numérique, À commutation de Paquets/ cellules (ATM) Réseau à commu tation de circuits Réseau à commu tation de paquets Réseau à commutation de Paquets (IP) ou cellules (ATM) P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie et le multimédia 3.3. Transmettre sur quelle zone de couverture ? TELEPHONE CELLULAIRE : Les Trois Générations et demie Seul l’accès au réseau est sans fil, le coeur de réseau lui-même reste filaire

39. Internet Router Aujourd’hui, on a la radio par Internet aussi !! Il faut donc des Passerelles P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie et le multimédia 3.3. Transmettre sur quelle zone de couverture ? La Radio et Télévision : couverture du territoire RADIO : tout se fait-il par ondes hertziennes ? AM, FM, Rotondité de la Terre, réverbération sur les couches basses de l’atmosphère

40. 36 000 Km P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie et le multimédia 3.3. Transmettre sur quelle zone de couverture ? Radio et Télévision : couverture du territoire Télévision par satellite Position sur une orbite fixe à 36000 KM L’orbite de Clarke • Problèmes : • Plutôt saturée aujourd’hui ! • Mauvaise couverture au delà de 50° de latitude

41. LEOS MEOS GEOS P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 3. La téléphonie et le multimédia 3.3. Transmettre sur quelle zone de couverture ? couverture du territoire par satellite Il existe 3 types de satellites decommunication : GEOS, (36 000 Km) (RTT < 250 ms) MEOS , (13 000 Km) LEOS, (800 à 1000 Km) (RTT < 10 ms) • Avantages : • Meilleure couverture que GEOS • Signal moins puissant nécessaire • => Satellite plus petit • => coûts de lancement moindres • Durée de vie plus longue • Inconvénients : • Il faut des constellations de satellites • Stratégie de Earth Fixed Cell ou Earth Mobile Cell • Dynamique de gestion plus complexe. • Ne s’applique pas à toutes les formes de communication.

42. http://www.lex-electronica.org/articles/v3-2/legouef.html

43. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : 4.1. Les systèmes industriels : commande numérique et collecte de données • Dans un environnement de production, on veut : • Commander des actionneurs • Récolter des informations de capteurs • Gérer des groupes de machines en boucle fermée • Environnement souvent : • Fortement synchronisé • Fortement contraint au niveau des dépendances entre machines • A portée limitée • Hautement spécialisé • => contraintes d’interopérabilité moindres

44. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : 4.1. Les systèmes industriels : commande numérique et collecte de données Ese Usine Atelier Cellule Terrain • Communiquer avec une machine : • Définition du BUS de Terrain • La portée de l’information est importante • Les challenges du BUS : • - Transmettre des données rapidement => parallélisme • Avec un protocole de service le plus simple possible => très proche du hardware • Sans ambigüité ni erreurs => protocoles déterministes • À des machines provenant de plusieurs équipementiers différents => standards • USB, Firewire (IEEE 1394, JBUS, ModBUS, etc.) • Pour des applications hautement spécialisées => seules les couches basses sont normalisées (moins de niveaux que dans les data comm informatiques)

45. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : 4.1. Les systèmes industriels : commande numérique et collecte de données • La collecte d’informations a une forme différente du monde des réseaux informatiques : • Collecte d’échantillons à la demande • Collecte cyclique • Durée limitée de validité de l’information : • Une mesure de température ou de vitesse n’est peut être valable que quelques millisecondes. • Volumes parfois importants (avalanche) • Transferts asymétriques, dans des structures hiérarchisées

46. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : 4.1. Les systèmes industriels : commande numérique et collecte de données • Besoin de protocoles déterministes : • On ne peut pas prendre le risque de collisions et de retransmissions dues à des erreurs comme dans le cas d’Ethernet • Structures Maitre / Esclave • Protocoles à jeton • Token Ring IEEE 802.5 • Token Bus IEEE 802.4 La nouvelle donne des systèmes industriels : Les réseaux de capteurs (sensor networks) • - Réseaux qui s’auto-organisent , s’auto-configurent, en nuages d’agents intelligents • Nouveaux protocoles de communication qui : • Ne font plus confiance à la topologie • Pratiquent l’inondation et la redondance.

47. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : 4.1. Les systèmes industriels : commande numérique et collecte de données Les réseaux de capteurs (sensor networks) • Contraintes d’espace réduit, signal de faible puissance electrique : • - Ex : capteurs de surveillance structurelle de bâtiments (vibrations) • grand nombre de petits capteurs qui peuvent rester efficaces pendant 100 ans sur une pile AA, avec une activité à 1% du temps. • Ordre de grandeur de la consommation : quelques mW • La durée de vie d’un capteur ou d’un système autonome est souvent décidée par celle de sa source d’énergie • Nouveaux modes de transmission du signal : • Spectre étalé (Spread Spectrum ) : on transmet un grand nombre de signaux (24 à 48 bits) à basse puissance pour un seul bit d’information. : • Fiabilité + économie d’énergie. • Transmission sans fil (WiFi)

48. A->D A->D A->D P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : 4.2. Le rôle de la communication dans les systèmes industriels Systèmes industriels : Grouper pour mieux contrôler COMMANDE : -Plutôt que d’avoir une station de contrôle dédiée à chaque Machine-Outil, il vaut mieux fédérer la structure de commande . - en 1970, General Motors avait dans ses usines 2000 robots et 20 000 automates programmables. En 1990, 200 000 contrôleurs “intelligents”. • CAPTURE D’INFORMATION : • Collecter rapidement des flux multiples dans une station centrale pour une meilleure vision globale du processus • Transmettre le plus efficacement possible • Conversion Analogique -> Digital rend les transferts plus efficaces • Plus denses, moins sensibles au bruit.

49. 1) Lire les informations sur l’environnement direct provenant de capteurs 2) Communiquer des commandes à d’autres systèmes coopérants 3) Communiquer des informations d’état à des systèmes de surveillance / de gestion externes - la surveillance et la gestion à distance se font de plus en plus à travers l’environnnement Internet (protocole IP) - Il faut pouvoir s’y intégrer P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 4. Communication entre machines : 4.2. Le rôle de la communication dans les systèmes industriels Système embarqué : communiquer avec son environnement

50. P1 : 1. La Problématique des Réseaux de Communication 5. Gestion des réseaux 5.1. Les Challenges Une fois le réseau constitué,comment le surveiller ? Quels sont les challenges de la gestion d’un réseau ? • D’abord , ilfaut le mettre en marche : • Il faut configurer les éléments du réseau • Garder ces configurations précieusement en réserve 2) Ensuite, vérifier que ça fonctionne aussi vite et bien que prévu ! • 3) Si jamais ça ne marche pas comme prévu, il faut : • Pouvoir s’en rendre compte • Agir pour réparer le problème et éviter qu’il ne se reproduise 4) S’assurer que personne ne vient, de l’extérieur,perturber le fonctionnement du réseau ni espionner ce qui s’y passe 5) Facturer les utilisateurs selon leur usage