Modems ADSL
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Les technologies xDSL utilisent la boucle locale de téléphonie fixe.
Axiomes de base
Soit une formidable pelote de paires de cuivre destinée à raccorder l'immense majorité des habitants d'une ville donnée au réseau téléphonique. Que faire de ce fatras de câbles, lorsque les possibilités d'expansion deviennent quasi nulles, le taux de pénétration atteignant plus de 90%, pire, lorsque la téléphonie mobile fait régresser ce taux de pénétration ?
Reconvertir ce machin en réseau d'accès Internet à haut débit bien sûr, comment ne pas y avoir pensé plus tôt ?
Tous simplement, parce que techniquement, c'est une prouesse assez phénoménale. Le pire, c'est que ça fonctionne plutôt bien...
Il est intéressant de constater que le transfert de données numériques par le réseau téléphonique commuté a toujours été du domaine du "bidouillage". Nous allons voir qu' xDSL ne déroge pas à cette règle.
La paire de cuivre PTT
Autour des années 1960, La téléphonie française est dans un état affligeant (le célèbre sketch du regretté Fernand RAYNAUD : "le 22 à Asnières" en est une illustration humoristique, mais il n'y a pas réellement de quoi rire). Le gouvernement décide alors de remédier à cette situation peu flatteuse pour la France. Des efforts considérables sont entrepris pour construire un réseau téléphonique exemplaire. (Voyez cette page pour une rapide histoire de France Telecom). Aujourd'hui une infime minorité de français ne dispose pas du téléphone. Mais ce n'est qu'un réseau téléphonique, surtout dans la "boucle locale". (Sur les grosses artères, le réseau de type ATM est quant à lui capable de véhiculer indifféremment tout type de données numériques. La téléphonie elle même, analogique sur la boucle locale, est d'ailleurs transportée de manière numérique sur le réseau ATM).
Caractéristiques générales
Chaque client est raccordé à un central en point à point par l'intermédiaire d'une paire de fils de cuivre. Cette paire de cuivre est destinée à faire passer une boucle de courant qui sera modulée en amplitude par le signal vocal, en mode analogique (le réseau ISDN, appelé NUMERIS en France est autre chose. Il est conçu nativement pour transporter des données numériques sur la boucle locale, même s'il s'agit de téléphonie. Complètement incompatible avec l' ADSL, du moins dans son implémentation France Télécom(1), nous n'en dirons pas plus ici).
Le signal vocal s'accommode d'une bande passante assez faible. En gros, de 400 Hz à 4 KHz. Les modems RTC vont déployer des trésors d'ingéniosité pour arriver à passer des débits théoriques allant jusqu'à 56 Kbps dans un canal aussi étroit.
Cependant, il est envisageable de faire voyager sur ce fil des signaux d'une fréquence supérieure. Jusqu'où peut-on aller ? Toute la question est là. Ca dépend de beaucoup de paramètres :
- La qualité de la paire de cuivre.
- La qualité des divers raccordements faits entre le central et le client
- La longueur de la paire de cuivre.
Quoi qu'il en soit, on arrivera toujours à monter plus haut que 4 KHz. L'idée est d'exploiter cette réserve pour y passer un signal modulé, qui ne se mélangera pas avec la bande téléphonique.
DSL en général
Digital Subscriber Line. Disons que c'est un ensemble de moyens normalisés pour transporter de l'information numérique sur une ligne téléphonique "classique". ADSL (le A voulant dire "Asymmetrical"), n'est qu'un sous ensemble de DSL. Pour être tout à fait précis, l'enjeu est de transporter le maximum de densité d'informations numériques sur la boucle locale, jusqu'au point d'entrée du réseau ATM, sans toucher au système téléphonique en place.
Les diverses technologies DSL ne fonctionnent pas toutes de la façon qui va être décrite par la suite. Nous ne nous intéresserons ici qu'au cas particulier de l'ADSL.
Une modulation compliquée
La technologie ADSL utilise un système de modulation appelé DMT (Discrete Multi Tone). Disons que le principe consiste à construire des canaux de 4 KHz de large, placés les uns à côté des autres, jusqu'au bout de la bande passante de la paire de cuivre. La technologie annonce 1,1MHz pour une ligne ne dépassant pas 5,5 Km de long (ce qui fait fort peu, les lignes ne se tirant pas en ligne droite). Le problème principal est que la paire de cuivre utilisée pour construire la boucle locale n'a absolument pas été prévue pour monter en fréquence et qu'elle introduit une forte atténuation du signal en fonction de sa longueur.
Mise en place du système
Le premier canal est utilisé par la téléphonie analogique. Appelé POTS (Plain Old Telephone Service), il constitue l'usage "normal" de la ligne téléphonique.
Une sorte de "no man's land" est réservée entre 4 KHz et 20 KHz, de manière à pouvoir facilement isoler le POTS de tout ce qui va se passer au dessus. Le fameux "splitter", filtre à placer sur chaque prise téléphonique, est là pour séparer les deux services.
Entre 20 KHz et 200 KHz, on trouve les canaux qui serviront à l'émission des données.
Entre 200 KHz et 1,1 MHz, nous avons les canaux réservés à la réception des données.
Chaque canal est modulé par une méthode QAM.
L'artifice sublime
Il faut maintenant exploiter au mieux ces canaux :
- Chaque canal sera exploité avec une constellation adaptée au bruit rencontré sur le canal. Ainsi, certains canaux pourront fournir un débit important, tandis que d'autres en fourniront très peu, voire pas du tout. Cette méthode flexible permet d'exploiter au mieux la ligne même dans un milieu hostile.
- Une répartition spatiale des données sera effectuée sur l'ensemble des canaux concernés. Autrement dit, le flux de données sera découpé en tranche, chaque tranche étant acheminée par un canal différent.
Si dans la théorie, on peut aller assez loin en matière de débit, la sagesse veut, pour un lien ADSL, que l'on ne garantisse pas plus, sur une ligne de 5,5 Km de longueur maximum, que :
- 1,5 Mbps en voie descendante.
- 512 Kbps en voie montante.
On le voit clairement, même si l'Internet à haut débit par l'ADSL fait aujourd'hui bonne figure, le système reste un moyen technologiquement très sophistiqué, pour exploiter au mieux une installation existante, inadaptée à la transmission haut débit, sans avoir à y toucher. Dans l'avenir, il faudra reconstruire toute l'architecture de la boucle locale pour assurer avec des technologies xDSL autant de services que ce que peut déjà en assurer le câble TV.
Ceci n'enlève rien à la technologie elle même, qui, appliquée à un support de qualité et de grande bande passante offre un moyen extraordinairement souple et performant pour le transport de données.