Types de câblage et Interface physique

I. Supports en fibre optique (monomode et multimode) et en cuivre 

Les supports de communication permettent d’interconnecter les périphériques composants le réseau. Ils peuvent être des câbles (c’est ce qui nous intéresse ici, aussi appelé supports à propagation guidée) ou sans fil (aussi appelé supports à propagation libre).

On en distingue deux types de supports : les supports à fibre optique et les supports en cuivre.

Pour faire un bon choix de support pour un réseau, il faut se focaliser sur les paramètres qu’ils ont tous en commun, que sont :

  • La bande passante BW (Hz) : cela correspond à la bande de fréquence dans laquelle les signaux sont correctement transmis.
    • Exemple : la bande de fréquence où l’oreille humaine est sensible : [20 ; 20000] Hz.
  • La portée : c’est la distance sur laquelle les informations peuvent être transportées sur le support sans subir de modifications.
  • L’atténuation (dB) : elle est proportionnelle à la longueur du câble et exprime la diminution du signal tout au long du câble.
  • Le débit binaire maximal (bit/s) : c’est la quantité maximale de données transmissible sur un support.

I.1 Supports en Fibre optique

Ils véhiculent les informations en signaux lumineux. Il existe deux types de fibre optique : monomode et multimode.

I.1.1 Fibre monomode

Avec ce type de fibre optique, les rayons lumineux sont transmis en ligne droite.

Les fibres monomodes ont un cœur optique de faible diamètre (10 µm) et sont les plus complexes à réaliser, mais offrent une très grande bande passante (10 GHz/km) et les meilleurs débits. Ils ont une gaine optique qui mesure 125 µm de diamètre et une portée de 50 km.

Fibre monomode de 2m

I.1.1 Fibre multimode

e 2m.

  1. Fibre multimode

Avec ce type de fibre optique, les rayons lumineux se transmettent avec réflexion: c’est ce qu’on appelle la dispersion.

Les fibres monomodes ont un cœur optique de 62.5 µm de diamètre et une gaine de 125 µm. Leurs portées peuvent aller de 10 à 30km.

On distingue deux types de fibre multimode :

  • Fibre multimode à saut d’indice : qui a une bande passante qui peut aller jusqu’à 50 MHz/km.
  • Fibre multimode à gradient d’indice : avec une bande passante qui peut aller jusqu’à 500 MHz/km.
Fibres multimode de 2m

I.2 Supports en cuivre

Le support en cuivre transporte des signaux électriques.

Il en existe de deux types : le câble coaxial et la paire torsadée.

I.2.1 Le câble coaxial

Il est composé de :

  • Blindage : c’est une enveloppe métallique qui permet de protéger les données transmises des parasites de l’extérieur.
  • Âme : c’est un conducteur intérieur qui est isolé et centré à l’aide d’un matériau diélectrique. Il transporte les données.
  • Gaine : c’est une enveloppe en caoutchouc, PVC ou téflon qui permet de protéger de l’environnement extérieur.
  • Isolant : c’est un matériau diélectrique qui permet d’éviter le contact entre l’âme et le blindage pour empêcher le court-circuit.

Le câble coaxial offre la meilleure bande passante, est moins sensible aux perturbations et peu couvrir une plus grande distance que la paire torsadée.

Sur une câble coaxial de longueur 1 km, des débits supérieurs à 100 Mbit/s peuvent être atteints.

Ce type de câble est utilisé sur les antennes.

I.2.2 Le câble à paire torsadée

Le câble à paire torsadée peut transporter des signaux numérique et analogique.

Il a un très faible diamètre (à 0.2 à 1 mm). C’est ce qui favorise les nombreuses perturbations et l’affaiblissement très important des signaux. Du coup, son usage est limité sur des courtes distances.

Ce type de câble est constitué d’une ou plusieurs paires de fils torsadées entre elles. Il peut être blindé ou non.

I.2.2.1 Câble à paire torsadée blindé (STP : Shielded Twisted Pair) 

Il contient une enveloppe de protection (blindage) entre les paires et autour des paires.

Le blindage permet de se protéger contre les interférences et la diaphonie. Ils sont utilisés dans les endroits électriques qui génèrent beaucoup de bruits.

Ce type de câble peut transporter le signal jusqu’à 150 à 200m sans atténuation.

Il est plus fiable, plus couteux et plus difficile à manipuler que le câble non blindé.

I.2.2.2 Câble à paire torsadée non blindé (UTP : Unshielded Twisted Pair)

Il est le plus utilisé et le plus répandu pour les réseaux locaux. Il a une portée de 100 m.

Les câbles UTP sont divisés en 7 catégories en fonction de deux facteurs : le nombre de fils dans le câble et le nombre de torsades des paires de fils.

Les paires sont torsadées pour annuler les interférences entre les fils et la gaine en PVC permet de protéger les données contre les signaux parasites.

Les catégories de câbles UTP :

  • Catégorie 1 : ce sont les câbles utilisés pour la téléphonie. Ils sont seulement dédiés à la voix.
  • Catégorie 2 : ils sont constitués de 4 paires torsadées et offre un débit de 4 Mbit/s maximum.
  • Catégorie 3 : ils sont constitués de 4 paires de fils avec 3 torsions par pied. Ils sont terminés par des connecteurs RJ11 utilisés par les réseaux téléphoniques.
  • Catégorie 4 : ils sont constitués de 4 paires fils et offre un débit de 16 Mbit/s
  • Catégorie 5 et 5e : ils sont utilisés pour les réseaux Ethernet à 100 Mbit/s. La catégorie 5e contient plus de torsades que la 5. Ils sont terminés par un connecteur RJ45.
  • Catégorie 6 : en plus du nombre supplémentaire de torsades, les câbles de catégorie 6 contiennent un revêtement en plastique permettant d’éviter au mieux les interférences. Ils sont terminés par un connecteur RJ45.

I.2.2.3 Fabrication de câbles droit et croisé 

Pour la confection de câble, il existe deux normes selon la disposition des couleurs: la norme 568A et la norme 568B.

  • Câble droit : il est utilisé pour interconnecter deux périphériques de types différents (Hôte terminal – commutateur ou commutateur – routeur). Il possède un connecteur RJ45 à chaque extrémité et sont terminés à l’identique (les deux extrémités sont 568A ou 568A.

  • Câble croisé : il est utilisé pour interconnecter deux périphériques de mêmes types (Hôte terminal – Hôte terminal ou Hôte terminal – routeur). Il possède un connecteur RJ45 à chaque extrémité, avec les broches de Tx de l’un devient celles de Rx de l’autre (l’un des extrémités est 568A et l’autre est 568B).

I.3 Tableau comparatif

II. Connexions (liaison Ethernet et point-à-point)

II.1 Connexions Ethernet

II.2 Connexions point-à-point

Une connexion point-à-point est une connexion destinée aux communications longue distance, c’est-à-dire une connexion WAN (qui interconnecte deux LAN). On l’appelle aussi ligne louée ou connexion série et est en générale propriétaire d’un Fournisseur d’Accès (FAI). Elle offre une connexion dédiée permanente en établissant un canal de communication WAN jusqu’au réseau distant :

Ce type de connexion est assuré par deux principaux protocoles de la couche liaison de données du modèle OSI : HDLC et PPP.

Il ne nécessite pas de contrôle d’accès au média et d’adresse MAC.

Une connexion point-à-point a un fonctionnement symétrique.

II.2.1 Le protocole HDLC

Le protocole HDLC (High Level Data Link Control) est un protocole synchrone de la couche liaison de données du modèle OSI développé par l’Organisation International de Normalisation (ISO) à partir de SDLC (Synchronous Data Link Control) d’IBM et a été normalisé par CCITT (UIT-T) en 1976.

Pour envoyer les données d’un site à l’autre à travers la connexion point-à-point, celles-ci sont encapsulées dans des trames spécifiques selon le type de protocole utilisé (HDLC, PPP ou autres).

HDLC utilise des types de trame spéciaux pour encapsuler les données.

II.2.1.1 Format d’une trame HDLC

  • Le Fanion (8 bits) :

Il constitue le délimiteur d’une trame. On en distingue deux : fanion de tête et fanion de queue. Ce dernier peut faire office de tête pour une autre trame.

Le fanion a pour valeur binaire 01111110.

  • Le champ Adresse (8 bits, extensible à 16 bits) :

Cela désigne l’hôte émetteur ou récepteur. Il n’y a qu’un seule champ d’adresse (pas deux champs pour source et destination).

  • Le champ Commande (8 bits, extensible à 16 bits) : Ce champ permet d’identifier :
    • Le type de trame : trame de supervision (trame S), trame d’information (trame I) et trame non numérotée (trame U) ;
    • Le numéro de séquence ;
    • Les acquittements ;
    • Le bit de commande réponse.
    • Pour plus de détails, voir les sections 2.2.1.2 et 2.2.1.3.
  • Le champ Données :

C’est un champ facultatif car sans Données, cela permet de maintenir la synchronisation entre les trames.

  • Le champ Frame Check Sequence (FCS) ou champ de contrôle (16 bits) :

Il contient le reste de la division du polynôme associé aux champs Adresse, Commande et Données du message transmis par le polynôme générateur du CCITT X16 + X12 + X5 + 1.

II.2.1.2 Format du champ « Commande »

  • N(S) : le numéro de séquence d’émission ;
  • N(R) : le numéro de séquence de réception et aussi le numéro de séquence de la prochaine trame non encore reçue.
  • Le bit P/F (Poll/Final) :

Par convention, Si le bit P/F a la valeur P, cela signifie que c’est une trame de commande. Par contre si elle a la valeur F, c’est une trame de réponse.

Le bit P positionné (P=1) signifie une obligation de répondre (avec F=1).

S’il y a une réception avec le bit P/F positionné, si le bit vaut F, cela veut dire que c’est une réponse à une commande qui a été envoyée. Par contre si cela vaut P, cela signifie qu’aucune commande n’a été envoyée avant.

  • Pour le reste des sous-champs, voir la section qui suive (section 2.2.1.3)

II.2.1.3 Les catégories de trame HDLC

Il existe trois (3) catégories de trames :

  • Les trames d’information :

Les trames I permettre le transport des données.

Le récepteur peut utiliser le même type de trame pour acquitter la trame d’information reçue : c’est le concept de piggybacking.

  • Les trames de supervision :

Comme son nom l’indique, les trames S permettent de superviser les échanges de trames I.

Elles sont utilisées dans les envois d’acquittement et les demandes de suspension temporaire.

On distingue quatre (4) types de trames de supervision, codées dans le sous-champ type du champ Commande, en fonction de la trame (commande ou réponse) :

RR (Received & Ready) : elle est utilisée dans l’acquittement. Sa valeur est 00.

RNR (Received & Not Ready) : elle est utilisée pour le contrôle de flux et la suspension des transmissions. Sa valeur est 01.

REJ (Reject) : utilisée dans la protection contre les erreurs et la demande de retransmission de trames de n° supérieur ou égale à N(R). Sa valeur est 10.

SREJ (Selective Reject) : utilisée dans la protection contre les erreurs et la demande de retransmission de trames de n° = N(R). Sa valeur est 11.

  • Les trames non numérotées (Unnumbered) :

Les trames U permettent l’établissement et la fermeture des connexions.

Elles peuvent aussi être utilisées dans le traitement des erreurs liées aux protocoles.

Le sous-champ MMMMM du champ Commande permet de coder le type de trame non numérotée et possède 32 valeurs possibles, dont les plus connues :

11100 qui signifie SABM (Set Asynchronous Balanced Mode) : pour établir une liaison en mode équilibré pour un format normal.

01111 qui signifie SABME (Set Asynchronous Balanced Mode Extended) : identique à la précédente mais pour un passage en format étendu (numérotation modulo 128).

00010 qui signifie DISC (Disconnected) : pour une demande de déconnexion.

00110 qui signifie UA (Unnumbered Acknowledgement) : pour l’acquittement d’une trame non numérotée.

10001 qui signifie FRMR (Frame reject) : pour informer la réception d’une trame qui n’a pas pu être accepté.

11000 qui signifie DM (Disconnected Mode) : pour indiquer la libération de connexion.

II. 2.1.4 Les différentes versions du protocole HDLC

Le protocole HDLC a différentes versions que sont :

  • LAP (Link Access Protocol) : ce protocole fonctionne sur sollicitation du primaire ;
  • LAP-B (LAP Balanced, mode équilibré) : ici, chacun peut devenir primaire pour émettre des commandes ;
  • LAP-D (D pour canal D) : similaire au LAP-B, il est utilisé dans les réseaux numériques RNIS (transport de la signalisation) ;
  • LAP-M (M pour modem) : dérivé de LAP-D, ce protocole est conçu pour des connexions PC-Calculateur hôte et est utilisé aussi dans les modems conforme à l’avis V42 et V42bis ;
  • LAP-X : mode semi-duplex dérivé de LAP-D, ce protocole est utilisé dans le Télétex.

II. 2.1.5 HDLC sous les environnements multi protocoles

HDLC est un protocole de liaison point-à-point, mais ne peut pas distinguer les données d’un protocole X de celles d’un autre protocole Y utilisés par deux applications sur une même liaison de communication. Donc, il ne peut être utilisé que dans les environnements monoprotocoles.

Pour intervenir sur ce problème, il existe deux solutions :

  • Cisco HDLC : Cisco a mis en œuvre une extension du protocole HDLC (cHDLC) pour résoudre ce problème et a permis à de nombreux fournisseurs d’équipements de l’implémenter ;
  • PPP : un champ appelé Protocol_ID a été inséré entre le champ Commande et le champ Données pour donner naissance au protocole PPP (Point-to-Point Protocol). Ce champ indique le protocole utilisé par les données transportées dans le champ Données : on dit alors que le protocole X ou Y est encapsulé dans PPP. Pour plus de détails, voir la section II.2.2.

II.2.2 Le protocole PPP

III.