chapitre4_Multiplexage

27/05/2010

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cole Marocaine des Sciences de lIngnieur

Introduction aux R & T

2me anne Rseaux et TlcomsMultiplexage des Signaux

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S. ELFILALI

2009/2010 Multiplexage des signaux

PLAN Introduction

Multiplexage Frquentiel FDM

Multiplexage Temporel

Multiplexage Statistique

2009/2010 Multiplexage des signaux S.ELFILALI2

Multiplexage en longueur donde

Exercices

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Introduction

Quest ce que le multiplexage?Dfinition :Dfinition : Technique visant transmettre simultanment

plusieurs signaux indpendants sur un mme support de transmission Multiplexer : action de consolider plusieurs signaux en


Multiplexer : action de consolider plusieurs signaux en un seul signal

Dmultiplexer : action de sparer un signal en plusieurs signaux

Principe

Introduction

Partager le mme canal de communication.

Pourquoi le multiplexage? Optimise lutilisation de Bande PassanteOptimise lutilisation de Bande Passante

multiplexeur multiplexeur

voiebasse vitesse voie

basse vitesse

voiehaute vitesse

ETCD ETCD


Optimise l utilisation de Bande PassanteOptimise l utilisation de Bande Passante Exemple :Exemple : Fibre Optique : W Fibre Optique : W 1 GHz1 GHz Communication tlphonique Communication tlphonique ~ 30 Kb/s~ 30 Kb/s

999970 Kb/s 999970 Kb/s perdus !perdus ! Intrt : point de vue conomique.

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Types de multiplexage

Le partage de la ligne haut dbit peut tre effectu par une technique de : Multiplexage Frquentiel

(FDM : Frequency Division Multiplexing) Multiplexage Temporel

(TDM : Time Division Multiplexing)


( p g) Multiplexage Statistique

Le Multiplexage Frquentiel

Le multiplexage frquentiel : FDM(Frequence Division Multiplexing)

consiste : partager la bande de frquence disponible en

un certain nombre de canaux ou sous-bandes plus troits.


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Le multiplexage frquentiel consiste :


affecter en permanence chacun de ces canaux un utilisateur ou un usage exclusif.

A chaque interlocuteur ou chaque message est allou


A chaque interlocuteur , ou chaque message, est allou une bande de frquence .

Pour limiter les interfrences, une bande de garde est ncessaire entre chaque canal.

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Exemple de multiplexage frquentielLe Multiplexage Frquentiel


Exemple : multiplexage frquentielLe Multiplexage Frquentiel


Pour viter le mlange, on assure 100 Hz de bande de garde.

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Utilisation :Utilisation :


sur les lignes tlphoniques les liaisons physiques en paires torsades ======> accrotre le dbit.

Problmatique :Problmatique :

Coteuse


Coteuse peu efficace limite en vitesse.

=====> utilise pour de courtes distances.

Le Multiplexage Temporel ou TDM (Time Le Multiplexage Temporel

Division Multiplexing) consiste : affecter un utilisateur unique la totalit de la

bande passante pendant un court instant et tour de rle pour chaque utilisateur.


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Le multiplexage temporel peut tre synchrone ou asynchrone. Les quanta de temps gaux sont allous chaque quipement.

Le Multiplexage Temporel

Les quanta de temps gaux sont allous chaque quipement. Permet d'chantillonner les signaux des diffrentes voies basse vitesse Permet de les transmettre successivement sur la voie haute vitesse Permet de leur allouer la totalit de la bande passante et ce, mme si celles-ci ne possdent pas de donnes mettre.


Mme si un quipement n'a rien transmettre, son t d t l i t i O t di 'il

Le Multiplexage Temporel

quantum de temps lui reste acquis. On peut dire qu'il y a synchronisation entre les quipements et le multiplexeur.===> Ce type de multiplexage est dit synchrone.


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Exemple1 :Exemple1 : Le groupe primaire du RTC

Multiplexage temporel

correspond un multiplexage de 12 voies.

3100 H 900 H


3100 Hz 900 Hz

60 KHz 108 KHz

Exemple 2 :Exemple 2 : MIC Modulation par Impulsions Codes. La voix humaine est numrise sous la forme dun signal 64

Multiplexage Temporel

La voix humaine est numrise sous la forme d un signal 64 kbit/s, 64000bits--------------> 1s 8 bits------------------ > x? X=8*1/640000=0.000125s

1 octet transmis toutes les 125 s, puis cod en bande de base. En Europe, on multiplexe temporellement 30 voies. Le signal multiplex contient 30 intervalles de temps ou IT

contenant chacun i l j t l t d h i ti (d


une voie auxquels on rajoute un lment de synchronisation (dans lIT 0)

et un lment de signalisation (en gnral dans lIT 16). On obtient donc un total de 32 IT et un dbit brut de

32x64=2048 kbit/s capable de transporter 30 communications.

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Le modle OSI de lISOMultiplexage Temporel

Exemple :Exemple :


Le multiplexage statistique reprend les caractristiques du multiplexage temporel la diffrence prs qu'il ne

Le Multiplexage Statistique

du multiplexage temporel, la diffrence prs qu'il ne transmet sur la voie haute vitesse uniquement les voies basse vitesse comportant des donnes.


la ligne haute vitesse ne transmettant pas les blancs les performances ne sont meilleures qu'avec un

multiplexage temporel.

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Avantage :Avantage :

Le Multiplexage Statistique

Utilisation d une voie d acheminement du signal composite dont le : dbits (Dt) est infrieur la somme des dbits des

voies relies au multiplexeur (S Di), => trs utilis pour les lignes spcialises


p g ppermanentes

Il est possible de multiplexer plusieurs voies dj multiplexes si le support est capable de transmettre des dbits plus levs

Hirarchie de Multiplexage

support est capable de transmettre des dbits plus levs. => une hirarchie de multiplexage Plsiochrone


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IT, Trame, signalisation et synchronisation

Le TDM est bien adapt aux rseaux inumriques.

Dans le cadre du multiplexage temporel synchrone, un ensemble d'ITs (Intervalle de Temps) sont regroups pour former une TrameTemporelle. L'information d'un canal est vhicule dans un IT qui est affect un canal


vhicule dans un IT qui est affect un canal de communication. L'ensemble des ITs rservs pour un canal constitue le canal temporel.

Deux problmes se posent:


Comment assurer la synchronisation entre quipements ?

Comment transmettre la signalisation ?


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===> rserver des bits pour la synchronisation: soit 1lment de synchronisation au dbut de chaque trame, soitun bit au dbut de chaque trame dont la valeur seraalterne (0...1...0....1...).


Comment transmettre la signalisation ?


Signalisation :des informations de service. Elles concernent la gestion de la transmission.

La transmission de la signalisation peut tre effectue : it ff t t l t l (Si li ti H B d


soit en affectant un canal temporel (Signalisation Hors Bande des utilisateurs)

soit en utilisant des bits des diffrents canaux temporels des utilisateurs (Signalisation Dans la Bande).

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Combinaison de techniques de multiplexage

L t h i d lti l t i t Les techniques de multiplexage ne sont pas ncessairement utilises isolment.

Dans le cas pratique du GSM, l'oprateur alloue une srie de canaux frquentiels. Ces canaux sont ensuite partags entre utilisateurs par

multiplexage rpartition temporelle. On parle de technique FD/TDMA.


On parle de technique FD/TDMA. il y a sparation des bandes de frquence suivant que le

signal va de la station de base vers l'utilisateur ou l'inverse.

FRQUENTIEL+TEMPOREL


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Multiplexeur en longueur dondeWDM

La technologie WDM est ne de l'ide d'injecter simultanment dans la mme fibre optique plusieurssimultanment dans la mme fibre optique plusieurs trains de signaux numriques la mme vitesse de modulation

chacun une longueur d'onde distincte. A l'mission, on multiplexe n canaux au dbit nominal

D,


la rception, on dmultiplexe le signal global n x D en n canaux nominaux.

Multiplexage en longueur donde : WDM


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LITU-T G.692 a dfini un peigne de longueurs d'onde autorises dans la seule fentre de transmission 1530-1565 nm.

Multiplexage en longueur donde : WDM

l'espacement de la technologie WDM est normalis en nanomtre (nm) ou en Gigahertz (GHz) entre deux longueurs d'onde permises de la fentre : 200 GHz ou 1,6 nm 100 GHz ou 0,8 nm.

La technologie WDM est dite dense (DWDM) l'espacement utilis est gal ou infrieur 50 GHz (0,4 nm) permettent d'obtenir respectivement 80 canaux optiques


permettent d obtenir respectivement 80 canaux optiques. La technologie WDM est dite ultra dense (U-DWDM) : l'espacement utilis est gal ou infrieur 25 GHz (0,2 nm)

permettent d'obtenir respectivement 80 et 160 canaux optiques. permettent d'obtenir respectivement 160 canaux optiques.

Exercices

Exercice 1:Exercice 1: Multiplexage frquentiel4 trains d'information analogique sont multiplexs

sur une ligne tlphonique de bande passante 400 - 3100 Hz.

La bande passante de chaque train est de 500 Hz. Expliciter le processus de multiplexage


Expliciter le processus de multiplexage.

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Solution 1Solution 1::S h t l' 4 dfi i l l 400 3100 H t

Exercices

Sachant que l'on a 4 canaux dfinir sur la plage 400-3100 Hz, on peut dcouper celle-ci de la manire suivante:

Les quatre trains d'information sont affects chacun un canal, Le multiplexeur mlange les frquences ; le dmultiplexeur, l'aide de filtres permet la sparation de quatre


p , p p qtrains.

Exercice2:Exercice2: Multiplexage Temporel

Exercices

3 lignes sont multiplexes sur une liaison commutation de paquets de longueur 1200 bits. Chaque ligne transporte des messages de longueur

respective : 3600 bits, 12000 bits, 4800 bits. Le dbit de la liaison commute est de 4800 bits/s.


Dcrire le processus de multiplexage.

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Solution 2Solution 2 Les trois messages M1 M2 M3 correspondent

Exercices

Les trois messages M1, M2, M3 correspondent respectivement 3, 10, 4 paquets.

Le multiplexage correspond l'intercalage des paquets:


Le dbit par message est le dbit nominal divis par trois, soit 1600 bits/s.

Exercice 3:Exercice 3: Un central ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line) collecte un certain nombre de connexions

Exercices

Subscriber Line) collecte un certain nombre de connexions et les fait transiter sur une fibre optique vers un autre central.

La fibre optique a un dbit de 4 Gbits/s. Le fournisseur de connexion ADSL fournit un dbit de 512

kbits/s.


Combien le central peut-il supporter de connexions simultanes en utilisant un multiplexage temporel ?

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Solution 3Solution 3Exercices

(4*1000*1000)/512 = 7812 connexions.


Exercices Exercice 4Exercice 4 On veut multiplexer 6 voies BV de dbits binaires diffrents sur une voie HV. p

Le mode de multiplexage choisi est le multiplexage temporel par caractre. Les lignes BV fonctionnent en mode asynchrone et transmettent des caractres de 8 bits + 1 Start + 1 Stop.

Les caractres des lignes BV sont dbarrasses des bits Start et Stop avant mission sur la voie HV. Nous supposerons que la longueur des IT de service est identique a celle des IT de donnes.


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Exercices Exercice 4Exercice 4

1. on suppose que ce sont les voies les plus lentes qui imposent le rythme des trames. proposer une solution daffectation des IT pour une transmission de signalisation hors-bande.

i i i d i li i d l b d


2. Mme question pour une transmission de signalisation dans la bande. 3. Calculez lefficacit du multiplexage dans le cas dune transmission de

signalisation hors bande. 4. Mme question pour une transmission de signalisation dans la bande.

Solution :Solution : 1 Dans tous les cas un IT est affect au verrouillage de trame

Exercices

1. Dans tous les cas, un IT est affect au verrouillage de trame. Ici, la signalisation est hors bande, donc un des IT est attribu la

signalisation. Enfin lorsquon parle dun dbit de 100 bit/s, toute linformation ne

passe pas dans la voie haute vitesse, puisque les bits Start et Stop sont enlevs.

Pour chaque groupe de 10 bits sur la voie basse vitesse, seulement 8 bits passent sur la voie haute vitesse.


bits passent sur la voie haute vitesse. Donc le dbit dinformation passant la voie haute vitesse est de :

100*8/10= 80bit/s pour les voies 1, 2 et 3, 200*8/10= 160bit/s pour les voies 4 et 5 et 300*8/10=240bit/s pour la voie 6.

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Ce sont les voies les plus lentes qui imposent le rythme des trames. On affecte un IT aux voies BV les plus lentes (1, 2 et 3) Mais dans ce cas, il

Exercices

faut attribuer 2 IT aux voies 4 et 5 et 3 IT la voie 6

Ainsi chaque trame comporte 12 IT. Chaque IT comporte 8 bits. Donc chaque trame comporte 12*8=96 bits.

Un dbit de 80 bit/s correspond 80/8 car/s. fe= 10s-1 = rythme


p y Or chaque trame de la voie HV contient un caractre de la voie 1. Donc sur la voie HV, les trames se succdent un rythme de 80/8

trames par secondes. A un rythme de trames par secondes, on obtient sur la voie HV, un

dbit binaire de 12 * 8 * 80/8 = 960 bit/s.

Lorsque la signalisation est dans la bande, alors : Aucun IT nest consacr la signalisation

Exercices

Aucun IT n est consacr la signalisation Les IT comportent non plus 8 mais 9 bits. Chaque trame comporte 11 IT, qui, chacun comportent 9 bits. Donc chaque trame comporte 11*9=99bits. Avec un rythme de

80/8 trame/s on obtient sur la voie HV 99*80/8 =990 bit/s.

Nous allons calculer lefficacit pour chacune des trois solutions l ti 1


proposes la question 1. Lefficacit : est la somme des dbits binaires des voies BV (moins

les bits Start et Stop) divis par le dbit binaire total de la voie HV.

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Mme chose pour le cas o la signalisation est Exercices

dans la bande


Exercice 6Exercice 6 La trame MIC permet de multiplexer plusieurs voies 64 Kbits/s

Exercices

La trame MIC permet de multiplexer plusieurs voies 64 Kbits/s. Sachant que la trame MIC correspond un dbit de 2 Mbits/s,

combien de voies peuvent-elles ainsi tre multiplexes dans une trame MIC ?


Une application particulire, comme la visioconfrence, ncessite un dbit de 192 Kbits/s. Indiquer comment, avec une trame MIC, il est possible datteindre ce dbit.

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Solution 6

Exercices

a) Le nombre de voies (appeles IT) est 2 Mbits/s /64 Kbits/s = 32 voies ( en fait 2 sont utilises pour la gestion de la liaison)

b) Il suffit de prendre 3 canaux (3 IT) de la trame MIC


trame MIC.

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