Supports de transmission

Supports de transmission Les câbles électriques Les paires torsadées Les coaxiaux La fibre optique L’espace hertzien Le CPL

Les câbles électriques à paires torsadées Twisted pair Support physique le plus répandu Composé de plusieurs fils de cuivre torsadés par paires, elles mêmes torsadées entre elles. Le type le plus commun est d’avoir 4 paires torsadées Une telle disposition permet de diminuer les interférences

Les paires torsadées Avantages : Désavantages : Câblage universel : informatique et téléphone Débit : plusieurs Mbits/s et Gbits/s sur 100 m Câble et pose peu chers Désavantages : Très sensibles aux perturbations (électromagnétiques, …) Courtes distances Beaucoup de câbles : pose par professionnels

Les paires torsadées L’interférence entre paires est appelée diaphonie Les connecteurs appropriés sont les RJ45 pour 4 paires ou les RJ11 pour 2 paires Il existe différentes catégories (1 à 5 et +) pour lesquelles les débits varient de 1Mbit/s à 1Gbit/s

Les paires torsadées : catégories Type de câblage abandonné. Destiné aux communications téléphoniques. Catégorie 2 Abandonné. Permettait un débit de 4 Mbit/s avec une bande passante de 2 Mhz, notamment pour les réseaux de type Token Ring. Catégorie 3 Bande passante de 16 Mhz. Sert principalement pour la téléphonie. Utilisé pour les réseaux Fast Ethernet (100 Mbps). En cours d'abandon au bénéfice des catégories 5e ou supérieure. Catégorie 4 Bande passante de 20 Mhz. Pour les réseaux Token Ring à 16 Mbps ou les réseaux 10BASE-T. Rapidement remplacé par les catégories 5 et 5e. Catégorie 5 Bande passante de 100 Mhz. Permet l'utilisation de diverses applications de téléphonie ou de réseaux (Token ring, ATM). Dans la norme actuelle, seules les catégories 5e et 6 restent décrites.

Les paires torsadées : catégories Câbles 4 paires avec des pas de torsades différents Catégorie 5e La catégorie 5e (enhanced) a une bande passante de 125 Mhz Catégorie 6 Bande passante de 250 Mhz et plus Catégorie 6a Extension de la catégorie 6 pour une bande passante de 500 Mhz. Catégorie 7 / classe F La catégorie 7 a une bande passante de 600 Mhz.

Les paires torsadées : blindage Paire torsadée non blindée - Unshielded Twisted Pair (UTP) Aucun blindage protecteur. Utilisé pour le téléphone. Paire torsadée blindée - Shielded Twisted Pair (STP) Entourée d'une couche conductrice de blindage, (similaire à un câble coaxial). Meilleure protection contre les interférences. Utilisée dans les réseaux token ring Paire torsadée écrantée - Foiled Twisted Pair (FTP) ou Screened Unshielded Twisted Pair (S/UTP) Entourée d'un feuillard d'aluminium. Elle est utilisée pour le téléphone et les réseaux informatiques.

Les paires torsadées : blindage Paire torsadée écrantée et blindée - Shielded & Foiled Twisted Pair (SFTP), ou Pimf (Pairs in metal foil) Entourée d'un feuillard d'aluminium et d'un blindage. Élimine quasiment toute diaphonie entre les paires. Utile en atelier, où les équipements produisent de très hauts niveaux d’interférences électromagnétiques (EMI). De plus, le blindage de chaque paire et du câble isole le câble du bruit extérieur, garantissant le haut niveau de qualité des télécommunications

Les câbles coaxiaux Câble électrique constitué de 2 conducteurs Un cyclique creux Un second (l’âme), fil électrique simple placé à l’intérieur du premier et isolé par une matière non conductrice Bonne résistance au bruit Bande passante limitée

Les câbles coaxiaux La topologie associé est le bus (terminaisons) Le connecteur est de type BNC Support qui tend à disparaître Type de câbles coaxiaux RG58 RG11 Coaxial large bande

Les câbles coaxiaux : Caractéristiques techniques Nom Couleur Impédance (W) âme Capacité (pF/m) Diamètre Ext (mm) Affaiblissement (DB/100m) Ethernet 802.3 jaune 50 Rigide 90.2 10.3 1,2 dB à 5 MHz Thin net (Ethernet fin) noir 83,6 4,57 6 dB/185m à 5 MHz Cheap Ethernet 19 brins de 0,2 5,46 RG 58 Thin Ethernet 10 Mb/s gris 78,8 36dB à 400 MHz 150dBà 3 GHz Câble T.V Blanc 75 . 7,2

Débit paires torsadées et coaxial Sigle Dénomination Câble Connecteur Débit Portée 10Base2 Ethernet mince (thin Ethernet) Câble coaxial (50 Ohms) de faible diamètre BNC 10 Mb/s 185m 10Base5 Ethernet épais (thick Ethernet) Câble coaxial de gros diamètre (0.4 inch) 10Mb/s 500m 10Base-T Ethernet standard Paire torsadée (catégorie 3) RJ-45 100m 100Base-TX Ethernet rapide (Fast Ethernet) Double paire torsadée (catégorie 5) 100 Mb/s 1000Base-T Gigabit Ethernet 4 paires de fils de cuivre Cat5e 1 Gb/s 10GBASE-T 10 Gigabit Ethernet 4 paires de fils de cuivre Cat6e , 6a ou 7 RJ45 10 Gb/s

La fibre optique Définition: La fibre optique est un support physique de transmission permettant la transmission de données à haut débit grâce à des rayons optiques

Composition La fibre optique est constitué de trois éléments Le cœur,  sert à la propagation des rayons lumineux La gaine optique, entourant le cœur, constitué d'un matériau dont l'indice de réfraction est inférieur à celui du cœur, de telle manière à confiner la propagation des rayons lumineux le revêtement de protection, chargé de protéger la gaine optique des dégradations physiques.

Composition Constitution d’une fibre optique multimode

Conversion de signaux électriques en signaux optiques Utilisation d'un transceiver Ethernet : Impulsions électriques / signaux optiques A l'intérieur des deux transceivers partenaires, les signaux électriques seront traduits en impulsions optiques par une LED et lus par un phototransistor ou une photodiode.

Conversion de signaux électriques en signaux optiques Une fibre pour chaque sens de transmission.  Les émetteurs utilisés sont de trois types: Les LED Light Emitting Diode qui fonctionnent dans le rouge visible (850nM). C'est ce qui est utilisé pour le standard Ethernet FOIRL. Les diodes à infrarouge qui émettent dans l'invisible à 1300nM  Les lasers, utilisés pour la fibre monomode, dont la longueur d'onde est 1300 ou 1550nM

Les types de fibres optiques La fibre multimode à saut d'indice: Constituée d'un cœur et d'une gaine optique en verre de différents indices de réfraction. Cette fibre provoque de par l'importante section du cœur, une grande dispersion des signaux la traversant, ce qui gère une déformation du signal reçu. La fibre multimode à gradient d'indice Le cœur est constitué de couches de verre successives ayant un indice de réfraction proche. Bande passante typique 200-1500Mhz par km.

Les types de fibres optiques La fibre monomode dont le cœur très fin. La bande passante transmise est presque infinie (> 10Ghz/km). Fibre est utilisée surtout pour les sites distants Le petit diamètre du cœur (10um) nécessite une grande puissance d‘émission, donc des diodes au laser qui sont relativement onéreuses

Propagation de la lumière dans une fibre à saut d’indice Réflexion des signaux suivant leur angle d‘émission. La distance n’est pas la même pour tous les rayons. C'est la dispersion nodale. 

Propagation de la lumière dans les trois types de fibres L’angle initial est appelé angle d’injection

Atténuation et dispersion L’atténuation est constante quelle que soit la fréquence. Seule la dispersion limite la bande passante

Connexion de la fibre optique Le couplage mécanique de deux connecteurs mis bout à bout au moyen d'une pièce de précision. Le raccordement par Splice mécanique qui est utilisé pour les réparations à la suite de rupture ou pour raccorder une fibre et un connecteur déjà équipé de quelques centimètres de fibre que l'on peut acquérir dans le commerce(Pig tail). La fusion au moyen d'un appareil à arc électrique appelé fusionneuse

Les connecteurs En multimode, il faut 2 fibres par liaison (1 en émission, 1 en réception) Rq : En fibre optique, pas de problème de masse ni d’isolation aux champs magnétiques

Exemple des LAN FDDI La technologie LAN FDDI (Fiber Distributed Data Interface) est une technologie d'accès au réseau sur des lignes de type fibre optique. Il s'agit en fait d'une paire d'anneaux (l'un est dit "primaire", l'autre, permettant de rattraper les erreurs du premier, est dit "secondaire"). Le FDDI est un anneau à jeton à détection et correction d'erreurs (c'est là que l'anneau secondaire prend son importance). Débit de 100 Mbit/s

Exemple des LAN FDDI Le jeton circule entre les machines à une vitesse très élevée. Si celui-ci n'arrive pas au bout d'un certain délai, la machine considère qu'il y a eu une erreur sur le réseau. La topologie FDDI ressemble de près à celle de token ring

Exemple des LAN FDDI Accès au support par jeton (3 octets) Une station qui veut émettre Capture le jeton Envoie les trames de données Libère le jeton Retire ses trames au passage suivant Une station réceptrice Lit les trames qui lui sont adressées Modifie un champ des trames (FS) pour indiquer qu’elle a lu la trame

Débits des Fibres optiques Alcatel franchit la barre mythique des 10 Tbit/s transmis sur une fibre optique Sigle Dénomination Câble Débit Portée 100Base-LX Ethernet Gigabit Fibre optique multimode 100 Mb/s 412 m en « half-duplex » 2 km en full-duplex  1000Base-LX Fibre optique monomode ou multimode 1000 Mb/s 5 km 1000Base-SX 1000 Mbit/s 550m 10GBase-SR Ethernet 10Gigabit 10 Gbit/s 500m 10GBase-LX4

Réseaux sans fils Les caractéristiques d’un onde électromagnétique sont Sa fréquence, en Hertz (nb oscillations /s) Sa longueur d’onde , en mètre La capacité d’une onde à traverser un milieu physique dépend de sa fréquence. Plus la fréquence est élevée plus elle a de difficultés

Réseaux sans fils Familles d’ondes électromagnétiques Longueur d’onde (m) Fréquence (Hz) 0,4.10-6 7,5.1014 Ondes lumineuses 0,8.10-3 3,7.1014 Ondes infrarouges 10-3 3.1011 Micro-ondes 1 108 Ondes radio 104

Ondes radio et micro ondes Gamme de fréquence très large (10kHz à 300GHz) Le wifi standard émet sur la fréquence des 2,4GHz Pour des fréquences élevées, les débits peuvent être plus importants et dépasser le Gbit/s (cas des micro ondes) Cependant, les perturbations sont accrues

Ondes infrarouges Fréquences supérieures à 300GHz Création simple et peu coûteuse Utilisable théoriquement pour les réseaux locaux. Mais, la fréquence élevée empêche de traverser la matière physique

Ondes infrarouges – Wifi (802.11) Canal Fréquence (GHz) 1 2,412 2 2,417 3 2,422 4 2,427 5 2,432 6 2,437 7 2,442 8 2,447 9 2,452 10 2,457 11 2,462 12 2,467 13 2,472 14 2,484 Bande 2,4 GHz

Ondes infrarouges – Wifi (802.11) Bande 5 GHz (depuis 2006) 2 spectres, l'un allant de 5,150 à 5,350 GHz et l'autre de 5,470 à 5,725 GHz HiperLAN (ou HIgh PERformance radio LAN) standard européen de télécommunications. Alternative au groupe de normes IEEE 802.11 plus connu sous la dénomination Wi-Fi.

Débits Wifi Standard Bande de fréquence Débit Portée (théorique) WiFi a (802.11a) 5 GHz 54 Mbit/s 10 m WiFi B (802.11b) 2.4 GHz 11 Mbit/s 100 m WiFi G (802.11g) WiFi G+ (802.11g+) 108 Mbit/s WiFi n (802.11n) 270 Mbits/s 300 Mbits/s 150 m

Ondes infrarouges - WiMax (802.16) Bandes de fréquence 2.5 GHz et 3.5 GHz (licence d'exploitation nécessaire) Bande libre des 5.8 GHz. Standard Bande de fréquence Débit Portée WiMAX fixe (802.16-2004) 2-11 GHz 2 -3,5 GHz en Europe 75 Mbits/s 10 km WiMAX mobile (802.16e) 2-6 GHz 30 Mbits/s 3,5 km

Wimax WIMAX : Débit symétrique garanti de 1 à 4 Mb : le Wimax, ou encore WDSL, est largement déployé dans les départements de l'Orne, du Calvados, la Seine et Marne, la Vendée. BLR : Débit symétrique, de 5 à 34 Mb : les réseaux BLR sont principalement disponibles sur Paris et la petite couronne. Installation sous 15 jours http://www.myadsl.fr/myadsl/offres/adsl/index.php

Ondes lumineuses Les ondes lumineuses sont dans la pratique produites par un laser Les coûts de mise en place sont assez élevés Sensible aux conditions météorologiques et géographiques Nécessite une surveillance permanente pour éviter un taux d’erreurs élevé

CPL : Introduction aux CPL CPL« Courants Porteurs en Ligne » : toute technologie qui vise à faire passer de l'information à bas débit ou haut débit sur les lignes électriques en utilisant des techniques de modulation avancées. Selon les pays, les institutions, les sociétés, les courants porteurs en ligne se retrouvent sous plusieurs mots-clés différents : CPL (Courants porteurs en ligne) PLC (Powerline Communications) PLT (Powerline Telecommunication) PPC (Power Plus Communications)

CPL : Bref historique des CPL La technologie existe depuis longtemps, utilisée pour des applications de télécommande de relais, éclairage public et domotique. Le haut débit sur CPL n'a commencé qu'à la fin des années 1990 : 1997 : premiers tests de transmission de signaux de données sur réseau électrique en bidirectionnel, et début des recherches pour Ascom (Suisse) et Norweb (UK). 2000 : premières expérimentations en France par EDF R&D et Ascom.

CPL : Principe de fonctionnement Le CPL à Haut Débit permet de faire passer des données informatiques sur le réseau électrique Le principe des CPL consiste à superposer au signal électrique de 50 Hz un autre signal à plus haute fréquence (bande 1,6 à 30 Mhz) et de faible énergie. Ainsi le signal CPL est reçu par tout récepteur CPL qui se trouve sur le même réseau électrique. Un coupleur intégré en entrée des récepteurs CPL élimine les composantes basse fréquence avant le traitement du signal.

CPL : Cadre juridique et réglementation Il n'existe pas encore de réglementation précise pour les équipements et les réseaux CPL. La mise en place de réseaux CPL est libre pour ce qui est des installations derrière un compteur privé ( « Indoor » ou « InHome »), sous réserve de ne pas créer de nuisances. Pour les installations extérieures ( « outdoor ») où l'on injecte le signal au niveau du transformateur HTA /BT pour des créations de boucles locales électriques, des autorisations d'expérimentation sont à demander auprès de l'ART.

CPL : Standardisation Un seul standard existe et il est américain : le standard Homeplug V1.0.1. Il ne concerne que les installations « indoor » et qui n'est pas interopérable avec les solutions « outdoor » existantes à ce jour. D'autres standards devraient voir le jour sous quelques mois ou années. N.B. : Tous les équipements commercialisés à ce jour pour le grand public sont des produits « Homeplug ».

CPL : Connecteurs

CPL: Débits 2007 : Comtrend atteint 400 Mbits/sec La plupart des offres tournent à 200 Mbit/s

Satellite

Débit théorique / débit réel Il existe une grosse différence entre le débit théorique et le débit réel. Compter environ : réel = théorique * 30% En half Duplex avec CSMA /CD et compte tenu de l’encapsulation des données http://wapiti.enic.fr/commun/ens/peda/options/ST/RIO/pub/exposes/exposesrio1997/Gigabit/gigabit.htm

Calculer les durées d’émission d’images, de sons, de vidéos … On souhaite enregistrer une séquence vidéo sonorisée de 3 sec. Image: 640 * 480 , 256 couleurs, 25 images/s Son: Échantillonnage à 44kHz, qualité 8 bits, en stéréo IMAGE Résolution de 640*480, soit 307 200 pixels 256 couleurs se codent sur 8 bits, car 2^8 = 256 Soit encore 1 octet 25 images /s  307 200 * 1 * 25 *3 secondes= 23 040 000 octets = 21,97 Mo SON 44 000Hz 8 bits -> 1 octet 44000 * 3 * 1 * 2 (stéréo) = 264 000 octets Faire pareil avec 800 * 600 16 millions de couleurs 15 images /sec 5 sec 44MHz 16 bits mono  102,99 Mo + 430 ko = 103,4