Blog ENI : Toute la veille numérique !
Accès illimité 24h/24 à tous nos livres & vidéos ! 
Découvrez la Bibliothèque Numérique ENI. Cliquez ici
Accès illimité 24h/24 à tous nos livres & vidéos ! 
Découvrez la Bibliothèque Numérique ENI. Cliquez ici

Réseaux d'entreprise et réseaux industriels

Typologie des réseaux d’entreprise

Plusieurs types de classement peuvent exister pour positionner les réseaux de communication en fibres optiques dans les entreprises. La typologie ci-après est un exemple donné à titre purement informatif pour les grands types de réseaux.

  • Réseaux fixes :

  • Réseaux de campus pour les grandes étendues comme les campus universitaires, les centres hospitaliers de grande taille, les zones portuaires ou aéroportuaires, les raffineries, etc.

  • Réseaux locaux pour desservir l’ensemble des postes de travail à tendance bureautique, ou à tendance scientifique tels les centres de recherches, les centres de calculs à haute performance (high performance computing - HPC), ou pour les domaines de gestion administrative et financière... 

  • Réseaux de stockage des informations des centres informatiques de type centre de données (data centers) ou entrepôt de données (data warehouse ou mammoth data center).

  • Réseaux de gestion technique des bâtiments (GTB), de gestion administrative et de contrôle des bâtiments (GAC) ou encore réseaux de vidéoprotection.

  • Réseaux locaux industriels des unités de fabrication aux contraintes particulières, réseaux d’infrastructures routières ou ferroviaires, réseaux de capteurs à fibres...

Réseaux locaux d’entreprise

1. Topologies

De nombreux ouvrages présentent, avec toutes les caractéristiques nécessaires, les différentes topologies de réseaux locaux (local area network - LAN) que l’on peut rencontrer. Cette section n’est là que pour en rappeler les plus courantes.

Topologie en étoile

La première topologie installée dans laquelle les équipements terminaux sont directement reliés à un équipement maître. Par exemple, les premières installations informatiques, anciennement appelées maître-esclaves ou, désormais, principal-secondaires, ainsi que de très nombreux réseaux industriels.

images/11_01.png

Schéma du modèle principal-secondaires

Topologie en bus

Aussi appelée topologie en ligne, c’est une topologie dans laquelle chaque poste de travail ou serveur est attaché directement au média de transmission.

images/11_02.png

Un exemple : Ethernet et sa transmission en CSMA/CD

Topologie en anneau

Cette topologie a connu son heure de gloire grâce au protocole de l’anneau à jeton (token ring) popularisé par IBM.

images/11_03.png

Autres topologies

De ces structures primaires, d’autres topologies en découlent :

  • Topologie en pont, où un équipement central fait la jonction entre deux ou plusieurs bus.

  • Topologie en arbre, où plusieurs étoiles sont reliées par un bus.

  • Topologie en grappe, bien connue, pour desservir avec un seul lien une grappe de terminaux éloignés.

  • Topologie en double anneau contrarotatif, développée pour le FDDI, et permettant d’avoir un lien de secours en cas de panne d’une station de travail connectée au réseau.

  • Topologie en réseau maillé, basée sur des chemins multiples et des liens redondants, pour offrir une sécurisation maximale, etc.

2. Double anneau contrarotatif (FDDI)

Quelques lignes pour rappeler ce que les réseaux en fibres optiques doivent au FDDI. Dès 1986, ce réseau s’appuyant sur les fibres optiques travaillait déjà au débit de 100 Mbit/s avec une distance maximale pouvant atteindre 200 kilomètres. Ainsi, il pouvait être installé en réseau local d’entreprise qu’en réseau de campus et même en réseau métropolitain....

Centres informatiques, de données et de calcul

Une même idée - regrouper des équipes et des équipements informatiques en un même lieu - mais des finalités différentes entre ces trois types de centres : les centres informatiques, les centres de données (data centers) et les centres de calcul de pointe (high performance computing - HPC).

1. Centres informatiques

Centre informatique ou service informatique nous ramène aux premiers pas de l’informatique, à l’époque des cartes perforées, des bandes magnétiques, des « gamelles » de disques rotatif, des logiciels Fortran, Cobol, PL/1, du système d’exploitation DOS, des IBM 360 et 1130, etc. Les améliorations et innovations ont suivi. La plus importante concerne l’architecture.

Au début, l’architecture était en maître-esclave, c’est-à-dire un ordinateur central (mainframe) qui « dirigeait » les terminaux passifs. Il est à noter que cette architecture est toujours d’actualité mais, à l’heure actuelle, la connotation de maître-esclave fait préférer d’autres dénominations comme contrôleur et périphériques, principal et secondaires ou autres.

Puis, l’architecture s’est transformée en client-serveur, mode de transmission de l’information à travers un réseau. Le nombre de « clients » s’est accru entraînant des besoins en liaisons plus importants et des architectures différenciées. Ensuite, l’évolution des débits desdites liaisons a amené le changement des supports de transmission en cuivre ouvrant une voie royale aux fibres optiques et à leurs composants associés. Les protocoles ont suivi, offrant des liens virtualisés et autres facilités d’usage....

Équipements de distribution physique

Cette partie a pour seul objectif de présenter, à travers des illustrations, quelques éléments nécessaires au déploiement de réseaux en fibres optiques.

Selon les configurations du réseau lui-même et selon les contraintes environnementales de son implantation, plusieurs dizaines de solutions, pour ces équipements et bien d’autres, pourront être proposées par les fabricants, les distributeurs, les intégrateurs et les installateurs électriciens ou fibroticiens.

1. Mètre versus pouce

Le système métrique international peine à s’imposer dans le domaine des équipements passifs : les cotes exprimées en millimètres (mm) se voient concurrencer par les cotes exprimées en multiples de 19 pouces (19’’), soit par des multiples de 482,6 mm.

a. Cotes en 19’’

Plusieurs normes coexistent pour définir les structures mécaniques. Elles précisent, entre autres, les dimensions de base des panneaux en face avant (front panel), des bacs (subrack), des châssis (chassis), des bâtis (racks) et des baies (cabinet). 

Exemple : la norme CEI 60297-3-100:2008

La norme CEI 60297-3-100:2008 est intitulée Structures mécaniques pour équipements électroniques - Dimensions des structures mécaniques de la série 482,6 mm (19 pouces) - Partie 3-100 : Dimensions de base des panneaux avants, des bacs, des châssis, des bâtis et des baies. Elle a été publiée en novembre 2008 et annoncée stable jusqu’en 2024. Toutes les dimensions sont détaillées, jusqu’à définir la position des trous de montage sur les panneaux en face avant...

Protocoles InfiniBand et Fibre Channel

1. Ethernet

Le protocole Ethernet, normalisé par l’IEEE sous la référence IEEE 802.3, est le grand gagnant dans le déploiement des réseaux informatiques. Ci-avant, le chapitre Ethernet et fibres optiques nous a permis de dérouler la saga Ethernet du premier modèle à 3 Mbit/s de 1973, jusqu’aux 400 Gbit/s de la nouvelle refonte des normes de mai 2022 - IEEE 802.3-2022 - et les travaux vers le 1,6 Tbit/s.

Mais, cela ne doit pas occulter le FDDI à 100 Mbit/s ni des protocoles dédiés à des applications informatiques de très hauts débits tels que InfiniBand, Fibre Channel ou autres...

2. InfiniBand

a. InfiniBand ou les InfiniBand

Bus d’ordinateur à haut débit et convenant aux communications internes et externes, InfiniBand est supporté par le groupement d’industriels InfiniBand Trade Association (IBTA), cf. ci-après. Il a un domaine d’emploi de prédilection pour les grands centres informatiques à travers les cordons optiques actifs et pour l’interconnexion des centres via des fibres optiques unimodales. On trouve ces équipements dans l’application rattachant directement les unités de disques aux serveurs (direct attached storage - DAS) avec un mode de connexion SCSI (small computer system interface) ou SATA (serial advanced technology attachment).

Du premier InfiniBand de 1999, au débit de 2,5 Gbit/s appelé SDR (single data rate), la profession est passée à 5 Gbit/s ou DDR (double data rate) en 2004, puis à 10 Gbit/s, ou QDR (quad data rate) en 2008.

Depuis 2011 sont proposés des produits à 14 Gbit/s pour le FDR (fourteen data rate) et à 26 Gbit/s pour l’EDR (enhanced data rate). Ce dernier permet ainsi d’atteindre 312 Gbit/s sur 12 fibres optiques parallèles.

Et la course aux débits continue avec, mi-2018, le débit HDR (high data rate) qui, sur 12 liens parallèles, permet le transport de plus de 600 Gbit/s en 2021, NDR (next data rate) pour 1,2 Tbit/s sur 12 liens en parallèle.

En octobre 2023, IBTA a annoncé le nouveau XDR (extended data rate) pour 2,4 Tbit/s sur 12 liens en parallèle qui s’appuie sur la mise à jour des spécifications Volume 1, Release 1.7. Ces spécifications...

Réseaux industriels

1. Problématique des réseaux industriels

La caractéristique numéro une des réseaux industriels concerne l’impérieuse nécessité de leur fonctionnement en continu. Cela explique ainsi l’installation de réseaux redondants et les recherches sur des temps de recouvrement de l’ordre de quelques dizaines de millisecondes.

Cela étant, les réseaux industriels se caractérisent, aussi, par la taille des informations à traiter qui sont propres à la fonction à assumer, et qui vont de quelques bits à des fichiers complets.

Fonctions

Systèmes

Informations

Gestion d’entreprise

Ordinateurs

Fichiers

Contrôle de production

Micro-ordinateurs

Tableaux

Commande centralisée

Supervision

Micro-ordinateurs

Messages

Automatisation

Automates

Contrôleurs

Mots ou octets

Données

Capteurs

Actionneurs

Bits

La taille des informations à traiter diffère selon la fonction

Quant à la problématique des réseaux industriels, elle tient en trois contraintes :

  • Des temps de traitement des informations demandant des durées différentes selon l’application couverte.

  • De nombreux protocoles exclusifs, propres aux divers équipements industriels et aux fonctions à assurer.

  • Un environnement perturbé par des interférences électromagnétiques, des risques d’agressions chimiques, des températures parfois élevées, etc.

images/11_20.png

Pyramide CIM et parallèle avec les temps de réaction

Les câbles en cuivre s’étaient largement développés dans les réseaux locaux industriels. Cependant, la fibre optique en silice ou en plastique trouve sa place grâce à son immunité aux perturbations électromagnétiques, aux distances couvertes et au développement d’Ethernet dans le cadre de l’usine toute informatisée (computer integrated manufacturing - CIM).

Équipements pour réseaux industriels

De très nombreux équipements permettent de construire des réseaux industriels et, parmi ceux-ci, des éléments permettent de créer des passerelles entre divers types...

Réseaux de vidéoprotection

1. Une application des réseaux industriels

Un réseau de vidéoprotection (closed-circuit television - CCTV) ou réseau de vidéosurveillance peut être considéré comme une application particulière des réseaux industriels qu’il soit dans un domaine privé ou qu’il soit installé dans le domaine public. En effet, la problématique d’un réseau de vidéoprotection est la continuité de service malgré une rupture de lien.

Images/11EP14V4.png

Schéma de principe d’un réseau de vidéoprotection

PTZ = pan-tilt-zoom, panorama et zoom contrôlés à distance

2. Transition vers le numérique et vers IP

Transition vers le numérique

Les débuts des réseaux de vidéoprotection faisaient appel aux technologies analogiques. Mais, peu à peu, la numérisation des signaux s’est développée et elle est devenue largement majoritaire depuis l’acquisition des images jusqu’à leur visualisation. Quelques avantages des solutions numériques : la vidéoprotection peut être positionnée dans le système d’information de l’entité, d’où mutualisation des équipements et ressources, l’affranchissement des contraintes géographiques en termes de distances...