Architectures des réseaux opérateurs : cours CCNP SP Core (350-501 SPCOR), du Metro Ethernet au SRv6, DWDM, PON et 5G

Metro Ethernet, MPLS, Unified MPLS, Segment Routing, SRv6, DOCSIS, xDSL, SDH, DWDM, xPON, Routed Optical Networking et transport mobile 5G (xHaul, splits, O-RAN) : le chapitre 1 du CCNP SPCOR expliqué simplement, avec schémas, fiche et quiz.

CCNP SPCOR 350-501 · Chapitre 1 : les architectures des réseaux opérateurs

Metro Ethernet, MPLS, Unified MPLS, Segment Routing, SRv6, DOCSIS, xDSL, TDM, DWDM, xPON, Routed Optical Networking, cœur mobile 4G/5G, xHaul et O-RAN : le tour complet de ce qui fait tourner un réseau d’opérateur, expliqué simplement et calé sur le blueprint de l’examen.

CCNP Service Provider350-501 SPCORDomaine 1 · Architecture (15 %)Objectifs 1.1.a à 1.1.dLecture ≈ 45 min
Ce que tu sauras faire à la fin de ce chapitre
  • Expliquer l’organisation d’un réseau opérateur (accès, agrégation, cœur) et le vocabulaire CE / PE / P.
  • Distinguer les services Metro Ethernet (E-Line, E-LAN, E-Tree, E-Access) et leur équivalent MPLS.
  • Expliquer pourquoi MPLS, puis Unified MPLS, puis Segment Routing et SRv6 sont apparus, et ce que chacun résout.
  • Décrire les technologies de transport d’accès et de cœur : DOCSIS, xDSL, TDM (SONET/SDH), DWDM, xPON et Routed Optical Networking.
  • Situer les fonctions du cœur mobile 4G et 5G, les segments fronthaul / midhaul / backhaul, les functional splits et O-RAN.
Sommaire
  1. Le réseau opérateur : de quoi parle-t-on ?
  2. Les architectures de cœur : Metro Ethernet, MPLS, Unified MPLS, Segment Routing, SR-TE, SRv6
  3. Les technologies de transport : DOCSIS, xDSL, TDM, DWDM, xPON, Routed Optical Networking
  4. La mobilité : cœur de paquets, xHaul, functional splits, O-RAN
  5. Fiche de révision « spécial examen »
  6. Quiz d’auto-évaluation
  7. Glossaire et sources

1. Le réseau opérateur : de quoi parle-t-on ?

Un réseau d’opérateur (Service Provider, SP) transporte le trafic de milliers à millions de clients : particuliers, entreprises, mobiles, autres opérateurs. Il se distingue d’un réseau d’entreprise par trois choses : l’échelle (des centaines de milliers de préfixes, des milliers d’équipements), la diversité des services vendus sur la même infrastructure, et l’exigence de disponibilité (le fameux « cinq neuf », 99,999 %, soit environ 5 minutes d’indisponibilité par an).

1.1 D’où viennent les opérateurs d’aujourd’hui

Historiquement, deux mondes cohabitaient :

  • Les opérateurs télécom historiques vendaient beaucoup de services différents, chacun avec sa technologie : circuits TDM pour la voix et les liaisons louées, Frame Relay ou ATM pour les VPN, SONET/SDH pour transporter tout cela sur la fibre, de la QoS pour les clients prêts à payer, et IP pour Internet. Riche, mais coûteux à exploiter : une technologie, une équipe, un outil de supervision.
  • Les fournisseurs d’accès Internet misaient tout sur IP : moins cher, mais limité à l’accès Internet.

La convergence s’est faite sur IP/MPLS : une seule infrastructure de paquets capable de transporter Internet, VPN de niveau 2 et 3, voix, vidéo, mobile et même l’émulation de circuits TDM. Les services typiques d’un opérateur moderne : accès très haut débit fixe (FTTH, câble, xDSL), 4G/5G, VoIP, VPN L2/L3 pour entreprises, cloud et datacenter, CDN, sécurité managée, IoT, transport optique (longueurs d’onde louées).

1.2 L’organisation en couches

Presque tous les réseaux opérateurs suivent un découpage hiérarchique. Les noms varient d’un opérateur à l’autre, mais l’idée est toujours la même : on agrège progressivement le trafic vers un cœur très capacitif.

Accès Pré-agrégation / Agrégation Cœur (core) Services / sortie CEONT/CMAntennePE accèsOLT/CMTS AGGAGGAGGAGG PPPP Peering / Transit InternetDatacenter / CloudCœur mobile (5GC)BNG / services Le trafic est agrégé de gauche à droite ; plus on va vers le cœur, plus les liens sont capacitifs et moins il y a d’équipements.
Figure 1 : découpage hiérarchique typique d’un réseau opérateur.

Le vocabulaire à connaître par cœur, qu’on retrouve dans tout le reste de la certification :

TermeRôleCe qu’il connaît
CE (Customer Edge)Routeur ou switch du client, raccordé à l’opérateur.Uniquement ses propres routes ; il ne voit pas le réseau de l’opérateur.
PE (Provider Edge)Routeur de bordure de l’opérateur, sur lequel les clients se raccordent. C’est là que vivent les VRF, les pseudowires, les politiques QoS d’entrée.Les routes de l’opérateur ET celles de ses clients (dans des tables séparées).
P (Provider)Routeur de cœur, qui ne fait que transporter le trafic entre PE.Uniquement les routes internes de l’opérateur (loopbacks, liens). Aucune route client.
LER / LSRVocabulaire MPLS : Label Edge Router (≈ PE) et Label Switching Router (≈ P).Voir la section MPLS ci-dessous.

2. Les architectures de cœur

Le blueprint (objectif 1.1.a) cite six architectures : Metro Ethernet, MPLS, Unified MPLS, Segment Routing, SR-TE et SRv6. Elles ne s’opposent pas : elles se sont empilées au fil du temps, chacune corrigeant les limites de la précédente.

2.1 Metro Ethernet

Metro Ethernet consiste à utiliser Ethernet, la technologie du LAN, pour construire des réseaux à l’échelle d’une ville ou d’une région (MAN, Metropolitan Area Network). Ses atouts : des équipements standards et bon marché, des débits élevés, et une interface que tous les clients savent déjà utiliser. Il repose sur deux normes IEEE :

  • 802.1Q : le tag VLAN classique (12 bits, 4094 VLAN utilisables).
  • 802.1ad (Q-in-Q ou Provider Bridging) : l’opérateur ajoute son propre tag (S-tag, EtherType 0x88A8) par-dessus le tag du client (C-tag). Le client garde ses VLAN, l’opérateur sépare ses clients.

Le vocabulaire MEF

Le MEF (anciennement Metro Ethernet Forum) est l’organisme qui normalise les services « Carrier Ethernet ». Trois notions de base :

  • UNI (User Network Interface) : le port physique où le client se raccorde.
  • EVC (Ethernet Virtual Connection) : l’association logique entre plusieurs UNI. C’est « le circuit » vendu au client.
  • ENNI (External Network-to-Network Interface) : l’interconnexion entre deux opérateurs pour livrer un service de bout en bout.
E-Line (point à point) CE1 CE2 Réseau SP 1 EVC, 2 UNI E-LAN (multipoint) « gros switch » CE1CE2CE3CE4 tout le monde parle à tout le monde E-Tree (racine / feuilles) Root Leaf 1Leaf 2Leaf 3 ✕ les feuilles ne se parlent pas
Figure 2 : les trois grandes familles de services Carrier Ethernet.
Service MEFTopologieVersion « port-based » (tout le port)Version « VLAN-based » (multiplexée)Équivalent sur un cœur MPLS
E-LinePoint à pointEPL (Ethernet Private Line)EVPL (Ethernet Virtual Private Line)VPWS : pseudowire (AToM / EoMPLS), EVPN-VPWS
E-LANMultipoint à multipointEP-LANEVP-LANVPLS (bridge-domain + VFI), EVPN E-LAN
E-TreePoint à multipoint (root / leaf)EP-TreeEVP-TreeEVPN E-Tree (RFC 8317), VPLS avec split-horizon
E-AccessAccès livré à un autre opérateur via une ENNIAccess EPLAccess EVPLPseudowire ou EVPN jusqu’à l’ENNI
Côté terrain Si tu configures déjà du VPLS avec des l2 vfi … manual et des neighbor … encapsulation mpls, tu fabriques un service E-LAN au sens MEF. Un xconnect ou un l2vpn xconnect group sur IOS XR, c’est un E-Line. Les noms marketing (EPL, EVPL…) dépendent du fait que le client a tout le port ou seulement un VLAN.

Un avantage clé du transport Ethernet sur MPLS (VPLS) : le cœur n’a plus besoin de Spanning Tree. Les trames sont encapsulées dans des LSP et commutées sur des labels ; la prévention des boucles est assurée par la règle de split-horizon entre pseudowires, pas par STP. Côté certifications, le MEF a publié CE 2.0 (services, classes de service, gestion) puis MEF 3.0 (orchestration, services SD-WAN, API LSO). Pour l’examen, retiens surtout les noms et topologies des services.

Piège d’examen « E-Lane » ou « E-Mesh » n’existent pas. Les services MEF sont E-Line, E-LAN, E-Tree, E-Access. Et E-Tree n’est pas un hub-and-spoke routé : c’est du niveau 2 où les feuilles ne peuvent communiquer qu’avec la racine.

2.2 MPLS (Multiprotocol Label Switching)

MPLS est le socle de quasiment tous les cœurs opérateurs. Son idée : au lieu que chaque routeur fasse une recherche dans sa table de routage IP (longest match), le premier routeur du réseau colle une étiquette (label) sur le paquet ; les routeurs suivants commutent ensuite simplement d’après ce label. Le gain de vitesse n’est plus vraiment l’argument aujourd’hui (le matériel fait le longest match très vite) ; ce qui compte, c’est ce que MPLS permet :

  • Les VPN (L3VPN, L2VPN) : un label identifie le client, ce qui permet de partager le même cœur entre des milliers de clients isolés, même avec des adresses identiques.
  • Un cœur « BGP-free » : seuls les PE connaissent les routes Internet et clients ; les P n’ont besoin que de l’IGP et des labels.
  • L’ingénierie de trafic (MPLS-TE, SR-TE) : faire passer un flux par un chemin qui n’est pas le plus court.
  • La protection rapide (Fast Reroute) : bascule en moins de 50 ms.
  • L’indépendance du protocole transporté : IPv4, IPv6, Ethernet, voire TDM émulé.
En-tête L2 (Ethernet) LabelTCSTTL 20 bits3 bits1 bit8 bits Paquet transporté (IPv4, IPv6, trame Ethernet…) « Shim header » MPLS : 32 bits (peut être empilé) TC = Traffic Class (ex-EXP, QoS) · S = Bottom of Stack (1 sur le dernier label) · TTL = anti-boucle
Figure 3 : l’en-tête MPLS s’insère entre le niveau 2 et le paquet transporté (d’où le nom de « couche 2,5 »).

Le vocabulaire de base (détaillé au chapitre 10 de la série) :

  • Ingress LSR (ou LER d’entrée, ou PE d’entrée) : classe le paquet et impose (push) un ou plusieurs labels.
  • LSR de transit (P) : échange (swap) le label du dessus et transmet.
  • Egress LSR (PE de sortie) : retire (pop) les labels et livre le paquet d’origine. En pratique, l’avant-dernier routeur retire souvent le label de transport à sa place : c’est le PHP (Penultimate Hop Popping).
  • LSP (Label Switched Path) : le chemin suivi par une suite de labels. Un LSP est unidirectionnel : le retour utilise un autre LSP.
  • FEC (Forwarding Equivalence Class) : l’ensemble des paquets traités de la même manière (typiquement « tout ce qui va vers la loopback du PE2 »).

Pour distribuer les labels, on utilise historiquement LDP (un label par préfixe IGP), RSVP-TE (pour l’ingénierie de trafic) et MP-BGP (pour les labels de service VPN et pour Unified MPLS). Segment Routing, vu plus bas, remplace LDP et RSVP-TE en faisant distribuer les labels directement par l’IGP.

! IOS XR — activer LDP sur le cœur (exemple minimal)
RP/0/RP0/CPU0:P1(config)# mpls ldp
RP/0/RP0/CPU0:P1(config-ldp)#  router-id 10.0.0.11
RP/0/RP0/CPU0:P1(config-ldp)#  interface GigabitEthernet0/0/0/0
RP/0/RP0/CPU0:P1(config-ldp-if)#  interface GigabitEthernet0/0/0/1
RP/0/RP0/CPU0:P1(config-ldp-if)# commit
! Vérifications
RP/0/RP0/CPU0:P1# show mpls ldp neighbor brief
RP/0/RP0/CPU0:P1# show mpls forwarding

2.3 Unified MPLS (Seamless MPLS)

Unified MPLS est le nom donné par Cisco à l’architecture que l’IETF appelle Seamless MPLS (ou MPLS hiérarchique). Elle répond à un problème d’échelle très concret.

Le problème

Dans un grand opérateur, on peut avoir des dizaines de milliers de routeurs d’accès (antennes mobiles, boîtiers clients managés). Pour que n’importe quel PE puisse joindre n’importe quel autre en MPLS, il faudrait que chaque loopback soit connue de tout le réseau, avec un LSP LDP de bout en bout. Mettre tout le monde dans un seul domaine IGP ne passe pas à l’échelle : un IGP n’est pas fait pour porter des centaines de milliers de préfixes, et la moindre instabilité dans l’accès se propagerait jusqu’au cœur.

La solution

  1. On découpe le réseau en domaines IGP indépendants (accès, agrégation, cœur), chacun avec son propre IGP et ses propres LSP LDP (ou SR). Les tables restent petites, la convergence rapide, les pannes confinées.
  2. On fait annoncer les loopbacks des PE par BGP avec un label : c’est BGP Labeled Unicast (BGP-LU), défini à l’origine par la RFC 3107, remplacée depuis par la RFC 8277. BGP sait porter des millions de routes : c’est lui qui « recoud » les domaines entre eux.
  3. Les routeurs à la frontière entre deux domaines (appelés ABR dans ce contexte, même si ce ne sont pas des ABR OSPF) jouent trois rôles : ils changent le next-hop (next-hop-self) pour que le next-hop soit toujours joignable dans le domaine local, ils allouent un nouveau label BGP, et ils sont route reflectors en ligne pour éviter un full-mesh iBGP entre des milliers de routeurs.
Accès / agrégation AIGP 1 + LDP CœurIGP 2 + LDP Accès / agrégation BIGP 3 + LDP PE1PE2ABRABR iBGP labeled-unicast (RFC 3107 / 8277), next-hop-self + RR sur chaque ABR Label LDP / SR (transport dans le domaine local) Label BGP-LU (vers la loopback du PE distant) Label de service (VPNv4, L2VPN…) Pile de labelsvue sur un lien
Figure 4 : Unified MPLS — des domaines IGP séparés, recousus par BGP labeled-unicast ; un label de plus dans la pile.

Les services (L3VPN, L2VPN) ne changent pas : ils voient simplement un LSP de bout en bout, construit de façon hiérarchique. Deux fonctions accompagnent presque toujours Unified MPLS :

  • BGP PIC (Prefix Independent Convergence) : un chemin de secours est précalculé et déjà installé dans le FIB. En cas de panne, on bascule en une seule opération, quel que soit le nombre de préfixes. PIC Core et PIC Edge ne protègent pas la même chose (panne dans le cœur vs panne d’un PE / d’un lien PE-CE).
  • BGP Add-Path : BGP n’annonce normalement que son meilleur chemin. Add-Path permet d’annoncer plusieurs chemins pour le même préfixe, ce qui donne aux routeurs le chemin de secours dont PIC a besoin.
  • Dans l’accès, on ajoute généralement LFA / remote LFA (ou TI-LFA avec Segment Routing) pour la protection rapide.
! IOS XR — ABR en Unified MPLS (extrait simplifié)
router bgp 65000
 address-family ipv4 unicast
  allocate-label all                      ! alloue un label BGP aux préfixes annoncés
 !
 neighbor-group ACCESS-PE
  remote-as 65000
  update-source Loopback0
  address-family ipv4 labeled-unicast
   route-reflector-client                 ! RR en ligne
   next-hop-self                          ! le next-hop devient l'ABR
 !
 neighbor-group CORE-ABR
  remote-as 65000
  update-source Loopback0
  address-family ipv4 labeled-unicast
   next-hop-self
À retenir pour l’examen Unified MPLS = BGP qui transporte des labels (RFC 3107 / BGP-LU) entre des domaines IGP séparés. Ce n’est ni une option Inter-AS, ni une extension IS-IS, ni du Segment Routing. Les ABR font next-hop-self et sont route reflectors.

2.4 Segment Routing (SR)

Avec un IGP classique, on ne pilote le trafic qu’en jouant sur les métriques. C’est du « tout ou rien » : changer une métrique déplace tout le trafic vers la destination, pas seulement le flux qui pose problème. Résultat typique : certains liens saturent pendant que d’autres, parfois plus rapides, restent vides. Et on ne peut pas faire passer la voix par le chemin à faible latence et la sauvegarde par le chemin le moins cher entre les mêmes deux routeurs.

La réponse historique était RSVP-TE : des tunnels réservés hop par hop. Efficace, mais chaque routeur traversé doit garder l’état de chaque tunnel (et de son tunnel de secours). Avec des milliers de tunnels, cela devient lourd en CPU, mémoire et exploitation.

Segment Routing reprend l’idée du routage par la source : c’est le routeur d’entrée qui encode dans le paquet la liste des étapes à suivre, sous forme d’une liste de segments. Les routeurs du milieu n’ont aucun état par flux : ils exécutent simplement l’instruction du dessus de la pile.

R1R2R3R4R5R6 SID 16003SID 16005SID 16006 16005 (via R5) 24054 (lien R5→R4) 16006 (vers R6) paquet IP Pile imposée par R1 Chemin imposé : R1 → R5 (au plus court) → lien R5-R4 → R6
Figure 5 : R1 encode le chemin dans une pile de segments. R2/R3 ne savent rien de ce « tunnel ».

Les types de segments (aperçu)

  • Prefix-SID : identifie un préfixe (souvent la loopback d’un routeur, on parle alors de Node-SID). Il est global : tous les routeurs le comprennent et l’atteignent par le plus court chemin (ECMP compris). Il est configuré sous forme d’index ajouté à la base du SRGB (Segment Routing Global Block, 16000–23999 par défaut chez Cisco) : index 5 → label 16005.
  • Adjacency-SID : identifie un lien précis d’un routeur. Il est local : seul le routeur qui l’a alloué sait l’interpréter.
  • Anycast-SID : un même prefix-SID porté par plusieurs routeurs (redondance).
  • BGP Prefix-SID / Peer-SID : segments annoncés par BGP (datacenter, sortie Internet).

Pourquoi les opérateurs migrent vers SR

  • Simplification : plus de LDP ni de RSVP-TE. C’est l’IGP (IS-IS ou OSPF, via des extensions) qui distribue les labels. Fini aussi les problèmes de synchronisation LDP-IGP.
  • Résilience : TI-LFA (Topology-Independent Loop-Free Alternate) offre une protection en moins de 50 ms sur n’importe quelle topologie, là où LFA et remote LFA laissaient des trous de couverture.
  • Ingénierie de trafic sans état dans le réseau : seul le routeur d’entrée connaît la politique.
  • SDN : un contrôleur (PCE) peut calculer des chemins optimaux et les pousser aux têtes de tunnel, tout en gardant l’intelligence distribuée de l’IGP. C’est le compromis « intelligence distribuée + optimisation centralisée ».
  • Économies : un meilleur remplissage des liens évite de surdimensionner le réseau, et le cœur ne porte plus des milliers de labels LDP.
! IOS XR — activer SR-MPLS dans IS-IS (exemple)
segment-routing
 global-block 16000 23999
!
router isis CORE
 address-family ipv4 unicast
  metric-style wide
  segment-routing mpls                    ! IS-IS distribue désormais les labels
 !
 interface Loopback0
  address-family ipv4 unicast
   prefix-sid index 1                      ! label 16001 pour cette loopback
 !
 interface GigabitEthernet0/0/0/0
  point-to-point
  address-family ipv4 unicast
   fast-reroute per-prefix
   fast-reroute per-prefix ti-lfa          ! protection TI-LFA

2.5 Segment Routing Traffic Engineering (SR-TE)

SR-TE est la mise en œuvre de l’ingénierie de trafic avec Segment Routing. L’objet central est la SR Policy, identifiée par le triplet (tête, couleur, destination) :

  • la couleur (un nombre) représente une intention : « faible latence », « éviter tel lien », « chemin disjoint »… ;
  • chaque policy a un ou plusieurs candidate paths (explicites ou dynamiques, calculés localement ou par un PCE), le plus préféré valide étant actif ;
  • la policy peut être représentée par un Binding-SID (BSID), un label unique qui « résume » toute la pile, pratique pour enchaîner des domaines.

Grand avantage par rapport aux anciens circuits (ATM, Frame Relay) et à RSVP-TE : un segment veut dire « va jusqu’à ce point par le plus court chemin », donc SR-TE profite naturellement de l’ECMP, l’équilibrage de charge sur plusieurs chemins de même coût.

Pour une optimisation globale, la tête de tunnel (le PCC, Path Computation Client) délègue le calcul à un contrôleur, le PCE (Path Computation Element), via le protocole PCEP. Le PCE connaît la topologie complète grâce à BGP-LS (BGP Link-State), qui lui remonte la base de données de l’IGP, les métriques de délai, la bande passante…

CritèreRSVP-TESR-TE
SignalisationRSVP, hop par hop (PATH / RESV)Aucune : la pile de segments est dans le paquet
État dans le réseauSur chaque routeur traversé, pour chaque tunnelUniquement sur la tête de policy
ECMPNon (un tunnel = un chemin)Oui, natif
Réservation de bande passanteOui, dans le plan de contrôleNon dans le réseau ; gérée par le PCE si besoin
ProtectionFRR (facility backup, tunnels de secours)TI-LFA, sans tunnel de secours à configurer
Passage à l’échelleLimité par le nombre de tunnels (N²)Très bon

2.6 SRv6 (Segment Routing over IPv6)

SRv6 applique Segment Routing au plan de données IPv6 : il n’y a plus de labels MPLS. Un segment est une adresse IPv6 appelée SID. Pour imposer plusieurs segments, on ajoute une extension d’en-tête IPv6, le SRH (Segment Routing Header, RFC 8754).

Un SID SRv6 = 128 bits LOCATOR (routable, ex. fcbb:bb00:1::/48) FUNCTION ARGUMENTS (option) « où » : annoncé par l’IGP, permet de joindre le nœud« quoi faire » : End, End.X, End.DT4…paramètres
Figure 6 : structure d’un SID SRv6.
  • Network programming (RFC 8986) : chaque SID déclenche un comportement sur le nœud qui le porte. Exemples : End (segment de nœud, passer au SID suivant), End.X (sortir par un lien précis, l’équivalent d’un adjacency-SID), End.DT4 / End.DT6 (décapsuler et chercher dans la table d’une VRF : c’est ainsi qu’on fait du L3VPN sur SRv6, sans label de service).
  • uSID (micro-SID) : un SID de 128 bits est gros ; avec les uSID, on compresse plusieurs instructions de 16 bits dans une seule adresse IPv6 (format courant F3216 : bloc de 32 bits + uSID de 16 bits). Cela évite d’empiler un long SRH.
  • Gateway d’interworking SRv6 / MPLS : pour faire coexister des domaines SR-MPLS et SRv6 et rendre les services (L3VPN) de bout en bout pendant une migration.
  • Atouts : un seul plan de données IPv6 du datacenter au cœur, plus besoin de LDP ni de BGP-LU pour recoudre les domaines (le locator est simplement résumable), et un support naturel du network slicing (5G, edge, IoT), notamment avec Flex-Algo.
À retenir pour l’examen SR-MPLS = segments sous forme de labels, label = base SRGB + index. SRv6 = segments sous forme d’adresses IPv6 (locator + fonction), SRH pour empiler. Les deux partagent les mêmes concepts (prefix/adjacency, SR-TE, TI-LFA, Flex-Algo).

3. Les technologies de transport

Les technologies de transport forment la couche « physique » du réseau : celles qui amènent les bits jusqu’au client (le dernier kilomètre) et celles qui relient les sites entre eux sur de longues distances. L’objectif 1.1.b cite xDSL, DWDM, DOCSIS, TDM et xPON ; l’objectif 1.1.d ajoute le Routed Optical Networking.

3.1 DOCSIS : Internet par le câble coaxial

DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification) est la norme, développée par CableLabs, qui permet de transporter des données sur les réseaux de télévision par câble. Ces réseaux sont dits HFC (Hybrid Fiber-Coaxial) : de la fibre jusqu’à un nœud optique de quartier, puis du câble coaxial jusqu’aux logements.

  • CM (Cable Modem) : chez l’abonné, d’un côté le coaxial, de l’autre le réseau domestique (le CPE, Customer Premises Equipment).
  • CMTS (Cable Modem Termination System) : à la tête de réseau (headend). Il termine les modems et route le trafic vers le réseau IP. Aujourd’hui, on parle souvent de CCAP et d’architectures distribuées (Remote PHY) où la partie radiofréquence descend dans le nœud.
  • Fréquences séparées pour le sens descendant (downstream, réseau → abonné) et montant (upstream, abonné → réseau), sur le même câble.
  • Média partagé : tous les foyers raccordés au même nœud se partagent la bande passante. Un quartier qui se densifie voit ses débits baisser aux heures de pointe, d’où la « segmentation de nœud » pratiquée par les câblo-opérateurs.
VersionAnnéeDescendant (max)Montant (max)Apport principal
DOCSIS 1.01997≈ 40 Mb/s≈ 10 Mb/sPremier accès Internet par le câble
DOCSIS 1.11999≈ 40 Mb/s≈ 10 Mb/sQoS (voix sur câble), sécurité renforcée
DOCSIS 2.02001≈ 40 Mb/s≈ 30 Mb/sMontant plus rapide (modulations A-TDMA / S-CDMA)
DOCSIS 3.02006≈ 1 Gb/s≈ 200–300 Mb/sChannel bonding (agrégation de canaux), IPv6, multicast IP, AES
DOCSIS 3.12013≈ 10 Gb/s≈ 1–2 Gb/sOFDM + FEC LDPC, gros gain d’efficacité spectrale
DOCSIS 4.02017 (spéc.) · déploiements ≈ 2023+≈ 10 Gb/s≈ 6 Gb/sMulti-gigabit quasi symétrique (Full Duplex ou Extended Spectrum)

DOCSIS a permis aux câblo-opérateurs de rester compétitifs face à la fibre sans remplacer toute leur infrastructure coaxiale.

3.2 xDSL : Internet sur la paire de cuivre téléphonique

Le DSL (Digital Subscriber Line) transporte des données numériques sur la paire de cuivre du téléphone, en utilisant des fréquences au-dessus de la bande vocale. Le « x » de xDSL regroupe toutes les variantes.

  • Bande voix (POTS) : 0 à 4 kHz. Les données utilisent les fréquences supérieures (pour l’ADSL classique, environ 25–138 kHz en montant et 138 kHz–1,1 MHz en descendant).
  • Un filtre / splitter sépare voix et données chez l’abonné et au central.
  • Le modem de l’abonné (ATU-R) dialogue avec une carte d’un DSLAM (DSL Access Multiplexer) installé au central ou dans un sous-répartiteur. Les DSLAM modernes sont des équipements Ethernet/IP. Côté opérateur, les sessions des abonnés (souvent en PPPoE ou IPoE) sont terminées sur un BNG (Broadband Network Gateway, ex-BRAS).
  • La distance est la grande limite : plus la ligne est longue, plus le signal s’affaiblit et plus le débit baisse. Au-delà de quelques kilomètres, l’ADSL devient inutilisable ; le VDSL2 ne donne ses meilleurs débits que sur quelques centaines de mètres. D’où le rapprochement des DSLAM des abonnés (FTTC, fibre jusqu’au sous-répartiteur).
  • Autres perturbations : diaphonie entre paires (corrigée en VDSL2 par le vectoring), interférences, défauts de câblage.
FamilleTechnologieOrdres de grandeurRemarque
AsymétriqueADSL≈ 8 Mb/s ↓ / ≈ 0,8–1 Mb/s ↑Le plus déployé historiquement
ADSL2≈ 12 Mb/s ↓ / ≈ 1 Mb/s ↑ (jusqu’à ≈ 3,5 Mb/s ↑ en Annex M)Meilleur codage, diagnostics
ADSL2+≈ 24 Mb/s ↓ / ≈ 1 Mb/s ↑Spectre doublé (jusqu’à 2,2 MHz)
SymétriqueHDSL / HDSL2≈ 1,5–2 Mb/sLiaisons T1/E1 sur cuivre (2 ou 3 paires pour HDSL)
SDSL≈ 0,2–2,3 Mb/sUne seule paire
SHDSL≈ 5,7 Mb/s par paire, agrégeableOffres entreprises
Très haut débitVDSL≈ 52 Mb/s ↓ / ≈ 16 Mb/s ↑Courtes distances
VDSL2≈ 100 Mb/s et plus, voire symétrique sur boucle courteVectoring, profil 35b (≈ 300 Mb/s)

3.3 TDM, SONET et SDH

Le multiplexage temporel (TDM, Time-Division Multiplexing) partage un même canal en tranches de temps (timeslots) attribuées à tour de rôle à chaque flux. Chaque flux a son créneau garanti, qu’il ait quelque chose à envoyer ou non : c’est déterministe, mais peu efficace pour du trafic en rafales.

  • T1 / DS1 (Amérique du Nord) : 1,544 Mb/s = 24 canaux de 64 kb/s. DS3 / T3 : 44,736 Mb/s = 28 DS1.
  • E1 (Europe, international) : 2,048 Mb/s = 32 timeslots de 64 kb/s (30 pour la voix, 1 pour la synchronisation, 1 pour la signalisation). E3 : 34,368 Mb/s.
  • Le canal de base à 64 kb/s correspond à une voix numérisée en MIC / PCM (8 000 échantillons par seconde × 8 bits).

SONET (Amérique du Nord) et SDH (reste du monde, donc la France) sont les hiérarchies numériques synchrones qui transportent ces circuits sur la fibre. Mêmes principes, vocabulaires différents :

SONETSDH
ZoneAmérique du NordEurope et international
NiveauxOC-n (optique) / STS-n (électrique)STM-n
Trame de baseSTS-1 (51,84 Mb/s)STM-1 (155,52 Mb/s)
Surdébits (overhead)Section, Line, Path overheadRSOH / MSOH (section), POH (conduit)
SynchronisationHorloge de référence distribuée ; qualité signalée par les messages SSM (Synchronization Status Message)
DébitSONETSDHCapacité indicative
51,84 Mb/sOC-1 / STS-1STM-028 DS1 ou 1 DS3 · 21 E1
155,52 Mb/sOC-3 / STS-3STM-184 DS1 · 63 E1
622,08 Mb/sOC-12STM-4252 E1
≈ 2,5 Gb/sOC-48STM-161 008 E1
≈ 10 Gb/sOC-192STM-644 032 E1
≈ 40 Gb/sOC-768STM-25616 128 E1

Astuce : STM-n = OC-(3×n). Le facteur 3 vient du fait que la trame STM-1 correspond à trois STS-1.

Ces technologies vieillissantes sont progressivement remplacées par de l’émulation de circuits sur paquets : CEM / TDMoIP (transport de E1/T1 dans des pseudowires) et plus récemment PLE (Private Line Emulation), qui émule des lignes louées SONET/SDH, Ethernet ou Fibre Channel de façon transparente au bit, avec un contrôle par EVPN et des chemins garantis et bidirectionnels construits avec Circuit-Style Segment Routing (CS-SR).

3.4 DWDM : multiplier la capacité d’une fibre

Le multiplexage en longueur d’onde (WDM, Wavelength-Division Multiplexing) fait passer plusieurs signaux sur la même fibre en donnant à chacun une couleur de lumière différente (une longueur d’onde, aussi appelée lambda ou canal). Comme des stations de radio sur des fréquences différentes, les canaux ne se gênent pas. Chaque lambda peut transporter 10, 100, 400 Gb/s ou plus.

CWDM (Coarse)DWDM (Dense)
Espacement20 nm100 GHz (≈ 0,8 nm), 50 GHz (≈ 0,4 nm), ou grille flexible par pas de 12,5 GHz
Nombre de canaux18 au maximum (1271 → 1611 nm)40, 80, 96… dans la bande C (≈ 1530–1565 nm), plus avec la bande L
AmplificationNon (lasers non refroidis, peu chers)Oui (EDFA, Raman) → très longues distances
UsageAccès, métro courte distanceMétro, régional, longue distance, sous-marin
Norme ITU-TG.694.2G.694.1

La grille ITU et le petit calcul à savoir faire

La recommandation ITU-T G.694.1 définit la grille DWDM autour d’une fréquence d’ancrage de 193,1 THz, qui correspond à 1552,52 nm. Les autres canaux sont espacés de 100 GHz ou 50 GHz autour de cette référence. Fréquence et longueur d’onde sont liées par λ = c / f (c ≈ 299 792 458 m/s) :

  • 193,1 THz → 299 792 458 / 193,1×1012 ≈ 1552,52 nm (canal de référence) ;
  • 193,2 THz (+100 GHz) → ≈ 1551,72 nm ; 193,0 THz (−100 GHz) → ≈ 1553,33 nm.

Moyen mnémotechnique : autour de 1550 nm, 100 GHz ≈ 0,8 nm. Quand la fréquence monte, la longueur d’onde baisse.

Les briques d’un système DWDM

λ1λ2λ3 Transpondeurs MUX Ampli EDFA ROADM Ampli drop / add de λ2 sur ce site λ1 et λ3 passent en « express » DEMUX Une seule fibre transporte toutes les couleurs (signal composite) entre MUX et DEMUX.
Figure 7 : chaîne DWDM simplifiée.
  • Transpondeur : convertit le signal « gris » d’un routeur (par exemple un 100G LR4 à 1310 nm) en une longueur d’onde DWDM « colorée » précise. Le muxponder fait la même chose en agrégeant plusieurs clients sur une seule lambda (par exemple 4 × 100G → 400G).
  • Mux / Demux : filtres passifs qui combinent les couleurs dans une fibre et les séparent à l’arrivée.
  • Amplificateurs : l’EDFA (fibre dopée à l’erbium) amplifie toute la bande C d’un coup, sans convertir en électrique ; l’amplification Raman utilise la fibre de ligne elle-même comme milieu amplificateur (amplification distribuée), utile sur les longues portées.
  • OADM (Optical Add-Drop Multiplexer) : extrait ou insère des longueurs d’onde fixes sur un site ; tout changement demande une intervention sur place.
  • ROADM (Reconfigurable OADM) : même rôle, mais reconfigurable à distance par logiciel. Il peut ajouter (add), extraire (drop) ou laisser passer (express) chaque lambda indépendamment, sans perturber les autres. Les ROADM modernes sont dits CDC (Colorless, Directionless, Contentionless) : n’importe quelle couleur, vers n’importe quelle direction, sans conflit.
Piège d’examen La séparation et l’aiguillage dynamique des longueurs d’onde, c’est le ROADM. L’amplificateur amplifie, le transpondeur convertit, le routeur route des paquets. Et la longueur d’onde du canal d’ancrage de la grille ITU est 1552,52 nm (193,1 THz).

3.5 xPON : la fibre jusqu’à l’abonné

Un PON (Passive Optical Network) est un réseau en fibre point-multipoint sans aucun équipement alimenté entre le central et l’abonné : la fibre est simplement divisée par des coupleurs optiques passifs (splitters). C’est la technologie du FTTH.

OLTcentral / NRO fibre de transport (feeder) Splitter 1:N ONT 1ONT 2ONT 3ONT N abonnés ↓ diffusion (1490 nm en GPON) ↑ TDMA (1310 nm en GPON) L’ensemble fibre + splitters entre OLT et ONT forme l’ODN (Optical Distribution Network), entièrement passif.
Figure 8 : architecture d’un réseau PON.
  • OLT (Optical Line Termination) : côté opérateur, agrège des centaines à des milliers d’abonnés.
  • ONT / ONU : la box optique chez l’abonné. C’est la même chose : ONT est le terme ITU-T, ONU le terme IEEE.
  • ODN : toute l’infrastructure fibre passive entre les deux, splitters compris.
  • UNI : l’interface entre l’ONT et l’équipement de l’abonné.
  • Sens descendant : l’OLT diffuse tout à tous les ONT en continu (chacun ne garde que ce qui lui est destiné, le trafic est chiffré).
  • Sens montant : les ONT parlent chacun dans leur créneau de temps (TDMA), attribué par l’OLT via l’allocation dynamique de bande passante (DBA).
  • Ranging : les ONT sont à des distances différentes de l’OLT. Lors de l’enregistrement, l’OLT mesure le temps aller-retour de chacun et leur applique un délai d’égalisation, pour qu’ils apparaissent tous « à la même distance » et que leurs émissions montantes ne se chevauchent pas.
NormeOrganismeDescendantMontantλ descendante / montante
EPON (GE-PON)IEEE 802.3ah (2004)1,25 Gb/s1,25 Gb/s1490 / 1310 nm
GPONITU-T G.984 (2003)2,488 Gb/s1,244 Gb/s1490 / 1310 nm (+1550 nm vidéo RF)
10G-EPONIEEE 802.3av (2009)10 Gb/s1 ou 10 Gb/s1577 / 1270 nm
XG-PONITU-T G.987 (2010)10 Gb/s2,5 Gb/s1577 / 1270 nm
XGS-PONITU-T G.9807.1 (2016)10 Gb/s10 Gb/s1577 / 1270 nm
NG-PON2ITU-T G.989 (2015)40 Gb/s (4 × 10)10–40 Gb/splusieurs λ (TWDM), ≈ 1596–1603 / ≈ 1524–1544 nm
25GS-PON / 50G-PONMSA / ITU-T G.980425 / 50 Gb/sjusqu’à 25–50 Gb/sgénération suivante

Les longueurs d’onde différentes permettent de faire cohabiter GPON et XGS-PON sur la même ODN.

Limites et bilan optique

Portée typique : 20 km entre OLT et ONT ; taux de partage 1:32, 1:64, parfois 1:128. Chaque élément consomme du budget optique. Exemple de calcul pour un GPON en classe B+ (budget de 28 dB) :

ÉlémentPerte typiqueDans l’exemple
Fibre (≈ 0,35 dB/km à 1310 nm, ≈ 0,25 dB/km à 1550 nm)20 km × 0,357,0 dB
Splitter 1:32≈ 17 à 17,5 dB17,5 dB
Connecteurs (≈ 0,3 à 0,5 dB chacun)4 × 0,52,0 dB
Épissures (≈ 0,1 dB chacune)4 × 0,10,4 dB
Total26,9 dB → marge de 1,1 dB : juste

Avec un splitter 1:64 (≈ 21 dB), on dépasserait le budget : il faudrait raccourcir la distance ou passer en classe C+ (32 dB).

Les modes de protection PON

  • Type A : seule la fibre de transport (OLT → splitter) est doublée, avec basculement manuel ou par commutateur optique. Pas de protection entre splitter et ONT.
  • Type B : deux ports OLT (éventuellement sur deux OLT) et deux fibres de transport jusqu’au splitter. Toujours pas de protection côté abonné.
  • Type C : tout est doublé (OLT, ODN, ONT), en 1+1 (le trafic est envoyé sur les deux chemins, l’ONT garde le meilleur) ou en 1:1 (un chemin actif, bascule automatique). Disponibilité maximale, coût maximal : réservé aux clients critiques.

Côté Cisco, la solution Routed PON remplace le châssis OLT dédié par un OLT enfichable XGS-PON (au format SFP+) inséré directement dans un routeur (NCS 540, NCS 5500/5700), piloté par un contrôleur logiciel. On supprime un étage d’équipements, de consommation électrique et d’exploitation.

3.6 Routed Optical Networking (RON)

Historiquement, un opérateur empile deux mondes : la couche IP/MPLS (routeurs) et la couche optique (transpondeurs, ROADM, plus parfois une couche OTN). Chacune a ses équipements, ses équipes, ses outils et son plan de capacité. Entre les deux : des jarretières, des optiques « grises », des transpondeurs. Coûteux, consommateur d’énergie, lent à provisionner.

Le Routed Optical Networking (nom Cisco, chaque constructeur a le sien) fusionne ces couches quand c’est possible :

  • des optiques cohérentes enfichables (400G ZR pour l’interconnexion de datacenters jusqu’à ≈ 120 km, ZR+ / OpenZR+ pour le métro et le régional) se mettent directement dans les ports QSFP-DD des routeurs. Une optique d’une vingtaine de watts remplace un transpondeur de plusieurs centaines de watts et plusieurs unités de rack ;
  • contrairement à l’ancien IPoDWDM (cartes de ligne dédiées, ports réservés), n’importe quel port du routeur peut accueillir une optique grise ou colorée ;
  • la couche optique se simplifie (OLS, Optical Line System, plus simple, voire liaisons sans ROADM) ; les fonctions de protection, de routage et de segmentation passent dans la couche IP avec Segment Routing, EVPN et les L3VPN ;
  • une couche commune d’automatisation et de supervision (chez Cisco, Crosswork Hierarchical Controller) donne une vue unique fibre + optique + IP + services ;
  • une couche OTN peut rester nécessaire pour les services TDM historiques.

Argument souvent cité : un routeur moderne ajoute moins de 10 µs de latence par saut, soit l’équivalent d’environ 2 km de fibre (la lumière parcourt ≈ 1 km en 5 µs). La latence vient de la distance, plus des équipements de paquets. RON ne fait pas disparaître le DWDM : une partie de ses fonctions migre dans les routeurs là où c’est techniquement et économiquement pertinent.

4. La mobilité : cœur de paquets, xHaul, splits et O-RAN

L’objectif 1.1.c porte sur le transport des réseaux mobiles : le cœur de paquets (packet core), le transport du RAN (Radio Access Network) en xHaul pour la 5G vRAN, et O-RAN. L’examen ne demande pas d’être ingénieur radio : il faut comprendre qui parle à qui et ce que cela exige du réseau de transport (débit, latence, synchronisation).

4.1 De la 4G à la 5G en chiffres

Critère4G LTE5G NR
Cœur de réseauEPC (Evolved Packet Core)5GC, architecture orientée services (SBA) : les fonctions s’appellent via des API
Station de baseeNodeB (eNB)gNodeB (gNB), découpable en CU / DU / RU
Débit crête théorique≈ 1 Gb/s (LTE-Advanced)jusqu’à ≈ 20 Gb/s
Latence cible≈ 30–50 ms de bout en bout en pratique≈ 1 ms sur l’interface radio (URLLC)
Network slicingNon natifNatif : plusieurs réseaux logiques aux caractéristiques différentes
Séparation contrôle / usagerIntroduite (CUPS, 3GPP Rel. 14)Généralisée (SMF / UPF), UPF déployable en périphérie
FronthaulCPRI (propriétaire en pratique)eCPRI, interfaces ouvertes O-RAN

4.2 Le cœur de paquets (packet core)

FonctionGénérationRôle
MME (Mobility Management Entity)4GSignalisation : attachement, mobilité, gestion des sessions
SGW (Serving Gateway)4GPlan usager : ancre le trafic entre l’eNodeB et le cœur, point d’ancrage pendant les handovers
PGW (PDN Gateway)4GSortie vers les réseaux de données externes (Internet, IMS), attribution d’adresses IP
HSS (Home Subscriber Server)4GBase des abonnés et de leurs droits
AMF (Access and Mobility Management Function)5GAccès et mobilité des terminaux (≈ partie mobilité de la MME)
SMF (Session Management Function)5GÉtablissement, modification et fin des sessions ; pilote l’UPF
UPF (User Plane Function)5GTransfert des données usager (≈ SGW-U + PGW-U), peut être placé en edge
AUSF (Authentication Server Function)5GAuthentification et gestion des clés
UDM, PCF, NRF, NSSF…5GDonnées abonnés, politiques, découverte des fonctions, sélection des slices (hors périmètre détaillé de l’examen)

4.3 Le RAN et le transport xHaul

En 4G, une station de base se compose d’une BBU (Baseband Unit, traitement numérique) et d’une RRH (Remote Radio Head, la partie radio près de l’antenne). En D-RAN (distribué), la BBU est au pied du pylône ; en C-RAN (centralisé), les BBU sont regroupées dans un site central. En 5G, la BBU est éclatée en deux, ce qui donne trois éléments : RU (Radio Unit), DU (Distributed Unit) et CU (Centralized Unit). Quand DU et CU tournent en logiciel sur des serveurs standards, on parle de vRAN.

RUantenne DUtemps réel CUnon temps réel Cœur 5GC(ou EPC en 4G) FronthaulMidhaulBackhaul eCPRI / CPRI · split 7.2x / 8latence ≈ 100 µs, ≈ 10–20 km max interface F1 · split 2latence ≈ 1 ms IP / MPLS / SRlatence de l’ordre de quelques ms Ordres de grandeur indicatifs : les budgets exacts dépendent du split et du service.
Figure 9 : les trois segments du transport mobile 5G (xHaul).
  • Fronthaul (RU ↔ DU, ou RRH ↔ BBU en 4G) : le plus exigeant. Très faible latence, gros débit, et synchronisation de phase et de fréquence très précise (PTP G.8275.1 + SyncE). Interfaces CPRI ou eCPRI. Les profils IEEE 802.1CM (TSN pour le fronthaul) fixent les exigences de latence, de QoS et de synchronisation.
  • Midhaul (DU ↔ CU) : agrège plusieurs DU, exigences intermédiaires.
  • Backhaul (CU ↔ cœur) : le transport « classique » IP/MPLS vers le cœur mobile, avec de gros volumes agrégés.
À retenir pour l’examen Le segment qui relie l’unité radio (RRH / RU) à l’unité de traitement en bande de base (BBU / DU), c’est le fronthaul. Ordre de l’antenne vers le cœur : fronthaul → midhaul → backhaul.

4.4 Les functional splits

La pile protocolaire radio va de RRC (contrôle) jusqu’au signal radio (RF), en passant par PDCP, RLC, MAC et PHY. Le 3GPP a défini 8 points de découpe possibles (options 1 à 8) pour décider quelles fonctions restent près de l’antenne et lesquelles sont centralisées. Plus le numéro est élevé, plus on coupe bas dans la pile, donc plus la RU est simple… et plus le fronthaul est exigeant.

OptionCoupure entreOù on la rencontre
1RRC / PDCPPeu utilisée
2PDCP / RLC hautSplit haut (high-level split) normalisé par le 3GPP : séparation CU / DU, interface F1 (midhaul)
3 à 5Dans RLC, RLC / MAC, dans MACVariantes étudiées
6MAC / PHYSmall cells (Small Cell Forum)
7 (7.1, 7.2, 7.2x, 7.3)À l’intérieur de la couche PHY (PHY haut / PHY bas)Split bas (low-level split) : séparation DU / RU, retenu par O-RAN (7.2x) sur eCPRI
8PHY / RFCPRI historique : la RU ne fait que la radio, tout le reste est centralisé
  • Option 8 (CPRI) : permet de tout centraliser, mais le fronthaul transporte des échantillons radio en continu, que des utilisateurs soient actifs ou non. Débit énorme et constant, latence très contrainte.
  • Split haut (option 2) : beaucoup de fonctions centralisées dans le CU → meilleure coordination et mutualisation, mais plus difficile de servir des cas d’usage à très faible latence.
  • Split bas (option 7.x) : une partie du traitement reste près de l’antenne dans le DU → moins de latence et un débit de fronthaul qui suit le trafic réel, mais davantage d’éléments distribués à coordonner et à gérer.

Le bon split est toujours un compromis entre débit de transport, latence, coût de la RU et coordination radio.

4.5 O-RAN

Traditionnellement, RU, DU et CU venaient du même constructeur, reliés par des interfaces propriétaires. O-RAN (Open RAN), porté par l’O-RAN Alliance (créée en 2018, plusieurs centaines de membres : opérateurs, équipementiers, laboratoires), pousse des interfaces ouvertes et normalisées pour mélanger les fournisseurs (une RU d’un constructeur, DU/CU logiciels d’un autre), utiliser du matériel standard (white-box) et ajouter de l’intelligence logicielle.

  • Open Fronthaul : split 7.2x sur eCPRI entre O-DU et O-RU.
  • RIC (RAN Intelligent Controller) : near-real-time (interface E2 vers CU/DU) et non-real-time (dans le SMO, Service Management and Orchestration, interface A1), qui hébergent des applications d’optimisation (xApps, rApps).
  • Conséquences pour le transport : un fronthaul en paquets sur Ethernet, avec QoS stricte, synchronisation PTP/SyncE, profils IEEE 802.1CM, et éventuellement des passerelles RoE (Radio over Ethernet, IEEE 1914.3) pour transporter du CPRI historique sur un réseau de paquets. Chez Cisco, la gamme NCS 540 Fronthaul répond à ce besoin (Segment Routing, QoS hiérarchique, EVPN, conformité 802.1CM).

5. Fiche de révision « spécial examen »

Architectures de cœur
  • MEF : E-Line (EPL/EVPL), E-LAN, E-Tree, E-Access.
  • Sur MPLS : E-Line = VPWS / pseudowire, E-LAN = VPLS / EVPN.
  • Label MPLS : 20 bits label, 3 TC, 1 S, 8 TTL = 32 bits.
  • LSP = unidirectionnel.
  • Unified MPLS = BGP-LU (RFC 3107/8277), ABR = next-hop-self + RR.
  • SR : label = SRGB + index ; prefix-SID global, adjacency-SID local.
  • SR-TE : policy = (tête, couleur, destination), BSID, PCE/PCEP, BGP-LS, ECMP natif.
  • SRv6 : SID = locator + function + args, SRH, uSID.
Transport et mobilité
  • DOCSIS : CM ↔ CMTS, HFC partagé, 3.0 = bonding, 3.1 = OFDM.
  • xDSL : DSLAM, limite = distance.
  • SDH : STM-1 = 155,52 Mb/s = OC-3 ; E1 = 2,048 Mb/s ; T1 = 1,544 Mb/s.
  • DWDM : grille 193,1 THz = 1552,52 nm, 100 GHz ≈ 0,8 nm, ROADM = add/drop/express reconfigurable.
  • PON : OLT → splitter → ONT, ↓ diffusion / ↑ TDMA, ranging, 20 km, GPON 2,5/1,25.
  • RON : optiques cohérentes ZR/ZR+ dans le routeur.
  • xHaul : RU–DU = fronthaul, DU–CU = midhaul, CU–cœur = backhaul.
  • Split 2 = CU/DU (haut) ; split 7.2x = DU/RU (bas, O-RAN) ; split 8 = CPRI.

6. Quiz d’auto-évaluation

Réponds avant d’ouvrir la correction. Vise au moins 8/10.

1. Quel mécanisme Unified MPLS utilise-t-il pour relier des domaines IGP séparés ?
BGP Labeled Unicast (RFC 3107, aujourd’hui RFC 8277) : BGP annonce les loopbacks des PE avec un label. Les ABR font next-hop-self et sont route reflectors.
2. Un client veut relier 6 sites en niveau 2 de façon à ce que tous communiquent entre eux. Quel service MEF et quelle technologie MPLS ?
Un service E-LAN, réalisé en VPLS (ou en EVPN) sur le cœur MPLS.
3. Combien de bits le champ label d’un en-tête MPLS fait-il, et à quoi sert le bit S ?
20 bits. Le bit S (Bottom of Stack) vaut 1 sur le dernier label de la pile.
4. Le SRGB est 16000–23999 et la loopback de R7 a le prefix-SID index 7. Quel label les autres routeurs utilisent-ils pour joindre R7 ?
16007 (base 16000 + index 7).
5. Pourquoi SR-TE passe-t-il mieux à l’échelle que RSVP-TE ?
Parce que le chemin est encodé dans le paquet par la tête de policy : les routeurs de transit ne gardent aucun état par tunnel, contrairement à RSVP-TE.
6. Quelle est la longueur d’onde du canal d’ancrage de la grille DWDM ITU (193,1 THz) ?
1552,52 nm.
7. Quel équipement permet d’ajouter, d’extraire ou de laisser passer des longueurs d’onde, reconfigurable à distance ?
Le ROADM (Reconfigurable Optical Add-Drop Multiplexer). Les lambdas qui le traversent sans s’arrêter sont dites « express ».
8. En PON, pourquoi l’OLT a-t-il besoin du ranging ?
Les ONT sont à des distances différentes ; l’OLT mesure le temps aller-retour de chacun pour égaliser les délais et éviter que leurs émissions montantes (TDMA) se chevauchent.
9. Quel segment xHaul relie la RU au DU, et quelle interface y circule ?
Le fronthaul, avec CPRI (historique, split 8) ou eCPRI (split 7.2x en O-RAN).
10. Quelle fonction 5G transfère les données des utilisateurs et peut être déployée en périphérie ?
L’UPF (User Plane Function), pilotée par le SMF.

7. Glossaire

TermeDéfinition courte
BGP-LUBGP Labeled Unicast : BGP annonce des préfixes IPv4/IPv6 accompagnés d’un label MPLS.
BSIDBinding-SID : label unique représentant une SR Policy.
CMTSCable Modem Termination System, terminaison des modems câble côté opérateur.
CPRI / eCPRIInterfaces de fronthaul ; eCPRI est la version en paquets, adaptée aux splits 7.x.
CU / DU / RUCentralized, Distributed et Radio Unit : découpage de la station de base 5G.
DSLAMMultiplexeur d’accès DSL, termine les lignes cuivre des abonnés.
DWDMMultiplexage dense en longueur d’onde dans la bande des 1550 nm.
EDFAAmplificateur optique à fibre dopée à l’erbium.
EVCEthernet Virtual Connection : le circuit Ethernet vendu au client.
gNodeB / eNodeBStation de base 5G / 4G.
LSPLabel Switched Path, chemin MPLS unidirectionnel.
MEFOrganisme de normalisation des services Carrier Ethernet.
OLT / ONTTerminaisons optiques d’un PON côté opérateur / côté abonné.
O-RANInitiative d’interfaces RAN ouvertes et multi-fournisseurs.
PCE / PCC / PCEPCalculateur de chemins / client du calcul / protocole entre les deux.
ROADMMultiplexeur optique d’insertion-extraction reconfigurable.
SDH / SONETHiérarchies numériques synchrones (TDM sur fibre).
SRGBPlage de labels réservée aux SID globaux de Segment Routing.
SRv6Segment Routing sur le plan de données IPv6.
TI-LFAProtection rapide de Segment Routing, indépendante de la topologie.
UPF / SMF / AMFFonctions 5G : plan usager / sessions / accès et mobilité.

8. Sources et pour aller plus loin

  • Programme officiel de l’examen Cisco 350-501 SPCOR (objectifs 1.1.a à 1.1.d).
  • CCNP SPCOR 350-501 Official Cert Guide, Cisco Press, chapitre 1 (référence de révision ; cet article est une synthèse rédigée indépendamment).
  • IETF : RFC 3031 (architecture MPLS), RFC 3032 (encodage des labels), RFC 3107 et RFC 8277 (labels dans BGP), RFC 8402 (Segment Routing), RFC 8754 (SRH), RFC 8986 (SRv6 network programming), RFC 8317 (EVPN E-Tree).
  • ITU-T : G.694.1 (grille DWDM), G.694.2 (grille CWDM), G.984 (GPON), G.9807.1 (XGS-PON), G.989 (NG-PON2).
  • MEF : définitions des services Carrier Ethernet (MEF 6.x) et programme MEF 3.0.
  • CableLabs : spécifications DOCSIS. 3GPP : TS 23.401 (EPC), TS 23.501 (5GC), TR 38.801 (functional splits). O-RAN Alliance : spécifications Open Fronthaul.

Article rédigé pour Les Z’héros du Réseau dans le cadre de la série de préparation au CCNP Service Provider (350-501 SPCOR). Prochain chapitre : les architectures logicielles IOS, IOS XE et IOS XR.

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