Transmission de Donnees

Université de Yaoundé I

Ecole Nationale Supérieure

Polytechnique B.P. 8390 Yaoundé

Tél. / Fax : (237) 2224547

LABORATOIRE D'ÉLECTRONIQUE ET DE TRAITEMENT DU SIGNAL (LETS)

www.lets.africa-web.org

Unité de Valeur DTRN401-01

Réseaux de télécommunications et

transmission de données*

Emmanuel TONYE Professeur

Septembre 2005

* Texte tiré de l’ouvrage collectif <<Problématique de l’informatisation des processus électoraux en Afrique>>, paru chez L’Harmattan, Paris, France en 2004, sous la direction d’Alain Nkoyock ;

et augmenté d’un exemple complet d’application de l’analyse multicritère

2

Sommaire

Introduction I. Etat des lieux du réseau des télécommunications au Cameroun

I.1. Les réseaux de transmission I.1.1. Camtel et les réseaux de transmission I.1.2. Les réseaux des mobiles des sociétés Orange et MTN

I.2. Les réseaux de commutation I.3. Les réseaux de services

II. Les technologies actuelles des réseaux étendus II.1. Les critères de classification des réseaux téléinformatiques

II.1.1. La distance et le débit II.1.2. La topologie II.1.3. Les modèles d’architecture de communication II.1.4. Le mode de gestion II.1.5. Les techniques de transfert

II.2. Réseaux WAN et technologies actuelles II.2.1. Les lignes spécialisées II.2.2. Le modem analogique (Analog Modem) II.2.3. Le Réseau Numérique à Intégration de Service

(RNIS) II.2.4. La technologie TDM II.2.5. Les nouvelles variantes des technologies

Ethernet : LRE et le 10 Gigabit Ethernet II.2.6. Les technologies xDSL II.2.7. Le modem câble II.2.8. X.25 et Frame Relay (Relais de trames) II.2.9. POS et ATM sur SDH/SONET II.2.10. Les réseaux de transmission par faisceaux hertziens

II.2.10.1. Les satellites et la technologie VSAT II.2.10.2. Les réseaux sans fil

III. L’interconnexion des unités administratives au Cameroun : un descriptif sommaire du modèle MEDUSE

III.1. La méthodologie III.1.2. L’exploitation du modèle MEDUSE III.1.3. Un exemple complet

Conclusion Eléments de bibliographie

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Introduction

Les nouvelles attentes et les nouvelles possibilités en matière de production et de distribution de l’information amènent les Etats à proposer et fournir aux citoyens et aux entreprises les services publics à valeur ajoutée. Les différents programmes de réforme de l’Etat, de gouvernance et/ou de décentralisation administrative engagés partout en Afrique montrent l’ambition des services publics de faciliter le passage des administrations proposant des services cloisonnés vers celles offrant des services en réseau. Le Cameroun s’est aussi engagé dans cette voie au regard de nombreux projets TIC engagés dans plusieurs secteurs de l’administration (finance, éducation, santé, système électoral, justice et police, etc). Qu’il s’agisse du SIGIPES (Système informatique de gestion intégrée des personnels de l’Etat et de la Solde), du SIGIFI (Système informatique de gestion intégrée des finances publiques), du GUCE (Guichet unique électronique des opérations du commerce extérieur), de l’informatisation du fichier électoral, tous les projets suscités ont pour ambition de couvrir l’espace national en interconnectant toutes les structures administratives concernées. Ils s’appuient donc en général sur l’infrastructure téléinformatique, mais de manière singulière aux réseaux étendus encore appelés technologies WAN (Wide Area Network). Dans tous ces projets comme dans celui qui motive cette contribution, à savoir l’informatisation du système électoral, les décideurs font face à des difficultés dans le processus de prise de décision : étant donnée une structure administrative, choisir la meilleure technologie WAN disponible sur le marché. Ce choix dépend de plusieurs facteurs ou critères : le type de connexion des structures administratives avoisinantes ; les différentes technologies WAN disponibles sur le marché, leurs spécificités et leurs coûts ; les différentes contraintes organisationnelles, financières, technologiques et environnementales du pays. Conséquence, les initiatives en cours de mise en place des plates-formes techniques débouchent le plus souvent sur de véritables gouffres financiers pour des résultats finalement insuffisants et des solutions technologiques inappropriées aux besoins des administrations publiques.

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Les réflexions visant à rationaliser ce type de choix ont été longtemps engagées par la communauté scientifique et des modèles d’aide à la prise de décision ont été appliqués dans de nombreux domaines. Le modèle MEDUSE (Méthode d’aide à la décision par l’utilisation de SIG pour l’interconnexion de l’administration camerounaise) ici proposé, est une adaptation au problème posé des modèles décisionnels existants. Il est basé sur l’utilisation combinée des réseaux de télécommunications étendus, des bases de données, des Systèmes d’information géographique (SIG) et des méthodes d’analyse multicritère. La connaissance des différentes technologies WAN en vente sur le marché et des différents réseaux télématiques disponibles dans le pays permet, étant donnée une unité administrative située dans un coin du Cameroun, de choisir la meilleure technologie permettant de la relier ou de l’interconnecter au réseau des télécommunications national.

Cette contribution est subdivisée en trois parties : l’état des lieux du réseau des télécommunications au Cameroun (I) ; les différentes technologies des réseaux étendus actuellement disponibles sur le marché (II) ; la méthodologie d’élaboration du modèle décisionnel MEDUSE (III).

I. Etat des lieux du réseau des télécommunications au Cameroun

Le réseau des télécommunications est l’ensemble des moyens mis en œuvre pour permettre à des usagers distants d’échanger entre eux des informations avec un délai aussi court que possible1. Avec la révolution des nouvelles technologies, ce terme est utilisé dans beaucoup de contextes, ce qui malheureusement ne permet plus de saisir son sens réel. C’est ainsi que pour permettre la bonne compréhension du texte, nous décrirons les réseaux de télécommunications au Cameroun2 en trois grandes classes3 à savoir,

1 César Macchi et co., « Transport et traitement de l’information dans les réseaux et systèmes téléinformatiques et télématiques », Dunod, 1997, p. 42. 2 La quasi-totalité des informations sur l’état des lieux des télécommunications au Cameroun sont issues des compilations faites par les auteurs à partir des documents de la Cameroon Telecommunications (Camtel), de la Cameroon Radio and Television (CRTV), de l’Agence de régulation des télécommunications (ART) et du

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les réseaux de transmission, les réseaux de commutation et les réseaux de services.

I.1. Les réseaux de transmission

Camtel et les deux opérateurs des mobiles à savoir, MTN et Orange4, gèrent cette classe de réseaux au Cameroun. L’opérateur historique, Camtel, a la charge des réseaux câblés dont la fibre optique Sat3, le réseau téléphonique fixe et le réseau en faisceaux hertziens (FH) qu’utilisent également la CRTV5 pour ses transmissions radiophonique et télévisuelle. Les communications entre utilisateurs mobiles sont possibles grâce aux transmissions satellitaires (GSM).

I.1.1. Camtel et les réseaux de transmission

a) les réseaux téléphoniques filaires et hertziens

Les liaisons de transmission gérées par Camtel sont constituées de circuits internationaux par satellite, d’un peu plus de 5.000.000 km de faisceaux hertziens (4.176.140 km analogiques et 820.010 km numériques-PDH), de 100.000 paires de câbles environ et de quelques liaisons urbaines à fibre optique à Yaoundé et à Douala.

Plan national sur les infrastructures de l’information et de la communication (ou Plan NICI) élaborée par la Commission économique des Nations Unies pour l’Afrique. 3 Le lecteur intéressé est invité à lire la classification des types de réseaux de télécommunications faite par Guy Pujolle dans la 3e édition de son livre à succès « Les Réseaux » ; Eyrolles, 2000, p.3. 4 Orange, anciennement connu sous le nom de la Société camerounaise de mobiles (SCM) est titulaire d’une licence cellulaire GSM 900 depuis le 07 juillet 1999. Elle est une société anonyme de droit camerounais, détenue à 97,30% par France Câble Radio, filiale de France Télécom. La Mobile Telephone Networks Cameroon (MTN Cameroon) est une société à capitaux sud-africains ; elle a racheté Camtel-Mobile, société à capital public. MTN Cameroon est attributaire d’une licence cellulaire GSM 900 depuis le 15 février 2000. 5 La CRTV est une entreprise de droit public avec autonomie de gestion (ordonnance N°86/005 du 26 avril 1986 relative à la création de l’Office de la Télévision camerounaise et loi N°87/020 du 17 décembre 1987 portant création de la CRTV).

6

Les réseaux de transmission entre Douala-Buéa et Douala-Yaoundé sont équipés de faisceaux hertziens numériques. Entre Douala et Yaoundé, il existe deux liaisons établies sur deux routes distinctes de manière à constituer une boucle hertzienne permettant d’assurer la sécurisation de cet important axe de transmission. L’artère Yaoundé-Douala par Édéa transporte un débit de 3,34 Mbits/s tandis que celle de Yaoundé-Douala passant par Bana transporte un débit de 2,34 Mbits/s. La liaison Douala-Buéa transporte elle aussi un débit de 2,34 Mbits/s.

Les autocommutateurs de Douala et ceux de Yaoundé sont distinctement interconnectés par des fibres optiques de 140 Mbits/s et 565 Mbits/s ou les FH de 34 Mbits/s. Deux stations terriennes sont installées à Douala et à Yaoundé (Zamengoe) et assurent la connexion du Cameroun avec le monde. Le restant du réseau de transmission national est équipé du faisceau hertzien analogique d’environ 5000 km desservant 68 stations relais et 54 stations terminales. Les liaisons ont une capacité maximale de 1260 voies. Elles transportent aussi la télévision et sont généralement équipées de trois canaux (téléphone, télévision, canal de secours commun). Camtel gère également trois stations terriennes avec les antennes de classe A, un hub pour le développement des services de transmission de données privées utilisant les antennes VSAT et un réseau de téléphonie privée utilisant la technologie Fast-Com.

Le réseau téléphonique commuté (RTC) a connu une évolution importante à partir de 1990 avec la mise en œuvre du projet de modernisation et d’extension des réseaux de télécommunications de Douala et Yaoundé. C’est un réseau de câbles d’une capacité d’environ 142.000 lignes et 44 centraux téléphoniques. Il s’articule autour de deux centres de transit internationaux, deux centres de transit nationaux, 10 centres de transit régionaux, 43 centres à autonomie d’acheminement et près de 100 centres de téléphonie rurale. La desserte téléphonique des localités rurales est faite par des systèmes à concentrateurs ou par des systèmes radio à accès multiples. Le pays compte environ 120 localités raccordées au téléphone parmi lesquelles 80 sont dans les zones rurales.

Par rapport au réseau de transmission audiovisuelle, la télévision et le signal de la radiodiffusion sont acheminés entre les villes par le réseau téléphonique commuté. Chaque province dispose d’un émetteur en modulation de fréquence ou FM (Frequency Modulation) exploité par la CRTV. Pour la branche audiovisuelle, il

7

existe 37 émetteurs radio FM (100W à 10Kw) fonctionnels à près de 90%, 14 émetteurs en modulation d’amplitude ou AM (Amplitude Modulation) dont 02 seulement en fonctionnement (100Kw ondes courtes du poste national et 4Kw ondes moyenne de Buéa) et 32 centres d’émission TV pour 64 émetteurs (10w à 10Kw)6.

La possibilité de connecter les abonnés sur le backbone de transmission des données n'est possible que dans les villes de Douala, Yaoundé, Buéa, Limbé, Tiko, Kumba et Muyuka. A travers les faisceaux numériques, il aurait été possible d'offrir des connexions directes dans des villes telles que Bafoussam, Garoua, Ngaoundéré, mais l'instabilité des faisceaux et la mauvaise qualité de transmission sur ces liaisons les rendent presque inexploitables pour des liaisons de transmission de données, un problème que le prolongement de la fibre optique SAT3 vise à résoudre.

b) Le réseau fibre optique au Cameroun : prolongement du réseau

transcontinental SAT3

i) L’accès international

Le premier système de câbles sous-marins à fibres optiques reliant l’Afrique, l’Europe et l’Asie dénommé SAT3/WASC/SAFE7 est un réseau transcontinental long de 28.800 km reliant le Portugal, l’Espagne, le Sénégal, la Côte d’Ivoire, le Bénin, le Nigeria, le Cameroun, le Gabon, l’Angola, l’Afrique du Sud, la France (Ile de la Réunion), l’Ile Maurice, l’Inde et la Malaisie (cf. figure 1). Ce câble permet à neuf pays africains, dont le Cameroun, d'accéder au haut débit et d'être directement connectés entre eux. Les terminaisons du système au Portugal et en Espagne pour l’Europe, en Inde et en Malaisie pour l’Asie, permettent aux opérateurs d’accéder au réseau 6 Cf. Cameroon Radio and Television, « Actes du Séminaire Atelier sur la Culture d’Entreprise à la CRTV ». 7 Le système SAT3/WASC/SAFE (South Atlantic cable N°3/West African Submarine Cable/South Africa Far East) est subdivisé en deux segments à savoir SAT3/WASC qui passe dans le fond marin de l’océan atlantique et SAFE qui passe par l’océan indien. Le segment SAT3/WASC mesure 15000 km de long et celui de SAFE mesure 13800 km de long. La longueur totale des deux segments est donc de 28.800 km. Le segment SAT3/WASC a été inauguré officiellement le 27 mai 2002 par le Président sénégalais Abdoulaye WADE. Le lecteur intéressé peut avoir les détails sur le site web du câble : www.safe-sat3.co.za consulté pour la dernière fois en octobre 2003.

8

mondial des câbles sous-marins numériques connectant la quasi totalité des régions du globe.

Pays Terminaux

1. Portugal2. Espagne (Canaries)3. Sénégal4. Côte d'Ivoire5. Ghana6. Benin7. Nigeria8. Cameroun9. Gabon10. Angola11. Afrique du sud12. Afrique du sud13. France (Réunion)14. Maurice15. Inde16. Malaisie

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SAT-2

2

SAT-3/WASC/SAFE

Figure n°1 : le câble SAT3/WASC/SAFE (source : www.safe-sat3.co.za, Octobre 2003)

D’une durée de vie de vingt cinq ans, le câble est constitué de deux paires de fibres configurées en anneaux aplatis offrant au réseau une robustesse et une fiabilité optimale et pouvant acheminer près de 6 millions de conversations téléphoniques simultanées. Ce système qui utilise les techniques les plus modernes8, offre les capacités suivantes :

• SAT3/WASC : 2 paires de fibres d’une capacité initiale de 20 Gigabits/s extensible à 120 Gigabits/s à terme ;

• SAFE : 2 paires de fibres d’une capacité initiale de 10 Gigabits/s extensible à 130 Gigabits/s à terme.

La capacité globale du trafic entre le Cameroun et l’étranger qui était théoriquement de 600 circuits pouvant être portée à 3000 par les techniques de compression va être quasiment multipliée par 2000.

8 La Hiérarchie Numérique Synchrone (SDH) et le multiplexage dense de longueurs d’ondes ou Wave length Division Multiplexing (WDM).

9

SAT3 désenclavera électroniquement non seulement les coins les plus reculés du Cameroun, mais il permet également au pays de soutenir les efforts de ses voisins dans le processus d’appropriation des TIC en cheminant la fibre optique le long du pipeline Kribi (Cameroun) à Doba (Tchad) dans un premier temps. Par ailleurs, l’installation de SAT3/WASC vise à augmenter la bande passante actuelle du réseau téléphonique international satellitaire entre Camtel (Cameroun) et Socatel (Centrafrique), à un débit d’au moins 4Mbits/s.

ii) Le réseau national en fibre optique

Le point d’atterrissement du câble SAT3/WASC/SAFE sur le sol camerounais est à Douala (Bonabéri) à 7km de Bépanda où se trouvent les installations techniques de Camtel. Il est sur une longueur d’onde d’une capacité de 2,5 Gbits/s. La capacité totale allouée au Cameroun est de 538.604 MIU*Km, avec une capacité d’extension de 263.410 MIU*Km9. L’accession du Cameroun à ce câble optique sous-marin permet à Camtel de répondre à la demande nationale sur les TIC. Les améliorations porteront sur le réseau d’accès aux commutateurs de la liaison interurbaine. Une fibre optique sécurisée entre Douala et Yaoundé par Edéa et par Bafoussam. La liaison fibre optique reliant le Sud et le Nord du pays sur l’emprise du pipeline Tchad-Cameroun avec 28 points de sortie au total10, comme l’indique la figure n°2.

9 MIU (Minimum Investment Unit) 10 Ces points de sortie sont repartis sur trois dorsales : Kribi, Lolodorf, Ngoumou, Mbalmayo, Mbankomo, Obala, Batchenga, Nanga Eboko, Belabo, Goyoum, Mabele, Meidougou, Nana, Gangi, et Doba ; Douala, Nkongsamba, Bafoussam, Bamenda, Foumban, Nfengou, Mayo-Dinga et Banyo ; Ngaoundéré, Garoua, Maroua et Kousseri.

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DoualaBuéa

Bafoussam

Bamenda

Ebolowa

Bertoua

Garoua

Maroua

Ngaoundéré

YaoundéBoum Yebel

Mbankomo

Goyoum

Mabele

Meidougou

Nana

Gangi Baibokoum

Komé

Doba

Kousséri

Mora

Yagoua

Kaélé

Mokolo

Guider

Meiganga

Tibati

Banyo

Batouri

Yokadouma

Abong Mbang

Nanga Eboko

AkonolingaMfou

MbalmayoNgoumou

Sangmélima

Ambam

Kribi

Edéa

Eséka

Bafia

Limbé

Yabassi

Nkambe

WumFundong

Kumbo

NdopMbengui

Foumban

BandjounBaham

BangantéBafang

Dschang

FontemMamfé

NkongsambaBamgem

Kumba

Mumdemba

Monatélé

PoliTcholliré

Tignère

Ntui

Village&V

Chef lieu de département#

Chef lieu de province#Y

Tracé du pipeline

Fibre optique

Point de sortie de Sat3ü

Voie ferroviaire

Limite du pays

Légende

Figure n° 2 : Simulation du tracé de la fibre optique (source :MEDUSE11)

- le long du pipeline Kribi-Doba, actuellement réalisé sur le terrain ; - Douala-Kribi, tracé théorique ;

- Douala-Mayo et Nana-Kousséri, 2 dessertes programmées de CAMTEL Note : Doba se trouve en République Centrafricaine

11 Nkoyock A., Tonye E. « Analyse multicritère, Cartographie et Systèmes d’Information géographique des réseaux de télécommunications : un modèle décisionnel basé sur le cas du Cameroun », à paraître.

11

I.1.2. Les réseaux des mobiles des sociétés Orange et MTN

a) Aspects techniques

L’environnement des télécommunications s’est libéralisé au Cameroun grâce à la loi 98/014 du 14 juillet 1998 régissant les télécommunications dans le pays. A partir de cette date, l’État se désengage progressivement de l’exploitation et de la fourniture des services au profit du secteur privé. Le secteur est ouvert à la concurrence et ce, sous le contrôle de l’Agence de régulation des télécommunications (ART). Chacun des deux opérateurs de mobiles dispose de deux centraux de téléphonie mobile (à Yaoundé et à Douala) et à travers un certain nombre de stations de bases situées dans les dix provinces, les principales aérogares et les principaux axes routiers. En juin 2002, la téléphonie mobile couvrait les dix chefs lieux de provinces, plusieurs chefs lieux de départements et d’arrondissements. Il est à noter que dans le respect des dispositions de leurs cahiers de charges respectifs, les opérateurs de téléphonie mobile proposent le partage des pylônes, des alimentations en énergie et d’autres prestations. Ceci peut être d’une grande utilité lors de l’interconnexion des unités administratives où ces opérateurs sont d’ores et déjà installés.

12

b) Coûts d’accès b.1) Tarifs locaux Tarifs ORANGE MTN Particuliers Particuliers Heures

pleines Heures creuses

ClassiqueΨ Heures pleines

Heures creuses

Super heures creuses

Prepaid sans contrat

250 200 230 240 200 180

210 160 190 200 180 140 Prepaid avec contrat 180 100 150 Entreprises Entreprises Heures

pleines Heures creuses


Heures pleines

Heures creuses


prepaid 180 180 120 80 postpaid 101/119/150γ 100/140∗ 100/140* 80/140* Tableau 1 : Coûts des tarifs locaux des réseaux mobiles au Cameroun (source : enquêtes auprès des opérateurs)

Ψ tarif invariable en fonction des heures. γ : a/b/c : a, b et c représentent respectivement le tarif inter-flotte, le tarif dans le réseau Orange et le tarif vers les autres opérateurs. ∗ a/b : a et b représentent respectivement le tarif à l’intérieur du réseau MTN et le tarif vers les autres opérateurs.

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b.2) Tarifs internationaux des réseaux mobiles Pays ORANGE MTN Tarif classique

Heures pleinesHeures creuses

Europeη France/fixe 500 450 450

France/mobile 500 600 550 Suisse/fixe 500 450 450 Suisse/mobile 500 800 750 Royaume Uni/fixe 500 450 450 Royaume Uni/mobile 500 800 750 Reste de l’Europe 500 800 750 Amérique Etats-Unis 500 500 500 Canada 500 500 500 Reste de l’Amérique 900 900 Afrique 500 600 550 Reste du Monde 750 900 750 Super heures creuses 500

Tableau 2 : Coûts des tarifs internationaux des réseaux mobiles au Cameroun (source : enquêtes auprès des opérateurs)

I.2. Les réseaux de commutation

La meilleure compréhension de ce type de réseaux au Cameroun nécessite l’analyse du matériel d’accès utilisé par Camtel, la CRTV et les sites techniques des opérateurs des mobiles12.

Le réseau de commutation de l’opérateur historique comporte des commutateurs électromécaniques et des commutateurs numériques. Les commutateurs électromécaniques comportent 25 unités d’abonnés pour une capacité totale de 27.800 lignes et 7 unités de 2.504 circuits au total et assurant le transit national. Les commutateurs numériques sont constitués de deux unités de type EWSD installées à Yaoundé et à Douala pour le transit national et offrant une capacité totale de 9.157 circuits, de deux unités de type MT20 de 2.384 circuits installées l’une à Douala et l’autre à Yaoundé

η tarif unique Postpaid Entreprises Orange : 450 FCFA. 12 Les informations sur les sites techniques des opérateurs historiques n’ont pas été intégrées dans cette étude.

14

pour le transit international ; de dix unités d’abonnés de type EWSD offrant une capacité de 92.600 lignes installées dans les deux villes à raison de cinq unités à Yaoundé et Douala ; et d’une unité de type Alcatel 1000 E10 de 10.000 lignes installées à Buéa.

I.3. Les réseaux de services

Le marché camerounais des télécommunications repose sur la fourniture du service téléphonique fixe -- décrit dans la section réservée aux réseaux de transmission --, des services téléphoniques mobiles, des services de transmission de données, des services Internet et d’autres services (radiomaritime, satellite, des câblo-opérateurs).

a) les services des mobiles

Les principaux services mobiles offerts au public sont de deux

types à savoir le service de radiotéléphonie cellulaire GSM900 et le service des réseaux de radiocommunication à ressources partagées (3RP). Le service de radiotéléphonie cellulaire GSM900 est fourni par Orange et MTN. Le service des réseaux de radiocommunication à ressources partagées (3RP) est fourni aux entreprises par MTN qui a acquis les infrastructures de la défunte société publique Camtel-Mobile. Ce service est fourni grâce aux équipements installés à Yaoundé, Douala, Bafoussam, Garoua et Ngaoundéré. Chaque opérateur a une capacité d’environ 600.000 lignes. Au 31 décembre 2002, ces deux opérateurs avaient activé respectivement 325.000 et 300.000 lignes.

b) les services de transmission des données Les services de transmission de données suivants sont fournis

au public : le télex, la télégraphie, et la transmission des données par paquet. Ces services sont fournis par Camtel. Le télex est fourni au moyen de deux centraux télex nationaux et internationaux situés à Yaoundé et à Douala d’une capacité de 3488 lignes dont 720 sont déportés dans d’autres villes du pays. Le service de transmission des données par paquet est fourni par le biais du réseau dénommé Campac (Cameroon Packet network). Campac utilise la norme X.25 et est

15

composé de quatre nœuds installés à Douala, Bafoussam, Yaoundé et Garoua. Des concentrateurs de terminaux asynchrones PAD13 (Packet Assembler Desassembler) ou ADP (assembleur désassembleur de paquets), sont raccordés aux différents nœuds du réseau pour permettre l’accès par le réseau téléphonique commuté. Une liaison spécialisée par satellite à 9.600 bits/s assure les communications internationales. Cette liaison relie le réseau Campac au nœud de transit international situé à Paris par lequel transitent les communications vers d’autres réseaux X.25. Les services télégraphiques s’appuient sur 120 stations radio et un réseau Gentex rencontré dans les localités desservies par un autocommutateur.

Les services offerts par Campac sont les liaisons X.25 et les liaisons spécialisées point à point urbaines et interurbaines. Les débits et les coûts associés à ces liaisons sont résumés dans les tableaux ci-dessous.

DEBITS (Kbits/s) PRIX( en FCFA) 9.6 112.193

19.2 157.070 64 246.825

128 392.000 256 673.000 512 1.065.833 1024 1.795.088

Tableau 3 : Coûts des liaisons spécialisées urbaines CAMPAC (source : enquêtes auprès des opérateurs)

LIAISONS DEBIT (Kbits/s) PRIX (en FCFA) 9,6 198 500 19,2 277 900 64 436 700 128 394 750 256 1 191 000 512 1 885 000

DOUALA - LIMBE DOUALA - EDEA

1024 3 176 000 9,6 309 700 19,2 371 640 64 817 610 128 1 300 000 256 2 224 000 512 3 515 725

DOUALA - BAFOUSSAM DOUALA - YAOUNDE

1024 5 886 792 Tableau 4 : Coûts des liaisons spécialisées interurbaines CAMPAC (source :

enquêtes auprès des opérateurs)

c) les services Internet

13 Les PAV sont aussi utilisés.

16

Les services Internet sont ouverts au public grâce à 29

fournisseurs de services parmi lesquels Camtel14. Le réseau Internet de Camtel se limite à deux nœuds d’accès Internet installés à Yaoundé et à Douala qui offrent un débit de 2 Mbits/s. Le support utilisé pour le développement des services Internet est le même que celui utilisé pour le téléphone fixe. Les connexions offertes aux clients d’accès distants sont de 28 Kbits/s. Camtel offre également des lignes spécialisées et des liaisons sans fil à travers son backbone national aux sociétés et fournisseurs d’accès Internet à 64 Kbits/s et 128 Kbits/s. La possibilité de connecter les abonnés sur le backbone n’existe pas dans les autres villes en dehors de Yaoundé et Douala à cause de la non numérisation du support et de la médiocre qualité de celui-ci. C’est donc à travers ces deux villes que les autres villes se connectent au réseau des réseaux. Les fournisseurs privés des services Internet ont mis en place leur propre nœud en utilisant les antennes VSAT. Ils sont présents à Yaoundé et à Douala, mais aussi dans d’autres villes de province. C’est le cas à titre d’exemple des universités d’Etat, avec leur accès Internet par VSAT à Buéa, Douala, Dschang, Ngaoundéré et Yaoundé.

d) les autres services Ces services sont essentiellement constitués de la

radiomaritime, des services satellites et de la câblo-distribution. La radiomaritime est un service ouvert aux navires par Camtel au moyen de la station côtière installée à Douala. Elle est composée de 7 émetteurs/récepteurs (2 en MF, 2 en HF et 3 en VHF) pour les correspondances publiques, les mouvements des navires, les opérations portuaires, la détresse et la sécurité en mer. Elle offre la téléphonie, la télégraphie et le télex. Les services satellites sont essentiellement ceux offerts par Camtel pour la location ou la vente des terminaux GMPCS (Global Mobile Personal Communications by Satellite), avec facturation prépayée des communications. Le secteur privé de l’audiovisuel se caractérise par la prédominance de la câblo-redistribution des signaux audiovisuels captés par satellite notamment en ce qui concerne la télévision. Pour ce qui est de la radio, il existe

14 Agence de régulation des télécommunications, « Rapport d’activités », juillet 2000-juin 2001. Nul doute que ce chiffre a augmenté au cours de l’année 2002 et début 2003.

17

plusieurs radios FM notamment à Douala et à Yaoundé. Les services vocaux sont offerts par les fournisseurs privés pour des renseignements sur les services de garde (pharmacies, cliniques, etc.) et la consultation des comptes bancaires. En octobre 2003, on comptait 151 cybercafés sur la seule ville de Yaoundé.

II. Les technologies actuelles des réseaux étendus

Cette section a pour objectif de donner une vision globale de l’ensemble des technologies disponibles actuellement pour les réseaux étendus (WAN15), d’évaluer leur importance, notamment par rapport aux usages qui peuvent en résulter dans le cadre de l’interconnexion des unités administratives et enfin d’analyser les contraintes technico-économiques liées à leur déploiement au Cameroun. Nous ne nous intéresserons pas aux technologies utilisées dans le déploiement des réseaux locaux (LAN) et les réseaux métropolitains (MAN), même si l’évolution ultra rapide et la convergence entre les différentes technologies rendent de plus en plus difficile la distinction entre ces trois concepts. Pour cette dernière raison, quelques notions des LAN et des MAN seront souvent et de façon sommaire, abordées.

II.1. Les critères de classification des réseaux téléinformatiques

Parmi les critères généralement utilisés pour classifier des réseaux téléinformatiques, on trouve notamment la distance, le débit, la topologie, le modèle d’architecture de communication, le mode de gestion (public ou privé) et la technique de transferts d’informations.

15 Cette classification est inspirée du cours de formation de Cisco Systems Inc intitulé « Designing for Cisco Internetwork Solutions, ver. 1.0 » ; Vol. 2 ; 2002. qui prépare aux certifications CCDA (Cisco Certified Design Associate) et CCDP (Cisco Certified Design Profesional). C’est l’une des classifications les plus à jour et à partir de laquelle on dispose des solutions pratiques directement « implémentables ».

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II.1.1. La distance et le débit

La distance (ou la taille) et le débit sont deux paramètres usuels utilisés pour caractériser un réseau téléinformatique. L’unité de mesure de la distance dans les réseaux est le mètre et celle du débit est le bit par seconde (bps ou bit/s). La distance permet de distinguer les réseaux en trois grandes classes16 à savoir les réseaux privés (Local Area Network ou LAN), les réseaux métropolitains (Metropilitain Area Network ou MAN) et les réseaux étendus (Wide Area Network ou MAN).

Un LAN par exemple, est un réseau local utilisant des installations privées sur une courte distance (généralement inférieure à 1 km entre deux stations) avec un débit allant jusqu’à 1 Gbits/s17. Les LAN utilisent les technologies Ethernet, Token Ring ou ATM18.

Par contre, un MAN est composé de vastes LAN et utilise des installations privées ou celles des opérateurs de télécommunications. Il peut couvrir un campus ou une ville (quelques dizaines de km) à un débit équivalent à celui d’un LAN. Les technologies utilisées dans les MAN sont le FDDI19 (100 Mbps), le DQDB20 (140 Mbps), l’ATM (155 ou 622 Mbps) ou le Gigabit Ethernet (1 Gbps).

Le WAN est un réseau étendu qui utilise les installations d’un ou plusieurs opérateurs de télécommunications sur une grande distance à des vitesses variant de quelques Kbits à quelques Gbits. En terme de débit, les technologies WAN peuvent se regroupées en deux grandes classes : celles qui ont un débit inférieur à 1 Mbps et celles dont le débit est supérieur à 1 Mbps. Dans la première classe, on distingue le RTC, le RNIS, X.25 et dans la seconde catégorie, on

16 On trouvera dans d’autres littératures deux autres classes à savoir les bus des ordinateurs (ISA, MCA, PCI) et les structures d’interconnexion (Fiber Channel, ATM). 17 Les produits actuels sur le marché ont un débit de 10 Mbps, 100 Mbps et 1 Gbps. 18 Les technologies ATM sont communes aux LAN, MAN et WAN. C’est d’ailleurs la même chose pour les réseaux sans fils comme on le verra dans les développements ultérieurs. 19 La technologie FDDI (Fiber Distributed Data Interface) est une technologie d'accès au réseau sur des lignes de type fibre optique. La topologie FDDI est un anneau à jeton à détection et correction d'erreurs qui ressemble de près à celle de token ring. Bien que le FDDI dispose de plusieurs années d’avance sur les autres techniques (DQDB, ATM, etc), l’offre FDDI s’oriente plutôt vers les LAN. 20 Le Distributed Queue Dual Bus est un standard de réseau sur fibre optique, compatible avec ATM et fonctionnant avec un bus double.

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retrouve les technologies xDSL, le Frame Relay, l’ATM, etc. Ces technologies WAN feront l’objet d’un examen approfondi dans la suite.

II.1.2. La topologie

Un réseau de communications est composé de terminaux, de nœuds et de liens. La structure d’interconnexion de ces éléments est appelée topologie. On distingue la topologie physique et la topologie logique. La première décrit comment les différents nœuds sont reliés entre eux. La seconde décrit comment l’information est transmise d’un noeud à l’autre. Plusieurs architectures sont disponibles : en bus, en étoile, en arbre, en anneaux et maillées. On distingue alors deux classes de réseaux : ceux en mode de diffusion (broadcast) et ceux en mode point à point (point-to-point). En mode de diffusion, chaque message envoyé par un équipement sur le réseau est reçu par tous les autres. C’est l’adresse spécifique placée dans le message qui permet à chaque équipement de déterminer si le message lui est adressé ou non. Les LAN adoptent pour la plupart le mode de diffusion sur une architecture en bus, étoile ou en anneau et les réseaux satellites ou radio suivent également ce mode de communication. En mode point à point, le support physique (le câble) relie une paire d’équipements seulement. Quand deux éléments non directement connectés entre eux veulent communiquer, ils le font par l’intermédiaire des autres nœuds du réseau. Les réseaux longue distance adoptent le mode point à point sur une architecture maillée ou en arbre.

Le choix d’une topologie dépend de plusieurs critères. Parmi ceux-ci, on distingue le nombre de stations à connecter, le volume des flux des données, le coût de déploiement, la distance entre entités communicantes, l’évolution future du réseau, la résistance aux pannes et aux lignes de secours, la facilité d’administration et du mode de connexion. Quelle que soit l’architecture physique ou logique d’un réseau, on distingue deux modes de fonctionnement différents des terminaux informatiques lors du transfert d’information : le mode connecté et le mode non connecté ou datagramme. Contrairement au mode datagramme qui n’établit pas de chemin ou circuit21 pour le 21 On distingue différents types de circuits : le circuit physique, le circuit virtuel, le circuit permanent et le circuit semi-permanent ou commuté. Le RTC utilise le circuit physique commuté alors que les lignes spécialisées utilisent les circuits physiques

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transfert d’informations, toute communication entre deux entités du réseau en mode connecté nécessite un circuit qui est établit à la connexion et libéré dès que la communication est terminée. Tous les paquets d’un message envoyés à un nœud N suivent le même chemin dans le réseau et contiennent, non pas l’adresse de N, mais le numéro du circuit. En mode non connecté, chaque équipement du réseau achemine les paquets d’un message individuellement par des chemins pouvant être différents, et en les temporisant si nécessaire. Evidemment, chaque mode de fonctionnement des terminaux informatiques a ses avantages et ses inconvénients. Le mode connecté permet une sécurisation des échanges et la négociation à l’avance des paramètres de communication (débit, qualité, etc). Malheureusement, les temps de connexion sont considérables et le multipoint n’y est pas aisé. Le mode non connecté est simple, efficace et robuste par rapport aux éventuelles pannes du réseau. Mais il a également des défauts : les paquets à l’arrivée peuvent être deséquencés, les nœuds intermédiaires nécessitent de grandes mémoires tampons et la qualité du réseau n’est pas négociée à l’avance.

II.1.3. Les modèles d’architecture de communication

Le transport des données d’une extrémité à l’autre d’un réseau nécessite un support physique ou hertzien de communication. Cependant, pour que ces données arrivent correctement au destinataire, avec la qualité de service exigée, il faut une architecture logicielle. Trois grandes architectures22 se disputent le marché mondial actuellement : la première est l’architecture provenant de la normalisation de l’ISO (International Standardisation Organisation), que l’on appelle Interconnexion des systèmes ouverts ou OSI (Open System Interconnection). La seconde est fournie par l’environnement TCP/IP, utilisé dans le réseau Internet. La troisième a été introduite par l’UIT (Union internationale des télécommunications) pour l’environnement ATM (Asynchronous Transfer Mode). permanents pendant que les réseaux X.25, ATM et Frame Relay utilisent les circuits virtuels permanents ou commutés. 22 Une description détaillée de ces architectures est faite dans l’ouvrage de G. Pujolle, op.cit, pp. 39-77. Le lecteur intéressé est invité à consulter également le livre de César Macchi et co-auteurs, « Téléinformatique : transport et traitement de l’information dans les réseaux et systèmes téléinformatiques et télématiques », Dunod, 1998, pp. 302-317.

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Le modèle de référence OSI est constitué par l’empilement de sept couches d’activités23. La majorité des technologies WAN fonctionnent au niveau des couches 1 et 2. La couche physique (niveau 1) joue un double rôle. Elle est d’abord chargée de l’interface entre les systèmes et le support physique. Mais elle est également chargée d’assurer le relais des éléments binaires transmis, c’est-à-dire qu’elle réalise la fonction d’interconnexion entre les circuits de données. La couche liaison de données (niveau 2) a pour fonction de base la gestion des trames et effectue, le cas échéant, la détection et la reprise des erreurs entre systèmes ouverts adjacents. Certaines technologies WAN, à l’instar de X.25, fonctionnent au niveau de la couche réseau (niveau 3). La fonction essentielle de cette couche est d’effectuer le relais de paquets ainsi que le routage des paquets et des circuits de données. Elle peut effectuer aussi le multiplexage, le contrôle d’erreurs et le contrôle de flux lorsque cela permet d’optimiser l’utilisation des ressources de communication.

L’architecture TCP/IP est à la source du réseau Internet. Elle a été définie dans les années 70 par la défense américaine à cause du foisonnement des machines utilisant des protocoles différents et incompatibles. Elle est adoptée par de nombreux réseaux privés, appelés intranets. Si tout le monde s’accorde à présenter la suite TCP/IP comme un modèle à plusieurs couches, le nombre de ces couches ne fait pas l’unanimité. En effet, ce modèle est généralement vu comme un modèle à 4 ou 5 niveaux fonctionnels. Dans le cadre de la comparaison du modèle TCP/IP avec le modèle de référence OSI, nous retiendrons 4 niveaux :

- la couche accès réseau qui correspond aux couches physique et liaison;

- la couche Internet (IP) qui correspond à la couche réseau ; - la couche transport qui correspond aux couches transport et

session ; - la couche application qui regroupe les couches session,

présentation et application du modèle OSI. Les deux principaux protocoles définis sont les suivants : i)

Internet Protocol (IP) est un protocole de niveau réseau (niveau 3) assurant un service sans connexion ; ii) Transmission Control Protocol (TCP) est un protocole de niveau transport (niveau 4) qui fournit un

23 Le rôle de chacune des couches ne sera pas précisé ici. Le lecteur intéressé peut consulter l’ouvrage de C. Macchi, op.cit, p.316.

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service fiable avec connexion. La première génération du protocole IP est la version 4 ou IPv4 alors que la deuxième génération est dénommée IPv6 ou IP version 624. Le protocole TCP est en mode connecté, contrairement au deuxième protocole disponible dans cette architecture, User Datagram Protocol (UDP), qui se positionne aussi au niveau 4, mais dans un mode sans connexion. Les réseaux de communication de la nouvelle génération utilisent la commutation de cellules. Le modèle s’appuie sur un mode connecté avec une commutation des petits paquets de taille fixe appelés cellules. Ce modèle a été développé pour prendre en compte les applications multimédias. L’architecture UIT-T25 peut être compatible au modèle OSI, à quelques différences près. La couche physique a des fonctionnalités un peu plus larges que la première couche du modèle OSI, qui lui permet d’améliorer la rapidité de fonctionnement. Elle peut reconnaître le début et la fin d’un paquet ATM, ce qui permet de supprimer la couche 2 dans laquelle cette reconnaissance était effectuée. La couche ATM est comparable à la couche 3 du modèle OSI alors que la couche AAL (ATM Adaptation Layer) recoupe en partie la couche transport du modèle de référence.

II.1.4. Le mode de gestion

Le secteur des télécommunications a changé radicalement dans le monde avec les lois sur le marché libre. Ces réformes législatives ont longtemps rencontré des obstacles politiques en Afrique subsaharienne, pour restreindre notre propos à cet espace 24 Au-delà des autres améliorations, la nouveauté majeure d'IPv6 est l'utilisation d'adresses plus longues qu'IPv4. Elles sont codées sur 16 octets et permettent de résoudre le problème qui mit IPv6 à l'ordre du jour : procurer un ensemble d'adresses Internet quasi illimité. IPv4 permet d'adresser 2^32=4,29.10^9 adresses tandis que IPv6 permet d'en adresser 2^128=3,4.10^38 adresses. On va même plus loin en affirmant qu’avec IPv6, le risque de pénurie d’adresses IP est écarté. En prenant en compte les estimations diverses, on obtient l’encadrement suivant où l’unité est le nombre d’adresses par mètre carré de surface terrestre (océans compris) :

1 564 ≤ nombre d’adresses disponibles ≤ 3 911 873 538 269 506 102 Le lecteur intéressé peut consulter : Bradner S.O. & Mankin A. ed., « IPng, Internet Protocol Next Generation », Addison-Wesley (IPng series), ISBN : 0-201-63395-7, Septembre 1995. 25 L’Union internationale des télécommunications – standardisation du secteur télécommunication a remplacé en 1993 le Comité consultatif international télégraphique et téléphonique (CCITT).

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géographique, « les gouvernements ne voyant aucune urgence à transformer l’environnement économique et institutionnel d’un secteur généralement rentable26 ». Aujourd’hui, dans la plupart de ces pays, le paysage des télécommunications repose sur la stricte séparation entre le régulateur et l’opérateur. Ce dernier peut être public sous la forme de monopole institutionnel de l’opérateur historique. Mais avec les changements sectoriels initiés depuis le début des années 80, on observe un désengagement progressif des Etats, sous la forme de privatisation ou d’ouverture du marché à la concurrence. Ainsi, des licences d’exploitation des réseaux privés, toutes dimensions confondues, sont vendues. Elles concernent la technologie hertzienne (réseaux VSAT, GSM, etc.), mais aussi les technologies filaires traditionnelles. Le mode de gestion devient par conséquent un critère de poids faible dans la classification des réseaux de télécommunications.

II.1.5. Les techniques de transfert

Bien que tous les critères soient importants dans la catégorisation des réseaux, les techniques de transferts d’informations, encore appelées techniques de commutation, sont parmi les meilleurs discriminants des WAN. Le mot transfert, comme le signale G. Pujolle27, indique que commutation et routage sont possibles. Dans les techniques de commutation, le chemin que suivent les paquets de nœud en nœud est toujours le même, alors que dans le routage, le paquet est routé à l’entrée de chaque nœud grâce à l’adresse complète du récepteur. Les commutateurs acheminent les paquets vers le récepteur en utilisant des références (identificateurs ou étiquettes) de circuits ou de chemin. Les routeurs utilisent une table de routage pour diriger les paquets à leurs destinations28. Il existe cinq grandes techniques de transfert que nous appellerons indifféremment par techniques de commutation : La commutation de circuits : c’est la plus ancienne des techniques. Elle consiste à construire un chemin ou circuit (physique ou virtuel) entre deux points avant le transfert des informations. Il y a donc

26 Patrick Plane, « Privatisation et ouverture des télécommunications en Afrique subsaharienne : modalités et implications des réformes », CERDI, Juin 2002, 29 p. 27 Voir G. Pujolle, op.cit. 28 Ibid, p.21.

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réservation des ressources (bande passante, mémoire, CPU, numéro des circuits virtuels dans la table de commutation, …) dans chaque nœud du réseau. Les équipements du réseau sont appelés commutateurs. Ce mode de commutation est adapté aux applications avec contraintes temporelles (téléphonie, vidéo temps réel, etc). Le RTC et le RNIS utilisent la commutation de circuit. La commutation de messages : le principe pour ce mode de commutation est assez simple. L’envoi d’un message de l’émetteur jusqu’au récepteur passe de nœud en nœud. Chaque nœud attend d’avoir reçu complètement le message avant de le réexpédier au nœud suivant. Les messages qui arrivent dans le nœud de commutation sont traités selon l’ordre d’arrivée (Premier arrivé, Premier servi ou First In First Out). C’est un mode de commutation adapté aux trafics sporadiques sans contraintes du temps. Bien qu’il y ait une meilleure utilisation des ressources puisqu’il n’y a pas de réservation, la commutation de messages présente de nombreux défauts (besoin de grande mémoire, mécanisme de contrôle de flux, temps de transfert variable et parfois long). Les réseaux d’IBM dénommé System Network Architecture (SNA) de première génération utilisent ce type de commutation. La commutation de paquets : ce mode de commutation est apparu dans les années 70 pour résoudre les problèmes d’erreurs et améliorer les performances de la commutation de messages. Avec la commutation de paquets, chaque message est découpé en morceaux de taille variable appelé paquets qui sont acheminés individuellement comme dans la commutation de messages. Chaque nœud redirige un paquet entrant vers le lien en sortie en utilisant une table de correspondance des adresses logiques des récepteurs et des routes à suivre (table de routage). Les nœuds du réseau sont appelés les routeurs. La commutation de paquets présente de nombreux avantages. Elle réduit le temps d’émission et la taille des mémoires. Elle assure également un meilleur multiplexage des paquets et une reprise sur erreurs plus efficace. Son seul défaut est qu’il est possible d’avoir le déséquencement des paquets à l’arrivée si la commutation de paquets est combinée avec le mode datagramme. Les réseaux Internet (combiné avec le mode datagramme) et X.25 (combiné avec le mode connecté) utilisent la commutation de paquets. La commutation de trames : Elle est identique à la commutation de paquets ; mais les nœuds du réseau, appelés dans ce cas commutateurs, traitent des paquets particuliers appelés trames (niveau

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2 de l’architecture OSI) tandis que les routeurs manipulent eux des paquets de niveau 3. Les tables de commutation contiennent des adresses physiques des destinataires (ou adresses MAC). Même si le principal défaut de la commutation de paquets demeure dans les réseaux à commutation de trames, cette dernière assure une meilleure rapidité de commutation. Les réseaux LAN Ethernet commuté et les réseaux WAN à relais de trames (ou Frame Relay) utilisent ce mode de commutation. La commutation de cellules : elle est identique à la commutation de trames, mais est appliquée à des trames de tailles fixes (53 octets appelé cellules). La commutation de cellules permet d’obtenir les avantages de la commutation de circuits et de la commutation de paquets si elle est combinée avec le mode connecté. Elle est adaptée aux trafics temps réels et sporadiques sans contraintes de temps. Bien que les délais d’établissement des connexions soient le principal défaut des réseaux à base de la commutation des cellules, on note de nombreux avantages. Parmi ceux-ci la réduction de la taille des mémoires tampons, la meilleure performance des nœuds (ou commutateurs) du réseau. La technologie ATM employée dans le Réseaux Numériques à Intégration de Services Large Bande (RNIS-LB) utilise la commutation de cellules.

II.2. Réseaux WAN et technologies actuelles

Les réseaux WAN couvrent de vastes étendues géographiques et constituent un ensemble de liaisons reliées aux opérateurs télécoms (organismes publics et privés) interconnectés. On classe généralement les liaisons WAN en trois grandes catégories comme l’indique la figure n°3 : 1) les liaisons dédiées (spécialisées ou louées) ; 2) les connexions commutées ; et, 3) les liaisons hertziennes :

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Réseau WAN

Dédié Commuté Liaisons hertziennes

T1/E1 fractionnéeT1/E1T3/E3

A commutationde circuits

A commutation depaquets/cellules

Modem analogiqueRNISxDSL

Modem Cable

TDMLRE et 10GBASE-XX.25 et Frame Relay

ATM sur SDH/SONET

SatelliteGSM

GPRSUMTS

802.11x

Figure n°3 : Les différentes technologies WAN disponibles (source : compilation des auteurs)

II.2.1. Les lignes spécialisées

Les lignes dédiées ou spécialisées permettent la transmission de données à moyens et hauts débits en liaison point à point ou multipoint. Les premiers liens numériques ont été développés dans les années 70. Initialement un lien T1, utilisant deux paires torsadées, permettait de transmettre dans deux sens 1,544 Mbit/s (24 canaux vocaux). Le même type de connexion E1 porte un débit de 2,048 Mbit/s (32 canaux vocaux). Les liens T1/E1 sont utilisés pour la connexion des réseaux LAN distants. C’est également une méthode de connexion à Internet pour les particuliers et les entreprises. Les liens à longue distance utilisent un câble coaxial avec des répéteurs disposés tous les 60 Km.

Les différentes normes européenne et américaine des liaisons dédiées sont résumées dans le tableau 5.

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Type Débit Norme européenne E0 64 Kbps E1 32 lignes E0 2 Mbps E2 128 lignes E0 8 Mbps E3 512 lignes E0 34 Mbps E4 2048 lignes E0 140 Mbps Norme américaine T1 1.544 Mbps T2 4 lignes T1 6 Mbps T3 28 lignes T1 45 Mbps T4 168 lignes T1 275 Mbps

Tableau 5 : Les différents types de liaisons dédiées (source : compilation des auteurs)

Au Cameroun par exemple, Camtel fournit les liaisons spécialisées filaires. Les débits et les coûts de ce mode d’accès sont résumés dans le tableau 6.

Débit

(Kbits/s) Frais étude et

établissement liaison (FCFA)

Redevances mensuelles (FCFA)

Dépôt de garantie, Consommation

(FCFA) 64 420 000 900 000 900 000

128 420 000 1 315 000 1 315 000 256 420 000 2 460 000 2 460 000 512 420 000 4 000 000 4 000 000 1024 420 000 6 000 000 6 000 000

Tableau 6 : Les coûts des liaisons spécialisées filaires à Camtel (source : enquêtes auprès des opérateurs)

II.2.2. Le modem analogique (Analog Modem)

Le modem analogique s’utilise par un usager de l’Internet pour établir une connexion sur le RTC avec un RAS (Remote Access Server) et disposer ainsi d’une couche physique (d’un moyen de transmission) pour accéder à Internet. On parle d’accès «dial-up». C’est le moyen le plus utilisé pour se connecter à l’Internet. Le modem est le périphérique utilisé pour transférer des informations entre plusieurs ordinateurs (deux à la base) via les lignes téléphoniques. Un modem est un appareil de modulation-

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démodulation. Une modulation est une conversion d’une forme de signal dans une autre. Les lignes téléphoniques utilisées pour la parole (signaux ou tonalités analogiques) ne sont pas capables de transférer des données brutes (un signal numérique). C'est pourquoi les modems convertissent les bits numériques du signal en tonalités analogiques, présentent le signal au réseau et le reconvertissent en format numérique. L’histoire des modems commence autour des années 70 avec des produits propriétaires et forts lents (300 bits par seconde). Au cours des années 80, la normalisation des modems est amorcée et les constructeurs sont amenés à assurer leur interopérabilité. Le besoin de faire communiquer entre eux les ordinateurs fait rapidement évoluer la technique et par paliers successifs. Malheureusement, les débits promis par les vendeurs des modems et les opérateurs téléphoniques sont rarement atteints. Ainsi, les débits moyens sont généralement autour de 30 Kbits/s au lieu de 56 Kbits/s affichés.

Quelques caractéristiques techniques

Le RTC a été conçu pour véhiculer la voix. Cela lui confère, si on ne le modifie pas, les caractéristiques suivantes : 1) la transmission est analogique (signal électrique) ; 2) la bande passante est limitée à 4 KHz ; 3) la liaison entre deux correspondants s’effectue par commutation de circuit (réservation du canal de communication). Lorsqu'il est connecté au RTC, un ordinateur doit utiliser un modem pour convertir ses propres signaux numériques en signaux analogiques pouvant alors être transportés par le réseau. A l’émission, le modem génère une porteuse de fréquence fixe, qu’il module en phase et en amplitude. L’inverse se produit à la réception.

La plus grande vitesse de connexion obtenue par cette méthode est de 33,6 kbits/s, voire moins en Afrique à cause de la mauvaise qualité des lignes téléphoniques.

II.2.3. Le Réseau Numérique à Intégration de Service (RNIS)

La technologie et les protocoles du RNIS ont été développés dans les années 1970 afin de résoudre les problèmes liés au transport des services numériques. Celui-ci s'effectuait en effet au travers de supports utilisés mondialement pour les réseaux téléphoniques, originellement conçus pour transporter des signaux analogiques. Les

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liens du RNIS sont capables d'émettre et de recevoir des données dans leur forme numérique native et offrent des vitesses de transmission bien plus élevées, de 64 à 128 Kbits/s pour un accès de base. Le terme RNIS ou ISDN (Integrated Services Digital Network) fait généralement référence à ces standards et protocoles, mais aussi à tous les équipements de télécommunication et de commutation concernés.


Physiquement, un accès RNIS consiste en un câble composé de 2 fils. Logiquement, cela consiste en 2 types de canaux de communication : 1) les canaux B, qui transportent les données et services à 64 Kbits/s chacun ; 2) Un canal D unique, qui transporte les informations de signalisation à 16 Kbits/s pour les accès de base (S0) ou à 64 Kbits/s pour les accès primaires (S2). Il existe deux modes d'accès au RNIS : 1) l'accès de base ou BRI (Basic Rate Interface) comporte deux canaux B, et un canal D (à 16 Kbits/s). On l'appelle aussi connexion 2B+D. Il se contente d'une ligne téléphonique ordinaire ; 2) l'accès primaire ou PRI (Primary Rate Interface), qui est défini de manière différente suivant les pays. Il requiert une ligne téléphonique spécialisée. L'accès primaire comporte, aux Etats Unis et au Japon, 23 canaux B et un canal D (à 64 Kbits/s). On l'appelle parfois « connexion 23B+D ». Il nécessite une ligne débitant 1,6 Mbits/s (normalisée sous le vocable T1). En Europe, l'accès primaire comporte 30 canaux B et un canal D (à 16 Kbits/s). On l'appelle parfois « connexion 30B+D ». Il nécessite une ligne débitant 2 Mbits/s (normalisée sous le vocable E1). Les deux types de RNIS sont destinés à des usagers ayant des besoins différents. L'accès de base est utilisé par les télétravailleurs, et les entreprises ayant à transmettre de petits volumes de données. En utilisant plusieurs lignes téléphoniques, on peut coupler plusieurs accès de base, et obtenir une bande passante multiple de 128 Kbits/s. L'accès primaire est utilisé par les entreprises ayant à transmettre de gros volumes de données. Sa bande passante est beaucoup plus large (23 à 30 canaux B au lieu de 2), et peut être allouée dynamiquement et sur demande (Bandwidth-on-demand ou BOD), c'est-à-dire que le multiplexage des canaux B peut être automatiquement réalisé en fonction des besoins des applications actives.

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II.2.4. La technologie TDM

Sur une ligne de communication formant une liaison entre deux points distants, il peut être intéressant de faire transiter en même temps les données de plusieurs clients. Plutôt que chaque client dispose de sa propre infrastructure, il est plus économique de n’avoir qu’une liaison partagée par plusieurs utilisateurs. Le multiplexage est une technique qui permet de transmettre toutes ensemble sur une liaison à haut débit, les données provenant de plusieurs liaisons spécifiques à faibles débits. A l’autre extrémité de la liaison, il faut effectuer la démarche inverse, c’est-à-dire récupérer, à partir des informations arrivant sur la voie à haute vitesse, les données des différents utilisateurs et les envoyer sur les bonnes voies de sortie. Le multiplexeur (MUX) effectue le multiplexage et le démultiplexeur (DEMUX) s’occupe du démultiplexage29.

La technologie TDM (Time Division Multiplexing) ou Multiplexage Temporel est l’une de nombreuses possibilités de multiplexage disponibles30. Elle permet d’échantillonner les signaux de différentes voies à faibles débits et de les transmettre successivement sur une voie à haut débit en leur allouant la totalité de la bande passante.

A l’inverse de la technologie TDM qui n’utilise qu’une seule longueur d’onde par fibre optique, la technologie WDM (Wavelength Division Multiplexing) met en œuvre un multiplexage de plusieurs longueurs d’onde. L’idée est d’injecter simultanément dans une fibre optique plusieurs trains de signaux numériques sur des longueurs d’ondes distinctes. La technologie WDM est dite DWDM (Dense

29 Les deux sont généralement appelés un mux. 30 Il existe aussi les multiplexages fréquentiel et statistique. Dans un multiplexeur en fréquence, chaque liaison à faible débit possède sa propre bande passante sur la liaison à haut débit. Mais à l’instar du multiplexage temporel, il y a un gaspillage de bande passante, car la voie haute vitesse a une capacité égale à la somme des capacités des voies basse vitesse qui lui sont raccordées ; or ces voies à faibles débits ne transmettent pas en continu, sauf exception. Le multiplexage statistique utilise la moyenne des débits des voies basse vitesse pour optimiser la capacité de la liaison à haut débit ; la somme des débits moyens des voies basse vitesse devant être légèrement inférieure au débit de la voie haute vitesse.

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Wavelength Division Multiplexing) lorsque l’espacement utilisé est égal ou inférieur à 0,8 nm ou lorsque plus de 16 canaux sont utilisés31.

WDM est une technologie de transport indépendante des protocoles utilisés. Elle est donc capable de multiplexer sur une fibre optique ce que l’on sait faire transiter unitairement sur ce type de média. On peut trouver par exemple sur une même fibre optique et véhiculés simultanément de la voix dans des trames SDH, de la vidéo dans des cellules ATM, des données dans des trames IP, etc.

Les enjeux de cette technologie sont importants. Jusqu'à présent, le développement des réseaux de télécommunications était basé sur l’utilisation des technologies de type SONET/SDH/TDM. Mais les besoins en bande passante ont dépassé les prévisions. Les opérateurs installent de plus en plus des réseaux de 12, 24, voire 48 paires de fibres.


On retrouve ce type d’utilisation sur les canaux T1 aux Etats-Unis qui regroupent par multiplexage temporel 24 voies à 64 kbit/s en une voie à 1,544 Mbit/s ou sur les canaux E1 en Europe qui regroupent 30 voies analogiques en une voie à 2,048 Mbit/s. Les canaux T1 ou E1 peuvent être multiplexés entre eux pour former des canaux à plus hauts débits, etc. Cette hiérarchie des débits est appelée hiérarchie numérique plésiochrone ou PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy)32. Le multiplexage TDM peut être utilisé indifféremment sur paire torsadée ou fibre optique, il est indépendant du média de transmission.

31 La norme ITU-T G692 définit la plage de longueurs d’ondes dans la fenêtre de transmission de 1530 à 1565 nm. L’espacement normalisé entre deux longueurs d’ondes est de 1,6 ou 0,8 nm. 32 Les supports physiques sont maintenant numériques et une nouvelle hiérarchie a dû être développée : SDH (pour Synchronous Digital Hierarchy) en Europe et SONET (pour Synchronous Optical Network) en Amérique du Nord. SONET et SDH sont deux techniques utilisées pour acheminer les cellules ATM, mais aussi tout autre type de paquet ou de trame (paquet X.25, paquet IP, trame Ethernet, trame FDDI, trame LAP-F).

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II.2.5. Les nouvelles variantes des technologies Ethernet : LRE et le 10 Gigabit Ethernet

Ethernet était à l’origine un standard développé par les laboratoires Xerox au tout début des années 70. Ce standard a d’abord évolué jusqu’à la version Ethernet II avec l’association regroupant Digital Equipment Corporation, Intel et Xerox. Par la suite, Ethernet a été inclus dans les travaux sur la modélisation OSI au début des années 80. Depuis cette époque, la technologie Ethernet est totalement indépendante des constructeurs ; c’est avec sa méthode d’accès CSMA/CD33 (pour Carrier Sense Multiple Access / Collision Detect), quelques-uns des facteurs importants de sa popularité. On distingue diverses technologies Ethernet suivant les caractéristiques des câbles utilisés et du débit de transmission. Les technologies Ethernet (1 ou 10 Mbps, norme 802.3), Fast Ethernet (100 Mbps, norme 802.3u) et Gigabit Ethernet (1000 Mbps, normes 802.3z et 802.3ab) sont les plus utilisées et ont une portée allant de 100 m à 500 m.

Pour les réseaux WAN, deux technologies sont disponibles. Le 10 Gigabit Ethernet (10GBASE-X) et la technologie Long Reach Ethernet (LRE) ou Ethernet à Longue Distance (10BASE-S). La technologie LRE a été proposée par Cisco pour la circulation de signaux vocaux, vidéo et données sur des précâblages de catégories 1, 2 et 3. Cette adaptation d’Ethernet de Cisco permet de proposer une bande passante allant de 5 à 15 Mbits/s sur des distances allant jusqu’à 10 km, alors que le rayon maximal d’un Ethernet sur ces câblages est de 500m comme on le voit sur le tableau 5. Le 10 Gigabit Ethernet est une nouvelle variante de la norme IEEE 802.3 qui a été formellement ratifiée en 200234. Elle peut être utilisée aussi bien pour les réseaux locaux et les réseaux métropolitains que pour les réseaux étendus. Comme les autres familles, les normes IEEE802.3 de ces nouvelles variantes définissent les éléments de la couche physique (niveau 1 du

33 C’est une méthode d’accès qui fonctionne de la manière suivante : lorsqu’une machine désire émettre des données, le transmetteur associé doit « regarder » si le câble de transmission est libre. Si oui, il envoie les données, sinon il attend que l’autre utilisateur ait terminé l’envoi de son paquet. Il peut arriver que deux transmetteurs émettent simultanément. On a alors une collision, qui est détectée et qui donne lieu à une ré-émission, après un délai choisi aléatoirement. 34 Pour plus de détails, lire l’excellent papier de Cisco intitulé « Strategic Directions Moving the Decimal Point : An Introduction to 10 Gigabit Ethernet », White Paper, 2002.

33

modèle de référence OSI) et la méthode d’accès CSMA/CD correspond à la partie MAC de la couche liaison (niveau 2).


Le tableau 7 donne une vue synoptique des différentes technologies Ethernet disponibles aujourd’hui.

34

Débit Type de support

Version Méthode d’accès

Portée Caractéristiques du support

1 Mbps Paire Torsadée 1BASE5 Half Duplex (HD)

10BASE5 (Thick Ethernet) HD 500m Coaxial 10BASE2 (Thin Ethernet) HD 185m

Câble coaxial 50 Ohms associé à une connectique N-BNC

TV 10BROAD36 HD 10BASE-FB 10BASE-FL

Fibre optique 10BASE-F

10BASE-FP

HD/Full Duplex (FD)

2 km

Fibre optique multimode associée à une composante ST ou SC

10 Mbps

Paire torsadée 10BASE-T HD/FD 100m Paire torsadée non-blindée (UTP : Unshielded Twisted Pair) associée à une connectique RJ45 en topologie étoile.

100BASE-T2 HD/FD 100BASE-T 100BASE-T4 HD 100m Paire torsadée utilisant 4 paires (transmission, réception, 2

bidirectionnelles) de câbles UTP de catégories 3, 4 ou 5.

Paire torsadée

100BASE-TX HD/FD 100m Paire torsadée utilisant 2 paires (transmission, réception) de câbles UTP5 ou STP (Shielded Twisted Pair) 150 Ohms.

100 Mbps

Fibre optique

100BASE-X

100BASE-FX HD/FD 400m Fibre optique multimode associée à une connectique ST ou SC. 1000BASE-LX 5km Laser grandes ondes sur fibre optique multimode et monomode

destiné aux artères de campus Fibre optique

1000BASE-SX 550m Laser ondes courtes sur fibre optique multimode et monomode destiné aux artères intra-muros.

1000 Mbps

1000BASE-X

1000BASE-CX

HD/FD

25m Câble en paires torsadées blindées 150 Ohms destiné aux connexions entre serveurs dans le même local.

Paire torsadée

1000BASE-TX HD/FD 100m Câble en paires torsadées non blindées de catégorie 5. LRE Fibre optique 10BASE-S FD 10km 10 Gbps Fibre optique 10GBASE-X FD 100km

Tableau 7 : Les différentes technologies Ethernet actuellement disponibles (source : compilation des auteurs)

35

Dans ce tableau, on constate que les technologies LRE et 10 Gigabit Ethernet, de part leur portée, sont les seules réellement capables d’offrir des services WAN.

II.2.6. Les technologies xDSL

La technologie xDSL (x-type Digital Subscriber Line) est une solution technique permettant de transmettre des données analogiques et numériques sur une paire de câbles (boucle locale d’abonné) avec un débit relativement important de l’ordre de 500 Kbit/s ou plus. Elle lève les contraintes et les limites des technologies vues précédemment (accès par modem analogique, lignes dédiées et RNIS).

Le terme DSL a été inventé avec l’avènement du RNIS dont l’objectif était de transformer la totalité du réseau téléphonique (de la boucle locale) en signalisation numérique. Les accès les plus usuels de la solution RNIS, comme on l’a vu plus haut, sont le 2B+D et le 30B+D. Comme on le sait, cette solution est basée sur un lien à 2 Mbits. A l’époque, cela exigeait deux paires torsadées, une pour chaque direction de transmission, et des régénérateurs sur la ligne, ce qui induit des coûts non négligeables.

La solution xDSL permet de déployer les canaux sans régénérateurs dont le débit est au moins de 1,5 Mbit/s avec le mode de fonctionnement symétrique ou asymétrique où le débit descendant (downstream) est plus important que le débit ascendant (upstream). Cette asymétrie caractérise les services à haut débit offerts par les fournisseurs d’accès à l’Internet. Parmi les technologies d’accès de la famille xDSL, ADSL (Asymetric DSL) est la plus utilisée. Elle a de nombreux avantages. Les autres normes de la famille proposent un débit symétrique qui ne cadre pas avec certains usages, comme la navigation web, qui engendrent des trafics asymétriques. ADSL permet de résoudre, à cause de l’asymétrie du débit, le problème de limitation de la bande passante totale sur une paire torsadée. Le débit descendant maximal a été normalisé à 8 Mbits/s et le débit maximal remontant à 640 Kbits/s. Ces débits sont évidemment théoriques, puisqu’il est rare qu’un opérateur propose plus de 2 Mbits/s descendants sur cette technologie.

36


Les caractéristiques techniques de la famille xDSL présentées les suivantes :

- HDSL/HDSL2 - High-bit-rate DSL. Technologie de transmission symétrique utilisée pour l’implémentation des lignes numériques T1 et E1 (1, 544 Mbits/s et 2, 048 Mbits/s). La version HDSL2 a besoin d’une seule paire torsadée. La longueur du câble doit être inférieure à 4,5 Km ;

- SDSL - Symetric DSL utilise une seule paire torsadée sur une distance de 3 Km maximum. Le débit offert par cette technologie est 768 Kbit/s ;

- ADSL - Asymetric DSL a les mêmes caractéristiques que SDSL mais supporte un trafic asymétrique et est capable de fonctionner sur une paire torsadée de 5,4 Km maximum ;

- RADSL - Rate-adaptive DSL est une technologie ADSL avec possibilité d’adaptation du débit à l’état de la ligne. Cette technique est actuellement disponible en ADSL implémenté avec le codage DMT (discrete multitone) ;

- IDSL - ISDN DSL (DSL pour RNIS) est employé pour l’implémentation des canaux RNIS (2B+D) sur l’équipement DSL ;

- VDSL - High-speed DSL est une nouvelle technologie permettant d’obtenir de très hauts débits sur une paire torsadée longue de 1500 mètres. La principale application de cette version DSL est l’acheminement des cellules ATM.

II.2.7. Le modem câble

Les réseaux de câblodistribution ont l’avantage d’arriver dans les foyers d’où l’idée de les utiliser pour le transfert de données. Le modem câble est un appareil de communication qui relie le client au réseau du câble de télévision plutôt qu'au réseau téléphonique. Il permet des vitesses beaucoup plus élevées et une plus grande simplicité d'utilisation. Des vitesses de 10 Mbps peuvent être théoriquement atteintes, cependant cette bande passante est souvent partagée suivant l'arborescence qui relie le client à l'opérateur. Ces réseaux ont l’avantage de ne pas nécessiter pour leur déploiement des lignes supplémentaires et pour cette raison, ils peuvent même

37

remplacer complètement les lignes de téléphone. Ils présentent néanmoins de nombreux inconvénients notamment le partage de la bande passante, l’insuffisante interopérabilité entre manufacturiers, les problèmes de sécurité des données transmises.


Les vitesses offertes par les réseaux de câblodistribution sont de deux types : asymétriques et symétriques. Les vitesses asymétriques atteignent généralement les 30 Mbps en descente sur un canal de 6 Mhz dans la bande 54-750 Mhz en modulation QPSK (jusqu’à 10 Mbps) ou 64-QAM (jusqu’à 36 Mbps). Pour les liaisons montantes, elles varient entre 768 Kbps et 2,56 Mbps sur des canaux de 600 Khz à 6 Mhz dans la bande 5-42 Mhz en modulation QPSK. Les vitesses symétriques varient entre 500 Kbps et 10 Mbps.

II.2.8. X.25 et Frame Relay (Relais de trames)

Les réseaux X.25 sont les premiers réseaux publics à commutation de paquets qui ont été développés dans les années 70. X.25 est la norme de l’ISO (ISO 8208) en mode connecté. Elle a été créée pour répondre à des besoins de robustesse sur des réseaux ou des liens peu fiables (détection et recouvrement d’erreurs, contrôle du déséquencement des paquets, contrôle et gestion des flux). Le protocole X.25 en lui-même contient les trois premières couches du modèle OSI. Le niveau physique (couche 1) provient principalement de la norme X.21 ; la couche liaison (couche 2) est constituée par un sous-ensemble de la norme HDLC35 : le protocole LAP-B (Link Access Protocol Balanced) ; le niveau 3 de la norme contient le protocole X25 PLP (Packet Layer Protocol). Les réseaux X.25 sont assez fiables, mais très lourds à gérer et ont un débit moyen de 64 Kbits/s ou moins, même si des services plus rapides sont disponibles.

35 Le protocole HDLC (pour High-level Data Link Control) est le premier protocole normalisé au niveau liaison par l’ISO en 1976. D’autres protocoles, moins puissants, étaient jusqu’alors utilisés, de type « envoyer et attendre » : l’émission d’une trame était suivie d’une période d’attente de l’acquittement de la part du récepteur. Le protocole HDLC procède par anticipation : l’attente de l’acquittement n’empêche pas la transmission des trames suivantes.

38

Les solutions X.25 sont dépassées aujourd’hui et sont entrain d’être remplacées par l’ATM ou le Frame relay (le relais de trames).

Frame Relay36 est l’un des membres de la famille des protocoles qui opèrent dans la couche liaison (niveau 2) du modèle de référence OSI. Il permet de véhiculer des trames de données de formats variables (de 262 à 4096 octets de données utiles) sur des réseaux partagés offrant des débits de 64 Kbits/s à 40 Mbits/s. C’est donc un sous-ensemble de X.25 souvent qualifié de X.25 allégé car il ne comporte pas de procédures de correction d’erreurs. Le succès croissant des réseaux relais de trames s’explique par leur adaptation aux besoins du marché des transmissions de données. La gestion dynamique de la bande passante permet une meilleure gestion des rafales de trames envoyées par les réseaux locaux, ce que ni X.25 ni les liaisons spécialisées n’offrent. Son principal intérêt est d’offrir de la bande passante à la demande (bandwidth on demand) à l’usager par le biais du multiplexage statistique. Enfin, le relais de trames est transparent aux protocoles, il permet de véhiculer des flux tels que SNA, X.25, IP, IPX, etc, mais aussi capable de transporter de la voix. Nous allons donc dans la suite décrire de façon approfondie les caractéristiques des réseaux relais de trames que ceux de X.25.

Quelques caractéristiques techniques du Frame Relay

Les objectifs du relais de trames sont de trois ordres : 1) une faible latence et un débit de commutation élevé ; 2) une bande passante à la demande et ; 3) un partage dynamique de cette bande passante. Les détails de chaque point sont abordés ci-après.

Comme on l’a déjà vu plus haut dans la section II.1.5 relative aux techniques de transfert, les réseaux relais de trames utilisent la commutation de trames (ou commutation de niveau liaison). Or le but de la commutation au niveau 2 du modèle de référence est d’améliorer 36 Les premiers travaux ayant conduit à la mise au point de la technique du Relais de Trames datent des années 80. Ils ont été réalisés par l’UIT-T dans le cadre des travaux sur le RNIS. Au début des années 90, ces travaux ont été repris par un groupement de constructeurs (DEC, NORTEL, STRATACOM et CISCO) qui ont été rejoint par d’autres pour former le Frame Realy Forum (www.frforum.org). Les travaux se sont donc considérablement éloignés du contexte RNIS, mais les principes ont été conservés. Les années 91 et 92 ont été celle où l’UIT-T et l’ANSI (American National Standard Institut) ont normalisé ce protocole et les premiers services ouverts dans quelques pays notamment les Etats-Unis et la Finlande.

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en performance la commutation de paquets, en simplifiant le nombre de niveaux du modèle de référence à prendre en compte. En effet, dans la commutation des paquets, on attend de recevoir correctement une trame, avec des retransmissions potentielles, puis on travaille sur le paquet. Un acquittement est envoyé vers le nœud précédent et on garde une copie tant que le nœud suivant n’a pas fait parvenir un acquittement positif. Cette procédure alourdit le travail des nœuds intermédiaires et n’existe plus dans le relais de trames. Le premier avantage du Frame Relay est que les contrôles d’erreurs et de flux sont reportés aux extrémités de la connexion. Le second avantage est l’introduction d’une signalisation séparée du transport de données. Cette signalisation permet à chaque équipement du réseau d’établir un circuit virtuel, c’est-à-dire une sorte de connexion identifiée par son adresse DLCI (Data Link Connexion Identifier). Il existe deux types de connexions. Les connexions permanentes ou PVC (Permanent Virtual Circuit) qui sont établies une fois pour toute et les connexions commutées ou SVC (Switched Virtual Circuit), qui sont établis dynamiquement à la demande. Chaque trame contient le numéro du DLCI qui lui sert à reconnaître le circuit logique auquel il appartient. Le routage des trames s’effectue grâce aux DLCI. Ce numéro est modifié au passage de chaque nœud par le LMI (Local Management Interface) qui effectue entre autres un chaînage de numéros DLCI.

L’originalité du Frame Relay réside aussi dans la possibilité d’ajuster la bande passante d’une liaison de communication aux besoins du moment à partir de 4 paramètres : i) le CIR (Committed Information Rate), qui permet d’ajuster la bande passante minimale moyenne sur chaque circuit ; ii) le CBS (Committed Burst Size), qui indique le débit maximal autorisé sans perte de données ; iii) le Be (Committed Excess Burst Size), qui indique le débit maximal autorisé sans garantie de service; iv) le temps pour la période d’observation (généralement 1 seconde). Enfin, le partage dynamique des ressources permet d’optimiser l’utilisation de la bande passante. Le relais de trames permet d’utiliser sur un réseau partagé, un multiplexage statistique des débits provenant de différents circuits de données. Le calibrage du réseau se fait, comme on l’a déjà vu, sur le trafic moyen de l’ensemble des différents débits.

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II.2.9. POS et ATM sur SDH/SONET

Cette section introduit les techniques générales de transport de paquets et de cellules sur SONET/SDH appelées POS (Packet Over SONET) et ATM sur SONET/SDH. Mais avant, nous introduisons les réseaux ATM qui constituent une variante des réseaux de commutation par paquets.

a) Les réseaux ATM

La normalisation des réseaux ATM dans les années 80 est née de l'idée que les réseaux destinés à la transmission de la voix (réseau téléphonique), de la vidéo (réseau câblé), et des données (jusqu'alors dominé par le système RNIS-LB) devaient fusionner et n'utiliser plus qu'un réseau de câbles commun, ainsi qu'un protocole commun. Les caractéristiques du protocole reflètent les objectifs alors visés par le forum ATM37 : le protocole ATM s'appuie sur la notion de circuit virtuel, ce qui constitue un compromis entre des protocoles basés sur des circuits physiques comme RNIS, et ceux basés sur des paquets envoyés sans qu'une connexion soit préalablement établie (Switched Virtual Connexion) comme Ethernet. Le protocole ATM est orienté connexion, ce qui signifie que deux machines qui veulent communiquer commencent par établir une connexion avant d'envoyer leurs données, avec un risque minimal de pertes de celles-ci, et une efficacité maximale pour leur traitement, ce qui permet notamment d'avoir une garantie sur le temps maximal qu'un paquet passera dans un commutateur.

L’ATM est une technique de transmission par commutation et multiplexage38. Il constitue une variante de la commutation par paquets basée sur des paquets courts de longueur fixe appelés cellules. Le traitement d’une cellule par un commutateur se limite à l’analyse d’une entête dans laquelle est enregistré le numéro de voie (circuit logique). Les fonctions plus complexes, telles le contrôle de flux et le traitement des erreurs, ne sont pas effectuées dans le réseau ATM. Cette simplification permet de supporter des contraintes temporelles

37 www.atmforum.com 38 Un des avantages clés de l’utilisation de l’ATM de préférence aux autres technologies est la possibilité de multiplexer de manière statistique tous les différents types de trafic sur un même lien.

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associées au trafic en temps réel de la voix et des images. L'ATM permet ainsi de transférer des données à une vitesse allant de 25 Mbps à plus de 622 Mbps (il est même prévu d'obtenir plus de 2 Gbps sur fibre optique). b) Les caractéristiques techniques des réseaux ATM

L’architecture fonctionnelle du réseau ATM est composée de trois couches : 1) la couche physique qui assure l’adaptation du protocole ATM au support de transmission ; 2) la couche ATM en charge du multiplexage et de la commutation des cellules ; 3) la couche AAL (ATM Adaptation Layer) qui adapte les flux d’information à la structure des cellules.

La couche physique fournit deux sous-couches fonctionnelles : 1) la sous-couche de media physique ou PM (Physical Medium), qui prend en charge le codage, le décodage, l’embrouillage et l’adaptation au support ; 2) la sous-couche de convergence ou TC (Transmission Convergence) qui s’occupe de l’adaptation du débit, de la protection de l’en-tête, et de la délimitation des cellules.

La couche ATM traite le transport de bout en bout de la cellule. La cellule ATM est composée de cinq octets d'en-tête et de 48 octets d'information. Ce choix de taille est en fait un compromis entre ce que voulaient les européens (32 octets : plus la taille est petite, plus grande est la flexibilité) et les américains (64 octets : ce choix leur permettait de ne pas installer des milliers d'annulateurs d'échos sur le territoire).

La couche AAL est conçue pour résoudre les problèmes dus au fait qu'ATM est un mode de transfert universel. Or, suivant le service demandé, les paramètres de transmission sont différents. Par exemple, le fait d'avoir une file d'attente à l'entrée des commutateurs ATM entraîne une variation des délais de transfert (appelée gigue); cette variation est plus dommageable pour les applications à fortes contraintes temporelles (transmission de la voix). C'est pourquoi quatre types d'AAL sont définis suivant les services. Le rôle de la couche AAL est de prendre les informations de la couche immédiatement supérieure (appelées PDU : Protocol Data Unit) pour les insérer dans les champs d'information des cellules de la couche ATM.

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c) Paquets et ATM sur SONET/SDH

Revenons sur les techniques de multiplexage détaillées à la section II.2.4 pour comprendre les concepts de SONET et SDH. L’idée du multiplexage est de transmettre sur un seul support physique (appelé voie haute vitesse), des données provenant de plusieurs paires d'équipements (émetteurs et récepteurs) encore appelées voies basse vitesse. Différents canaux de communication à hauts débits ont été définis en Europe (canaux E1) et en Amérique du Nord (canaux T1), mais aussi au Japon pour les communications téléphoniques. Les canaux T1 ou E1 peuvent être multiplexés entre eux, comme on l’a déjà vu, pour former des canaux à plus hauts débits, etc. Cette technique de superposition de canaux dans la recherche d’autres canaux à plus hauts débits a été à l’origine de la fameuse hiérarchie numérique plésiochrone ou PDH (Plesiochronous Digital Hierarchy) en Europe. Comment donc interconnecter les réseaux téléphoniques sans passer par les hiérarchies locales ? Comment assurer l’interfonctionnement entre des équipements et des réseaux d’opérateurs différents ? etc.

Le réseau optique synchrone ou SONET (pour Synchronous Optical NETwork) est la réponse nord-américaine à ces questions. Son équivalent européen est appelé SDH (Synchronous Digital Hierarchy). A l'origine, au milieu des années 80, il concernait uniquement l'interconnexion des réseaux téléphoniques des opérateurs de téléphone américains. Les canaux de voix numérisés étaient intégrés progressivement, par multiplexage temporel, à des canaux plus grands, au sein d'une hiérarchie de niveaux basée sur un codage à 51,84 Mbit/s, dont tous les éléments étaient parfaitement synchronisés.

Huit niveaux de multiplex SONET furent alors normalisés et désignés par l'abréviation STS (Synchronous Transport Signal). Lorsque le support de transmission est une fibre optique, il y a correspondance bit-à-bit entre les canaux électriques STS et les canaux optiques, ces derniers étant mesurés par l'acronyme OC (Optical Carrier). Depuis lors, la capacité des canaux optiques a continué de croître, ce qui nous donne le tableau 8 :

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Affluent électrique Canal optique Débit (Mbit/s) STS-1 OC-1 51,84 STS-3 OC-3 155,52 STS-9 OC-9 466,56 STS-12 OC-12 622,08 STS-18 OC-18 933,12 STS-24 OC-24 1244,16 STS-36 OC-36 1866,24 STS-48 OC-48 2488,32 OC-96 4976,64 OC-192 9953,28

Tableau 8 : Capacité des canaux optiques (source : G. Pujolle)

SONET est un système de transmission mis en oeuvre au niveau de la couche physique. Les systèmes SONET sont constitués de brasseurs (sorte de commutateurs de trames), de multiplexeurs, d'éléments d'insertion/extraction et de « répéteurs » intermédiaires qui régénèrent les signaux. SONET et SDH sont deux techniques utilisées pour acheminer les cellules ATM, mais aussi tout autre type de paquet ou de trame (paquet X.25, paquet IP, trame Ethernet, trame FDDI, trame LAP-F).

La technique générale de transport de paquet sur SONET/SDH s’appelle POS (pour Packet Over SONET). Elle permet d’acheminer à haute vitesse et directement des paquets de tout type sur un support SONET/SDH. La technique de transmission des cellules ATM sur SONET/SDH s’appelle ATM over SONET/SDH. Or la technique de commutation ATM est conçue de façon à être indépendante du support physique (infrastructure de transmission). En conséquence, les cartes interfaces des équipements ATM actuels sont prévues pour s'interfacer soit sur des réseaux de transmission PDH, soit sur des réseaux SONET/SDH, soit directement dans le cas d'utilisation sur un réseau local d'entreprises (c'est notamment le cas pour les cartes ATM 25 Mbits/s). Comme on l’a vu plus haut, l’adaptation du débit dans les réseaux ATM s’effectue au niveau de la sous-couche TC. Cette adaptation consiste à ajuster les différents flux d’informations à la bande passante de la liaison physique.

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Le tableau 9 (source : compilation des auteurs) ci-après donne une évaluation des performances des principaux protocoles des réseaux de communications numériques.

Ethernet FDDI /FDDI II

DQDB SONET / SDH ATM Frame Relay / X25

TCP /IPv4 IPv6

Token Ring

1. Types de support - Câble coaxial - Câble CATV - Paires Torsadées. - Fibre optique.

- Fibre optique - Câble coaxial - Câble CATV - Paires Torsadées. - Fibre optique.

- Fibre optique - Fibre optique - Fibre optique - Câble coaxial - Câble CATV - Paires Torsadées. - Fibre optique.

- Câble coaxial - Câble CATV - Paires Torsadées. - Fibre optique.

2. Équipements - Répéteurs - Hubs - Commutateurs

- Concentrateurs - Connecteurs, - Commutateurs, - Emetteurs et Récepteurs optiques

Générateurs et Terminateurs de trame

- Mux terminal - Régénérateur - Hubs (DCS) - ADM (Add/Drop Muxer)

- Commutateurs, - Brasseurs

- FRAD (Frame Relay Access Device), - Routeurs

- Répéteurs - Hubs - Commutateurs - Routeurs

3. Couches (en strates verticales)

1 &2 du modèle OSI DTE (LLC (2), MAC (2), PLS (1)) ; AUI (1), MAU (1), PMA (1), MDI (1)

1 &2 du modèle OSI LLC (2), MAC (2), PHY (1), PMD (1), SMT (1 & une demi partie de 2)

1 &2 du modèle OSI

1 &2 Conduit (2), ligne (2), section (2), photonique (1)

1 2 3 & 4 du modèle OSI AAL (2), ATM (2)

1 2 3 & 4 du modèle OSI

1 2 3 & 4 du modèle OSI

1 &2 du modèle OSI

4. Période d’émission 125µs 125µs (FDDI II) 125µs 125µs 125µs 125µs 125µs

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Ethernet FDDI /FDDI II

DQDB SONET / SDH ATM Frame Relay / X25

TCP /IPv4 IPv6

Token Ring

5. Principaux algorithmes

Transmission des trames

Processus claim & Beacon

Protocole de la file distribuée

- Fonctionnement de bits BECN et FECN pour la gestion de congestion - Fonctionnement de la trame de signalisation CLLM - Etablissement d’une connexion- Libéralisation d’une connexion

- Etablissement de la connexion- Fragmentation

- Relâche du jeton

6. Norme / Standards

IEEE 802.3 (a, b, c, e) Sous le nom de CSMA / CD 802.12, 802.14 802.9 (Ethernet Isochrone) - HiperLAN (5GHz) sous le nom de TDMA/TD - IEEE 802.11 , 802.11b(2.4 GHz), 802.11a (5 GHz) sous le nom de CSMA/CA

IS 9314

IEEE 802.6

G707 Synchronous Digital Bit Rate G 708 Network node interface for the SDH G 709

RNIS I 321

- ATM Forum (B-ICI, UNI) - Frame Relay Forum (FRF.1.1, FRF.2.1, FRF.3.1) - IETF (RFC 1483, RFC 1490, RFC 1577) - ISO/IEC (TR 9577) - ITU-T (I.122, I.233.1, I.365.1, I.370, I.372, I.555 I.610, I.922a I.933a

IP- RFC 791 IP- RFC 846

IEEE 802.5

7. Codage - Manchester - Modulation 8B/6T - modulation 5B/6B

-NRZI 4bits / 5 bits (5 bits envoyés pour coder 4 bits -MLT3 -4B/5B

Aucun Car ce protocole est indépendant de la couche physique

- Modulation 4B/5B - Modulation 8B/10B




- Manchester différentiel

46

Ethernet FDDI

/FDDI II DQDB SONET / SDH ATM Frame Relay

/ X25 TCP /IPv4 IPv6

Token Ring

8. Topologie -Bus (coax) -Etoile (PT, FO)

-Double anneau

-2 bus unidirectionnels

-Bus -Etoile -Anneau



-Bus -Etoile - Etoile étendue - Hiérarchie - Anneau - Maillée

Anneau

9. Taille du réseau LAN - Coaxial (2500 m) - Câble CATV (3600 m) - Coaxial fin (925 m)- 100 stations

LAN/MAN - Fibre optique multimode: 2 Km entre station; 100 Km entre anneau - jusqu’à 500 stations

MAN - sur des dizaines de Km

LAN/MAN WAN

LAN /MAN/ WAN

LAN

10. Débits 10Mbit/s 100Mbit/s

100 Mbits/s

155Mbit/s 45Mbit/s Pouvant aller à 600Mbit/s

Hiérarchie des débits multiples de 51,84Mbits/s pour STS1 et nx51, 84Mbit/s pour STSn n=3, 9, 12,18, 24, 36,48

Multidébits 64Kbits/s à 2Mbit/s en Europe, soit 38Mbits/s max. 1,5Mbit/s aux USA soit 45Mbits/s max

Multidébits 4 à 16 Mbits/s

11. Fréquence -25Mhz pour la modulation 8B/6T -30Mhz pour la modulation 5B/6B

-62,5Mhz pour NRZI et 4B/5B -32,25Mhz pour MLT-3

62.5 MHz

12. Niveaux de priorité synchrone Synchrone et 8 niveaux de priorités pour le trafic asynchrone d’une même station

8 niveaux de priorité

8 niveaux de priorités entre stations

47

Ethernet FDDI

/FDDI II DQDB SONET/ SDH ATM Frame Relay/

X25 TCP /IPv4 IPv6

Token Ring

13. Format de trame (en cascade horizontale)

Amorce (7 octets), SD (1), DA (2 à 6), SA (2 à 6), longueur (64 à 1518), données, bourrage (1), FCS (40)

SD. FC. DA. SA. INFO. FCS. ED. FS

IM-PDU Header (24 Octets), Info (0 à 9188), PAD (0 à 3), CRC 32 (0 à 4), Common PDU Trailer (4)

SOH, STS-1 En-tête, Payload (Informations)

Drapeau, (DLCI, C/R, EA), (DLCI, BECN, FECN, EA), Champ de données, FCS, FCS, Drapeau

Cf. Architecture en 18

SD. AC. FC. DA. SA. INFO. FCS. ED. FS

14. Taille maximale de trame

1600 octets 4 470 octetcs

9236 octets 810 octets 53 octets 4102 octets 4 470 octets (4 Mbits/s), après réception de la trame 18 000 octets (16 Mbits/s) après transmission de la trame

15. Relâche du jeton (s’il y a lieu)

Après transmission de la ou des trames

Après réception de la trame transmise (4 Mbits/s) Après la transmission pour 16 Mbits/s

16. Distance inter station

2,5 m mini à 250 m max

2 Km

48

Ethernet FDDI

/FDDI II DQDB SONET /

SDH ATM Frame Relay

/ X25 TCP /IPv4 IPv6

Token Ring

17. Format d’adresse - I/G (1bit), Adresse (15) - I/G (1bit), U/L (1), Adresse (46)

- I/G (1bit), N° Anneau (7), Sous-Adresse des stations (8) - I/G (1bit), U/L (1), N° Anneau (14), Sous-Adresse des stations (32)

DA (Adresse type (4bits), Padding (60-N), MSAP Address (4), SA (64)

- IPv4: N° Réseau (N bits = 1 ou 2 ou 3), N° Hote (32 – N) - IPv6: N° Réseau (N bits = 1 ou 2 ou 3), N° Hote (128 – N) N=1 Classe A ; N=2 classe B ; N=3 classe C

18. Architecture en couches en couches en couches en couches

en couches en couche Modèle DoD (SMTP (4), http (4), TELNET (4), FTP (4), ICMP (4)), (TCP (3), UDP (3)), (IP(2), ARP (2), RARP (2), RIP (1)), (Ethernet (1), FDDI (1), Token Ring (1), SLIP (1), PPP (1))

19. Système de transmission / Type d’accès

- Orienté sans connexion - Orienté connexion (cas HiperLAN / 2)

/Passage d’un jeton

Système G. 703 et SONET/SDH /Sur chaque bus le temps est partagé en tranches (slots) de taille fixe (53 octets) émise par une fonction appelée « tête de bus’’ au rythme d’une toutes les 125µs et détruite en fin de bus

Système SONET/SDH

Système Ethernet et Token Ring

/Passage d’un jeton

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Légende et signification des abréviations et acronymes du tableau 9 ETHERNET (Inventeur Bob Metcalfe): LLC: Logical Link Control; Mac: Medium Access Control; PLS: Physical layer Signalling; DTE: Data

Terminal Equipment; AUI: Attachment Unit Interface; MAU: Medium Attachment Unit; MDI: Medium Dependent Interface; PMA: Physical Medium Attachment

I/G = 0: Adresse individuelle; I/G = 1: Adresse de groupe; U/L = 0: Adresse administrée globalement; U/L = 1: Adresse administrée localement. FDDI: Fiber Distributed Data Interface : PMD, pour Physical Medium Dependent caractérise le media, avec les atténuations, la connectique; PHY,

pour Physical Protocol code les octets et forme les signaux; MAC pour Medium Access Control définit le protocole de gestion de l’anneau et du droit de parole à jeton, compteurs, trame de configuration et d’erreurs; STM pour Station Management se charge de la surveillance de l’anneau et de la station, au niveau de la station elle-même.Le préambule (PA - Preambule) est constitué d’au moins 16 symboles I (Idle). Il permet l’acquisition de la synchronisation-bit par rapport à l’émetteur, les stations en aval qui répètent la trame ou le jeton avec leur propre horloge peuvent modifier la taille de ce champ ; le délimiteur de début (SD - Starting Delimiter) est constitué de deux symboles, J et K ; le contrôle de trame (FC - Frame Control) décrit le type de trame et ses particularités; DA: Adresse de destination; SA: Adresse source; le champ de données (INFO) peut être vide ou contenir un nombre pair de symboles. Sa taille est limitée à 9 000 symboles (4 500 octets). La sémantique de ce champ est déterminée grâce au champ FC ; le champ de vérification (FCS), codé sur 32 bits, permet de vérifier l’intégrité de transmission de la trame ; le délimiteur de fin (ED - Ending Delimiter) est constitué d’un symbole T (Terminate) ; le status de la trame (FS) contient indicateurs de contrôle qui reflètent la validité de la trame et ses conditions de réception et qui utilisent les symboles R (Reset) et S (Set).

DQDB: Distributed Queue Dual Bus – Double bus à répartition de file d’attente mis au point en Australie. SONET: Synchronous Optical NETwork – La version américaine de SDH (Synchronous Digital Hierarchy – Hiérarchie numérique synchrone). ATM: Asynchronous Transfert Mode; AAL: ATM Adaptation Layer; STS: Synchronous Transfer Signal TCP / IP: Transfert Control Protocol / Internet Protocol; ARP: Address Resolution Protocol – Protocole de résolution d’adresse permettant à un

système hôte de retrouver l’adresse MAC d’un hôte cible situé sur le même réseau physique, mais pour lequel seul l’adresse IP est connue; RARP: Reverse Address Resolution Protocole qui fournit une correspondance dynamique entre l’adresse matérielle (MAC) connue et une adresse IP correspondant; RIP: Routing Information Protocol; ICMP: Internet Control Message Protocole

50

II.2.10. Les réseaux de transmission par faisceaux hertziens

Dans cette section, nous introduisons les microstations terriennes satellitaires VSAT, l’une des technologies les plus utilisées actuellement, surtout en Afrique où les réseaux filaires ont montré leurs limites à cause de multiples contraintes notamment géographiques qui nécessitent des aménagements lourds et coûteux. Nous présentons également les réseaux sans fil qui ont aussi investit de façon massive les pays africains.

II.2.10.1. Les satellites et la technologie VSAT

a) Les satellites

Un satellite39 de télécommunication est un élément spatial qui a pour rôle de produire ou relayer des données vers différents récepteurs terrestres. C’est une sorte de relais hertzien qui a pour rôle de régénérer le signal qu’il a reçu et de le retransmettre, amplifié en fréquence à la station réceptrice. Il offre également une capacité de diffusion, c’est-à-dire qu’il peut retransmettre les signaux captés depuis la terre vers d’autres stations. La démarche inverse peut également être effectuée. Pour atteindre le satellite, la station émettrice emprunte un faisceau montant (up-link) ; et pour atteindre la station réceptrice, le satellite emprunte un faisceau descendant (down-link).

Les principales caractéristiques qui déterminent les performances d’un satellite sont : 1) la ou les zones couvertes par le satellite ; 2) la gamme de fréquences utilisée ; 3) la puissance et la capacité de transmission ; 4) la taille des antennes des stations terriennes ; 5) les techniques de modulation et de codage utilisées pour

39 C’est en 1945 qu’Arthur C. Clarke a introduit le concept de communications par satellite. Douze ans plus tard, SPUTNIK-1 fut le premier satellite à envoyer des signaux radio vers la terre. L’exploitation commerciale des satellites de télécommunications ne commença qu’en 1965. Mais compte tenu des coûts de cette technologie à cette époque, une coopération entre Etats fut nécessaire et aboutit à la formation de la société INTELSAT. Aujourd’hui, d’autres systèmes régionaux et nationaux existent, ce qui a considérablement permis la baisse des coûts d’accès à cette technologie.

51

la transmission des signaux ; 6) les techniques d’accès aux capacités de transmission embarquées sur le satellite. Toutes ces caractéristiques sont plus ou moins interdépendantes et rendent complexe le choix d’une solution.

Les satellites utilisent la force gravitationnelle de notre planète afin de se maintenir à une position et à une distance déterminées de la terre. L’altitude d’un satellite est déterminée par la nécessité d’apparaître fixe par rapport à la terre, c’est-à-dire avoir une orbite présentant une périodicité de 24 heures. Plusieurs types d’orbites sont utilisés pour les transmissions satellitaires : 1) l’orbite géostationnaire ou GEO (Geostationary Earth Orbit), la plus répandue, est celle dans laquelle le satellite est placé à 35 786 km d’altitude ; 2) l’orbite MEO (Medium altitude Earth Orbit) qui est située à 10 000 km d’altitude et ; 3) l’orbite LEO (Low altitude Earth Orbit) est située à 1000 km. Les positions orbitales des satellites et les bandes de fréquences ont été définies dans le cadre d’une réglementation internationale de l’UIT-T. Cette dernière a aussi défini plusieurs types de services40 de communications par satellites et fait une répartition du monde entier en 3 régions géographiques41. Les fréquences42 des services satellites dans la région 1 (Europe, Afrique, Moyen-Orient et l’Union Soviétique) sont résumées dans le tableau 10.

40 Le service fixe par satellite (SFS), le service mobile par satellite (SMS) qui comporte un service mobile terrestre et un service mobile maritime et le service de radiodiffusion par satellite (SRS). 41 La région 2 couvre l’Asie et l’Océanie alors que la région 3 couvre l’Amérique. 42 Les gammes de fréquences utilisées par les satellites sont désignées par des lettres et résultent d’accords internationaux.

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Bande Sens

Montant/DescendantLargeur de gamme

Services fixes par satellite Bande C 6/4 GHz 1100 Mhz Bande X 8/7 GHz 500 MHz Bande Ku 14/11 GHz 1000 MHz Bande Ku 14/12 GHz 250 MHz Bande Ka 30/20 GHz 2500 MHz Services mobiles par satellite Bande L 1,6/1,5 GHz 29 MHz Services de radiodiffusion par satellite Bande K 17/12 GHz 800 MHz

Tableau 10 : les bandes de fréquence dans la région 1 (source : compilation des auteurs)

Ces bandes de fréquences sont diversement utilisées et rendent,

comme on le constate sur le tableau ci-dessus des services divers. Pour les services fixes par satellite, en dehors de la bande X qui est réservée aux applications militaires et/ou gouvernementales, les bandes C et Ku (12/11 GHz) sont utilisées par les satellites commerciaux. Nous allons revenir sur ces bandes C et Ku dans le cadre de l’exploitation des antennes terriennes VSAT.

Le tableau 11 donne, à titre illustratif, une idée de la couverture satellitaire au Cameroun.

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Satellites Longitudes Bandes

Afristar 13,00E L Astra A1 21,50E Ku Atlantic Bird 1 40,50W Ku Eutelsat W1 7,00E Ku Eutelsat W2 40,00E Ku Gorizont 26 57,00E C Hellas Sat 2 8,00W Ku Hispasat 1A 8,00W Ku Hotbird 1 80,00E Ku Inmarsat 3 F1 26,00E L,C Inmarsat 3 F2 40,50W L,C Inmarsat 3 F4 83,00E L,C Inmarsat 3 F5 15,50W L,C Inmarsat 3F4 47,00W L,C Insat 2DT 83,00E C Intelsat 511 24,50W C,Ku Intelsat 601 19,20E C Intelsat 603 7,00W C,Ku Intelsat 605 5,00E C,Ku Intelsat 702 50,00E C,Ku Intelsat 704 19,20E C,Ku Intelsat 705 29,50W C,Ku Intelsat 706 74,00E C,Ku Intelsat 707 45,00E C,Ku Intelsat 801 18,00W C,Ku Intelsat 805 83,00E C Intelsat 901 7,00W C,Ku Intelsat 902 26,00E C,Ku NSS 7 56,00E C,Ku NSS 703 26,00E C,Ku NSS 803 75,00E C NSS 806 42,00E C PAS9 54,00W C,Ku Satcom C1 1,00W C Telecom 2A 48,00E Ku Turksat 1C 78,50E Ku Tableau 11 : Quelques satellites couvrant les provinces du Cameroun. La

liste complète de tous les satellites actuellement en orbite et qui couvrent toutes les 10 provinces du Cameroun est disponible dans le modèle MEDUSE.

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La plupart des satellites utilisés pour les télécommunications sont géostationnaires. Un éloignement d’environ 35.800 km qui n’est pas sans conséquence sur la transmission des ondes électromagnétiques. Bien que se propageant essentiellement en dehors de l’atmosphère terrestre et donc subissant moins de perturbations et même en voyageant à une vitesse proche de la lumière (300.000 km par seconde), les signaux transmis sont considérablement affaiblis après ce parcours et il faut au moins 240 ms pour atteindre le satellite et revenir sur terre. Le rôle du satellite est de pallier l’affaiblissement du signal. Le satellite retransmet sur le faisceau descendant les informations reçues sur le faisceau montant après les avoir régénérées. Pour éviter toute interférence entre faisceaux montant, très faible, et descendant, très puissant, on opère un changement de fréquence. Cet ensemble de fonctions, régénération du signal et changement de fréquence, est réalisé par un organe appelé transpondeur.

Le transpondeur satellite est un équipement dans un satellite qui reçoit un seul canal montant provenant d’une station satellite terrestre, l’amplifie, convertit la fréquence, change la polarisation et ensuite rediffuse le signal vers la terre. Un satellite possède généralement 10 à 40 transpondeurs. Un satellite est constitué des éléments suivants :

- un système d’antennes de réception et d’émission dont les performances et les diagrammes de rayonnement dépendent de la couverture géographique souhaitée ;

- un amplificateur à faible bruit ou LNA (Low Noise Amplifier) ou pré-amplificateur, étroitement associé à l’antenne de réception et caractérisé par sa température de bruit (T) dont dépend le facteur de mérite de l’ensemble (G/T) exprimé par le rapport du gain à la température du bruit ;

- un amplificateur de puissance ou HPA (High Power Amplifier) associé à l’antenne d’émission et qui constitue l’élément le plus sensible du transpondeur. La puissance d’émission43 est l’élément déterminant d’un satellite car il impose les caractéristiques du faisceau descendant et de ce fait les

43 Cette puissance de transmission est exprimée par la Puissance Isotropique Rayonnée Equivalente (PIRE) ou EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power). La PIRE est exprimée en décibels Watt (dBW) et mesure la puissance relative d’un émetteur associé à une antenne.

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capacités fonctionnelles des stations terriennes en réception, en particulier leur taille.

b) La technologie VSAT

Le VSAT (Very Small Aperture Terminal)44 est une

technologie de transmission de données qui utilise des satellites en orbite géostationnaire autour de la terre. Elle utilise des antennes de réception et de transmission de petites tailles qui varient en fonction des fréquences. Cette technologie consomme des bandes de fréquences de types Ku et C. De part sa nature liée à la technologie satellite, les VSAT sont des médiums particulièrement adaptés à la diffusion d’informations sous forme de données, de sons ou de vidéos. Malgré sa grande diffusion, le VSAT n’est pas une technologie normalisée, mais plutôt un concept. Chaque constructeur a sa propre manière d’implémenter le système. Même si tous les systèmes fonctionnent sur le même principe, la plupart des détails techniques et des définitions de protocoles utilisés sont bien gardés par chaque constructeur.

Un réseau de type VSAT est constitué d’un hub central (ou station terrestre principale), de stations VSAT distantes et d’un segment spatial sur le transpondeur satellite. Le hub est la station terrestre centrale à travers laquelle tout le trafic est distribué. De part son importance, sa structure est conséquente : une antenne de 5 à 7 mètres de diamètre et plusieurs baies remplies d’appareils. Les stations VSAT permettent de connecter un ensemble de ressources au réseau. Dans la mesure où tout est géré par le hub, les points distants ne prennent aucune décision sur le réseau ; ce qui a permis de réaliser des matériels relativement petits et surtout peu coûteux. Le segment spatial45 représente les liens établis vers et depuis le satellite. Les informations du hub sont transmises au transpondeur du satellite de communication qui retransmet aux stations VSAT distantes et inversement. Cette topologie où toutes les communications passent via un hub unique est appelée configuration en étoile ou point à multipoint. Mais, la technologie satellite offre d’autres architectures

44 Il existe une variante d’antennes plus petites appelées USAT qui utilisent la bande Ka surtout dans les transmissions GSM. 45 En réalité, on distingue deux types de segments, le segment spatial et le segment terrestre ; ce dernier étant constitué du hub et des stations terrestres.

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de réseaux déjà utilisées dans le monde des télécommunications terrestres comme les réseaux point à point, maillés et mixtes.

On retrouve dans les stations terriennes des équipements voisins de ceux embarqués par le satellite. Un système VSAT est formé de deux parties : l’unité extérieure ou ODU (OutDoor Unit) et l’unité intérieure ou IDU (InDoor Unit). L’ODU est l’interface entre l’IDU et le segment spatial. C’est une antenne avec une unité de fréquence radio qui transmet et reçoit des signaux radiofréquences (RF) modulés. L’unité de fréquence radio est composée d’un amplificateur à faible bruit (LNA) et d’un amplificateur de puissance (HPA), d’un duplexeur émission-réception et dans le cas des antennes de grande taille, des mécanismes d’asservissement en élévation et azimut pilotés par un récepteur de poursuite. L’IDU connecte le terminal de l’utilisateur à l’unité externe à l’aide d’un câble d’interface (IFL). Elle convertit les signaux en fréquences de bande de base dans un sens et dans l’autre, et fournit des interfaces46 à l’équipement de l’utilisateur. Les équipements intérieurs sont constitués d’une part d’une voie émission comprenant des multiplexeurs et des modulateurs, un convertisseur de fréquences (Fréquence Intermédiaire/Fréquence Porteuse ou FI/FP) et un amplificateur de puissance (HPA). Et d’autre part, ils sont constitués d’une voie réception comprenant un convertisseur de fréquences, des démodulateurs et des multiplexeurs. L’unité interne standard est fournie avec deux ports d’accès. Des interfaces additionnelles sont disponibles par l’entremise de diverses options d’expansion. Cette unité supporte plusieurs protocoles47 permettant de se brancher à divers équipements de traitement de données et d’ordinateurs. La vidéo est transmise de façon indépendante des données48. c) Les caractéristiques techniques des réseaux VSAT

Les réseaux VSAT se caractérisent par leurs méthodes d’accès au canal satellite, la qualité de la liaison, les techniques de transmission de données, et les protocoles utilisés.

46 Interfaces de données : RS-232, RS-422, V.35, RS-530, 10Base2, 10Base5 ; Interfaces du réseau local : Ethernet (UTP, coaxial), Jeton (T1, T3), etc. 47 Ethernet (10 Mbps), Jeton (4/16 Mbs), Passerelle transparente, SDLC (PU4-PU2), PU4-PU4), SDLC à jeton (Token ring), X.25/FR, X.3/X.28 PAD, Diffusion, Protocoles spécialisés. 48 A travers le port d’interface vidéo, 950 à 1450 MHz.

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i) Les méthodes d’accès

Les stations terrestres communiquent entre elles par

l’intermédiaire des équipements du satellite. Lorsque l’une d’entre elles souhaite émettre un signal, elle doit pouvoir le faire indépendamment des autres stations qui peuvent vouloir faire de même. Avec un tel principe de fonctionnement, le risque de collision et de conflit est important. Contrairement à ce qui se passe dans les réseaux locaux à contention, les délais de propagation sont importants. La détection d’une collision va prendre un temps non négligeable, ce qui va dégrader de façon importante les performances du système.

Pour cette raison, il est souhaitable de choisir adéquatement la méthode d’accès et de partage des ressources communes. La catégorie de classe d’accès choisie doit permettre une utilisation optimale du canal spatial qui est la ressource critique du système. Il existe trois grandes classes d’accès au satellite :

- la catégorie par réservation ou DAMA (Demand Assignment Multiple Access) : cette catégorie nécessite une procédure de demande pour autoriser l’émission de la station, ce qui induit un délai important avant de pouvoir disposer du canal. Ce procédé est très performant pour l’usage des applications temps réel car il permet d’optimiser la ressource spatiale.

- la catégorie aléatoire ou ALOHA : cette technique est également utilisée dans les réseaux informatiques terrestres. Les stations émettent de façon aléatoire et anarchique. Le système gère les collisions et sollicite une nouvelle transmission lorsque les informations sont perdues. Un tel procédé est difficile à mettre en œuvre en technologie satellite car le délai théorique minimal de propagation entre deux stations est de 240 ms.

- la catégorie par répartition qui est subdivisée en trois techniques. La première est l’Accès multiple à répartition dans le temps (AMRT) ou TDMA (Time Division Multiple Access). La deuxième est appelée Accès multiple à répartition en fréquences (AMRF) ou FDMA (Frequency Division Multiple Access). La troisième technique de la catégorie est l’Accès multiple à répartition par code (AMRC) ou CDMA (Code Division Modulation Access). La technique TDMA consiste à découper le temps en plusieurs intervalles que l’on affecte

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successivement aux différentes stations terrestres. Toutes les stations terrestres émettent avec la même fréquence de porteuse sur l’ensemble de la bande passante, mais successivement. Avec cette technique, chaque station doit être équipée d’un seul récepteur-démodulateur. La technique FDMA consiste à découper la bande de fréquences en n sous-bandes permettant à chaque station d’émettre indépendamment des autres stations. Chaque station terrestre comporte un émetteur, n récepteurs et n démodulateurs. Avec la méthode CDMA, les stations émettent sur un canal satellite à la même fréquence et indépendamment les unes des autres. Chaque station émettrice identifie les données qu’elle émet au moyen d’un code ou signature. Le récepteur de chaque station terrestre utilise ce code pour reconstituer l’information transmise par l’émetteur et la dissocier des informations transmises par les autres stations terriennes.

ii) La qualité de la liaison

Le satellite est une solution avantageuse quand les liaisons terrestres sont difficiles à établir voire inexistantes. Cette solution est entrain d’être utilisée aujourd’hui pour des applications numériques qui demandent une transmission quasiment sans erreurs. Pour réaliser cette contrainte, la notion du Taux d’erreur binaire (TEB) ou BER (Bite Error Rate) a été introduite. Pour déterminer le BER d’une liaison de données, on compte à la réception, le nombre de bit erroné reçu sur le nombre total de bits reçus. Si sur 1000 bits reçus, il y a un bit faux, on a un BER de 1/1000 ou 10-3. On considère que pour les communications de la vidéo et de la voix, il faut un BER de 10-7 , soit 1 bit faux pour 10 millions de bits reçus.

iii) Les techniques de modulation Les informations transportées sur une liaison satellite sont modulées. Deux types de modulation sont possibles : i) la modulation continue du signal ou modulation analogique ; ii) la modulation discrète du signal ou modulation numérique. La technique de modulation analogique utilisée par les satellites est la Modulation de fréquence (MF) ou FM (Frequency Modulation). Bien que la modulation de fréquence soit aussi utilisée, la Modulation de phase

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(MP) ou PM (Phase Modulation) est la technique la plus utilisée pour les transmissions numériques par satellite, en particulier la modulation par déplacement de phase à quatre états (MDP-4) ou QPSK49 (Quadrature Phase Shift Keying). iv) Les protocoles utilisés Quelle que soit la technologie réseau choisie, l’exploitation d’une liaison de données nécessite l’emploi d’un protocole dont les principales fonctions sont la détection, la récupération des erreurs et le contrôle du flux des données. Ces fonctions, comme, on l’a déjà vu, sont exécutées dans la couche liaison (niveau 2) qui assure la commutation des trames. L’un des premiers protocoles de la couche liaison est le protocole HDLC (High-level Data Link Control) qui a été normalisé en 76 par l’ISO. Ce protocole a connu des améliorations dans les années 80 et 84. Ces améliorations ont donné naissance aux protocoles LAP-B (Link Access Protocol-Balanced) et LAP-D, notamment avec l’avènement du RNIS et ses différents canaux B et D. Le protocole LAP-D a eu, avec l’avènement du relais de trames, une extension : le protocole LAP-F qui est en fait le protocole Frame Relay décrit plus haut.

Plusieurs notions sont nécessaires à retenir quand on aborde les protocoles de communication dans les réseaux satellitaires. Ces notions sont entre autres : le DLCI, le LMI, la fenêtre d’anticipation, la redondance et la correction anticipée d’erreurs ou FEC (Forward Error Correction). Les deux premières sont relatives à l’établissement des circuits virtuels dans un canal satellite et ont déjà été introduites dans la section liée au Frame Relay. Les autres notions sont généralement liées au délai de transmission dans une liaison par satellite, mais de façon singulière à la procédure de détection et de récupération d’erreurs. Car, ce qui différencie une liaison par satellite d’une liaison terrestre, c’est la distance parcourue de l’émetteur au récepteur. Même si les données sont véhiculées à la vitesse de la lumière, il faut au moins 120 millisecondes (ms) pour parcourir les 36.000 km qui séparent l’émetteur du satellite, soit 240 ms pour aller de l’émetteur au récepteur. 49 La technique de modulation QPSK fournit quatre niveaux par élément d’information à transporter ce qui, pour un débit numérique de B bits par seconde implique une bande passante de B/4 Hertz. Dans la pratique, il faut une bande passante de l’ordre de B/1,8 Hertz.

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Pour assurer les fonctions de détection et récupération d’erreurs, le protocole LAP-F (dérivé de HDLC) segmente les chaînes de données à transmettre en blocs d’octets et ajoute une entête contenant entre autres, un numéro de séquence. L’émetteur effectue également une opération mathématique sur le bloc de données et ajoute le résultat de cette opération au bloc transmis. L’émetteur transmet ensuite l’ensemble de ces informations et garde une copie. Le récepteur effectue la même opération sur le même champ d’information et compare son résultat avec celui de l’émetteur. En fonction du résultat, le récepteur envoie soit un accusé de réception ou RR (Receiver Ready) qui provoque l’effacement du bloc mémorisé par l’émetteur, soit une demande de retransmission ou REJ (Reject) qui provoque la retransmission de tous les blocs mémorisés par l’émetteur à partir du bloc trouvé erroné. Vu de l’émetteur, il faut au moins 480 ms avant d’effacer le bloc. Afin d’optimiser l’efficacité du transfert de données, il est souhaitable de ne pas attendre 480 ms avant d’envoyer le bloc suivant, donc d’anticiper sur le résultat des opérations effectuées par le récepteur. Cela revient à répondre à la question suivante : combien de blocs d’une longueur donnée transmis à une vitesse donnée occupent cette durée de 480 ms ? De nombreuses propositions ont été faites pour définir cette fenêtre d’anticipation50. De manière générale, il est recommandé de travailler avec une fenêtre d’anticipation pouvant aller jusqu’à 127 blocs.

Le nombre de blocs pouvant être émis sans attendre un accusé de réception et la taille de ces blocs détermine directement la capacité en mémoire de l’émetteur. Il se pose donc un problème : tous les blocs émis n’ayant pas encore été acquittés sont susceptibles d’être retransmis en cas d’erreur. Une solution a été proposée qui consiste à ne retransmettre que le bloc erroné plutôt que de retransmettre tous les blocs à partir du bloc erroné. Cette solution de rejet sélectif ou SREJ (REject Selective) s’appuie sur le numéro de séquence du bloc. Le récepteur gèle également tous les blocs reçus après la demande de retransmission. Ceux-ci seront délivrés après réception correcte du bloc retransmis. La procédure de rejet sélectif donne de bons résultats si les erreurs sont isolées. Dans le cas contraire, c’est-à-dire quand les

50 Le lecteur intéressé peut lire l’article de M. Bechtold, G. Pujolle, O. Spaniol, « Throughput of a satellite channel communication », Acta Informatica, vol.22, 1, pp. 1-14, 1985.

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erreurs sont groupées, cette procédure n’est pas plus efficace que celle de retransmission globale.

Des systèmes de correction en amont sont utilisés pour contourner la difficulté. Ces systèmes à codes de correcteurs d’erreurs ou FEC (Forward Error Correction) ajoutent des informations redondantes aux données transmises avant l’envoi pour permettre leur vérification à la réception et ainsi réduire les risques d’erreurs liées à la transmission. Actuellement, ils vont de ½ (ou 2:1) à 7/8 (8:7). Dans le premier cas, pour deux bits transmis, un seul est utilisé. Dans le deuxième cas, pour huit envoyés, sept sont utiles. Le huitième est une information redondante servant à la protection du signal. Lorsqu’il atteint 2:1, le FEC offre une protection optimum. Les FEC les plus utilisés sont le ¾ et à un degré moindre le 2/3. v) VSAT à plaques solaires : l’expérience de RASCOM

Dans les régions où les réseaux électriques sont inexistants,

l'alimentation en électricité était une condition préalable pour le déploiement d’une infrastructure de télécommunications. L'installation dans ces zones de groupes électrogènes pose des problèmes de fiabilité, de coût d'exploitation (carburant, maintenance, etc.) et de protection de l'environnement.

L’organisation intergouvernementale RASCOM51 propose aujourd’hui les antennes VSAT couplées à un système de production d’énergie solaire. Ce système est déjà utilisé dans de nombreux pays

51 La Regional African Satellite Communications Organization (Rascom) a été créée en 1992 pendant une réunion des ministres africains des télécommunications. Son siège est en Côte d’Ivoire (Abidjan). L’une des activités phares de l’organisation est le lancement d’un projet de télécommunication par satellite qui a pour objectif principal d'apporter l'accès au téléphone dans les zones rurales sur l'ensemble du continent africain. C'est un projet qui implique 44 pays africains. L’objectif est de lancer un satellite sous forme de B.O.T (Built Transfer Operate) ; c'est-à-dire une concession qui est accordée à un groupement industriel (Intelsat, Alcatel, Telkom S.A., etc.) pour fabriquer, lancer et opérer ce satellite pendant un certain nombre d'années au bout desquelles l'ensemble du système satellite sera transféré à l'organisation Panafricaine Rascom qui regroupe les 44 pays. Parallèlement, pour l'exploitation et le fonctionnement de ce système, il est prévu de déployer dans les principaux pays participants des réseaux sol qui sont basés sur des terminaux à faible coût, et qui permettent de s'implanter dans les zones rurales. L'ensemble du système est conçu en sorte que le coût de communication reste très modéré et abordable pour les populations rurales.

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en voie de développement notamment dans des agglomérations où les populations sont dispersées et à faible revenu.

II.2.10.2. Les réseaux sans fil

Un réseau sans fil est un réseau qui permet de faire communiquer des équipements distants sans liaison filaire. Ces réseaux sans fil sont basés sur des liaisons utilisant des ondes radioélectriques. Outre la mobilité qui est introduite, l’autre avantage de ce type de réseau est principalement la mise en œuvre par rapport à des installations filaires qui demandent des aménagements lourds et couteux. Plusieurs technologies des réseaux sans fil sont disponibles aujourd’hui sur le marché qu’il est difficile de les présenter amplement dans le cadre d’un tel travail. Ainsi, nous présenterons succinctement dans cette section les principales d’entre-elles. Il existe plusieurs normes de réseaux sans fil en fonction de la fréquence, du débit et de la portée ou distance couverte :

- les réseaux personnels sans fil ou WPAN (Wireless Personal Area Network) : ce type de technologie concerne les réseaux sans fil utilisant des fréquences hertziennes ou infrarouges, d’une faible portée et quelques dizaines de mètres. Ce type de réseau sert généralement à relier des périphériques à des ordinateurs. Il existe plusieurs technologies utilisées pour ce type de réseau, la plus connue étant Bluetooth (norme IEEE 802.15.1) initiée par Ericsson, qui propose un débit de 1 Mbits/s pour une portée maximale de 30 m et une basse consommation énergétique.

- les réseaux locaux sans fil ou WLAN (Wireless Local Area Network) : cette technologie a été conçue initialement pour construire des réseaux locaux Ethernet sans fil utilisant des fréquences hertziennes (bandes de 2,4-2.5 GHz et 5 GHz) pour une portée d’une centaine de mètres. Tout l’intérêt de cette technologie réside dans le fait qu’on peut connecter par le biais de ce standard des types de matériels différents. Il existe plusieurs technologies WAN. Les deux principales sont la norme IEEE 802.11 ou WIFI (Wireless Fidelity) -- et ses différentes extensions52 -- qui a un débit de transmission pouvant aller jusqu’à 54 Mbits/s et les normes HiperLan types

52 IEEE 802.11a, b, e, f, g, h, i.

63

1 et 2 pour un débit de transmission pouvant atteindre 54 Mbits/s.

- les réseaux métropolitains sans fil ou WMAN (Wireless Metropolitan Area Network) : ce type de réseau est encore appelé Boucle locale radio (BLR) et est connu sous la norme 802.16. Il vise des entreprises ou des collectivités ayant des besoins en débits permettant de concurrencer les lignes spécialisées à moindre coût d’exploitation. Les débits de ces réseaux vont de 128 Kbits/s à 4 Mbits/s. Sur la bande des 3,5 GHz et des 26 GHz, la BRL est une technologie pouvant couvrir une distance de 4 à 10 km.

- les réseaux étendus sans fil ou WWAN (Wireless Wide Area Network) : ce réseau sans fil connu sous le nom de réseau cellulaire mobile, est celui qui permet la connexion des téléphones mobiles. Les principales technologies sont le GSM (Global System for Mobile communication), le GPRS (General Packet Radio Service) et l’UMTS (Universal Mobile Telecommunication System).

Dans cette section, nous présenterons uniquement les

technologies WWAN, plus spécialement les réseaux mobiles cellulaires dites de deuxième et de troisième génération. Les réseaux cellulaires de première génération NMT (Nordic Mobile Telephone), R2000 (Radiocom 2000), AMPS (Advanced Mobile Phone System) ou TACS (Total Access Communication System) ne seront pas abordés ici, car ils tendent à disparaître aujourd’hui en remplacement de ceux de deuxième et troisième générations. Parmi les réseaux de 2e génération, seules les normes GSM900 et son équivalent DCS1800 seront introduites53. Les réseaux de 3e génération (GPRS et UMTS) qui seront présentées dans cette section sont les réseaux IMT-2000 (International Mobile Telecommunications for the year 2000) qui sont issus des travaux de l’UIT en 1993. a) GSM900-DCS1800

La définition de la norme GSM remonte au début des années 80, mais ce n’est que dans les années 90 où elle est devenue en fait la

53 Une bonne littérature pour les autres types de réseaux cellulaires de la 2e génération est disponible dans G. Pujolle, op. cit, pp. 532-540 ;

64

véritable norme mondiale. En effet, Les premiers réseaux ont ouvert à partir de 1992 en Europe mais aussi un peu plus tard en Asie et même à partir de 1995 en Amérique du Nord. Aujourd’hui, la norme GSM continue d’évoluer pour offrir une plus large palette de services partout dans le monde entier, notamment pour ce qui concerne les transmissions de données, pendant que le marché s’oriente de plus en plus vers le grand public. Quelques caractéristiques techniques

La transmission sans fil par GSM entre la station mobile (le téléphone) et le réseau (l’opérateur) se fait par radiocommunication. Le GSM fonctionne dans 3 bandes de fréquences. La bande de fréquence 890-915 MHz pour les transmissions allant de la station mobile vers le réseau (voie montante), et 935-960 MHz pour le sens inverse (voie descendante). Une autre bande de fréquence est utilisée en milieu urbain (norme DCS1800, bi-bande) entre 1710 et 1785 MHz pour la voie montante et entre 1805 et 1880 MHz pour la voie descendante54. Chaque bande peut supporter un certain nombre de canaux radio de largeur 200 kHz, soit 124 canaux en GSM900 et 374 canaux en DCS1800. En plus du multiplexage fréquentiel, chaque canal de 200 kHz est subdivisé en 8 canaux en multiplexage temporel. La puissance des mobiles est de 0,8 W à 20W pour le GSM900 et de 0,25 W à 1W pour le DCS1800. Le débit des canaux physiques est de 24.7 Kbits/s.

Les réseaux GSM, sont organisés de façon cellulaire. Un système appelé BSS (Base Station System) couvre une zone géographique appelée cellule, afin d’assurer la communication avec les mobiles s’y trouvant. Ce système est composé de stations de base BTS qui assurent les transmissions radio et d’une station de contrôle BSC. La taille des cellules est de 1 à 35 km pour le GSM900 et n’atteint qu’au plus 8 km pour le DCS1800. b) GPRS

Le GPRS, connu également sous le nom de GSM Phase 2+, ne constitue pas à lui tout seul un réseau mobile à part entière, mais une couche supplémentaire rajoutée au réseau GSM. Ceci signifie que tous

54 Pour les USA, une troisième bande est utilisée. Elle se situe autour de 1900 MHz.

65

les opérateurs qui disposent d’une licence GSM peuvent faire évoluer leur réseau vers le GPRS. De plus, le GPRS utilise les bandes de fréquences attribuées au GSM (900 MHz, 1800 MHz et 1900 MHz). Quelques caractéristiques techniques Le GPRS repose sur la transmission en mode paquet et se présente comme l’évolution du système GSM en vue de l’introduction de l’UMTS. L’introduction de ce système permet le transfert de données par paquets avec le système GSM et cela est d’une grande importance pour l’UMTS qui est optimisé pour les transferts de données par paquets. Cette technologie est en théorie capable de fournir des débits par utilisateur allant jusqu’à 115 Kbits/s (contre 9,6 Kbits/s pour le GSM). c) UMTS

Ce réseau cellulaire de 3ème génération présente des débits théoriques allant jusqu’à 2 Mbits/s dans des configurations courtes portées ou picocellules, mais se situent plus classiquement autour de 100 Kbits/s avec des cellules plus grandes encore appelées microcellules. Ces réseaux doivent succéder aux réseaux téléphoniques cellulaires actuels. Dotés de meilleurs débits, les réseaux cellulaires de troisième génération devraient être capables d’offrir un accès bien meilleur à Internet et à ses services connexes. Ils devraient également supporter des applications audio et vidéo basse définition.


L’UMTS est disponible à la fois en mode duplex par partage de fréquence ou FDD (Frequency Duplex Division), et en mode par partage d’intervalles de temps ou TDD (Time Duplex Division). Ce dernier mode étant plutôt réservé à des réseaux microcellulaires. En 1997, la CEPT (Conférence Européenne des Postes et Télécommunications)55 a réparti les bandes de fréquence pour l’UMTS comme suit :

55 Cet organisme regroupe 26 pays européens et agit auprès du CCITT pour appuyer les recommandations européennes.

66

- 1900-1920 MHz : TDD sens mobile vers base ; - 1920-1980 MHz : FDD sens mobile vers base ; - 2010-2025 MHz : TDD sens base vers mobile ; - 2110-2170 MHz : FDD sens base vers mobile ;

La portée maximum entre base et mobile, est de l’ordre de 10 km. Les débits eux varient de 100 Kbits/s à 2 Mbits/s selon la taille de la cellule et la distance entre base et mobile.

III. L’interconnexion des unités administratives au Cameroun : un descriptif sommaire du modèle MEDUSE

Quelque soit le projet d’informatisation initié dans une administration publique au Cameroun, l’interconnexion des unités administratives impliquées est une condition de succès du projet. Or plus le nombre de ces unités est élevé, plus il devient difficile de faire un choix entre les différentes technologies WAN disponibles sur le marché au regard des critères multiples et variés à considérer. Dans l’hypothèse de l’informatisation du système électoral du Cameroun, l’analyse montre qu’au moins 400 unités administratives et institutions publiques doivent bénéficier d’une infrastructure de télécommunications. En effet, cette interconnexion pourrait concerner les 268 sous-préfectures, les 58 préfectures, les 10 provinces, la Direction des affaires politiques du MINAT, le Secrétariat permanent de l’ONEL, la Cour Suprême et d’autres institutions publiques56. La décision de déployer une infrastructure de télécommunications dans une unité administrative donnée dépend de plusieurs paramètres qu’il convient d’identifier, de superposer et d’analyser. Le modèle décisionnel MEDUSE (Méthode d’aide à la décision par l’utilisation de SIG pour l’interconnexion de l’administration camerounaise) 56 Dans cette contribution, le modèle proposé repose sur l’institution actuelle en charge de la gestion du processus électoral au Cameroun qui, comme on le sait, est le MINAT (services centraux et extérieurs), avec évidemment l’appui de l’ONEL. Ce modèle pourrait facilement s’adapter si un changement institutionnel chargeait l’ONEL par exemple à organiser les élections ; car ce dernier comme le MINAT a pratiquement la même structure hiérarchique dont le Secrétariat permanent en est le sommet. En effet, rien que sa structure déconcentrée est composée de 10 antennes régionales, 58 antennes départementales et 368 antennes communales ; ce qui donne un total de 436 antennes couvrant le territoire.

67

proposé, s’appuie sur une représentation de l’ensemble de ces paramètres dans un Système d’information géographique (SIG) à l’aide des cartes du Cameroun à l’échelle 1 : 1.000.000e. Cette section a pour but de donner un descriptif sommaire du cadre méthodologique qui facilite ce processus de prise de décision57.

III.1. La méthodologie

La démarche générale de l’élaboration des modèles décisionnels qui s’appuient sur les SIG et l’analyse multicritère a fait l’objet de plusieurs publications scientifiques58. Des applications encourageantes ont été trouvées dans des domaines tels que le tourisme, le marketing, la planification urbaine, la protection civile, le transport, l’hydrologie, la forêt, la géologie, la biologie, etc. Globalement, cette procédure comprend trois phases principales : la structuration du modèle, l’exploitation du modèle et la concrétisation des résultats. Elle couvre la problématique décisionnelle dans son ensemble, c’est-à-dire depuis l’émergence d’un problème, jusqu’au contrôle de la mise en œuvre des décisions59. Elle dépasse donc le cadre de notre proposition, qui se centre sur les applications des deux premières phases à savoir, la structuration et l’exploitation du modèle MEDUSE.

III.1.1. La structuration du modèle MEDUSE

La phase de structuration comprend trois étapes : la formulation du problème, la structuration de la procédure et la structuration du modèle de décision. La première étape est triviale

57 La description complète du modèle ainsi que ses outils de simulation sont présentés dans l’ouvrage de A. Nkoyock et E. Tonye intitulé « Analyse multicritère, Cartographie et Systèmes d’Information géographique des réseaux des télécommunications : Un modèle décisionnel basé sur le cas du Cameroun», à paraître. 58 Amor Laaribi, Mamadou Thioune, « SIG et analyse multicritère », Hermes, 2000. 59 Une description détaillée du cadre méthodologique a été faite par F. Joerin, « Décider sur le territoire : Proposition d’une approche par utilisation des SIG et de méthodes d’analyse multicritère », Thèse de Doctorat, Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, 1997, p.69.

68

dans ce sens qu’on sait que le problème posé ici est de décider, pour une unité administrative donnée située sur le territoire camerounais, du type de technologie WAN à y installer. La deuxième, celle de la structuration de la procédure a pour but de déterminer le mode d’intégration des différentes dimensions de la problématique (technique, socio-économique, environnemental, etc.). Le modèle MEDUSE adopte un mode intégré puisque le déploiement d’une infrastructure de télécommunications dans un point donné encore appelé point de présence ou PoP (Point of Presence) nécessite la prise en compte de toutes les dimensions suscitées. Tous les facteurs ou critères sont importants dans le processus de prise de décision. La troisième étape consiste à décrire les objectifs, les frontières physiques, la description systémique et la précision du système considéré. Ces derniers points ont été abordés dans le cadre de la modélisation entité-relation.

a) La modélisation entité-relation

La modélisation entité-relation est basée sur une perception du monde réel qui consiste à distinguer des agrégations de données élémentaires appelées entités et des liaisons entre entités appelées relations60. Son formalisme donc est basé sur trois composantes sémantiques, les entités, les relations et les attributs. Une entité est un modèle d’objet identifié du monde réel dont le type est défini par son nom et une liste de propriétés. Une relation est un lien logique entre entités dont le type est défini par un verbe et une liste éventuelle de propriétés. Un attribut est une propriété d’une entité ou d’une relation caractérisée par son nom et un type élémentaire61.

La modélisation entité-relation dans MEDUSE consiste à schématiser la portion du monde réel qui est représentée dans la base de données. Quatre types d’entités ont été identifiés :

- les entités géographiques, démographiques, politiques et administratives : ce sont l’unité administrative (province, département, arrondissement, district, village), la circonscription électorale (pays, département, commune), le scrutin (présidentiel, législatif, communal) ;

60 G. Gardarin, « Bases de données », Eyrolles, 2002. 61 Ibid.

69

- les entités naturelles et environnementales : on peut citer dans ce cas la région naturelle (forêt, savane, steppe), le climat (pluviométrie, vent, température), le relief (montagne, plateau, plaine, vallée), le réseau hydrographique (océan, cours d’eau, lac);

- les entités socio-économiques : aéroport, réseau électrique, voie ferroviaire, voie routière, pipeline, centres de santé, centres éducatifs, structures religieuses, structures culturelles, etc ;

- les entités relatives aux infrastructures de télécommunications existantes (réseau de transmission, réseau de commutation, réseau des services) et aux technologies WAN (RTC, RNIS, xDSL, X.25, Frame Relay, ATM, VSAT, etc) disponibles actuellement sur le marché.

Les relations dans le modèle conceptuel de données62 traduisent des notions de détermination ou d’appartenance entre entités physiques et de contiguïté entre entités géographiques. Par exemple, une unité administrative est caractérisée par un climat et appartient dans une circonscription électorale. Une unité administrative est reliée par une voie routière. Ces notions, lorsqu’elles concernent des entités géographiques, font appel à des concepts topologiques, bases des SIG.

Dans ce modèle, une unité administrative est caractérisée non seulement par son code, mais par son type (province, département, arrondissement, etc.) et sa superficie. Mais dans le cadre du déploiement des télécommunications, il peut être intéressant de connaître le nombre d’habitants vivant dans cette région, mais également son taux de croissance et son activité économique. Une région qui a une activité économique forte est une zone d'attrait pour les populations. Ces attributs de l’entité unité administrative du modèle conceptuel de données déterminent par exemple le débit et l’infrastructure de télécoms à déployer dans la dite unité administrative. En effet, plus le nombre d’habitants, le taux de croissance et l’activité de l’unité administrative sont grands, plus la demande en débit d’accès est conséquente. Cependant, nous gardons à

62 C’est le premier niveau de conception et de développement d’un système d’information selon la méthode MERISE.

70

l’esprit l’accès universel garantissant le déploiement des télécommunications dans toutes les zones.

Le modèle conceptuel de la base de données du modèle MEDUSE est décrit dans la figure n°4.

-code_renat-type_renat-surface-coord-x-coord-y

Région naturelle

-code_unité_admin-type_unité-superficie-nbre_habitants-Tx_croissance-activité-économique

unité admin

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climat

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relief

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- débitconnecte

-code_voie-type-date_creation-date_derniere_maintenance

voie_ferroviaire

caractérise

est_couverte par

dessert

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-type-bande de fréquence

couverture_satellitale

-type-nombre d'apprenants

centre_éducatif

-type-nbre de lits-nbre de médécins-nbre d'infirmières

centre_santé

-type-principales langues locales

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-type-nbre d'adeptes

structure_religieuse

caractérise

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(0,n)bénéficie-nombre

-spécifications

Figure n°4 : Le modèle conceptuel des données (source : les auteurs)

L’analyse multicritère est utilisée pour comparer les actions entre elles.

b) Les actions potentielles L’ensemble d’actions est un sous-ensemble constitué par

certaines technologies WAN décrites à la partie II de cette contribution. A titre de rappel, celles-ci sont les suivantes : le RTC, les lignées spécialisées (LS), le RNIS, l’ADSL, le modem câble, le VSAT, le VSAT à plaques solaires (VSAT_PS), X.25, Frame Relay, TDM, le Long Reach Ethernet (LRE), la Boucle locale radio (BLR), l’UMTS, l’ATM et Paquets sur SONET/SDH63. Toutes ces technologies ne peuvent pas, à l’état actuel du développement des 63 Le support de transmission de cette technologie au Cameroun est la fibre optique comme on l’a vu précédemment dans la présentation du projet SAT3.

71

télécommunications dans le pays, être considérées comme actions ou solutions potentielles. On rappelle, en reprenant la définition de Roy, qu’une action potentielle est « une action réelle ou fictive provisoirement jugée réaliste par un acteur au moins ou présumée comme telle par l’homme d’étude en vue de l’aide à la décision »64. En conséquence, les technologies actuelles pouvant réellement et raisonnablement interconnecter les unités administratives au Cameroun sont : le RTC, les LS, le modem câble, le VSAT, le VSAT_PS, la BLR, l’UMTS, la fibre optique (FO).

c) Les critères du modèle

La structuration du modèle MEDUSE comprend aussi la structuration des critères. Afin de s’assurer de la complétude des critères identifiés, deux points de vue ont été pris en compte. Le premier point de vue fait la distinction entre les critères uniquement déterminés par l’unité administrative elle-même et les critères déterminés par la relation entre l’unité administrative et son environnement. Le deuxième point de vue fait la différence entre les critères naturels et les critères anthropiques. Cela donne par conséquent quatre catégories de critères comme le montre le tableau 12.

64 B. Roy, « Méthodologie multicritère d'aide à la décision », Economica, 1985.

72

Critères Liés à l’unité administrative Liés au voisinage Naturels -environnement (région

naturelle, climat, relief, hydrographie, niveau d’ensoleillement, sous-sol) -région naturelle (forêt, savane, steppe), -climat (pluviométrie, vent, température), -relief (montagne, plateau, plaine, vallée), - hydrographie (océan, cours d’eau, lac), - niveau d’ensoleillement (quantité de biomasse, etc.) -sous-sol

-proximité à un parc national, - proximité à une autre unité administrative, -distance par rapport à une plate-forme technologique - proximité à un point de sortie de la fibre optique le long du pipeline

Anthropiques -statut juridique (province, département, arrondissement, commune, district, village), - technologie de télécommunication existante (RTC, FH, fibre optique, GSM, X.25), -taux de croissance de la population, -électorat potentiel ou nombre d’inscrits, - couverture satellitale (GEO/MEO/LEO, BF), - technologie audio-visuelle (émetteur radio, TV), -câblo-distribution, -fournisseurs de services Internet

-accessibilité (aéroport, voie ferroviaire, voie routière), - type de route (principale permanente, principale intermittente, secondaire, piste) - disponibilité du réseau électrique, - niveau de l’activité économique, - structure sociale (santé, éducation, culture, sécurité, religion,…).

Tableau 12 : Les différentes catégories de critères du modèle MEDUSE (source : les auteurs)

III.1.2. L’exploitation du modèle MEDUSE

Cette phase permet d’appréhender le comportement du modèle MEDUSE. Elle est basée sur l’usage de l’analyse spatiale et l’analyse multicritère. La première forme d’analyse permet d’évaluer les

73

critères. L’analyse multicritère permet la comparaison mutuelle des actions. a) L’analyse spatiale

L’analyse spatiale recouvre un ensemble de méthodes mathématiques ou numériques pour l’analyse des distributions d’objets géoréférencés. L'analyse et la modélisation de la distribution spatiale de phénomènes encore appelées modélisation cartographique sont produites, assistées par ordinateur à partir des systèmes d'information géographiques (SIG). Il existe deux modes de représentation de l’information géographique dans un SIG : le mode raster et le mode vecteur. Dans le mode raster, la réalité est décomposée en une grille régulière et rectangulaire organisée en lignes et en colonnes. Chaque maille de cette grille ayant une intensité de gris ou une couleur. La juxtaposition des points recrée l’apparence visuelle du plan et de chaque information. Par contre dans le mode vecteur, les limites des objets spatiaux sont décrites à travers leurs constituants élémentaires, à savoir les points, les lignes et les arcs de polygones. Par exemple, une unité administrative ou un village sont représentés par un point, alors qu’une route est représentée par une ligne.

L’analyse spatiale désigne dans le cadre du modèle MEDUSE, un ensemble de procédures de traitement des données décrivant le territoire camerounais ou une partie, afin de comprendre et/ou de modéliser la répartition spatiale des unités administratives et leur interconnexion à l’aide des réseaux des télécommunications. Le modèle MEDUSE utilise les « SIG vecteurs ». En fait, plusieurs outils ont été utilisés : Arcview 3.165 et ses extensions Spatial Analyst 1.1 et ArcExplorer, qui permettent de visualiser, explorer, interroger et analyser les données géographiques ; ENVI 3.166 et MapInfo67 pour le traitement d’images.

La figure n°5 montre le résultat de la représentation de certains thèmes (objets géographiques) retenus sur une partie de la carte du Cameroun.

65 Produit de la société ESRI (www.esri.com). 66 Produit de la société RSI (www.rsinc.com). 67 Produit de la société MapInfo (www.mapinfo.com).

74

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Banyo

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Yokadouma

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Nanga Eboko

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Sangmélima

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Kribi

Edéa

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Bafia

Limbé

Yabassi

Nkambe

WumFundong

Kumbo

NdopMbengui

Foumban

BandjounBaham

BangantéBafang

Dschang

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NkongsambaBamgem

Kumba

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Monatélé

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Tignère

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BlengouaHilé Alifa

MakariFotokol

Goulfey

Logone-Bimi

WazaZina

Kolofata

MozokoBogo

Koza Kay-Kay Guemé

Moulvouday

Mindif

Gobo

Guéré

WinaKalfou

Doukoula

Guidiguis

Moutouroua

Gazawa

Mogodé

HinaBourrah

Moyo-Oulo

Bachéo

Pitoa

Bibémi

Lagdo

Touroua

Rey-Bouba

Bouba Ndjida

TouboroMbéMayo-Baléo

Galim-Tignere

Ngaoul

Djohong

Bélèl

Ngaoundal

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Gari-Gombo

Kenzou

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Ngoïla

Lomié

Massok

Djoum

Oveng

Ndem Nam

Mbang

Dimako

Belabo

Doumé

Mindourou

Angossas

Diang

Nguélémedouka

Ayos

BengbisSomalome

Meyomesala

Zoatélé

Mayo-Dinga

Nfengou

Ngambe-Tikar

Ako

Ndu

Oku

Njinikom

Jakiri

Magba

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Widikum

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MassagamFoumbot

Santchou

Mélong

KonyeTombel

Loum

Njombé

Mbanga

Isangele

Idabato

Ekondo-Titi

Bamuso

Mbonge

Muyuka

Tiko

Yingui

Dibombari

Tonga

Makélélé

Ndikinimeki

Deuk Ngoro

OmbessaBokito

Ngambe

NdomSa'a

Dizangué

Mouanko

Pouma

Dibang

Mbandjok

Okola

Soa

Matomb

Nkoteng

Dzeng

Awaé

Esse

Makak

Campo

Nyé'été

Olamzé

Ma'an

Mvangan

Mengong

Biwong-Bané

NgomédzapMvengué

Bipindi

Lolodorf

Obala

Akom II

Ngoulémakong

Mintom II

Minta

BatchengaMboma

Kobdombo

Ngog-Mapubi

Bot-Makak

Manjo Nkondjok

Malentouen

Bankim

Ngong

Béka

Dombo

Maga

Peté

Village&V

Chef lieu d'arrondissement(X

Chef lieu de département#

Chef lieu de province#Y

Tracé du pipeline

Fibre optique

Point de sortie de Sat3ü

Voie ferroviaire

Parc#³

Réserve de faune

AeroporteZone humide et pluvieuse

Limite du pays

Légende

Figure n°5 : Carte thématique du Cameroun issue du modèle MEDUSE,

reprenant les éléments de la figure n°2, augmentée de couches supplémentaires.

75

Le SIG est bien entendu un outil de cartographie assisté par ordinateur, mais il est avant tout un outil d’aide à la décision. C’est-à-dire qu’il facilite la visualisation de concepts spatiaux nécessaires à la compréhension d’un phénomène et permettre de croiser les couches d’information pour faciliter la prise des décisions. L’intégration des SIG et de l’analyse multicritère constitue une voie privilégiée incontournable faisant des SIG de véritables systèmes d’aide à la décision68. b) L’analyse multicritère

L’analyse multicritère ou les méthodes d’aide à la décision multicritères désignent généralement un ensemble de méthodes permettant d’agréger plusieurs critères avec l’objectif de sélectionner une ou plusieurs actions, options ou solutions. C’est « l'activité de celui qui, prenant appui sur des modèles clairement explicités mais non nécessairement complètement formalisés, aide à obtenir des éléments de réponses aux questions que se pose un intervenant dans un processus de décision, éléments concourant à éclairer la décision et normalement à prescrire, ou simplement à favoriser, un comportement de nature à accroître la cohérence entre l'évolution du processus d'une part, les objectifs et le système de valeurs au service desquels cet intervenant se trouve placé d'autre part »69. L'analyse multicritère encore appelée l'aide multicritère à la décision a connu un développement rapide dans les années 70. Son but est de fournir aux décideurs des outils leur permettant de progresser dans la résolution de problèmes décisionnels faisant intervenir plusieurs points de vue généralement contradictoires.

Il existe plusieurs méthodes d’analyse multicritère70. Joerin en citant Roy71 indique que les méthodes d’analyse multicritère peuvent être distinguées ou classées en considérant tout d’abord le type de problème qu’elles affrontent. Il cite quatre catégories. La problématique alpha correspond à la sélection des meilleures actions. La problématique bêta est traitée par un tri des différentes actions dans 68 Amor Laaribi, Mamadou Thioune, « SIG et analyse multicritère », Hermes, 2000. 69 B. Roy, op.cit. 70 B. Roy, op. cit et Jean-Marc Martel, « L’aide multicritère à la décision : méthodes et applications », Université de Laval, Québec, 1999. 71 F. Joerin, op.cit, p.44.

76

les classes prédéfinies (ex : bonnes, moyennes, mauvaises). Les problématiques gamma ont pour objectif de ranger les actions de la meilleure à la moins bonne. Et finalement, l’objectif d’une problématique delta est simplement de décrire les actions et leurs conséquences.

Pour appliquer les méthodes d’analyse multicritère, on doit nécessairement suivre les étapes suivantes : i) identifier l’objectif global de la démarche et le type de décision; ii) dresser la liste des actions ou solutions potentielles; iii) identifier les critères ou standards qui orienteront les décideurs; iv) juger chacune des solutions par rapport à chacun des critères; v) agréger ces jugements pour choisir la solution la plus satisfaisante. La différence entre ces méthodes se trouve dans la façon de réaliser l’étape v) décrite ci-dessus, c’est-à-dire la façon d’évaluer chacune des solutions en fonction des critères retenus. Dans la plupart des méthodes multicritères, l’importance relative des critères accordée par les décideurs est représentée par des poids. L’analyse multicritère est basée sur la détermination des points les plus aptes à répondre à un ensemble de critères X ayant chacun une importance relative W. L’aptitude d’un point donné à répondre à l’objectif défini (compte tenu des critères définis) est donnée par :

S = ∑i

WiXi (1)

où Wi représente le poids du critère Xi. Les critères Xi de l’équation (1) doivent avoir des unités compatibles et doivent être corrélés positivement avec l’aptitude. Une classification de ces méthodes selon trois grandes approches est alors proposée (agrégations complète, partielle et locale)72. Dans la première approche, on peut citer la méthode des sommes pondérées ou (Weight Sum Method), la méthode des produits pondérés ou (Weight Product Method), la méthode du Goal Programming, la méthode des déclassements comparés, la théorie de l’utilité multiattribut ou MAUT (Multiple Attribute Utility Theory), la méthode des Utilités additives (ou UTA), la méthode hiérarchique multicritère ou AHP (Analytic Hierarchy Process). Dans

72 S. Ben Mena, « Introduction aux méthodes multicritères d’aide à la décision », Biotechnol. Agron. Soc, 2000, pp. 83-93.

77

la seconde approche, on trouve notamment les méthodes Electre73 I et ses variantes (Is, Iv, etc.), Electre TRI, Electre II, III et IV, Prométhée, Oreste, Qualiflex. Les méthodes appartenant à la troisième approche n’ont pas beaucoup d’applications pratiques, car assez complexes à utiliser74. On peut citer dans cette catégorie, la méthode STEM et ses variantes, les méthodes qui utilisent la programmation linéaire multicritère et la fonction d’utilité, etc.

Evidemment, il n’y a pas de méthode parfaite. Le choix d’une méthode multicritère dépend de la nature du problème, mais aussi, directement du contexte culturel et de la personnalité de « l’homme d’étude » et du ou des décideurs75. En conséquence, les propositions méthodologiques pour l’utilisation combinée de SIG et de méthodes d’analyse multicritère se sont développées, dans ce travail, au travers du traitement d’une problématique : celle qui a pour but de choisir une technologie WAN pour interconnecter un PoP. Il s’agit donc d’une problématique du type alpha. Dans le cadre du modèle MEDUSE, la méthode hiérarchique multicritère (MHM) ou AHP (Analytic Hierarchy Process) a été choisie parce qu’elle s’adapte au mieux à notre problématique. c) Représentation graphique des niveaux de hiérarchie des critères

La méthode hiérarchique multicritère a été développée en 1971 par Thomas L.Saaty76. Les étapes de la résolution d’une analyse multicritère par la méthode AHP sont les suivantes : i) décomposer le problème complexe en une structure hiérarchique; ii) effectuer les combinaisons binaires; iii) déterminer les priorités; iv) synthétiser les priorités; v) garantir la cohérence des jugements. La méthode AHP se distingue par sa façon de déterminer les poids de critères et procède par combinaisons binaires de chaque niveau de la hiérarchie par rapport aux éléments du niveau supérieur.

En appliquant la méthode AHP à notre domaine d’étude, à savoir l’installation d’une infrastructure de télécommunications dans

73 Elimination ET Choix Traduisant la Réalité. 74 R.E. Steuer, L.R. Gardiner and J. Gray, « A Bibliographical Survey of the activities and International Nature of Multiple Criteria Decision Making », J.M.C.D.A, Vol.5, 3, pp. 195-217, pour une tentative d’unification de ces méthodes. 75 F. Joerin, ibid, p. 48. 76 T. Saaty, « The Analytic Hierarchy Process », McGraw Hill, New York, 1980.

78

une unité administrative donnée77, la décomposition du problème donne la structure hiérarchique à cinq niveaux (0 à 4) de la figure n°6. Le niveau 0 définit l’objectif cible qui est l’interconnexion des unités administratives. Le niveau 1 définit les critères de décision. Les niveaux 2 et 3 définit les caractéristiques des critères. Le dernier niveau de la hiérarchie comprend les différentes solutions alternatives. Par souci de clarté, ces solutions alternatives n’ont pas été rattachées à chaque extrémité de l’arborescence de la figure n°6.

77 L’exemple complet est élaboré dans l’ouvrage de A. Nkoyock et E. Tonye, op.cit.

79

Interconnexion des unitésadministratives0

1

2

3

4

accessibilité existence d'une technologie disponibilité énergétique environnement capacité d'utilisation

hydrographie route voieferroviaire aéroport nombre

d'incritstaux de

croissance

niveaud'activité

éco.

statutjuridique

structuresociale

technologieaudio-visuelle

couverturesatellite

réseauX.25 RTC fibre

optique GSM FH régionnaturelle climat relief niveau

d'ensoleillement sous-sol

électricité énergiesolaire

fournisseursde services

câblo-opérateurs fournisseurs deservices Internet

routesecondaire

route principalepermanente

routeprincipale

intermittentepiste

coursd'eau lac océan

province département arrondissement commune district village

santé éducation culture sécurité religion

forêt savane steppe

pluviométrie vent température

montagne relief plaine vallée

Alter 1

Alter 2

Alter 3

Alter 4

Alter 5

Alter 6

Alter 7

Alter 8

Figure n°6 : Représentation graphique des niveaux de hiérarchie des critères (source : les auteurs)

80

avec : Alter1 = RTC; Alter2 = LS; Alter3 = modem câble ; Alter4 = VSAT ; Alter5 = VSAT_PS ; Alter6 = BLR ; Alter7 = UMTS ; Alter8 = FO.

La comparaison de l’importance relative des éléments appartenant au niveau 0 de la figure n°6 pris deux à deux, donne la matrice suivante :

A

cces

sibi

lité

Exi

sten

ce d

’une

te

chno

logi

e

Dis

poni

bilit

é él

ectr

ique

Env

iron

nem

ent

Cap

acité

d’

utili

satio

n

Accessibilité 1 1/7 1/9 3 1/5

Existence d’une technologie

7 1 1/7 7 2

Disponibilité électrique

9 7 1 9 3

Environnement 1/3 1/7 1/9 1 1/5

Capacité d’utilisation

5 1/2 1/3 5 1

Tableau 13 : Matrice de premier niveau III.1.3. Un exemple complet

On veut interconnecter des réseaux de télécommunication ou mettre en œuvre un réseau étendu. Cela passe par le choix d’une technologie WAN qui réponde aux besoins et soit la meilleure possible du point de vue d’un certain nombre de critères. Sur le marché existe toute une panoplie de technologies de réseaux étendus ou technologies WAN. La présente étude a mis en exergue le RTC, les lignes spécialisées (LS), le RNIS, l’ADSL, le modem câble, le VSAT, le VSAT à plaques solaires (VSAT_PS), le X.25, le Frame Relay, le TDM, le Long Reach Ethernet (LRE), le 10 Gigabit Ethernet (10 Gbase-X), la Boucle locale radio (BLR), l’UMTS, le GSM, le GPRS, l’ATM et Paquets sur SONET/SDH, le DQDB, et le FDDI. Ces technologies présentent des caractéristiques diverses et leurs applications en dépendent.

Les méthodes de l’analyse multicritère permettent de fixer un ensemble de critères

donné, très souvent contradictoires, d’arrêter un ensemble de solutions potentielles ou actions quelconques, et d’agréger ces dernières pour tous ces critères avec l’objectif de les classer de la meilleure à la moins bonne. Plusieurs méthodes existent, mais après une sélection rigoureuse, les méthodes AHP et Prométhée ont été retenues pour réaliser un outil logiciel d’aide à la décision multicritère permettant le choix d’une technologie WAN. Il s’agit de l’utilitaire SOFTWAN2004.

SOFTWAN2004 a été élaboré avec l’outil de développement Matlab version 6.5.1 et

donne la latitude de choisir parmi cinq tailles de tableau d’évaluations possibles. Pour un

81

tableau choisi, possibilité est donnée de sélectionner le nombre d’actions correspondant, devant entrer en compétition parmi toutes les technologies ci dessus. Sept critères de choix déterminants, le débit, le coût, la topologie, le codage, le support de transmission, la couverture spatiale, et la durée de vie permettent d’évaluer les actions. La pondération des critères est soit manuelle, soit alors selon la méthode AHP qui permet au décideur incertain de pondérer les critères en exploitant les possibilités de l’analyse hiérarchique multicritère et d’exprimer plus rigoureusement ses préférences. L’agrégation est réalisée par une méthode d’agrégation partielle qui s’adapte le mieux aux problématiques multicritères de type gamma : la méthode PROMETHEE.

a) Architecture générale

SOFTWAN2004 permet de générer les flux des actions et deux classements dont un

partiel, Prométhée I et un complet, Prométhée II. La fiabilité de l’utilitaire a finalement été évaluée par comparaison avec les résultats fournis pour les mêmes problèmes par le logiciel Decision Lab 2000 de Visual Decision Inc.

Les informations complémentaires sont disponibles à l’adresse Internet suivante : http://www.lets.africa-web.org/cours/AM/index.htm

Figure n° 7 : Architecture générale de SOFTWAN 2004

82

b) Caractérisation des critères

Soit à choisir la meilleure technologie WAN pour la mise en oeuvre d’un réseau WAN parmi les technologies suivantes: la RTC, les lignes spécialisées, le modem câble, le VSAT, le VSAT_PS, la BLR, l’UMTS et la fibre optique.

La caractérisation des critères est résumée dans le tableau 14.

Critère/ Relation avec un SIG et/ou la base de données environnementales

Objectif Echelle et unité Sens de préférence

Topologie Economie 5-points Bus, Etoile, Anneau, Arbre, Maillé,

Minimisation

Débit Puissance Kbps Maximisation Technique de codage Puissance 3-points : Manchester, AMRT, AMRC, Maximisation Support de transmission - Relief - Types de végétation - Nature du sol - types d’occupation des sols

Puissance 5-points : Paire torsadée, Onde radio, Câble CATV, Antenne parabolique, FO,

Maximisation

Distance (couverture spatiale?) - localisation des réseaux existants (télécoms, routiers, ferroviaires, etc.) - localisation des structures administratives et sociales

Puissance Km Maximisation

Coût incluant la Fiabilité et la Maintenance Économie Fcfa Minimisation

Mise en œuvre incluant la disponibilité des compétences locales - Activités économiques - croissance de la population

Puissance Années Maximisation

Tab 14 : Famille des critères retenus et leurs caractéristiques

Pour notre exemple, les poids respectifs des critères sont : Coût (9.5), Débit (16.2), Topologie (2.7), Codage (1.8), Support de transmission (14.1), Distance (35), Durée de vie (20.7).

83

c) Caractérisation des actions

Les caractéristiques essentielles des actions, ici les technologies, sont résumées sur le tableau 15 :

Technologie Débit maximal Support de

transmission Topologie Portée maximale

le RTC, 30 Kbps Paire torsadée Bus, Etoile, Etoile, Etendue, Hiérarchie Anneau, Maillée

les lignées spécialisées (LS)

1.544 /2.048 Mbps Paire torsadée / Câble coaxial

le RNIS 1.544 /2.048 Mbps Paire torsadée l’ADSL 1.544 /2.048 Mbps Paire torsadée 5.4 km le modem câble 500 Kbps à 10

Mbps Câble CATV 10 km

le VSAT Antenne parabolique le VSAT_PS Antenne parabolique le X.25 56Kbps, 64Kbps et

1.5Mbps à 45Mbps

le Frame Relay 56Kbps, 64Kbps et 1.5Mbps à 45Mbps

le TDM 1.544 /2.048 Mbps Fibre optique le Long Reach Ethernet (LRE)

Fibre optique Etoile 10 km

le 10 Gbase-X Fibre optique Etoile 100 km la Boucle locale radio (BLR)

128 Kbps à 4Mbps Ondes radio 10 km

l’UMTS 100 Kbps à 2 Mbps Ondes radio 10 km le GSM 9.6 Kbps Ondes radio 35 km le GPRS 115 Kbps Ondes radio le FDDI 100 Mbps Fibre optique Double anneau 100 km l’ATM et Paquets sur SONET/SDH

622 Mbps / 2Gbps Paire torsadée / Fibre optique

Bus, Etoile, Anneau

le DQDB 600 Mbps 2 bus unidirectionnels

X 10 km

Tableau 15 : Quelques caractéristiques des technologies WAN

84

d) Tableau des évaluations de base

C’est en fait la matrice de taille m lignes ´ n colonnes qui va recevoir les scores des actions sur les différents critères. Sa taille sera fixée au départ à l’accueil. Cela permettra de fixer également le nombre d’actions en compétition. En revanche, le nombre de colonnes sera fixe car le nombre de critères l’est également (n=7). Si la taille choisie est 7 x 7, alors on aura 7 actions en compétition et il faudra sélectionner dans la liste des solutions potentielles exactement sept technologies WAN. Sinon, il y aura retour d’un message d’erreur conséquent.

Le logiciel va proposer à l’utilisateur cinq tailles du tableau des évaluations possibles :

- 6 lignes ´ 7 colonnes pour 6 actions et 7 critères





Un menu popup à cinq options permettra de choisir la taille du tableau des évaluations de base à l’accueil (figure n° 8).

Figure n° 8 : Tableau de taille 8´ 7 des évaluations SOFTWAN 2004

e) La fonction de préférence Des menus popup à six options permettront de choisir l’une des six fonctions de

préférence définies par les auteurs des méthodes PROMETHEE (Usuel, Palier, Linéaire, Forme U, Forme V, Gaussien). Rappelons que la fonction de préférence permet de comparer les différents critères indépendamment de leurs unités de mesure. Elle. traduit les écarts entre les évaluations ou performances de deux actions pour un critère donné en un degré de préférence de l’une des actions sur l’autre.

85

f) Les seuils de préférence Trois lignes permettront d’attribuer des valeurs aux seuils de préférence (seuil

d’indifférence, seuil de préférence, seuil gaussien) en fonction de la fonction de préférence choisie pour le critère considéré. Les seuils devront être de nombres réels positifs et pour un même critère, le seuil d’indifférence ne doit pas être plus grand que le seuil de préférence associé. Cette condition est liée à la définition même de ces paramètres.

g) Les lignes des valeurs statistiques Deux lignes seront prévues pour recevoir les valeurs moyennes et les écarts types des

performances des actions disponibles sur le tableau des évaluations. La moyenne montre la performance globale des actions sur chacun des critères tandis que l’écart type indique la variation des évaluations par critère. Ces paramètres permettent de mieux apprécier la distribution des scores de ces actions et sont exploités par la fonction de préférence de type gaussien.

h) La ligne des unités Cette ligne permettra d’afficher les différentes unités retenues pour chacun des

critères.

i) Menu Outils d’analyse (figure n° 9) Le menu Outils présente certaines des options suivantes en fonction de la fenêtre de

travail :

- Valider pour lancer la compilation, la vérification des erreurs et les calculs.

- Flux pour afficher la fenêtre des flux.

- Prométhée 1 pour ordonner et afficher le classement PROMETHEE I.

- Prométhée 2 pour classer et afficher le diagramme de dominance PROMETHEE II.

- Précédent pour annuler la pondération AHP et revenir à la fenêtre d ‘application principale

- Suivant pour valider la pondération AHP et charger les poids obtenus dans le tableau des évaluations.

- Exécuter pour valider la matrice des jugements et lancer le calcul des poids AHP ou alors à l’accueil, valider la taille du tableau des évaluations sélectionnée et afficher la fenêtre d’application correspondante.

j) Menu Aide

Ce menu présente deux options :

- A propos de SOFTWAN2004 qui permet d’afficher un précis des informations générales sur la plate forme.

- Menu d’aide permettant d’ouvrir l’aide générale divisée en deux fenêtres. Une fenêtre de menu permettant le choix de la rubrique d’aide voulue qui s’affiche alors dans la deuxième fenêtre.

86

Figure n° 9 : Fenêtre d’application des outils d’analyse

l) Pondération par la méthode AHP La méthode AHP n’est pas indiquée pour les problématiques de type gamma et qu’elle

ne conduit pas à des résultats solides, sa première étape permettant la pondération des critères fils d’un même critère père peut être exploitée à ce niveau pour définir les poids des critères.

Comme nous l’avons présenté au chapitre précédent, AHP procède par une expression

préalable des intensités de préférences des différents critères d’une manière très simple. Donc le décideur part d’une possibilité d’exprimer très aisément ses intensités de préférence grâce à une matrice de jugements. Etant plus facile d’évaluer l’importance d’un critère relativement à un autre plutôt que d’évaluer simultanément plusieurs critères entre eux, il va donc évoluer avec des couples de critères. Sept critères donnant lieu à 49 couples, il devrait normalement exprimer son jugement sur 49 cas, mais il s’avère que seul un cas sur deux est nécessaire. Lorsqu’on a exprimé l’intensité de la préférence de A sur B, on a implicitement exprimé celle de B sur A. En plus, il n’est pas nécessaire de travailler sur des couples (A,A) ; et finalement, le décideur n’a à faire qu’à 21 couples. Les autres cas étant générés automatiquement. L’effort d’abstraction sera limité par l’usage de lettres pour exprimer les intensités de préférence. Par exemple la lettre D pourrait traduire que « Critère C1 est beaucoup préféré à Critère C2 ». Un menu déroulant permettra de choisir une lettre (A,B,C,D,E,F,G,H,I) correspondant à une intensité de préférence. Le décideur travaillera donc avec une matrice comme celle de la figure 10.

87

Figure n° 10 : Fenêtre de pondération AHP

Après remplissage cette matrice de jugement et validation, l’algorithme AHP ci dessous est exécutée et les poids générés automatiquement. L’avantage de cette démarche réside dans le fait que l’on exploite les possibilités de l’analyse hiérarchique multicritère pour traduire plus rigoureusement les préférences du décideur. En agrégeant finalement avec PROMETHEE, on obtient des résultats plus intéressants (solides) que ne l’aurait produit chacune des deux méthodes appliquée individuellement.

Algorithme de Pondération AHP

Donnée : Matrice des jugements (Valeurs des menus popup) Résultats : Vecteur de poids AHP, P

88

I. Figure n° 11 : Fenêtre des Flux

89

Figure n° 12 : Fenêtre de classement PROMETHEE II

90

Conclusion

La présente contribution a permis de connaître la nature du réseau des télécommunications au Cameroun, qu’il soit filaire ou hertzien. Ce réseau, assez vétuste, est entre les mains de plusieurs acteurs publics et privés dont les intérêts divergent. L’opérateur historique, Camtel, a engagé avec l’avènement du SAT3 et du projet pipeline Tchad-Cameroun, d’importants travaux de rénovation qui doteront à terme le pays de bonnes dorsales de communication. Par ailleurs, plusieurs projets ambitieux ont été engagés dans le cadre du processus de modernisation de l’administration publique camerounaise. Ces projets nécessiteront un sous-bassement technologique que le déploiement d’aujourd’hui est loin, en terme d’interconnectivité, de satisfaire ; l’analyse montrant en effet que toutes les institutions étatiques et unités administratives du pays intéressées par les projets de l’administration électronique en général et de celui de l’informatisation du système électoral en particulier ne pourront bénéficier, dans un avenir proche, de cette infrastructure.

Comment donc interconnecter ces structures administratives, non pas seulement avec la fibre optique, cette technologie coûtant relativement chère aujourd’hui, mais avec toute la gamme des technologies WAN disponibles sur le marché tout en tenant compte des spécificités de telle ou telle structure ? Voici la problématique qui a guidé cette étude. Après avoir fait l’état de la situation du réseau de télécommunications existant, nous avons ensuite identifié les technologies des réseaux étendus de l’heure et leurs caractéristiques. Le modèle décisionnel dénommé MEDUSE dont une description sommaire est faite dans ce papier vise à résoudre le problème posé : efficience de l’interconnexion des unités administratives pour le processus électoral.

SOFTWAN2004 a été élaboré, comme exemple complet, avec l’outil de

développement Matlab version 6.5.1 et donne la latitude de choisir parmi cinq tailles de tableau d’évaluations possibles.

91

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