1 Transmission de Données. 2 Généralités.

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1 WWW.SLIDEFOREST.COM 1 Transmission de Données

2 WWW.SLIDEFOREST.COM 2 Généralités

3 WWW.SLIDEFOREST.COM 3 ETTD (équipement terminal de traitement de données ) : est un élément susceptible d'échanger des données avec un réseau. Par exemple : un ordinateur, une imprimante… ETCD (équipement terminal de circuit de données): élément permettant la connexion des terminaux ETTD au canal de transmission et adapte le flux de données aux conditions de la ligne, Il peut être : ● un modem, ● un concentrateur …. Liaison de données : l’ensemble des éléments matériels et logiciels qui acheminent les données. ETTD, ETCD

4 WWW.SLIDEFOREST.COM 4 Mode de Transmission : Transmission série Transmission parallèle Avantages : - Rapide : plusieurs bits à la fois Inconvénients: - Plusieurs lignes -Interférence à haut débit Avantages : -Peu de fils -Pas Interférence à haut débit Inconvénients: - Lent par rapport à la liaison parallèle

5 WWW.SLIDEFOREST.COM 5 Nature de Liaison : Simplex – Half Duplex – Full Duplex Simplex (Unidirectionnel) : Un canal qui transporte l'information dans un seul sens. Exemple : Radio FM Half Duplex : Les Deux sens de transmission sont possibles mais alternativement Exemple : Talkie-Walkie Full Duplex : Les Deux sens de transmission sont assurées simultanément Exemple : Téléphone

6 WWW.SLIDEFOREST.COM 6 Modes de Transmission : Asynchrone - Synchrone Transmission Asynchrone : L’émetteur peut envoyer à n’importe quel moment et doit indiquer le début et la fin du message Transmission Synchrone : L’émetteur et le récepteur sont cadencés avec la même horloge.

7 WWW.SLIDEFOREST.COM 7 Débit Binaire Le débit binaire est le nombre de bits transmis par seconde : D bin (bits/s) Debit: D=1/T b

8 WWW.SLIDEFOREST.COM 8 Supports De Transmission

9 WWW.SLIDEFOREST.COM 9 Caractéristiques des voies -Bande Passante : C’est l’intervalle de fréquences que le support de transmission est capable de transmettre correctement.

10 WWW.SLIDEFOREST.COM 10 Capacité (ou débit maximal) : la quantité maximale d'information qu'elle peut transporter par seconde. Capacité, Bruit

11 WWW.SLIDEFOREST.COM 11 Application :

12 WWW.SLIDEFOREST.COM 12 Temps de propagation, d’émission, d’acheminement

13 WWW.SLIDEFOREST.COM 13 Différents types de Supports PAIRES TORSADEES Economique. Permet des débits acceptables sur des courtes distances. CABLE COAXIAL Le blindage évite les perturbations Utilisé en haute fréquence FIBRE OPTIQUE Bonne qualité de transmission Utilisé en très haute fréquence

14 WWW.SLIDEFOREST.COM 14 Codage des signaux

15 WWW.SLIDEFOREST.COM 15 Différents codage : NRZ, RZ, NRZI, Manchester Biphasé

16 WWW.SLIDEFOREST.COM 16 Différents codage : Manchester Différentiel

17 WWW.SLIDEFOREST.COM 17 Application : Exercice 2: Extraire la suite binaire de ce signal sachant qu’il est codé avec Manchester Différentiel Exercice 1:

18 WWW.SLIDEFOREST.COM 18 Bipolaire : Exam 2019

19 WWW.SLIDEFOREST.COM 19 Tableau Récapitulatif : Présence de la composante continue Estimation du signal horloge BP(Hz) Unipolaire_NRZOUINON[0,1D] Bipolaire_NRZOUINON[0,1D] Unipolaire_RZOUI [0,2D] Bipolaire_RZNON [0,1D] ManchesterNONOUI[0,2D] OUI/NON [F min,F max ] Quelle est la bande nécessaire à la transmission du signal dans le cas où il est codé avec un code NRZ

20 WWW.SLIDEFOREST.COM 20 MIC : Modulation d’impulsion codée MIC est une technique de conversion des signaux analogiques en signaux numériques MIC = CAN + TDMA CAN = échantillonnage + quantification + codage (Voir le schéma à gauche) Dans cet exemple on a quantifié le signal sur N = 8. Chaque échantillon représente une trame.

21 WWW.SLIDEFOREST.COM 21 MIC : Modulation d’impulsion codée Théorème de Shannon: La fréquence d’échantillonnage doit être au moins deux fois supérieure à la fréquence maximal du signal : Fe >= 2 x fmax

22 WWW.SLIDEFOREST.COM 22 MIC : Modulation d’impulsion codée Q- On a un signal analogique qui varie entre -5V et 5V, et on prend un convertisseur analogique numérique CAN de 8bits, calculer la resolution du CAN.

23 WWW.SLIDEFOREST.COM 23 Modulation Numérique

24 WWW.SLIDEFOREST.COM 24 Théorème de Fourrier Théorème de Fourrier : Tout Signal périodique peut se décomposer en une somme de signaux sinusoïdes.

25 WWW.SLIDEFOREST.COM 25 Si l'ensemble des harmonique utiles du signal à transmettre se situent dans la bande passante de la ligne que l'on souhaite utiliser, on peut appliquer ce signal directement à l'entrée de la ligne. Transmission en bande de base

26 WWW.SLIDEFOREST.COM 26 Transmission par modulation Pourquoi la modulation ? Si les harmoniques du signal se trouvent en dehors de la bande passante de la ligne, il faut utiliser d'autres modes de transmissions : la modulation.

27 WWW.SLIDEFOREST.COM 27 Types de modulation numérique : ASK, FSK, PSK, QAM Soit M = Nombre de symboles Nombre d’états physique Nombre de signaux élémentaires La valence

28 WWW.SLIDEFOREST.COM 28 Types de modulation numérique (M = 2) : BASK, BFSK, BPSK BASK : Binary Amplitude Shift Keying BFSK : Binary Frequency Shift Keying

29 WWW.SLIDEFOREST.COM 29 Types de modulation numérique (M = 2) : BASK, BFSK, BPSK

30 WWW.SLIDEFOREST.COM 30 Types de modulation numérique : M-ASK, M-FSK, M-PSK 4-ASK

31 WWW.SLIDEFOREST.COM 31 Types de modulation numérique : QAM I)Les conditions initiales sont, toutes, considérées nulles et l’axe des x parcours l’intervalle de temps de 0 à 10ns. 1) De quel type de modulation s’agit-t-il ? 2) Quel est le nombre d’états physiques représentés par ce signal ? 1) D’un état à un autre on observe un changement de phase donc c’est une modulation de phase. 2) D’après le schéma, les différents états sont 4.

32 WWW.SLIDEFOREST.COM 32 Types de modulation numérique : QAM 3) Justifier les valeurs d’états physiques ? 4) Quelle est la valeur de la fréquence de porteuse sachant qu’on a 2 oscillations par période symbole ? 5) Déterminer la suite binaire émise ? Justifier votre réponse. 3) On voit 4 états différents donc M=4, alors on appliquons la formule φ k = φ i + 2πk/M avec φ i =0 et M=4 on obtient ses valeurs {0, π/2, π, 2π/3} 4) L’intervalle de temps sur le schéma est 10ns et puisqu’il y en a 2 oscillations par période alors 10 périodes*2 oscillations par 10ns, f = 20/ 10*10 -9. f = 2 Ghz.

33 WWW.SLIDEFOREST.COM 33 Types de modulation numérique : QAM 5) D’après cette formule φ k = φ i + 2πk/M on varie k pour trouver la correspondance entre la phase et le symbole binaire(qui se compose dans ce cas de 2 bits car M=4 = 2 2 ). Le premier symbole 00 correspond à k=0, le deuxième 01 pour k=1 et ainsi de suite. Finalement la suite binaire est : 11 11 10 10 11 10 01 00 00 01

34 WWW.SLIDEFOREST.COM 34 Diagramme de Modulation ou de Constellation Diagramme de Constellation

35 WWW.SLIDEFOREST.COM 35 Signal à moduler {0,1} T b,Débit Type de Modulation {M-ASK, M-FSK, M-PSK} Signal modulé {Symboles} T s = nT b, Rapidité Types de modulation numérique : Symbole M = 4 On nomme SYMBOLE la représentation physique d'un état binaire (0 ou 1) ou d'un ensemble d'états binaires : ( 01 ou 0101 p.ex.)

36 WWW.SLIDEFOREST.COM 36 Types de modulation numérique : Rapidité de modulation Rapidité de Modulation : Le nombre de symboles émis par seconde. (1) R = 1/T s = 1/nT b (Bauds) Relation entre Rapidité et Débit Binaire : On a T s = nT b et M=2 n donc n = log 2 (M) (2) Alors D = R*log 2 (M)

37 WWW.SLIDEFOREST.COM 37 Types de modulation numérique : QAM

38 WWW.SLIDEFOREST.COM 38 Application : I)On souhaite transmettre une suite binaire S1 sur une ligne de transmission en utilisant une modulation octophase, le moment élémentaire (période de symbole) est de 0.5ms. S1 : 100110010001101 1) Donner les différentes valeurs d’états physiques de modulation (les conditions initiales sont considérées nulles) ? 2) Quelle est la rapidité de modulation ? 3) Quelle est le débit binaire ? 1) D’après l’énoncé on représente une modulation octophase, c’est-à-dire qu’on va avoir 8 différentes valeurs de phase qu’on peut extraire de cette formule : φ k = φ i + 2πk/M, on a φ i = 0 et M=8, donc il ne reste que remplacer k avec {0,1,2,3,4,5,6,7} et vous obtenez les 8 valeurs. 2) R : Nombre de moments élémentaires par seconde. R=1/T elem =1/(0,5 * 10 -3 ) = 2*10 3 bauds 3) D = R*log 2 (M). D = 2*10 3 * log 2 (8) = 2*10 3 *3 bits/s = 6 Kbits/s

39 WWW.SLIDEFOREST.COM 39 Application : 4) Peut-on transmettre ce signal sur ce canal sachant que sa capacité est de 3Mb/s ? 5) Dessiner le signal émis par le modem pour la suite bianaire S1 sachant que la fréquence de la porteuse est de 4 Khz 4) Oui, parce que le débit binaire qu’on a calculé ne dépasse pas la capacité du canal qui représente le débit maximale qu’on peut transmettre. 5) S1 : 100 110 010 001 101

40 WWW.SLIDEFOREST.COM 40 Application :

41 WWW.SLIDEFOREST.COM 41 Résumé

42 WWW.SLIDEFOREST.COM 42 Résumé Debit binaire: D=1/T b (bits/s ) (1) R = 1/T s = 1/nT b (Bauds) Relation entre Rapidité et Débit Binaire : On a T s = nT b et M=2 n donc n = log 2 (M) (2) Alors D = R*log 2 (M) Fe >= 2 x Fmax

43 WWW.SLIDEFOREST.COM 43 Codes pour Détection Correction d ’Erreur

44 WWW.SLIDEFOREST.COM 44 Bit de Parité Parité paire : 0: le nombre de 1 est paire 1: le nombre de 1 est impaire Parité impaire : 0: le nombre de 1 est impaire 1: le nombre de 1 est paire

45 WWW.SLIDEFOREST.COM 45 CRC : Cyclic Redundancy Check Emission Le Message à envoyer : 1101011011 Générateur G(x)=x 4 +x+1 : 10011 Etape 1 : Soit n l’ordre su polynôme Générateur On décale à gauche le message de n bits de 0. On obtient : I(x) : 11010110110000 Etape 2 : On divise I(x) par G(x), Le reste obtenu est : 1110 Le reste qu’on va trouver va être additionner au message I(x) On obtient I’(x) : I(x)+G(x) = 11010110111110 Réception Le Message reçu I’(x) : 11010110111110 Générateur G(x)=x 4 +x+1 : 10011 Etape 1 : le récepteur est censé connaître le polynôme générateur G(x). On divise I’(x) par G(x) Si on trouve un reste qui est nulle le message est correcte. Sinon il y a des erreurs Etape 2 : pour récupérer le message il suffit de supprimer les n derniers bits

46 WWW.SLIDEFOREST.COM 46 CRC : Cyclic Redundancy Check

47 WWW.SLIDEFOREST.COM 47 Application Exercice 1: Un code CRC permet d’associer à chaque bloc d’information de 10 bits un bloc codé de 16 bits en utilisant comme générateur g(x) = x 6 + x 5 + x 4 +1. 1) Trouver le mot de code correspondant au vecteur suivant (sachant que le bit qui correspond au plus haut degré est le plus à gauche): 100 101 101 0 Utiliser l’une des méthodes permettant le codage et détailler les étapes de calcul. 2) On reçoit le vecteur suivant (sachant que le bit qui correspond au plus haut degré est le plus à gauche) : 000 101 101 001 001 0 Ce vecteur reçu contient-il des erreurs ? 2) 1)

48 WWW.SLIDEFOREST.COM 48 Application Exercice 2 : Un codage CRC est mis en œuvre pour protéger les informations circulant sur un réseau. Il permet d’associer à chaque bloc d’information de 200bits une trame codée en utilisant comme générateur : G(x) = x 16 + x 15 + x 2 +1 1)Quelle est la longueur de la trame codée ? 2)Peut on avoir des erreurs dans une trame reçue alors que le répéteur ne les voit pas ? Donner un exemple dans le cas de l’affirmative. 1) On doit envoyer le message suivi d’un code. Selon le principe du codage CRC,le code obtient dans notre cas un espace de 16bits (la valeur d’exposant la plus grande dans le polynôme G(x)), donc le message de 200bits va être accompagné d’un code de 16bits ce qui donne une trame de 216bits. 2) La méthode du codage CRC pour la vérification du message consiste à diviser le message codé (arrivant au récepteur) par le polynôme G(x), si on obtient un 0 au reste cela signifie que le message n’a pas d’erreurs (cela veut dire que le message arrivé est divisible par G(x)). Supposons maintenant que si le message a connu des erreurs due au perturbations dans le canal, et si ce message erroné reste divisible par G(x) alors le récepteur aura 0 au reste et ne détectera pas s’il est erroné ou non.

49 WWW.SLIDEFOREST.COM 49 Application Exercice 3 : Un code CRC permet d’associer à chaque message de k bits un mot codé de 12bits en utilisant comme générateur g(x) = x 4 +x 3 +1. Ce code est mise en œuvre sur une liaison de donnée pour la protection des informations. 1) Quel est la taille du champ CRC ? 2) On reçoit le vecteur suivant (sachant que le bit qui correspond au plus haut degré est le plus à gauche) : 001 110 101 001 Ce vecteur reçu contient-il des erreurs ? Détailler les étapes de calcul nécessaires pour la prise de décision. 1) 4 bits 2)Faire la division

50 WWW.SLIDEFOREST.COM 50 Techniques de Multiplexage

51 WWW.SLIDEFOREST.COM 51 Différence entre TDMA & FDMA

52 WWW.SLIDEFOREST.COM 52 FDM : multiplexage fréquentiel

53 WWW.SLIDEFOREST.COM 53 TDM : multiplexage temporel

54 WWW.SLIDEFOREST.COM 54 Exercice CAN & TDMA MUX HV 100 200 400 II) On désire réaliser d’abord un multiplexage temporel de 4 voies BV avec différents débits. La figure suivante représente les différentes voies BV à multiplexer, les valeurs des débits binaires (en kb/s) sont indiquées à gauche. Les lignes BV sont numérotées de 1 à 4 en allant de haut en bas. 1) Quel débit doit-on avoir sur la voie HV ? 1- Chaque voie aura 250ms parcequ’un dans un cycle tous les voie devront transmettre. Alors on calcule le nombre de bits transmit dans chaque voie dans chaque 250ms. Voie 1 25kbs Voie 2 25kbs Voie 3 50kbs Voie 4 100kbs Donc 200kbs/s

55 WWW.SLIDEFOREST.COM 55 Exercice CAN & TDMA MUX HV 100 200 400 Supposons que chaque mot de 8 bits pour chacune des voies BV représente un échantillon d’un signal analogique qui a été numérisé en utilisant la technique MIC. 1) Sachant que la fréquence d’échantillonnage qui a été utilisée pour numériser les signaux analogiques est la plus petite possible selon le théorème de Shanon, quelle est la fréquence maximale dans les signaux analogiques ? 2) Quelle serait la largeur de bande du signal multiplex si l’on réalise un multiplexage en fréquence de ces signaux analogiques ? Comparer cette largeur de bande à celle nécessaire au multiplexage temporel.