Les supports des transmission Université Mohamed kheider Biskra Faculté des sciences et de la technologie Département de Génie Electrique Filière Electronique option: télécommunication Projet sur : Les supports des transmission Réalisé par : diriger par : Mejda groun hindaoui monira Mallam fatema Rachida Ben Ali Tibarmassin salah eddin

Sommaire Introduction Définition Câble coaxial Câble torsadé Fibre optique Fuseaux hertzienne Satellite Conclusion

Introduction Le transport des informations d'un point à un autre nécessite un média de transmission. Dans ce projet, nous allons découvrir les différents moyens de transmission qui puissent existés notamment : Les supports guidés (supports en cuivre et supports optiques) ; Les supports libres (faisceaux hertziens, et liaisons satellitaires). Il porte aussi essentiellement sur l'explication de différentes variantes de ces moyens de transmission.

Définition: Les supports de transmission sont nombreux. Parmi ceux-ci, on distingue : les supports métalliques, non métalliques et immatériels. Les supports métalliques, comme les paires torsadées et les câbles coaxiaux, sont les plus anciens et les plus largement utilisés ; ils transportent des courants électriques. Permet de transporter des données sous forme de signaux 2 type de support : Supports avec un guide physique : Paire téléphonique / torsadée Câble coaxial Fibre optique   Supports sans guide physique : Faisceau hertzien Liaison satellite

Câble coaxial Historiquement le premier support utilisé par les réseaux locaux Le câble coaxial ou ligne coaxiale est une ligne de transmission ou liaison asymétrique, utilisée en hautes fréquences, composée d'un câble à deux conducteurs. L'âme centrale, qui peut être mono-brin ou multi-brins (en cuivre ou en cuivre argenté, voire en acier cuivré), est entourée d'un matériau diélectrique (isolant). Le diélectrique est entouré d'une tresse conductrice (ou feuille d'aluminium enroulée), puis d'une gaine isolante et protectrice. Sa forme particulière permet de ne produire (et de ne capter) aucun flux net extérieur.

Ligne ou câble coaxial Ce type de câble est utilisé pour la transmission de signaux numériques ou analogiques à haute fréquence. L'invention est attribuée à l'américain Herman Affel (1893- 1972) dont le brevet est accepté le 8 décembre 19311.

Utilisation : entre une antenne TV (« râteau » TNT ou parabole satellite) et un récepteur de télévision ; dans les réseaux câblés urbains (télévision par câble et accès à Internet : DOCSIS) ; entre un émetteur et l'antenne d'émission, par exemple une carte électronique Wi-Fi et son antenne ; entre des équipements de traitement du son (microphone, amplificateur, lecteur CD...) ; dans les réseaux de transmissions de données tels qu'Ethernet dans ses anciennes versions : 10BASE2 et 10BASE5 ; pour les liaisons inter-urbaines téléphoniques et dans les câbles sous- marins ; pour le transport d'un signal vidéo, exemple caméra filaire déportée, sur des distances significatives (plusieurs dizaines de mètres).

Avantages et Inconvénients Caractéristiques intéressantes et Immunité aux bruits électromagnétiques. Transporte de données numériques (50 Ohms) et analogiques (75 Ohms). Inconvénients : Difficulté d’installation et manque d‘adaptation face aux modifications. Le coût reste plus élevé que celui de la paire torsadée pour des performances maintenant identiques.

Câble torsadé Support traditionnel de l’infrastructure téléphonique. Réamplification du signal sur longue distance. Quelques dizaines de Km sans régénération La Bande Passante dépend : du diamètre et de la pureté des conducteurs (le calibre se mesure selon l'échelle AWG (American Wire Gauge). Un câble de 24 AWG est plus fin qu'un câble de 22 AWG). la nature des isolants. Débit sur longue distance, quelques Kbit/s. En réseau local plusieurs Mbit/s et Gbits/s.

Les types de câble à paires torsadées Il existe deux types de câbles à paires torsadées : Le câble à paire torsadée non blindée (UTP pour UNSHIELDED TWISTED-PAIR) Le câble à paire torsadée blindée (STP pour SHIELDED TWISTED-PAIR)

Le câble à paires torsadées non blindées (UTP) Les composants d’un câble à paire torsadée non blindée :  Deux ou quatre brins de cuivre entrelacés (torsadés) Une enveloppe isolante Les caractéristiques du câble à paire torsadée non blindée (UTP) : Utilisé à l’origine pour les lignes téléphoniques Répond aux spécifications de la norme « 10 base T » des réseaux ETHERNET Très utilisé pour les réseaux locaux Une longueur maximale de 100 mètres

Le câble à paires torsadées blindées (STP) Les composants d’un câble à paire torsadée blindée (STP) : Quatre brins de cuivre entrelacés deux par deux Deux blindages autour de chaque couple de brins Une enveloppe isolante Le blindage permet de réduire les interférences (mélanges des signaux électriques de plusieurs lignes,…). Le blindage (STP) permet des transferts de données à des débits plus important et sur des distances plus grandes que l’UTP. 

Avantages et Inconvénients Plus de bande passante par appareil Possibilité de travailler en Full Duplex Plus d'interruption par coupure du câble (Thin Ethernet) Management plus aisé Permet d'avoir un câblage dit universel: Téléphone, Fax, Info,etc.. Inconvénients: Plus de câbles qu'avec le coaxial Câblage plus cher et prend plus de place dans les gaînes techniques Plus d'appareils actifs (Hubs, Switchs)

Fibre optique La fibre optique reste aujourd’hui le support de transmission le plus apprécié. Il permet de transmettre des données sous forme d’impulsions lumineuses avec un débit nettement supérieur à celui des autres supports de transmissions filaires. La fibre optique est constituée du cœur, d’une gaine optique et d’une enveloppe protectrice. 

Description Une fibre optique est constituée d’un fil de verre très fin. Elle comprend un cœur, dans lequel se propage la lumière émise par une diode électroluminescente ou une source laser (voir figure) et une gaine optique dont l’indice de réfraction garantit que le signal lumineux reste dans la fibre

Le principe  la fibre optique a été développé au cours des années 1970 dans les aboratoires de l'entreprise américaine Corning Glass Works (actuelle Corning Incorporated). C'est ce principe qui est utilisé pour guider la lumière dans la fibre. La fibre optique comprend ainsi deux milieux : le cœur, dans lequel l'énergie lumineuse se trouve confinée, grâce à un second milieu, la gaine, dont l'indice de réfraction est plus faible.

Les types de fibre optique Il existe 2 grands types de fibres: multimode monomode

Multimode: dans lequel il existe différents modes de propagation de la lumière au sein du cœur de la fibre. Débit: environ 100 Mbit Portée maximale: environ 2 K Affaiblissement: 10 dB/Km

Monomode: dans lequel il existe un seul mode de propagation de la lumière, le mode en ligne droite. Débit: environ 100 Gbit/s Portée maximale: environ 100 Km Affaiblissement: 0,5 dB/Km

Avantages et inconvénients Les avantages : Atténuation plus faible que les signaux électrique Débit d'information plus grand Vitesse de propagation élevée Immunité aux parasites Diaphonie quasi-nulle Les inconvénients : La fibre optique est très fragile Technologie assez chère

faisceaux hertziens

Generalities Les systèmes radio sont des supports de transmission qui utilisent la propagation des ondes radio électriques pour véhiculer les informations d'un point à un autre, on les appelle généralement faisceaux hertzien. Dont un faisceau hertzien est un système de transmission numérique ou analogique, entre deux points fixes par ondes électromagnétique de l'espace

Les liaisons radioélectriques Les liaisons radioélectriques utilisent la propagation des ondes électromagnétiques dans l'air libre Les bandes de fréquence représentent donc une ressource rare et leur utilisation est réglementée par des organismes officiels nationaux le signal à transmettre sera toujours transposé en fréquence par modulation Une liaison peut s'établir en visibilité directe entre plusieurs stations sur des points hauts. Elle a une portée variant de 10 à 60 Km, mais la distance qui est souvent utilisée est de 50 Km

d = distance en Km He = hauteur de l'antenne d'émission en m Hr = hauteur de réception en m

Le bon fonctionnement des liaisons FH est conditionné par les caractéristiques des bonds radioélectriques entre les stations et par celle des antennes utilisées. Ces bonds sont en visibilité directe donc dégagées de tout obstacle et avec des réflexions, des phénomènes de réfraction et de diffraction négligeables. On peut classer les FH en deux catégories: Les FH analogiques utilisés principalement pour: La transmission des multiplex analogiques dont la capacité va de quelques voies téléphoniques à 2700 voies téléphoniques La transmission des images TV, et des voies de sons qui leur sont associées et aussi d’autres signaux tels que les données. Les FH numériques qui acheminent principalement: Des multiplex numériques dont les débits vont de 2 Mbits/s à 140 Mbits/s Des données à grande vitesse Le visiophone La télévision codée, etc. Les deux types de FH sont différents par nature de signaux qu'ils transportent et par leur type de modulation. Les plans des fréquences établis par le CCIR peuvent être utilisés indifféremment par les FHA ou les FHN

Les fréquences porteuses les faisceaux hertziens utilisent des fréquences supérieures à 1,5 GHz (ondes centimétriques Cette large gamme de fréquence est subdivisée en plusieurs parties appelées bande de fréquence. Chacune de cette bande étant décomposée en canaux dont la disposition est normalisée internationalement par le CCIR Les sous bandes sont à leur tour subdivisée canaux de 14 à 140 MHz de largeur (pour les FH de grande capacité) ou 7 MHz (capacité inférieure ou égale à 300 voies). La disposition des canaux est normalisée par le CCIR. Chaque canal a une capacité en fonction de sa largeur, qui peut aller jusqu'à un débit de 140 Mbits/s CCIR = Comité consultatif International des Radiocommunications FHN à moyenne et forte capacité : bande 7,4 à 7,7 GHz (utilisée également par les FHA) FHN à faible débit ( 2 et 8 Mbits):

Les modulations utilisées en FH Les équipements radio analogiques et numériques sont différent fondamentalement par le type de modulation qu'ils utilisent. Pendant que les FHA utilisent la modulation de fréquence, les FHN utilisent les modulations par sauts de phase ou multi états (multi niveaux) où modulation sur fréquence porteuse.

Structure d’une liaison hertzienne Structure d’une liaison hertiziene Les équipements sont constitués principalement par le modulateur, l'émetteur, le récepteur et le démodulateur qui sont des équipements de traitement et de récupération du signal. Il existe également dans chaque cas des équipements de mise en forme du signal et des équipements auxiliaires qui sont differents

Les antennes Les antennes sont des dispositifs de couplage entre une ligne de transmission et l'espace environnant servant de support de transmission Dans le domaine des FH de fréquence supérieure à 1 GHz on utilise comme antennes des sur faces rayonnantes. Il est possible de jouer sur le plan de fréquence proprement dit, mais aussi sur l'utilisation des polarisations V (verticale) ou H (horizontale) en utilisant les découplages d'antenne pour augmenter la capacité des liaisons. Si on utilise une seule fréquence pour la transmission, il y aura des brouillages comme le schéma ci-dessous

Brouillage 1 : Le niveau fort F1 perturbe la réception du niveau F2 (filtrage insuffisant) Brouillage 2 : Le niveau fort F1 perturbe la réception du niveau faible F1 (lobe arrière de l'antenne) Brouillage 3 : Le niveau faible F1 perturbe la réception du niveau faible F1 (résistance aux brouillages co-canal) Pour réduire les brouillages , les fréquences des émissions et des réceptions de ces antennes d'un relais à un autre et les croisements des polarisations dans chaque cas On peut aussi employer des antennes très directives et ayant des lobes latéraux suffisamment bas où utilisation de 2 canaux différents pour la séparation des demi-bandes émission/réception : pour une antenne unique, 2 guides d'onde et un duplexeur

satellites Historique: Le premier satellite de télécommunications est envoyé par la NASA : il s'agit du satellite Echo en 1960. C'était un ballon de plus de 30 mètres (100 pieds) de diamètre, fait de PET recouvert d'aluminium. Il servait de relais de réflexion passif pour les communications radio. Le Courier 1B, fabriqué par la firme américaine Philco, lancé le 4 octobre 1960, restera dans l'histoire comme étant le premier satellite avec un répétiteur actif à bord. Sa mission a duré 17 jours1,2. Telstar 1 a été le premier satellite actif à relayer directement des communications intercontinentales. Il a été créé par un groupe multinational composé d'AT&T, des Laboratoires Bell, de la NASA, des anglais deGeneral Post Office (ancêtre de British Telecom) et PTT français, pour développer les communications par satellite. Il fut lancé par la NASA depuis le Cap Canaveral le 10 juillet 1962, ce fut d'ailleurs le premier lancement privé de l'histoire. Il a été placé sur une orbite elliptique, faisant le tour de la Terre en 157 minutes, inclinée à 45° sur l'équateur. Il a permis le 11 juillet la première transmission de télévision en direct entre les stations d'Andover (États-Unis) et Pleumeur-Bodou en France. Le premier satellite réellement en orbite géostationnaire sera le satellite Syncom 3, lancé le 19 août 1964 par la firme Hughes Aircraft Company d'Howard Hughes.

Définition Un satellite de télécommunications est un satellite artificiel placé dans l'espace pour des besoins de télécommunications. Il peut utiliser une orbite géostationnaire, une orbite terrestre basse ou une orbite de Molnia. Pour des services fixes, les satellites de communications apportent une technologie complémentaire à la fibre optique qui compose les câbles sous-marins. Ils sont aussi utilisés pour des applications mobiles, comme des communications vers les navires ou les avions, vers lesquels il serait impossible d'utiliser du câble.

Technologies Orbites: Pour qu’un satellite puisse effectuer la tâche à laquelle il est destiné, il faut qu’il puisse se maintenir dans l’espace et ne pas retomber immédiatement après son lancement. On parle dés lors de mettre un satellite sur orbite, c’est-à-dire de l’envoyer à un endroit donné et à une vitesse donnée afin que les lois de la physique, lui permette de garder une trajectoire, généralement elliptique, en utilisant le moins d’énergie extérieure possible.

Les types orbites On peut catégoriser les orbites en 3 types différents : .GEO (Geosynchronous Earth Orbits) Orbites Géostationnaires  .MEO (Medium Earth Orbits) Orbites Moyennes .LEO (Low Earth Orbits) Orbites basses

Internet .Cela fait quelques années que sont apparues les premières offres de type commerciales concernant l’internet par satellite. Actuellement, une liaison satellite permet un débit théorique de quelques Gbps. Divers essais effectués en mode “TCP/IP only“  on permit d’atteindre des débits binaires de l’ordre du ½ Gbps, relativement inférieurs aux capacités théoriquement atteignable par les transmissions satellites.

Schéma OSI d’une connetions satellite

Connections au réseau internet Il y a deux possibilités de connections à internet par satellite : Unidirectionnelle Bididirectionnelle

Différentes applications de la transmission de données par satellite Téléphonie Même concurrencée par les câbles optiques terrestres ou sous-marins, l'application qui est toujours la plus importante pour les satellites de communication est la téléphonie internationale. Les centraux locaux transportent les appels jusqu'à une station terrienne (aussi appelée téléport), d'où ils sont émis en direction d'un satellite géostationnaire. Ensuite ce satellite les retransmet vers une autre station qui procède à la réception et l'acheminement final. Les téléphones mobiles satellitaires (depuis des bateaux, avions, etc.) eux se connectent directement au satellite. Ils doivent donc être en mesure d'émettre un signal et de le pointer vers le satellite même en cas de mouvements (vagues sur un bateau, déplacement et turbulences en avion).

Télévision et radio: En télévision et radio, on sépare traditionnellement les utilisations en deux groupes : services occasionnels (OU pour Occasional Use, en français liaisons de contributions, ou transmissions) et services permanents (ITV pour International TV, en français diffusion). En effet, le nombre de récepteurs varie : maximum quelques dizaines de professionnels en OU, illimité en ITV. Les contraintes techniques sont donc totalement différentes, tout en utilisant les mêmes satellites.

Problématique de transmission Puis qu'un satellite géostationnaire se trouve à environ 36 000 km d'altitude, une onde radio met un peu plus de 100 ms pour l'atteindre, et autant pour être acheminée à sa destination finale, d'où l'accusé de réception repart en sens inverse. La durée totale du cheminement total est de 400 ms. Non seulement ce délai se montre très gênant lors des communications téléphoniques (phénomène d'écho), mais il complique notablement la gestion des accusés de réception dans les transmissions par paquet, les en-cours se comptant alors par millions. Exemple : sur un canal ATM courant à 622 Mbit/s, il convient de remarquer que les bits en transit (déjà partis et pas encore arrivés) sont à tout moment au nombre de 124 millions, soit 15,5 Mo.

conclusion Pour être transmise une information doit être transcrite, "matérialisée" sur un support. Matérialisation obtenue généralement avec la transformation d'une caractéristique de ce support. Pierre + Gravure Papier + Écriture Fil de verre + Lumière Air + Onde Fil métallique + Courant électrique

Merci pour votre attention