UNIVERSITE DE BANGUI
Institut Supérieur de Technologie
-*-*-*-*-*-*-
Direction des Etudes
-*-*-*-*-*-
Département de Génie
Industriel
-*-*-*-*-*-*-
BP : 1450 Bangui (RCA)
Tel :
(+236) 21 61 20 00
REPUBLIQUE CENTRAFRICAINE
Unité-Dignité-Travail
-*-*-*-*-*-
Rédigé par :
M. Mermoz Ulrich ALLAFI KAMEM
Etudiant en fin du Cycle de Licence Professionnelle en
Réseaux et Télécom
Sous la Direction de :
M. Henry Emmanuel BREMOND
Ingénieur des Réseaux &
Télécommunications
THEME : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION SUR LA
TECHNOLOGIE ATM
MEMOIRE DE FIN DE CYCLE DE LICENCE PROFESSIONNELLE OPTION :
RESEAUX ET TELECOMMUNICATIONS
Année Académique :
2010-2011
TABLE DES MATIERES
Dédicace i
Remerciements ii
Avant Propos ...iii
Résumé iv
Abstract v
Liste des Acronymes vi
Introduction Générale ..1
CHAPITRE PREMIER : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION
I.1 Définition de l'information
1.2 Supports de transmission
I.2.1 Transmission sur supports filaires en cuivre
|
2
2
3
|
I.2.2 La transmission par Fibre Optique
|
3
|
I.2.3 Les Ondes en transmission à vue directe
|
...4
|
I.2.4 Transmissions par satellite
|
4
|
1.3 Techniques de Transmission
|
4
|
I.3.1 Transmission en bande de base. Codage du signal
|
5
|
I.3.2 Transmission par transposition de fréquence
|
.7
|
I.3.3 Modulation par impulsion et codage
|
8
|
1.4 MODE DE TRANSMISSION
|
8
|
I.4.1 Parallèle ou série
|
8
|
I.4.2 Synchrone ou asynchrone
|
8
|
I.4.3 Simplex, semi-duplex ou duplex
|
..9
|
I.4.4 Commutation de circuits, de messages ou de paquets
|
10
|
DEUXIEME CHAPITRE : GENERALITE SUR LA TECHNOLOGIE ATM
|
|
II.1 Définition
|
12
|
II.2 Caractéristiques
|
..12
|
II.3 Les Objectifs
|
.13
|
II.4 Principes et Fonctionnements
|
13
|
II.5 Les Interfaces ATM
|
..14
|
II.6 Les Equipements ATM
|
.15
|
II.7 Les Cellules ATM
|
.17
|
7.1 Les En-têtes et Codage NNI/UNI
|
..17
|
7.2 La Commutation des cellules ATM
|
.18
|
II.8 Le Modele de Référence ATM 19
II.9 Les Couches du Réseau ATM 19
II.10 Les classes de services ATM
|
21
|
II.11 Avantages et limites de la Technologie ATM
|
22
|
11.1 Avantages de la technologie ATM
|
..22
|
11.2 Limites
|
.22
|
TROISIEME CHAPITRE : LA TRANSMISSION DE DONNEES SUR ATM
|
|
III.1 Modèle de Référence
|
.23
|
III.2 Les Couches Dites Basses
|
24
|
2.1 Couches Physiques
|
24
|
2.2 La Couche AAL
|
26
|
III.3 La Signalisation
|
28
|
III.4 Adressage ATM
|
28
|
4.1 Résolution d'Adresses de type ARP
|
..29
|
4.2 Résolution d'adresses de type NHRP
|
29
|
III.5 Le Routage des données dans le réseau ATM
|
29
|
5.1 Routage par la source
|
30
|
5.2 Routage de proche en proche
|
30
|
III.6 Etablissement d'une Connexion pour le transfert de
données
|
..30
|
III.7 L'Encapsulation Multi protocole
|
31
|
III.8 Le modèle LAN Emulation
|
...31
|
8.1 Le protocole
|
32
|
8.2 Les Limitations
|
..32
|
QUATRIEME CHAPITRE : LA TRANSMISSION DE LA VOIX SUR ATM
|
|
IV.1 Présentation
|
33
|
IV.2 Pourquoi la voix sur ATM ?
|
33
|
IV.3 Considérations sur la conception du Réseau
|
34
|
3.1 Défis Techniques
|
34
|
3.2 Signalisation
|
35
|
3.3 Synchronisation
|
36
|
IV.4 Normes et Spécifications
|
..36
|
4.1 Les services d'émulation de circuit (CES) 37
4.2 Bande passante dynamique CES (DBCES) 40
4.3 Trunking ATM de services à bande étroite
utilisant AAL2 43
CINQUIEME CHAPITRE : LA TRANSMISSION DE LA VIDEO SUR ATM
|
|
V.1 La Technologie ATM
|
.44
|
1.1 Catégories de services ATM pour la Vidéo
|
.45
|
1.2. Qualité de Service
|
.45
|
V.2 Vidéo à la Demande (VoD)
|
45
|
V.3 Compression Video .
|
47
|
3.1 MPEG (Moving Picture Experts Group)
|
...47
|
3.2 JPEG (Joint Photographic Expert Group)
|
.49
|
3.3 Les principes fondamentaux des algorithmes de compression
vidéo
|
49
|
V.4 La Transmission de la vidéo sur ATM .
|
50
|
4.1 Vidéo sur ATM avec CBR
|
50
|
4.2 Vidéo sur ATM avec VBR
|
51
|
4.3 Vidéo sur ATM avec ABR
|
...51
|
SIXIEME CHAPITRE : L'IMPLEMENTATION DE LA TECHNOLOGIE ATM
SOUS
LINUX
VI.1 Présentation générale
|
..52
|
1.1 Matériels utilisés
|
52
|
1.2 Montage initialement utilisé
|
52
|
1.3 Accès CVS
|
53
|
VI.2 Installation
|
53
|
2.1 Les Binaires RPM
|
...54
|
2.2 L'arborescence des sources
|
54
|
2.3. Configuration du noyau
|
.55
|
2.4. Messages des gestionnaires de périphériques
|
56
|
2.5. Débogage mémoire
|
56
|
2.6. Utilitaires ATM
|
56
|
2.7. Paquets supplémentaires
|
57
|
VI.3. Configuration des périphériques
|
57
|
3.1. ATM au dessus de TCP
|
.57
|
3.2. Les cartes ZN1221 / ZN1225
|
58
|
3.3. Fichiers du répertoire /proc/net/atm/
|
.59
|
3.4. Diagnostic ATM
|
59
|
3.5. Diagnostic SONET
|
59
|
VI.4. Circuits virtuels permanents ATM natifs (PVC)
|
60
|
4.1. Outils de génération de trafic
|
60
|
4.2. Accès direct aux cellules
|
61
|
VI.5. Signalisation
|
61
|
5.1. Fichier des hôtes ATM .61
5.2. ANS 61
5.3. Démon de signalisation .62
5.4. Démon ILMI 62
5.5. Configuration manuelle d'adresse 63
5.6. Emploi de deux adaptateurs ATM directement connectés
63
5.7. Analyseur-producteur de messages Q.2931 ...64
VI.6. IP au-dessus d'ATM 65
6.1. CLIP 65
6.2. Émulation de LAN 66
6.3. MPOA 67
CONCLUSION GENERALE 69
GLOSSAIRE 70
BIBLIOGRAPHIE .72
WEBOGRAPHIE 72
THEME : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION SUR LA
TECHNOLOGIE ATM
Le présent mémoire, qui
représente le fruit de notre persévérance dans les Etudes
est dédié à notre grand-mère NDAKALA
Léonie.
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Réseaux et Télécommunication
Rédigé par : M. ALLAFI KAMEM Mermoz Ulrich
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THEME : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION SUR LA
TECHNOLOGIE ATM
REMERCIEMENTS
Nous remercions, le Dieu Tout Puissant, de nous avoir
permis de mener à terme ce mémoire qui est pour nous le point de
départ d'une merveilleuse aventure, celle de la recherche, source de
remise en cause permanent et de perfectionnement perpétuel.
Que Monsieur Emmanuel Henry BREMOND Ingénieur
des Réseaux et Télécommunication, le directeur du
présent travail, trouve ici le témoignage de notre
profonde reconnaissance. Ses encouragements, mais aussi ses critiques,
ont largement contribué à l'aboutissement de ce
mémoire.
Nous remercions, Monsieur Jean M'BOLIGUIPA
Directeur de l'Institut Supérieur de Technologie, Monsieur
Martin PANOU Directeur des Etudes et Monsieur Thierry KOUAGOU Chef de
Département de Génie Industriel, pour l'opportunité qu'ils
nous ont accordés après notre admission à l'IST, de
poursuivre nos Etudes dans de meilleures conditions.
Nous tenons également à remercier le
corps professoral de l'Institut Supérieur de Technologie, non seulement
pour ses précieux conseils et ses orientations, mais
aussi pour sa disponibilité. Sa sensibilisation à la
recherche et à l'innovation nous ont aidées
à la réalisation de ce travail.
Nous remercions également notre grande famille
en particulier notre mère YOYO Bienvenue pour son soutien financier,
moral et affectif durant ma formation. Nos frères et soeurs
TAOMNA Henoc Gostal, NDOUBABE Noëlla, NDOUBABE Sephora, NDOUBABE
Allassi, NDOUBABE Tranquillin, NDOUBABE Romuald et DIMA Dora pour leurs
soutiens moraux et fraternels. Notre cousin YOYO Saint Cyr et notre tante YOYO
Solange Clémence qui nous ont inculqué un esprit de
combativité et de persévérance dans nos études. Nos
autres oncles pour leur soutien moral et intellectuel durant notre formation
professionnelle. Notre fiancée HEUNA YOMBUE Nancy, pour son conseil et
son soutien affectif.
Enfin, nos remerciements vont également aux
membres du jury d'avoir accepté d'évaluer notre travail. Que tous
trouvent à travers « ce pas franchi » l'expression de nos
remerciements les plus profonds.
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Rédigé par : M. ALLAFI KAMEM Mermoz
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THEME : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION SUR LA
TECHNOLOGIE ATM
AVANT PROPOS
C'est à l'Institut Supérieur de
Technologie de Bangui que nous avons reçu tout au long de l'année
académique un enseignement pratique, théorique et adéquat
qui nous a préparés à une insertion dans le monde
professionnel et à l'obtention de notre diplôme d'Ingénieur
des Travaux des Réseaux et
Télécommunications.
En effet, cet établissement prépare les
étudiants que nous sommes à une éducation
disciplinée tout en cultivant le culte de l'excellence, dans le souci de
satisfaire les exigences de la demande actuelle du système
éducatif, comprend à l'origine plusieurs départements
à savoir : le département de Génie Industriel, le
département de Génie Informatique, le département de
Génie Civil et le département de Génie Minier et
Géologie.
L'obtention du diplôme est conditionnée
par un stage dans une entreprise d'une durée de trois mois maximum au
cours duquel l'étudiant acquiert et consolide des connaissances
pratiques essentielles et fondamentales.
Ce travail met en avant ici l'importance et la
contribution de la technologie ATM dans nos échanges
d'informations quotidiens. Notre travail parle alors de la
« Transmission de l'Information sur la Technologie ATM ».
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THEME : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION SUR LA
TECHNOLOGIE ATM
RESUME
Les applications de l'informatique et des communications ont
augmenté de façon exponentielle ces vingt
dernières années. A cette époque, les technologies de
réseaux téléphoniques transmettaient des
informations qu'à un faible débit, et les technologies de
réseaux informatiques avaient un débit moyen (10Mbps en
Ethernet) mais sans aucune notion de qualité de service.
C'est pourquoi, dans les années 1990, un
consortium formé par des entreprises européennes,
américaines et asiatiques a créée la technologie ATM.
Celle-ci a été conçue pour fournir un réseau
informatique à haut débit (plusieurs Gigabits actuellement), via
un système proche de ceux utilisé en
télécommunications : la commutation de cellules.
ATM (Asynchronous Transfert Mode) est une technologie
multiservice (voix, données, images). Il possède des
caractéristiques lui permettant de remplir ses objectifs: ATM utilise
des paquets de petite taille fixe appelés cellules. Il est
orienté connexion. Chaque connexion est identifiée par un
numéro. Toute cellule transportant les données porte
l'identificateur de la connexion. ATM utilise le multiplexage temporel
asynchrone. Différentes classes de services sont prévues pour
permettre l'intégration des différents types de trafic et
répondre aux exigences des applications en terme de qualité de
service.
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THEME : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION SUR LA
TECHNOLOGIE ATM
ABSTRACT
The applications of computing and communications have
increased exponentially over the past two years. At that time, technology did
not permit telephone networks to transmit information at a low flow, and the
technologies of computer networks had an average flow rate (10Mbps Ethernet)
but without any notion of quality of service. Therefore, in the 1990, a
consortium of European, American and Asian ATM technology has created. It was
designed to provide high-speed network (gigabit now), and provides the concepts
of quality of service, via a system similar to those used in
telecommunications: the cell switching.
ATM (Asynchronous Transfer Mode) technology is a
multiservice (voice, data, images). It has characteristics enabling it to
fulfill its objectives: ATM uses small fixed packets called cells. It is
connection-oriented. Each connection is identified by a number. Any cell
carrying the data is the identifier of the connection. ATM uses asynchronous
time division multiplexing. Different classes of services are provided to
enable the integration of different types of traffic and meet the application
requirements in terms of quality of service.
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THEME : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION SUR LA
TECHNOLOGIE ATM
LISTE DES ACRONYMES
AAL: ATM Adaptation Layer (couche d'adaptation
ATM)
ABR: Available Bit Rate (Debit disponible)
ADPCM : Adaptive Differential Pulse Code Modulation
(Différentielles Adaptative MIC)
ADSL : Asymetric Digital Subscriber Line (Ligne
Numérique d'Abonné Asymétrique)
ARP : Address Resolution Protocol (Protocole de
Resolution d'Adresse)
ATM: Asynchronous Transfer Mode (Mode de Transfert
Asynchrone)
CAC : Connection Admission Call (Contrôle
d'admission des connexions)
CAS : Channel Associated Signaling (Canal de
signalisation associée)
CBR: Constant Bit Rate (Débit
Constant)
CES : Circuit Emulation Service (Service
d'Emulation de Circuits)
CLP: Cell Loss Priority (Priorité à la
Perte des Cellules)
CPCS: Common Part Convergence Sublayer (Sous couche de
convergence commune)
CS: Convergence Sublayer (Sous couche de
convergence)
CSC : Common Channel Signaling (Canal commun de
signalisation)
CVS : Concurrent Versions System (Système de
gestion de versions)
DB-CES : Dynamic Bandwidth Circuit Emulation Service
(Services de bande passante dynamique d'émulation de
circuit)
FDDI : Fiber Distribution Data Interface (interface de
données avec distribution par fibre)
GFC: Generic Flow Control (Contrôle
Générique de Flux)
GFR: Guaranteed Frame Rate (débits
garantis)
HEC: Header Error Control (Contrôle et
détection des erreurs d'entête)
ILMI: Interim Local Management Interface (Interface
intermédiaire de Gestion)
JPEG: Joint Photographic Expert Group (standard
compression d'images fixes-photographique)
LAN: Local Area Network (Réseau Local)
LANE: LAN Emulation
LEC: LAN Emulation Client
MIC : Modulation par Impulsion et Codage
MPEG: Moving Picture Experts Group (standard
numérique de compression video)
MPLS : Multi Protocol Label Switching (Etiquette
Multiprotocole de Commutation)
MPOA : Multi Protocol Over ATM (Multi protocoles sur
ATM)
NHRP : Next-Hop Resolution Protocol
NNI: Network to Network Interface (Interface
Réseau-Réseau)
NTSC : National Television System Committee
(Comité du Système de Télévision
Nationale)
PABX: Prived Acces Branch eXchange (autocommutateur
privé)
PAL: Phase Alternating Line (Ligne alternative
triphasé)
PDH : Plesiochronous Digital Hierarchy (Hiérarchie
Numérique Plésiochrone)
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TECHNOLOGIE ATM
QoS : Quality of Service (Qualité de
Service)
RNIS : Réseau Numérique à
Intégration de Services
RPM : Resolution Paquet Management (Logiciel de
gestion de paquets)
RTCP : Réseau Téléphonique
Commuté Public
SAR: Segmentation And Reassembly (Segmentation et
Réassemblage)
SDH : Synchronous Digital Hierarchy (Hiérarchie
Numérique Synchrone)
SEL: Selector (selecteur)
SNMP: Simple Network Management Protocol (Protocole
simple de gestion du réseau)
SONET: Synchronous Optical NETwork (SDH, modele
anglophone)
SSCS : Service Specific Convergence Sublayer (sous
couche de convergence de service
spécifique)
SVC: Switched Virtual Connection (circuits virtuels
commutés)
UBR: Unspecified Bit Rate (Débit nos
spécifié)
UDP: User Datagram Protocol (Protocole de datagramme
utilisateur)
UIT: Union International des
Télécommunications
UNI: User to Network Interface (Interface
Réseau-Utilisateur)
VBR: Variable Bit Rate (Débit
Variable)
VCC : Virtual Circuit Channel (Canal de circuit
virtuel)
VCI: Virtual Channel Identifier (identificateurs de
canal virtuel)
VCN: Virtual Connection Number (Numero de Connexion
Virtuel)
VoD : Video on Demand (Vidéo à la
demande)
VPI: Virtual Path Identifier (identificateurs de
trajet virtuel)
VPN: Virtual Prived Network (réseaux
privés virtuels)
VTOA: Voice and Telephony Over ATM (Voix et
Téléphonie sur ATM)
WAN: Wide Area Network (Réseaux
étendus)
xDSL : variable DSL (Digital Subscriber Line
: Ligne Numérique d'Abonné)
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THEME : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION SUR LA
TECHNOLOGIE ATM
Au début de l'Internet, la préoccupation
majeure était de transmettre les paquets à leur destination.
Ensuite, des mécanismes inhérents à TCP ont
été développés pour faire face aux
conséquences induites par les pertes de paquets ou la congestion du
réseau. Mais depuis le début des années 1990, la
communauté des fournisseurs de service (ISPs) qui administrent
l'Internet est confrontée non seulement au problème de croissance
explosive mais aussi à des aspects de politique, de globalisation et de
stabilité du réseau. Par ailleurs, outre ces différents
aspects, apparaît une très forte diversification des services
offerts. Ainsi de nouvelles applications se développent sur le
réseau et nécessitent un débit nécessaire :
téléphonie, vidéoconférence, diffusion audio et
vidéo, jeux en réseau, radio et télévision en
direct... L'émergence des réseaux privés virtuels (VPN),
nécessite également une différentiation de services. La
qualité de service de bout-en-bout apparaît, dans ce contexte,
essentielle au succès de ces applications.
La méthode utilisée jusque-là,
consistant à fournir des réseaux surdimensionnés, ne peut
plus s'appliquer indéfiniment. De plus, la nature intrinsèque de
l'Internet (mode sans connexion, niveau de service "best-effort") ne permet pas
d'offrir une qualité de service constante, ni de donner des
priorités à certains types de trafic. C'est pourquoi, les
architectes du réseau, les constructeurs et les fournisseurs de services
concentrent depuis quelques années leurs efforts sur la
définition et l'implémentation de ce concept dans les
réseaux ATM.
Dans la mesure où la technologie ATM a
été largement déployée dans les réseaux
d'opérateurs, et dans une moindre mesure dans les réseaux
d'entreprises, il semble naturel d'envisager les solutions
d'implémentation d'un réseau IP offrant une gestion de la
qualité de service sur ATM. En effet ATM a été
spécifiquement conçu pour proposer une intégration de
services, par la définition de différentes classes de
service.
Ainsi, compte de la situation citée ci haut,
nous sommes parvenu à poser les questions suivantes : comment seraient
le service des données, de la voix et de la vidéo sur ATM ?et
peut on implémenter cette technologie sous linux ?
Pour répondre à toutes ces
préoccupations, nous avons vérifiées ou nuancées au
terme de notre recherche les hypothèses suivantes : il n'est
probablement possible de transmettre les données, la voix et la
vidéo sur la technologie ATM sans tenir compte des protocoles et de la
structure du réseau. L'implémentation de la technologie ATM
serait une solution efficace pour la gestion des trafics (données, voix,
images) et la diffusion des informations. L'ATM ne serait pas la seule
technologie offrant un débit nécessaire à la transmission
de l'information, elle est toujours concurrencée par d'autres
technologies comme MPLS, xDSL...
Pour mener à bien ce travail, nous l'avons
scindé en six grands chapitres hormis l'introduction et conclusion
générale. Nous verrons dans le premier chapitre la Transmission
de l'information, suivi de la généralité sur la
Technologie ATM, le troisième chapitre parlera de la transmission des
données sur ATM, le quatrième chapitre consacrera à la
voix sur ATM, ensuite la transmission de la vidéo sur ATM et enfin, une
phase pratique sur l'implémentation de la Technologie ATM sous
Linux.
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THEME : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION SUR LA
TECHNOLOGIE ATM
CHAPITRE PREMIER : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION
La transmission de l'information est l'ensemble des
techniques utilisées, pour porter à distance une information.
Elle définit l'action d'échanger des informations. Cela induit un
mécanisme physique, en utilisant un langage commun (la communication) ou
un mécanisme logique en utilisant les supports de transmission des
informations comme les câbles coaxiaux, la fibre optique, les ondes
hertziennes etc. (la Télécommunication et
l'Informatique).
Le but de ce chapitre, est d'étudier les
principales techniques de transmission des informations et de codage du signal
sur les différents supports physiques.
I.1 Définition de l'information
Avant d'essayer de donner une définition
à ce concept, il s'avère important d'éliminer certaines
confusions entre l'information et d'autres notions tel que : les
données.
Les données sont des faits qui n'ont pas encore
été traités et dont on ne peut, à ce stade, tirer
aucun enseignement.
Les informations sont des données
traitées ou transformées qui aident quelqu'un à prendre
une décision ou à tirer des conclusions. Une institution peut
être noyée sous les données, sans pour autant avoir
beaucoup d'informations. Une information est quelque chose de beaucoup plus
qu'une donnée brute. C'est une donnée qui a un sens, et ce sens
vient d'un certain modèle d'interprétation. Une même
donnée peut avoir plusieurs sens selon le modèle
d'interprétation qui lui est associé.
Ainsi, la donnée 12/10/2012 peut être
aussi interprété - par un anglo-saxon comme la date du 10
décembre 2012 (et non pas 12 octobre 2012). On peut donc dire, une
information est une donnée qui a besoin d'être
interprétée.
Information = Donnée + Modèle
d'interprétation.
É.2 Supports de transmission
Les supports de transmission sont les
éléments permettant de faire circuler les informations entre les
équipements de transmission (émettrice et réceptrice). On
classe généralement ces supports en trois catégories,
selon le type de signal (grandeur physique) qu'ils peuvent faire circuler. On
distingue:
· Les supports filaires permettent de faire
circuler une grandeur électrique sur un câble
généralement métallique.
· Les supports aériens désignent
l'air, ils permettent la circulation d'ondes électromagnétiques
ou radioélectriques.
· Les supports optiques permettent d'acheminer
des informations sous forme lumineuse.
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THEME : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION SUR LA
TECHNOLOGIE ATM
I.2.1 Transmission sur supports filaires en cuivre
Les supports en cuivre employés sont la paire
torsadée et le câble coaxial.
a) Supports bifilaires (symétriques)
La paire torsadée est le support de
transmission le plus ancien et encore le plus largement utilisé,
principalement pour les services téléphoniques. La paire
torsadée est composée de deux conducteurs en cuivre,
isolés l'un de l'autre, et enroulés de façon
hélicoïdale autour de l'axe longitudinale. L'affaiblissement croit
rapidement avec la longueur du support.
Le débit binaire accessible dépend de
la qualité du câble et de sa longueur ; il peut varier entre
quelques dizaines de Kbit/s sur quelques dizaines de km, et plusieurs centaines
de Mbit/s pour quelques centaines de mètres. La sensibilité aux
parasites d'origine électromagnétique est relativement importante
mais peut être réduite si le câble est
blindé.
b) Support coaxial
Plus cher que la paire torsadée, le
câble coaxial est encore largement utilisé pour des artères
à moyen débit des réseaux de transport, ainsi que pour les
réseaux de télédiffusion. Deux types de câbles sont
les plus utilisés, le câble à impédance
caractéristique de 50 ohms (notamment pour les réseaux locaux) et
le câble à impédance de 75 ohms
(télédiffusion, artères internes aux réseaux
téléphoniques interurbains et internationaux).
La bande passante peut atteindre 400 MHz sur
plusieurs dizaines de km. Le débit binaire typiquement employé
est de 10 Mbit/s (réseaux Ethernet) sur des distances inférieures
à 1km et peut monter jusqu'à plusieurs centaines de Mbit/s sur
des distances très courtes.
La sensibilité aux parasites ainsi que
l'affaiblissement sont réduits par rapport à la paire
torsadée (mais le prix est plus élevé).
I.2.2 La transmission par Fibre Optique
La fibre optique est un guide d'onde qui exploite les
propriétés réfractrices de la lumière. Elle est
habituellement constituée d'un coeur entouré d'une gaine. Le
coeur de la fibre a un indice de réfraction légèrement
plus élevé (différence de quelques millièmes) que
la gaine et peut donc confiner la lumière qui se trouve
entièrement réfléchie de multiples fois à
l'interface entre les deux matériaux (en raison du
phénomène de réflexion totale interne). L'ensemble est
généralement recouvert d'une gaine plastique de
protection.
Lorsqu'un rayon lumineux entre dans une fibre optique
à l'une de ses extrémités avec un angle adéquat, il
subit de multiples réflexions totales internes. Ce rayon se propage
alors jusqu'à l'autre extrémité de la fibre optique sans
perte, en empruntant un parcours en zigzag. La propagation de la lumière
dans la fibre peut se faire avec très peu de pertes même lorsque
la fibre est courbée.
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THEME : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION SUR LA
TECHNOLOGIE ATM
I.2.3 Les Ondes en transmission à vue directe
a) Transmissions par rayons laser
Des faisceaux laser très directifs peuvent
être employés comme support pour des transmissions de
données entre les immeubles proches. Les débits peuvent
être très importants (comme pour la fibre optique) et l'absence de
support à installer présente l'avantage d'un coût nettement
moins élevé. En revanche les conditions
météorologiques, peuvent affecter dans des cas extrêmes la
qualité des communications.
b) Transmissions par faisceaux hertziens
Pour des distances plus importantes, mais toujours
à vue directe. Les transmissions sont à transposition de
fréquence, la plage de fréquences employées pour la
porteuse étant de 2 à 40 GHz. Pour transmettre un signal par
liaison hertzienne, il faut accrocher le signal basse fréquence (le
message à transmettre) à une onde de haute fréquence
(porteuse). C'est l'opération de modulation. Il faut noter
également que l'atténuation du signal émis augmente
fortement avec la fréquence de la porteuse.
I.2.4 Transmissions par satellite :
Les transmissions par satellite emploient les
satellites géostationnaires, qui se trouvent sur une orbite à
36000 km altitude au-dessus de l'équateur. Les bandes de
fréquences attribuées aux réseaux de communications par
satellite sont 3,7-4,2 GHz; 5,925-6,425 GHz; 12-14 GHz et 20-30GHz. Dans les
deux premières bandes, l'écart de position entre deux satellites
doit être supérieur à 4° (ou 8° pour les
satellites de télédiffusion, de puissance plus
élevée) afin d'assurer une bonne sélectivité
(éviter les interférences). Dans la troisième bande, les
écarts angulaires peuvent être seulement de 1° mais
l'atténuation des signaux dans l'atmosphère est beaucoup plus
forte (surtout dans les particules d'eau). De façon
générale, les conditions atmosphériques au sol ou en
altitude peuvent affecter temporairement la qualité des communications.
La quatrième bande (20-30 GHz) commence à être
utilisée. Les débits accessibles aux utilisateurs peuvent aller
jusqu' à plusieurs Mbit/s. Les délais de transmission sont
relativement importants (250-300 millisecondes) et doivent être pris en
compte dans la conception des protocoles de communication (notamment pour la
correction des erreurs par retransmission).
É.3 Techniques de Transmission
Dans ce qui suit nous appellerons fréquence de
bit (notée b) la fréquence à laquelle les bits successifs
sont transmis. Les informations à transmettre sont
représentées par une suite de symboles binaires. Un codeur
transforme cette suite en une autre, binaire ou non, en employant un codage
spécifique au canal. La suite codée à nouveau peut soit
correspondre directement au signal qui circule sur le canal de communication --
transmission en bande de base -- soit être employée pour modifier
(moduler) un signal (porteuse) de fréquence supérieure à
la fréquence de bit -- transmission par transposition de
fréquence ou modulation.
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I.3.1 Transmission en bande de base. Codage du signal
Dans ce type de transmission, l'information est
émise sous sa forme initiale avec uniquement une amplification et
éventuellement une codification. Ce type de transmission est aussi
appelée codage numérique. C'est celle qui est la plus
utilisée pour les transmissions courtes (liaison série,
Ethernet...).
a) L'information à la base
Au niveau des composants de transmission dans
l'ordinateur, les informations binaires sont codées de façon
basique :
· un signal à 1 est codé sous un
signal compris entre 2 et 5V.
· Un signal à 0 est codé autour de
0V.
Ce type de codage qui est le plus simple reste
localisé à l'intérieur de la carte mère et n'est
pas adapté à une transmission filaire dans la mesure où un
signal à 0 est très sensible à toute perturbation
électrique. De plus dans ce type de transmission, un signal nul peut
à la fois représenter la transmission d'un 0, mais
également l'absence de transmission. Ce qui fait que la connaissance
d'un message avec ce type de codage reste problématique. Pour palier ces
différents problèmes, d'autres codes plus évolués
ont été créés.
Les principaux sont :
· Le code NRZ (Non Retour à Zéro), le
plus simple.
· Le code NRZI (Non Return to Zero
Inverted)
· Le code Manchester (utilisé sur
Ethernet).
b) Le codage NRZ (Non Retour à Zéro)
Principe : très proche du codage binaire
de base, il code un 1 par +V, un 0 par -V.
Le codage NRZ améliore
légèrement le codage binaire de base en augmentant la
différence d'amplitude du signal entre les 0 et les 1. Toutefois les
longues séries de bits identiques (0 ou 1) provoquent un signal sans
transition pendant une longue période de temps, ce qui peut engendrer
une perte de synchronisation.
Le débit maximum théorique est le
double de la fréquence utilisée pour le signal : on transmet deux
bits pour un hertz.
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c) Le codage NRZI
Utilisation : Fast Ethernet (100BaseFX),
FDDI
Principe : on produit une transition du signal
pour chaque 1, pas de transition pour les 0.
Avec le codage NRZI, on voit que la transmission de
longues séries de 0 provoque un signal sans transition sur une longue
période. Le débit binaire est le double de la fréquence
maximale du signal : on transmet deux bits pour un hertz.
d) Le codage Manchester
Utilisation : Ethernet 10Base5, 10Base2, 10BaseT,
10BaseFL
Principe : dans le codage Manchester,
l'idée de base est de provoquer une transition du signal pour chaque bit
transmis. Un 1 est représenté par le passage de +V à -V,
un 0 est représenté par le passage de -V à +V.
La synchronisation des échanges entre
émetteur et récepteur est toujours assurée, même
lors de l'envoi de longues séries de 0 ou de 1. Par ailleurs, un bit 0
ou 1 étant caractérisé par une transition du signal et non
par un état comme dans les autres codages, il est très peu
sensible aux erreurs de transmission. La présence de parasites peut
endommager le signal et le rendre incompréhensible par le
récepteur, mais ne peut pas transformer accidentellement un 0 en 1 ou
inversement.
Toutefois, le codage Manchester présente un
inconvénient : il nécessite un débit sur le canal de
transmission deux fois plus élevé que le codage binaire. Pour 10
Mbit/s transmis, on a besoin d'une fréquence à 5 Mhz.
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I.3.2 Transmission par transposition de fréquence
La transposition de fréquence est un ensemble
de procédés par lesquels la bande de fréquence d'un signal
est décalée dans le domaine de fréquence. La transmission
par transposition de fréquence assure en général une
meilleure protection contre le bruit et permet le multiplexage en
fréquence. La transposition de fréquence devient indispensable
quand le signal à transmettre n'est pas dans un domaine de
fréquence correspondant au support.
a) Modulation de fréquence ou FSK (Frequency
Shift Keying)
En modulation de fréquence, les niveaux
logiques sont représentés par la variation de la fréquence
de la porteuse.
Par exemple : La modulation FSK est utilisée
pour des transmissions à faible débit sur le réseau
téléphonique commuté.
b) Modulation de phase ou PSK (Phase Shift Keying)
La modulation de phase associe à un code
binaire une valeur de la phase de la porteuse. La vitesse peut être
facilement augmentée en utilisant un code binaire sur 2, 3 bits ou plus
sans augmentation de la fréquence de la porteuse.
c) Modulation d'amplitude ou ASK (Amplitude Shift
Keying)
La modulation d'amplitude s'applique en faisant
varier l'amplitude du signal en fonction des bits à coder.
Par
exemple :
A noter que la modulation d'amplitude est la seule
utilisable sur fibre optique, car les équipements utilisés
actuellement ne sont pas en mesure d'appliquer une autre modulation sur les
ondes lumineuses. Dans ce cas, la modulation s'effectue par tout ou
rien.
Par contre, elle est peu employée sur d'autres
supports, car elle provoque une détérioration
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du rapport signal sur bruit.
I.3.3 Modulation par impulsion et codage
La modulation par impulsion et codage (MIC) est une
modulation numérique. Par opposition aux modulations analogiques,
où l'on essaie de transmettre une image aussi fidèle que possible
de l'information source, les modulations numériques commencent par
générer une approximation du signal à
transmettre.
La transmission se fait ensuite sous la forme de
caractères discrets (nombres entiers) que l'on peut aisément
coder dans une représentation facile à transmettre à
destination du récepteur.
On fait donc une correspondance entre une grandeur
physique (signal à transmettre) et une série de nombres entiers
sans réalité physique. Cette conversion nécessite trois
opérations :
> Un échantillonnage du signal à
transmettre. Seule la valeur du signal à certains instants nous
intéresse, en vertu du théorème d'échantillonnage
qui dit qu'un signal peut être entièrement reconstitué
à l'aide d'un nombre d'échantillons choisi de manière
adéquate.
> Une quantification des échantillons, qui
consiste à faire correspondre à l'amplitude de
l'échantillon prélevé un nombre choisi parmi un ensemble
fini. La quantification est l'opération fondamentale de toutes les
modulations numériques: elle introduit une approximation
systématique qui, bien que minime sous réserve d'un choix
judicieux des paramètres de quantification, ne peut jamais être
éliminée.
> Un codage des valeurs transmises, qui permettra
au récepteur d'interpréter correctement les valeurs
reçues, et d'en tirer à nouveau le signal original.
É.4 MODE DE TRANSMISSION
I.4.1 Parallèle ou série
Les octets qui composent un message sont presque
exclusivement transmis les uns après les autres. En revanche, les bits
qui composent un octet peuvent être transmis soit
successivement-transmission série- soit simultanément
transmission parallèle.
Pour une transmission parallèle le support
s'appelle bus et doit comporter 8 canaux élémentaires (1 bit). Le
coût du support de communication est donc beaucoup plus
élevé que pour une transmission série et des
interférences apparaissent facilement, ce qui fait que les liaisons
parallèles sont réservées aux transmissions sur des
courtes distances et qui nécessitent des débits maximaux. C'est
le cas par exemple pour les communications à l'intérieur d'un
ordinateur, entre l'ordinateur et une unité de disque.
I.4.2 Synchrone ou asynchrone
Etant donné les problèmes que pose la
liaison de type parallèle, c'est la liaison série qui est la plus
utilisée. Toutefois, puisqu'un seul fil transporte l'information, il
existe un problème de synchronisation entre l'émetteur et le
récepteur, c'est-à-dire que le récepteur ne peut pas a
priori distinguer les caractères (ou même de manière plus
générale les séquences de bits) car les bits sont
envoyés successivement. Il existe donc deux types de transmission
permettant de remédier à ce problème :
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· La liaison asynchrone, dans laquelle chaque
caractère est émis de façon irrégulière dans
le temps (par exemple un utilisateur envoyant en temps réel des
caractères saisis au clavier). Ainsi, imaginons qu'un seul bit soit
transmis pendant une longue période de silence... le récepteur ne
pourrait savoir s'il s'agit de 00010000, ou 10000000 ou encore
00000100...
Afin de remédier à ce problème,
chaque caractère est précédé d'une information
indiquant le début de la transmission du caractère (l'information
de début d'émission est appelée bit
START) et terminé par l'envoi d'une information de fin de
transmission (appelée bit STOP, il peut
éventuellement y avoir plusieurs bits STOP).
· La liaison synchrone, dans laquelle
émetteur et récepteur sont cadencés à la même
horloge. Le récepteur reçoit de façon continue les
informations au rythme où l'émetteur les envoie. C'est pourquoi
il est nécessaire qu'émetteur et récepteur soient
cadencés à la même vitesse. De plus, des informations
supplémentaires sont insérées afin de garantir l'absence
d'erreurs lors de la transmission.
Lors d'une transmission synchrone, les bits sont
envoyés de façon successive sans séparation entre chaque
caractère, il est donc nécessaire d'insérer des
éléments de synchronisation, on parle alors de synchronisation au
niveau caractère.
Le principal inconvénient de la transmission
synchrone est la reconnaissance des informations au niveau du récepteur,
car il peut exister des différences entre les horloges de
l'émetteur et du récepteur. C'est pourquoi chaque envoi de
données doit se faire sur une période assez longue pour que le
récepteur la distingue. Ainsi, la vitesse de transmission ne peut pas
être très élevée dans une liaison
synchrone.
I.4.3 Simplex, semi-duplex ou duplex
Le transfert d'informations entre deux
équipements peut s'effectuer de trois manières distinctes
:
A En mode simplex, le transfert des informations peut
s'effectuer en un seul sens. Une voie dite de retour, de débit beaucoup
plus bas que la voie principale peut exister afin de permettre l'envoi
d'informations de signalisation. Deux voies unidirectionnelles sont en
général utilisées : voie principale, voie de
retour.
Exemple : la radiophonie.
A En mode semi-duplex (half-duplex), le transfert des
informations peut s'effectuer dans les deux sens au même débit,
mais pas simultanément. Deux voies unidirectionnelles -- voies
principales et voies de retour -- sont en général
utilisées.
Exemple de la communication avec Talkie
walkie.
A En mode duplex (full-duplex), le transfert
d'informations peut s'effectuer simultanément dans les deux sens, au
même débit. Chaque équipement est en même temps
émetteur et récepteur. En général, quatre voies
unidirectionnelles sont utilisées : deux voies principales, deux voies
de retour. Certains équipements utilisent seulement deux voies
unidirectionnelles, le mode duplex étant virtuel. Exemple de la
téléphonie.
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I.4.4 Commutation de circuits, de messages ou de paquets
Trois familles de techniques peuvent être
employées afin de faire communiquer deux équipements
connectés par un réseau complexe :
A Pour communiquer deux équipements distants,
à travers un réseau complexe, la première technique
utilisée a été celle de la commutation de circuits (mise
en oeuvre, par exemple, sur le réseau téléphonique
analogique, RTC, et sur le réseau numérique à
intégration de services, Numéris/RNIS).
Aux débuts de la téléphonie,
l'ouverture d'un circuit de communication entre deux équipements
correspondait à la création d'une liaison physique temporaire.
Aujourd'hui, il s'agit plutôt de l'établissement à travers
un réseau complexe d'un canal synchrone entre les équipements
terminaux. Les noeuds du réseau sont des commutateurs qui contribuent
à l'établissement du canal synchrone.
A La commutation de messages est utile pour les cas
où le temps de réponse est peu important et c'est le rendement du
réseau qui est le paramètre principal. Chaque noeud du
réseau a une capacité importante de stockage (en
général stockage magnétique) et chaque message (de
plusieurs kilo-octets, de longueur variable) est stocké dans un noeud
avant d'être relayé vers le noeud suivant (qui l'approche de la
destination).
A La commutation par paquets, mise en oeuvre en
général sur les réseaux de transmission de données,
est une évolution de la commutation de messages : les messages sont
découpés en tranches de taille réduite (ex. 100 octets) et
en général fixe et le stockage dans chaque noeud du réseau
utilise des mémoires électroniques. Cela permet une
réduction considérable du temps de réponse (qui ne peut
toutefois pas être garanti à 100%) tout en assurant un bon
rendement du réseau.
Les réseaux à haut débit
utilisent principalement deux évolutions récentes des techniques
de commutation de paquets : le relais de trames et l'ATM. Le relais de trame
utilise des paquets de taille variable mais, en simplifiant le contrôle
de flux et des erreurs (grâce à l'augmentation de la
fiabilité des liaisons point à point, ces contrôles peuvent
être effectués uniquement aux extrémités) permet une
accélération de la communication. L'ATM (Asynchronous Transfer
Mode) emploie des paquets de taille fixe et réduite (53 octets) et
simplifie, comme le relais de trame, le contrôle de flux et des erreurs.
La tarification est en général proportionnelle au volume de
données transmis, au débit de la ligne et à la distance
entre les sites qui communiquent.
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TECHNOLOGIE ATM
Pour relier deux équipements informatiques
éloignés l'un de l'autre, on utilise un circuit de données
constitué par un support de transmission, des modems et une interface de
raccordement quand les modems sont externes.
Les supports de transmission sont très
variés (paires métalliques, câbles coaxiaux, fibre optique,
sans fil...). La bande passante et le taux d'erreur sont les principales
caractéristiques d'un support. À chaque extrémité,
des modems (modulateurs-démodulateurs de signaux analogiques) ou des
codecs (codeurs-décodeurs de signaux numériques) transmettent des
signaux adaptés à la nature du support. Les techniques de
transmission de données (en bande de base ou par modulation) adaptent au
mieux les signaux aux caractéristiques des supports. Une interface
série relie chaque modem à l'équipement informatique qui
envoie ou reçoit des données. Les techniques et les interfaces
sont normalisées au niveau international.
Le raccordement ADSL des usagers à Internet
est un exemple de transmission utilisant la boucle locale
téléphonique. Une liaison ADSL met en oeuvre une modulation
spécifique pour transmettre simultanément voix et données.
La connexion avec l'ordinateur utilise soit un port USB, soit un port Ethernet
soit une liaison sans fil.
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TECHNOLOGIE ATM
CHAPITRE DEUXIEME : GENERALITE SUR LA TECHNOLOGIE
ATM
ATM (Asynchronous Transfer Mode) est né du
besoin des opérateurs téléphoniques de disposer une
technologie leur permettant de véhiculer la voix, les données et
l'image sur un même réseau, utilisant le RNIS Large Bande (BISDN
en anglais).
Avec la panoplie des réseaux, ATM étant
la technologie permettant le transport simultané de la voix, des
données et la vidéo quelque soit le type de réseaux. Cette
technologie est utilisable à la fois sur les réseaux locaux et
distants.
ATM se positionne comme une technologie universelle
des réseaux de communication avec des débits allant de quelque
Méga à plusieurs Giga bits par seconde : d'où la
possibilité de négociation de Qualité de
Services.
Ce concept a été mis en avant pour
être le protocole de la couche réseaux (couche trois du
modèle OSI).
Nous consacrons ce module au fonctionnement interne
du Mode de Transfert Asynchrone, de la technicité de commutation ATM qui
permet une grande souplesse dans l'allocation des débits aux connexions
réseau par le moyen de la fibre optique qui offre les débits
nécessaires aux services interactifs.
II.1 Définition
Selon l'UIT, l'ATM est un mode de transfert
asynchrone par paquets spécifiques, faisant appel à la technique
de multiplexage asynchrone par répartition dans le temps ; le flux
d'information multiplexé est structuré en petits blocs, les
cellules. Ces dernières sont assignées à la demande selon
l'activité de la source et les ressources disponibles.
II.2 Caractéristiques
L'ATM utilise une technique de commutation
orienté connexion ; avant l'émission des blocs d'information, un
circuit virtuel doit être mis en place.
Les caractéristiques de la technologie ATM sont
les suivantes :
· les valeurs de l'en-tête sont
assignées à chaque section d'une connexion lors de
l'établissement de l'appel, puis libérées à la fin
de la communication ;
· les connexions identifiées par les
en-têtes sont inchangées tout au long de la
communication.
· Les informations de signalisation sont
véhiculées sur des voies virtuelles distinctes.
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II.3 Les Objectifs
ATM permet de véhiculer tout type
d'information : voix, vidéo, données. C'est un «
réseau multimédia ».
Pour cela, il faut offrir:
> Un débit suffisant : Les applications
multimédia ont besoin de liens avec des débits en
Gigabits/sec;
> Une qualité de service (QoS)
adaptée aux différents types de trafic : Le trafic au temps
réel tolère certaines pertes mais pas de retard (comme la voix et
la vidéo haute-résolution), tandis que le trafic sans contrainte
de temps réel tolère une distorsion temporelle mais pas de perte
(comme le transfert de fichiers). Sans oublier la Bande Passante.
Comment ATM remplit ses objectifs ?
ATM possède des caractéristiques lui
permettant de remplir ses objectifs : > ATM utilise des
paquets de petite taille fixe appelés cellules.
> ATM est orienté connexion. Chaque
connexion est identifiée par un numéro. Toute cellule
transportant les données porte l'identificateur de la
connexion.
> ATM utilise le multiplexage temporel
asynchrone.
> Différentes classes de services sont
prévues pour permettre l'intégration des différents types
de trafic et répondre aux exigences des applications en terme de
QoS.
> Une signalisation riche permet la mise en oeuvre de
fonctionnalités adaptées.
II.4 Principes et Fonctionnements
En traitant des données de longueur
réduite et fixe (cellules), on peut assurer leur commutation au niveau
physique (multiplexage). La commutation peut donc être assurée par
des systèmes hardware et non plus logiciels, ce qui autorise des
débits bien plus importants.
La cellule ATM suit cette logique en
présentant une cellule de 53 octets, dont 5 octets d'en-tête et 48
octets de charge utile. L'architecture ATM suivante, décrit les
principes et les fonctions de la technologie ATM :
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Relation entre les différentes couches de
l'ATM
La couche physique assure l'adaptation des cellules
au système de transport utilisé. Trois modes de fonctionnement
ont été définis au niveau physique : le mode PDH
(Plesiochronous Digital Hierarchy) ou mode tramé temporel qui utilise
les infrastructures existantes, le mode SDH (Synchronous Digital Hierarchy) ou
mode tramé synchrone (mode conteneur) qui devrait être le seul
utilisé à terme, et le mode cellule pour les réseaux
privés où les cellules sont transmises directement sur le support
de transmission.
La couche ATM s'occupe de la commutation et du
multiplexage des cellules et la couche AAL (ATM Adaptation Layer) adapte les
unités de données des couches supérieures (couche de
signalisation, contrôle...) à la couche ATM par segmentation et
réassemblage.
II.5 Les Interfaces ATM
Deux interfaces ont été définies
dans le monde ATM suivant que la cellule provient de l'extérieur du
réseau ou passe d'un noeud de commutation à un autre à
l'intérieur du réseau :
· L'interface NNI (Network Node Interface), qui se
situe entre deux noeuds du réseau.
· L'interface UNI (User Network Interface), qui est
utilisée pour entrer dans le réseau ou pour en
sortir.
Le champ contrôle de flux
générique, GFC (générique flow control), n'est
présent que dans les cellules à l'interface UNI. Ce champ est
écrasé par le premier commutateur ATM rencontré par la
cellule. Ce champ n'a qu'une signification locale, il ne
réapparaît pas lorsque la cellule arrive à la destination.
Il a été défini à l'origine en pensant qu'il
pourrait être d'une certaine utilité pour le contrôle de
flux. Pour des mécanismes de priorité entre les ordinateurs
hôtes et le réseau. Aucune valeur n'a été finalement
spécifiée pour ce champ, à tel point que le réseau
l'ignore.
Le champ identificateur du conduit virtuel, VPI
(Virtuel Path Identifier), contient un entier permettant de définir le
numéro du conduit virtuel. De façon similaire le champ
identificateurs de circuit virtuel, VCI (Virtual Channel Identifier),
défini le numéro de circuit virtuel. Les champs VPI de 8 bits
(à l'interface UNI) et VCI de 16 bits, permettent de définir
jusqu'a 256 conduits virtuels et 65 536 circuits virtuels.
Le champ PT (Payload Type), permet de définir
8 types de cellules différentes (selon la nature des informations
contenues dans la charge utile de la cellule).
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Le champ CLP (Cell Loss Priority), de 1 bit, permet
de formuler un niveau de priorité à la perte de cellules sur une
connexion. Si une congestion apparaît et que des cellules doivent
être détruites, les cellules de type 1 (CLP = 1) seront
détruites en premier. Le marquage du bit CLP dépend du type de
trafic.
Le champ HEC (Header Error Correction) correspond
à un total de contrôle ne portant que sur l'en-tête. Il met
en oeuvre un code de détection/correction d'erreurs permettant de
corriger l'entête d'une erreur simple (un bit en erreur) et de
détecter près de 90 % des erreurs multiples, auquel cas la
cellule est rejetée.
II.6 Les Equipements ATM
a) Les Multiplexeurs de Service :
Les multiplexeurs de service ont pour mission de
collecter et d'adapter les divers affluents de service, en
général non ATM, et de les convertir en flux de cellules pour
permettre le transport dans le réseau de brassage ATM.
De par leur localisation à la frontière
entre réseau de brassage ATM et usager, les multiplexeurs de service
(MS) prennent en compte une grande variété de services. Les flux
ATM provenant de différents groupes d'utilisateurs seront
combinés dans le multiplexeur de service qui pourra ajouter ou supprimer
de nouvelles connexions virtuelles.
Le terme de multiplexeur de service recouvre en fait
un ensemble d'équipements divers et flexibles, dont la configuration
doit être adaptée à chaque contrainte spécifique au
service et à sa localisation dans le réseau.
b) Brasseur :
La commutation de cellules consiste à assurer
le transfert des cellules entre VP ou VC des différents accès, en
fonction de connexions virtuelles établies au moyen d'une table de
routage.
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Un brasseur de faisceaux virtuels permet d'acheminer
en bloc toutes les voies virtuelles appartenant à un même
faisceau. De tels brasseurs peuvent être utilisés notamment pour
configurer des réseaux de liaison spécialisées, fournir
des routes de secours, constituer l'interconnexion de noeuds de commutation
pour un service sans connexion.
c) Commutateur :
Outre l'analyse et la modification de l'en-tête
(nouvelles valeurs de VPI / VCI), un commutateur ATM fournit essentiellement
deux fonctions:
· routage (ou acheminement) des cellules vers
les ports de sortie appropriés, les circuits virtuels
réalisés peuvent être semi permanent ou commuté;
stockage temporaire des cellules.
· Le commutateur doit également
gérer plusieurs flux de cellules différenciés par des
niveaux de priorité et fournir un traitement préférentiel
aux cellules de haute priorité. De plus, certains services ATM
nécessitent la diffusion de cellules issues d'une même source:
diffusion globale (broadcast), vers toutes les destinations, ou restreinte
(multicast), vers un ensemble prédéterminé d'accès
destinataires. Par soucis d'efficacité, on cherche à repousser le
plus possible en aval le point de duplication des cellules : à partir
d'une information particulière (adresse de diffusion), un commutateur
ATM doit être capable de générer sur plusieurs ports de
sortie des répliques d'une même cellule.
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II.7 Les Cellules ATM
Une cellule ATM est composée de cinq octets
d'en-têtes et de quarante-huit octets de contenu. Le protocole
définit deux types de cellules : NNI (Network-Network Interface) et UNI
(User-Network Interface).
La zone de données contient un fragment d'un
paquet utilisateur, généralement un fragment d'un paquet IP. Sur
les 48 octets provenant de la couche supérieure, jusqu'à 4 octets
peuvent concerner la supervision, c'est-à-dire que la fragmentation du
paquet est effectuée en bloc de 44 octets. Les 4 octets de supervision
sont détaillés un peu plus loin, au paragraphe consacré
à la couche supérieure, ou couche AAL (ATM Adaptation
Layer).
II.7.1 Les En-têtes et Codage NNI/UNI
Une cellule ATM est donc constituée de 5
octets d'en-tête et de 48 octets de champ d'information ; soit une
longueur totale de 53 octets. Deux schémas de codage différents
sont adoptés, en fonction de l'interface considérée:
interface utilisateur-réseau (UNI, user-network interface) ou interface
de noeud de réseau (NNI, Network-Node Interface).
La fonction de routage est obtenue par le couple
VPI/VCI ; Sur l'UNI, la longueur totale de la référence VPI+VCI
est de 24 bits, ce qui permet jusqu'à 224 connexions
simultanées. Sur une connexion NNI, ce nombre est porté à
228 en raison de la suppression de GFC. Pour chaque connexion, la
valeur du VCI change le long du conduit emprunté par la cellule. Aux
noeuds intermédiaires d'un conduit virtuel, seule la valeur VPI est
traitée. Aux noeuds terminaux du conduit indiqué par la valeur
VPI, les terminaux destinataires sont déterminés par la valeur du
VCI.
Octet 5 45
En-tête Données
Bits 4 12 12 3 1 8
Interface UNI
Bits 12 16 3 1 8
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Interface NNI
GFC: Generic Flow Control VCI: Virtual Channel
Identifier VPI: Virtual Path Identifier CLP: Cell Loss Priority PT: Payload
Type
II.7.2 La Commutation des cellules ATM
L'ATM introduit une technique de commutation
utilisant un circuit virtuel pour acheminer les cellules, qui ne sont autres
que des trames, d'une extrémité à l'autre du
réseau.
La commutation de cellules est une commutation de
trames assez particulière, puisque toutes les trames sont de longueur
constante toute petite. La cellule est formée de 53 octets, comprenant 5
octets d'en-tête et 48 octets de données.
La cellule ATM est une trame et non un paquet. Pour
retrouver le début et la fin de cette trame lors d'une transmission, il
suffit de compter jusqu'à 424 bits pour déterminer la fin de la
trame, le bit suivant correspondant nécessairement au début de la
trame suivante. La difficulté de cette méthode de transmission,
concerne la resynchronisation lorsqu'une erreur se produit et que le comptage
des éléments binaires est perturbé.
II.8 Le Modèle de Référence ATM
Les réseaux à commutation de cellules
suivent les principes d'une nouvelle architecture, où les
fonctionnalités ne sont pas regroupées aux mêmes niveaux
que dans le modèle de référence.
La couche physique de ce nouveau modèle
correspond à la couche physique du modèle de
référence OSI, mais avec une différence importante : la
couche physique regroupe les bits par 424 pour retrouver directement la
structure de la trame. La couche physique effectue donc un transport de 424
bits par 424 bits et non de bit par bit. Cette propriété permet
à la couche du dessus d'appartenir au niveau trame puisque le
début et la fin du bloc de données ont été
déterminés par la couche physique. Nous verrons que la
troisième couche du modèle ATM est de niveau message, avec
également des différences importantes.
Le rôle de ce nouveau modèle, dit
modèle UIT-T, est de prendre en charge les applications
multimédias, c'est-à-dire la superposition de la voix, des
données et de l'image.
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TECHNOLOGIE ATM
Le modèle de référence de l'ISO
n'était bâti que pour les applications de données et
correspondait donc à l'architecture des réseaux
d'ordinateurs.
II.9 Les Couches du Réseau ATM
Elles sont au nombre de trois :
· La couche physique, qui permet, l'adaptation
des cellules au système de transport physique
utilisé.
· La couche ATM, qui permet d'effectuer la
commutation et le multiplexage des cellules.
· La couche AAL (ATM Adaptation Layer), qui
permet d'adapter les unités de données des protocoles
supérieurs à la couche ATM.
1) La Couche Physique
La technologie ATM peut être
implémentée sur plusieurs couches physiques, de type
électrique ou optique et pour des distances limitées ou
étendues. Au niveau des réseaux locaux, on notera la
hiérarchie numérique synchrone SDH (Synchronous Digital
Hierarchy) permettant des débits allant de 155Mbps jusqu'à
2,4Gbps. SDH a été normalisé pour la transmission sur
fibre optique.
2) La Couche ATM La couche ATM est
chargée de:
· L'acheminement des cellules dans le
réseau.
· L'ajout et du retrait des
en-têtes.
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TECHNOLOGIE ATM
· Le contrôle de flux (GFC), à
l'interface utilisateur, UNI.
· L'adaptation du débit, insertion et
retrait de cellules vides.
· Le contrôle d'admission en fonction de la
qualité de service requise.
· Le lissage de trafic.
a) La fonction d'acheminement
Préalablement à tout transfert de
données, ATM établit une voie virtuelle entre les deux
systèmes d'extrémité. La voie virtuelle VCC (Virtual
Channel Connection) résulte de la concaténation des circuits
virtuels.
ATM introduit deux niveaux de commutation lui
permettant d'acheminer les données, la commutation des circuits virtuels
(VCI), et la commutation des conduits virtuels (VPI). La commutation d'une
cellule ATM s'effectue à l'aide de deux identifiants
(étiquettes), le VCI et le VPI qui sont présent dans
l'en-tête de la cellule.
b) Le contrôle de flux de congestion
Un réseau ATM est un réseau de files
d'attente, il peut donc être soumis à la congestion. Trois
mécanismes sont mis en oeuvre pour prévenir ou guérir la
congestion:
> Election de cellules à
détruire :
L'élection de cellules à
détruire en priorité en cas de congestion se fait à l'aide
du bit CLP (Cell Loss Priority). Ce bit peut être positionné
à 1 par la source ou par tout commutateur si le flux, sur le circuit
virtuel dépasse le débit autorisé. Cette mise à 1
indique les cellules à écarter en priorité.
> Le contrôle d'admission d'une
connexion :
Le contrôle d'admission d'une nouvelle
connexion dans le réseau, CAC (Connection Admission Call), consiste
à accepter une nouvelle connexion que si celle-ci peut être
satisfaite en termes de qualité de service requise sans
préjudicier les connexions établis.
> Le contrôle de débit de la
source :
Le contrôle du débit de la source
définit 3 niveaux, lorsque:
· Le trafic est conforme au contrat de service, les
cellules sont transmises.
· Le trafic est supérieur au contrat de
service, les cellules sont marquées et le bit CLP (Cell Loss Priority)
passe à 1.
· Le trafic est supérieur au contrat de
service, le réseau est en état de congestion ou le trafic est
très supérieur au contrat de service alors les cellules sont
détruites.
II.10 Les classes de services ATM
La technique de transfert ATM s'est stabilisée
vers la fin des années 90, après plus de dix années de
normalisation intensive. La technologie a tellement évolué entre
1988 et aujourd'hui
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TECHNOLOGIE ATM
qu'il a fallu adapter les possibilités de
l'ATM. La qualité de service constitue un point particulièrement
sensible, puisque c'est l'élément qui permet de distinguer l'ATM
des autres types de protocoles. Pour arriver à donner une qualité
de service, il faut allouer des ressources qui sont les classes de
services.
On distingue quatre classes de services ATM:
> CBR (Constant Bit Rate), qui correspond à
une émulation d'un circuit virtuel avec une bande passante fixe. Les
services de cette classe incluent la voix et la vidéo en temps
réel sans compression.
> VBR (Variable Bit Rate), qui correspond à
un circuit virtuel pour des trafics d'intensité variable dans le
temps. Les services de cette classe incluent les
transports d'applications vocales ou vidéo mais compressées ainsi
que les services d'interconnexion de réseaux locaux ou le
transactionnel. Il existe une classe VBR RT (Real-Time), qui doit prendre en
compte les problèmes de temps réel.
> ABR (Available Bit Rate), qui permet d'utiliser
la bande passante restante pour des applications aux débits variables et
sensibles aux pertes. Un débit minimal doit être garanti pour que
les applications puissent passer en un temps acceptable. Le temps de
réponse n'est pas garanti dans ce service.
> GFR (Guaranteed Frame Rate), qui correspond
à une amélioration du service ABR en ce qui concerne la
complexité d'implantation de ce dernier sur un réseau. Le service
GFR se fonde sur l'utilisation d'un trafic minimal. Si un client respecte son
service minimal, le taux de perte de ses cellules doit être très
faible. Le trafic dépassant le trafic minimal est marqué, et, si
le réseau est en état de congestion, ce sont ces cellules qui
seront perdues en premier. Le contrôle des paquets s'effectue sur la
trame : si une cellule de la trame est perdue, le mécanisme de
contrôle essaie d'éliminer toutes les cellules appartenant
à la même trame.
II.11 Avantages et limites de la Technologie ATM
II.11.1 Avantages de la technologie ATM
La technologie ATM offre une solution souple et
dimensionnable pour répondre à la croissance des besoins en
matière de qualité de service dans les réseaux qui
prennent en charge plusieurs types d'informations (données, voix, son et
images en temps réel). Grâce à la technologie ATM, ces
types d'informations peuvent être transportés par une même
connexion réseau.
La technologie ATM peut apporter les avantages suivants
:
· Communication à grande
vitesse.
· Service orienté connexion, comme la
téléphonie classique.
· Commutation rapide basée sur le
matériel.
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TECHNOLOGIE ATM
· Une connexion réseau unique capable de
véhiculer de manière fiable la voix, les images et les
données.
· Un système souple et efficace d'allocation
de bande passante.
II.11.2 Limites
Avec l'évolution rapide des technologies de
transports à haut débit, il devient évident qu'ATM n'est
plus une solution d'avenir pour les coeurs de réseaux IP, d'une part
parce qu'il est difficile d'intégrer d'autres technologies dans une
signalisation ATM, et d'autre part parce que la taxe de cellule devient
prohibitive lorsque le débit augmente et qu'on ne sait plus construire
de cartes capables de segmenter et de réassembler des paquets en
cellules à la vitesse des liens. MPLS est donc une solution prometteuse
parce qu'elle permet d'intégrer très facilement de nouvelles
technologies dans un coeur de réseau existant.
Initiée à la fin des années 80
et mis en place dans les années 90, ATM était promis à un
bel avenir pour offrir les services de voix, données et vidéo.
C'est une amélioration de la commutation de paquets permettant de mieux
exploiter les liens à haut débit et de s'adapter aux exigences
des nouvelles applications Il a été supplanté par les
réseaux Ethernet et n'a pas détrôné IP. Certains
prédisaient sa disparition à partir des années 2000, mais
en réalité son utilisation reste stable car cette technologie est
aujourd'hui très bien maîtrisée par les opérateurs.
ATM reste la technique de base de la nouvelle génération de
réseaux à transport de paquets IP.
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CHAPITRE TROISIEME : LA TRANSMISSION DE DONNÉES
SUR ATM
ATM est une technologie de transfert asynchrone
destinée à multiplexer de l'information
hétérogène sur une infrastructure commune: données,
voix, vidéo, etc. En pratique, il semble que les applications
premières sur ATM, dans sa phase de gestation actuelle, sont surtout le
fait de transporter de données à haut débit.
Dans ce chapitre, nous explorerons les techniques
normalisées mises en oeuvre lors du transport de données sur ATM.
En particulier, nous examinerons les définitions d'interface de service,
les couches d'adaptation, les méthodes d'encapsulation de données
sur ATM. Nous explorerons également les détails des deux
modèles principaux de transport de données sur ATM: le
modèle dit classique, proposé par l'IETF (Internet Engineering
Task Force), et le modèle d'émulation de réseaux locaux
(LAN Emulation) proposé par l'ATM Forum. Nous examinerons enfin les
normes récentes de routage entre noeuds de commutation ATM, les
ébauches de normes de transport de données multi protocoles sur
ATM (MPOA) de l'ATM Forum et les techniques de diffusion (multicast) de
données sur ATM, proposées par l'IETF.
III.1 Modèle de Référence
Deux éléments principaux sous-tendent
l'architecture ATM, à savoir la transmission en mode connecté,
moyennant l'établissement de circuits virtuels, et l'utilisation de
cellules de taille fixe comme unités de transmission de
l'information.
La pile de protocole ATM comprend, à partir
des couches basses, la couche physique, suivie de la couche ATM
elle-même. Une couche dite d'adaptation coiffe la couche ATM. Elle permet
la conversion d'un format d'informations qui peut être divers (trames
vidéo, échantillons de parole, paquets de données) en
cellules conformes. Deux types d'adaptations particulières sont
préconisés pour le transport de données: AAL3/4 et AAL5.
Les couches de signalisation, de contrôle ou de données utiles
viennent s'apposer au-dessus de la couche d'adaptation.
En termes d'interfaces, on peut distinguer
l'interface de bord de réseau, connue sous le nom de UNI (User-Network
Interface) et l'interface inter-noeuds de commutation connue sous le nom de NNI
(Network-Network Interface ou Network-Node Interface). L'interface NNI
elle-même est déclinée en variantes publique et
privée.
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III.2 Les Couches Dites Basses
2.1 Couches Physiques
La couche physique du modèle ATM offre les deux
services suivants :
· transport sur le réseau des cellules
non-erronées,
· émission d'informations relatives au
temps de transmission. Ces données temporelles sont utilisées par
certains protocoles de la couche 4 (par exemple, la famille IP utilise des
variables TTL - Time To Live - pour vérifier si les datagrammes IP sont
correctement transportés).
Pour que le type de données remontées
à la couche ATM soit invariant, il faut découper la couche
physique en deux couches distinctes :
· la couche TC (Transmission
Convergence) chargée de la préparation des bits selon le
mode de fonctionnement de la couche PM (transport binaire ou SDH).
· la couche PM (Physical Media)
chargée du transport des bits sur le support physique.
a) La sous couche TC
La sous couche TC assure:
L'adaptation des débits.
Le contrôle des erreurs.
La délimitation des cellules
(synchronisation).
L'adaptation des cellules au système de
transmission.
L'adaptation des débits :
L'adaptation des débits entre la source et le
système de transmission est effectuée par l'insertion ou
l'extraction de cellules vide, cette fonction est réalisée par
chaque commutateur ATM.
Le contrôle d'erreurs :
La fiabilisation des supports de transmission
autorise l'allégement de contrôle d'erreurs. Mais il faut
éviter d'acheminer des cellules erronées. La validité des
informations de routages est vérifiée par chaque commutateur, qui
adopte les comportements selon les résultats du test.
Pas d'erreurs
|
Cellule transmise
|
Erreur de 1 bit
|
Cellule corrigée et transmise
|
Erreur supérieure à 1 bit
|
Cellule détruite
|
|
La délimitation des cellules :
ATM n'utilise pas de fanion pour délimiter les
cellules. C'est la détection du champ HEC qui permet la
délimitation des cellules. Les commutateurs calculent la valeur de
l'HEC, en mode de recherche. Dès qu'ils trouvent le 32 bits, ils se
mettent en mode de présynchronisation pour délimiter les
cellules.
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L'adaptation des cellules au système de
transmission :
Comme nous l'avons dit au début, la couche TC
doit préparer les données pour qu'elles soient émises
selon le fonctionnement de la couche PM. Deux cas se présentent
:
· Pour une transmission "binaire", une trame
transmise correspond exactement à la cellule ATM confiée à
la couche TC. Cette dernière se contente simplement d'émettre des
cellules spécialement numérotées destinées au
management des cellules ATM. Ces cellules de gestion ne sont pas vues de la
couche ATM.
· Pour une transmission SDH, la taille des
données n'est pas un multiple de la taille des cellules ATM. Ainsi,
l'indicateur de fin de cellule n'est jamais à une position fixe. Cette
position est calculée à l'aide d'une fonction de découpage
décrite ci-après. La couche TC ajoute de plus un en-tête
lui permettant d'échanger des informations de contrôle avec les
couches TC distantes.
Fonction de découpage :
La couche TC doit découper les données
en fonction du type de transport employé par la couche PM afin de
synchroniser les transferts. Pour ce faire, on utilise le champ HEC (Header
Error Control) de l'en-tête ATM dès qu'émetteur et
récepteur sont synchronisés.
On considère que le récepteur est
hors-service (on parle de "Hunt-state" dans la terminologie anglo-saxonne). Le
récepteur doit initialiser sa couche PM. Il examine bit à bit les
flux entrants et recherche un mot de 5 octets appelé CRC (Code de
Redondance Cyclique) qu'il juge correct. Il essaie en fait de s'aligner sur le
débit de transfert de l'émetteur. Une fois qu'il est en phase
avec l'émetteur, il considère que la communication est
synchronisée et passe dans un état de pré-synchronisation
(PRESYNC). Il conserve cet état jusqu'à ce qu'il confirme m fois
consécutives la bonne interprétation des données
reçues. On considère que la vérification de ces codes est
suffisante et que le récepteur peut passer dans l'état
synchronisé (SYNC). S'il ne valide pas m fois consécutives les
mots de 5 Octets, on considère qu'il y a désynchronisation et le
récepteur reprend l'algorithme.
b) La sous couche PM
La couche PM est chargée de la transmission et
de la réception du flot de bits sur le support. Elle réalise les
fonctions suivantes:
· Le codage.
· l'alignement.
· la synchronisation bit.
· l'adaptation électrique et
photoélectrique au support.
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2.2 La Couche AAL :
La couche AAL (ATM Adaptation Layer) a pour
rôle de gérer l'interface avec les couches de protocole
situées chez l'utilisateur. Ses fonctions dépendent des exigences
de la couche supérieure. L'AAL doit supporter les besoins des
différents utilisateurs du service d'AAL et donc des protocoles
multiples.
L'AAL est composée de deux sous-couches : la
sous-couche de convergence, CS (Convergence Sublayer), et la sous-couche de
segmentation et de réassemblage, SAR (Segmentation And Reassembly). La
fonction essentielle de la couche SAR est de segmenter les données des
couches supérieures en un ensemble de segments de données
correspondant à la taille des cellules. Au niveau du destinataire, la
couche SAR rassemble les cellules pour restituer des données aux couches
supérieures. La sous-couche CS dépend du service qui doit
être rendu à l'utilisateur. Elle fournit le service de l'AAL au
SAP (Service Access Point), ou point d'accès au service. Selon le
protocole de niveau AAL, les sous-couches peuvent être vides si la couche
ATM est suffisante pour les exigences des utilisateurs.
a) La couche SAR (Segmentation And Reassembly)
Cette sous-couche définit les structures qui
serviront réellement au transport de l'information. Les services CBR
(Constant Bit Rate), VBR (Variable Bit Rate), ABR (Available Bit Rate), GFR
(Generic Frame Rate) et UBR (Unspecified Bit Rate) sont définis sur les
classes 1, 2, 3-4 et 5, qui introduisent une segmentation spécifique
à chaque classe de services.
En résumé, le niveau AAL d'adaptation,
et plus particulièrement sa sous-couche SAR, doit rendre les services
suivants :
I assembler et désassembler les cellules
;
I compenser le délai variable de la
méthode ATM ;
I prendre en charge les cellules perdues ; I
récupérer la synchronisation horloge.
L'unité de données du niveau SAR, la
SAR-PDU, dépend du service qui doit être rendu,
c'est-à-dire de la classe de transport de données.
b) La couche CS (Convergence Sublayer)
La couche CS se trouve au-dessus de la couche SAR.
Elle définit le bloc d'information qui doit être transporté
de bout en bout par la couche ATM après fragmentation dans la couche
SAR. Pour les classes 1 et 2, la couche CS délimite un bloc qui sera
découpé suivant les principes exposés à la section
précédente. Pour les classes 3/4 et 5, des fonctionnalités
supplémentaires peuvent être introduites. Pour ces deux classes,
la recommandation I.363 propose un découpage de la couche CS en deux
sous-couches, la couche supérieure, SSCS (Service Specific Convergence
Sublayer), et la couche inférieure, CPCS (Common Part Convergence
Sublayer). La couche SSCS peut être vide.
La couche CPCS prend en charge les fonctions suivantes
:
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V' délimitation ;
V' séquencement ;
V' réservation de mémoire aux
extrémités ;
V' détection d'erreur (en classe 5).
Les fonctionnalités de SSCS sont les suivantes
:
· segmentation-réassemblage ;
· blocage-déblocage ;
· correction d'erreur ;
· contrôle de flux ;
· remise optionnelle des segments de ce niveau au
niveau supérieur ;
· mode assuré, restreint aux communications
point-à-point.
c) les protocoles de la couche AAL
L'UIT-T recommande quatre types de protocoles AAL
pour supporter les classes de services ATM (ces protocoles ayant
été modifiés en 1993, nous donnons ici les
dernières versions) :
> AAL-1 : Supporte les services de la classe A et
fournit de ce fait un service d'émulation de circuit, permettant
d'utiliser toute la souplesse de l'ATM. Cependant, il n'exploite pas toute
l'efficacité de l'ATM résultant du multiplexage statique. Le
service rendu par l'AAL-1 s'appelle CBR (Constant Bit Rate).
> AAL-2 : L'histoire de ce protocole est plus
complexe. Il a été défini au départ pour supporter
les services de la classe B. Le service vidéo à débit
variable en est un exemple. Il permet d'exploiter non seulement la
flexibilité mais aussi l'efficacité de l'ATM. Le service rendu
par cette classe s'appelle VBR (Variable Bit Rate). L'AAL-2 a été
abandonné vers 1995 pour être redéfini dans le cadre
d'application ayant des contraintes temporelles fortes et un débit
variable. Ce protocole est utilisé sur la partie fixe, ou Core Network,
d'un réseau de mobiles. Son rôle, dans ce cas, est de permettre le
multiplexage de plusieurs connexions bas débit sur une connexion ATM de
façon à tenir compte aux mieux des contraintes
temporelles.
> AAL-3/4 : Supporte les services de
données en mode avec ou sans connexion, à débit variable
et sans relation de temps. Le contrôle de flux entre les
extrémités et la retransmission des fragments perdus ou
altérés sont possibles. Les exemples de services que peut rendre
ce type d'AAL sont nombreux : X.25, relais de trames (FMBS, Frame Mode Bearer
Services), signalisation, etc.
> AAL-5 : L'autre nom de ce type d'AAL est SEAL
(Simple Efficient Adaptation Layer). Il permet de transporter des trames de
données non superposées en mode avec connexion (service de classe
C). Comme pour l'AAL-3/4, le service rendu est de type élastique et
utilise le service ABR.
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III.3 La Signalisation
L'établissement de circuits virtuels ATM se
fait de manière administrative ("à la main") -
généralement permanente ou semi-permanente - ou alors par
l'utilisation de protocoles de signalisation.
Les protocoles de signalisation sont actuellement
normalisés à l'interface UNI mais aussi, plus récemment,
à l'interface NNI. Les normes adoptées sont
dérivées des normes de la famille Q.93B de signalisation
RNIS.
La signalisation ATM permet l'établissement
dynamique de circuits virtuels ATM mais aussi et surtout la négociation
de paramètres associés au circuit virtuel, tels que couche
d'adaptation utilisée, taille de paquets maximum sur les
équipements de bord, qualité de service souhaitée par les
équipements de bord, etc.
III.4 Adressage ATM
Les adresses ATM sont nécessaires à la
prise en charge de connexions virtuelles commutées (SVC, Switched
Virtual Connections) à travers un réseau ATM.
Au niveau le plus simple, les adresses ATM sont
longues de 20 octets et se composent de trois parties distinctes :
· Préfixe Réseau
Les 13 premiers octets identifient l'emplacement d'un
commutateur particulier dans le réseau. L'utilisation de cette partie de
l'adresse peut varier considérablement en fonction du format d'adresse.
Chacun des trois modèles d'adresse ATM standard fournit
différemment les informations concernant l'emplacement des commutateurs
ATM. Ces modèles sont : le format de code de pays/région des
données (DCC, Data Country/région Code), le format ICD
(International Code Designator) et le format E.164 proposé par l'ITU-T
pour l'utilisation de la numérotation téléphonique
internationale dans les réseaux RNIS à large bande.
· Adresse de contrôle d'accès au
média de la carte
Les 6 octets suivants identifient un point de
terminaison physique, par exemple une carte ATM particulière, en
utilisant une adresse de la couche de contrôle d'accès au
média qui est affectée physiquement au matériel ATM par
son fabricant. L'utilisation et l'affectation d'adresses MAC sont identiques
pour le matériel ATM et pour Ethernet, Token Ring et d'autres
technologies IEEE 802.x.
· Sélecteur (SEL)
Le dernier octet est utilisé pour
sélectionner un point de terminaison de connexion logique sur la carte
ATM physique. Toutes les adresses ATM présentent cette structure
élémentaire en trois parties, mais il existe des
différences importantes au niveau du format exact des 13 premiers octets
en fonction du format d'adressage ou selon que le réseau ATM est
destiné à une utilisation publique ou privée.
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4.1 Résolution d'Adresses de type ARP
Dans le modèle classique, la couche de
réseau est appelée à s'interfacer avec les couches ATM de
manière explicite. En particulier, une fonction de résolution
d'adresses, de type ARP (Address Resolution Protocol) afin d'identifier
l'adresse ATM (nécessaire à l'établissement de circuits
virtuels dynamiques) correspondante a une adresse de couche réseau
donnée.
Le schéma de résolution repose sur le
déploiement de serveurs d'adresses (ARP Servers) dans chaque
sous-réseau LIS IP sur ATM (Logical IP Subnet).
Tout équipement connecté au
sous-réseau ATM s'enregistre à l'initialisation auprès du
serveur d'adresses. Cela permet au serveur d'adresses de consolider les
correspondances IP-ATM sous forme de base de données globale. Par la
suite, un équipement cherchant à établir un appel vers une
destination IP donnée interrogera le serveur d'adresses afin d'obtenir
l'adresse ATM correspondante et d'établir un circuit virtuel
commuté vers cette destination.
4.2 Résolution d'adresses de type NHRP
NHRP (Next-Hop Resolution Protocol) est en cours de
normalisation à l'IETF. Ce protocole est destiné à
construire des réseaux IP sur ATM à grande échelle, en
transcendant le modèle du sous-réseau qui régit
l'interconnexion IP actuellement. Plus spécifiquement, NHRP permet aux
équipements connectés autour d'un même réseau ATM
d'établir des communications directes (par établissement de
circuits virtuels) indépendamment de la structure d'adresse IP
déployée sur ces équipements.
Ainsi, lorsque deux équipements
connectés par ATM - et faisant partie de sous-réseaux (LIS)
distincts - désirent communiquer, ils pourront établir un circuit
virtuel ATM direct malgré la non-homogénéité de
leur adressage IP (non-appartenance à un même sous-réseau).
Cela se fait par interrogation de serveurs NHRP déployés dans les
divers sous-réseaux LIS autour d'ATM.
Un équipement désirant se connecter
à un autre enverra une demande de résolution d'adresse à
un serveur NHRP de son sous-réseau. Les serveurs NHRP
détermineront collectivement si l'équipement appelé est
situé sur le réseau ATM et si cet équipement accepte des
connexions ATM directes à travers des frontières de
sous-réseaux. Le cas échéant, l'équipement appelant
pourra établir un circuit virtuel direct vers l'équipement
appelé, malgré le fait que leurs accès ATM soient dans des
sous-réseaux (LIS) distincts.
III.5 Le Routage des données dans le
réseau ATM
Il existe un certain nombre de méthode de
routage des cellules dans un réseau de cellules. Les deux
méthodes les plus courantes sont le routage par la source et le routage
de proche en
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proche. L'objectif est de trouver un système
de routage qui soit à la fois rapide et nécessitant le minimum
d'information dans la cellule.
5.1 Routage par la source
En routage par la source, l'ensemble des informations
de routage jusqu'à la destination est ajouté en tête de
chaque cellule sous forme d'une suite d'éléments de routage.
Chaque élément est généralement le numéro de
la porte de sortie d'un commutateur. Quand une cellule entre dans un
commutateur, celui-ci lit le premier des éléments de routage pour
déterminer vers quelle porte de sortie il va faire transiter la cellule,
puis il retire cet élément de l'information de routage. Le
problème de ce type de routage est posé par la limitation du
nombre de noeuds traversés pour que l'entête ne devienne pas trop
grand par rapport à la charge utile de la cellule.
5.2 Routage de proche en proche
Le routage de proche en proche utilise un
entête de taille fixe qui est caractérisé par une
concaténation d'identificateurs logiques dans chaque commutateur. Quand
une cellule entre dans le commutateur, celui-ci recherche l'identificateur de
saut dans une table. La table contient trois informations : l'identificateur de
saut de la cellule entrante (Entrée), la porte de sortie sur laquelle
elle doit être envoyée (Lien) et un nouvel identificateur de saut
qui va remplacer l'identificateur actuel (Sortie).
III.6 Etablissement d'une Connexion pour le transfert
des données dans le Réseau ATM
La couche ATM permet d'établir aussi bien des
circuits virtuels permanents(CVP) que de circuit virtuel commuté (CVC).
Les premiers sont établis en permanence et peuvent être
utilisé sans préalable quand le système le souhaite, de la
même façon qu'une ligne louée. Les seconds doivent
être établis à chaque fois que le système en a
besoin, de façon semblable aux appels
téléphoniques.
La procédure normale d'établissement de
circuit virtuel consiste pour un ordinateur à émettre des
messages SETUP sur un circuit virtuel
réservé à cet effet.
Le réseau lui répond avec un
message CALL PROCEEDING pour accuser réception
de la demande. Lorsque le message SETUP se propage
jusqu'au destinataire, tout intermédiaire acquitte également le
message SETUP par un CALL
PROCEEDING.
Lorsque le message SETUP
arrive enfin au destinataire, ce dernier répond avec un message
CONNECT.
En retour, le réseau transmet le
message CONNECT ACK pour signaler à cet
ordinateur qu'il a bien reçut son message
CONNECT et qu'il fait suivre. Lorsque le message
CONNECT se propage en retour vers l'expéditeur
de SETUP, chaque commutateur au passage l'acquitte
à son tour en envoyant CONNECT ACK.
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TECHNOLOGIE ATM
Ordinateur1 Ordinateur2
Source Commutateur1 Commutateur2
Destinataire
SETUP
CALL PROCEEDING
CONNECT
CONNECT ACK
CONNECT ACK
CALL PROCEEDING
SETUP
CONNECT
SETUP
CONNECT
CONNECT ACK
Etablissement d'une connexion sur un
réseau ATM
III.7 L'Encapsulation Multi protocole :
Le principe du multiplexage multi protocole est
basé sur l'utilisation des champs ISO NLPID (Network Layer Protocol ID)
et des champs IEEE LLC/SNAP (Logical Link Control / Sub-Network Access Point).
Ceux-ci identifient de manière non-ambigüe tous protocoles de
couche réseau (IP, CLNP, IPX, Apple, Vines, XNS, etc.) mais aussi les
protocoles de couche de lien (802.3, 802.4, 802.5, etc.).
L'encapsulation multi protocole permet ainsi
d'effectuer du transport de protocoles "routables" (c'est-a-dire munis de
couches de réseau) mais aussi de protocoles "pontables" (c'est-a-dire
non munis de couches de réseau).
III.8 Le modèle LAN Emulation :
Le modèle LAN Emulation apporte deux
caractéristiques principales: la première est celle de permettre
l'interconnexion d'équipements de LAN (Ethernet, Token-Ring, notamment)
et
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TECHNOLOGIE ATM
d'équipements ATM de manière
transparente. Cela veut dire qu'un LAN virtuel doit pouvoir être
construit, regroupant des équipements véritablement
connectés sur la technologie du LAN en question mais aussi des
équipements connectés en ATM. La seconde caractéristique,
qui découle de la première, est celle de rendre ATM invisible aux
couches réseau, moyennant l'insertion d'une couche de lien IEEE 802 MAC
(Media Access Control) entre la couche réseau et les couches
ATM.
8.1 Le protocole
L'implémentation du LAN Emulation est faite
autour d'un protocole de type client-serveur, dans lequel les
équipements sont connectés autour d'ATM
(généralement des postes de travail ou des commutateurs de LAN,
LAN Switches) reposent sur des serveurs (généralement des
routeurs ou des postes de travail) pour construire un LAN commun. Les serveurs
sont au nombre de trois : le LES (LAN Emulation Server), le LECS (LAN Emulation
Configuration Server) et le BUS (Broadcast and Unknown Server). Collectivement,
ces serveurs permettront de résoudre la construction de tables
d'adresses IEEE MAC utilisées sur le LAN émulé. Une fois
ces tables construites, les échanges entre éléments du LAN
émulé se feront de manière directe comme le cas sur un
LAN.
8.2 Les Limitations
Le modèle de LAN Emulation a été
préconisé pour construire un réseau local LAN à la
fois. En particulier, le modèle ne spécifie en rien
l'interconnexion de plusieurs réseaux LAN émulés. Il est
dit explicitement dans la norme que l'interconnexion de multiples
réseaux LAN émulés est laissée à des
routeurs connectés sur chaque LAN émulé. Un LAN
émulé donné, est en tout point comparable à un
réseau plat de type "pont". Les limitations y afférentes sont le
manque de structuration par adressage de couche 3 et la propagation
intempestive des paquets de diffusion (Broadcast).
Par ailleurs, la version actuelle du LAN Emulation ne
laisse pas de place à la spécification de qualité de
service associée aux échanges. Cela a été fait
consciemment dans l'esprit des LAN actuels. Cela peut être vu comme un
gaspillage de ressource important, puisque l'intérêt majeur d'ATM
réside dans sa capacité à fournir de la qualité de
service par flux d'échanges.
L'ATM est une technologie de réseau
très rapide. Pour envoyer un datagramme IP à travers un
réseau ATM, l'émetteur doit former une connexion via un circuit
virtuel vers la destination qui utilise AAL5, et envoyer le datagramme à
AAL5 comme une donnée d'un seul
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TECHNOLOGIE ATM
bloque. AAL5 ajoute un en-tête, divise le
datagramme et l'en-tête en des cellules pour la transmission à
travers le réseau et alors réassemble le datagramme avant de le
passer au système d'exploitation sur l'ordinateur de destination. Donc,
lorsqu'on envoi des datagrammes à travers ATM, IP ne fragmente pas en
cellules ATM mais IP, autorise AAL5 à segmenter le datagramme en
cellules.
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CHAPITRE QUATRIEME : LA TRANSMISSION DE LA VOIX SUR
ATM
IV.1 Présentation
ATM, dès le début, a été
conçu pour être un multimédia, la technologie multiservice.
Bien que l'ATM a été accepté par le marché pour sa
capacité à fournir des services de données à haut
débit, jusqu'à un passé récent de son potentiel, il
est déploier pour le service de la voix. Avec la
compétitivité du marché d'aujourd'hui, les
opérateurs de réseau et les fournisseurs de services ont reconnu
que des avantages économiques importants peuvent être obtenus une
fois que le trafic de données et le trafic de voix sont
intégrés sur un seul réseau. La plupart des fournisseurs
de services ont commencé à installer l'infrastructure ATM
uniquement pour soutenir la voix, la vidéo, et le transfert de
données.
Ce chapitre nous parlera de diverses
considérations et les questions qui doivent être
méditées avant d'installer un réseau ATM pour la voix. Il
couvre aussi les différentes normes qui évolues sur VTOA et qui
favorisent la transmission de la voix sur ATM.
IV.2 Pourquoi la voix sur ATM ?
Avec les normes mises en place par l'UIT concernant
la technologie ATM, on peut transmettre la voix à haut débit en
utilisant les techniques de commutation de paquets.
Nous avons les normes suivantes :
· Le format fixe de la cellule ATM 53 Octets, 48
Octets pour la charge utile et 5 Octets pour l'en- tête ATM. Cela aide
à réduire le retard en paquet de manière
significative.
· La prise en charge étendue de la
qualité de service (QoS), favorise le trafic voix sur ATM.
· La prise en charge des différentes
classes de service de capacités variables, par les diverses couches
d'adaptation ATM (AAL).
· Les capacités efficaces des
commutateurs ATM permettent la gestion du trafic.
· L'interfonctionnement avec le Réseau
Téléphonique Public Commuté est relativement
simple.
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TECHNOLOGIE ATM
IV.3 Considérations sur la conception du
Réseau
Bien que l'ATM est équipé des normes
nécessaires au transfert de la voix sur le réseau de
manière efficace. Il est toujours concurrencé par les
technologies comme Ethernet/Gigabit Ethernet qui fournissent des services
similaires avec un débit dans l'ordre de 100 Mbps. Mais l'ATM trouve son
propre créneau sur ces technologies concurrentes par la
considération de WAN sur son réseau. Pour concevoir un WAN ATM
indispensable à la transmission de la voix, il existe un certain nombre
de questions de conception qui doit être abordé. Certaines d'entre
eux sont les suivantes :
3.1 Défis Techniques
a) Echo :
C'est un phénomène, où le signal
vocal transmis obtient un obstacle sur le canal et est renvoyé à
cause de désadaptation d'impédance inévitable et la
conversion four-wire/two-wire entre le combiné
téléphonique et le réseau de communication. Il peut, selon
la gravité, perturber le flux normal de la conversation. Sa
gravité dépend de la temporisation aller-retour. Lorsque le
délai d'aller-retour excède 30 ms, l'écho devient
important, ce qui rend la conversation normale difficile.
b) Retard de transmission
Le temps que met une information pour parvenir de la
source au destinataire peut être un élément
d'appréciation de la qualité de transmission. Il est dû
essentiellement au temps de propagation par ondes ou par fil.
Dans une conversation téléphonique, le
retard est sensible à partir d'un temps de propagation (un seul trajet)
d'environ 150 ms. Pour des raisons psychologiques, la conversation devient
très pénible, voire impossible sans entrainement particulier,
lorsque ce retard dépasse 400 ms.
Plusieurs raisons sont à l'origine d'un retard
de transmission de la voix dans un réseau ATM :
> Le délai de mise en paquet (retard de la
construction cellulaire) :
C'est le temps mis pour remplir un paquet complet ou
cellule avant qu'il ne soit transmis. Le MIC (modulation par Impulsion et
Codage) prévoit des échantillons de 64 Kbps, ce qui signifie
qu'il faut environ 6 ms pour remplir la totalité de la charge utile
à 48 Octets par multiplexage de plusieurs appels vocaux en un seul VCC
ATM.
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TECHNOLOGIE ATM
> Le retard Buffering :
Parfois, en raison du retard dans le transport,
certaines cellules pourraient arriver en retard. Si cela arrive, SAR
(Segmentation et Remontage), fonction fournie par la couche d'adaptation
pourrait avoir de données à traiter pour la voix. Pour
éviter cela, la fonction de réception SAR serait d'accumuler un
tampon d'information avant de commencer la reconstruction.
> Le délai d'encodage :
C'est le temps de traitement pris par les algorithmes
de compression pour encoder le signal analogique au format
numérique.
Algorithme de
|
Débits (Kbps)
|
MIPS (C5X DSP)
|
Retard total (ms)
|
Application.
|
MIC
|
64
|
n/a
|
0.25
|
RTC
|
ADPCM (G.726)
|
32
|
10
|
0.25
|
PSTN, téléphones sans fil
|
CS-ACELP (G.729)
|
8
|
30
|
25
|
VoFR, VoATM, VoIP
|
CS-ACELP (G.729A)
|
8
|
20
|
25
|
VoFR, VoATM, VoIP
|
LD-CELP (G.728)
|
16
|
40
|
1.25
|
RTC
|
MP-MLQ (G.723.1)
|
5.3/6.3
|
30
|
67.5
|
Multimédia et VoIP
|
Tableau de Comparaison entre les algorithmes de
compression différents.
ADPCM (Adaptive Differential Pulse Code Modulation) et
CELP (Code Excited Linear Prédiction) sont les deux principaux
algorithmes de compression qui sont utilisés. Maintenant, LD-CELP (CELP
à faible délai), un dérivé du CELP, est
l'algorithme de compression les plus couramment utilisés sur n'importe
quel signal vocal. Ceci a été normalisé par l'UIT comme
l'UIT G.728. Cela donne une voix de qualité interurbaine à 16kbps
avec un codage bas / délai de décodage.
c) Suppression silencieuse
La voix dans sa nature intrinsèque est
variable. Elle a un facteur d'activité d'environ 42%. Il y a des pauses
entre les phrases et les mots sans la parole dans les deux sens. La
communication vocale est half-duplex (une personne est silencieux pendant que
l'autre parle). On peut profiter de ces deux caractéristiques pour
économiser la bande passante en bloquant la transmission de cellules au
cours de ces périodes de silence. Ceci est connu sous le nom de la
suppression de silence.
3.2 Signalisation
Cela concerne l'utilisation efficace des ressources et
le transfert des informations de signalisation. Il y a deux parties dans un
appel vocal - les échantillons de voix réelles et les
informations de signalisation, comme le numéro composé, le statut
on-hook/off-hook de l'appel, et d'autres informations de routage et de
contrôle. Cette signalisation peut être codée et
envoyée dans un canal de signalisation commun (CSC), où les
informations de signalisation de différents canaux sont
rassemblées dans un seul canal de signalisation, ou dans un canal de
signalisation associée (CAS), où l'information de signalisation
est intégrée au sein de chaque canal vocal
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discret.
3.3 Synchronisation
Le transport de la voix exige la synchronisation des
données entre le locuteur et l'auditeur. Il y a deux mécanismes
standards qui sont utilisées pour réaliser cette synchronisation
entre le point à point des applications. La synchronisation adaptative
et l'horodatage synchrone résiduelle (SRTS). Ces mécanismes
fonctionnent en ajustant la fréquence d'horloge à une
extrémité du circuit basé sur la fréquence
d'horloge de l'autre extrémité.
IV.4 Normes et Spécifications
Diverses applications sont disponibles pour le
transport de la voix sur un réseau ATM. Chaque application a des besoins
différents pour le transport de la voix basés sur quelle que
classe d'opérateurs de réseau. Nous avons les trois principales
classes d'opérateurs de réseau suivantes :
> Les opérateurs nationaux ou
internationaux.
> Les transporteurs ou fournisseurs de réseaux
à valeur ajoutée. Exemple des opérateurs de
téléphonie cellulaire.
> Les réseaux privés / entreprises qui
achètent la bande passante au commerce de détail.
Avec cette analyse, deux modèles interviennent
pour le transport de la voix. L'un est connu sous le nom de «trunking
voix» et l'autre « commutation vocale».
a) Trunking Voix :
Il adapte le trafic voix sur le réseau ATM
entre deux points d'extrémité fixe. Ceci est un mécanisme
approprié pour la connexion des sites de commutateur de voix, des PABX,
ou des centres de commutation de messages.
b) La Commutation Vocale
Dans ce modèle, le commutateur ATM
reçoit un appel et les achemine vers la destination appropriée.
Le réseau ATM doit interpréter les informations de signalisation
de la voix.
Pour mettre en oeuvre trunking voix, les
caractéristiques minimales suivantes doivent être prises en
considérations.
Caractéristiques
|
Nécessité
|
Adaptation
|
pour encoder des échantillons de voix dans l'ATM
tout en respectant les contraintes de délai et en temps réel du
trafic voix.
|
signalisation
|
permet de mettre fin au transport de signalisation de la
voix (canal commun ou Channel
|
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|
Associated) avec le trafic vocal.
|
Faible retard de réseau croisé
(latence).
|
Pour minimiser les problèmes de retard, et
permettre la conversation interactive normale (Ce n'est pas une exigence
pour les applications broadcast).
|
Variation limitée de retard.
|
Afin de minimiser les retards et permettre l'annulation
d'écho efficace
|
En dehors de ces caractéristiques, pour mettre
en place une commutation vocale complexes, ou la mise en oeuvre efficace de
multiplexages statistiques, les exigences suivantes doivent être prises
en comptes.
Exigences
|
Nécessité
|
Signalisation d'analyse
|
Pour faire le démontage des circuits à la
demande (ou l'allocation et la libération de ressources)
|
commutation et de routage
|
Pour permettre la configuration du "monde réel"
des applications VPN.
|
Suppression des silences ou Variable Bit Rate
(VBR).
|
Pour réaliser le gain statistique
|
Call Admission Control (CAC).
|
Pour assurer la qualité de service
|
L'utilisation des ressources réseau.
|
Pour permettre à une surréservation
statistique des ressources du réseau
|
Le Groupe de travail ATM Forum VTOA, qui est
activement impliqué dans l'élaboration de normes pour la voix sur
les réseaux ATM, a développé un ensemble de solutions ou
de normes qui pourraient offrir des avantages directs (commerciaux ou
opérationnels) à n'importe quel utilisateur.
L'ATM Forum a défini trois approches
principales de transport de la voix sur un réseau ATM. Ce
sont:
· le Service d'émulation de circuit
(CES), qui est utilisé pour transporter ou fractionner les circuits
E1/T1 entre les points finaux.
· la Bande passante dynamique CES
(DB-CES).
· l'ATM Trunking des services à bande
étroite utilisant AAL2.
4.1 Les services d'émulation de circuit (CES) :
ATM Forum a défini une norme en Janvier 1997,
AF-vtoa-0078.000, dénommé «Circuit Emulation Services
Interoperability Specification (CES-IS)», pour favoriser le trafic CBR sur
les réseaux ATM. C'est un standard stable et fiable, qui a
été mis en oeuvre par les fournisseurs d'équipements
ATM.
L'Emulation de circuit permet à l'utilisateur
d'établir une connexion AAL1 et de mettre en place un circuit, comme un
T1 ou E1, sur l'épine dorsale ATM. En utilisant du CES, le réseau
ATM fournit un mécanisme transparent pour le transport de divers CBR
(Constant Bit Rate) des services basés sur AAL1. Il couvre
spécifiquement les types de services CBR suivants:
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· Service structuré DS1/E1, n * 64 kbps
(fractionnaires DS1/E1).
· Service non structuré DS1/E1 (1,544
Mbps, 2048 Mbps).
· Service non structuré DS3/E3 (44 736
Mbps, 34 368 Mbps).
· Service structuré J2 n * 64 kbps
(fractionnaires J2).
· Service non structuré J2 (6312
Mbps).
Modèle de référence de la
CES
La figure montre deux services de circuits ATM
émulation (CES) interconnectés à un réseau ATM via
des interfaces UNI physique. L'autre côté de la CES sont
connectés à un circuit standard de CBR (par exemple, DS1/DS3, J2,
ou E1/E3), qui peuvent provenir, par exemple, sur le PABX d'un utilisateur. Le
rôle de ces deux services de circuits ATM émulation est
d'étendre le circuit CBR pour la voix sur le réseau ATM, ce qui
signifie la partie de la connexion ATM devrait conserver
l'intégrité bits.
Une interface UNI ATM physique a deux
caractéristiques qui sont pertinentes :
> Bande passante : l'interface ATM doit fournir une
bande passante suffisante pour acheminer le trafic non structuré
après segmentation.
> Timing : L'interface ATM peut être
utilisé pour transmettre le calendrier traçables à une
source de référence primaire à partir du réseau ATM
pour la fonction CES.
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Dans la section suivante, nous verrons
brièvement les services disponibles CBR et comment il est relié
à travers un réseau ATM pour la transmission efficace de la voix.
La figure ci-dessous donne la taxonomie CES, qui aide à comprendre la
norme.
n*64 service
DS1 E1 J2 Logique
Basic Basic Basic Basic
w/CAS w/CAS w/CAS w/CAS
Basic : sans support de signalisation. w/CAS : with CAS
support
Fig. Taxonomie CES
4.1.1. Service structuré DS1 / n * 64 kbps
n * 64 Kbps service représente tous les modes
du DS1/E1 structurée et J2. Dans ce qui suit, nous parlerons de la
fonction de ce service et quelques-unes des questions que nous devons prendre
soin avant d'avoir accès à ce service.
a) L'affectation, Encadrement et intervalle de temps
:
Le service DS1 n * 64kbps peut servir d'interface
avec les circuits à l'aide du FSE (Format Super frame Elargie), ou
format Super Frame (SF) format de cadrage. Le service n * 64 effectuera un
groupe de n * 64 kbps d'intervalles de temps, où n varie de 1 à
24, 1 à 31, ou 1 à 96 pour DS1/E1 et J2, respectivement. Les
intervalles de temps affectés à un canal virtuel ne sont pas
tenus contigus. Le CES doit livrer la sortie dans l'ordre qu'il a
reçu.
b) Synchronisation
Le service DS1/E1/J2 n * 64 Kbps est indispensable
à l'utilisation de circuit de temporisation synchrone, qui est
recommandé par l'UIT I.363.1.
c) bits de signalisation
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Le n * 64 Kbps de service peut prendre en charge la
signalisation soit avec canal de signalisation associée (CAS) ou sans
CAS. CAS exige la reconnaissance directe et la manipulation des bits de
signalisation par CES.
4.1.2. Services non structurés DS1/E1/J2.
Les Services non structurés représentent
tous les modes du service non structuré DS1/E1
et J2.
Ces services sont destinés à
émuler un DS1 point-à-point, E1, ou J2 circuit. Ils sont
accessibles soit par T1.102 interfaces, ou interfaces G.703. Ils sont
définis comme un tuyau (canal libre) transparents transportant tout flux
de données arbitraires à 1,544 Mbps.
En référence aux formats de cadrage, la
plupart des normes, comme SF, FSE, G.704 sont supportées. Ces services
disposent deux modes pour les équipements de l'utilisateur à
l'interface de service, à savoir, le mode synchrone et le mode
asynchrone. Ces services utiliseront également le transfert de
données non structurées (UDT).
3.1.3. Services non structurés DS3/E3
Ceux ci représentent tous les modes du service
non structuré. Ces services sont destinés à émuler
une DS3 point-à-point ou un circuit E3. Ils sont accessibles soit par
44,736 Mbps sur les interfaces DSX-3 ou 34,368 Mbps sur les interfaces G.703.
L'encadrement des formats autres que la norme DS3 ou E3 formats ne peuvent pas
être pris en charge.
Les avantages de CES sont la simplicité de mise
en oeuvre. Le réseau ATM est utilisé pour fournir les
relèves virtuelles pour des liaisons physiques dans un réseau
existant. Pourtant, le CES a deux limites. Premièrement, il est
incapable de fournir tout multiplexage statistique. Il ne fait pas de
distinction entre les intervalles de temps d'inactif et actif, ce qui signifie
tout le trafic ralenti est effectué. Deuxièmement, il est souvent
implémenté comme un service point-à-point - qui assure le
transport du contenu d'une interface réseau physique à une autre
interface réseau physique. Cela peut empêcher la mise en oeuvre de
certaines topologies de réseau, et peut entraîner des coûts
de réseau accru.
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IV.4.2 Bande passante dynamique CES (DBCES)
Les limitations de CES ont entraîné le
développement d'une nouvelle norme de groupe de travail VTOA du Forum
ATM, en Juillet 1997, qui est aussi appelé «Services de bande
passante dynamique d'émulation de circuit DB -CES ".
L'objectif de cette norme est de détecter les
intervalles de temps actif ou inactif d'un tronc TDM traditionnelle à
partir d'un PABX ou un multiplexeur. Cela permet d'utiliser une bande passante
qui peut être réutilisée par d'autres services comme les
applications ABR, CBR, VBR, UBR.
4.2.1 Détections des Intervalles de temps
d'inactivité :
Pour répondre à la spécification
de DB-CES, il est nécessaire de détecter les intervalles de temps
d'inactivité. Il y a deux techniques par lesquelles les intervalles de
temps d'inactivité peuvent être
détectés.
1) la détection d'inactivité en
utilisant le code motif ralenti
L'état de repos d'un intervalle de temps peut
être détecté lors de la transmission de la voix dans le
réseau en détectant l'apparition continue d'un modèle de
code dans les données, qui ralenti par créneau, pour un certain
intervalle de temps spécifié.
2) la détection d'inactivité en
utilisant les bits de signalisation dans le CAS AB
Avec CAS, la valeur des bits AB utilisée pour
déterminer le statut d'inactivité des intervalles de temps sur
une connexion donnée doit être configurée par l'utilisateur
de l'IWF (InterWorking Function) sur la base de l'équipement terminal
pris en charge et celle-ci correspond aux valeurs de la connexion
virtuelle.
La fonction CES InterWorking (CES IWF), inclus dans
CAS AB est responsable des fonctions suivantes:
· Services d'émulation de circuit (CES) de
service structuré DS1/E1 n * 64 kbps.
· Détection d'activité Time
slot.
· Structure de Dimensionnement Dynamique (SDD)
de la structure AAL1 qui corrèle avec les intervalles de temps actif
dans le GDT à la direction de l'ATM.
· Récupérer les intervalles de
temps actif de la structure AAL1, dans le guichet à la direction de TDM,
et les placer dans les fentes appropriées dans le flux TDM.
· Placer les signaux appropriés dans
chacun des intervalles de temps du flux récupéré
TDM.
Pour illustrer les concepts clés de la
spécification, il convient de définir les termes
suivants:
a) Structure de Dimensionnement Dynamique
(SDD):
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C'est la capacité d'un IWF CES d'ajuster
dynamiquement la taille de l'AAL, une structure basée sur le nombre
d'intervalles de temps actifs contenus dans l'émulation de circuit en
cours DS1/E1. Cette structure a aussi une limite de taille maximale, qui est
fixée au moment de la configuration de l'IWF.
b) Structure Configurée:
C'est la structure de la taille maximale d'AAL
lorsque tous les intervalles de temps AAL1 affectés à un niveau
donné sont actifs. Ceci est déterminé par le nombre
maximum n des intervalles de temps de 64 kbps provisionnés sur le tronc
au moment de la configuration de l'IWF.
c) Structure active:
C'est la structure AAL1 contenant les informations
d'intervalles de temps réellement actifs dans une circonstance
donnée. Les intervalles de temps inactifs ne sont pas mappés dans
la structure AAL1. Il y a deux types de structure active.
· structure Active de type 1: Il s'agit d'une
structure active qui contient un masque de bit.
· structure Active de type 2: Il s'agit d'une
structure active qui ne contient pas un masque de bit.
Le masque de bits est généralement
transmis que dans les structures contenant un pointeur. De cette
manière, nous pouvons minimiser l'utilisation de la bande passante et de
fournir l'emplacement déterministe du masque de bits après le
pointeur.
d) Masque de bits:
Il s'agit d'un modèle binaire qui indique
l'état d'activité de n intervalles de temps assignés. Ce
modèle de bit est toujours créé par l'émetteur ATM
et enfermé dans la structure AAL1 pour permettre au récepteur ATM
de placer correctement les intervalles de temps récupéré
dans le cadre DS1/E1 qu'il reconstruit.
e) Structure inactive:
C'est une structure d'un à quatre octets de
long transmis, quand tous les intervalles de temps sont inactifs. Elle contient
seulement un masque de bits complets des zéros, avec un bit de
parité de valeur 1, et aucune sous-structure de charge utile ou de
signalisation.
4.2.2 Procédures
Chaque IWF est configuré en assignant les
intervalles de temps spécifiques correspondant à chaque connexion
virtuelle dans chaque sens de transmission. En outre, les paramètres
suivants doivent être configurés pour chaque intervalle de temps
pour les opérations proprement dite:
· Définition des combinaisons binaires de
signalisation, dans les deux directions, qui constituent le ralenti, le non
ralenti, et les états de blocage.
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· Insertion du code de ralenti à la
réception lorsque la fente n'a pas été transmise en raison
d'être inactive à l'émission.
En full-duplex, les deux directions contiennent le
même nombre d'intervalles de temps affectés (n * 64), mais les
différentes positions de créneau sont généralement
dans le cadre DS1/E1. Les procédures suivantes abordent un seul sens de
transmission.
L'IWF en transmission (émetteur)
détermine le statut d'activité de chaque intervalle de temps
à partir des informations reçues, à la fois du local et de
la distance DS1/E1 des équipements avec les bits de signalisation
relatifs à un certain créneau. Au début de l'état
de repos, ou lorsque le nombre de changements des intervalles de temps actifs
est à zéro, une structure active avec masque de bit sera
transmise à la prochaine occasion. Ceci est nécessaire pour
assurer l'alignement de la structure appropriée dans le
récepteur.
A La réception, la JIF (récepteur) va
calculer la longueur de la charge utile / signalisation sous-structurée,
la valeur du masque de bit qui est situé au début de la charge
utile de type structure active 1. La longueur calculée sera
utilisée comme la longueur de tout subséquente de structure de
type 2, jusqu'à ce que le masque de bit suivant est reçu. Le
masque de bit nouveau pourrait soit vérifier ou modifier la longueur
calculée.
IV.4.3 Trunking ATM de services à bande
étroite utilisant AAL2
Il représente les mécanismes de ce qui
précède CES de traiter la voix comme un flux constant
d'informations encodées (flux CBR). Ces mécanismes sont
généralement utiliser pour minimiser les problèmes de
retard dans la construction de cellules en transmettant la voix comme un 64kbps
non compressé.
Pour remédier à ces limitations, l'ATM
Forum vient avec le mécanisme de pointe pour le transport de la voix
comme un débit binaire variable (VBR) flux compressé. Ce
mécanisme est décrit dans la spécification de l'ATM FORUM,
dénommé "guichet Trunking utilisant AAL2 pour les services
à bande étroite".
Actuellement, les éléments actifs des
réseaux de télécommunication ont tendance à
converger vers la technologie ATM : les commutateurs, anciennement
destinés à la transmission de données, utiliseront ATM
pour constituer des groupes de travail multimédia ATM et des " backbones
" fédérateurs à haut débit; pour le transport de la
voix, les futures générations d'autocommutateur seront
interconnectées grâce à des liens ATM.
Dans un avenir prochain nous pourrons assister
à la convergence des offres en matière de
télécommunications vers un produit unique qui permettrait une
intégration parfaite voix/données/image.
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Page 49
THEME : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION SUR LA
TECHNOLOGIE ATM
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TECHNOLOGIE ATM
CHAPITRE CINQUIEME : LA TRANSMISSION DE LA VIDEO SUR
ATM
Certains réseaux qui sont actuellement en
usage ont été développés pour des applications de
données. Par exemple, le réseau TCP / IP uniquement pour offrir
un service Best effort, et n'est donc pas approprié pour les services
vidéo en temps réel. Cependant, il y a eu quelques travaux
préliminaires sur le transport de la vidéo sur le service
intégré. Contrairement à l'héritage des
réseaux de données, le mode de transfert asynchrone (ATM) a
été conçu pour supporter des applications en temps
réel et non réel, qui le rendent très adapté au
transport de multimédia. Il est prévu que des applications comme
la vidéo sur demande et conférences vidéo sur
réseau à grande vitesse seront les services les plus actifs sur
les réseaux ATM. Cela est attesté par l'effort de normalisation
dans la réalisation de multimédia sur des réseaux ATM. La
Vidéo sur demande (VoD) permet à un utilisateur de commander la
vidéo à partir d'un serveur.
L'objectif de ce chapitre est d'étudier les
progrès réalisés et l'avenir de la course de la
Vidéo sur Demande (VoD) sur les réseaux ATM. Nous examinerons les
bases de la Technologie ATM, de la vidéo interactive et la pertinence
des différentes catégories de service ATM pour la transmission de
la video.
V.1 La Technologie ATM
ATM est une technologie de transfert asynchrone
totalement différente de la mode de transfert synchrone traditionnelle
(STM), la technologie qui a été employé pendant des
décennies dans les télécommunications. ATM est
basée sur le multiplexage statistique qui permet d'effectuer des
services en temps réel et en temps non réel dans le même
réseau. Il en résulte également un grand avantage dans le
traitement des données en blocs, comme la vidéo
compressée. Au début de 21ième siècle,
le réseau informatique et la communication deviennent de plus en plus
importants dans l'industrie et dans notre vie quotidienne. Il ya quatre raisons
qui font de l'ATM une technologie avantageuse par rapport à d'autres. La
facilité dans l'entretien et la gestion des différents types de
réseaux (Voix, vidéo, données). Avec la normalisation du
réseau numérique à intégration de services large
bande (RNIS-B), nous pouvons former un réseau universel qui va
intégrer les trois réseaux (Voix, données et vidéo)
en un seul.
Plusieurs technologies, telles qu'Ethernet, Token
Ring et FDDI ont été développées et
déployées dans les réseaux locaux et étendus. En
raison de la différence dans les technologies de réseau,
l'interconnexion des réseaux LAN et WAN pour former une nation à
grande échelle et même des réseaux internationaux est
complexe et difficile. ATM peut être utilisé comme LAN et WAN et
même comme l'épine dorsale de réseau LAN / MAN en
interconnexion.
Enfin, avec l'avènement de l'ère du
multimédia, dans un avenir proche, nous allons voir la vidéo sur
demande en matière de divertissement, d'éducation, shopping, etc.
L'ATM, ayant plusieurs types de services pour satisfaire différentes
applications et l'exigence de qualité de service. L'ATM est une solution
idéale pour le multimédia sur les réseaux à haute
vitesse.
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TECHNOLOGIE ATM
1.1 Catégories de services ATM pour la Vidéo
ATM Forum a défini et standardisé
quatre types de services: CBR (Constant Bit Rate), VBR (Variable Bit Rate), le
débit binaire disponible (ABR) et le débit binaire non
spécifié
(UBR). Leurs spécifications et
caractéristiques sont indiquées dans le chapitre 2. Bien que les
services CBR et VBR offrent une qualité de service (QoS) garantie et une
simplicité dans la gestion de la bande passante, ils sont censés
être plus élevés dans le coût que le service ABR. En
raison du coût élevé, ils peuvent ne pas être
appropriés pour le type de divertissement d'applications. En revanche,
avec le service ABR, on peut obtenir avec un coût acceptable la
qualité de service, et une meilleure utilisation du réseau.
Ainsi, le service ABR offre une solution de réseau rentable pour des
applications telles que la VoD.
1.2. Qualité de Service
On définit la qualité de service comme
étant « l'effet global produit par la qualité
de fonctionnement d'un service qui détermine le degré de
satisfaction du service. La qualité de fonctionnement peut porter sur un
instant (mesure instantanée) ou être exprimée en valeur
moyenne sur un intervalle de temps. Les mesures réalisées sont
liées à des évènements
(dérangements, rétablissements...),
à des états (panne, disponibilité, indisponibilité,
interruption, etc.) ou à des états d'activités
(maintenances par exemple et à leur durée. Ces mesures affectent
les mesures liées à la qualité de service et à la
qualité de fonctionnement du réseau ». L'une
des caractéristiques fortes de l'ATM est la garantie de ses
qualités de service comme le retard de transmission, la perte des
cellules et des garanties de la bande passante.
V.2 Vidéo à la Demande (VoD)
La Vidéo à la demande (VoD) permet aux
utilisateurs (clients) de demander une vidéo sur un réseau,
à partir d'un serveur vidéo avec une grande échelle de
base de données vidéo.
Généralement, le système de VoD
se compose d'un serveur vidéo et d'un client connecté via un
réseau. Un système de VoD exécuté sur un
réseau ATM est montré dans la figure ci-dessous.
Selon le modèle d'utilisation, les
systèmes de VoD peuvent être classés en trois
catégories:
> Near Video on Demand (NVoD): dans NVoD, le
client ou l'utilisateur envoie une requête au serveur vidéo et
attend que le serveur diffuse la vidéo demandée à une date
ultérieure. Pendant la lecture, l'utilisateur est un spectateur passif.
C'est un peu comme une télévision par câble, la
différence est que le client / utilisateur peut demander ce qu'il veut.
Par conséquent, le modèle d'exploitation client / serveur et le
principe est simple.
> Interactive Video on Demand (IVoD): la
vidéo interactive sur demande a VCR-like (fonctions entre le serveur et
le client). Le client / l'utilisateur envoie une requête au serveur
vidéo, et le client reçoit la vidéo à partir du
serveur et commence la lecture. Un tampon est utilisé au niveau du
client de lisser les fluctuations de la bande passante réseau et
permettent un visionnement continu. Alors que dans la lecture, l'utilisateur
peut effectuer le fastforward (VCT), le fastbackward (FBW) ou le fonctionnement
de pause (Voir la figure2). Il ya deux principaux problèmes à
résoudre dans les systèmes IVoD. La première est
l'exigence de tampon client / utilisateur. La lecture normale et les
activités VCT / FBW ont différents taux de consommation de
données, le tampon doit être
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TECHNOLOGIE ATM
correctement dimensionné pour éviter
underflow ou overflow à la mémoire tampon du client /
utilisateur. En raison de la nature interactive du client, l'exigence de mise
en mémoire tampon est décidée par le taux de la
vidéo, les paramètres du réseau et le niveau de
l'interaction. La deuxième question est la bande passante du
réseau requise et les paramètres réseau. Pour
répondre à la QoS de l'utilisateur, le serveur doit
contrôler les bandes passantes du réseau à
différents moments.
> Highly Interactive Video on Demand (HIVoD): la
Vidéo interactive à la demande a un niveau beaucoup plus
élevé d'interactivité entre le serveur et le client /
utilisateur. HIVoD se produit très fréquemment dans les
applications éducatives. En HIVoD, l'utilisateur effectue
fréquemment des activités VCT / FBW, opération qui en
résulte deux conséquences: la première est que la
mémoire tampon du client / utilisateur sera fréquemment appauvri
ou rafraîchie; pour éviter ce désagrément, on doit
dimensionner soigneusement la taille du tampon du client / utilisateur. La
seconde est que le serveur sera souvent demandé des bandes passantes
différentes afin de minimiser le délai de démarrage. Il va
demander une grande largeur de bande dans les activités VCT / FBW,
tandis que dans la lecture, il a besoin d'une bande passante relativement
faible. De ce qui précède, nous pouvons voir que si la demande de
bande passante du serveur ne peut pas être satisfaite par le
réseau, la qualité de service sera affectée à
l'utilisation des deux IVoD et HIVoD
Serveur
Source
Source
Source
Réseau ATM
Client/Utilisateur
Figure1 : Système d'une Vidéo à
la Demande (VoD)
Fastforward
PlayBack
STOP/Pause
Fastbackwar d
Figure2 : Illustration du mode d'opération d'un
client
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THEME : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION SUR LA
TECHNOLOGIE ATM
V.3. Compression Vidéo
La vidéo est un ensemble d'images connexes qui
nous sont présentées par un dispositif d'affichage (Ecran).
Chaque image est formée par un grand nombre d'éléments
appelés pixels qui contiennent des informations sur les objets tels que
la forme, luminosité, couleur, contraste, etc. Le nombre de pixels dans
une image simple détermine la résolution de l'image. Par
conséquent, pour représenter une image avec une résolution
acceptable, nous avons besoin d'un grand nombre de bits. Dans la terminologie
de la vidéo, chaque image est appelée une trame. En raison de la
persistance de la vision de l'oeil humain, nous voyons une image en
déplacement continu quand un ensemble d'images consécutives sont
présentés à une certaine vitesse. Pour transmettre la
vidéo non compressée en standard NTSC, nous avons besoin d'une
capacité de canal de 168 Mbps. Il n'est donc pas pratique pour
transmettre la vidéo non compressée via un réseau de
télécommunication.
Les signaux vidéo contiennent une
quantité importante de redondance. La première est la redondance
statistique où chaque image a des informations qui sont liées
à ses cadres adjacents et peut donc être emprunté à
partir de trames adjacentes. Le deuxième type est la redondance qui
résulte de la perception du signal qui ne peut être perçue
par l'oeil humain. Par conséquent, il est possible de réduire le
débit de la vidéo en compressant la vidéo avec peu ou
aucun effet sur la qualité de vidéo. Actuellement, il existe deux
techniques de compression largement utilisé, MPEG et JPEG, qui sont
décrites ci-dessous. La norme MPEG est beaucoup plus adaptée
à la compression vidéo sur le système de demande, tandis
que JPEG est encore idéal pour les images.
3.1. MPEG (Moving Picture Experts Group)
MPEG (standard numérique de compression
vidéo) a été établi par l'ISO (International
Standard Organisation) pour être la norme de compression vidéo
numérique reconnue dans le monde entier. La compression MPEG se fait en
quatre étapes fondamentales:
· Le prétraitement pour filtrer les
informations superflues;
· La prédiction temporelle.
· La compensation, permet aux images vidéo
d'être visibles.
· la quantification convertit les coefficients
discrets de transfert et l'écart résiduel entre les images en une
représentation numérique plus compact.
La norme MPEG est particulièrement
adaptée pour les images en mouvement. Elle a un taux de compression
très élevé allant de 20 à 100 pour la vidéo.
L'ISO a terminé la normalisation pour le MPEG-2 qui a des
caractéristiques telles que l'accès aléatoire, les modes
multicast pour de nombreux type de terminal, les vidéo multiples / audio
et les images 3D stéréoscopiques compatibles.
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TECHNOLOGIE ATM
a) Les fonctionnalités de MPEG-1
Pour accéder à un support média,
l'algorithme MPEG-1 fut pensé pour supporter différentes
fonctionnalités comme l'accès aléatoire, la recherche en
vitesse avant (FF-fast forward) et arrière (FR-fast reverse) dans le
flux vidéo, etc.
Pour incorporer ces fonctionnalités et pour
tirer plus d'avantage de la compensation de mouvement et de l'interpolation de
mouvement, l'algorithme MPEG-1 introduit le concept d'images prédites et
interpolées bidirectionnellement (trames B).
Trois types de trames sont considérés
:
· Trames I : Ces trames sont codées sans
aucune référence à autre image de la séquence
vidéo. Les trames I permettent de réaliser l'accès
aléatoire et les fonctionnalités FF/FR, bien qu'elles ne
permettent qu'un très bas taux de compression.
· Trames P : Ces trames sont codées avec
une référence à l'image précédente (trame I
ou trame P). Ces trames sont utilisées pour la prédiction de
trames futures ou passées et elles ne peuvent pas être
utilisées pour réaliser l'accès aléatoire et les
fonctionnalités FF/FR.
· Trames B : Elles ont besoin des trames futures
et passées comme référence pour être codées.
Elles sont utilisées pour obtenir un très haut taux de
compression. Elles ne sont jamais utilisées comme
référence.
L'utilisateur peut arranger la séquence des
différents types de trame selon les besoins de l'application.
Généralement une séquence vidéo codée en
utilisant seulement des trames I (I I I I I . . .) donne un haut degré
d'accès aléatoire et d'édition, mais un taux très
bas de compression. Une séquence vidéo codée seulement
avec des trames P (I P P P P P P I P P P P . . .) permet un degré moyen
d'accès aléatoire et de FF/FR.
Si on utilise les trois types de trames (I B B P B B
P B B I B B P . . .) on arrive à un grand taux de compression et un
raisonnable degré d'accès aléatoire et de FF/FR, mais on
augmente beaucoup le temps de codage. Pour des applications comme la
vidéotéléphonie ou la vidéoconférence ce
temps peut devenir intolérable.
b) Les fonctionnalités de MPEG-2
L'algorithme MPEG-2 a été
dessiné pour avoir une qualité supérieure à celle
de NTSC/PAL . À la base, l'algorithme de MPEG-2 est identique à
celui de MPEG-1 et il est donc compatible avec lui. Chaque décodeur
MPEG-2 doit être capable de décoder un flux vidéo MPEG-1
valide. Plusieurs algorithmes ont été ajoutés pour
s'adapter aux nouveaux besoins. MPEG-2 permet de traiter des images
entrelacées.
MPEG-2 introduit le concept de « profils »
et de « niveaux » pour être compatible avec les systèmes
qui n'implémentent pas toutes ces fonctionnalités. Chaque niveau
spécifie la plage des différents paramètres utiles pour le
codage.
Le niveau principal supporte au maximum une
densité de 720 pixels en horizontal et 576 pixels en vertical, un
débit d'images par seconde de 30 trames/sec et un débit de bit
par seconde de 15 Mbit/s.
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3.2 JPEG (Joint Photographic Expert Group)
Une seconde technologie largement acceptée
pour la compression vidéo. JPEG a été
développé pour la compression d'image de couleur fixe. Similaire
à MPEG, JPEG emploie un régime de filtrage des informations
superflues sur les images, de codage de l'information résiduelle.
Contrairement à MPEG, le JPEG standard a été
développé pour la compression d'images fixes-photographique,
donc, il n'ya pas de structure du groupe cadre.
Au lieu de cela, JPEG emploie une
représentation de l'image hiérarchique dans laquelle une seule
image JPEG fixe est composée de la superposition d'un nombre d'images de
résolution variable.
3.3 Les principes fondamentaux des algorithmes de
compression vidéo
Les séquences vidéo contiennent une
très grande redondance statistique, aussi bien dans le domaine temporel
que dans le domaine spatial.
La propriété statistique fondamentale
sur laquelle les techniques de compression se fondent, est la
corrélation entre pixels. Cette corrélation est à la fois
spatiale, les pixels adjacents de l'image courante sont similaires, et
temporelle, les pixels des images passées et futures sont aussi
très proches du pixel courant.
Ainsi, on suppose que l'importance d'un pixel
particulier de l'image peut être prévue à partir des pixels
voisins de la même image (utilisant des techniques de codage intra-image)
ou des pixels d'une image voisine (utilisant des techniques inter-images).
Intuitivement il est clair que dans certaines circonstances, par exemple, lors
d'un changement de plan d'une séquence vidéo, la
corrélation temporelle entre pixels entre images voisines est petite,
voir nulle. Dans ce cas, ce sont les techniques de codage dites Intra qui sont
les mieux appropriées, afin d'exploiter la corrélation spatiale
pour réaliser une compression efficace de données.
Les algorithmes de compression vidéo de type
MPEG utilisent une transformation appelée DCT ( Discrete Cosine
Transform, soit « transformée en cosinus discrète
»), sur des blocs de 8x8 pixels, pour analyser efficacement les
corrélations spatiales entre pixels voisins de la même
image.
Cependant, si la corrélation entre pixel dans
des trames voisines est grande, c'est-à-dire, dans les cas où
deux trames consécutives ont un contenu semblable ou identique, il est
souhaitable d'utiliser une technique de codage dite Inter, par exemple la DPCM,
qui utilise la prévision temporelle (prévision compensé du
mouvement entre trames).
a) Sous-échantillonnage et Interpolation
La plupart des techniques de codage qu'on
décrira dans cette partie, font un échantillonnage et une
quantification avant de coder l'information. Le concept de base du
sous-échantillonnage est de réduire les dimensions (horizontale
et verticale) de l'image vidéo et donc de diminuer le nombre de pixels
à coder.
Certaines applications vidéo peuvent
sous-échantillonner aussi le mouvement temporel pour réduire le
débit des images avant de coder. Le récepteur doit donc
décoder les images et les interpoler avant de les afficher.
Cette technique de compression peut être
considérée comme une des plus élémentaires, qui
tient en compte les caractéristiques physiologiques de l'oeil et qui
enlève la redondance contenue dans les données
vidéo.
Les yeux humains sont plus sensibles aux variations
de la luminosité que de couleurs. À cause de ce défaut de
l'oeil, la majorité des algorithmes de compression vidéo
représentent les
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THEME : LA TRANSMISSION DE L'INFORMATION SUR LA
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images dans l'espace couleur YUV, qui comprend une
composante de luminosité et deux de chrominance. Ensuite les composantes
chromatiques sont sous-échantillonnées en fonction de la
composante de luminance avec un rapport Y : U : V spécifique à
une particulière application. (Exemple: avec MPEG-2 le rapport est de 4
: 1 : 1 ou 4 : 2 : 2).
b) Prédiction compensée de mouvement
La prédiction compensée de mouvement,
ou compensation de mouvement, est un puissant moyen pour réduire les
redondances temporelles entre images, et elle est utilisée dans MPEG-1
et MPEG-2 comme prédiction pour le codage DPCM. Le concept de la
compensation du mouvement est basé sur l'estimation du mouvement entre
images vidéo; si tous les éléments d'une scène
vidéo sont proches dans l'espace, le mouvement entre trames peut
être décrit avec un nombre limité de paramètres
(vecteurs de mouvement des pixels).
La meilleure prédiction d'un pixel est
donnée par la prédiction de mouvement de la trame
précédente. Bien que, soit la prédiction de l'erreur que
les vecteurs de mouvement sont transmis, le codage de l'information de
mouvement pour chaque pixel de l'image n'est pas nécessaire.
Si la corrélation spatiale entre vecteurs de
mouvement est assez haute, un vecteur de mouvement pourra représenter un
bloc de pixels adjacents. Ces blocs sont souvent constitués d'un groupe
de 16x16 pixels, et seulement un vecteur de mouvement est estimé,
codé et transmis pour chaque bloc.
V.4 La Transmission de la vidéo sur ATM
Les sections suivantes décrivent le transport
de la vidéo sur les divers services d'un réseau ATM.
4.1 Vidéo sur ATM avec CBR
Le taux de bits constant (CBR) de service ATM, exige
la spécification de la connexion de PCR (Peak Cell Rate), et
empêche la négociation de la bande passante lors de la connexion.
Pour la vidéo sur CBR, le PCR doit être égal au taux le
plus élevé des bits du flux vidéo.
Toutefois, en raison de la nature de vidéo
compressée, l'utilisation de la bande passante pour CBR est assez
faible. Le coût de connexion est donc très élevé ce
qui rend très inefficace les applications populaires telles que les jeux
vidéos. La relation entre le taux de transmission et la taille de la
mémoire tampon du client permet d'éviter le débordement de
PCR. Le but est de façonner le trafic et de réduire le besoin en
bande passante d'une connexion CBR afin d'obtenir une meilleure utilisation de
la bande passante et la garantie de la qualité de service.
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4.2 Vidéo sur ATM avec VBR
Pour réduire le coût de raccordement et
d'améliorer l'utilisation de la bande passante, il est possible de
transporter la vidéo sur la catégorie des services VBR. Une
connexion VBR est spécifiée par une PCR et une SCR (Sustainable
Cell Rate). Toutes les négociations de la bande passante doivent
être faites lors de mise en place d'une connexion. Les travaux
antérieurs sur la vidéo sur VBR ont abordé les questions
suivantes:
> Régulation du trafic et contrôle du
débit: le lissage du trafic et contrôle du débit permettent
de lisser les flux vidéo afin de réduire le Burstness.
Malheureusement, cela se traduit par la gigue, due à l'expansion du
temps de transmission.
Les mémoires tampons sont
généralement utilisées comme des compensateurs en
accumulant l'expansion (propagation) des données. Pour réduire la
variation des retards due à la transmission, la taille de la
mémoire tampon du client et le mécanisme de contrôle de
vitesse doit être correctement choisie.
> Allocation de bande passante / gestion: Pour
utiliser la bande passante du réseau de manière efficace, on
partage la capacité du commutateur ATM entre un grand nombre de flux
multimédias. Partager la bande passante peut augmenter l'utilisation de
la bande passante et diminuer le Burstness du trafic. Le multiplexage
statistique est le plus approprié pour la transmission vidéo en
temps réel.
> Contrôle de congestion: Depuis ATM est
basée sur le multiplexage statistique, la congestion se produit lorsque
la somme des bandes passantes d'un certain nombre de sources vidéo
dépasse la capacité totale du réseau. Elle dégrade
les performances du réseau et affecte la qualité de
service.
> Les exigences de mémoire tampon: En
raison de la nature du trafic vidéo, une mémoire tampon (pour
lisser les fluctuations du trafic) doit être administrée dans une
partie intégrante du client. Il est très important de bien
dimensionner la taille de la mémoire tampon. Si elle est trop petite, il
y aura débordement du flux vidéo; une trop grande taille du
tampon augmente le coût du client.
4.3 Vidéo sur ATM avec ABR
Contrairement aux connexions CBR et VBR, quand une
connexion ABR est mise en place, le serveur négocie une CRM (Cell Rate
Minimum) et une PCR. Lors de la connexion, la MCR est garantie par le
réseau. Après, une source (serveur vidéo dans notre cas)
peut demander la bande passante entre la MCR et le PCR.
Dans les connexions ABR, le CRA (Cell Rate
Admissible) varie entre le PCR et la MCR. On conclu que les services ABR
offrent les mécanismes de contrôle de boucle de rétroaction
pour l'allocation dynamique de bande passante, le contrôle de congestion,
le contrôle du débit, et la QoS.
Le service multimédia est un nouveau service
qui intègre la voix, la vidéo et les données dans le
même réseau. Avec les progrès réalisés dans
les serveurs à haute vitesse (de grande capacité
multimédia), les réseaux à haut débit, la
qualité de service, les garanties de service et de décodeurs, il
est actuellement possible de manière rentable et efficace de
réaliser le multimédia sur des réseaux à haute
vitesse. Ce chapitre passe en revue les progrès réalisés,
et l'avenir de s'acquitter efficacement la vidéo sur le réseau
ATM (Asynchronous Transfer Mode).
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CHAPITRE SIXIEME : L'IMPLEMENTATION DE L'ATM SOUS
LINUX
VI.1 Présentation générale
Ce chapitre regroupe les informations utiles pour
comprendre la démarche que nous avons suivie pour implémenter la
technologie ATM sous linux, ainsi que les matériels utilisés afin
que les manipulations puissent être reproduites.
1.1 Matériels utilisés
Pour mettre en oeuvre cette phase pratique, nous avons
utilisé les matériels suivants :
· 2 ordinateurs équipés de Debian
GNU/Linux, distribution Etch ;
· Les logiciels aread, awrite, atmarpd, atmaddr
installés sur la machine (voir la partie installation) ;
· Une carte ForeRunner LE ATM 155Mbps par
ordinateur ;
· 1 commutateur ATM Marconi LE155, 12 ports
RJ-45 à 155Mbps sur 3 interfaces ;
· 2 câbles réseaux RJ-45 Ethernet
Classe 3 droits.
Le matériel ATM utilisé possède
une connectique RJ-45 proche de l'Ethernet. Il est important de veiller
à ne pas confondre la carte ForeRunner avec une carte Fast-Ethernet
classique dont les ordinateurs de tests sont également dotés.
Dans la section suivante, nous détaillons le montage et la façon
dont l'ensemble de ces matériels interagissent ensemble.
1.2 Montage initialement utilisé
A l'origine, le montage que nous avons utilisé
est le suivant :
Commutateur ATM Poste 2
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TECHNOLOGIE ATM
1.3 Accès CVS
Il est conseillé aux utilisateurs d'employer les
publications stables plutôt que de récupérer la
dernière version depuis le référentiel CVS. Voici
néanmoins la marche que nous avons suivie. On a commencé par nous
connecter de façon anonyme :
% cvs
-d:pserver:anonymous@cvs.linux-atm.sourceforge.net.:/cvsroot/linux-atm
login
On a appuyé sur Entrée à l'invite
du mot de passe pour récupérer l'arborescence :
% cvs -z6
-d:pserver:anonymous@cvs.linux-atm.sourceforge.net.:/cvsroot/linux-atm co -P
linux-atm
Il est possible de spécifier une branche
particulière :
% cvs -z6
-d:pserver:anonymous@cvs.linux-atm.sourceforge.net.:/cvsroot/linux-atm co -r
V2_5_0 linux- Dans tous les cas, un répertoire « linux-atm »
contenant la dernière version des sources est créé. Une
fois à l'intérieur de ce répertoire, l'option « -d
» de CVS n'est plus nécessaire. Par exemple, lorsqu'on tape: % cvs
-z6 up -d
Après avoir récupéré
l'arborescence, nous avons exécuté le script autotools dans le
répertoire de plus haut niveau avant d'entamer la configuration, la
compilation et l'installation.
#. /autotools
Running aclocal...
Running autoconf...
Running autoheader...
Running automake...
automake:
configure.in:
installing `./install-sh' automake:
configure.in:
installing `./mkinstalldirs' automake:
configure.in:
installing `./missing'
configure.in:
26: required file `./ltconfig' not found automake:
Makefile.am:
installing `./INSTALL' automake:
configure.in:
installing `src/lane/ylwrap' Finished... Now run './configure' and
'make'...
Pour construire un paquet .tar.gz ou un RPM, on a
exécuté respectivement make dist ou make rpm. Le fichier .tar.gz
se trouvera dans le répertoire de plus haut niveau de l'arborescence
tandis que le RPM sera placé dans le répertoire
src/extra/RPMS.
Une interface web permet de visualiser le contenu du
référentiel CVS :
http://cvs.linux-
atm.sourceforge.net/cgi-bin/viewcvs.cgi/linux-atm/linux-atm/.
VI.2 Installation
Pour installer le paquet, il nous faut :
· le paquet lui-même
http://linux-
atm.sourceforge.net/dist.php
· un noyau Linux de type 2.4.13, par exemple sur
ftp://ftp.kernel.org/pub/linux/kernel/v2.4/
· Perl, version 4 ou 5 (si nous avons
souhaité déterminer les accès mémoire) MPR, depuis
ftp://ibiblio.org/pub/Linux/devel/lang/c/
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2.1 Les Binaires RPM
Si nous ne souhaitons pas extraire et compiler les
sources nous-mêmes, les utilitaires ATM existent également sous
forme de paquet RPM installé comme suit :
Rpm -ivh linux-atm-x.x.x-x.rpm
2.2 L'arborescence des sources
On commence par décompacter le paquet ATM pour
Linux : tar xzvf linux-atm-x.x.x.tar.gz
Ceci crée une arborescence de racine
linux-atm-x.x.x/ ; x.x.x représente les droits d'auteur envers les
utilisateurs. On notera les répertoires suivants :
doc/ : documentation au format SGML
DocBook
src/sigd/ : démon de signalisation UNI
3.0, UNI 3.1 et UNI 4.0 atmsigd
src/saal/ : bibliothèque de signalisation
AAL (SSCOP, SSCF et SAAL)
src/qgen/ : gestion des messages de type
Q.2931
src/ilmid/ : démon d'enregistrement
d'adresses ILMI : ilmid
src/maint/ : Utilitaires de maintenance ATM :
atmaddr, atmdiag, atmdump, atmloop,
atmtcp, enitune, esi,
sonetdiag, saaldump et zntune
src/test/: Programmes de test: align, aping,
aread, awrite, br, bw, isp, ttcp_atm, window
src/arpd/ : Outils et démon ATMARP :
atmarp, atmarpd
src/led/ : démon LAN Emulation :
zeppelin
src/lane/ : Serveurs LAN Emulation : bus, lecs,
les
src/mpoad/: démon MPOA (Multi-Protocol
Over ATM): mpcd
src/debug/: Outils d'examen: delay, ed, encopy,
endump, svctor, zndump et znth
src/lib/: bibliothèques pour
démons et applications
src/man/ : pages de manuel diverses
src/extra/ : outils supplémentaires et
fichiers de directives RPM.
src/config/ : fichiers de configuration et
exemples de fichiers de type rc
src/switch/ : unité de commutation (en
cours de développement)
2.3. Configuration du noyau
Après avoir décompacté le paquet du
noyau, on a exécuté la commande habituelle au sommet de
l'arborescence des sources du noyau : make config, make menuconfig ou make
xconfig. Activé ensuite:
Prompt for development and/or incomplete
code/drivers
(CONFIG_EXPERIMENTAL)
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Les options suivantes sont apparues :
Asynchronous Transfer Mode (ATM, EXPERIMENTAL)
(CONFIG_ATM)
Use "new" skb structure (CONFIG_ATM_SKB)
Classical IP over ATM (CONFIG_ATM_CLIP)
Do NOT send ICMP if no neighbour
(CONFIG_ATM_CLIP_NO_ICMP)
LAN Emulation (LANE) support
(CONFIG_ATM_LANE)
Multi-Protocol Over ATM (MPOA) support
(CONFIG_ATM_MPOA)
ATM over TCP (CONFIG_ATM_TCP)
Efficient Networks ENI155P
(CONFIG_ATM_ENI)
Enable extended debugging
(CONFIG_ATM_ENI_DEBUG)
Fine-tune burst settings
(CONFIG_ATM_ENI_TUNE_BURST)
Enable 16W TX bursts (discouraged)
(CONFIG_ATM_ENI_BURST_TX_16W)
Enable 8W TX bursts (recommended)
(CONFIG_ATM_ENI_BURST_TX_8W)
Enable 4W TX bursts (optional)
(CONFIG_ATM_ENI_BURST_TX_4W)
Enable 2W TX bursts (optional)
(CONFIG_ATM_ENI_BURST_TX_2W)
Enable 16W RX bursts (discouraged)
(CONFIG_ATM_ENI_BURST_RX_16W)
Enable 8W RX bursts (discouraged)
(CONFIG_ATM_ENI_BURST_RX_8W)
Enable 4W RX bursts (recommended)
(CONFIG_ATM_ENI_BURST_RX_4W)
Enable 2W RX bursts (optional)
(CONFIG_ATM_ENI_BURST_RX_2W)
ZeitNet ZN1221/ZN1225 (CONFIG_ATM_ZATM)
Enable extended debugging
(CONFIG_ATM_ZATM_DEBUG)
Enable usec resolution timestamps
(CONFIG_ATM_ZATM_EXACT_TS)
IDT 77201 (NICStAR) (CONFIG_ATM_NICSTAR)
Use suni PHY driver (155Mbps)
(CONFIG_ATM_NICSTAR_USE_SUNI)
Use IDT77015 PHY driver (25Mbps)
(CONFIG_ATM_NICSTAR_USE_IDT77105)
Madge Ambassador (Collage PCI 155 Server)
(CONFIG_ATM_AMBASSADOR)
Enable debugging messages
(CONFIG_ATM_AMBASSADOR_DEBUG)
Madge Horizon [Ultra] (Collage PCI 25 and Collage PCI
155 Client)
Enable debugging messages
(CONFIG_ATM_HORIZON_DEBUG)
Interphase ATM PCI x575/x525/x531
(CONFIG_ATM_IA)
Enable debugging messages
(CONFIG_ATM_IA_DEBUG)
Les paramètres « burst » du
gestionnaire ENI sont ajustables. Les modifications peuvent s'avérer
nécessaire si le positionnement par défaut provoque des
épuisements de tampons mémoire lors des transferts PCI. On se
reportera à la documentation en ligne relative à «
CONFIG_ATM_ENI_TUNE_BURST » pour une explication détaillée
de l'impact de ce paramètre.
Le fichier drivers/atm/nicstar.h contient les
variables sur lesquelles on peut jouer pour avoir le pilote IDT
77201.
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2.4. Messages des gestionnaires de
périphériques
Si on a activé le pilote ENI155p-MF, deux lignes
semblables aux suivantes devraient apparaître (512kB pour la version -C,
2048kB pour la version -S) :
eni(itf 0): rev.0,base=0xff400000,irq=10,mem=512kB
(00-20-EA-00-07-56) eni(itf 0): FPGA,MMF
Si on a activé le pilote ZN1221 / ZN1225, il
apparaît des messages du genre :
zatm(itf 0): rev.3,base=0xf800,irq=11,mem=128kB,MMF
(00-20-D4-10-2A-80)
zatm(itf 0): uPD98401 0.5 at 30.024 MHz
zatm(itf 0): 16 shapers, 32 pools, 2048 RX, 3958
VCs
Si on n'a activé que le pilote ATM au-dessus de
TCP, aucun message n'apparaît au démarrage parce que les
périphériques correspondants ne sont créés qu'au
moment de l'invocation de la commande atmtcp.
2.5. Débogage mémoire
Si on désire analyser d'éventuels
problèmes relatifs aux allocations mémoire, il est
nécessaire d'installer MPR avant de compiler les outils ATM.
Si on récupère un paquet RPM binaire, MPR
s'installe comme suit : rpm -ivh mpr-x.x-x.rpm Si on part des sources,
on décompacte mpr-x.x.tar.gz ainsi : tar xzvf
mpr-x.x.tar.gz
Puis on a exécuté les commandes suivantes
:
cd mpr-x.x
./configure x86-linux
make
make install
Une détection automatique de certains usages
erronés des fonctions malloc et free aura alors lieu
automatiquement si les utilitaires ont été
compilés après installation de MPR. Le suivi des
allocations est activé en positionnant MPRPC et
MPRFI. Reportons nous aux fichiers
doc/mpr.html et doc/mpr.ps dans le paquet MPR pour avoir
plus de détails.
2.6. Utilitaires ATM
Pour finir, on a configuré et compilé les
outils ATM. La configuration n'est requise que si notre commutateur utilise UNI
3.1 ou 4.0 ou s'il présente certains dysfonctionnements. Les options de
configuration sont activées par passage au script. /configure du paquet
linux-atm.
On exécute. /configure --help à partir de
la racine de l'arborescence linux-atm pour visualiser toutes les options
disponibles.
Les commandes suivantes compilent les utilitaires ATM
:
cd linux-atm-x.x.x ./configure
make
make install
Sauf spécification particulière lors de
l'invocation de la commande. /configure, make install installera les
exécutables dans les répertoires /usr/local/bin et
/usr/local/sbin. À l'exception du
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fichier hosts.atm (qui est installé dans le
répertoire /etc), les fichiers de configuration se situeront en
/usr/local/etc. Les bibliothèques et les fichiers d'en-tête sont
respectivement copiés dans /usr/local/lib et /usr/local/include. Les
pages de manuel se retrouvent dans /usr/local/man.
2.7. Paquets supplémentaires
Certains programmes reposent sur des paquets de grande
taille qui ne sont pas contrôlés par linux-atm. Pour d'autres, des
patches sont fournis dans le paquet ATM-Linux. Ils se trouvent dans le
répertoire src/extra de la distribution ATM-Linux.
Les paquets suivants sont disponibles :
Tcpdump .
· capture de trafic
réseau (amélioré pour ATM) ANS .
·
serveur de noms ATM (repose sur named 4.9.5)
Notons que text2atm emploie automatiquement ANS s'il
est disponible, et que celui-ci ne doit dès lors être
installé que sur les systèmes qui fournissent le service de
résolution de noms ou lorsque des outils de maintenance au fait d'ATM
sont requis (nslookup, &).
Le script
hosts2ans.pl
dans le répertoire src/extra/ANS/ convertit un fichier
/etc/hosts.atm en un fichier de zone ANS. Son utilisation est
décrite en tête de fichier.
VI.3. Configuration des périphériques
Cette partie décrit des options de
configuration propres à chaque type de périphériques ainsi
que des méthodes de diagnostic ATM ou SONET en
générales.
3.1. ATM au dessus de TCP
En l'absence de véritable matériel ATM,
on peut utiliser l'API par l'intermédiaire du gestionnaire ATM au dessus
de TCP. Il émule des périphériques ATM qui sont
directement connectés les uns aux autres à distance
(c.-à-d. sans manipulation de paires VPI/VCI).
Pour établir un lien (bidirectionnel) entre
deux systèmes, il faut qu'on devient root sur chacun d'entre eux (ou on
exécute les deux commandes sur le même système pour
connecter les deux interfaces) et on exécute la commande suivante sur
l'un d'eux (que l'on désignera par « a ») :
# atmtcp virtual listen. Puis, sur l'autre
système (« b ») : # atmtcp virtual connect
adresse_de_a
Les utilitaires atmtcp émettront des messages au
fur et à mesure de leur avancement. Par
exemple:
Link 0: virtual interface 2
Link 1: incoming ATMTCP connection from
127.0.0.1
et
Link 0: virtual interface 3
Link 1: ATMTCP connection to
localhost
On notera que la commande atmtcp s'exécute en
permanence et brise le lien virtuel.
Une même machine peut accepter plusieurs liens
en spécifiant des numéros de port différents (2812 par
défaut). Aucun traitement AAL n'est effectué et il n'est par
conséquent pas
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possible d'employer une couche d'adaptation
différente (par exemple AAL1) de celle utilisée à
l'émission.
3.2. Les cartes ZN1221 / ZN1225
Les cartes ZeitNet 1221 et 1225 emploient des
réserves de mémoire allouées à l'avance pour la
réception. Dès qu'un circuit virtuel d'une certaine SDU est
activé en réception, la réserve correspondante est remplie
de tampons vides par le gestionnaire. La carte consomme les tampons lors de la
réception et, lorsque leur nombre passe en dessous d'une certaine
limite, le gestionnaire alloue à nouveau la réserve.
Les limites inférieures et supérieures
du nombre de tampons libres ainsi que la valeur limite pour l'adaptation
à un nouveau décalage de données (voir ci-dessous) sont
ajustables grâce au programme zntune.
Emploi : zntune [-l marque_basse] [-h marque_haute]
[-t seuil] interface [réserve]
Les modifications sont appliquées à
toutes les réserves si aucun indice de réserve n'est
spécifié. La réserve 2 stocke les paquets de 64 octets, la
réserve 3 les paquets de 128 octets, etc. Les réserves 0 et 1 ne
sont pas utilisées pour l'instant.
La configuration courante ainsi que des statistiques
d'utilisation peuvent être obtenues en invoquant la commande zntune sans
paramètre supplémentaire : zntune [-z] interface
[réserve]
La colonne « Size » indique la taille de
tampon mémoire en octets. La colonne « Ref » correspond au
nombre de VC ouverts qui emploient cette réserve. La colonne «
Alarm » indique combien de fois le nombre de tampons mémoire
disponibles a franchi la limite basse depuis la dernière remise à
zéro des compteurs. De même, la colonne « Under »
fournit le nombre d'unités de données de protocole (PDU, Protocol
Data Unit) jetées à cause d'un manque de
mémoire.
Les colonnes « Offs », « NxOf »,
« Count » et « Thres » indiquent l'état
d'alignement. « Offs » est le décalage des données
utiles dans les PDU attendues. Dans le cas d'une copie simple, les tampons de
réception sont alignés de telle sorte que les données
soient reçues à partir de frontières de page. « NxOf
» correspond au décalage des données utiles de la
dernière PDU reçue pour laquelle le décalage
diffère de celui attendu.
« Count » indique le nombre de PDU
reçues consécutivement avec un décalage de « NxOf
». Enfin, lorsque « Count » atteint « Thres », «
NxOf » devient la nouvelle valeur de décalage.
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3.3. Fichiers du répertoire /proc/net/atm/
Des informations sur l'état du système
ATM sont accessibles via les fichiers du répertoire /proc/net/atm/.
/proc/net/atm/arp et contiennent des informations propres à CLIP
(Classical IP over
ATM).
Les périphériques ATM actifs sont
énumérés dans le fichier /proc/net/atm/devices.
Chaque entrée comprend le numéro de l'interface, son type,
l'identifiant ESI (End System Identifier) ainsi que des compteurs d'usage. Ces
derniers correspondent à ceux fournis par l'utilitaire atmdiag. Les
périphériques ATM peuvent déclarer des enregistrements de
la forme type:indice (par exemple
eni:0).
Les fichiers
/proc/net/atm/pvc et /proc/net/atm/svc
énumèrent les sockets de type PVC et SVC. L'interface et la
paire d'indices VPI, VCI est donnée pour chaque socket. Dans le cas des
PVC, cette information est suivie du type d'AAL, de la classe de trafic et du
PCR en réception et en émission. Pour les SVC, on trouve
l'état du SVC et l'adresse du correspondant. Les SVC de numéro
d'interface 999 sont destinés à des mesures de contrôle
particulières comme indiqué dans la colonne « State
».
Enfin, le fichier /proc/net/atm/vc comprend
les tailles de tampon mémoire et d'autres données internes pour
les sockets ATM.
3.4. Diagnostic ATM
L'utilitaire atmdiag permet de
récupérer divers compteurs d'usage des gestionnaires de
périphériques ATM.
3.5. Diagnostic SONET
L'outil de diagnostic SONET peut s'employer pour
surveiller l'état du lien et pour simuler des erreurs. Pour obtenir les
compteurs d'usage SONET, invoquons-le avec l'indice de l'interface ATM en
argument. Par exemple : % sonetdiag 0
L'option -z remet les compteurs à
zéro : # sonetdiag -z 0
Les erreurs suivantes peuvent être
simulées:
;
Sbip : insertion d'erreur de section (B1) ;
Lbip : insertion d'erreur de ligne (B2) ; Pbip : insertion
d'erreur de chemin (B3) ; Frame : perte de trame en réception
(RX)
Los : perte de signal ;
Lais : insertion d'un signal d'alarme de ligne
;
Pais : insertion d'un signal d'alarme de chemin
;
Hcs : insertion d'erreurs de somme de
contrôle de l'en-tête.
Une erreur est activée par ajout du mot clé
correspondant à la ligne de commande. L'erreur est
désactivée en préfixant le mot clé par un signe
négatif, par exemple :
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a# sonetdiag -z 0 >/dev/null b# sonetdiag -z 0
>/dev/null a# sonetdiag 0 los a# sonetdiag 0 -los b# sonetdiag 0 | grep BIP
Section BIP errors: 56200 Line BIP errors: 342 Path BIP errors: 152 a#
sonetdiag 0 | grep FEBE Line FEBE: 342 Path FEBE: 152
Si des insertions d'erreurs sont demandées,
leurs identifiants sont indiqués lorsque les compteurs sont
relevés via sonetdiag. On notera que le matériel peut
spontanément désactiver certaines insertions
d'erreur.
VI.4. Circuits virtuels permanents ATM natifs (PVC)
Les circuits permanents s'utilisent pour des machines
directement connectées ou reliées à un commutateur. Dans
le dernier cas, la transmission des cellules doit être activée
manuellement au niveau du commutateur.
4.1. Outils de génération de trafic
aread/awrite et br/bw sont des programmes
élémentaires donnant accès à l'API ATM. awrite
transmet la chaîne de texte donnée en deuxième
argument via une PDU AAL5. aread reçoit une PDU AAL5 et
l'affiche en hexadécimal. Ces deux programmes affichent également
la valeur de retour des appels systèmes
correspondants.
bw transmet le contenu de son entrée
standard ou un flux de données arbitraires (si on lui passe un nombre en
quatrième argument). Les données transitent dans des PDU AAL5 de
8 Ko. br reçoit les PDU AAL5 et les affiche sur sa sortie
standard.
Le premier argument des commandes aread, awrite,
br et bw correspond à l'adresse du circuit permanent, à
savoir le numéro de l'interface ATM, le VPI et le VCI
séparés à chaque fois par un point. Le numéro de
l'interface peut être omis s'il est nul. Par exemple : % awrite
1.0.42 hi.
Certains matériels ne supportent qu'un VPI nul.
Par ailleurs, la plage des VCI peut être limitée, par exemple
entre 0 et 1023. Le numéro de l'interface ATM s'obtient à partir
des messages d'initialisation du gestionnaire ATM concerné. atm0
correspond à l'interface 0, atm1 correspond à l'interface 1, etc.
Dans un système muni d'un véritable périphérique
ATM (autre que atmtcp), celui-ci se situe normalement en atm0.
L'utilitaire aping émet et
reçoit de petites PDU AAL5 via un PVC. Il s'attend à ce que les
messages soient renvoyés en écho à l'autre
extrémité ou à ce qu'une application similaire y
émette un flux de messages. aping signale une erreur si rien
n'est reçu pendant une certaine durée. Il s'invoque comme aread,
en spécifiant le PVC.
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4.2. Accès direct aux cellules
Les cellules peuvent être formées et
analysées avec l'utilitaire atmdump pour les périphériques
dont le gestionnaire permet les accès directs aux cellules (mode AAL0).
Par exemple :
a% sleep 10; date | ./atmdump -t 1 -c
0.51
b% ./atmdump 0.51
825079645.192480: VPI=0 VCI=51, GFC=0x0, CLP=1, Data
SDU 1 (PTI 1)
46 72
|
69
|
20
|
46 65 62
|
20
|
32
|
33
|
20
|
31 32 3a 34
|
37
|
3a 32
|
35
|
20
|
47 4d 54
|
20
|
31
|
39
|
39
|
36 0a 00
|
00
|
00
|
00 00
|
00
|
00
|
00 00 00
|
00
|
00
|
00
|
00
|
00 00 00
|
00
|
00
|
VI.5. Signalisation
5.1. Fichier des hôtes ATM
Les adresses ATM étant peu pratiques à
manipuler, la plupart des outils ATM acceptent également des noms au
lieu des adresses numériques. La conversion entre les noms et les
adresses s'effectue via le fichier/etc/hosts.atm dont la structure est
analogue à celle du fichier /etc/hosts :
adresse_numérique nom(s)
Par exemple :
47.0005.80FFE1000000F21A26D8.0020EA000EE0.00
pc2-a.fqdn pc2-a 47.0005.80FFE1000000F21A26D8.0020D4102A80.00 pc3-a.fqdn
pc3-a
L'adresse d'un système Linux peut être
déterminée avec la commande atmaddr -n.
De nombreux outils ATM tentent également
d'obtenir le nom qui correspond à une adresse lorsqu'ils affichent cette
dernière. Le premier nom qui apparaît dans le fichier en regard
d'une adresse est alors utilisé.
Outre les adresses ATM pour les SVC, les adresses des
PVC peuvent également être stockées dans le fichier
/etc/hosts.atm. Lorsque différents types d'adresses
correspondent au même nom d'hôte, la première dont le type
convient est employée. Ainsi, lorsqu'une application ne demande que des
adresses de SVC, celles des PVC sont ignorées.
5.2. ANS
Si on a accès au service de nom ATM (ATM Name
Service), en installant l'option ANS, on peut l'employer en complément
du fichier de noms en spécifiant le nom de l'hôte qui
héberge le service ANS dans le fichier
/etc/resolv.conf.
Le script src/lib/pdf2e164_cc.pl du paquet
atm-linux permet de créer un tableau des codes nationaux E.164 à
partir de la version PDF. Par exemple : perl pdf2e164_cc.pl e164_xxx.pdf
>/etc/e164_cc
Le script s'appuie sur l'utilitaire pdftotext.
Celui-ci est disponible avec l'application xpdf.
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5.3. Démon de signalisation
Notons que la prise en charge point à
multipoint d'atmsigd est très limitée : seul l'emploi en
tant que feuille d'un arbre point à multipoint fonctionne.
Par défaut, atmsigd est
configuré pour se conformer à la version d'UNI choisie
dynamiquement. Il peut être compilé pour UNI 3.0, 3.1 ou 4.0 en
employant l'argument --with-uni=VERSION du script ./configure au
sommet des sources du paquet linux-atm.
On note également que la configuration de
atmsigd est assez contraignante. Il s'arrête souvent en cas
d'anomalie. Ceci devrait changer dans le futur.
atmsigd cherche un fichier de configuration
à l'emplacement spécifié via l'option -c.
/usr/local/etc/atmsigd.conf correspond à l'emplacement par
défaut.
5.4. Démon ILMI
ILMI offre un mécanisme de configuration
automatique des adresses. En l'absence de commutateur ou si celui-ci ne
gère pas ILMI, les adresses ATM doivent être renseignées
manuellement. On notera que le démon ILMI ne doit pas être
employé avec des interfaces pour lesquelles les adresses sont
positionnées manuellement.
Le démon ILMI est invoqué comme suit
:
ilmid [-b] [-d] [-i ip_locale] [-l fichier_journal]
[-q qos] [-u version_uni] [-v] [-x] [itf] -b :arrière plan.
S'exécute dans un processus fils après
initialisation.
-d : messages de débogage. Par
défaut, ilmid est très discret.
-i ip_locale : adresse IP à annoncer
au commutateur quand il en demande une. Elle est spécifiée sous
forme décimale pointée ou textuelle. Par défaut, ilmid
la détermine de façon heuristique.
-l fichier_journal : fichier d'enregistrement
des messages de diagnostic (au lieu de la sortie standard). Le nom
spécial syslog implique l'envoi des messages vers
l'enregistreur système syslog.
-q qos : configure la classe de service pour
le circuit ILMI. Par défaut une classe UBR à la vitesse du lien
est employée.
-u version_uni : version d'UNI. Les valeurs
possibles sont : 3.0, 3.1, et 4.0. Le point est
facultatif. La valeur employée par défaut dépend de la
façon dont ilmid a été compilé. Il s'agit
typiquement de la valeur 3.0.
-v : verbosité de débogage
accrue.
-x : désactive l'inclusion des
liaisons de variables dans les ColdstartTrap SNMP. Certains commutateurs (les
LS1000 par exemple) ne fonctionnent que si cette option est
activée.
En l'absence de numéro d'interface, ilmid
se sert de l'interface 0. La commande atmaddr permet de vérifier le
succès de l'enregistrement d'adresse.
L'agent ne supporte que les procédures
d'enregistrement d'adresse spécifiées dans la section 5.8 des
spécifications UNI 3.1 d'ATM Forum. Ces procédures impliquent
l'enregistrement du préfixe réseau de l'hôte par le
commutateur tandis que l'hôte enregistre en retour l'adresse finale
auprès du commutateur. L'hôte y parvient en ajoutant un
identificateur de système (ESI/End System
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Identifier) et un octet sélecteur nul au
préfixe réseau enregistré par le commutateur.
L'identificateur correspond à l'adresse physique ou MAC de l'interface
ATM.
5.5. Configuration manuelle d'adresse
Si le commutateur ne prend pas en charge ILMI, on doit
positionner manuellement l'adresse ATM au niveau du commutateur et de
l'ordinateur. On vérifie au préalable la désactivation de
ilmid et spécifie les adresses en utilisant la commande
atmaddr.
La configuration du commutateur dépend de son
modèle. Par exemple, pour un Fore ASX-200 : conf nsap route new
adresse_nsap 152 port vpi c'est-à-dire
conf nsap route new
47000580ffe1000000f21510650020ea000ee000 152 1a2 0
|<---- préfixe NSAP
---->||<--ESI--->|^^
SEL
La longueur de l'adresse NSAP complète doit
toujours être de 40 chiffres hexadécimaux. Il est possible
d'employer des adresses avec un préfixe différent et un ESI
différent de ceux des périphériques. La valeur de l'octet
de sélection (SEL) est ignorée.
5.6. Emploi de deux adaptateurs ATM directement
connectés
Il est également possible d'utiliser deux cartes
ATM directement connectées sans avoir besoin de commutateur. Ceci est
très pratique pour des environnements de test simples.
Un câblage adéquat est nécessaire si
on emploie du câble UTP ou STP-5. Nos essais avec des câbles
croisés standard 100Base-T n'ont rien donné. Le câblage est
différent comme indiqué sur la figure suivante :
RJ45 RJ45
1 ------ 7
2 ------ 8
7 ------ 1
8 ------ 2
Les broches 3, 4, 5, 6 ne sont pas
connectées.
Les couleurs aux extrémités des connecteurs
RJ45 permettent de mieux illustrer ce montage. Le premier
connecteur utilise le câblage ci-dessous :
RJ45-1
1 - marron
2 - blanc/marron
3 - non connecté
4 - non connecté
5 - non connecté
6 - non connecté
7 - orange
8 - blanc/orange
|
RJ45-2
1 - orange
2 - blanc/orange
3 - non connecté
4 - non connecté
5 - non connecté
6 - non connecté
7 - marron
8 - blanc/marron
|
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TECHNOLOGIE ATM
Un câblage 1 -- 7 et 2 -- 8 fournit une boucle
les plus économiques.
On considérera par la suite deux machines
nommées « Poste1 » et « Poste2 ».
Une extrémité de la connexion ATM doit
activer le démon réseau atmsigd tandis que l'autre se sert de la
version utilisateur usuelle. On exécute sur Poste2 la commande :
atmsigd -b -m network et sur Poste1 : atmsigd -b.
ILMI n'est pas utilisable sans commutateur ATM. On
crée un fichier /etc/hosts.atm avec deux adresses bidon, par exemple
:
47.0005.80FFE1000000F21A26D8.0020EA000EE0.00
nestor-atm 47.0005.80FFE1000000F21A26D8.0020D4102A80.00 virgil-atm
Ces adresses sont complètement fantaisistes
mais cela n'a pas grande importance tant qu'on n'est pas connecté
à un réseau ATM public ou privé. Les adresses sont
transmises aux gestionnaires de périphériques via (Poste 1) :
atmaddr -Poste1-atm
et (Poste2) : atmaddr -Poste2-atm.
Démarrons à présent atmarpd sur
les deux machines.
5.7. Analyseur-producteur de messages Q.2931
Le compilateur de messages Q.2931 génère
également un embellificateur pour les messages Q.2931.
L'exécutable se nomme q.dump et se trouve dans le répertoire
src/qgen. Notons que la commande make install ne le copiera nulle
part.
q.dump attend une suite d'octets sous forme de
chiffres hexadécimaux séparés par des espaces sur
l'entrée standard et affiche la structure du message si celui-ci est
analysable.
Exemple :
% echo 09 03 80 00 05 5A 80 00 06 08 80 00 02 81 83 00
48 \
00 00 08 | ./q.dump
_pdsc = 9 "Q.2931 user-network call/connection control
message"
_cr_len = 3
call_ref = 8388613 (0x800005)
msg_type = 0x5a "RELEASE COMPLETE"
_ext = 1
_flag = 0 "instruction field not
significant"
_action_ind = 0 "clear call"
msg_len = 6 (0x6)
_ie_id = 0x08 "Cause"
_ext = 1
cause_cs = 0 "ITU-T standardized"
_flag = 0 "instruction field not
significant"
_action_ind = 0 "clear call"
_ie_len = 2 (0x2)
_ext = 1
location = 1 "private network serving the local
user"
_ext = 1
cause = 3 "no route to destination"
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VI.6. IP au-dessus d'ATM
IP via ATM est pris en charge via CLIP (Classical IP
over ATM) et LANE (LAN Emulation) en mode client.
6.1. CLIP
Un démon gère la génération
et l'analyse des requêtes ARP. Le noyau ne maintient qu'une petite table
de recherche avec des informations partielles.
atmsigd et ilmid doivent être
démarrés avant atmarpd. Utilisons l'option -b pour
être sûr que ces démons sont correctement
synchronisés. Par exemple :
#!/bin/sh
atmsigd -b ilmid -b
atmarpd -b
...
Le script suivant ne fonctionnera par contre que rarement
:
#!/bin/sh
atmsigd & ilmid &
atmarpd &
...
atmarp permet de configurer ATMARP. Une fois atmsigd,
ilmid et atmarpd démarrés, on crée une interface et
configurons-la :
# atmarp -c nom_interface
# ifconfig atm0 adresse_locale
options_supplémentaires_éventuelles up Par exemple
:
# atmarp -c atm0
# ifconfig atm0 10.0.0.3 up
Dans le cas où seuls les PVC sont employés,
on peut les créer avec : # atmarp -s 10.0.0.4 0.0.70
L'encapsulation est de type NULL si le mot clef
null est passé en argument. Notons qu'ARP demande une encapsulation
de type LLC/SNAP. Le type NULL est donc limité aux PVC.
L'usage de SVC peut nécessiter davantage de
configuration. Si l'hôte joue le rôle de serveur ATMARP sur ce
sous-réseau IP logique (LIS, Logical IP Subnet), aucune autre
opération n'est nécessaire. Sinon, l'adresse ATM du serveur ARP
doit être renseignée. Ceci s'effectue en créant une
entrée avec l'option arpsrv.
Par exemple :
# atmarp -s \ 10.0.0.0
47.0005.80.ffe100.0000.f215.1065.0020EA000756.00 \arpsrv Le serveur ATMARP doit
être opérationnel au préalable à la configuration
des clients.
La table ATMARP du noyau peut se lire via
/proc/net/atm/arp. La table utilisée par atmarpd est
régulièrement affichée sur la sortie standard lorsque le
démon a été invoqué avec l'option
-d.
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TECHNOLOGIE ATM
Sans cette option de configuration, la table est
écrite dans le fichier atmarpd.table du répertoire de sortie (par
défaut /var/run, modifiable avec l'option -D). La commande
atmarp -a permet de la lire.
6.2. Émulation de LAN
Outre CLIP, LANE (Lan Emulation) convoie du trafic IP
au-dessus d'ATM. LANE émule le comportement d'un (ancien) réseau
local. Le serveur LANE est décrit dans le fichier src/lane/USAGE du
paquet linux-atm.
Si on compte utiliser plusieurs clients ou services
LANE, chaque démon doit disposer de sa propre adresse ATM locale. Tous
les démons emploient la même prise d'accès (SAP, Service
Access Point) et la distinction entre connexions s'effectue donc avec les
adresses ATM.
Tout comme CLIP, LANE se compose d'un processus
démon en espace utilisateur, zeppelin, qui gère le protocole
LANE, et d'une partie noyau qui s'occupe du cache ARP LANE.
atmsigd et ilmid doivent être lancés
avant zeppelin. Le noyau crée une nouvelle interface au démarrage
de zeppelin. Celle-ci peut alors être configurée :
# zeppelin
options_supplémentaires_éventuelles &
# ifconfig lec0 adresse_locale
options_supplémentaires_éventuelles up
Dans l'exemple suivant, deux clients LANE sont
démarrés. Le premier client utilise l'interface par défaut
lec0, l'adresse d'écoute par défaut et se connecte au
pseudo-réseau par défaut. Le second client LANE se voit attribuer
l'interface lec2, s'attache à l'adresse locale ma_machine3,
essaie de joindre le pseudo-réseau mon_réseau et fait
office de pont entre le pseudo-réseau et le segment Ethernet. L'adresse
ma_machine3 est spécifiée dans le fichier
/etc/hosts.atm.
# zeppelin &
# ifconfig lec0 10.1.1.42 netmask 255.255.255.0
\
broadcast 10.1.1.255 up
#
# zeppelin -i 2 -l ma_machine3 -n mon_réseau -p
&
# ifconfig lec2 10.1.2.42 netmask 255.255.255.0
\
broadcast 10.1.2.255 up
zeppelin emploie l'interface lec0 par défaut et
s'attache à une adresse ATM dont l'octet de
sélection est à zéro. Il essaie de
contacter le LECS (LAN Emulation Configuration Server) à
l'adresse standard et de joindre le pseudo-réseau
spécifié par ce dernier. zeppelin utilise la MTU
définie par le LES et n'agit pas en tant que proxy
LEC (LAN Emulation Client). Ce paramétrage
est modifiable avec les options de ligne de commandes
définies dans zeppelin.
zeppelin rejoint automatiquement tout
pseudo-réseau dont la MTU dépasse les 1516 octets de MTU par
défaut. La MTU de l'interface LANE s'ajuste en fonction de la MTU du
pseudo-réseau courant.
L'état du cache ARP LANE est accessible via le
fichier /proc/net/atm/lec. Les adresses MAC, ATM et l'état de chaque
entrée sont affichés. Les identifiants de connexion pour les
enregistrements actifs sont également présents.
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6.3. MPOA
Le client MPOA de Linux s'inscrit dans la tradition
des services ATM divisés en un démon utilisateur et un service
noyau. Le démon mpcd traite les paquets de contrôle MPOA tandis
que le noyau tient à jour les caches entrant et sortant et effectue le
renvoi des paquets.
atmsigd et ilmid doivent être lancés
avant mpcd. Puisque MPOA détecte les flux IP à partir du trafic
LANE, zeppelin doit être démarré au préalable.
L'ordre de lancement des démons zeppelin et mpcd n'est toutefois pas
fixé. Ils peuvent être arrêtés et
redémarrés indépendamment l'un de l'autre. La
méthode la plus simple pour désactiver MPOA consiste à
envoyer un signal au démon mpcd.
Ci-dessous se trouve un exemple tiré de la
section Émulation de LAN qui démarre deux clients LANE.
La configuration a été enrichie de deux clients MPOA
alimentés par les clients LANE :
# zeppelin &
# ifconfig lec0 10.1.1.42 netmask 255.255.255.0
\
broadcast 10.1.1.255 up
# mpcd -s ma_machine1 -l ma_machine2 &
#
# zeppelin -i 2 -l ma_machine3 -n mon_réseau -p
&
# ifconfig lec2 10.1.2.42 netmask 255.255.255.0
\
broadcast 10.1.2.255 up
# mpcd -i 2 -s ma_machine4 -l ma_machine5
&
Le démon MPOA a besoin de deux adresses ATM
locales qu'il emploie pour initialiser et
recevoir les connexions de contrôle et de
données. Les adresses peuvent être les mêmes que
pour
zeppelin, par exemple, mais elles doivent différer
entre démons mpcd. Par défaut, mpcd ne
récupère pas les informations de
configuration du LECS.
Le contenu des caches entrant et sortant de MPOA peut
être contrôlé via le fichier /proc/net/atm/mpc.
Le client MPOA Linux accepte la classe de trafic CBR
pour les SVC directs au lieu de la classe par défaut UBR. La QoS des SVC
à venir est modifiable par l'intermédiaire de
/proc/net/atm/mpc.
# echo add 130.230.54.146 tx=80000,1600 rx=tx >
/proc/net/atm/mpc
# # créer assez de trafic pour déclencher
un raccourci
# cat /proc/net/atm/mpc
QoS entries for shortcuts:
IP address
TX:max_pcr pcr min_pcr max_cdv max_sdu
RX:max_pcr pcr min_pcr max_cdv max_sdu
130.230.54.146
80000 0 0 0 1600
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80000 0 0 0 1600
Interface 2:
Ingress Entries:
IP address State Holding time Packets fwded VPI
VCI
130.230.4.3 invalid 1160 0
130.230.54.146 resolved 542 151 0 109
...
Le raccourci avec l'adresse IP 130.230.54.146
a été établi avec les paramètres ci-dessus.
Des patches étendent la détection de flux à un support
complet de niveau 4. Les flux de niveau 4 sont exprimés sous la forme
d'un quintuple (protocole, adresse locale, port local, adresse distance, port
distant). Ils identifient des flux applicatifs.
Grâce à ces Travaux Pratiques, nous avons
pu mettre en application les connaissances que nous avions acquises lors des
cours de linux. Nous avons également pu expérimenter les deux
solutions possibles pour faire de l'ATM sous Linux.
On a pu constater que les deux solutions
proposées présentent toutes les deux des avantages similaires :
elles permettent la constitution de réseaux virtuels sur le même
support physique et l'administration peut être effectuée de
manière logique.
Elles présentent également toutes les
deux les mêmes inconvénients : des ponts (dans le cas des LAN
émulés) ou des routeurs (dans le cas des LIS) sont
nécessaires pour permettre l'interconnexion de réseaux virtuels
de même nature ; ces équipements risquent de produire des goulots
d'étranglement face aux commutateurs ATM beaucoup plus performants en
termes de débits ; les problèmes induits par ces goulots
d'étranglement risquent de se traduire par des pertes de données
et par des délais de transfert importants. Les mécanismes de
conversion d'adresses engendrent des échanges de messages entre des
entités serveurs et clients, ce qui peut être préjudiciable
à certaines applications gourmandes en bande passante.
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TECHNOLOGIE ATM
Les autoroutes de l'information ont progressivement
révolutionné notre manière de travailler, de communiquer
et d'échanger à grande vitesse non seulement les données,
mais aussi du son et de l'image.
Avec la panoplie des réseaux, ATM étant
la technologie permettant le transport simultané de la voix, des
données et la vidéo quelque soit le types de réseaux.
Cette technologie est utilisable à la fois sur les réseaux locaux
et distants.
Le trafic de données informatiques ne suit
aucune régularité, l'envoi de grande quantité de
données alternent avec des périodes de silence, c'est dans ce
contexte qu'il est qualifié d'asynchrone, l'allocation de la bande
passante est dynamique en fonction des besoins instantanés de chaque
communication. Les unités de données sont structurés dans
des paquets, l'en-tête du paquet permet d'identifier à qu'elle
communication le paquet appartient, soit grâce aux adresses source et
destination soit par un identificateur de communication délivré
lors de l'établissement de cette dernière, pas de synchronisation
entre les voies de faible débit et du haut débit par
conséquent pas de structure de cycle.
L'arrivée des paquets se produisant de
manière asynchrone et le débit du lien peut être
inférieure à la somme des voies à faible débits,
les paquets peuvent être stockés temporairement, dans des tampons
avant d'être retransmis.
Le terminal dicte le débit et peut envoyer des
débits qui varient de quelques Kbit/s à plusieurs dizaines de
Mbit/s. Ce mode possède donc la propriété de multi
débit nécessaire aux différents services
(vidéoconférence, distribution TV...). Il assure
l'indépendance entre les terminaux et les équipements de
multiplexage et de commutation : on parle d'anisochronisme à
l'accès. Les applications multimédia demandent de plus en plus
non seulement des débits, mais aussi des délais de transfert
courts.
Même si l'avenir d'ATM semble compromis, surtout
avec la notion de qualité de service (QoS) que promet IPv6 et IPv4, il
est s'en ignorer qu'il a réalisé un travail laborieux dans la
technologie d'information.
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GLOSSAIRE
AAL (ATM Adaption Layer) : C'est l'interface
entre les couches logicielles élevées et le protocole de bas
niveau permettant la transmission de cellules de 48 octets. L'AAL permet
notamment de gérer la qualité de service.
ATM (Asynchronous Transfer Mode) : mode de
transfert asynchrone par paquets spécifiques, faisant appel à la
technique de multiplexage asynchrone par répartition dans le temps ; le
flux d'information multiplexé est structuré en petits blocs, les
cellules.
CLP (Cell Loss Priority); Bit de la cellule ATM
qui indique si la cellule doit être conservée de manière
prioritaire en cas de congestion ou non.
E-164 : C'est l'un des trois formats d'adresses
ATM existants. Il est repéré par un AFI égal à 45.
Ce format d'adresses correspond aux numéros de téléphone
et aux numéros ISDN.
GFC (Generic Flow Control) : Les quatre
premiers bits de l'en-tête de la cellule ATM en UNI. Ils sont
destinés au contrôle de la congestion, mais leur signification
exacte n'a pas encore été précisée par le forum
ATM.
HEC (Header Error Control) : Champ de
l'en-tête de la cellule ATM destiné à détecter et
éventuellement corriger les erreurs de transmission dans ce
header.
ILMI (Interim Local Management Interface) : Ce
protocole permet à une interface de s'enregistrer auprès du
switch auquel elle est reliée. Il s'appuie sur l'UNI. Comme l'indique
son nom, il a été développé en attendant mieux...
Il utilise en principe le VCN 0:16 (c'est-à-dire VPI=0, VCI=16), bien
que cette caractéristique soit configurable sur certains
équipements.
LAN (Local Area Network) : Ce terme
désigne un réseau dont l'extension géographique est peu
importante, par opposition au WAN.
LANE (LAN Emulation) : C'est le protocole
permettant à des équipements Ethernet pourvus d'interfaces ATM
d'échanger des données à travers un réseau
ATM.
LEC (LAN Emulation Client) : Interface
permettant à un équipement Ethernet de connecter son ou ses VLANs
à un ELAN d'un réseau ATM.
NNI (Network to Network Interface): C'est le
protocole de bas niveau permettant d'acheminer des cellules entre deux noeuds
non extrémaux du réseau ATM. On utilise également le
protocole UNI au même niveau logique entre deux noeuds dont l'un est
extrêmal.
SEL (Selector) : Ce champ est le
deuxième et dernier champ de l'utilisateur à partir de l'adresse
ATM.
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TECHNOLOGIE ATM
SNMP (Simple Network Management Protocol) :
Protocole permettant de surveiller et de configurer divers équipements
informatiques via le réseau.
SONET (Synchronous Optical NETwork) : C'est le
protocole physique le plus couramment utilisé en-dessous de
l'ATM.
SVC (Switched Virtual Connection) : connexion
établie dynamiquement entre deux utilisateurs terminaux du
réseau.
UNI (User to Network Interface): C'est le
protocole de bas niveau permettant d'acheminer des cellules d'un utilisateur
terminal du réseau ATM à un noeud non-extrémal de ce
réseau. On utilise également le protocole NNI au même
niveau.
VCI (Virtual Channel Identifier) : Ce sont les
bits de poids faible du VCN.
VCN (Virtual Connection Number) : C'est un
nombre composé de deux sous-nombre, le VPI et le VCI. Il identifie un VC
de manière unique pour une interface d'un noeud du réseau ATM
donnée.
VPI (Virtual Path Identifier) : Ce sont les
bits de poids fort du VCN. Ils identifient le VP.
WAN (Wide Area Network): Ce terme
désigne un réseau dont l'extension géographique est
importante, par opposition au LAN.
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TECHNOLOGIE ATM
BIBLIOGRAPHIE
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Débit », 2ème édition Hermes-Science.
2. Kim-Loan Thai, Véronique Vèque et de
Simon Znaty « Architecture des réseaux Haut Débit »,
édition Hermes Science.
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4. Andrew Tanenbaum et Pearson «
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5. J. Salset et M. Terré « Propagation,
Rayonnement, Electromagnétisme » - Cours B8 Electronique
CNAM.
6. Prentice Hall, «ATM User-Network
Interface (UNI) Specification Version 3.1» ATM Forum, Juin
1995.
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IEEE Comm. Magazine, Vol. 37, No. 3, page 46-54, mars
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«Systèmes de Télécommunications», nouvelle
édition, revue et augmentée, Mai 1996.
WEBOGRAPHIE
1. «Asynchronous transfer mode (ATM)
switching,»
http://www.cisco.com/univercd/cc/td/doc/cisintwk/ito_doc/atm.htm.
2. «OPNET ATM model description,»
http://www.opnet.com/products/library/ATM
Model pdf.
3. General DataComm, "A Management Briefing on Adapting
Voice For ATM Networks: A Comparison of AAL1 Versus AAL2", 10 pages,
http://www.gdc.com/inotes/pdf/aal1vs2.pdf.
4. «Linux ATM API, Werner Almesberg»
http://linux-atm.sourceforge.net/API,
juillet 1996.
5. «Implementation of LAN Emulation Over ATM in
Linux, Marko Kiiskilä»
http://linux-atm.sourceforge.net/misc.php,
Octobre 1996.
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