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La couche physique. Sommaire Rappel structure en couches Présentation Milieux de transmission Signaux, ondes, analyse de Fourier Fitrage des fréquences.

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1 La couche physique

2 Sommaire Rappel structure en couches Présentation Milieux de transmission Signaux, ondes, analyse de Fourier Fitrage des fréquences Modulation Conversion analogique-numérique et réciproque Taux de transmission Théorie de linformation Standards et interfaces

3 Rappel structure en couches La pile de protocoles est structurée en couches, chaque couche prend des données de la couche supérieure, les traite et les fournit à la couche inférieure, ayant un dialogue uniquement avec sa couche correspondante

4 Rappel de la structure en couche Couche application Couche présentation Couche session Couche transport Couche réseau Couche liaison de données Couche physique Couche application Couche présentation Couche session Couche transport Couche réseau Couche liaison de données Couche physique

5 Présentation Assure linterface avec le matériel Prend en charge la bonne conversion des signaux digitaux en signaux analogiques, la modulation, lémission physique sur la ligne de communication La réception, le filtrage du bruit, et la reconversion en signaux digitaux

6 Milieux de transmission Câbles électriques Fibres optiques Espaces, ondes électro-magnétiques

7 Câbles électriques Câbles simples (dans lair) Utilisés tout au début de lépoque des communications électriques (télégraphe …) Début du XXème : trop grande agglomération Problème de dégradation, parasitage Passage à des câbles enterrés

8 Câbles électriques Paire torsadée Compensation des perturbations par les champs des deux fils enroulés Deux types : blindés et non-blindés Utilisée à grande échelle pour connecter des appareils téléphoniques individuels au réseau, les ordinateurs dans un réseau local Bon marché

9 Câbles électriques Câble coaxial Très bonne protection contre les signaux, grâce à lécran formé par la gaine métallique Prix plus élevé, mais très large bande passante, avec des fréquences élevées qui peuvent être transmises Utilisé dans certains réseaux locaux, dans la télévision, et dans les lignes plus importantes de téléphonie

10 Fibres optiques Beaucoups davantages : bande passante plus large, sensibilité réduite aux perturbations, difficulté découte intempestive, coût réduit de fabrication Linterconnexion : passive, active, mécanique, par soudage ou collage, ou fusion Transmission : laser ou LED, monomode ou multimode

11 Ondes électromagnétiques Transmission de surface – antennes « en vue » Transmission réfléchie sur la ionosphère pour certaines longueurs donde Transmission par satellite – large couverture, mais possibilité découte et latence élevée (trajet) Réseaux cellulaires

12 Signaux, ondes, analyse de Fourier Il est possible de décomposer tout signal (vu comme fonction du temps) en une somme infinie de fonctions trigonométriques usuelles, et den calculer les coefficients

13 Filtrages des fréquences Tout canal de transmission a des limitations pour ce qui est des fréquences quil laisse passer Cest la Bande Passante

14 Modulation Processus par lequel on encode linformation dans les paramètres du signal Plusieurs types Amplitude : Fréquence : Phase :

15 Modulation - suite Pour les signaux numériques à transmettre, le nombre de valeurs distinctes du paramètre modifié donne, en logarithme, le taux de compression On peut aussi combiner ces types et il faut alors compter, pour le taux de transmission, le nombre total de valeurs combinaisons possibles

16 Conversion analogique- numérique Les réseaux de communication utilisent depuis longtemps cette technique car : Les signaux analogiques sont atténués, distordus, perturbés par le bruit Les signaux numériques sont plus faciles à reconstituer même après des perturbations La conversion comporte une phase déchantillonage qui doit être faite à une fréquence supérieure au double de la fréquence la plus haute (théorème Nyquist)

17 Modalités de conversion analogique-numérique Modulations de codes pulsés : numérisation logarithmique pour densifier les zones de petites amplitudes Modulations différentielle de codes pulsés : on envoie non pas la valeur numérisée, mais la différence entre deux échantillons successifs (gain dû à une certaine redondance)

18 Modulation delta : on envoie seulement un bit, codant le signe de la différence entre les échantillons Modulation delta à variation continue de la pente : on envoie un bit, codifiant la pente dévolution du signal

19 Conversion numérique-numérique Différentes nécessités selon lendroit : intérieur dun ordinateur, lignes de communication courtes, longues … Nécessité impérative de synchronisation: bits spéciaux, ou recodification de linformation Caractéristiques : Signal polarisé ou non (± ou non) Signaux bipolaires (trois valeurs) Inversion alternée : changement de codification en cas de 1 (resp. 0) successifs Compromis : simplicité, facilité de synchro., détection, correction derreurs

20 Quelques codes utilisés

21 Comparaison NRZ – simple, efficace, mais pas de synchronisation en cas de séquences longues RZ – moins efficace, mais bonne synchronisation Manchester – bonne synchronisation, moins efficace que NRZ AMI bipolaire - détection de violation de parité mais pas synchonisation si séquence de 0 CMI – sensible à la désynchronisation

22 Capacités de transmission Le taux effectif de transmission de changements des paramètres du signal (baud) Le nombre de bits (éventuellement plus élevé si un baud représente plusieurs bits) Limitation de Nyquist – capacité C s sans bruit, bande passante W et L niveaux pour les bauds : C s = 2W. log 2 L

23 Limitation Shannon - capacité C b avec bruit de puissance N, par rapport au signal de puissance S et une bande passante W : C b = W. log 2 (1+S/N)

24 Théorie de linformation - Shannon Dans cette théorie, linformation nest pas à confondre avec la signification. Linformation mesure la liberté de choix parmi plusieurs messages, au niveau « syntaxique », sans se soucier du contenu des messages ; ce concept sapplique donc à la situation de choix en général et pas seulement à des messages individuels

25 Théorie de linformation Arbitrairement, la situation où il y a seulement deux messages possibles, avec une chance égale, a une unité dinformation, appelé bit De manière générale, lorsque les probabilités dapparition ne sont plus équivalentes, linformation peut être mesurée par une fonction dentropie :


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