Types de réseaux

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Types de réseaux

Chapitre 4
Types de réseaux
L’extension des services téléinformatiques suit étroitement celle des réseaux de
télécommunications. Ces derniers servent d’infrastructure au transport de l’information et
ils se développent de façon à permettre le transit indifféremment de tout type de données,
par l’accroissement des procédés numériques. Commençons par étudier le réseau
téléphonique. Nous présenterons ensuite le réseau numérique à intégration de services
(RNIS).
Voici les concepts importants abordés dans ce chapitre :
−
La téléphonie
•
l’architecture du système téléphonique
•
le dimensionnement d’un système téléphonique
•
le trafic téléphonique
•
la signalisation
•
les systèmes de commutation
•
la téléphonie sans fil
−
Le réseau numérique à intégration de services (RNIS)
•
le modèle de référence
•
les services RNIS
•
la couche physique RNIS
•
la couche liaison RNIS
•
la couche réseau RNIS
4.1
TÉLÉPHONIE
4.1.1 Introduction à la téléphonie
En 1876, Graham Bell déposa son brevet de téléphone. En 1877, la compagnie Bell est
formée. En 1876, le premier commutateur téléphonique fait son apparition. Déjà en 1890,
il y a 1,5 million de téléphones aux États-Unis. Le nombre de téléphones atteindra bientôt
le milliard.
Du premier système primaire qu'il était, le téléphone a évolué et la téléphonie est devenue
une science en soi. Elle fait appel à des techniques de traitement du signal analogique et
numérique. De plus, la possibilité de commuter intelligemment et économiquement les
lignes d’abonnés est un art, car il s'agit de bien dimensionner les commutateurs pour que
tout abonné puisse être rejoint facilement, presque en tout temps et avec un minimum de
délai.
Le câblage de cuivre comprenait au départ des câbles bipolaires, des câbles torsadés et
des câbles bipolaires blindés. Par la suite, pour des transmissions à de plus grandes
LES TYPES DE RÉSEAUX
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vitesses, on a fait usage de câbles coaxiaux, de guides d'ondes et de fibres optiques. La
communication téléphonique par voie hertzienne, d'abord réservée aux transmissions à
haut débit des compagnies de téléphone, est devenue l'apanage des abonnés par le réseau
de téléphonie cellulaire.
Deux standards principaux ont évolué séparément au cours des dernières décennies. Dans
le système téléphonique nord-américain, la hiérarchie des canaux est généralement
dénommée T1, T2, T3 ou T4 ou encore DS1, DS2, DS3, DS4 correspondant à la
transmission de 24, 96, 672 et 4032 conversations, aux vitesses respectives de 1,544,
6,312, 44,736 et 274,176 Mb/s. Le système européen a une hiérarchie de canaux,
désignée premier, second, troisième et quatrième ordre, correspondant à 32, 128, 512 et
2048 canaux téléphoniques, aux vitesses respectives 2,048, 8,192, 34,368 et
139,264 Mb/s. Il va sans dire qu'à chacune de ces hiérarchies correspondent des méthodes
différentes de reconnaissance de trames et de gestion.
Le domaine est régi par des normes internationales auxquelles s'ajoutent de nombreuses
normes nationales. Les normes internationales n'ont pas force de loi. Elles constituent
cependant un créneau d'alignement suggéré à tout manufacturier désireux de mettre en
marché ses produits de par le monde, tout en offrant un certain nombre de garanties en
matière de compatibilité. Ces recommandations sont généralement respectées dans la
pratique.
4.1.2 Architecture du système téléphonique
Le réseau téléphonique commuté public est essentiellement un réseau public de type
ouvert. Cela signifie que tout client peut en demander l’accès, à condition d’accepter les
procédures d’exploitation et les frais d’utilisation. Une fois raccordé au réseau, l’abonné
peut avoir accès sans restriction aux autres clients du réseau.
En téléphonie, la zone de distribution constitue la cellule élémentaire. Chaque zone est
munie d’un commutateur à autonomie d’acheminement (CAA), capable d’orienter le
trafic sortant de la zone dans un certain nombre de directions, conformément à une
topologie en étoile, comme le montre la figure 4.1.
© Télé-université, Septembre 1999
INF 5004
3
Commutateur à autonomie d’acheminement
Zone de distribution
Commutateur local (CL)
2 fils
Abonné
4 fils
FIGURE 4.1
L’organisation du réseau téléphonique.
Un abonné peut être raccordé de deux façons à son commutateur à autonomie
d’acheminement : soit directement, soit par l’intermédiaire d’un commutateur local. Les
commutateurs à autonomie d’acheminement sont reliés entre eux par des lignes à 4 fils,
alors que les commutateurs locaux le sont par des lignes à 2 fils. La ligne à 4 fils procure
une paire de transmissions dans chaque sens et permet de réaliser un circuit duplex
intégral. Quant à la ligne à 2 fils, elle fournit une paire de transmissions pour l’ensemble
du circuit.
Du point de vue matériel, le réseau téléphonique est constitué :
−
de commutateurs qui assurent la concentration du trafic des abonnés raccordés et la
répartition des communications;
−
de postes d’abonnés qui assurent la conversion de la parole en signaux électriques,
et vice versa;
−
de supports de transmission appelés lignes, ou circuits, dont la fonction est de
propager des signaux, à courte ou grande distance, dans la bande de fréquence
permettant la reproduction fidèle de la parole, soit de 300 à 3400 Hz.
INF 5004
4
L’établissement d’une communication entre deux abonnés, le demandeur et le demandé,
se réalise en connectant de proche en proche des centres de commutation reliés par les
supports de transmission. Les commutateurs échangent des informations, entre eux et
avec les abonnés, et cela jusqu’à la rupture de la connexion.
Plusieurs types de support sont utilisés dans les réseaux téléphoniques. Les lignes de
raccordement des abonnés à leur commutateur à autonomie d’acheminement sont
généralement constitués de simples paires de conducteurs métalliques faits de cuivre,
recouverts d’un isolant et torsadés. Les artères de transmission qui relient entre eux les
centres de commutation utilisent des câbles coaxiaux, des faisceaux hertziens et, de plus
en plus fréquemment, des fibres optiques.
4.1.3 Poste téléphonique
L'objectif premier du téléphone était de transmettre des conversations. On a donc visé
plutôt l'intelligibilité de la conversation que la haute fidélité.
L'ouïe humaine peut capter des sons allant de 200 Hz à 20 kHz. Cependant, la voix
humaine est limitée aux fréquences allant de 2 à 6 kHz environ. De fait, la majorité de
l'énergie vocale est distribuée dans les quatre premiers kilohertz; aussi se contente-t-on de
transmettre et de recevoir l'information audio en se limitant à la bande passante qui va de
300 à 3400 Hz seulement. Qui plus est, une telle bande passante correspond à la réponse
d'un microphone fort simple, le microphone au charbon.
Dans un microphone au charbon, la résistance électrique des particules de charbon qui y
sont enfermées varie avec la pression acoustique. Ainsi, la voix humaine qui émet des
ondes de pression acoustique d'amplitude et de fréquence variables, fait varier la
résistance des particules de charbon. Il s'ensuit que le courant électrique passant dans un
microphone varie selon les fluctuations de la pression de l'air, que provoque la voix
humaine ou tout autre bruit dont la fréquence se trouve essentiellement dans la gamme
allant de 300 à 3400 Hz.
En décrochant un combiné téléphonique de son poste, le crochet commutateur est
déclenché. Le microphone est aussitôt branché à une source de tension continue et l'onde
électrique variable qui circule dans le fil du combiné est proportionnelle à l'amplitude des
sons qui atteignent le microphone. Au récepteur, un électro-aimant est alimenté en
courant par le signal électrique variable provenant à la ligne téléphonique. Il s'ensuit que
des plaquettes métalliques aimantées se déplacent selon les variations du signal
électrique, déplaçant un diaphragme élastique et créant de la sorte des ondes de pression
acoustiques, et donc audibles.
Pour l'établissement d'une conversation, l'on a recours au cadran ou au clavier à touches,
de même qu'à la sonnerie. La sonnerie est activée par un courant alternatif provenant du
central par la ligne de l'abonné. En tournant, le clavier à cadran déconnecte un certain
nombre de fois la ligne, créant ainsi des impulsions dont le nombre est compté au central.
Le clavier à touches permet de transmettre par la ligne de l'abonné des fréquences
audibles particulières qui sont identifiées au central.
INF 5004
5
La ligne de l'abonné est généralement constituée de deux fils conducteurs reliant le poste
de l'abonné au central. Ainsi, chaque abonné requiert deux fils pour son propre usage. La
même paire de fils sert à transmettre et à recevoir la parole dans les deux sens.
Éléments du poste téléphonique
Une poste téléphonique comprend les éléments suivants :
−
Le microphone, dont la fonction est de transformer en signaux électriques variables
et proportionnels, les ondes acoustiques produites par la voix humaine.
−
Le haut-parleur ou récepteur, qui exerce la fonction inverse du microphone, soit
reproduire des ondes acoustiques dont l'intensité est proportionnelle à celle des
signaux électriques qu'il reçoit.
−
Le cadran d'appel ou clavier de numérotation, qui permet de composer un numéro
de téléphone.
−
Le crochet commutateur, qui lorsque le combiné est décroché, connecte le poste
téléphonique au central, l'avertissant de la prise du téléphone.
−
La sonnerie, qui permet d'aviser un abonné de l'arrivée d'un appel.
−
Le circuit équilibreur, qui permet à l'abonné de ne pas entendre sa propre voix.
Ainsi, le signal du microphone se divise en deux parties : l'une allant au circuit
équilibreur et l'autre allant au central; étant donné que le circuit équilibreur est
conçu de façon à présenter la même impédance que celle du central (soit 400 Ω
environ), ces deux courants sont égaux. Comme le microphone est relié au
récepteur par un transformateur à sortie centrale, les courants induits par les deux
signaux provenant du microphone se divisent également, mais en antiphase. Il
s'ensuit que le courant total qui passe par le récepteur est nul.
Combiné
Le combiné téléphonique comprend un microphone et un récepteur séparés par une
poignée rigide de sorte que le récepteur étant collé à l'oreille, le microphone se trouve à
proximité de la bouche.
Microphone
Le rôle du microphone est de transformer les ondes acoustiques sonores en signaux
électriques proportionnels. Dans le cas du microphone à charbon, le plus utilisé, les ondes
acoustiques atteignent une membrane élastique qui communique son mouvement à de la
grenaille de charbon. Deux électrodes sont branchées à la chambre contenant la grenaille
de charbon. La pression acoustique qui fait varier la grenaille de charbon se condense et,
de ce fait, sa résistance électrique varie également.
Il en résulte que, dans un circuit comportant une batterie (tension continue), une
résistance fixe et le microphone au charbon, le courant varie. C'est cette variation du
signal électrique qui va représenter la voix : sa fréquence est celle de la voix et son
amplitude est proportionnelle à celle du son.
INF 5004
6
Le microphone se comporte comme une résistance variable. Au courant continu dans ce
circuit, se superpose un courant alternatif proportionnel à l'intensité de la voix qui atteint
le microphone. La figure 4.2 illustre le branchement type d’un microphone.
1 kΩ
Batterie
(tension continue)
Microphone
FIGURE 4.2
Branchement type d’un microphone.
Récepteur
Le récepteur transforme les signaux électriques variables en ondes acoustiques
proportionnelles. Il consiste généralement en un électro-aimant (palette de fer doux
amovible), le courant variable circulant autour d'un aimant, déplaçant ce dernier. La
palette de fer doux amovible est rattachée à un diagramme dont les mouvements sont
proportionnels au courant. Il en résulte un déplacement de l'air en avant du récepteur,
créant ainsi des ondes acoustiques audibles.
Crochet commutateur
Lorsque le combiné est au repos, les fils parvenant du central atteignent le circuit de
sonnerie; le microphone est toutefois déconnecté.
Lorsque le combiné est levé, un ressort libère le crochet commutateur, ce qui permet de
débrancher le circuit de sonnerie et de brancher les fils provenant du microphone et du
récepteur.
Circuit de sonnerie
La sonnerie peut être électromécanique (cloche) ou encore piézoélectrique. En Amérique
du Nord, le signal de sortie est un signal alternatif dont l'amplitude varie entre 90
et 110 V et dont la fréquence est de 20 ou 30 Hz. La sonnerie est activée toutes les
4 secondes pour une durée de 2 secondes.
Ajoutons que le signal de sonnerie n'est pas le même dans tous les pays. Ainsi, en France,
c'est un signal de 25 Hz/80 V émis toutes les 3,3 secondes pour une durée de 1,7 seconde.
En Grande-Bretagne, il s'agit de deux signaux dont la durée est de 0,4 seconde, espacés
de façon alternative par des silences de 0,2 seconde et 2 secondes.
Cadran d'appel
Le cadran rotatif traditionnel des postes téléphoniques est un générateur d'impulsions. En
composant par exemple le numéro 6, on place le doigt dans le trou d'un disque mobile
INF 5004
7
indiquant le numéro 6; on tourne le disque mobile dans le sens des aiguilles d'une montre
jusqu'à une butée d'arrêt. Sitôt le disque mobile relâché, un ressort le ramène à sa position
originale. La partie reliée au disque mobile, et qui se trouve à l'intérieur du poste
téléphonique, se déplace également; c’est une roue édentée. En retournant à sa position
initiale, la roue édentée rencontre un cliquet qui en ralentit légèrement le mouvement. À
chaque « clic », les mouvements du cliquet connectent pour un certain temps le circuit
menant au central. Ainsi, à six clics vont correspondre six interruptions brèves du courant
circulant entre le central et le poste téléphonique (figure 4.3). Ces impulsions sont
comptées au central qui identifie ainsi le nombre 6.
"6"
"2"
connexion au central
interruption au
central
combiné
raccroché
temps mort
combiné
décroché
FIGURE 4.3
Impulsions générées dans un téléphone à cadran d’appel.
La fréquence des impulsions peut varier entre neuf et onze par seconde. Deux impulsions
consécutives sont séparées par des durées de fermeture de circuit. La durée de fermeture
du circuit Tc est égale à la moitié de la durée d'ouverture du circuit Tc.
Le temps mort séparant la composition de deux chiffres doit être supérieur à
300 nanosecondes et inférieur à trois secondes.
Clavier de numérotation
En enfonçant une des douze touches du clavier de numérotation, on transmet vers le
central des signaux audibles reconnaissables. Chaque enfoncement d'une touche de ce
clavier connecte deux sources de fréquences audibles, comme l’indique la figure 4.4. Le
ressort en arrière de chaque touche ramène cette dernière à sa position de départ après
chaque enfoncement.
INF 5004
8
1 209
1 336
1 477
697
1
2
3
770
4
5
6
852
7
8
9
941
10
11
12
1 633 (inusité)
FIGURE 4.4
Tonalités générées dans un téléphone à clavier de numérotation.
Ainsi, en appuyant sur la touche 8, des signaux de 852 et de 1336 Hz sont émis. En
appuyant sur la touche 3, des signaux de 697 et 1477 Hz sont émis, et ainsi de suite. Les
signaux émis durent 50 nanosecondes, au minimum, et le temps, qui sépare la
transmission des signaux correspondant à deux chiffres (digits) différents, varie entre
45 nanosecondes et 3 secondes. Au central, ces tonalités sont décodées et interprétées
comme des chiffres.
Des circuits intégrés, tel le Plessey MV5089, permettent de générer les fréquences
audibles avec une grande précision.
Fil téléphonique
Les fils téléphoniques d'aujourd'hui sont préconnectés et il n'est plus nécessaire de les
brancher individuellement. Le fil spiralé reliant le combiné au poste téléphonique se
termine par un connecteur RJ11. Un connecteur est branché au combiné et un autre à la
prise conçue à cet effet dans le poste téléphonique. En Amérique du Nord, le connecteur
mâle comprend une languette élastique qui s'enclenche dans le connecteur femelle, une
fois qu’il y est enfoncé. À travers le monde, on trouve différents types de prises téléphoniques.
Un câble de quatre fils se terminant par des prises RJ11 se connecte au poste
téléphonique d'une part et à la prise murale de l'autre.
Avec l'introduction du RNIS (réseau numérique à intégration des services), un nouveau
type de prise murale RJ45 a été introduit de façon à pouvoir y brancher un câble de huit
fils. Notons qu’un connecteur de quatre fils, terminé par un RJ11, peut s'insérer dans un
connecteur huit fils RJ45.
Liaison entre le poste téléphonique et le central
Les lignes téléphoniques de cuivre usuelles introduisent une distorsion de fréquence
particulière. Aussi doit-on placer à intervalles réguliers des inductances séries (de 15
à 60 MHz) en vue d'uniformiser l'atténuation au sein de la bande de fréquence
téléphonique (3,4 kHz). La méthode d'insertion des inductances le long des fils
téléphoniques, appelée pupinisation, du nom de son inventeur Pupin, permet de tripler la
longueur du câble utilisé, sans avoir recours à des répéteurs.
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9
Longueur de la ligne téléphonique
Il sera souvent nécessaire d'amplifier le signal électrique voyageant le long des fils
téléphoniques. Il ne faut pas oublier que les mêmes deux fils font passer des signaux
audio dans les deux directions. Aussi a-t-on recours à un amplificateur bidirectionnel.
Dans un tel amplificateur, les signaux de transmission (TX) et de réception (RX) sont
extraits des deux fils téléphoniques au moyen d'un circuit hybride, sont amplifiés
séparément et selon des sens différents avant d'être à nouveaux rassemblés sur deux fils
au moyen d'un autre circuit hybride. Des circuits équilibreurs jouent un rôle déterminant
dans la séparation et la recombinaison des signaux audio de transmission et de réception.
Il va sans dire que les amplificateurs bidirectionnels peuvent également jouer le rôle des
inductances de ligne visant à égaliser les pertes sur la ligne en fonction de la fréquence
(pupinisation de la ligne).
Suppresseurs d'écho
Des lignes téléphoniques mal balancées peuvent être à l'origine d'écho, le signal transmis
retournant à l'expédiant. L'écho survient au bout de 2 (T2 + T4) secondes, T2 représentant
le délai existant dans les deux fils et T4 représentant le délai existant dans les quatre fils
des amplificateurs bidirectionnels. Le délai est perçu par l'oreille lorsqu'il dépasse 40 ms.
Par ailleurs, la puissance de l'écho dépend des pertes du transformateur deux fils à quatre
fils (environ 3 dB) et du transformateur quatre fils à deux fils (environ 3 dB). L'écho est
minimisé si l'atténuation de ligne est plus importante et si le délai encouru est plus court.
L'insertion d'une annulation d'écho est la façon la plus appropriée de contrer cet
inconvénient. Un modèle de l'écho adaptatif est construit à partir du signal original; ce
modèle d'écho est soustrait à l'écho actuel pour l'annuler. Cette technique est aujourd'hui
largement répandue, facilitée par le circuit intégré destiné à cette fin.
Diaphonie
Il y a diaphonie lorsqu'un signal téléphonique associé à une autre conversation interfère
avec le signal téléphonique de l'abonné. La capacité distribuée entre deux lignes
téléphoniques est généralement la source de la diaphonie. En théorie, nous pourrions
augmenter le courant de ligne pour rendre cette dernière insensible aux courants induits
par d'autres lignes. Toutefois, cela pourrait engendrer des interférences indésirables sur
ces autres lignes. La situation d'équilibre est atteinte par un choix judicieux du câble et du
niveau de courant circulant dans la ligne téléphonique.
La diaphonie de ligne augmente généralement avec la fréquence. Elle est minimisée
lorsque la capacité distribuée entre les câbles est la même que la capacité distribuée entre
le câble et la terre.
4.1.4 Dimensionnement d'un système téléphonique
Idéalement, le trafic téléphonique doit être fluide, c'est-à-dire que le système
téléphonique doit pouvoir connecter en tout temps deux abonnés quelconques. De façon
analogue, tout conducteur espère trouver en tout temps des voies routières dégagées et
non congestionnées.
INF 5004
10
Lorsqu'un usager décroche son combiné pour parler au téléphone, il doit encourir les
délais suivants :
−
l'attente de la tonalité d'invitation émise par le central, après qu’il ait décroché le
combiné;
−
le temps de numérotation, qui dépend du téléphone (à cadran ou à touches) et de
l'usager;
−
le temps nécessaire à établir la connexion avec un second abonné, qui dépend des
différents commutateurs placés le long de la connexion entre les abonnés;
−
le délai de réponse du correspondant qui répond après un certain nombre de
sonneries;
−
l'efficacité du trafic, soit le rapport (en pourcentage) du nombre d'appels aboutissant
à une conversation au nombre total d'appels effectués par les usagers. Il va sans dire
que l'efficacité d'un réseau téléphonique fluctue au cours de la journée. Elle atteint
des maximums entre 10 h et 11 h lE matin et entre 17 h et 18 h lE soir. Certains
jours (Nouvel An ou Fête des mères, par exemple), le taux d'utilisation des
téléphones est exceptionnel. Quand un abonné ne peut obtenir un circuit disponible,
on dit qu'il y a blocage.
4.1.5 Trafic téléphonique
Définitions
La somme des communications plus ou moins nombreuses ou plus ou moins longues
constitue l'intensité du trafic, laquelle se mesure en erlangs (E), du nom du mathématicien
Erlang. L'intensité du trafic Q, exprimée en erlangs, est le produit du nombre moyen
d’appels (communications) par heure C, par la durée moyenne d'une communication T,
soit :
Q = CT
Par exemple, si 100 abonnés engagent 40 conversations téléphoniques en une heure et
que la durée moyenne de ces conversations est de 3 minutes, la fréquence des appels par
heure est de :
40
C =
= 0,4 appel/heure
100
et l'intensité du trafic est de :
Q = CT = 0,4 appel/heure × (3/60) heure = 0,02 E
Si le réseau téléphonique consiste en une seule ligne téléphonique, un erlang va
correspondre à 100 % d'occupation de la ligne en une heure. Pour répondre aux besoins
du trafic téléphonique d'intensité E, il faut prévoir N lignes téléphoniques; ce nombre N
doit être inférieur au nombre d'abonnés, pour atteindre une probabilité de blocage
acceptable.
INF 5004
11
Modèles statistiques relatifs aux calculs de blocage
Lorsque l'abonné tente d'établir une communication et que le réseau est congestionné, on
dit qu'il y a blocage. Un système téléphonique bien dimensionné (nombre de lignes et
capacité de commutation) minimise la probabilité de blocage. Trois modèles statistiques
ont été développés pour quantifier la probabilité de blocage :
−
la formule Erlang B suppose que s'il y a blocage, l'abonné abandonne et ne rappelle
pas (formule retenue dans certaines compagnies européennes);
−
la formule Erlang C suppose que lorsqu'il y a blocage l'abonné va continuer de
rappeler jusqu'à ce que la ligne se libère;
−
la formule de Poisson suppose qu'en cas de blocage, l'abonné appelle au bout d'un
certain temps T (formule retenue en Amérique du Nord).
De par les hypothèses propres à chacune de ces formules, il est évident que la probabilité
de blocage prédite sera plus petite dans la formule Erlang B, intermédiaire dans le cas de
la formule de Poisson, et plus élevée dans le cas de la formule Erlang C.
Les courbes de la probabilité de blocage en fonction du trafic exprimé en erlangs, avec le
nombre de lignes N en paramètres, apparaissent dans la majorité des ouvrages traitant de
trafic téléphonique. Des tables détaillées permettent également de résoudre des problèmes
de dimensionnement de réseau téléphonique.
4.1.6 Signalisation
La signalisation téléphonique permet les échanges d'information entre le poste
téléphonique et le central (signalisation terminale), de même qu’entre les commutateurs
du réseau téléphonique (signalisation entre autocommutateurs). Elle comporte quatre
volets :
−
Les signaux de supervision, qui sont utilisés pour établir, rompre ou facturer une
communication téléphonique.
−
Les signaux d'adresse, qui acheminent les numéros de téléphone et les codes
régionaux correspondants.
−
Les signaux d'information, qui transmettent des informations relatives au
déroulement de la communication (sons audibles, messages préenregistrés, etc.).
−
Les signaux de gestion du réseau, qui servent à déterminer l'allocation des lignes,
les caractéristiques de commutation, ou à modifier ces dernières dans le cas de
surcharge du réseau.
Nature des signaux de signalisation
Signalisation voie par voie
La signalisation voie par voie (associated channel signaling) consiste à attribuer, de
façon fixe, un canal de signalisation à chaque voie de communication. Ainsi, chaque voie
téléphonique dispose de sa propre signalisation afin de transmettre les informations de
service la concernant. Deux mécanismes sont mis en œuvre :
INF 5004
12
−
Signalisation dans la bande (in band signaling) dans laquelle les signaux sont
véhiculés dans la bande des fréquences vocales. Une ou plusieurs fréquences
vocales sont émises séparément ou simultanément. C'est ce type de signaux qui sont
utilisés dans le cas d'un clavier de numérotation à touches.
−
Signalisation hors-bande (out of band signaling) dans laquelle les signaux sont
véhiculés dans une bande de fréquence disjointe afin de limiter les risques
d’interférence. Il peut s'agir d'un signal de fréquence hors-bande (3,825 kHz ou
même 0 Hz). La signalisation par impulsions d'un cadran de numérotation, par
exemple, se fonde sur la série d'états de repos et d'états actifs de la ligne pour
transmettre l'information. On peut même, dans certains cas, faire varier la polarité
de l'alimentation pour augmenter le nombre de possibilités d'informations
différentes.
Canal sémaphore no 7
Un canal sémaphore no 7 (common channel signaling no. 7), dédié à la signalisation,
vient s'ajouter aux canaux normaux afin que chacun soit traité séparément. Ce système a
été retenu dans le RNIS (réseau numérique à intégration de services) où chaque abonné
reçoit deux canaux de 64 kb/s chacun (canaux B), de même qu'un canal de signalisation
de 16 kb/s (canal D).
Signalisation au poste téléphonique
Au poste téléphonique, la série d'impulsions générée par le cadran de commutation ou la
série de tonalités générée par le clavier à touches sont reconnues au central comme des
numéros.
En téléphonie numérique, les signaux parviennent au central par un multiplexeur. En
Amérique du Nord, 24 signaux sont multiplexés et sont codés en binaire. Au sein d'un
même intervalle d'échantillonnage, nous retrouvons une série de 24 signaux de 8 bits
provenant de 24 postes téléphoniques, de même qu'un bit de trame. Rappelons que la
fréquence d'échantillonnage en téléphonie est de 8 kHz, ce qui correspond à une période
1
d'échantillonnage de
= 125 µs , et que le niveau de chaque échantillon est représenté
8k
par 8 bits.
Ainsi, dans un intervalle d'échantillonnage ou trame, nous aurons, comme le montre la
figure 4.5 :
24 × 8 + 1 = 193 bits
2
3
4 5
24
{
1
8 bits/canal
bit unique
de trame
FIGURE 4.5
Trame téléphonique nord-américaine T1.
INF 5004
La vitesse binaire est donc de
13
193
= 1,544 Mb/s.
125µs
Le bit de trame a un rôle essentiel. Il est identifiable et permet d'assigner chaque groupe
de huit bits à son « géniteur » légitime. Autrement, nous ne saurions reconnaître dans un
train d'impulsions donné quand répartir les bits par groupes de huit.
Voyons maintenant les principales méthodes de signalisation qui prévalent entre le poste
téléphonique et le central, et entre plusieurs centraux.
Signalisation de mise en marche par court-circuit (loop start)
Un changement d'état d'occupation de la ligne se fait généralement par la détection du
courant de ligne qui passe d'une valeur quasi nulle (combiné raccroché) à une valeur
allant de 20 mA à 40 mA (combiné décroché), comme le montre la figure 4.6. La
variation de courant est détectée par le central qui prend les mesures nécessaires pour
continuer l'appel. Rappelons que les lignes sont alimentées par une tension de 50 volts,
fournie par le central.
I=0
Tip
0V
Poste
téléphonique
Central
Ring
-50 V
Combiné raccroché
Poste
600 Ω
téléphonique
-20 V
Tip
Ring
-30 V
I≠0
0V
Central
-50 V
Combiné décroché
FIGURE 4.6
Signalisation Loop Start.
En levant le combiné, une résistance de 600 Ω est branchée au central. Le courant de la
ligne dépend de la longueur des fils téléphoniques. Il peut varier entre la valeur maximale
de ≅ 41 mA , lorsque la longueur des fils est négligeable, et la valeur minimale de
≅ 20 mA , la résistance des fils étant alors limitée à 1300 Ω. Le central est alors prêt à
recevoir les informations de numérotation de la part du poste téléphonique.
Dans le cas de la réception d'un appel (figure 4.7), le signal de sonnerie (courant
alternatif) provenant du central active le circuit de sonnerie du poste téléphonique.
INF 5004
14
0 volt
Circuit de
sonnerie
Poste
téléphonique
Central
-50 volt + signal de sonnerie
Combiné raccroché, réception de sonnerie
FIGURE 4.7
Réception d’un signal de sortie, signalisation Loop Start.
Une situation délicate peut toutefois se produire : un usager peut décider de décrocher son
combiné en même temps que le central décide de lui envoyer un signal de sonnerie. Pour
éviter une telle situation, on passe à la signalisation par mise à la terre (ground start
signaling).
Normalement, le central fournit une tension de –50 volts à un des deux fils téléphoniques
(fil R), tandis que le second fil (fil T) est ouvert.
Lorsqu'un abonné veut placer un appel, il met momentanément à la terre le fil R, avant
que le poste ne vienne se connecter au fil R. De la sorte, le courant circule entre le central
et le fil R. Le central détecte l'augmentation de courant. Lorsqu'il est prêt à recevoir de
l'information du poste téléphonique (l'adresse), il réagit en connectant à la terre le fil T,
mettant ainsi en fonction la boucle du central : fil R, poste téléphonique et fil T. Le
central peut envoyer alors une tonalité d'invitation.
L'abonné, qui détecte la mise à la terre du central et la tonalité d'invitation, compose alors
son numéro.
Un abonné reçoit un appel lorsqu'il reçoit un signal sur le fil R ou lorsqu'il détecte la mise
à la terre du fil T par le central.
L'avantage de la signalisation par mise à la terre est de réduire la possibilité que l’abonné
et le central prennent un circuit simultanément.
Signalisation entre autocommutateurs
Signalisation par changements d'états
À une extrémité du circuit, le circuit ouvert est dans une situation de repos. Lorsqu'un
circuit est activé, les extrémités du circuit sont connectées à une résistance de 500 Ω tout
au plus. La seconde extrémité du circuit, les extrémités T et R sont branchés à la terre et
à –50 volts. Sitôt que le circuit est activé, les polarités des extrémités T et R du circuit
sont inversées; cette inversion de polarité se déroule généralement en moins de 5 ms.
Signalisation par tonalités de supervision
Généralement, la fréquence de 2600 Hz est utilisée comme tonalité de signalisation.
Certains systèmes utilisent une première fréquence dans une direction et une seconde
fréquence dans l'autre direction. Ce type de signalisation est appelé signalisation dans la
bande, car les signaux sont émis dans les mêmes voies et les mêmes fréquences que la
INF 5004
15
parole. L'abonné n'entend pas cette tonalité, car lorsque le combiné est raccroché, un filtre
éliminateur de bande à 2600 Hz bloque cette tonalité.
La méthode dite de signalisation multifréquence attribue à chaque chiffre allant de 0 à 9,
deux paires de fréquences. Par ailleurs, deux autres signaux bifréquences indiquent
respectivement le début et la fin de la composition du numéro appelé. Il existe un autre
type de signalisation dite hors-bande, qui se fait à des fréquences en dehors de celles de
la parole, soit à 3,5 kHz et plus. Il existe également une version de signalisation
multifréquence, dans la bande et hors-bande, faisant usage de six tonalités dans chaque
direction.
Signalisation E et M
La signalisation E et M (du latin, E pour excipere qui signifie recevoir, et M pour mittere
qui signifie émettre) est utilisée entre les autocommutateurs. Cette signalisation ne se fait
pas au sein des deux ou quatre lignes de circuits téléphoniques audio, mais au sein de
deux lignes supplémentaires. Elle permet de superviser les conditions de circuits
« branchés/débranchés ». L'information « M » provient du commutateur et est acheminée
vers le circuit de signalisation; l'information « E » suit le chemin inverse. Il existe
plusieurs protocoles pour les signaux d'interface E et M. Ces protocoles régissent
généralement la communication entre les autocommutateurs (PBX pour Private Branch
Exchange) et le central.
Signalisation numérique
En téléphonie numérique PCM (Pulse Code Modulation) en Amérique du Nord, le
dernier bit audio de chaque groupe de six trames est dérobé pour être consacré à la
signalisation; dans les téléphones publics, cela se fait pour le dernier bit audio de chaque
groupe de douze trames.
Cette méthode rend le système téléphonique nord-américain incompatible avec la
transmission de données, en raison de l’emprunt de bits (bit stealing). Aussi, plutôt que
de transmettre les données à 64 kb/s, les lignes téléphoniques dédiées à la transmission de
données fonctionnent à 56 kb/s, comme si les signaux audio étaient codés sur sept bits,
plutôt que sur huit. En effet, 8000 échantillons/s x 7 bits/échantillon = 56 kb/s. Il est
courant en Amérique du Nord d’avoir des systèmes de transmission de données à des
vitesses multiples de 56 kb/s. Par contre, les lignes RNIS fonctionnent à des vitesses
multiples de 64 kb/s, que ce soit pour la transmission de données ou pour la transmission
audio.
Numérotation
Les recommandations UIT-TSS E.163 et E.164 prévoient l’octroi d’un numéro international de douze et de quinze chiffres. Ainsi, dans la recommandation E.164, trois
chiffres sont réservés au code du pays (Canada et États-Unis : 1, France : 33, GrandeBretagne : 44, Israël : 972, etc.), ce qui laisse jusqu’à douze chiffres pour la composition
à l’intérieur du pays, code régional compris. L’avantage de la nouvelle recommandation
E.164 est d’être compatible au RNIS : trois bits sont réservés au code du pays, le même
que celui de la recommandation E.163.
INF 5004
16
Dans le cas de la communication de données, les services à commutation de paquets
publics (PPSN) utilisent la numérotation dite X.121 : trois numéros pour le pays, un
numéro pour le réseau et dix numéros pour identifier le terminal; cette numérotation n’est
pas compatible avec celle de la recommandation E.163. Par exemple, au Canada, les
quatre premiers chiffres du réseau Datapac sont 3020. En France, les quatre premiers
chiffres du réseau Transpac sont 2080. En Grande-Bretagne, les quatre premiers chiffres
du réseau DSS sont 2342. Ceux de Tymnet et de Sprintnet aux États-Unis sont 3106
et 3110. Les autres services de communication de données publics, tel le CSPDN,
utilisent la même numérotation que le système téléphonique et le RNIS.
4.1.7 Systèmes de commutation
La commutation consiste à choisir un chemin particulier parmi tous les chemins possibles
et disponibles permettant de relier deux lignes téléphoniques données, le numéro
composé par l'abonné servant d'instructions au commutateur. Ce chemin est toujours le
chemin disponible le plus direct au moment de l’appel et il est choisi en fonction de la
charge instantanée des artères de communication dans le réseau. Ainsi, un mécanisme de
routage (calcul et choix d’un chemin) est mis en place dans chaque commutateur.
Le rôle d'un commutateur téléphonique est d'établir une liaison entre deux lignes qui lui
sont rattachées; cette liaison est maintenue pendant toute la durée de la conversation
téléphonique. Un commutateur enregistre également le numéro et la durée d'une
conversation à des fins de facturation.
On distingue deux familles technologiques de commutateurs : les commutateurs
électromécaniques, les plus anciens et qui sont en voie de disparition, et les commutateurs
électroniques. Un commutateur électronique est un ordinateur disposant d’un nombre
important d’équipements d’entrée-sortie spécialisés, ainsi que d’un système
d’exploitation, de logiciels de communication, de gestion, etc. Parmi les commutateurs
électroniques, on retrouve les commutateurs spatiaux et les commutateurs temporels.
Commutation spatiale
Le commutateur spatial met en œuvre la commutation de circuits. Il effectue en effet une
connexion électrique directe entre une ligne d’entrée et une ligne de sortie. Cette
connexion se fait automatiquement et est réalisée en quelques microsecondes.
L’inconvénient majeur du commutateur spatial, c’est que le nombre de points de
connexion est égal au carré du nombre de lignes du commutateur. Étant donné qu’il est
impossible avec la technologie actuelle de construire un boîtier pour accommoder plus de
1000 broches avec 499 500 points de connexion, l’utilisation du commutateur spatial est
limitée à de petits systèmes de commutation locaux.
Commutation spatiale multiétage
Pour remédier au problème causé par le nombre de points de connexion, on a recours à la
commutation spatiale multiétage, qui consiste à fragmenter un gros commutateur spatial
INF 5004
17
en plusieurs plus petits et à les relier entre eux sous la forme d’un réseau d’interconnexion spatiale.
Commutation temporelle
Les commutateurs temporels sont utilisés en téléphonie numérique, les signaux
binaires PCM étant commutés de façon temporelle par des ordinateurs. Leur principe de
fonctionnement est le suivant : les n lignes d’entrées sont explorées séquentiellement et
régulièrement en vue d’élaborer une trame d’entrées multiplexées comprenant
n intervalles de temps. Par exemple, dans la hiérarchie téléphonique nord-américaine,
24 canaux de 8 bits sont multiplexés dans le temps, dans l’intervalle d’échantillonnage
de 125 µs.
Le cœur du commutateur temporel est un dispositif mélangeur de voies qui comprend une
mémoire tampon et une mémoire de commande; l’entrée du mélangeur est la trame
multiplexée initiale. Les 8 bits de chaque canal sont écrits en séquence dans la mémoire
tampon du mélangeur. Lorsque toute la trame est enregistrée, elle est vidée dans un ordre
différent, sous le contrôle d’une mémoire de commande ou table de commutation.
Ainsi, la séquence des intervalles de temps entre dans une mémoire tampon, mais est lue
dans un ordre différent. L’ordre de lecture est géré par un ordinateur dédié à la
commutation.
Autocommutateurs
Il existe plusieurs façons de connecter un combiné, selon le type de service désiré. La
ligne d’abonné individuelle est normalement reliée avec un certain nombre d’abonnés. Il
existe également des lignes téléphoniques partagées entre un certain nombre
d’utilisateurs. Par contre, les entreprises peuvent avoir recours à des services
téléphoniques desservis par un autocommutateur.
Un groupement de lignes est un ensemble de lignes desservant un autocommutateur, de
sorte qu’un appel passant par l’autocommutateur puisse passer par n’importe quelle ligne
de ce groupement de lignes. Ainsi, les téléphones au sein d’une entreprise sont reliées à
un autocommutateur disposant d’un certain groupement de lignes le reliant au central.
Autocommutateurs PBX
Les commutateurs électroniques dits PBX (Private Branch Exchange) ou PEBX (Private
Electronic Branch Exchange) sont devenus courants. La première génération a été celle
des téléphones à touches qui concentraient les appels de près de dix usagers. Les
commutateurs électroniques PBX sont la propriété et la responsabilité de l’usager et
concentrent entre 30 et 1500 appels. La solution dite Centrex est un commutateur
électronique PBX géré par la compagnie de téléphone; c’est un PBX virtuel.
Le marché des PBX est ouvert à la concurrence en Amérique du Nord. On y trouve des
compagnies telles AT&T, Nortel, ROLM, NEC, Mitel, Wang, Fujitsu, Toshiba, Hitachi,
Alcatel, Ericson, et d’autres.
INF 5004
18
Options offertes par les autocommutateurs
Les autocommutateurs offrent aujourd’hui à l’usager un nombre impressionnant de
fonctions.
Composition abrégée
(abreviated dialing)
Code de numérotation abrégé pour certains numéros.
Rappel automatique
(call back)
Essai de recomposition automatique lorsque la ligne
appelée est occupée.
Identification de ligne
(call party identification)
Le numéro de l’appelant est présenté à l’appelé.
Appel conférence
(conference call)
Permet d’adjoindre d’autres abonnés à une même
conversation.
Haut-parleur
(hand free operation)
L’abonné n’a pas besoin de prendre le combiné.
L’appareil téléphonique est doté d’un microphone et d’un
haut-parleur.
Indicateur de message
(message indicator)
Indique qu’un appel a été reçu.
Recomposition du dernier
numéro (redial)
La recomposition se fait par la pression d’une touche
dédiée.
Messagerie vocale
(voice mail)
Enregistre les appels reçus en l’absence de l’appelé.
Transfert d’appels
(call transfer)
Permet de prendre l’appel à un autre numéro.
Le nombre d’options offertes à l’usager est fort grand et il serait fastidieux de toutes les
énumérer.
L’industrie fait grand usage de la distribution automatique d’appels (ACD, Automatic
Call Distribution). Ainsi, dans des organisations de services, les appels sont acheminés
séquentiellement aux préposés non occupés. Cela distribue donc plus équitablement et de
façon plus efficace les appels auxquels doit répondre une telle organisation.
Les services automatisés de réponses vocales (voice response services), offrant à
l’appelant un menu d’options auxquelles il peut accéder en composant une ou plusieurs
touches particulières, ont remplacé en grande partie le rôle joué auparavant par la
standardiste ou une réceptionniste. Le nombre interminable d’options risque cependant de
frustrer l’usager. Par ailleurs, les messages téléphoniques reçus peuvent être écoutés à
distance, après la composition d’un « mot de passe » particulier.
La génération des téléphones intelligents (smart phone) propose à l’abonné les mêmes
possibilités qu’un ordinateur : messagerie électronique, service de télécopie, paiement de
factures et services bancaires. Les compagnies de téléphonie cellulaire notamment offrent
INF 5004
19
à l’usager des services de communication personnels (PCS, Personal Communication
Services) dont les possibilités vont sans cesse en augmentant.
Routage des appels
Les circuits de téléphonie publics sont conçus pour assurer un blocage ne dépassant pas
1 %. Autrefois, le routage était directement relié à la numérotation et l’appel suivait une
hiérarchie rigide. L’appel local transite par le commutateur de l’échangeur local, l’appel
régional transite par un commutateur de plus haut niveau, etc.
Aujourd’hui, le routage se fonde sur le trafic en temps réel. De la sorte, lorsqu’un circuit
est surchargé, le trafic est dévié sur une autre route. Un bon système téléphonique prévoit
des routages alternatifs, fut-ce pour des raisons de sécurité advenant le cas où un circuit
particulier serait rompu.
4.1.8 Téléphonie sans fil
La communication mobile et, de façon générale, la communication sans fil constituent un
domaine en pleine expansion.
La technologie des faisceaux hertziens entre stations fixes est depuis longtemps mature.
De façon générale, il s’agit de transmettre de très larges bandes passantes (de l’ordre
d’une vingtaine de mégahertz) sur une fréquence porteuse de plusieurs gigahertz. Des
solutions originales ont été apportées aux problèmes des évanouissements dus à la
propagation de l’onde par trajets multiples. Cette technologie est hautement fiable.
Les téléphones sans fil, dits portables et dont on se sert dans les domiciles, utilisent de
faibles puissances et leur portée est limitée à quelques dizaines de mètres. L’extension de
la portée peut être obtenue au moyen de stations répétitrices placées dans des endroits
stratégiques, comme c’est le cas pour les technologies dites CT1, CT2, CT2+ et CT3.
La téléphonie cellulaire permet d’augmenter la capacité du réseau téléphonique mobile.
Une région donnée est divisée en cellules dont le rayon est de quelques centaines de
mètres à plusieurs kilomètres; des fréquences particulières sont attribuées à chaque
cellule. En choisissant parmi les signaux reçus celui dont la puissance est la plus élevée,
le récepteur cellulaire de même que le récepteur associé à la base dédiée à chacune des
cellules identifient la cellule en usage à tout moment. La station de base de la cellule
identifie le récepteur cellulaire particulier, selon un certain protocole d’identification, et
elle transmet régulièrement l’adresse de la cellule à la station de base de la cellule
d’origine du récepteur. De la sorte, lorsque quelqu’un appelle le récepteur cellulaire, sa
base d’origine transfère directement l’appel à sa base actuelle.
Les systèmes analogues (AMPS, par exemple) transmettent généralement en FM sur des
fréquences allant de 800 à 900 MHz. Les systèmes numériques fonctionnent par
multiplexage temporel (TDMA) à l’intérieur d’une bande de fréquence allant de 800 à
900 MHz ou de 1,85 à 1,99 GHz. Toutefois, la modulation par spectre étendu (CDMA)
qui consiste à transmettre à de très bas niveaux de puissance l’information multipliée par
des séquences binaires particulières de haut débit, qui constituent un « code »
personnalisé, présente des avantages particuliers, notamment en ce qui a trait à la capacité
INF 5004
20
des cellules. Les systèmes CDMA utilisent la bande passante à l’intérieur des fréquences
1,85 à 1,99 GHz. Le système standard GSM, qui fait usage de la technologie CDMA, a
été adopté dans une cinquantaine de pays. Il faut ajouter à cela les systèmes de pagette
(paging), ainsi que les réseaux radio privés.
L’on parle de plus de systèmes de communication personnels (PCS) dans lesquels c’est
l’individu plutôt que le terminal qui est identifié par un numéro particulier. Des services
de téléphonie, de messagerie, de multimédia, de vidéoconférence et de bureautique sont
prévus en PCS. Des cartes d’identification personnalisées SIM (Subscriber Identity
Module) insérées dans un appareil PCS permettent de personnaliser et de sécuriser les
services PCS. Un tel système est grandement facilité par des systèmes satellites en orbite
autour de la Terre : système géostationnaire tel le MSAT, système à basse orbite tel
l’Iridium, système à orbite moyenne tel l’Odyssée, et système à haute orbite elliptique tel
l’ELMSAT. De tels systèmes peuvent communiquer avec des récepteurs fixes, mobiles
ou portables. Les réseaux locaux sans fil transmettant par ondes hetziennes ou par ondes
infrarouges font leur pénétration sur le marché.
La téléphonie sans fil peut être subdivisée en services fixes, telles les transmissions entre
des tours d’antennes ou des antennes fixes en zones relativement éloignées, en services
portables, ces derniers l’étant généralement au sein d’un même emplacement (réseaux
locaux sans fil ou appels confinés à l’intérieur d’un bâtiment ou d’une industrie) ou en
services mobiles où l’usager est en déplacement constant.
La téléphonie sans fil couvre de nombreux services : pagette, téléphonie, données,
télécopies, etc. Nous tenterons d’en présenter les principaux domaines, de même que les
paramètres et les difficultés techniques qui s’y rattachent.
Principales méthodes de transmission à accès multiple en téléphonie mobile
Il existe trois méthodes principales permettant le multiplexage de plusieurs conversations
en téléphonie mobile. Elles sont connues sous les sigles de FDMA (Frequence Division
Multiple Access) ou multiplexage temporel à accès multiple, TDMA (Time Division
Multiple Access) et CDMA (Code Division Multiple Access) ou accès multiple à
répartition de code.
FDMA
Dans un système FDMA, plusieurs canaux de fréquence sont alloués pour pouvoir
transmettre un ensemble de conversations simultanées, tout comme c’est le cas pour la
syntonisation radio où plusieurs stations, ayant chacune leur fréquence de transmission
propre, émettent simultanément. La téléphonie cellulaire analogique a recours au FDMA.
TDMA
Dans un système TDMA, l’axe du temps est réparti en intervalles réguliers. À chaque
utilisateur est alloué un intervalle de temps particulier de façon périodique. Ainsi, s’il y a
N utilisateurs qui se partagent une période T, chaque utilisateur peut utiliser un intervalle
de temps T/N, de même que tous les intervalles de temps qui surviennent nT plus tard, où
n est un nombre entier. Généralement, la période T est reliée à la période d’échantil-
INF 5004
21
lonnage de signal transmis, qui est généralement la même pour chacun des N signaux
transmis. La téléphonie cellulaire numérique a recours au TDMA, les intervalles de temps
alloués à un usager particulier servant à transmettre généralement des signaux binaires
associés au signal d’usager.
CDMA
En CDMA, chaque signal numérique est mélangé à une séquence pseudo-aléatoire
particulière (généralement de vitesse très supérieure) pour former un nouveau signal.
Pour récupérer le signal numérique original, il faut mélanger ladite séquence pseudoaléatoire particulière au signal reçu.
Le signal CDMA recouvre généralement un large spectre, d’où le nom de modulation à
spectre étendu qui lui est associé. Notons que les signaux CDMA occupent quasiment le
même spectre étendu et seule l’application de la séquence pseudo-aléatoire à chaque
signal (le code) permet d’identifier et de récupérer les signaux numériques de départ.
Services fixes
Les services fixes établissent des liaisons électromagnétiques entre :
−
des emplacements éloignés;
−
des sections différentes au sein d’un bâtiment (entre des étages par exemple);
−
différents bâtiments;
−
une antenne extérieure et une antenne à l’intérieur d’une maison, ce qui peut
constituer un système téléphonique alternatif.
À titre d’exemple, les systèmes Ionica (TDMA) et Milicon sont des systèmes opérant audessus de 3 GHz.
Téléphonie cellulaire
Le nombre de canaux de fréquences disponibles étant limité, la téléphonie cellulaire
permet de réutiliser une fréquence donnée dans des endroits qui sont relativement
éloignés sur le plan géographique. Pour cela, le territoire est divisé en cellules dont la
forme est similaire à celle d’alvéoles, de façon que les cellules adjacentes utilisent des
fréquences différentes.
Bien qu’un réseau cellulaire soit souvent présenté sous la forme de cellules hexagonales,
il serait plus juste de considérer ces cellules comme plus ou moins circulaires. Il va sans
dire que dans les zones rurales, les cellules seront plus grandes et qu’elles diminueront en
dimension dans un centre urbain.
Un réseau cellulaire doit être capable :
−
de pouvoir changer de fréquence de travail rapidement et sans problème lorsqu’un
usager se déplace et change de cellule;
−
d’être insensible à l’interférence pouvant provenir d’une transmission faite sur la
même fréquence de travail, mais dans une autre cellule;
INF 5004
−
−
22
d’interfacer le réseau téléphonique local ou PSTN (Public Switched Telephone
Network);
d’offrir une transmission fiable en dépit des perturbations climatiques et des pertes
(évanouissements) propres aux canaux électromagnétiques hertziens.
Les systèmes analogues transmettent en FM, tandis que les systèmes numériques sont
codés en binaire à faible vitesse au moyen d’une technique de compression.
Téléphonie avec antenne fixe
Les téléphones portables souvent utilisés en milieu résidentiel communiquent avec une
antenne fixe.
Certains systèmes libèrent l’abonné de la recherche d’une cabine téléphonique. L’abonné
ne doit cependant pas se déplacer et être à proximité (une cinquantaine de mètres
maximum) d’une borne radio reconnaissable. Dans des cas exceptionnels, la portée peut
atteindre 100 ou 200 m.
4.2
RÉSEAU NUMÉRIQUE À INTÉGRATION DE SERVICES (RNIS)
À l’origine, les réseaux téléphoniques n’étaient destinés qu’à la transmission de la voix,
mais ils ont évolué en utilisant une technologie analogique. Cependant, la diversification
des besoins des utilisateurs a rendu désuète cette technologie. On peut actuellement
utiliser, pour la transmission de la voix et pour la transmission des données, des supports
tels que :
−
le réseau téléphonique commuté (RTCP);
−
des lignes téléphoniques louées dans différentes configurations (point à point,
multipoint, système distribué);
−
des réseaux spécialisés pour la transmission des données, comme DATAPAC.
Toutefois, ces différents réseaux ne permettent encore que fort peu et fort mal de
répondre au besoin de communiquer à la fois la voix, les données et l’image. C’est
pourquoi on a imaginé pour y parvenir un réseau d’accès facile pour l’utilisateur, capable
de transmettre économiquement, et en même temps, ces divers types d’information. De
cette préoccupation est issu le concept de réseau numérique à intégration de services
(RNIS) ou ISDN (Integrated Services Digital Network).
4.2.1 Modèle de référence RNIS
La figure 4.8 présente le modèle de référence RNIS.
INF 5004
23
TE1
Bus S
2B +D
TE2
NT2
Interface
T
TA
Interface
R
Échange
NT1
Interface
U
local
PABX
Équipement terminal (Terminal Equipment) placé chez l'abonné :
TE1 : TE compatible au RNIS
TE2 : TE non compatible au RNIS
TA
Adaptateur de terminal (Terminal Adaptor)
NT
Terminaison de réseau (Network Termination) :
NT1 : interface au niveau de la couche physique
NT2 : interface au niveau des couches physique, liaison et réseau
Interface d'abonné R Peut desservir un terminal non compatible au RNIS.
Interface d'abonné S Point de branchement pouvant desservir jusqu'à huit terminaux.
Interface d'abonné T Point de branchement à la ligne RNIS.
Interface d'abonné U Se situe sur la ligne numérique de l'abonné.
Canaux B
Pour les données ou l’audio (2 x 64 kb/s chacun).
Canal D
Pour la signalisation (16 kb/s).
TE
FIGURE 4.8
Le modèle de référence RNIS.
Les fonctions de terminaison de réseau NT1 (Network Termination 1) appartiennent à la
couche physique (niveau 1 du modèle OSI). Elles incluent le contrôle physique et
électrique de la boucle (test de la boucle), la supervision de la ligne (moniteur de
performance), la synchronisation (timing), le multiplexage des bits.
La terminaison de réseau NT2 est une entité intelligente qui peut contenir, selon les
besoins, les trois premiers niveaux de l’OSI, soit les couches physique, liaison et réseau.
Elle peut faire de la commutation et de la concentration. Un contrôleur de terminaux est
un bon exemple de NT2.
Le terminal TE1 (Terminal Equipment Type 1) est un équipement qui peut supporter
l’interface normalisée d’un RNIS. Il peut être branché au réseau RNIS au point de
référence S. Parmi les terminaux TE1, on peut trouver le téléphone RNIS, l’ordinateur, la
télécopie groupe 41, etc.
Le terminal TE2 (Terminal Equipment Type 2) est un équipement qui n’est pas
compatible à la norme RNIS. Un adaptateur TA (Terminal Adaptor) lui sert alors
d’intermédiaire avec le point de référence S. Parmi les terminaux TE2, on trouve le
modem, l’ordinateur, la téléphone analogique, la télécopie groupe 32, X.21, etc.
Le point de référence S est donc le bus auquel l’abonné au service RNIS branche ses
équipements. De fait, il existe un autre point de référence chez l’abonné, dit point de
référence T, qui sépare le réseau de l’équipement de l’abonné d’un point de référence U.
1
2
Défini par un avis du CCITT (1980), permet l’intégration du texte et de l’image.
Transmission numérique plus lente que le groupe 4.
INF 5004
24
Du point de référence U, il est possible d’accéder à l’échange local téléphonique. Le
signal sur deux fils est à nouveau renvoyé sur quatre fils grâce à un terminal de ligne LT
(Line Termination) qui assure la séparation deux fils/quatre fils et dont la sortie
correspond au point de référence V. Ce dernier point de référence se rattache au
commutateur. De l’échangeur local, le signal de type CCS7 (Common Central Switching
No. 7) assure la communication au sein du réseau RNIS, comme le montre la figure 4.9.
Interface
LT
Interface
V
U
C CS 7
C om m utateur
central R N IS
É change
local
R éseau
télép hon iq u e
FIGURE 4.9
De l’interface U au réseau téléphonique
Le réseau RNIS s’appuie sur la hiérarchie du réseau téléphonique numérique existant qui
multiplexe 24 canaux audio (système nord-américain DS1 à la vitesse de 1544 Mb/s) ou
32 canaux audio (système européen E1 à la vitesse de 2048 Mb/s). Aux points de
référence, dans notre modèle de référence RNIS, ne transitent pas nécessairement que des
canaux RNIS de type 2B + D, soit deux canaux B (transmission audio ou de données à
64 kb/s) et un canal D (signalisation à 16 kb/s). Ainsi, le point de référence T peut
accommoder l’accès de base 2B + D ou encore l’accès primaire 23B + D à 1536 kb/s ou
30B + D à 1984 kb/s ou encore un multiple de H0, soit un multiple de 360 kb/s.
4.2.2 Terminaux RNIS types
La figure 4.10 présente différents types de terminaux, ainsi que leur connexion au
réseau RNIS. Les terminaux qui ne sont pas compatibles au RNIS sont tout de même
connectés, mais au moyen d’un adaptateur de terminal TA.
Réseau
RNIS
NT
TA
TA
TA
Télécopieur
Groupe 4
Téléphone
analogique
Terminal
Vidéotex
Téléphone
RNIS
Micro-ordinateur
avec modem
Télécopieur
Groupe 3
Micro-ordinateur
RNIS
FIGURE 4.10
Exemples de terminaux connectés au réseau RNIS.
INF 5004
25
4.2.3 Services RNIS
Le RNIS permet d’offrir toute une panoplie de services de télécommunications aux
usagers. Ces services peuvent être regroupés en deux catégories : les services supports
(bearer service) et les téléservices (teleservices). Chacun de ces services peut être offert
avec ou sans compléments de services (supplementary service); l’appel en attente est un
exemple de services supplémentaires.
Services supports
Les services supports correspondent à des services, hors terminaux, associés aux
capacités intrinsèques de transmission entre les abonnés, aux caractéristiques d’accès et à
des caractéristiques d’utilisation et d’exploitation. Ils sont offerts par la couche réseau. Ils
possèdent les quatorze attributs suivants :
1.
Mode de transfert (commutation de circuits ou commutation de paquets)
2.
Débit binaire (B, 2B, H0, 1536 kb/s ou 1920 kb/s, 56 kb/s, etc.)
3.
Type d’information (données, voix, audio 3,1 kHz, audio 7 kHz, audio 15 kHz,
vidéo, etc.)
4.
Structure (intégrité de 8 kHz, non structuré, etc.)
5.
Mode d’établissement de communication (permanent, réservé ou sur demande)
6.
Symétrie (communication unidirectionnelle ou bidirectionnelle)
7.
Configuration (point à point, multipoint, etc.)
8.
Débit d’accès (D 16 kb/s, B 64 kb/s, H0 , H11, H12, etc.)
9.
Protocoles de signalisation :
•
au niveau de la couche physique
•
au niveau de la couche liaison
•
au niveau de la couche réseau
10. Protocoles d’accès à l’information :
•
à la couche physique
•
à la couche liaison (HDLC, LAPB, X.25, etc.)
•
à la couche réseau
11. Complément de services (plus-value de services, transfert d’appels, rappel
automatique, etc.)
12. Qualité de service
13. Interréseautage
14. Aspects commerciaux et opérationnels (dont la tarification).
Dans le cas où le mode de transfert est un mode de transfert par paquets, il est possible de
préciser qu’il s’agit d’une transmission sur le canal B ou sur le canal D; dans ce dernier
cas, la signalisation s’effectue seulement une fois. La transmission par paquets peut
provenir d’un réseau de commutation par paquets (PPSDN) ou être lancée directement
par le RNIS.
INF 5004
26
Téléservices
Les téléservices sont des services de bout-en-bout, incluant les terminaux. Ils assument
des fonctions des couches OSI supérieures (quatre, cinq, six et sept), en s’appuyant sur
les services supports. Ils correspondent à des services globaux de télécommunications
entre utilisateurs ou entre terminaux, tels que le vidéotex, le télex, le télétexte, le
télécopieur, la téléconférence, la vidéotéléphonie, l’audio à 7 kHz, la messagerie
automatique, pour donner quelques exemples. Les téléservices possèdent eux aussi
quatorze attributs. Les neuf premiers sont similaires aux neuf premiers attributs des
services supports. S’ajoutent à ces derniers :
1.
Type d’information de l’usager (téléphonie, audio, texte, fac-similé, vidéotex,
vidéo, texte interactif, etc.)
2.
Protocole de la couche quatre (X.224, T.70, etc.)
3.
Protocole de la couche cinq (X.225, T.62, etc.)
4.
Protocole de la couche six (T.400, G.711, T.61, T.6 et mode graphique, etc.)
5.
Protocole de la couche sept (T.60, T.500, etc.)
Compléments de services
Des compléments de services peuvent s’ajouter aux services supports ou aux téléservices
RNIS. Les voici.
1.
Composition directe (direct dialing in) : il s’agit d’une composition abrégée qui
évite de passer par le standard téléphonique.
2.
Identification d’appel (calling line identification presentation) : affichage
automatique d’informations relatives au correspondant.
3.
Restriction de l’identification d’appel (calling line identification restriction).
4.
Identification de l’appelé (connected line identification presentation) : affiche et
identifie le numéro de l’abonné qui vient d’être appelé.
5.
Restriction d’informations relatives à l’appelé : si, par exemple, un numéro
important a été composé par erreur.
6.
Sous-adressage : permet d’étendre la capacité d’adressage au-delà de celle que
permet le réseau, jusqu’à 20 octets d’adresse à des fins interusagers.
7.
Transfert d’appels et réacheminement (call transfer).
8.
Appel en attente (call waiting) : indique qu’un abonné appelle durant une
conversation.
9.
Mise en attente (hold) : permet d’interrompre momentanément une conversation.
10. Groupe fermé d’utilisateurs (closed user group) : permet à des usagers de
communiquer entre eux, mais non avec des usagers extérieurs.
11. Appel conférence (conference calling) : établit la communication entre un groupe
d’abonnés.
INF 5004
12.
13.
14.
15.
27
Identification d’appels malveillants (malicious call identification) : ceux-ci sont
tracés pour l’échange téléphonique; permet de connaître l’identité de la ligne
appelante (enregistrement par l’exploitant du réseau).
Priorité d’appel (priority service) : permet d’assurer un traitement préférentiel aux
appels de certaines lignes d’abonné.
Facturation des services (charging services) : permet de porter les frais d’appels sur
des cartes de crédit (credit card call) ou de virer les frais (reverse charging).
Modification de la catégorie de service de support au milieu d’un appel : passage du
mode audio au mode télécopieur, par exemple.
4.2.4 Couche physique RNIS
La pupinisation des lignes téléphoniques analogiques a consisté à ajouter des inductances
séries le long des lignes, à des intervalles réguliers. Ces inductances égalisent la
distorsion de la ligne. Toutefois, elles déforment sérieusement les impulsions binaires en
raison des transitions rapides du signal. Il importe donc de les éliminer pour pouvoir
maintenir une qualité de signal approprié.
La distance qui sépare l’échange téléphonique local (LE, Local Exchange) ou le central
d’un site desservi par un RNIS est limitée à 18 000 pieds, soit un peu moins de six
kilomètres. Il est utile de noter que des branchements intermédiaires le long de la ligne
ont pour effet de déformer les impulsions binaires, car l’impédance qui charge des lignes
est modifiée et n’est plus égale à l’impédance caractéristique de la ligne téléphonique, ce
qui peut causer des réflexions ou échos multiples. Aussi, faut-il éliminer les
branchements de ligne.
S’il existe un répéteur qui amplifie le signal le long des lignes téléphoniques, il y a danger
que l’échange local considère le répéteur comme étant la terminaison NT de l’abonné lors
des tests de lignes. Des solutions logicielles peuvent parfois être apportées à ce problème,
cela dépend du manufacturier du commutateur. Sinon, il est suggéré d’investir dans une
liaison optique qui résout ce problème tout en offrant de plus grandes possibilités à long
terme.
Enfin, le câble téléphonique chez l’abonné peut être un câble torsadé non blindé AWG-26
ou encore un câble de catégorie 3 ou plus (3, 4 ou 5). En outre, il est utile de vérifier que
le matériau de construction des câbles répond au code électrique en matière de
retardement à l’inflammabilité.
Une unité de dérivation est généralement conçue pour desservir plusieurs terminaux.
Aussi, est-elle suivie d’une boîte de dérivation à partir de laquelle les fils téléphoniques
relient les différents terminaux dans un branchement en étoile. L’unité NT devrait être
située à moins de trois mètres de la boîte de dérivation. Il est conseillé de choisir une
unité NT avec une pile ou batterie de secours, si l’on désire conserver la connexion du
terminal, en cas de panne d’électricité.
Au niveau de la couche physique, un terminal RNIS donné (TE) peut être éloigné d’une
terminaison NT d’une distance pouvant aller jusqu’à mille mètres. Un câble dont les
caractéristiques d’atténuation sont de 6 dB à 96 kHz peut servir à cette fin.
INF 5004
28
Alternativement, il est possible de placer 4 terminaux sur une distance allant de 100 à
500 mètres ou, encore, 8 terminaux sur une distance allant de 100 à 200 mètres. Les
restrictions du nombre de terminaux en fonction de la distance sont reliées au délai allerretour.
La figure 4.11 présente le câblage RNIS en détail. Notez qu’il est conseillé de garder le
câble téléphonique à une distance d’au moins six pieds (deux mètres environ) de câbles
électriques, d’antennes, de paratonnerre, de fils de sonnerie, etc., et de ne pas modifier la
mise à la terre de la compagnie de téléphone.
Boîte de dérivation
Bloc de
protection
LE
Prises
RJ45
...
Six km maximum
(Pour de plus grandes distances,
utiliser des répéteurs. Vérifier si les
répéteurs ne seront pas reconnus
comme des TE. Si c'est le cas,
utiliser un lien par fibre optique.)
Câble AWG-26 ou
câble de catégorie 3
ou plus.
Trois km
maximum
NT
...
Un m
maximum
TE
TE
FIGURE 4.11
Câblage de prises RNIS au réseau téléphonique.
Prise RNIS
Le connecteur RJ45 à 8 broches constitue la prise RNIS. L’alimentation primaire provient
normalement du réseau. Bien que la norme RNIS précise qu’il faut huit fils pour établir la
connexion RNIS, la communication RNIS peut être activée par quatre broches seulement,
l’usage des quatre autres broches étant optionnel. Pour une transmission de vitesse RNIS
primaire PRI, les huit fils sont nécessairement utilisés.
L’alimentation principale fournie par la compagnie de téléphone le long des lignes
d’abonné est de 48 volts. La puissance fournie est normalement de un watt, mais elle peut
être réduite à 420 mW, dans certaines conditions. La charge est conçue pour pouvoir
consommer 1 W lorsqu’elle est activée, et 0,1 W dans des conditions de non-activation.
L’alimentation secondaire (48 volts) est dérivée à partir du secteur chez l’abonné. Elle est
destinée à fournir 7 W minimum, ou 2 W dans certaines conditions restrictives.
L’alimentation tertiaire est rarement utilisée; elle pourrait servir à l’alimentation de
réseaux locaux. En matière d’alimentation, il est important de vérifier lorsque l’on se
procure des équipements RNIS, si l’unité de terminaison NT est pourvue ou non d’une
alimentation secondaire ou tertiaire.
INF 5004
29
La prise RNIS à huit broches, le RJ45, est conçue pour pouvoir être également branchée à
une prise traditionnelle RJ11 à six broches, dont seulement quatre sont utilisées. De la
sorte, un terminal, tel un téléphone dont le fil se termine par une prise RJ11, peut être
directement branché à une prise murale RJ45.
Codage de lignes RNIS
Dans le RNIS, le codage de lignes diffère selon le point de référence au sein du modèle
de référence RNIS. Considérons la transmission d’un canal RNIS de type 2B + D. Aux
points de référence S et T, l’information binaire circule sur quatre fils à la vitesse de
144 kb/s, en codage AMI (Alternate Mark Inversion), lequel consiste à transmettre les
valeurs binaires « 1 » avec une polarité de zéro volt, et à transmettre les valeurs binaires
« 0 », selon une polarité positive ou négative et ce, de façon alternative. Ainsi, la
séquence 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 1 0 0 sera représentée comme à la figure 4.12.
0
1
1
0
1
1
1
0
1
0
1
0
0
FIGURE 4.12
Exemple de codage AMI.
Au point de référence U, l’information binaire circule sur deux fils à la vitesse de
160 kb/s, en codage 2B1Q. Dans un tel codage, chaque paire de bits binaires est remplacé
par un bit quaternaire, c’est-à-dire un bit à quatre niveaux. La figure 4.13 montre
comment s’effectue la conversion du binaire en quaternaire.
Paire de bits
binaires
00
01
10
11
Signal quaternaire
correspondant
−3
−1
1
3
FIGURE 4.13
Codage 2B1Q.
Les impulsions quaternaires étant plus longues, il y a deux fois moins de transitions par
rapport au signal binaire, ce qui réduit la vitesse de moitié, soit à 80 kb/s.
Pour l’accès primaire 2B + D, le codage AMI est modifié en codage B8ZS (Binary 8
Zero Substitution) qui consiste à remplacer huit niveaux de tension binaires nuls
INF 5004
30
consécutifs par une séquence spéciale. Le but recherché est de limiter le nombre de
niveaux de tension nuls consécutifs, sans quoi la régénération d’horloge à partir du signal
binaire reçu risque de dériver, ce qui peut entraîner des erreurs. Rappelons que l’horloge
binaire d’un signal binaire aléatoire est extraite, à partir de ce signal binaire aléatoire, au
moyen d’un circuit de reconstitution d’horloge.
Adaptateur de terminal
L’adaptateur de terminal TA (Terminal Adaptor) fait l’interface entre les points de
référence R (du côté du terminal non compatible au RNIS) et S T (du côté de la
terminaison du réseau NT), notamment pour l’adaptation au débit binaire RNIS. Certains
TA effectuent la conversion de la compression de la voix dans le système téléphonique,
de même que la conversion des signaux téléphoniques émanant d’un cadran téléphonique
rotatif ou d’un clavier à touches, en signaux compatibles à la signalisation RNIS sur le
canal D.
Les adaptateurs de terminal TA de la série V convertissent les interfaces de série V
(modems) en signaux transmissibles sur le canal RNIS B.
Un adaptateur de terminal TA pour X.21 (norme pour l’interface usager et le réseau X.25,
réseau public CSPDN, Circuit Switched Public Data Network, ou réseau de données
public à commutation de circuits) fait l’adaptation de la vitesse, comme pour la série V, et
convertit en protocoles RNIS Q.931 les protocoles X.21.
Il existe également un adaptateur de terminal TA directement branché au réseau X.25.
Selon un premier scénario (cas A), le RNIS ne fait que mettre un canal B à la disposition
du réseau X.25 et les données X.25 passent dans les RNIS sans problème. Selon un
second scénario (cas B), les données X.25 sont augmentées par le réseau RNIS qui les
transmet à un lien X.75, qui relie entre eux les liens X.25, avant d’être pris en charge par
un réseau X.25.
Structure de la trame RNIS en accès de base
Débits RNIS aux différents points de référence
Toujours au niveau de la couche physique, un canal 2B + D comporte deux canaux audio
ou de données de 64 kb/s chacun et un canal de signalisation D de 16 kb/s. Précisons
qu’une liaison RNIS est bidirectionnelle et nécessite au moins deux paires de fils, chaque
paire véhiculant des canaux 2B + D dans chaque direction. Par ailleurs, la vitesse de
transmission est de 192 kb/s, en raison des bits de gestion supplémentaires. La figure 4.14
illustre ces débits RNIS aux différents points de référence.
Contention d’accès au canal D
Au départ, seul le canal D est utilisé en vue de vérifier qu’il n’y a pas de contention,
c’est-à-dire de vérifier que plusieurs terminaux rattachés à la même ligne RNIS ne
veulent pas communiquer en même temps. C’est seulement alors que les canaux B
peuvent être utilisés. Précisons la procédure. En premier lieu, tout TE doit vérifier que le
canal D est libre; c’est le cas lorsque au moins huit bits « 1 » consécutifs sont détectés.
INF 5004
31
Ensuite, le TE transmet au NT sa signalisation (un bit D de valeur « 1 », soit une tension
nulle) sur le canal D. Le NT répond en renvoyant ce bit D vers le TE après un délai de
sept bits. Il revient alors au TE de vérifier huit fois de suite que ce bit d’écho, dénommé
bit E, est identique au bit transmis. Si c’est le cas, la voie est libre pour la transmission
des données. Autrement, le TE doit se déconnecter en vue de réessayer plus tard d’établir
la connexion.
La priorité normale d’un terminal est huit. Elle passe à la valeur neuf, après que le
terminal ait complété sa transmission; elle conserve cette valeur jusqu’à ce que tous les
autres terminaux aient transmis. La priorité normale des transmissions de données par
paquets est dix. Elle passe à onze, après qu’un terminal ait fini de transmettre ses paquets;
elle maintient cette valeur jusqu’à ce que les autres terminaux transmetteurs de paquets
aient complété leur transmission. La priorité de niveau huit a préséance sur celle du
niveau neuf, celle de niveau neuf sur celle de niveau dix, et ainsi de suite.
Canal B1
Canal B2
Canal D
Po int de référence T
 
→
64 kb/s
64 kb/s
16 kb/s
144 kb/s
Bits de trame
8 kb/s
Bits de contrôle et de maintenance
8 kb/s
Gestion
Po int de référence U
 →
Bits de contrôle
Po int de référence V
 
→
160 kb / s
32 kb/s
192 kb / s
FIGURE 4.14
Débits RNIS aux points de référence en accès de base.
Adresse RNIS
L’adresse RNIS de quinze chiffres se compose du code du pays, suivi de l’indicatif
régional et du numéro de téléphone RNIS. Ce numéro peut être suivi également d’une
sous-adresse de quatre chiffres. Précisons que l’adresse RNIS doit pouvoir être traduite
en adresse PSTN de douze chiffres et en adresse PSPDN de quatorze chiffres.
4.2.5 Couche liaison RNIS
La couche liaison RNIS consiste en une trame HDLC, connue sous le nom de LAP-D
(Link Access Procedure, Canal D) et qui assure la connexion entre le terminal et le
réseau. Cette trame est formée par les bits du canal D. Bien que la trame de la couche
physique soit synchrone, celle de la couche liaison est asynchrone; elle nécessite un
fanion pour identifier les différents bits de la trame. La figure 4.15 illustre une trame
LAP-D et en décrit les différentes parties.
INF 5004
Fanion
0111 1110
Adresse
Champ
Séquence
d'adresses.
périodique
reconnaissable.
32
Contrôle
Données
FCS
Fanion
"Frame Check Sequence"
pour la détection d'erreurs.
Champ optionnel, tout dépendant
de la définition du champ de contrôle.
Détermine entre autres, s'il s'agit d'une trame
de contrôle ou d'une trame incorporant des données.
FIGURE 4.15
La trame LAP-D.
4.2.6 Couche réseau RNIS
La couche réseau RNIS est définie au sein de la trame de commandes et de réponses de
type I (information) de la couche liaison qui a pour rôle de transférer des trames
numérotées provenant de la couche réseau. Les messages, la communication,
l’établissement et la gestion des appels sont pris en charge par la couche réseau.
Structure d’un message de la couche réseau
Un message de la couche réseau possède la structure que montre la figure 4.16. Le
message débute par un fanion 0 0 0 0 1 0 0 0 pour une signalisation Q.931 ou par un
fanion 0 0 0 0 1 0 0 1 pour une signalisation V.120. Le prochain octet comprend quatre
bits non utilisés et quatre bits indiquant la longueur du champ suivant. Le numéro de
référence d’appel (Call Reference Value) est un numéro aléatoire qui sert à identifier
l’appel. Le troisième octet démarre toutefois par un bit qui est « 0 », si le message est
émis par le terminal qui détermine le numéro de référence de l’appel, et qui est « 1 », si le
message est émis vers le terminal qui a déterminé le numéro de référence d’appel.
Quant au type de message, il peut caractériser les phases d’établissement d’appel, de
transfert d’information, de terminaison d’appel, etc. Un dernier champ définit un certain
nombre de paramètres. Ce champ peut consister en un octet unique (dont le dernier bit est
toujours « 1 ») ou en une longueur variable d’octets, en vue de déterminer les paramètres
de l’appel. Au moyen d’un analyseur de protocole, il est possible de suivre chaque octet.
0
0
0
0
1
0
0
0/1
octet 1
0
0
0
0
Longueur du numéro de référence d’appel octet 2
0/1
Numéro de référence d’appel (Call Reference Value)
octet 3
0
Type de message
Autres informations
FIGURE 4.16
Structure d’un message de la couche réseau.
INF 5004
33
Services supplémentaires
Les services supplémentaires (options variées rattachées aux lignes du client) peuvent
être définis de trois façons :
1.
Par les touches de numérotation du clavier (keypad); par exemple, en composant un
certain code, on peut retracer le numéro du dernier appelant. Il est possible de faire
appel à ces touches durant la plage d’établissement d'appel ou durant l’appel.
2.
Par des touches dédiées; cette méthode est rarement utilisée car il faut définir une
touche supplémentaire pour chaque service additionnel. Cela n’est guère pratique
étant donné la pléthore de services additionnels offerts à l’usager.
Précisons que les options touches de numérotation ou touches dédiées sont
incompatibles. Un réseau RNIS se doit de définir la méthode pour faire les choix,
qui doit être retenue pour tous les usagers. En Amérique du Nord, le choix de
services additionnels, par composition de touches numériques a été retenue.
3.
Une dernière méthode est celle dite fonctionnelle (functional) qui est déterminée
par la compagnie de téléphone lors de l’établissement d’un profil d’usager. En
Amérique du Nord, cette façon cohabite avec celle des services additionnels
octroyés par composition de touches numériques du clavier. Précisons que cette
méthode présuppose une certaine sophistication du terminal pour la génération et
l’analyse de messages.
Signalisation interusagers
Lors de l’établissement d’une connexion, les signaux Setup, Alert et Connect (mise en
place, alarme et connexion) peuvent occuper jusqu’à 32 octets et peuvent servir à la
transmission d’informations particulières : mot de passe par exemple. Il en est de même
lors de la terminaison des appels et de l’envoi des commandes de type Release ou
Disconnect (relâcher et déconnecter).
Ces échanges d’informations (jusqu’à 128 octets) peuvent se faire durant la phase
d’établissement d’appels (Setup), durant la phase de la présentation d’appel (envoi
d’information de type Info Overlap et Call Proceeding, envoi de quatre messages de ce
type dans chaque direction, chacun pouvant contenir 32 à 128 octets) ou encore durant la
communication sans limitation de nombre d’octets, sauf en cas de surcharge du réseau.
Ces échanges d’informations se font selon un protocole séparé.
Établissement d’un appel
Le dialogue entre l’appelant, l’appelé et le commutateur se fait au moyen de trames
caractéristiques et, une fois l’appel engagé, les données sont transmises sur le canal D. La
figure 4.17 illustre bien les différents moments de la procédure d’appels a commutation
de circuits.
En décrochant, l’appelant effectue une demande d’établissement d’appel (setup). Le
commutateur réagit en transmettant la demande à l’appelant, tout en communiquant à
l’appelant une trame d’accusé de réception (setup ACK) et une trame de procédure
d’appel en cours (call proceeding). Sitôt la sonnerie engagée chez l’appelé, un signal
INF 5004
34
d’alerte est transmis par le commutateur à l’appelant. Dès que l’appelé répond, une trame
de connexion (connect) est acheminée depuis l’appelé jusqu’à l’appelant. L’appelant
réagit finalement en transmettant jusqu’à l’appelé une trame de confirmation ou accusé
de réception de connexion (connect acknowlegment). Ceci met fin au dialogue sur le
canal D et la communication prend place sur le canal B.
Si le signal d’appel est trop long et qu’il contient des informations de signalisation
supplémentaires propres aux usagers (mot de passe par exemple), celles-ci sont
transmises par le commutateur, lequel les ignore lors de la procédure d’établissement de
routage jusqu’à l’appelé. Ce signal d’appel trop long est envoyé en deux fois (info
overlap ou information en chevauchement) et le réseau répond en déterminant quel
canal B (B1 ou B2) doit être libéré. Ce n’est que lorsque l’appelant a fini de composer
que la demande d’appel est transmise au réseau sur le canal D. Rappelons que lors des
phases de signalisation (établissement et terminaison d'appels), la valeur du SAPI du
champ de contrôle de la trame de la couche liaison est de « 0 ».
Usager
appelant
TE1
Action de l'appelant
(active ou passive)
Terminal de
l'appelant TE1
Décrochag
e
(Réseau)
Action de l'appelé
(active ou passive)
"Setup"
"
ACK
up
t
e
S
"
"Info Over
lap"
pel
d'ap
e
édur
Proc erte
Al
on
cati
Indi nnerie
o
de s
ation
ndic
'i
l
t de
Arrê nnerie
o
de s
Usager
appelé
TE2
Terminal de
l'appelé TE2
on
nexi
Con
"Setup"
Sonnerie
te
Aler
age
roch
Déc
on
nexi
Con
Connexio
n ACK
Connexio
n ACK
FIGURE 4.17
Procédure d’appel à commutation de circuits.
Utilisation du canal B pour la transmission de données par paquets
L’option d’utilisation du canal B pour la transmission d’informations par paquets, selon
le protocole X.25, est annoncée au niveau de la couche B, dans le champ de contrôle où
la valeur de SAPI passe à seize. Rappelons que des trames successives de la couche
liaison peuvent contenir des champs de contrôle avec des valeurs SAPI = 0 ou SAPI = 16,
les premières donnant droit à un plus haut niveau de priorité.
INF 5004
35
Précisons que deux canaux de données peuvent être utilisés sur chacun des canaux B de
la liaison RNIS. Normalement, il est possible de connecter jusqu’à huit usagers sur une
prise RNIS; si les deux canaux B sont pris, les autres terminaux peuvent avoir accès au
canal D, selon une procédure de résolution de convention, discutée au niveau de la
couche physique du RNIS.
La procédure d’appels pour une liaison de données par paquets sur le canal B étant
effectuée et les ressources assemblées, le transfert de données se fait selon le
protocole X.25 dans la couche liaison. Le réseau ne sait pas ce qui se passe au sein
canal B. Tous les signaux multiplexés dans le canal B ont la même adresse. Les outils de
multiplexage au sein du canal B se trouvent en aval et en amont de la connexion RNIS.
4.2.7 Déploiement d’un réseau RNIS
Le déploiement d’un réseau RNIS est laissé à l’initiative des pays qui adoptent la norme;
de nombreuses variations peuvent exister d’un pays à l’autre. Au Canada, il a été décidé
de commencer l’implantation du RNIS, au niveau RNIS d’accès primaire ou préférentiel
PRI de 23B + D, alors qu’aux États-Unis, il a été décidé de commencer par implanter le
RNIS au niveau de l’accès de base BRI de 2B+D. Toutefois, quand il s’agit de
communiquer entre les pays, une passerelle est nécessaire en vue de communiquer selon
la norme internationale.
De façon générale, les standards RNIS nord-américains sont définis par le comité T1 de
l’ANSI (American National Standard Institute), par l’intermédiaire de ses différents souscomités (TSC, TISI, TIMI, etc.). L’organisation du forum des utilisateurs du RNIS en
Amérique du Nord (NIUF, North American ISDN User’s Forum) propose des directives
d’implantation, sans toutefois délivrer de certification.
Un nouveau réseau RNIS doit tenir compte du choix des options RNIS du réseau IA
(Implementation Agreements), des différents profils d’usagers et de tests de conformité
aux IA.
Le NIUF comprend deux comités : l’IUW (ISDN User Workshop) et l’IIW (ISDN
Implementation Workshop). Le premier décrit les caractéristiques nécessaires à des
applications particulières du RNIS, telles que les profils d’application du IIW les ont
définies. Les tests de conformité consistent en un formulaire PICS (Protocol
Implementation Conformance Statement); ils définissent les options retenues ou omises,
ainsi qu’une séquence de tests pratiques ATS (Abstract Test Suite). La séquence ATS
comprend autant les aspects de comportement dynamique (par émulation) que les tests
détaillés de laboratoires spécifiques PIXIT (Protocol Implementation eXtra Information
for Testing Proforma).
La certification en laboratoire des équipements RNIS relève du COS (Corporation of
Open Systems). Au Canada, le comité TAPAC (Terminal Attachment Program Advisory
Committee) représente autant les usagers que les manufacturiers et les compagnies de
téléphone.
INF 5004

Types de réseaux

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