Transmission physique de l’information - .Transmission physique de ... (faisceau...

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  • Chapitre 2

    Transmission physique de

    linformation

    Le rle de la couche physique est de transformer une suite de bits en signaux (et

    inversement) pour les adapter au canal de communication et les transmettre dune machine

    une autre. Les bits transforms reprsentent des informations numrises (codes) tel que

    le code ASCII pour les textes, avi pour le multimdia, ...etc.

    La couche physique dtermine la faon selon laquelle les bits sont transports sur le

    support physique. Elle permet dintroduire les bits 0 et 1 sur le support sous une forme

    spcifique, reconnaissable par le rcepteur. Plusieurs composants sont utiliss dans cette

    couche, comme les modems, multiplexeurs, concentrateurs, etc. Ce chapitre tudie les sup-

    ports de transmission et leurs caractristiques ainsi que les mthodes utilises pour trans-

    mettre linformation sur ces supports.

    2.1 Modes de transmission

    Les blocs dinformations transmis sur des fils peuvent ltre en parallle ou en srie.

    2.1.1 Transmission en parallle

    Dans la transmission parallle, les bits dune mme entit (octet, mot, ...) sont envoys

    sur des fils distincts pour arriver ensemble destination. On peut avoir 8, 16, 32 ou 64 fils

    parallles.

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  • La transmission parallle pose des problmes de synchronisation cause des dphasages

    possibles entre les diffrents fils. Cest pour cette raison que ce mode nest utilis que sur

    de trs courtes distances tel que le bus dun ordinateur.

    2.1.2 Transmission en srie

    Dans ce mode de transmission, les bits sont mis les uns aprs les autres. Cest le mode

    utilis dans la rseaux informatiques, il peut tre asynchrone ou synchrone.

    2.1.2.1 Transmission asynchrone

    La transmission peut tre effectue nimporte quand, et ne dpend pas dintervalles de

    temps prcis. Le rcepteur commence la rception larrive dun bit START et la conclue

    larrive dun bit STOP

    2.1.2.2 Transmission synchrone

    Dans la transmission synchrone, lmetteur et rcepteur sont daccord sur un intervalle

    de temps lmentaire constant qui se rpte sans cesse. Lmetteur transmet en dbut

    dintervalle pour une dure dun intervalle par information (ex : 1 bit)

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  • Ce mode est utilis pour les trs hauts dbits

    2.1.3 Transmission en simplexe

    Dans certains cas dchange dinformation une partie est toujours mettrice et lautre

    est toujours rceptrice. Les donnes circulent toujours dans le mme sens. Lexploitation

    du canal de transmission est appele dans ce cas en simplexe.

    2.1.4 Transmission en half duplex

    Dans la transmission en semi-duplex (half-duplex), le canal est exploit lalternat

    pour lmission : les deux parties mettent tous les deux mais pas en mme temps.

    2.1.5 Transmission en full duplex

    La transmission en full-duplex est bidirectionnelle simultane. Cela est possible en

    partageant la bande passante et affecter une partie pour un sens et lautre pour lautre

    sens.

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  • 2.2 Signal transmis

    Le signal est le vhicule dinformation entre deux quipements. Il se propage dans un

    canal (liaison), matriel ou immatriel sous forme donde lectromagntique ou lumineuse.

    Le signal est une forme ondulatoire rsultant de la propagation dun phnomne vibratoire.

    Selon la grandeur physique que lon fait varier, trois types dondes sont utilises :

    ondes lectriques (cbles, fils, ...),

    ondes radio (faisceau hertzien, satellite),

    ondes lumineuses (fibres optiques, infrarouge).

    Dans le cas le plus simple une onde est exprime par une sinusode :

    y(t) = Asin(2ft + ') ;

    O A est lamplitude, f la frquence et ' la phase.

    Les signaux peuvent tre de forme analogique ou numrique, les signaux analogiques

    sont utiliss gnralement pour les longues distances, et les signaux numriques pour les

    courtes distances.

    2.2.1 Signal analogique

    Un signal analogique est caractris par une variation continue, les niveaux de valeurs

    sont proportionnels aux valeurs de linformation (son, image).

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  • 2.2.2 Signal numrique

    Le signal numrique est caractris par une forme carre, une variation discontinue et

    un faible nombre de niveaux de valeurs fixs.

    2.3 Caractristiques dune ligne de communication

    Certaines caractristiques physiques des supports perturbent la transmission. La connais-

    sance de ces caractristiques (la bande passante, la sensibilit aux bruits, les limites des

    dbits possibles) est donc ncessaire pour fabriquer de bons signaux, cest--dire les mieux

    adapts aux supports utiliss.

    2.3.1 La bande passante

    La bande passante dune voie est la plage de frquence sur laquelle la voie est capable de

    transmettre des signaux sans que leur affaiblissement soit trop important. Elle est dfinie

    par :

    W = fmax

    fmin

    O fmin

    est la frquence transmise la plus basse et fmax

    la plus haute.

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  • Lorsquon parle de la bande passante, on indique une largeur dintervalle sans prciser

    les bornes de cet intervalle. Par exemple, la largeur de bande de la ligne tlphonique est

    3100Hz.

    2.3.2 Rapidit de modulation

    La rapidit de modulation R, exprime en bauds, indique le nombre de symboles trans-

    mis par unit de temps. Si reprsente la dure (en secondes) de lintervalle de temps

    sparant deux valeurs significatives du signal, alors :

    R = 1 bauds

    Pour un support de transmission, la rapidit de modulation maximale dpend de sa

    bande passante (critre de Nyquist). La rapidit de modulation maximale Rmax

    est gale

    au double de la frquence la plus leve disponible sur le support :

    R

    max

    = 2Fmax

    2.3.3 Capacit de transmission dune voie

    La bande passante dtermine directement la capacit de transmission dune voie en

    bauds :

    C = 2W (bauds)

    Shannon, en 1949, a prouv que la capacit dun canal de transmission ntait pas seulement

    limite par la bande passante mais aussi par le rapport Signal/Bruit :

    C = Wlog2(1 + SN

    )

    O C est la capacit en bits/seconde, W la largeur de bande passante en Hz et S/N

    reprsente le rapport signal sur bruit de la voie. Souvent ce rapport est donn en dcibels

    tel que :

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  • (S/B)db

    = 10log10( SB

    )

    2.3.4 Taux derreur

    Il reprsente la probabilit de perte ou daltration dune information (1 bit). On peut

    la mesurer en calculant pendant un temps significatif le rapport du nombre de bits errons

    sur le nombre de bits mis.

    2.3.5 Dbit binaire

    Le dbit binaire D est le nombre de bit transmis par unit de temps. Par exemple 512

    Kbits/s ou 1 Gigabit/s.

    La relation liant la rapidit de modulation au dbit binaire est exprim par la formule :

    D = R log2(V )

    O V dsigne la valence du signal reprsentant le nombre des tats significatifs que peut

    prendre le signal.

    Une valence de valeur V permet le transports de P (bits) = log2V chaque baud. Par

    exemple, pour des modulations simples (des signaux de valence 2) chaque intervalle

    transporte 1 bit. Les valeurs numriques du dbit binaire et de la rapidit de modulation

    sont alors gales (R = D).

    Exercice : Si la dure dun bit est 20ms, quel est le dbit binaire ?

    2.3.6 Dlai de propagation Tp

    Cest le temps ncessaire un signal pour parcourir un support dun point un autre.

    Ce temps dpend de la nature du support, de la distance, de la frquence du signal,...etc.

    2.4 Supports de transmission

    Les supports de transmission sont nombreux et se divisent en deux familles : les supports

    guide physique et les supports sans guide physique. Les supports guide physique, comme

    les paires torsades et les cbles coaxiaux, sont les plus anciens, les plus largement utiliss

    et servent transmettre des courants lectriques. Les supports de verre ou de plastique,

    comme les fibres optiques, transmettent de la lumire, tandis que les supports sans guide

    physique des communications sans fil transmettent des ondes lectromagntiques et sont

    en plein essor.

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  • 2.4.1 Supports guide physique

    Cest des supports qui utilisent les cbles de diffrents types pour transmettre linfor-

    mation.

    2.4.1.1 Paires torsades

    La paire torsade ou enroule (twisted) est constitue de deux conducteurs identiques

    torsads. Lenroulement rduit les consquences des parasites provenant de lenvironne-

    ment. Lutilisation la plus courante de la paire torsade est le raccordement des usagers au

    central tlphonique (norme RJ11 : Registered Jack). Les rseaux locaux informatiques, o

    les distances se limitent quelques kilomtres, utilisent la norme RJ45 utilisant des cbles

    contenant 4 paires torsades.

    Le raccordement des cbles RJ45 se fait travers les connecteurs RJ45 permettant de

    connecter les fils selon le schma suivant :

    La fabrication manuelle des cbles RJ45 se fait par un pince spciale appel "pince

    RJ45".

    Le principal inconvnient des paires torsades est laffaiblissement des courants trans-

    mis. Elles utilisent souvent, intervalles rguliers, des lments appels rpteurs qui r-

    gnrent les signaux transmis.

    Pour les rseaux locaux dentreprise, la paire torsade peut suffire. Ses avantages sont

    nombreux : technique maitrise, facilit de connexion et dajout de nouveaux quipements,

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  • faible cot ainsi quelle peut tre utilise en point point ou en diffusion. Il existe, gn-

    ralement trois types de cbles :

    UTP (Unshielded Twisted Pairs) : cble paires torsades non blindes et non cran-

    tes. Parfois utilis pour la tlphonie, pas recommand pou