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Supports de transmission

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Supports de transmission

• Les câbles électriques– Les paires torsadées– Les coaxiaux

• La fibre optique

• L’espace hertzien

• Le CPL

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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

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Les paires torsadées

• Avantages :– 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

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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

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Les paires torsadées : catégories• Catégorie 1

– 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.

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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.

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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.

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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

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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

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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

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Les câbles coaxiaux : Caractéristiques techniques

Nom Couleur Impédance

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 50 Rigide 83,6 4,57 6 dB/185m à

5 MHz

Cheap Ethernet

jaune 50 19 brins

de 0,2

5,46

RG 58

Thin Ethernet

10 Mb/s

gris 50 Rigide 78,8 36dB à 400

MHz

150dBà 3 GHz

Câble T.V Blanc 75 Rigide . 7,2

Débit paires torsadées et coaxial

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Sigle Dénomination Câble Connecteur Débit Portée

10Base2Ethernet mince(thin Ethernet)

Câble coaxial (50 Ohms) de faible diamètre

BNC 10 Mb/s 185m

10Base5Ethernet épais(thick Ethernet)

Câble coaxial de gros diamètre (0.4 inch)

BNC 10Mb/s 500m

10Base-TEthernet standard

Paire torsadée (catégorie 3) RJ-45 10 Mb/s 100m

100Base-TXEthernet rapide(Fast Ethernet)

Double paire torsadée (catégorie 5)

RJ-45 100 Mb/s 100m

1000Base-T Gigabit Ethernet

4 paires de fils de cuivre Cat5e

RJ-45 1 Gb/s 100m

10GBASE-T10 Gigabit Ethernet

4 paires de fils de cuivre Cat6e , 6a ou 7

RJ45 10 Gb/s 100m

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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

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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.

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Composition

• Constitution d’une fibre optique multimode

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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.

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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

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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.

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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

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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. 

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Propagation de la lumière dans les trois types de fibres

• L’angle initial est appelé angle d’injection

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Atténuation et dispersion

• L’atténuation est constante quelle que soit la fréquence.

• Seule la dispersion limite la bande passante

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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

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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

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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

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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

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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

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Sigle Dénomination Câble Débit Portée

100Base-LX Ethernet Gigabit Fibre optique multimode 100 Mb/s412 m en « half-duplex »2 km en full-duplex 

1000Base-LX Ethernet GigabitFibre optique monomode ou multimode

1000 Mb/s 5 km

1000Base-SX Ethernet Gigabit Fibre optique multimode 1000 Mbit/s 550m

10GBase-SREthernet 10Gigabit

Fibre optique multimode 10 Gbit/s 500m

10GBase-LX4Ethernet 10Gigabit

Fibre optique multimode 10 Gbit/s 500m

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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

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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

104 104

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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

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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)

• Bande 2,4 GHz

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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

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.

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Débits Wifi

StandardBande 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) 2.4 GHz 54 Mbit/s 100 m

WiFi G+ (802.11g+)

2.4 GHz108 Mbit/s 100 m

WiFi n (802.11n)2.4 GHz5 GHz

270 Mbits/s300 Mbits/s

150 m

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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.

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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

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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

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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)

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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.

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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.

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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.

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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 ».

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CPL : Connecteurs

CPL: Débits

• 2007 : Comtrend atteint 400 Mbits/sec

• La plupart des offres tournent à 200 Mbit/s

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Satellite

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Débit théorique / débit réel

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• 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

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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