Réseau de télécommunications

Réseau de télécommunications, système électronique de liaisons et de commutateurs, et les commandes qui régissent leur fonctionnement, qui permettent le transfert et l'échange de données entre plusieurs utilisateurs.

Lorsque plusieurs utilisateurs de médias de télécommunications souhaitent communiquer entre eux, ils doivent être organisés en une certaine forme de réseau. En théorie, chaque utilisateur peut se voir attribuer un lien direct point à point avec tous les autres utilisateurs dans ce qui est connu comme une topologie entièrement connectée (similaire aux connexions utilisées dans les premiers jours de la téléphonie), mais en pratique, cette technique est peu pratique et coûteux, en particulier pour un réseau étendu et dispersé. De plus, la méthode est inefficace, car la plupart des liens seront inactifs à un moment donné. Les réseaux de télécommunications modernes évitent ces problèmes en établissant un réseau lié de commutateurs, ou nœuds, de sorte que chaque utilisateur est connecté à l'un des nœuds. Chaque lien d'un tel réseau est appelé canal de communication. Des fils, des câbles à fibres optiques et des ondes radio peuvent être utilisés pour différents canaux de communication.

Types de réseaux

Réseau de communication commuté

Un réseau de communication commuté transfère les données de la source à la destination via une série de nœuds de réseau. La commutation peut être effectuée de deux manières. Dans un réseau à commutation de circuits, un chemin physique dédié est établi à travers le réseau et est maintenu aussi longtemps que la communication est nécessaire. Un exemple de ce type de réseau est le système téléphonique traditionnel (analogique). Un réseau à commutation de paquets, d'autre part, achemine les données numériques en petits morceaux appelés paquets, dont chacun se déroule indépendamment à travers le réseau. Dans un processus appelé stockage et retransmission, chaque paquet est temporairement stocké sur chaque nœud intermédiaire, puis transmis lorsque la liaison suivante devient disponible. Dans un schéma de transmission orienté connexion, chaque paquet emprunte le même chemin à travers le réseau, et donc tous les paquets arrivent généralement à destination dans l'ordre dans lequel ils ont été envoyés. Inversement, chaque paquet peut emprunter un chemin différent à travers le réseau dans un schéma sans connexion ou datagramme. Étant donné que les datagrammes peuvent ne pas arriver à destination dans l'ordre dans lequel ils ont été envoyés, ils sont numérotés afin de pouvoir être correctement réassemblés. Ce dernier est la méthode utilisée pour transmettre des données via Internet.

Réseau de diffusion

Un réseau de diffusion évite les procédures de routage complexes d'un réseau commuté en garantissant que les transmissions de chaque nœud sont reçues par tous les autres nœuds du réseau. Par conséquent, un réseau de diffusion n'a qu'un seul canal de communication. Un réseau local câblé (LAN), par exemple, peut être configuré en tant que réseau de diffusion, avec un utilisateur connecté à chaque nœud et les nœuds généralement disposés en bus, en anneau ou en topologie en étoile, comme illustré sur la figure. Les nœuds connectés ensemble dans un LAN sans fil peuvent diffuser via des liaisons radio ou optiques. À plus grande échelle, de nombreux systèmes de radio par satellite sont des réseaux de diffusion, car chaque station terrienne du système peut généralement entendre tous les messages relayés par un satellite.

L'accès au réseau

Étant donné que tous les nœuds peuvent entendre chaque transmission dans un réseau de diffusion, une procédure doit être établie pour allouer un canal de communication au nœud ou aux nœuds qui ont des paquets à transmettre et en même temps empêcher les interférences destructrices des collisions (transmissions simultanées). Ce type de communication, appelé accès multiple, peut être établi soit par ordonnancement (une technique dans laquelle les nœuds émettent à tour de rôle de façon ordonnée) soit par accès aléatoire au canal.

Accès planifié

Dans une méthode de planification connue sous le nom d'accès multiple par répartition dans le temps (TDMA), une tranche de temps est affectée à son tour à chaque nœud, qui utilise la tranche s'il a quelque chose à transmettre. Si certains nœuds sont beaucoup plus occupés que d'autres, alors TDMA peut être inefficace, car aucune donnée n'est transmise pendant les intervalles de temps alloués aux nœuds silencieux. Dans ce cas, un système de réservation peut être mis en œuvre, dans lequel il y a moins de créneaux temporels que de nœuds et un nœud ne réserve un créneau que lorsqu'il est nécessaire pour la transmission.

Une variante de TDMA est le processus d'interrogation, dans lequel un contrôleur central demande à chaque nœud à son tour s'il a besoin d'un accès au canal, et un nœud transmet un paquet ou un message uniquement en réponse à son interrogation. Les contrôleurs «intelligents» peuvent répondre dynamiquement aux nœuds qui deviennent soudainement très occupés en les interrogeant plus souvent pour les transmissions. Une forme décentralisée d'interrogation est appelée passage de jeton. Dans ce système, un paquet spécial de «jeton» est transmis d'un nœud à l'autre. Seul le nœud avec le jeton est autorisé à transmettre; tous les autres sont des auditeurs.

Accès aléatoire

Les schémas d'accès planifié présentent plusieurs inconvénients, notamment le surdébit important requis pour les processus de réservation, d'interrogation et de passage de jetons et la possibilité de longues périodes d'inactivité lorsque seuls quelques nœuds transmettent. Cela peut entraîner des retards importants dans le routage des informations, en particulier lorsqu'un trafic important se produit dans différentes parties du réseau à différents moments, une caractéristique de nombreux réseaux de communication pratiques. Les algorithmes d'accès aléatoire ont été spécialement conçus pour donner aux nœuds quelque chose à transmettre un accès plus rapide au canal. Bien que le canal soit vulnérable aux collisions de paquets sous accès aléatoire, diverses procédures ont été développées pour réduire cette probabilité.