Institut national des sciences appliquees de lyon

2 Place dans le modèle d'interconnexion des systèmes ouverts

Au sens strict, les spécifications d'un réseau local ne relèvent que des couches 1 (Physique) et 2 (Liaison de données). Pour l'interconnexion de réseaux locaux on utilise des logiciels de niveaux 3 (Internet).

Au sens large, les logiciels de communications pour les réseaux locaux couvrent les 7 couches du Modèle de référence. Toutefois, pour les couches hautes (4 à 7), on ne trouve des protocoles spécifiques qu'au niveau Application. Ils sont beaucoup plus liés aux besoins des utilisateurs qu'à l'aspect local du réseau. Normalement on utilise des sous-ensembles ou versions adéquats des protocoles OSI valables pour tous les réseaux (par exemple transport classe 4) .
Pour les couches 1 et 2, l'OSI a repris dans l'ensemble de standards 8802 les propositions de l'IEEE.
On trouve actuellement 6 standards dont l'organisation est illustrée dans le schéma ci-dessous.

Comme noté sur ce schéma, les standards 8802 découpent la couche 2 "Liaison de données" en deux sous-couches :

* Liaison de données logique

* Accès au médium

Le standard 8802.1 ne correspond pas à une sous-couche réellement implantée mais décrit les mécanismes généraux, le service fourni, etc.
Le standard 8802.2 traite de la sous-couche liaison logique (LLC) et prévoit deux modes de fonctionnements : avec et sans connexion. En mode "connecté", il reprend un sous-ensemble du protocole HDLC. En mode sans connexion, il ne garde de ce protocole que les trames d'information non-séquencées (UI) .
La sous-couche "Accès au médium" (MAC) et la couche Physique sont traités conjointement dans quatre standards correspondant à des choix techniques différents et incompatibles entre eux.

8802.3 Bus à compétition (par ex. TOP, Ethernet)

8802.4 Bus à jeton (par ex. MAP)

8802.5 Anneau à jeton (par ex. Anneau IBM)

8802.6 Réseau métropolitain (DQDB, ATM ?)

D'autres standards sont en préparation (8802.7 à 8802.9 ou plus ....)

3. Caractéristiques physiques

3.1 Ordre de grandeur du débit recherché.

En pratique un réseau local est une liaison multipoint et apparaît comme une ressource partagée entre toutes les stations interconnectées. Ces stations peuvent être nombreuses.
Supposons que nous devions installer un réseau supportant 200 utilisateurs souhaitant chacun un débit moyen de 9600 b/s que nous arrondirons à 10000 b/s. Pour avoir des temps d'accès acceptables nous limitons le facteur d'utilisation du réseau à 20 %. Dans ce cas le débit nécessaire vaut :

Bb/s

Pour des applications « Haut débit » on aura, en général actuellement, un nombre plus réduit d’utilisateurs, par exemple 20 à 100 avec des débits souhaités de 200 kb/s à 1 Mb/s soit :

20 * 1000000 100 *2 00000

D = = = 100 Mb/s

0,2 0,2

3.2 Contraintes physiques.

Ces contraintes résultent des propriétés physiques des supports de transmission lorsqu'ils sont utilisés pour des débits d'information de quelques millions de bits par seconde.

3.2.1 .Retard de propagation :

La vitesse de propagation du signal sur le support est la vitesse de la lumière. Si la constante diélectrique du support (isolant) est _r # 2,25 cette vitesse vaut :

c

v =  2.10⁶ m/s

_r
Ceci correspond à un temps de propagation de 5 ns/m.

Avec un débit de 10 Mb/s, une station A peut émettre 50 bits vers une station B distante de 1 km avant que le premier de ces bits arrive à cette station B.

3.2.2.Réflexions multiples :

Tout obstacle sur le support entraîne la réflexion d'une partie du signal transmis. Aux extrémités de ce support il est possible de réaliser son adaptation en plaçant une impédance terminale égale à son impédance caractéristique Par contre on peut montrer qu'il est impossible de réaliser cette adaptation sur un obstacle intermédiaire et notamment une prise vers un récepteur ou un émetteur.

Il est alors possible de confondre un "écho" de son propre signal avec un signal provenant d'une station distante.

Cette contrainte entraîne une technique particulière pour réaliser les "prises".

3.2.3.Déformation du signal due aux pertes Joule.

La contrainte la plus importante est liée à la déformation des fronts de montée des signaux due aux pertes par effet Joule dans les conducteurs du support. Un signal en "échelon" est transformé en un signal qui peut se modéliser par une fonction d'erreur complémentaire comme le montre le schéma ci-dessous.

Le temps de montée à mi-hauteur (48%) est appelé T_0.5 .

Le temps de montée à 90% vaut environ 30 T_0.5 et le temps de montée à 95%, 120 T_0.5.

Ce temps de montée de base est proportionnel au carré du coefficient de pertes Joules du support et au carré de sa longueur.

T_0.5 = K l²
Pour des distances de quelques centaines de mètres T_0.5 peut atteindre 0,1 ms (pour 300m) soit la durée d'un bit à 10 Mb/s. Pour 1 km l'amplitude du signal atteindra alors environ 5% de la valeur émise...

Pour lutter contre ce défaut on utilisera des câbles :

- courts

- de fort diamètre

ou des fibres optiques.
On aura alors des signaux comme illustré sur le schéma ci-contre et que l'on devra parfois distinguer des signaux voisins comme ci- contre.

3.2.4 Utilisation des fibres optiques.

Pour éviter les pertes Joule une solution consiste à supprimer tout conducteur dans les supports....

En pratique on tombe ainsi dans le domaine des fibres optiques. Le débit est alors limité par les problèmes de dispersion (longueur du chemin optique) plus ou moins importants selon le type de fibre utilisée.
Les fibres multimodes permettent des débits de quelques dizaines de Mb/s et sont en général suffisantes; actuellement on recourt souvent aux fibres à gradient d'indice, plus performantes. Pour les débits très élevés , on utilise des fibres monomodes.
Un autre avantage des fibres optique réside dans leur très grande immunité aux parasites électromagnétiques. Ainsi on aura parfois recours à ce type de support même pour des débits assez modestes.

Par contre les fibres optiques présentent encore quelques inconvénients :

- Coûts de pose encore élevés

• 
  Connexions (prises) complexes
  

Nota : en 2010 ces coûts ont été très réduits est des équipements de soudure de fibre simples permettent de réduire le nombre de connecteurs

La difficulté de réaliser des circuits d'émission-reception bidirectionnels conduit actuellement soit, à utiliser ce support sur des topologies en anneau, soit à le doubler.