Modélisation de réseau xDSL et Fonctionnement du modèle xDSL

3.3 Modélisation d’un réseau xDSL



L’objectif de ce modèle est d’analyser et de prédire comment les variables d’environnement influencent la possibilité d’implémenter la connexion CO-DSLAM par OSF (technologie Optique Sans Fil). Après l’introduction des variables caractérisant un environnement quelconque, le modèle tient compte de paramètres et de contraintes imposés par la nature du service offert pour estimer si l’optique sans fil est ou n’est pas adéquat dans cet environnement.

Nous posons l’hypothèse que les zones de portée d’un DSLAM ont la forme de cercles dont le DSLAM est au centre. Au Central office, desservi par la fibre, se trouve également un DSLAM qui satisfait des utilisateurs situés dans la zone représentée par le cercle vert. Le principe du modèle est de calculer, en fonction de l’environnement, le rayon R des zones de portée des DSLAM.

Ceci permet de calculer la portée requise du lien OSF, les besoins d’immeubles surélevés par km² et le coût de la couverture au km² et donc de juger la possibilité d’implémentation de la connexion par OSF (technologie Optique Sans Fil).

Nous commencerons par décrire les variables d’environnement, les paramètres et les contraintes intervenant dans le modèle tout en leur attribuant des valeurs. Ensuite, nous décrirons en détail le fonctionnement du modèle avant d’en dévoiler les résultats.

3.3.1 VARIABLES D’ENVIRONNEMENT

a) Densité d’utilisateurs

La première variable influençant le rayon R est la densité d’utilisateurs xDSL par km². En effet, au plus ce nombre est élevé, au plus la zone desservie par un DSLAM devra être petite étant donné que celui-ci ne peut satisfaire qu’un nombre limité de clients. Pour fournir des ordres de grandeur à cette variable, nous utiliserons l’exemple de la Belgique.

– Pour les services ADSL, l’ISPA, l’association belge des fournisseurs d’accès, publie tous les trimestres des études de marché sur les connexions Internet en Belgique. Selon ces études, la Belgique comptait, en décembre 2003, 980.756 connexions à large bande résidentielles60.

D’autre part, il y avait à ce même moment 4.368.284 ménages en Belgique. Nous pouvons donc calculer un taux de pénétration des ménages de 22%.

En connaissance de ce taux de pénétration moyen et grâce à des statistiques sur le nombre de ménages61 par commune et la superficie62 des communes de Belgique provenant de l’Institut National des Statistiques, nous pouvons calculer pour chaque commune le nombre moyen d’utilisateurs de connexions à large bande par km². Nous posons ici l’hypothèse que le taux de pénétration des ménages est identique dans chaque commune de Belgique.

– Pour les services VDSL, il existe peu de statistiques concernant la densité d’utilisateurs étant donné que ces services ne sont encore opérationnels que dans très peu de pays63.

Nous pouvons cependant prévoir que, dans une phase initiale de déploiement, une fraction limitée des utilisateurs actuels de connexions à large bande fera appel à des services VDSL. Nous poserons donc l’hypothèse que la densité d’utilisateurs VDSL potentielle est égale à un dixième de celle des utilisateurs actuels de connexions à large bande.

Les communes avec la plus grande densité d’utilisateurs de connexions à large bande sont celles de Bruxelles avec plus de 2000 clients par km². Par contre, les communes les moins denses comptent moins de 10 clients de connexions à large bande par km². Le Tableau n°27 donne une idée de la répartition de la densité d’utilisateurs de connexions à large bande calculée dans les communes Belges selon les statistiques de l’INS et le taux de pénétration de 22%.

Tableau n°27: Répartition de la demande de connexions à large bande par km²

Densité d’utilisateurs par km²

Pourcentage des communes Belges

Plus de 1000

2 %

Plus de 200

7 %

Plus de 50

34 %

Plus de 30

54 %

Plus de10

85 %

b) Ligne de vue

Il est indispensable de tenir compte dans notre modèle de la possibilité offerte par la topologie de l’environnement d’implémenter une connexion en ligne de vue. Cette variable est cruciale pour l’optique sans fil, car elle est indispensable à son implémentation. Elle est par contre très difficile à estimer de manière globale comme elle devrait être estimée au cas par cas.

Nous avons cependant tenté de trouver un indicateur global permettant d’estimer la propension à obtenir des circonstances de ligne de vue adéquates pour chaque commune belge.

______________________________

60 Internet Service Provider Association Belgium (2004), « ISPA figures 2003 »

61 Institut National des Statistiques (http://ecodata.mineco.fgov.be/mdf/Menages.jsp)

62 Institut National des Statistiques (http://www.statbel.fgov.be/figures/dsp2003_fr.asp)

63 Les seuls pays où les connexions VDSL sont relativement développées sont le Japon, la Corée et Hong Kong

______________________________

Nous supposerons que tous les liens OSF (technologie Optique Sans Fil) sont installés au sommet d’immeubles d’une certaine hauteur à partir desquels une ligne de vue est possible64. Dans cette optique, nous pourrons utiliser des statistiques provenant du cadastre belge qui répertorie les bâtiments inscrits selon leurs nombres d’étages. Nous avons ainsi pu obtenir, auprès de l’Institut National des Statistiques65, pour chaque commune belge le nombre de bâtiments ayant plus de 5 étages.

Supposons qu’un étage mesure environ 3 mètres de hauteur et que, pour calculer la hauteur approximative du dispositif optique potentiel, il faut encore y ajouter deux mètres pour le toit et le poteau sur lequel est monté ce dispositif. Selon ces hypothèses, un immeuble de plus de 5 étages devrait pouvoir élever le système OSF à environ 20 mètres (6 X 3 + 2).

Il serait toutefois incorrect de supposer que tous les immeubles de plus de 5 étages pourraient servir de support à un dispositif OSF (technologie Optique Sans Fil). Tous ces immeubles ne disposent en effet pas nécessairement de ligne de vue et même si c’était le cas, il faudrait encore avoir l’autorisation du propriétaire pour avoir accès au toit.

De plus, il ne suffit pas d’avoir un immeuble d’une certaine hauteur, mais il faut également que cet immeuble se situe à l’endroit désiré. C’est pourquoi nous supposerons que seul un immeuble de plus de 5 étages sur trois est adéquat pour l’implémentation d’un lien optique. Le Tableau n°28 donne une idée de la répartition des points élevés adéquats par km² calculés selon les hypothèses précédentes, dans les communes belges.

Tableau n°28: Répartition de points élevés adéquats par km² en Belgique

Immeubles adéquats par km²

Pourcentage des communes belges

Plus de 10 par km²

2 %

Plus de 1 par km²

6 %

Plus de 1 par 10 km²

22 %

Plus de 1 par 20 km²

29 %

Plus de 1 par 50 km²

44 %

______________________________

64 D’autres supports pourraient être envisagés, comme par exemple, des pylônes de lignes à haute tension, mais ceux-ci ne présentent pas une stabilité suffisante. De plus, ils se trouvent rarement dans les endroits densément peuplés où le besoin de liens OSF est le plus grand

______________________________

3.3.2 PARAMETRES

a) Service offert

La bande passante requise pour le lien OSF (technologie Optique Sans Fil) par km² couvert ne dépendra pas seulement de la densité d’utilisateurs mais également du service que l’on offre à ces utilisateurs.

– Pour l’ADSL, nous supposerons que nous offrons le même service que celui offert par la plupart des opérateurs ADSL en Belgique, c’est-à-dire, 3 Mbps. Cette bande passante n’est évidemment jamais garantie et il est rare de l’atteindre. Cependant, les opérateurs ADSL se fixent souvent, ne fût-ce qu’implicitement, une bande passante minimale qui devrait être garantie, même lors des heures de pointe. Il est ressorti de discussions avec des professionnels que cette garantie se situe à environ 20% de la bande passante maximale. Dans notre modèle, cette dernière est fixée à 3 Mbps. La bande passante garantie sera donc supposée égale à 600 Kbps.

Tableau n°29: Hypothèses relatives aux services ADSL offerts par utilisateur

Bande passante reçue maximale

3000 Kbps

Bande passante reçue garantie

600 Kbps

– Pour les services VDSL, trois bandes passantes reçues sont prévues par le standard66: 13, 25 et 52 Mbps. Nous sélectionnerons un taux de transfert intermédiaire de 25 Mbps. Nous supposerons également que cette bande passante est garantie à 20 % (5 Mbps sont garantis).

Tableau n°30: Hypothèses relatives aux services VDSL offerts par utilisateur

Bande passante reçue maximale

25 Mbps

Bande passante reçue garantie

5 Mbps

b) Sur-souscription

Pour déterminer le nombre de clients pouvant être desservis par le même lien OSF (technologie Optique Sans Fil), l’opérateur ne se contentera pas de diviser la bande passante du lien par la bande passante maximale vendue aux utilisateurs. Il peut en effet augmenter fortement le nombre de clients par lien OSF en permettant à la bande passante des clients de descendre en-dessous de la bande passante reçue maximale lors des heures de pointe.

______________________________

66 DSL Forum (2001), « VDSL tutorial, Fiber-Copper access to the information highway »

______________________________

La seule limite consiste alors à vérifier que la bande passante minimale soit garantie pendant l’heure de pointe. De plus, à l’heure de pointe, il n’arrive jamais que tous les abonnés utilisent simultanément la bande passante. Ils ne seront en effet jamais tous connectés simultanément et, lorsqu’ils le sont, ils ne reçoivent pas des données en permanence67.

– Pour les services ADSL, nous nous baserons sur un article68 écrit en 2000 par Tom Mitchell sur xchangemag.com, dans lequel l’auteur considère que maximum 20% des clients ADSL utilisent simultanément de la bande passante en heures de pointe. Cependant, en raison du développement important d’applications Internet friandes en bande passante telles que le Peer-to-peer et le audio- ou vidéo- streaming, nous supposerons un chiffre de 25%. L’opérateur ne devra alors prévoir que 25% de 600 Kbps, soit 150 Kbps par utilisateur. Alors que l’on vend au client une connexion à 3 Mbps, on ne lui prévoit que 150 Kbps, ce qui correspond à un ratio de sur-souscription de 20 (3000/150).

Tableau n°31: Hypothèses relatives à la sur-souscription ADSL

Pourcentage d’utilisation simultanée en heure de pointe

25 %

Ratio de Sur-souscription

20

– Pour les services VDSL, lorsque un utilisateur regarde de la vidéo à la demande, une bande passante élevée est requise en permanence tout au long de l’émission. L’utilisation simultanée en heures de pointe sera donc plus élevée. Nous supposerons qu’un tiers des abonnés utilisent simultanément la bande passante. Sur les 5 Mbps garantis, on ne devra alors plus prévoir que 1,66 Mbps par utilisateur, ce qui correspond à un ratio de sur-souscription de 15 (25/1,66).

Tableau n°32: Hypothèses relatives à la sur-souscription VDSL

Pourcentage d’utilisation simultanée en heure de pointe

33 %

Ratio de Sur-souscription

15

______________________________

67 Pappalardo D. (mai 2000), « DSL oversubscription », nwfusion.com

68 Mitchell T. (avril 2000), « Avoiding the Pitfalls of Oversubscription in DSL Networks », xchangemag.com

______________________________

c) Croissance future

Lors de la planification du réseau xDSL, il faut également tenir compte de la croissance future de la demande. Il serait absurde d’installer un réseau qui ne pourrait répondre aux besoins de bande passante que pendant une année.

– Réseaux ADSL: Les statistiques de l’ISPA témoignent d’une forte croissance annuelle des connexions résidentielles à large bande en Belgique69. Ces données sont reprises dans le Tableau n°33, ainsi que les prévisions jusqu’en 2007.

Tableau n°33: Croissance du nombre de connexions haut débit résidentielles en Belgique de 2001 à 2003 et estimations jusqu’à 2007.

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

189 %

91 %

46 %

30 %

20 %

15 %

10 %

Nous constatons que la croissance des connexions haut débit résidentielles est forte mais qu’elle diminue d’année en année jusqu’en 2003. Le taux de pénétration actuel des ménages est de 22%. Le nombre de connexions résidentielles peut donc continuer à croître. Nous supposerons cependant que cette croissance continue à diminuer. En supposant les taux de croissance tels qu’ils apparaissent dans le tableau n°33, nous obtenons un taux de pénétration de 44% en 2007, ce qui semble réaliste étant donné qu’une famille belge sur deux possède actuellement un ordinateur70. Notons que ce taux d’équipement des ménages pourrait encore augmenter jusqu’en 2007.

Nous avons vu que la période d’amortissement d’un dispositif OSF (technologie Optique Sans Fil) est d’environ 4 ans. Au terme de cette période, il est donc possible de remplacer le système par un système de bande passante supérieure. Si nous tenons compte des taux de croissance supposés jusqu’à 2007, nous devrions donc prévoir un surplus de bande passante d’environ 100%.

– Pour les réseaux VDSL, nous avons supposé une pénétration initiale relativement faible (un dixième des utilisateurs de connexions à large bande) et devons donc compter sur une croissance future plus importante. Prévoyons donc un surplus de bande passante de 200%, ce qui correspond à une augmentation à 3 sur 10 en quatre ans de la proportion d’abonnés VDSL par abonnés ADSL actuels.

______________________________

69 Internet Service Provider Association Belgium (2004), « ISPA figures 2003 »

70 Internet Service Provider Association Belgium (2004), « 19ième étude de marché »

______________________________

d) Part de marché

Il est peu probable qu’un seul opérateur gagne toutes les parts de marché. C’est pourquoi nous supposerons une part de marché de 50% sur toute la Belgique, aussi bien pour les réseaux ADSL que pour les réseaux VDSL. Il faudra donc diviser par deux la densité d’utilisateurs au km².

3.3.3 CONTRAINTES

a) Performances xDSL

La distance entre le DSLAM et le modem de l’utilisateur est limitée et cette distance maximale est inversement proportionnelle à la bande passante maximale promise par l’opérateur. La Figure n°23 représente la relation entre ces deux grandeurs.

Figure n°23: Relation entre la bande passante et la portée d’un DSLAM71



Source: DSLforum.org

– Réseaux ADSL: Nous avons ici choisi une bande passante maximale de 3 Mbps, ce qui limite la portée d’un DSLAM à environ 4 kilomètres72. Dans notre modèle ADSL, l’éloignement entre le DSLAM et l’utilisateur ne pourra donc pas dépasser cette distance.

– Réseaux VDSL: Nous avons choisi une bande passante maximale de 25 Mbps, ce qui limite la portée d’un DSLAM à environ 1 Kilomètre. Dans notre modèle VDSL, l’éloignement entre le DSLAM et l’utilisateur ne pourra donc pas dépasser cette distance.

b) Performances OSF (technologie Optique Sans Fil)

Nous imposerons que la portée des dispositifs OSF reste dans des valeurs que non seulement, la technologie OSF est capable d’atteindre, mais également pour lesquelles elle est compétitive par rapport aux technologies hertziennes. De plus, nous considérerons qu’il existe des licences en 60 GHz et que l’opérateur utilise des fréquences avec licences inférieures à 20 GHz pour les bandes passantes de 10 à 155 Mbps, ce qui maximise les situations dans lesquelles l’OSF (technologie Optique Sans Fil) est compétitif. Le Tableau n°34 synthétise les portées compétitives pour chaque bande passante, telles que définies à la fin du deuxième chapitre.

_________________________________

71 DSL Forum (2001), « VDSL tutorial, Fiber-Copper access to the information highway »

72 Broadband access platforms for the mass market, Stagg Newman, Avril 2002

_________________________________

Tableau n° 34: portées maximales de compétitivité de l’OSF (99,9% de disponibilité)

BANDE PASSANTE

PORTEE COMPETITIVE

10 Mbps

4000 m

50 Mbps

2500 m

155 Mbps

2000 m

622 Mbps

2300 m

1250 Mbps

1500 m

2500 Mbps

800 m

Source : estimations à partir de la figure n°17

c) Rentabilité

Lorsque des dispositifs de plusieurs bandes passantes peuvent être implémentés, nous veillerons à minimiser les coûts en choisissant celui qui présente le plus faible coût annuel équivalent, tel qu’il est calculé dans le chapitre 2.

3.4 Fonctionnement du modèle xDSL

Lorsqu’on lui fournit des variables d’environnement, le modèle analyse la possibilité d’implémentation des dispositifs optiques de bande passante de 10 à 2500 Mbps. Si plusieurs dispositifs peuvent être implémentés, il choisit celui qui présente le coût le plus faible par utilisateur et par an.

Nous utilisons deux variables caractérisant l’environnement: le nombre de clients par km² ajusté pour une part de marché de 50% et le nombre d’immeubles adéquats par km² (représentant un tiers des immeubles de plus de 5 étages). Pour chaque bande passante de 10 à 2500 Mbps, le modèle tient compte de la croissance future de la demande et de la sur-souscription permise pour calculer le nombre de clients pouvant être desservis par le lien et donc, en connaissant la densité de clients par km², le rayon maximal de la zone desservie par un lien. Lors de la détermination de ce rayon, le modèle devra également veiller à ce qu’il demeure inférieur à la distance maximale entre le DSLAM et l’utilisateur.

Le rayon de la zone de portée étant déterminé, le modèle peut calculer le nombre de zones et donc le nombre de liens par km² ainsi que la portée requise pour un lien reliant entre elles deux zones.

Le modèle effectue ensuite les opérations suivantes:

– Il compare, pour les dispositifs de chaque bande passante, la portée requise du lien à sa portée maximale de compétitivité et en déduit si l’environnement est adéquat du point de vue des performances « distance-bande passante ».

– Il compare, pour les dispositifs de chaque bande passante, le nombre de liens requis par km² au nombre d’immeubles adéquats disponibles par km² et en déduit si l’environnement est adéquat du point de vue de la topologie

– Il calcule, pour les dispositifs de chaque bande passante, le coût de revient par utilisateur et par an.

Ces opérations effectuées, le modèle peut déterminer les liens éventuellement adéquats à l’environnement et choisir parmi eux celui qui présente le coût le moins cher par utilisateur et par an.

Le fonctionnement du modèle xDSL est expliqué en détail dans l’annexe n°4

Figure n°24: Architecture du modèle



Abonnez-vous!
Inscrivez-vous gratuitement à la Newsletter et accédez
à des milliers des mémoires de fin d’études !
D'autres étudiants ont aussi consulté
Commentaires

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.