Exercices Électricité

Optimisation du Réseau d’Entreprise

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Comprendre l'Optimisation de la Bande Passante Réseau

L'optimisation de la transmission des signaux dans un réseau d'entreprise est cruciale pour garantir des performances adéquates pour toutes les applications et tous les utilisateurs. Cela implique une compréhension claire des besoins en bande passante (débit de données), de la capacité du réseau existant, et des exigences spécifiques des applications en termes de latence (délai) et de gigue (variation du délai).

La bande passante se réfère à la quantité maximale de données qui peut être transmise sur une connexion réseau pendant une période donnée, généralement mesurée en bits par seconde (bps), kilobits par seconde (Kbps), mégabits par seconde (Mbps), ou gigabits par seconde (Gbps). Les besoins en bande passante varient considérablement selon les applications : la navigation web simple consomme peu, tandis que la vidéoconférence en haute définition ou les transferts de fichiers volumineux sont beaucoup plus gourmands.

Lors de l'introduction de nouvelles applications ou de l'augmentation du nombre d'utilisateurs, il est essentiel d'évaluer si la connexion Internet et l'infrastructure réseau interne peuvent supporter la charge supplémentaire. Si ce n'est pas le cas, des goulets d'étranglement peuvent apparaître, dégradant l'expérience utilisateur. Des techniques comme la Qualité de Service (QoS) peuvent être utilisées pour prioriser certains types de trafic (par exemple, la voix sur IP ou la vidéo) par rapport à d'autres moins sensibles aux délais.

Cet exercice se concentre sur l'estimation des besoins totaux en bande passante (montante et descendante) pour une entreprise qui ajoute de nouvelles applications, et sur la vérification de l'adéquation de sa connexion Internet actuelle.

Données de l'étude

Une petite entreprise de 30 employés évalue sa connexion Internet actuelle face à l'introduction de nouveaux services.

Connexion Internet Actuelle :

  • Type : ADSL Professionnel
  • Débit descendant (Download) : \(20 \, \text{Mbps}\)
  • Débit montant (Upload) : \(1 \, \text{Mbps}\)

Utilisation Actuelle Estimée (pendant les heures de pointe) :

  • Navigation web, emails, applications bureautiques : \(10 \, \text{Mbps}\) en download, \(0.2 \, \text{Mbps}\) en upload.
  • Synchronisation de fichiers cloud (occasionnelle) : pics de \(5 \, \text{Mbps}\) en download, \(0.5 \, \text{Mbps}\) en upload.

Nouveaux Besoins Applicatifs à Intégrer :

  • Vidéoconférence HD : 5 utilisateurs simultanés maximum. Chaque session nécessite \(2 \, \text{Mbps}\) en download et \(2 \, \text{Mbps}\) en upload.
  • Sauvegarde Cloud Nocturne : Une solution de sauvegarde doit transférer environ 200 Go de données critiques chaque nuit sur une période de 8 heures.
Schéma du Réseau d'Entreprise et des Flux de Données
Internet Routeur Switch LAN PC Bureautique 📹 Vidéoconf. 💾 Serveur Backup Flux de données entrants et sortants.

Schéma illustrant le réseau de l'entreprise, sa connexion à Internet, et les différents types d'usages.

Questions à traiter

  1. Calculer la bande passante descendante (download) de pointe actuellement utilisée par l'entreprise.
  2. Calculer la bande passante montante (upload) de pointe actuellement utilisée par l'entreprise (hors sauvegarde nocturne).
  3. Calculer la bande passante descendante supplémentaire requise pour les 5 sessions de vidéoconférence HD simultanées.
  4. Calculer la bande passante montante supplémentaire requise pour les 5 sessions de vidéoconférence HD simultanées.
  5. Calculer la bande passante descendante totale de pointe projetée pendant les heures de travail.
  6. Calculer la bande passante montante totale de pointe projetée pendant les heures de travail.
  7. Comparer ces besoins projetés avec la capacité actuelle de la connexion ADSL. La connexion est-elle suffisante pour les besoins en journée ?
  8. Calculer le débit montant moyen nécessaire en Mbps pour la sauvegarde cloud nocturne de 200 Go en 8 heures. (Rappel : 1 Go = \(10^3\) Mo = \(10^6\) ko = \(10^9\) octets ; 1 octet = 8 bits).
  9. La connexion ADSL actuelle est-elle suffisante pour cette sauvegarde nocturne si elle est la seule activité ?
  10. Quelles recommandations feriez-vous à l'entreprise concernant sa connexion Internet ?

Correction : Optimisation du Réseau d’Entreprise

Question 1 : Bande passante descendante de pointe actuelle

Principe :

Sommer les besoins de pointe en download des applications existantes.

Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Download}_{\text{actuel}} &= \text{Navigation/Email} + \text{Synchro Cloud (pic)} \\ &= 10 \, \text{Mbps} + 5 \, \text{Mbps} \\ &= 15 \, \text{Mbps} \end{aligned} \]
Résultat Question 1 : La bande passante descendante de pointe actuelle est de \(15 \, \text{Mbps}\).

Question 2 : Bande passante montante de pointe actuelle

Principe :

Sommer les besoins de pointe en upload des applications existantes (hors sauvegarde nocturne).

Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Upload}_{\text{actuel}} &= \text{Navigation/Email} + \text{Synchro Cloud (pic)} \\ &= 0.2 \, \text{Mbps} + 0.5 \, \text{Mbps} \\ &= 0.7 \, \text{Mbps} \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : La bande passante montante de pointe actuelle (hors sauvegarde) est de \(0.7 \, \text{Mbps}\).

Quiz Intermédiaire 1 : Le débit "download" se réfère au transfert de données :

Question 3 : Bande passante descendante pour vidéoconférence

Principe :

Multiplier le besoin par utilisateur par le nombre d'utilisateurs simultanés.

Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Download}_{\text{vidéo}} &= 5 \, \text{utilisateurs} \times 2 \, \text{Mbps/utilisateur} \\ &= 10 \, \text{Mbps} \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : La bande passante descendante supplémentaire pour la vidéoconférence est de \(10 \, \text{Mbps}\).

Question 4 : Bande passante montante pour vidéoconférence

Principe :

Multiplier le besoin par utilisateur par le nombre d'utilisateurs simultanés.

Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Upload}_{\text{vidéo}} &= 5 \, \text{utilisateurs} \times 2 \, \text{Mbps/utilisateur} \\ &= 10 \, \text{Mbps} \end{aligned} \]
Résultat Question 4 : La bande passante montante supplémentaire pour la vidéoconférence est de \(10 \, \text{Mbps}\).

Question 5 : Bande passante descendante totale projetée (journée)

Principe :

Sommer la bande passante de pointe actuelle et celle de la nouvelle application de vidéoconférence. On considère le pic d'utilisation web/email et le pic de vidéoconférence pouvant survenir simultanément.

Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Download}_{\text{total,jour}} &= \text{Download}_{\text{actuel (web/email)}} + \text{Download}_{\text{vidéo}} \\ &= 10 \, \text{Mbps} + 10 \, \text{Mbps} \\ &= 20 \, \text{Mbps} \end{aligned} \]

Note : On ne somme pas le pic de synchronisation cloud avec le pic de vidéoconférence, car ce sont des usages qui ne sont pas forcément toujours simultanés au maximum. On prend ici le scénario le plus courant de pic : web + email + vidéoconférence. Si la synchro cloud est aussi critique en journée, le besoin serait encore plus élevé.

Résultat Question 5 : La bande passante descendante totale de pointe projetée est de \(20 \, \text{Mbps}\).

Question 6 : Bande passante montante totale projetée (journée)

Principe :

Sommer la bande passante de pointe actuelle et celle de la nouvelle application de vidéoconférence.

Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Upload}_{\text{total,jour}} &= \text{Upload}_{\text{actuel (web/email)}} + \text{Upload}_{\text{vidéo}} \\ &= 0.2 \, \text{Mbps} + 10 \, \text{Mbps} \\ &= 10.2 \, \text{Mbps} \end{aligned} \]
Résultat Question 6 : La bande passante montante totale de pointe projetée est de \(10.2 \, \text{Mbps}\).

Quiz Intermédiaire 2 : Une connexion ADSL typique a généralement :

Question 7 : Adéquation de la connexion ADSL actuelle (journée)

Principe :

Comparer les besoins projetés avec la capacité de la connexion ADSL.

Comparaison :
  • Besoin descendant : \(20 \, \text{Mbps}\). Capacité ADSL descendante : \(20 \, \text{Mbps}\).
    Le besoin est égal à la capacité. La connexion sera saturée en download si tous ces usages sont maximaux en même temps.
  • Besoin montant : \(10.2 \, \text{Mbps}\). Capacité ADSL montante : \(1 \, \text{Mbps}\).
    Le besoin est très largement supérieur à la capacité.
Résultat Question 7 : La connexion ADSL actuelle est insuffisante. Le débit descendant est juste à la limite (risque de saturation), et le débit montant est largement insuffisant (10.2 Mbps requis vs 1 Mbps disponible).

Question 8 : Débit montant moyen pour la sauvegarde cloud nocturne

Principe :

Convertir la taille des données en bits et le temps en secondes, puis diviser.

Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Taille données} &= 200 \, \text{Go} = 200 \times 10^9 \, \text{octets} \\ &= 200 \times 10^9 \times 8 \, \text{bits} \\ &= 1600 \times 10^9 \, \text{bits} = 1.6 \times 10^{12} \, \text{bits} \\ \\ \text{Durée} &= 8 \, \text{heures} = 8 \times 3600 \, \text{secondes} \\ &= 28800 \, \text{s} \\ \\ \text{Débit requis} &= \frac{1.6 \times 10^{12} \, \text{bits}}{28800 \, \text{s}} \\ &\approx 55555555.55 \, \text{bps} \\ &\approx 55.56 \times 10^6 \, \text{bps} \\ &\approx 55.56 \, \text{Mbps} \end{aligned} \]
Résultat Question 8 : Le débit montant moyen nécessaire pour la sauvegarde cloud nocturne est d'environ \(55.56 \, \text{Mbps}\).

Question 9 : Suffisance de la connexion ADSL pour la sauvegarde nocturne

Principe :

Comparer le débit montant requis pour la sauvegarde avec la capacité montante de l'ADSL.

Comparaison :
  • Débit montant requis pour sauvegarde : \(\approx 55.56 \, \text{Mbps}\)
  • Capacité ADSL montante : \(1 \, \text{Mbps}\)

Le besoin est très largement supérieur à la capacité. \(55.56 \, \text{Mbps} \gg 1 \, \text{Mbps}\).

Résultat Question 9 : Non, la connexion ADSL actuelle (\(1 \, \text{Mbps}\) en upload) est totalement insuffisante pour la sauvegarde nocturne qui nécessite environ \(55.56 \, \text{Mbps}\). La sauvegarde prendrait plus de 55 fois plus de temps que les 8 heures prévues.

Quiz Intermédiaire 3 : La latence d'un réseau est :

Question 10 : Recommandations à l'entreprise

Analyse et Recommandations :

L'analyse montre clairement que la connexion ADSL actuelle est inadéquate, en particulier pour les besoins en débit montant (vidéoconférence et sauvegarde). Le débit descendant est également à la limite pour les usages de journée.

Recommandations :

  1. Mise à niveau urgente de la connexion Internet : L'entreprise doit envisager une connexion avec des débits symétriques ou un débit montant significativement plus élevé. Une connexion par fibre optique (FTTO - Fiber To The Office, ou FTTH Pro) serait la solution la plus pérenne.
    • Pour les besoins de journée : au moins \(20 \, \text{Mbps}\) en download et \(10.2 \, \text{Mbps}\) en upload.
    • Pour la sauvegarde nocturne : au moins \(55.56 \, \text{Mbps}\) en upload.
    • Il faudrait donc viser une connexion offrant au minimum, par exemple, 60 Mbps en upload et au moins 20-30 Mbps en download (une fibre symétrique 100/100 Mbps ou plus serait idéale pour l'avenir).
  2. Qualité de Service (QoS) : Mettre en place des règles de QoS sur le routeur de l'entreprise pour prioriser le trafic de vidéoconférence (sensible à la latence et à la gigue) par rapport à d'autres trafics moins critiques pendant les heures de travail.
  3. Planification de la sauvegarde : S'assurer que la sauvegarde nocturne est bien planifiée en dehors des heures de pointe d'utilisation de la vidéoconférence, même avec une connexion améliorée, pour ne pas impacter d'autres services essentiels qui pourraient fonctionner la nuit.
  4. Surveillance et anticipation : Mettre en place des outils de surveillance de la bande passante pour anticiper les futurs besoins et planifier les mises à niveau en conséquence.
Résultat Question 10 : Il est fortement recommandé de mettre à niveau la connexion Internet vers une solution offrant des débits montants et descendants bien supérieurs (ex: fibre optique), et d'implémenter des mécanismes de QoS.

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. La bande passante d'une connexion Internet est généralement mesurée en :

2. Une connexion ADSL est typiquement :

3. La Qualité de Service (QoS) dans un réseau vise à :

Glossaire

Bande Passante (Bandwidth)
Capacité maximale de transfert de données d'une connexion réseau sur une période donnée, généralement mesurée en bits par seconde (bps) ou ses multiples (Kbps, Mbps, Gbps).
Débit Descendant (Download Speed)
Vitesse à laquelle les données sont transférées d'Internet vers l'ordinateur de l'utilisateur.
Débit Montant (Upload Speed)
Vitesse à laquelle les données sont transférées de l'ordinateur de l'utilisateur vers Internet.
ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)
Technologie de connexion Internet haut débit utilisant les lignes téléphoniques traditionnelles, caractérisée par des débits descendants plus élevés que les débits montants.
Fibre Optique (FTTH/FTTO)
Technologie de connexion Internet très haut débit utilisant la lumière transmise par des fibres de verre ou de plastique, offrant souvent des débits symétriques élevés.
Latence
Délai de transmission des données entre deux points d'un réseau. Une faible latence est cruciale pour les applications en temps réel comme la vidéoconférence ou les jeux en ligne.
Gigue (Jitter)
Variation du délai de transmission des paquets de données. Une gigue élevée peut dégrader la qualité des communications voix et vidéo.
Qualité de Service (QoS)
Ensemble de techniques permettant de gérer le trafic réseau afin de prioriser certaines applications ou certains utilisateurs pour garantir un niveau de performance défini.
Mbps (Mégabits par seconde)
Unité de mesure de débit de données équivalant à un million de bits par seconde.
Go (Gigaoctet)
Unité de mesure de la capacité de stockage de données, équivalant à \(10^9\) octets (ou \(2^{30}\) octets selon le contexte).
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