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L’ADSL : La voie royale pour accéder à Internet

Publié le vendredi 28 juillet 2006 à 07h52min

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Les Nouvelles technologies de l’information et de la communication (NTIC) sont aujourd’hui une réalité. Le Burkina, pays en voie de développement, où plus d’un vit au rythme de l’Internet, ne déroge pas à la donne. Une nouvelle voie vient de s’ouvrir pour accéder à Internet, l’ADSL, que nous présente l’expert technique Emile Yaogo, fondateur de River Telecom et officiant à France Telecom.

L’ADSL est la technologie large bande de premier choix d’accès à Internet et sa part de marché atteint les 60 % au niveau mondial. C’est une technologie disponible dans toutes les régions du monde. Dans les pays avancés, l’accès à Internet classique (appelé aussi accès RTC) a disparu, faisant place à l’ADSL. Cette dernière offre aujourd’hui des débits pouvant atteindre 50 Mbit/s. Elle supporte les flux d’information voix, vidéo et données. Il existe aussi une compatibilité et une interopérabilité du matériel des fournisseurs d’équipements ADSL. Les normes ADSL, ADSL2+ et les variantes SHDSL et VDSL, sont bien établies.

Enfin l’ADSL répond parfaitement aux demandes d’applications multimédia des utilisateurs.
- Qu’est-ce que l’ADSL ?
- Que peut-on faire avec elle ?
- Comment fonctionne-t-elle ?
- Quelle est l’architecture du réseau ?
- Quel futur pour l’ADSL ?
- Des questions auxquelles nous allons répondre. En restant simple et en essayant de ne pas ennuyer le lecteur averti.

Mais avant, les raisons du succès

L’ADSL (Asymmetric digital subscriber line) s’est imposée comme la technologie d’accès à Internet. Comme toute technologie qui parvient à s’imposer, elle satisfait un besoin au meilleur prix. Celui de la demande croissante en termes de débit et de bande passante des utilisateurs Internet. Ce besoin est né du rapide développement des technologies de l’information, qui a fait apparaître de nouveaux services gourmands en capacité de transmission. L’Internet rapide, la téléphonie sur Internet, la télévision, l’enseignement et le travail à distance font partie de ces nouveaux services.

L’ADSL a été développée à l’origine pour recevoir la télévision par le réseau téléphonique. Mais l’explosion de l’Internet lui a donné une nouvelle jeunesse, celle de pouvoir surfer rapidement sur Internet, tout en téléphonant. L’ADSL est un nouveau réseau construit au- dessus du réseau téléphonique et entièrement dédié aux communications de données. Ce nouveau réseau est construit par réutilisation de la boucle locale analogique existante, en maintenant la compatibilité des équipements et l’utilisation des téléphones analogiques classiques.

L’ADSL ne nécessite pas le tirage de nouveaux câbles. C’est un critère économique important. Le réseau téléphonique peut dès lors retrouver sa fonction initiale, la communication de la voix humaine. L’ADSL est un réseau multimédia qui intéresse aussi bien les professionnels que les particuliers tant ses applications sont nombreuses.

Une révolution

L’ADSL est omniprésente dans notre vie quotidienne, en particulier dans les pays riches. Elle permet quasiment de tout faire. Voici quelques exemples d’applications :
L’ADSL offre un accès rapide à Internet. Comparée à l’accès Internet classique, c’est une révolution. L’accès à Internet classique a un débit théorique maxi de 56 Kbit/seconde. 1 Kbit vaut 1 024 bits, arrondis à 1 000 pour des raisons pratiques. Le bit est l’unité élémentaire d’information manipulée par un ordinateur.

Ce débit est porté à 8 000 Kbit/s (8 Mbit/s) pour l’ADSL voire même 25 000 Kbit/s (25 Mbit/s) pour l’ADSL2+. 1 Mbit vaut 1 024 Kbits, arrondis à 1 000 000 bits. L’ADSL est donc 150 fois plus rapide que l’Internet classique et 450 fois plus rapide dans sa version ADSL2+. Il vous faut environ 3 minutes pour télécharger un document Word de 100 pages avec un accès Internet classique et seulement 2 secondes avec l’ADSL ;

l’ADSL vous permet de surfer sur Internet et de téléphoner en même temps. Chose impossible avec l’accès RTC où vous avez seulement le choix entre téléphoner ou surfer sur Internet. Les fournisseurs ADSL dans certains pays, notamment en France, offrent déjà le ‘triple play’. Cette offre vous permet d’avoir le téléphone, l’Internet et la télévision sur une seule ligne téléphonique ;

le commerce électronique. Beaucoup d’achats se font désormais sur le Net : livres, disques, places de concert, billets d’avion et de train, réservation d’hôtel, enchères sur eBay, etc.
les services d’informations, prévisions météorologiques, résultats de matchs ;
les loisirs, les bandes d’annonce de cinéma, les jeux en réseau sur Internet ;
la consultation de comptes bancaires, la gestion de porte-feuilles boursiers ;
le travail et l’enseignement à distance ;
la transmission de données ;
la téléphonie sur Internet ;
la vidéo à la demande.

Mais comment cela est-il possible ?

La voix humaine s’étale entre les fréquences 100 Hz et 10 000 Hz. Mais la majeure partie de la puissance vocale (80 %) est comprise entre 300 Hz et 3 400 Hz. Et c’est seulement cette plage de fréquences qui est prise en compte dans le réseau téléphonique. L’oreille humaine entend les fréquences allant de 20 Hz à 20 000 Hz. Ainsi l’homme entend plus de sons qu’il ne peut en émettre.

Les adeptes de la théorie de l’évolution, les darwiniens, expliquent que c’était un impératif de survie pour nos ancêtres de distinguer les sons des nombreux prédateurs qui rôdaient dans la jungle. Ne vaut-il pas mieux entendre un lion à 2 km et prendre les dispositions qui s’imposent que de se retrouver nez à nez avec lui ? Peut-on dès lors imaginer qu’un jour viendra où l’homme entendra moins ? Quand il aura parachevé sa folle œuvre d’extermination des autres espèces animales ?

Ainsi, on réserve les basses fréquences aux communications téléphoniques et les hautes fréquences pour les données. De cette façon, les choses ne se mélangent pas. Chaque type de communication a sa propre bande de fréquences. Par comparaison, vous pouvez écouter Radio Burkina et votre voisin Radio France internationale sans aucune interférence, car les deux radios émettent chacune dans sa propre fréquence. L’ADSL est une technologie large bande, numérique et asymétrique. Que veulent dire ces qualificatifs ?

La lettre D de ADSL signifie Digital en anglais et Numérique en français. Ainsi l’ADSL transporte des informations numériques. Mais que veut dire numérique ? Deux choses sont à prendre en compte. Il y a la chose transportée et le véhicule utilisé pour la transporter. En théorie de l’information, une information est analogique ou numérique. Le véhicule utilisé pour le transport de l’information est lui aussi analogique ou numérique. Les informations analogiques sont celles que nous connaissons le mieux. Elles ont fait l’objet d’études depuis des décennies et sont bien maîtrisées.

La voix humaine est une information analogique. La température de l’air et la pression atmosphérique sont des informations analogiques. A quoi reconnaît-on une information analogique ? On dit qu’une information est analogique quand elle peut prendre toute valeur comprise entre un minimum et un maximum donnés. La température de l’air peut prendre toutes les valeurs comprises entre 12 et 45 °C, entre -5 et 38 °C, entre -40 et +35, selon qu’on habite le Burkina Faso, la France ou la Russie. On ne peut pas passer directement de 20 à 30 °C sans passer par les températures intermédiaires : 21, 22, 23, etc. Représentée graphiquement, une information analogique est une courbe continue dans le temps. La courbe ne présente aucune rupture ni saut.

Au contraire, un ordinateur manipule exclusivement des informations numériques. Les documents présents sur votre ordinateur, vos lettres rédigées avec Word, vos calculs financiers au format Excel, les informations véhiculées par votre ligne Internet, sont autant d’informations numériques. Pour votre confort, ces informations vous sont présentées sous différentes formes : texte, tableaux, camembert, photos, etc. Mais tous ces formats n’ont aucune existence réelle au cœur même de l’ordinateur.

En interne, ce dernier ne comprend que deux informations dites binaires : les chiffres 0 et 1. Les caractères de l’alphabet, les chiffres 2 à 9, les nombres et les objets plus complexes, lui sont inconnus. Ils sont tous convertis en dernier ressort en des suites de 0 et de 1 que l’ordinateur comprend. Sur le même principe de définition, on dit qu’une information est numérique si elle ne peut prendre qu’un nombre limité de valeurs comprises entre un minimum et un maximum donnés. Ainsi à l’intérieur d’un ordinateur, l’information ne peut prendre que deux valeurs possibles 0 ou 1. La valeur 0,5 par exemple est interdite.

Ces deux informations 0 et 1 sont ensuite regroupées de différentes façons pour représenter les choses utilisables par l’homme : lettres, chiffres, images, etc. Une lettre de l’alphabet est par exemple représentée par un paquet de 8 bits. La représentation graphique d’une information numérique par rapport au temps est une courbe discontinue avec des ruptures et des sauts. Après avoir caractérisé l’information, voyons à présent comment elle est transportée d’un endroit à un autre.

De l’information analogique à l’information numérique

Le véhicule utilisé pour le transport de l’information s’appelle un signal. Ainsi quand vous parlez à un interlocuteur, votre voix est transportée par un véhicule, l’onde acoustique, qui est fait de vibrations de l’air jusqu’à l’oreille de votre interlocuteur. Quand vous êtes connecté à Internet, les pages web sont transportées par le courant électrique présent sur la ligne téléphonique qui relie votre ordinateur au central téléphonique dont vous dépendez. Comme pour l’information, le signal peut être qualifié d’analogique ou de numérique. Un signal de transmission est analogique quand il peut prendre toute valeur comprise entre un minimum et un maximum donnés.

Un signal est numérique quand il ne peut prendre qu’un nombre limité de valeurs comprises entre un minimum et un maximum. Selon que l’information est analogique ou numérique et selon que le signal est analogique ou numérique on peut imaginer toutes les combinaisons possibles. Quand vous téléphonez, votre voix, qui est une information analogique est transportée par le signal analogique de la ligne téléphonique. Quand vous êtes connecté à Internet, l’information qui sort et qui entre dans votre ordinateur est une information numérique.

Dans la vie courante, nous adaptons les véhicules aux marchandises que nous transportons. Quand la marchandise est un objet solide, on le pose simplement derrière son camion. Il en va autrement quand la marchandise est liquide, de l’eau par exemple. On adapte l’eau au camion en la déversant dans une citerne. La citerne étant un objet solide, on peut dès lors la mettre derrière son camion. De la même façon, on ne peut pas transporter une information numérique avec un signal analogique.

Votre ordinateur envoie et reçoit des informations numériques. Votre ligne téléphonique est le support d’un signal analogique. Pour vous connecter à Internet vous avez besoin d’un équipement qui transforme l’information numérique sortie de votre ordinateur en une information analogique transportable par le signal analogique de votre ligne téléphonique. Cet équipement est votre modem RTC, qui est une contraction de MOdulateur/DEModulateur. Pour les informations qui arrivent de l’Internet sur votre ordinateur, le modem réalise l’opération inverse. Il convertit l’information analogique sortie de la ligne téléphonique en une information numérique compréhensible par votre ordinateur.

L’ADSL est une technologie numérique. Elle est aussi qualifiée de asymétrique. L’ADSL est asymétrique parce que les bandes passantes du canal montant et du canal descendant sont d’inégales largeurs. Le canal descendant transporte les informations reçues de l’Internet. Le canal montant transporte les informations sorties de votre ordinateur en direction de l’Internet. C’est logique, puisque vous recevez plus d’informations de l’Internet que vous n’en donnez.

Les informations qui sortent de votre ordinateur vers l’Internet se limitant le plus souvent au click des liens présents dans les pages web, à envoyer des e-mails ou à remplir des formulaires d’informations personnelles. Au contraire, vous recevez beaucoup d’informations de l’Internet. Les sites web que vous consultez, les images qu’ils comportent, les documents que vous téléchargez, les e-mails que vous recevez sont autant d’informations du canal descendant.

La bande de fréquences utilisée par l’ADSL s’étend de 25 KHz à 1 100 KHz. Cette bande de fréquences est divisée en deux parties. Une première bande de fréquences de 175 KHz de largeur, qui s’étend de 25 KHz à 200 KHz est dédiée au canal montant. Une deuxième bande de fréquences de 900 KHz, plus large, qui va de 200 KHz à 1 100 KHz est dédiée au canal descendant. Typiquement pour un accès ADSL 8 Mbit/s, les débits des canaux descendant et montant sont respectivement de 8 000 Kbits/s et de 800 Khz, soit un rapport de 10 à 1. De là vient le caractère asymétrique de l’ADSL : une petite bande passante en émission, suivie d’une grande bande en réception. Cette asymétrie de l’ADSL est aussi une solution à un problème très connu dans le réseau téléphonique.

Le phénomène d’écho

Lors d’une promenade en montagne, la nature vous répète. Vous vous entendez appeler, parler, pour peu que vous éleviez la voix en direction d’un ami randonneur situé loin de vous. Votre voix rebondit sur les flancs de la montagne et vous revient à l’oreille comme si elle sortait de la bouche d’une autre personne. Ce phénomène d’écho peut aussi être observé dans les communications téléphoniques, en particulier avec l’étranger. Il survient quand le réseau téléphonique contient des câbles de différents diamètres. Au Burkina, on trouve majoritairement des câbles 6/10, c’est-à-dire des câbles de diamètre 0,6 mm.

Mais on trouve ailleurs des câbles de diamètre 5/10 (0,5 mm) et 8/10 (0,8 mm). Dit par un physicien, le phénomène d’écho survient lorsqu’il existe une différence d’impédance le long du support physique de transmission. Aux points de rupture de l’impédance, une partie du signal est réfléchie en direction de l’émetteur. Ces ruptures d’impédance surviennent dans les jonctions des lignes téléphoniques de différents diamètres. Dans le réseau téléphonique, on combat l’écho en installant des annuleurs d’écho. Ce sont des composants électroniques qui amputent le signal réfléchi (vos paroles) du signal reçu (celles de votre interlocuteur) de l’autre bout du fil.

L’autre méthode de suppression de phénomène d’écho choisie par la technologie ADSL consiste à séparer les bandes de fréquences utilisées pour le canal montant et le canal descendant. Ainsi le signal réfléchi, l’écho, n’a aucune incidence sur le signal reçu du fait que les bandes de fréquences sont disjointes. Enfin l’ADSL est un réseau large bande. Est considéré comme large bande tout réseau d’au moins un MIC (2 Mbit/s) de bande passante. La bande passante de l’ADSL va jusqu’à 8 Mbit/s et même plus. A présent, voyons ce que revêt l’ADSL pour un abonné. Ensuite nous présenterons l’ADSL vue de l’opérateur télécom.

Comment accéder à l’ADSL

Pour votre connexion ADSL, vous aurez besoin des équipements suivants :
Une ligne téléphonique répondant aux tests de conformité. Une condition importante pour accéder à l’ADSL est le niveau d’affaiblissement de votre ligne. Tout signal s’affaiblit au cours de son parcours. Un affaiblissement de plus de 60 dB est considéré trop important pour être éligible à l’ADSL. Selon donc l’affaiblissement de votre ligne vous aurez accès à un débit de 512 Kbit/s, 2 Mbit/s ou 8 Mbit/s.

L’affaiblissement de la ligne est fonction de la longueur de la ligne téléphonique, du diamètre du câble et de sa qualité. Le signal s’affaiblit peu quand le câble est court et son diamètre gros. Mais d’autres critères entrent en ligne de compte. La grande majorité des abonnés du téléphone sont situés à 4-5 Km de leur central de raccordement. Pour raccorder les abonnés plus éloignés les opérateurs télécom ont procédé à des optimisations.

Parmi ces dernières, il y a les Unités de Raccordement d’Abonnés Distante (URAD). Ce sont des concentrateurs de lignes d’abonnés qu’on installe entre le central téléphonique et les abonnés. Le central et l’URAD sont ensuite reliés par une artère numérique de transmission de type E1 (30 canaux de 64 Kbit/s) d’une longueur pouvant atteindre 8 Km (voire même 16 Km dans les configurations favorables). A cela s’ajoute une distance de 4 km entre l’abonné et l’URAD.

On peut ainsi raccorder des abonnés situés à 12 Km du central téléphonique. Malheureusement, les lignes connectées à une URAD sont limitées à une bande passante analogique de 4 KHz et une bande passante numérique de 64 Kbit/s. Ces lignes ne sont donc pas éligibles à l’ADSL ;
un ordinateur Windows 98/2000/XP, équipé d’un port USB ou d’un port réseau Ethernet selon que vous avez un modem USB ou Ethernet ;

un modem ADSL pour coder/décoder les informations sortant/entrant dans votre ordinateur afin de les adapter au format de codage de votre ligne ADSL. Il existe principalement deux types de modems, le plus simple étant le modem USB. Tous les ordinateurs sortent aujourd’hui avec deux ou quatre ports USB. Il suffira donc de connecter le modem à un de ces ports. Le modem Ethernet offre une liaison plus stable, mais suppose que votre ordinateur dispose d’un port Ethernet ;

un CD d’installation contenant le pilote logiciel du modem ;
un filtre à installer sur toutes les prises téléphoniques et fax de votre domicile. Le filtre a pour fonction de ne laisser passer que les fréquences de la voix humaine. Dans le cas contraire, les fréquences parasites des données ADSL viendraient perturber vos communications téléphoniques. Nous avons vu que la voix humaine utilisait la bande de fréquences comprise entre 300 Hz et 3 400 Hz. Les fréquences en dehors de cette plage sont systématiquement supprimées ;

enfin un abonnement auprès de votre meilleur fournisseur ADSL si le choix vous était donné. Dans nombre de pays, vous aurez le choix du parti unique. Vu de votre fournisseur ADSL, on trouve les équipements suivants :
un central téléphonique pour vos communications téléphoniques. Le central ne fait pas à proprement parler des équipements ADSL ;

un DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer) qui collecte l’arrivée de toutes les lignes ADSL des abonnés. Vu de l’abonné, le DSLAM est une batterie de modems ADSL. Votre modem ADSL dialogue avec le DSLAM pendant toute la durée de vos connexions Internet ADSL. Historiquement, le DSLAM est un équipement ATM (Asynchronous Transfer Mode). Sa matrice de commutation commute des cellules ATM. Mais la capacité des interfaces 622 Mbps de l’ATM se révéla vite insuffisante face aux besoins de bande passante des applications multimédia et de diffusion TV. On a donc assisté à l’apparition de DSLAM hybrides dotés d’interfaces ATM et GigabitEthernet avec IP. Ce mouvement est amené à s’amplifier dans l’avenir ;

un splitter qui joue le rôle de filtre aiguilleur des informations en provenance des lignes d’abonnés. Le splitter sépare les appels téléphoniques des communications ADSL. Il est installé dans les locaux de votre fournisseur ADSL, à l’arrivée des lignes d’abonnés ADSL. Quand le splitter reçoit une information de votre ligne téléphonique il initie l’une des deux actions suivantes. Si la fréquence de l’information reçue est comprise entre 300 et 3 400 Hz, alors il s’agit d’une voix humaine et l’information est déroutée vers le central téléphonique. Dans le cas contraire, si l’information est dans la bande de fréquences ADSL, alors elle est déroutée vers le DSLAM puis vers l’Internet ;

un BAS (Broadband Access Server) qui consolide les flux de données collectés par les DSLAM. L’authentification des abonnés est une des fonctions du BAS. Authentifier un abonné consiste à s’assurer que l’abonné qui se présente est bien celui qu’il prétend être. Ceci se fait généralement en vérifiant le nom de l’abonné et son mot de passe. La liaison entre le DSLAM et le BAS utilise le protocole ATM et toute connexion d’abonné est matérialisée par un circuit virtuel entre le poste d’abonné et le BAS.

Les avantages de l’ADSL

Nous avons énuméré les avantages de la technologie ADSL et décrit son fonctionnement. Il est établi que l’ADSL jouera un rôle prépondérant dans le futur. Mais ce succès, l’ADSL le doit à son adéquation avec les besoins des utilisateurs. De plus, le modèle économique est viable du moment qu’il ne remet pas en cause le réseau existant. Le scénario de passage de l’Internet classique à l’ADSL est donc simple. Il est en cours dans beaucoup de pays et est déjà achevé dans certains pays avancés.

Il s’agit de passer d’un accès Internet classique avec un modem analogique 56 K à un accès Internet ADSL proposant des débits pouvant atteindre 8 Mbps ou même 25 Mbps. Ce changement offre à l’abonné une navigation Internet et un téléchargement plus rapide de ses documents. L’ADSL intéresse aussi les opérateurs télécom parce qu’elle soulage le réseau téléphonique. Une communication téléphonique dure en moyenne 5 minutes, contre 25 à 30 minutes pour une connexion Internet. Les opérateurs avaient dimensionné leur réseau sur la base de cette moyenne de 5 minutes.

Les opérateurs télécom ont beaucoup souffert suite à l’arrivée d’Internet, car personne ne lui avait prédit un succès aussi fulgurant. Comment un réseau prévu pour des communications de 5 minutes peut-il supporter des communications 5 ou 6 fois plus longue sans consentir des investissements colossaux. L’ADSL est perçue par ces opérateurs comme une providence. Les connexions Internet ADSL ne sollicitent pas les centraux téléphoniques et le trafic téléphonique peut à nouveau s’écouler normalement. L’ADSL intéresse enfin les nouveaux acteurs du marché émergeant de la téléphonie sur Internet.

Avec des accords d’écoulement de trafic passés çà et là avec des opérateurs réseau, des routeurs à prix ridicule comparés aux centraux téléphoniques, ces nouveaux acteurs entendent tailler des croupières aux opérateurs historiques en leur opposant des prix de communication défiant toute concurrence. Personne ne doute aujourd’hui que l’ADSL sera dans un futur proche le mode d’accès à l’Internet pour la plupart des abonnés. Tous les acteurs sont à l’œuvre pour leur proposer un véritable réseau multi-services. Ceux déjà proposés sont appréciables et ils incluent la télévision par ADSL et la vidéo à la demande, même si quelques problèmes subsistent.

Nous avons parlé seulement de l’ADSL parce que cette technologie intéresse le plus grand nombre aujourd’hui. Mais la famille xDSL comprend bien d’autres membres. Des entreprises utilisent une dérivée symétrique de la technologie ADSL. Dans cette dernière, le canal montant et le canal descendant ont le même débit. Cette technologie est utile dans des configurations où les échanges entre deux entités sont comparables. Quand il faut connecter deux réseaux d’entreprise distants, le siège d’une entreprise et son agence par exemple. Ces dérivées symétriques de l’ADSL offrent des débits plus importants (jusqu’à 50 Mbps), et préfigurent ce que sera le réseau multi-services de demain.

Par Emile Yaogo,

Fondateur de la société RIVER Telecom - http://www.rivertelecom.com

Expert technique chez France Telecom, Paris - emile.yaogo@rivertelecom.com

Observateur Paalga

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