Stratégies Télécoms & Multimédia

1 - Les normes xDSL

Trois techniques principales de systèmes numériques pour lignes métalliques d’abonné ont été développées : l’ADSL, le SHDSL et le VDSL. Chacune de ces techniques connaît plusieurs versions de réalisation et de normalisation, qui ont été modifiées au cours des treize dernières années. Les risques de perturbations internes (diaphonies et bruit impulsif) ont conduit à préciser les paramètres de modulation et à limiter le nombre de paires actives dans ces techniques à l’intérieur d’un même câble. En conséquence, toutes les paires d’un même câble ne peuvent acheminer les débits théoriques annoncés par les normes. La distance réduit les possibilités en débit et le récepteur de l’adaptateur de l’abonné peut être perturbé par le niveau d’émission des signaux de l’émetteur. Les récents développements techniques ont élargi la portée et les débits des premières réalisations.

Les normes de l’UIT des systèmes xDSL sont référencées dans la série G.990, ce nombre étant suivi d’un chiffre qui précise la variante de la norme du système d’accès considérée. A noter que l’UIT n’utilise pas de suffixes "bis", "ter" "2+", etc. Il faut également tenir compte des amendements apportés à la norme et des corrigendum qui y sont apportés (voir tableau récapitulatif à la fin du DT). Les variantes annoncées sur le plan commercial résultent de l’application de certaines des dispositions contenues dans les Annexes des recommandations. Les appendices éventuels, sont fournis à titre informatif et ne font pas partie de la norme. L’ensemble des normes DSL se présente de la façon suivante :

G.991 décrit les modèles et variantes de l’HDSL ;
G.992 concerne l’ensemble des codages utilisés pour la famille ADSL ;
G.993 traite du VDSL ;
G.994 traite de la mise en présence (handshaking) des deux émetteurs - récepteurs
G.995 donne un aperçu sur les normes de lignes numérique d’abonné
G.996 concerne les procédures d’essais
G.997 décrit la couche physique des émetteurs récepteurs
G.998 définit l’agrégation multipaire (bonding) et la réduction du bruit impusif
G.999 concerne l’interface entre l’équipement de couche liaison et celui de la couche PHY des xDSL.

L’UIT-T travaille à améliorer ces normes dans le sens de l’augmentation des débits et de la portée, tout en gardant ces différentes versions compatibles entre elles avec des possibilités d’essais nettement performants.

2 - ADSL

Trois types d’ADSL (Asymetric bitrate Digital Subscriber Line) ont été définis par les instances de normalisation : le "G.Lite" (1997), qui constitue une version allégée (light) de l’ADSL proprement dite (les débits sont asymétriques, de 512 kbit/s dans le sens montant et 1,5 Mbit/s dans le sens descendant) et l’ADSL, première et seconde versions (à 1,5 Mbit/s et 8 Mbit/s pour les débits descendants). Ces trois versions conservent, dans la bande basse de transmission qui va jusqu’à 1,1 MHz, une bande de fréquences disponible pour l’accès au RTPC (sans nécessiter de filtrage en ADSL-2). Elles sont réalisables en principe sur des paires de longueur inférieure à 3,6 km et ne peuvent concerner plus de 80 % de la capacité totale d’un même câble téléphonique. Le débit instantané dépend des fluctuations des perturbations et le système d’accès ajuste en permanence ses performances aux caractéristiques de la ligne.

L’ADSL-2 (G.992.4) et l’ADSL-2 Plus (G.992.5) reposent sur une amélioration du codage et de meilleures procédures de dialogue entre les deux équipements des extrémités de la liaison d’accès. L’exploitation de nouveaux services en ATM et/ou en IP est possible, avec des diagnostiques d’exploitation et une reconfiguration plus rapide. Côté central, l’intégration d’un nombre plus important d’accès (16 abonnés par carte) et la réduction de l’encombrement et de la consommation en énergie sont pris en compte dans les nouveaux multiplexeurs DSLAM d’agrégation des flux numériques situés au central.

La nouvelle génération de composants a permis d’améliorer les performances de l’ADSL sur le plan des débits en fonction de la distance, de la répartition des débits montant et descendant, de la synchronisation, de la protection face aux perturbations grâce à la gestion des diaphonies rencontrées. La dernière version de codage de l’ADSL définie par la norme G.992.5 (ou ADSL2+) apporte, par rapport aux versions précédentes, les améliorations suivantes :
 Portée augmentée de 300 mètres (soit une gamme de 1,5 à 3 km selon les réseaux d’accès) ;
 Débits plus élevés (jusqu’à 16 ou 20 Mbit/s par élargissement de la bande de fréquences jusqu’à 2,2 MHz) ;
 Diagnostics relatifs à la liaison métallique ;
 Format de spectre de fréquences ajustable pendant la phase d’initialisation et d’exploitation ;
 Ajustement de la puissance en fonction du trafic à écouler ;
 Plus grande robustesse vis-à-vis des défauts de ligne et les perturbations crées par les fréquences radioélectriques ;
 Meilleur fonctionnement entre équipements en provenance d’industriels différents ;
 Compatibilité avec les équipements produits antérieurement (ce qui nécessite G.992.3) ;
 Meilleur support pour l’exploitation d’applications vocales et de données sur ADSL, etc.

Sur ces bases, il est possible d’atteindre en débit descendant 40 Mbit/s (par élargissement de la bande de fréquence jusqu’à 3,75 MHz) ou un débit descendant de 50 Mbit/s et un débit montant de 3 Mbit/s, en compatibilité avec les normes de la série G.992.n. Il a été démontré que des débits de l’ordre de 300 et 600 Mbit/s sont bientôt envisageables.

Actuellement, l’ADSL est un produit phare par les entreprises en raison de l’accès numérique rapide qu’elle procure. Les industriels estiment que les services décisifs de l’ADSL sont ceux du streaming vidéo et audio et surtout de la vidéo sur demande via Internet, qui était, dès l’origine des études, en 1986, le moteur du projet. Les systèmes xDSL semblent être entrés pour longtemps dans les réseaux, la fibre optique ne pouvant trouver de marché que vers les grandes entreprises ou les applications en HDTV, grâce aux techniques G-PON (voir DT N° 06).

3 - HDSL et SHDSL

Les études ont conduit à plusieurs réalisations de systèmes d’accès à débits symétriques et constants afin de répondre aux demandes en liaisons louées à 2 Mbit/s pour les entreprises. Aux différentes versions de HDSL (High bitrate Digital Subscriber Line) a succédé une version plus nouvelle, le SHDSL (Symetric High bitrate DSL), en codage 2B1Q. SHDSL (G.991.2) utilise deux paires de longueur inférieure à 6 km et peut fournir un débit de 384 kbit/s, adaptable à 2,36 Mbit/s pour 1,8 km, pour des flux en ATM, IP, en RNIS ou en Ethernet in the First Mile (EFM, IEEE802.3ah).

La version SHDSL désignée par G.991.2 met en jeu deux à quatre paires et peut délivrer, par association de flux, jusqu’à 10 ou 34 Mbit/s, selon la distance, élargissant la gamme des débits tout en conservant la synchronisation de ligne (aspect temps réel).

4 - VDSL

Le VDSL (Very high Digital rate Subscriber Line) fait l’objet de trois propositions de plans de fréquences et deux types de modulation (DMT ou QAM). Il permet sur une paire de cuivre des débits symétriques ou asymétriques, compatibles avec l’ATM, IP et Ethernet sur des distances comprises entre 300 m (22 Mbit/s en symétrique et 6,4/52 Mbit/s en asymétrique) et 1,5 km (6,5 Mbit/s en symétrique et 1,6/13 Mbit/s en asymétrique) entre 500 et 1 400 mètres. Le VDSL garde une bande de fréquences pour le raccordement au RTPC en bande basse (inférieure à 138 kHz) et il offre simultanément un accès à Internet à 3 Mbit/s et à trois programmes de télévision numérique. L’intérêt majeur du VDSL est d’ouvrir une voie bon marché aux raccordements à courte distance des prolongements en fibre optique dans le réseau métropolitain pour les professionnels, comme pour les résidentiels en urbain, notamment pour la distribution de programmes de vidéo.

L’UIT-T a normalisé en 2004 la fourniture de trois applications groupées sur système d’accès VDSL (Very high-speed Digital Subscriber Line) : vidéo, services numériques sur site Internet et service de téléphonie vocale. L’accord entérine l’usage des codages DMT (Discrete MultiTone) et QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Sur quelques centaines de mètres, le VDSL permet des flux symétriques ou asymétriques. Les débits descendants vers l’usager peuvent atteindre 50 Mbit/s et les débits montants sont compris entre 2 et 28 Mbit/s (sous réserve de distances comprises entre 500 et 1 400 mètres).

5 - Bonding (G.998)

L’UIT-T a approuvé une norme qui permet d’associer plusieurs paires de cuivre téléphonique aboutissant chez le même abonné pour accroître la portée et le débit de l’ADSL. La norme (G.bond ou Recommandation G.998) permet de doubler ou de tripler le débit montant et le débit descendant en associant deux ou trois paires téléphoniques au lieu d’une seule pour le même abonné. Le processus est le même pour le HDSL, le VDSL, etc. La norme permet de multiplexer différents débits (Ethernet, ATM, MIC) sur les liaisons DSL associées.

6 - Multiplexeurs inverses pour ADSL et SHDSL

Des multiplexeurs statistiques inverses de niveau 2 et 3 sont proposés en vue d’agglomérer les flux en provenance de paires différentes du réseau d’accès (ADSL / SHDSL). Ces Mux présentent l’avantage de pouvoir être adaptés à des flux symétriques ou asymétriques en IP, ATM, FR ou PCM (c’est à dire de gérer aussi bien des intervalles de temps, des paquets, des trames ou des cellules), et de fournir des alarmes, grâce à l’emploi de trames d’encapsulation (Eframes). La latente des flux statistiques gêne la livraison de services en temps réel (VoIP). Ces mux sont utilisables comme équipements de sécurisation. Ils sont équipés d’interfaces pour la supervision du réseau d’accès.

7 - Conclusions

En haut débit, les Etats-Unis sont au premier rang (77 millions d’abonnés), suivis par la Chine (76 millions), le Japon (30 millions) et l’Allemagne (21 millions). Les deux tiers des utilisateurs ont aujourd’hui choisi la technologie DSL (250 millions à comparer à un total de 380 millions), la fibre optique atteignant près des 11 % du marché et le satellite moins de 1 %.

En février 2008, le parc mondial du haut débit a dépassé les 380 millions d’unités, dont 50 % pour la Chine et les Etats-Unis. Forrester Research estime que 71% des foyers européens disposeront de l’ADSL d’ici 2013. L’impact des technologies émergentes, telles que WiMAX et FTTH, se limiterait à 8% à cette date.

L’ADSL ouvre le chemin de nouveaux services de communication en IP, ce qui permettra une nouvelle approche de la téléphonie vocale et l’ouverture d’application de streaming et de télévision sur IP (VoD). France Télécom expérimente dans ce sens des outils de tests pour améliorer encore l’ADSL et la gestion des lignes téléphoniques, à l’aide des technologies DSM (Digital Spectrum Management), développée par la société Assia et le DLM, (Dynamic Line Management), mis au point par Alcatel, qui promettent jusqu’à 200 Mbits/s sur un km de paires de cuivre avec une qualité de service satisfaisante pour la télévision sur ADSL et pour les données.

Sources : UIT, FT, Alcatel-Lucent, IEEE Communications, DSL-Forum.