SUPPORTS DE TRANSMISSION

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Jamila BAKKOURY

Les supports physiques de transmissions sont les éléments permettant de faire circuler les informations entre les équipements de transmission. On classe généralement ces supports en trois catégories, selon le type de grandeur physique qu'ils permettent de faire circuler, donc de leur constitution physique : • Les supports filaires permettent de faire circuler une grandeur électrique sur un câble généralement métallique • Les supports aériens désignent l'air ou le vide, ils permettent la circulation d'ondes électromagnétiques ou radioélectriques diverses • Les supports optiques permettent d'acheminer des informations sous forme lumineuse.

SUPPORTS DE TRANSMISSION

On peut, aussi, classifier les supports de transmission en fonction de la bande de fréquence dans laquelle ils sont exploitables.

La limitation de la bande d’utilisation provient en grande partie de l’atténuation que subit l’onde transmise dans le milieu de propagation.

Canaux guidésPaires torsadées (téléphone) 300Hz-300kHz Paires torsadées (ADSL) 26kHZ-1MHzCâble coaxial (Ethernet) 300kHz-1GHzGuide d’onde 1GHz-300GHzFibre optique 30THz-1000THz

Canaux Hertziens (exemples)VLF 3kHz-30kHzLF 30kHz-300kHzMF 300kHz-3MHzHF 3MHz-30MHzVHF 30MHz-300MHzUHF 300MHz-3GHz

SUPPORTS DE TRANSMISSION

Selon le type de support physique, la grandeur physique a une vitesse de propagation plus ou moins rapide.Exemple :Le son se propage dans l'air à une vitesse de l'ordre de 340 m/s alors que la lumière a une célérité proche de 300 000 km/s. Ex : calculer le temps de transmission (approximatif) d’une chaine de TV via un satellite de télécommunication.

SUPPORTS DE TRANSMISSION

Classification selon le mode de propagation: • les supports guidés : paires torsadées, câbles coaxiaux, fibres optiques.• Les supports non guidés : les ondes hertziennes, radioélectriques, lumineuses.

Performance d’un support de transmission (débit de transmission) : dépend de la bande passante, de l’atténuation ( la distance ) et des bruits. • Pour les supports non guidés atténuation et bruit sont très variables (conditions atmosphériques).• performance croissante : paire torsadée – câble coaxial – fibre optique.

SUPPORTS DE TRANSMISSION

PAIRE TORSADÉE

• Une paire torsadée est constituée de deux brins torsadés en cuivre, protégés chacun par une enveloppe isolante

• On distingue :– paire torsadée non blindé

– paire torsadée blindée

• Constituée d’une paire de fils électriques tournés en spirale ( pour diminuer les interférences électriques).

• Utilisée pour la communication téléphonique et les réseaux locaux.

• Inconvénients : forte atténuation du signal – sensibilité au bruit.

• Utilisation de répéteurs (régénérateurs).

PAIRE TORSADÉE

Avantages : Simplicité – coût d’installation très faible.

Caractéristiques :

• Bande passante 250 MHz • Distance entre répéteurs 1-10 km• Vitesse de transmission : 100 – 1000 Mbps. La vitesse de transmission peut atteindre 1Gbps sur des distances de 100 m.

PAIRE TORSADÉE

CABLE COAXIAL

• Grande qualité de transmission• Grande capacité (multiplexage de fréquences, ex: distribution, réception de plusieurs chaînes simultanément)

• Constitué de deux conducteurs cylindriques construits autour d’un même axe et séparés l’un de l’autre par un isolant.• utilisé pour la télévision – les réseaux locaux et à longue distance.

CABLE COAXIAL

• Peu sensible aux interférences (blindage)• Plus coûteux que les paires torsadées• Vulnérable à la détérioration de son enveloppe, principalement les infiltrations d'eau• Bande passante 350 MHz • Distance entre répéteurs 2-10 km• Vitesse de transmission : 500 – 5000 Mbps.

CABLE COAXIAL

• L’atténuation dépend du rapport entre les deux diamètres ( optimal pour un rapport de 3.6)• Avantages : Bande passante relativement importante (multiplexage de signaux) – Assez facile à installer - Résistance assez importante face aux perturbations électriques et électromagnétiques.• Inconvénients : Gros diamètre ( 1 – 1.9 cm) – assez rigide : difficultés de câblage.

CABLE COAXIAL

Cœur (10 à 85 μ m)

Gaine optique (125 μm)

Gaine plastique (250 μm)

FIBRE OPTIQUE

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• Cœur : fibre de verre ou de plastique (guide d’ondes lumineuses)• Revêtement : avec indice de réfraction tel que la lumière reste prisonnière dans la fibre.• Gaine protectrice externe : empêche les ondes lumineuses externes de pénétrer et absorbe les ondes internes échappées.

• Production du signal optique : Source lumière LASER ou LED.

FIBRE OPTIQUE

Avantages : très petites et peu coûteuses – Quelques milliers de fibres optiques dans un câble de grosseur du câble coaxial. – résistance à la corrosion - insensibles aux parasites EM.

Inconvénients : sensible à l’humidité – cœur fragile (contraintes mécaniques) –équipements encore coûteux.

Caractéristiques : • Bande passante 10 GHz • Distance entre répéteurs 10-100 km• Vitesse de transmission : 10 – 100 Gbps.

FIBRE OPTIQUE

Différentes familles de fibre optique utilisées en télécommunications.Les fibres optiques peuvent être monomodes

ou multimodes,à saut d'indice

ou à gradient d'indice.

FIBRE OPTIQUE

• Cœur très fin. • La bande passante transmise est presque infinie (>

10Ghz/km). • Fibre 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

• Grandes distances (30 km). Fréquence de transmission (Ghz). Un seul chemin par fibre. coûteuses

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FIBRES OPTIQUES MONOMODES

courtes distances (10 – 16 km). Fréquence de transmission (50 à 100 MHz). Plusieurs chemins possibles. • A saut d’indice : différents points de réflexion donc problème de dispersion des rayons lumineux. Les moins coûteuses.• A gradient d’indice : Réduction des dispersions en faisant varier l’indice de réfraction dans le cœur.

FIBRES OPTIQUES MULTIMODES

revêtement

FIBRES OPTIQUES MULTIMODES• A saut d’indice :

Cône d'acceptance

Q0 q00

z

Cœur (indice n1) r

a b

Gaine (indice n2)

n(r)

Rayon guidé

Rayon réfracté

Angle limite : n1.cos q0 = n2

ouverture numérique ON = sin Q0 = n1 sinq0 = 22

21 nn

FIBRES OPTIQUES MULTIMODES• A gradient d’indice :

Cœur : indice n(r) r

0z

a b

Gaine (indice n2)

n(r)

n1

Indice du cœur : n(r) = n12)r/a(21

CABLES A FIBRES OPTIQUES

CONNECTEURS OPTIQUES

PRINCIPAUX TYPES DE FIBRESMatériau Plastique Toute silice

Type Multimode Multimode gradient d’indice

Monomode standard

Monomode disp. décalée

Diamètrescœur / gaine (mm)

980/1000 50/125 62,5/125 9/125 7/125

Longueurs d’ondeet atténuation

Visible200 dB/km

0,85 µm – 1,3 µm3 dB/km – 0,9 dB/km

1,3 – 1,55 µm0,5 – 0,2 dB/km

1,5 à 1,6 µm0,22 dB/km

Débits et distances

10 à 100 Mb/s100 m

100 Mb/s /5 km1 Gb/s /400 m

100 Mb/s 2 km

1 à 10 Gbit/s20 à 50 km

n x 10 Gbit/smilliers de km

Mise en œuvreproblème

Facile température Assez facile Plus délicate

raccordements

Coût global Faible Assez faible Plus élevé (interfaces, connecteurs)

Applicationsprincipales

Eclairage, visualisation,

trans. données très courte

distance

Distribution, LANs hauts

débits(GE courte distance)

LANs tous débits

LANs très hauts débits,réseaux

métropolitains,longues dist.

Liaisons très longues (avec amplificateurs

et WDM)

MULTIPLEXAGE EN LONGUEUR D’ONDES (WDM)

• L'utilisation nécessite:– Un ensemble de diodes laser émettant à des longueurs d'ondes

différentes.– Des multiplexeurs/démultiplexeurs optiques pour combiner/séparer

l'ensemble des signaux optiques dans/de la fibre.

• Transmission des données entre deux stations par un signal radio

• Utilisés pour relier les différentes villes d'une même région• Nécessite des relais en moyenne tous les 50 Km pour

régénérer le signal (à cause de la courbure de la terre)• Transmission de grande capacité à faibles coûts (vs câble en

cuivre et fibre optique)• Peu être sujet au blocage à cause d'obstacles physiques tels

les immeubles en hauteur ou les montagnes

LES FAISCEAUX HERTZIENS

au-delà de 30 MHz, les ondes hertziennes se propagent en ligne droite. En dessous de 30MHz, les ondes se réfléchissent sur certaines couches de l’atmosphère, engendrant ainsi des trajets multiples de propagation. L’affaiblissement dû à la propagation en espace libre, sur une distance d, est :

Exemple: Calculer l’affaiblissement pour une fréquence porteuse de 12 GHz (d=36000 km pour un satellite géostationnaire)

LES FAISCEAUX HERTZIENS

PERTURBATIONS DES PROPAGATIONS HERTZIENNES

• Rarement en visibilité (line of sight)• Réflexions multiples dues aux obstacles, étalement temporel• Diffusions, diffractions sur les arrêtes des bâtiments• Absorption atmosphérique

Les radio communications subissent de très nombreuses perturbations qui rendent la propagation très complexe et difficilement maitrisable :

Transmission directe

diffusion

réflexion

diffraction

Tout signal radio subit le phénomène de Multi trajet. Le signal reçu résulte de la somme de tous les signaux directs, réfléchies et diffractées. Il est à l’origine d’évanouissements ou fading.

Chacun de ces signaux va posséder des caractéristiques différentes (temps d’arrivée, angle d’incidence, amplitude, phase, fréquence, polarisation).

Les différentes contributions arrivent à des instants différents. L’ensemble de ces contributions (principalement la différence de phase)

donne lieu à des évanouissements sélectifs en fréquence importants (de 2 à 30 dB).

Évanouissements sélectifs en fréquence

transmission Diffusion / diffraction

réflexion

temps

Signal reçu

seuilTrajets multiples

fréquence

Fonction de transfert

seuil

fade

Impulsion

Plusieurs impulsions

Signal réparti sur plusieurs impulsions

PERTURBATIONS DES PROPAGATIONS HERTZIENNES

• Satellites géostationnaires (3600 km d’altitude)• Les stations terrestres envoient les signaux au satellite qui les retransmet.• Il y a réception du signal, amplification, changement de fréquence et retransmission vers la terre.• Toutes les stations qui «voient » le satellite peuvent se brancher.• Durée de vie limitée des satellites (remplacement coûteux).

SATTELITES