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Les Réseaux Informatiques Séance II Transmission de Données 1.

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1 Les Réseaux Informatiques Séance II Transmission de Données 1

2 Les Réseaux Informatiques Sommaire 1.Introduction 2.Notions de base en transmission 2.1. Modes dexploitation dun circuit de données 2.2. Bande passante 2.3. Rapidité de modulation et Débit binaire 2.4. Capacité dune voie de transmission 3.La Transmission en bande de base 4.La Modulation 5.Mode de Transmission 6.Multiplexage 2

3 Les Réseaux Informatiques 1. Introduction 3

4 Les Réseaux Informatiques Un circuit de données, composé habituellement de deux ou plusieurs ETCD et de la ligne de transmission, possède plusieurs caractéristiques. Nous citons, à titre d'exemple, quelques unes des caractéristiques des circuits de données : Mode d'exploitations Bande passante, Débit mesuré en nombre de bits par seconde Rapidité de modulation mesuré en baud Capacité, Type de modulation Mode de transmission (synchrone ou asynchrone) …etc 1. Notions de base en transmission 4

5 Les Réseaux Informatiques 2.1. Modes dexploitation dun circuit de données La transmission des informations entre deux extrémités dun circuit de données peut seffectuer de plusieurs façons : Mode Simplex : une extrémité émet lautre ne fait que recevoir Mode semi-duplex : appelé également bidirectionnel (en anglais half-duplex ou HDx) la transmission se fait dans les deux sens mais pas simultanément (liaison à lalternat) Mode duplex : appelé bidirectionnel simultané (Full Duplex) ou la transmission seffectue dans les deux sens et simultanément. 5

6 Les Réseaux Informatiques On appelle bande passante W dune voie de transmission lespace de fréquences tel que tout signal appartenant à cet intervalle, ne subit quun petit affaiblissement. Autrement dit : la Bande passante dune voie de transmission est le domaine de fréquences dans lequel les distorsions de la voie restent dans des limites acceptables Un circuit de données est assimilable à un filtre de type Passe Bande. Autrement dit, seule une certaine bande de fréquence est correctement transmise. La réponse spectrale dun circuit parfait indique une atténuation totale de toutes les fréquences extérieures à la bande. Dans la pratique, la réponse nest pas aussi franche, et on définit en général la bande passante (encore appelé largeur de bande du circuit par : W = f2 - f1 (W est exprimé en Hertz (Hz)) 2.2. Bande passante Exemple : La ligne téléphonique usuelle ne laisse passer que les signaux dont laffaiblissement est inférieur à 6 dB ce qui correspond à une plage de fréquences allant de 300 Hz à 3400 Hz. La bande passante est donc égale à 3100 Hz. 6

7 Les Réseaux Informatiques Il existe plusieurs façon de définir la bande passante dun signal : (a) Bande passante à 3 dB (b) Bande passante équivalente. (c) Lobe principal. (d) Densité spectrale bornée Bande passante 7

8 Les Réseaux Informatiques 2.3. Rapidité de modulation et Débit binaire Un symbole est un élément d'un alphabet. Si M est la taille de l'alphabet, le symbole est alors dit M-aire. Lorsque M=2, le symbole est dit binaire. En groupant, sous forme d'un bloc, n symboles binaires indépendants, on obtient un alphabet de M = 2 n symboles M-aires. Ainsi un symbole M-aire véhicule l'équivalent de n = log 2 M bits. Valence dun signal: Nombre détats que peut prendre un signal pour représenter linformation. La rapidité de modulation R se définit comme étant le nombre de changements d'états par seconde d'un ou de plusieurs paramètres modifiés simultanément. Un changement de phase du signal porteur, une excursion de fréquence ou une variation d'amplitude sont par définition des changements d'états. La "rapidité de modulation s'exprime en "bauds". Le débit binaire D se définit comme étant le nombre de bits transmis par seconde. Il sera égal ou supérieur a la rapidité de modulation selon qu'un changement d'état représentera un bit ou un groupement de bits. Le "débit binaire s'exprime en "bits par seconde". Pour un alphabet M-aire, on a la relation fondamentale : T = nT b soit D = n R. Il y a égalité entre débit de source et rapidité de modulation uniquement dans le cas d'une source binaire (alphabet binaire). 8

9 Les Réseaux Informatiques 2.3. Rapidité de modulation et Débit binaire Exercice: (Débit binaire) Si la durée de transmission dun bit est 20ms, quel est le débit binaire ? Solution de l'exercice Le débit binaire est D= 1/20x0.001 = 50 bits/s Exemple: (Rapidité de modulation) T=1ms M=8 n=log 2 M=3 R = 1/T = 1000bauds D = nR = 3000 bits/s Ne pas confondre Bits par seconde et Bauds Log 2 : Logarithme à base 2, Log 2 (x)= Ln(x)/Ln(2) 9

10 Les Réseaux Informatiques 2.4. Capacité dune voie de transmission Dés 1924, H. Nyquist a montré que la rapidité de modulation maximale admissible sur un canal (ou circuit de données) est égale à 2 fois sa bande passante. Exemple pour une ligne téléphonique de largeur de bande égale à 3100 Hz la rapidité de modulation maximale est de 2 x 3100 = 6200 bauds. Autrement dit, avec une représentation bivalentes le débit maximale est 6200 bits/secondes(en réalité ne dépasse pas 9600bits/s). Cest C. Shannon qui en 1949 a prouvé que la capacité dun canal de transmission nétait pas seulement limitée par la bande passante mais aussi par le rapport Signal/Bruit : Exercice Quelle est la capacité d'une ligne pour téléimprimeur de largeur de bande 300 Hz et de rapport signal/bruit de 3 dB ? Solution de l'Exercice C = 475,5 bits/s. 10

11 Les Réseaux Informatiques 3. La transmission en bande de base Les données utilisées en téléinformatique sont numérique, cest à dire quelles possèdent deux états (haut et bas). Autrement dit, quun signal (ou message) binaire est une suite dimpulsions 1 et 0. On dit que le signal est en bande de base. La transmission bande de base consiste à émettre sur la ligne (médium) des courants qui reflètent les bits du caractère à transmettre. Dans le cadre de telle transmission, le MODEM (MOdulateur DEModulateur) est réduit à un codeur dont le rôle est de substituer au signal initial un autre signal similaire mais dont le spectre est mieux adapté à la ligne. Il s'agit en fait, pour résumer, de dire que la transformation qui à lieu est du type NUMERIQUE/NUMERIQUE. Pour illustrer ce propos nous allons étudier quelques transformations particulières avec la suite de bits suivante : Cette représentation est faite sous la forme de créneaux unipolaires avec une tension positive +V pour les niveaux logique '1', et une tension nulle 0V pour les niveaux logique '0 11

12 Les Réseaux Informatiques 3. La transmission en bande de base Le code NRZ : Signifie Non Return to Zero (non retour à zéro) Les niveaux '0' sont codés par une tension -V, Les niveaux '1' sont codés par une tension +V 12

13 Les Réseaux Informatiques 3. La transmission en bande de base Le code Bipolaire à haute densité (HDBn) : 0: Si les n+1 bits suivants ne sont pas tous à 0, idem que le codage bipolaire simple. Si les n+1 bits suivants sont tous à 0, les n bits suivants sont codés à 0 et le n+1 sera codé avec la même valeur que le code du 1 précédent (on viole alors l'alternance). 1: comme en code bipolaire (inverse du précédent) Le code bipolaire : Les niveaux '0' sont codés par une tension Nulle (0V), Les niveaux '1' sont codés alternativement par un niveau +V et -V 13

14 Les Réseaux Informatiques 3. La transmission en bande de base Le code Manchester ou Biphasé : Le niveau logique '0' provoque le passage de +V à -V au milieu du moment élémentaire, Le niveau logique '1' provoque le passage de -V à +V au milieu du moment élémentaire. Le code Manchester différentiel : Le niveau logique '0' du moment élémentaire t recopie le signal du moment élémentaire t-1. Le niveau logique '1' du moment élémentaire t inverse le le signal du moment élémentaire t-1. 14

15 Les Réseaux Informatiques 3. La transmission en bande de base Le code DELAY MODE(Miller) : Le niveau logique à coder pendant un moment élémentaire dépend de l'état précédent. Le niveau logique '1' provoque un changement de polarité sur le signal au milieu du moment élémentaire, Le niveau logique '0' provoque un changement de polarité sur le signal au début du moment élémentaire si le niveau logique précédent était un '0' ou laisse le signal constant si le niveau logique précédent était un '1'. 15

16 Les Réseaux Informatiques 3. La transmission en bande de base Conclusion Avantages/Inconvénients Mise en oeuvre très simple et peu coûteuse Adaptée à la transmission de données Débits très élevés … Monopolisation du support (interdit le multiplexage) … sur de courtes distances seulement Pourquoi? Repose sur des signaux numériques (carrés) Large gamme de fréquences pour obtenir un signal carré (cf. Fourier) Signaux sensibles aux atténuations/déformations… Dégradation rapide du signal en fonction de la distance Usage limité aux réseaux locaux Idée: utiliser des signaux analogiques Moins sensibles aux atténuations/distorsions/bruits Débits élevés sur de longues distances 16

17 Les Réseaux Informatiques 4.La Modulation Le principal problème de la transmission en bande de base est la dégradation très rapide des signaux avec la distance. Si le signal n'est pas régénéré très souvent, il prend une forme quelconque, et le récepteur sera incapable de le comprendre. Cette méthode de transmission ne peut-être utilisée que sur de très courte distance (moins de 5 Km). Au delà, on utilise un signal de type sinusoïdal (Modulation). Ce type de signal, même affaibli, pourra être décodé par le récepteur(Démodulation). Le MODEM prend un signal en bande de base et va le moduler, c'est à dire le mettre sous une forme analogique particulière. Cette transformation est du type NUMERIQUE/ANALOGIQUE et permet déliminer un certain nombre de dégradations qui sont occasionnées par la distance parcourue par le signal dans le câble. Le signal de modulation est de forme sinusoïdale et les différents types de modulation sont obtenues en agissant sur les différents paramètres de léquation suivante : Il existe trois grands types de modulation : La modulation d'amplitude, La modulation de phase, La modulation de fréquence. 17

18 Les Réseaux Informatiques 4. La Modulation La modulation d'amplitude Cette modulation est obtenue en jouant sur la valeur de V, en donnant une valeur VI pour un niveau logique '0' et en donnant une valeur Vh pour un niveau logique '1'. La modulation de phase : Cette modulation est obtenue en jouant sur la valeur de Ф, en donnant une valeur Ф 0 pour un niveau logique '0' et en donnant une valeur Ф 1 pour un niveau logique '1'. 18

19 Les Réseaux Informatiques 4. La Modulation La modulation de Fréquence : Cette modulation est obtenue en jouant sur la valeur de f, en donnant une valeur f0 pour un niveau logique '0' et en donnant une valeur f1 pour un niveau logique '1'. Dans les 3 modulations précédentes, on code 1 bit donc, on cherche deux signaux différents pour coder les 2 possibilités (0 ou 1). Si on arrive au départ et à l'arrivée à coder et à décoder plus d'un bit à la fois on peut envisager de coder plusieurs bits par moment élémentaire en trouvant 2 n signaux différents. Exemple : modulation de phase à 4 moments (codage de 2 bits avec les combinaisons 00, 01, 10, 11). 19

20 Les Réseaux Informatiques 5. Mode de Transmission la transmission des données numériques entre deux ETTD peut seffectuer en parallèle ou en série et ceci en bande de base. Autrement dit, que la transmission est effectuée sans que le signal binaire ne subissent une certaine transformation ou modification. Il existe habituellement deux types de transmission en bande de base : à savoir la transmission parallèle et la transmission série. Transmission parallèle: lensemble des bits dun caractère (ou une données) sont transmis simultanément sur un ensemble de conducteurs électriques. Cest une méthode rapide mais avec linconvénient quelle introduit beaucoup derreurs. La distance de transmission admise ne peut excéder une dizaine de mètres. Transmission série: les données sont transmis sur une seule paire de fils (un conducteur + et une masse). Les bits sont donc envoyés lun après lautre. Ainsi, son principal inconvénient est la lenteur mais elle présente lavantage dêtre plus sûre. Cest à dire les erreurs introduites sont sensiblement plus faibles. La distance de transmission admise dans ce cas peut être importante. 20

21 Les Réseaux Informatiques 5. Mode de Transmission B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 source B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 Puits I I S S o o Masse commune Synchronisation Transmission Parallèle B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 source B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 Puits I S O Masse commune Synchronisation Transmission série Exemple 21

22 Les Réseaux Informatiques 5. Mode de Transmission Les données numériques transmises en série peuvent avoir deux modes possibles : Transmission synchrone: les bits sont envoyés, entre lémetteur et le récepteur, de façon régulière au rythme dune horloge sans séparation entre les caractères. Lhorloge de lémetteur et celle du récepteur sont synchronisées sur la même cadence. Les paquets de données sont rythmées par une horloge qui assure à la fois une synchronisation entre chaque bit mais aussi entre chaque mot 22

23 Les Réseaux Informatiques 5. Mode de Transmission Transmission asynchrone : appelée également START/STOP. dans ce cas les caractères sont envoyés les uns après les autres mais lintervalle de temps qui les sépare est quelconque et nest pas le même. Cependant, les bits dun seul caractère sont émis avec une cadence régulière. Afin, dassurer une transmission sûre chaque caractère émis est précédé par un bit de START et il se termine par un bit de STOP. STARTSTOP La synchronisation du récepteur sur le message envoyé est réalisée à laide dun ou plusieurs bits de Start (début) et de Stop (fin) qui encadrent chaque mot. Mais aucune synchronisation entre les mots eux mêmes 23

24 Les Réseaux Informatiques 6. Multiplexage MUX ETCD Voie composite Voies incidentes Utilisateurs Voies incidentes Voies Incidentes Voie Composite Multiplexeur Principe de Multiplexage Représentation symbolique dune liaison multiplexée 24

25 Les Réseaux Informatiques 6. Multiplexage 1.Multiplexage fréquentiel ou spatial (FDM : Frequency Division Multiplex): La bande passante du canal est divisée en sous-bandes (canaux) chaque message correspond à une sous-bande de fréquence; un multiplexeur mélange les différents messages ; un démultiplexeur, à l'arrivée, sépare, grâce à un filtrage en fréquence, les messages. Le multiplexage consiste à faire passer plusieurs messages sur un même tronçon de réseau. On distingue deux types de multiplexage : 25

26 Les Réseaux Informatiques 6. Multiplexage 2.Multiplexage temporel (TDM: Time DivisionMulteplexing): Ce type de multiplexage est bien adapté aux réseaux à commutation de paquets. Le multiplexeur n'est autre qu'un mélangeur de paquets, le démultiplexeur est un trieur de paquets. 26

27 Les Réseaux Informatiques 6. Multiplexage 3. Multiplexage en Longeur donde (WDM: Wave Division Multeplexing): est la technique de multiplexage utilisée dans les système de transmission par fibre optique. Le principe est denvoyer plusieurs ondes lumineuses dans une seule fibre optique. Un prisme, ou un appareil de diffraction, combine au niveau de la source de transmission les différentes ondes lumineuses et transmet le signal combiné par la fibre. À lautre extrémité, un autre prisme sert à séparer la lumière en longueurs donde distinctes, qui sont ensuite transmises au récepteur. 27


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