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Trame MIC CEPT Formation. CIN ST MANDRIER Trame MIC 10-96 Sommaire nINTRODUCTION nFILTRAGE nECHANTILLONNAGE nQUANTIFICATION - CODAGE nMULTIPLEXAGE nORGANISATION.

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1 Trame MIC CEPT Formation

2 CIN ST MANDRIER Trame MIC Sommaire nINTRODUCTION nFILTRAGE nECHANTILLONNAGE nQUANTIFICATION - CODAGE nMULTIPLEXAGE nORGANISATION DE LA TRAME nORGANISATION DE LA MULTI-TRAME nTRANSFORMATION du signal codé en un signal en HDB3

3 CIN ST MANDRIER Trame MIC INTRODUCTION La trame MIC (Modulation par Impulsions Codées) a été développée pour la commutation temporelle de voies téléphoniques numérisées. Elle a été normalisée par la Commission Européenne des Postes et Télécommunications (CEPT). Elle permet de multiplexer, sur une même paire, 30 voies téléphoniques numérisées. Par la suite, les 30 voies numériques de la trame MIC ont été utilisées pour transmettre toutes sortes de données numériques (FAX, données en X25, vidéo...) La trame MIC permet la transmission de 30 voies numériques, la signalisation pour les 30 voies et la synchronisation de l'ensemble des informations.

4 CIN ST MANDRIER Trame MIC FILTRAGE La bande passante nécessaire pour transmettre la voix humaine pour qu'elle puisse être correctement comprise est : Hz. Avant l'échantillonnage et la numérisation, le signal BF traverse un filtre qui limite la fréquence du signal à 4000 Hz Amplitude Fréquence 300 Hz4 kHz

5 CIN ST MANDRIER Trame MIC ECHANTILLONNAGE nL'échantillonnage est, après le filtrage, une opération effectuée sur le signal à transmettre en vue de réaliser la conversion "analogique / numérique". Il consiste à substituer, au signal d'origine, une suite de valeurs instantanées prélevées sur le signal et régulièrement espacées dans le temps. A des instants précis, régulièrement espacés, on prélève un échantillon du signal, qui sera représentatif de l'amplitude de celui-ci. nA la réception, pour retrouver le signal original, on filtre les échantillons par un filtre "passe-bas" à 4000 Hz. nLe théorème de Shannon montre qu'on ne peut pas reconstitué correctement le signal origine si la fréquence d'échantillonnage n'est pas supérieure à 2 fois la fréquence supérieure du signal à transmettre. Pour la trame MIC la fréquence d'échantillonnage Fe est de 8000 Hz. Fe > 2 Fmax

6 CIN ST MANDRIER Trame MIC ECHANTILLONNAGE Fe > 2fs : le signal peut être reconstitué Fe < 2fs : le signal ne peut être reconstitué ( pas assez d'échantillons )

7 CIN ST MANDRIER Trame MIC QUANTIFICATION nL'échantillonnage d'un signal BF consiste en une modulation d'un peigne d'impulsions par le signal BF. Le résultat est une modulation d'amplitude de l'impulsion par le signal encore appelée PAM (Pulse Amplitude Modulation). Nous pouvons transmettre ces impulsions modulées en amplitude mais elles seraient très sensibles aux bruits et distorsions. Pour reconstituer le signal à la réception, il n'est pas indispensable de transmettre directement ces impulsions. Il suffit de transmettre une information caractérisant l'amplitude de chacune d'entre elles. Pour cette raison, nous quantifions le signal en faisant correspondre à chaque amplitude d'échantillon, l'amplitude la plus voisine d'une suite discrète et finie d'amplitudes "étalons" appelées "niveaux". C'est la valeur de ces niveaux qui, à l'émission, après codage, sera transmise en ligne. Chaque niveau de l'échelle de quantification est caractérisé par un numéro binaire.

8 CIN ST MANDRIER Trame MIC QUANTIFICATION ( suite ) 128 plages V milieu de la plage plage plages

9 CIN ST MANDRIER Trame MIC QUANTIFICATION ( suite ) nA chaque plage comprise entre 2 niveaux correspond un numéro. C'est un mot codé en BINAIRE. nPour le MIC, les échantillons sont codés par des mots de 8 bits. On dispose donc de 256 plages, soit 256 mots de 8 bits. Il y a 128 plages de niveaux positifs et 128 plages de niveaux négatifs. nA chaque échantillon situé dans une plage, est associé un mot binaire correspondant au numéro de la plage. Cette information est transmise et à la réception, le mot binaire reçu est reconverti en une impulsion dont le niveau correspond au milieu de la plage correspondante. nL'erreur de quantification (différence entre niveau réel de l'échantillon et le milieu de la plage correspondante) est d'autant plus faible que nombre de plages est grand.

10 CIN ST MANDRIER Trame MIC QUANTIFICATION ( suite ) B S B = Bruit de quantification S = niveau du Signal S / B = Signal / Bruit

11 CIN ST MANDRIER Trame MIC QUANTIFICATION ( suite ) nLe nombre de niveaux étant limité, il existe un + Vmax et un - V max. Une impulsion de niveau supérieur à ces valeurs est écrétée. nDans une quantification dite linéaire, la largeur des plages est identique pour tous les niveaux. nDans une quantification non linéaire, la largeur des plages est variable selon le niveau du signal. Une quantification non linéaire correspond à une compression du signal. nPour une bonne transmission, il faut que le rapport signal / bruit soit indépendant du niveau du signal (même qualité aux signaux faibles qu'aux niveaux forts) Pour les niveaux faibles, le bruit de quantification B doit être plus petit que pour les niveaux forts, donc la largeur des plages est plus petite. On utilise une échelle de quantification logarithmique qui correspond à la courbe de sensibilité de l'oreille et maintien un rapport S/B presque constant.

12 CIN ST MANDRIER Trame MIC ECHELLE DE QUANTIFICATION ( partie positive ) N° de plage en décimal /2 1 = Vmax = mV 1/41/81/

13 CIN ST MANDRIER Trame MIC QUANTIFICATION ( suite ) nSur chaque segment est affectée une quantification linéaire (16 niveaux). nLa largeur des plages double d'un segment au suivant. nPour l'ensemble des niveaux (positifs et négatifs) on dispose de 16 segments. nLa courbe logarithmique est approximée par des SEGMENTS DE DROITE. nChaque segment est divisé en 16 plages, soit au total 256 plages.

14 CIN ST MANDRIER Trame MIC CODAGE nConstitution du mot binaire. Un mot binaire de 8 bits, correspondant à une plage du signal, est constitué ainsi nLe bit S est le bit de signe ( "1" pour tension positive ) Les bits A, B, C représente le numéro de segment de droite Les bits W, X, Y, Z indiquent la plage parmi les 16 plages possibles sur le segment de droite sélectionné. Le mot représente une impulsion positive de la plage 10 du segment 4. LSB 1MSB 8 SABCWXYZ

15 CIN ST MANDRIER Trame MIC MULTIPLEXAGE nLa trame MIC est conçue pour transmettre simultanément 30 voies téléphoniques, en utilisant les temps libres entre deux échantillonnages successifs d'une voie pour intercaler les échantillons des autres voies. nChaque voie est échantillonnée à : - 8 kHz soit toutes les 125 microsecondes - chaque échantillon est codé par mot de 8 bits - chaque voie transmet donc un débit de 64 kbps. nBien que la trame ait été conçue pour transmettre 30 voie téléphoniques numérisées, les voies BF peuvent être remplacées par des voies de données à 64 kbps. nL'assemblage des mots binaires entre 2 échantillons successifs d'une même voie forme la trame. Chaque voie dispose dans la trame d'un intervalle de temps correspondant à 8 bits (en abrégé IT).

16 CIN ST MANDRIER Trame MIC MULTIPLEXAGE ( suite ) nConstitution de la trame. Dans une trame nous avons 30 IT d'information ou 30 mots de 8 bits à transmettre en 125 microsecondes. V1V2V30V1V2 T = 125 microsecondes V3 8 bits

17 CIN ST MANDRIER Trame MIC ORGANISATION DE LA TRAME nOrganisation de la trame A la réception, pour diriger sur chaque voie les mots qui lui appartiennent, il est indispensable de posséder une référence; à cet effet, un intervalle de temps supplémentaire placé en début de chaque trame ( IT 0 ) permet de transmettre un mot de Verrouillage de Trame ( VT ). Une communication téléphonique ne se conçoit pas sans signalisation. Un IT supplémentaire de signalisation est placé au milieu de la trame ( IT 16 ). Finalement la trame contient 32 IT de 8 bits chacun pour une durée de 125 microsecondes. Le débit numérique est donc de 32 voies à 64 kbps soit kbps.

18 CIN ST MANDRIER Trame MIC ORGANISATION DE LA MULTITRAME nOrganisation de la multitrame L'IT 16 de signalisation ne comprend que 8 bits pour transmettre la signalisation de 30 voies. On admet pour la signalisation un rythme plus lent que pour les données. L'ensemble de la signalisation pour les 30 voies s'effectue sur 16 trames soit : 125 microsecondes x 16 = 2 millisecondes Ces 16 trames forment la multitrame. La répartition se fait de la manière suivante : - l'IT16 de la trame "0" est le mot de Verrouillage de Multi-Trame (VMT) indispensable pour la synchronisation des signalisations à la réception - 2 à 4 bits par IT 16 pour les trames "1 à 15" Si l'on n'utilise que 30 bits pour la signalisation (1 bit par voie) les 30 autres bits peuvent être utilisés pour transmettre de la télégraphie.

19 CIN ST MANDRIER Trame MIC ORGANISATION DE LA TRAME ( suite ) nL'IT0 possède 2 configurations particulières suivant que la trame est paire ou impaire nIT0 de des trames paires ( 0, 2, 4... ) nLe bit n°1 (RI1) est la Réserve Internationale n°1, il est mis à "1" si la réserve n'est pas utilisée. Les bits n°2 à 8 forment le mot de Verrouillage de Trame (VT) LSB 1MSB 8 RI Mot de Verrouillage Trame : MVT

20 CIN ST MANDRIER Trame MIC ORGANISATION DE LA TRAME ( suite ) nL'IT0 possède 2 configurations particulières suivant que la trame est paire ou impaire nIT0 de des trames impaires ( 1, 3, 5... ) nLe bit n°1 ( RI2 ), Réserve Internationale 2, est à "1" si réserve non utilisée. Les bits n°2 et 6 sont fixés à "1" pour éviter toute ressemblance avec le mot VT. Le bit n°3 est utilisé pour l'alarme en cas de perte de VT : "0" pas d'alarme. Le bit n°4 est utilisé pour l'alarme taux d'erreur : "0" = erreur < Les bits ( RN ), Réserve Nationale sont à "1" si réserve non utilisée. LSB 1MSB 8 RI 2 1AE RN 1

21 CIN ST MANDRIER Trame MIC ORGANISATION DE LA MULTITRAME (suite) IT 16 de la trame "0" Les bits n°1 à 4 forment le mot de Verrouillage Multi-Trame ( VMT ) Le bit n°5, Réserve Internationale n°3 Le bit n°6 est utilisé pour l'alarme en cas de perte de VMT : "0" pas d'alarme Les bits n° 7 et 8 sont en réserve LSB 1MSB RI 3 ARR Mot de Verrouillage MultiTrame : MVMT

22 CIN ST MANDRIER Trame MIC ORGANISATION DE LA MULTITRAME (suite) nIT 16 de la trame "n" Les bits n°1 et 2 forment la signalisation de la voie n ( 1 ou 2 bits ) Le bit n°4 est fixé à "1" pour éviter toute ressemblance avec le VMT Les bits n°5 et 6 forment la signalisation de la voie m = n+15 Les bits n° 7 et 8 sont en réserve ( fixés respectivement à "0" et "1" ) LSB 1MSB 8 S1 n S2 n 01 S1 m S2 m 01

23 CIN ST MANDRIER Trame MIC Trames impaires (1, 3, 5,...)RR1REA1R Trames paires (0, 2, 4,...) R ORGANISATION DE LA MULTITRAME (suite) Info voie 1 Info voie 30 IT 0 IT 1 IT IT 15 IT 16 IT IT 31 Plage de segment N° de segment ± ZYXWCBAS Trames "n"10S2 n+15 S1 n+15 10S2 n S1 n Trame "0"RRAR0000

24 CIN ST MANDRIER Trame MIC ORGANISATION DE LA MULTITRAME (suite) SMT nSMT n+1 Code correcteur d'erreur : CRC4

25 CIN ST MANDRIER Trame MIC ORGANISATION DE LA MULTITRAME (suite) SMT nSMT n+1 IT 0 R R R R Code correcteur d'erreur : CRC4

26 CIN ST MANDRIER Trame MIC ORGANISATION DE LA MULTITRAME (suite) Code correcteur d'erreur : CRC4 Soit F(x) la fonction polynomiale de la SMT "n" Soit G(x) = X 4 + X + 1 Le CRC 4 est le reste de la division polynomiale F(x) / G(x) Il est inséré dans la SMT "n + 1"

27 CIN ST MANDRIER Trame MIC Codage HDB

28 CIN ST MANDRIER Trame MIC Codage HDB

29 CIN ST MANDRIER Trame MIC Codage HDB Bit de viol

30 CIN ST MANDRIER Trame MIC Codage HDB

31 CIN ST MANDRIER Trame MIC Codage HDB Bit de remplissage

32 CIN ST MANDRIER Trame MIC Codage HDB

33 CIN ST MANDRIER Trame MIC Codage HDB

34 CIN ST MANDRIER Trame MIC Codage HDB3 (suite) Définitions :  Bipolaire: impulsion en ligne en polarité normale (alternée) correspondant à un "1" binaire  Viol: impulsion en ligne en viol de bipolarité (de même signe que l'impulsion en ligne précédente) correspondant au quatrième "0" d'une séquence de quatre "0" consécutifs  Remplissage: impulsion en ligne de remplissage en bipolarité normale (alternée) correspondant au premier "0" d'une séquence de quatre "0" consécutifs, générée pour assurer le viol de polarité suivant le signe inverse au viol précédent

35 CIN ST MANDRIER Trame MIC RESUME La transmission numérique des 30 voies MIC s'effectue par : FILTRAGE de chacune des voies pour limiter le spectre ECHANTILLONNAGE de chacune des voies QUANTIFICATION et CODAGE des échantillons MULTIPLEXAGE temporel des échantillons codés TRANSFERT du signal codé en un signal HDB3 suppression des composantes continues du signal à cause des transfos, transfert sous un seul signal des données et du rythme Cela nécessite une organisation en : TRAME pour les voies MULTITRAME pour les signalisations

36 CIN ST MANDRIER Trame MIC TRAITEMENT D'UNE VOIE Filtrage 4 kHz QuantificationCodage Multiplexage Signal audio Signal à spectre borné Voie codée Signal numérique tramé Autres voies


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