b11_généralités

8/7/2019 B11_Gnralits

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6 janvier 2004 Cours B11Transmission des Tlcommunications

1

CNAM

Gnralitssur les

Supports de Transmission

Lvolution des rseaux de

transmission des origines nosjours


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2

CNAM

Qu'appelle-t-on"Tlcommunications" ?

On entend par "Tlcommunications" toutetransmission, mission ou rception de

signaux, d'crits, d'images ou derenseignements de toute nature, par fil,

optique, radiolectricit ou autres systmeslectromagntiques.


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3

CNAM

Un bref historique

1792 Le tlgraphe de Chappe1838 Le tlgraphe de Samuel Morse1878 Le tlphone de Graham Bell1920 La TSF1932 La Tlvision1983 Internet1992 Le GSM


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4

CNAM

Vocabulaire Un Erlang correspond un taux d'occupation de 100 % pour un organe.

Une expression en dB est toujours un rapport de puissance. La bande passante est la plage de frquences dans laquelle un signal estattnu de moins de 3 dB (facteur 1/2).

Un dbit en Bauds exprime l'inverse de la priode du signal modul. Le calcul du budget de liaison est prvisionnel. Le bilan de liaison estmesur aprs ralisation.

Le calcul de la disponibilit d'un systme permet de choisir unearchitecture.

La voix humaine dans un tlphone ne dpasse 2 mW que pendant 1 %du temps pour 1% des locuteurs.


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CNAM

Evolution des technologies1906 Invention de la triode

1915 Premire liaison avec amplificateurs

1938 Principes de la numrisation

1948 Dcouverte de leffet transistor

1950 Dcouverte de leffet laser

1962 Premire liaison numrique

1971 Invention du microprocesseur


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6

CNAM

Deux thoriciens

Erlang :Les probabilits et le dimensionnement

Shannon :Lchantillonnage

La thorie de linformation


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7

CNAM

Thorie de l'Information

Capacit d'un canal de transmission

C = W log2 1+S

B


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8

CNAM

L're du transistor

De la galne au transistor molculaire


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9

CNAM

Nombre de transistors sur une puce

102

103

10

4

105

106

107

108

109

1970 19851975 1980 1990 20001995


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10

CNAM

volution de la largeur du trait

0,1

0,2

0,3

0,5

1

2

3

5

1970 19851975 1980 1990 20001995

m

65 nm en 2004 pour une SRAM de 4 MBit


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CNAM

Reprsentation d'un circuit intgr (1)

Porte NAND

4 transistors, 4 rsistanceset une diode.

La surface normale de ceschma est de l'ordre de

20 cm2

Vcc

0V

A

B Y = AB


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CNAM

Reprsentation d'un circuit intgr (2)

100 transistors A4 (5 dm2)

100 000 transistors 50 m2

100 000 000 transistors 5 ha

La reprsentation physique est impossible

CNAM


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CNAM

volution du volume des quipements

Pour une mme fonction,

s'il fallait, en 1980, un volume de

300 litres,

en 2 000, il n'en fallait plus qu'

un seul.Bien sr, le prix des quipements a suivi la mme tendance.

CNAM


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14

CNAM

Les fonctions de base de la transmission

Comment transmettre un message tlgraphique ?

Comment transmettre la voix humaine ?

CNAM


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CNAM

Les rseaux classiques

Objectifs :

Transmettre la voix

Transmettre des donnes

Structure :

Rseau d'accs : raccordement des abonnsRseau structurant : les liens entre autocommutateurs

CNAM


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16

CNAM


Le rseau tlphonique :

Commutation et transmission

CNAM


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17

CNAM

La commutation

C'est la fonction qui permet l'tablissement des circuitsncessaires la communication par l'analyse de la numrotation etl'change de signalisation entre autocommutateurs.

Les connexions sont tablies pour la dure de la communication.

CNAM


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18

CNAM

La transmission

C'est la fonction qui transporte les signaux de parole etde donnes par le moyen de cbles paires torsades, pairescoaxiales ou fibres optiques ou par voix hertzienne.

Elle fait appel des liaisons point point tablies pour ladure des communications.

CNAM


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19

CNAM


Rappels sur le poste tlphonique et le joncteur d'abonn

CNAM


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20

CNAM

Le poste tlphonique

C'est le terminal de base.

Il comporte :

un micro aliment en courant continu par la ligne

un couteur passif

un dispositif de sonnerie aliment en courant alternatif par la ligne

un dispositif de numrotation

CNAM


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21

CNAM

Schma du poste tlphonique

Cadran

160

2x330 +150

1 F

2 FCrochet

7 230 sp.

2

70 sp.

51 440 sp.

23 650 sp.

Micro

Sonnerie

0,15 F

680

couteur

CNAM


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22

Passage 2 fils / 4 fils

600

10k

10k

-

+

CNAM


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Caractristique dun joncteur Z

5

10

15

20

25

mA

5 10 15 20 25 V

18

Charge de 650

Pente d'environ 200

28

Limite pour la dtection deboucle

Charge de 1400 Valeur garantie pour la dtection de

boucle

Charge de 1100

19

Valeur garantie de fonctionnement d'un posteS63

CNAM


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Structure du rseau tlphonique

Le rseau d'accs permet de raccorder les abonns : ilcorrespond en gros la boucle locale.

Le rseau interurbain est un ensemble de grandes artres detransmission, reliant des autocommutateur de transit entre eux

selon un maillage dpendant du trafic support : il correspond aurseau structurant.

CNAM


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25

! !

CAA

CTS

CL

CTP CTP

CTPCTP

CTS

CAA

CTS

CL

Rseau d'accs

Rseauinterurbain

Faisceau decircuitsUn circuit tlphonique permet

d'couler une communication. Unfaisceau comprendra autant decircuits que le dimensionnement lerequiert.

Structure dun rseau tlphonique

classique

CNAM


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26

Description d'une communication7 phases :

Dcrochage du demandeur

Envoi de la tonalit

Numrotation

Acheminement

Retour d'appel

Dcrochage du demand

Raccrochage

CNAM


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27

Acheminement des communications

Pour acheminer une communication, il faut :

Analyser la numrotation du demandeur.

Trouver le circuit correspondant l'analyse qui est faite.Lui associer un type de signalisation et un palier de taxation.

Le choix du circuit correspond celui de l'autocommutateur detransit le mieux plac pour obtenir le demand.

CNAM


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28

Erlang

Il a tabli les deux lois de probabilit fondamentales dansle dimensionnement des systmes tlphoniques. Ces loisrelient entre eux le nombre d'organes, le trafic couler et letaux de perte ou la probabilit d'attente.

Comme toutes les lois de probabilit, elles s'appliquentdans des conditions qui doivent absolument tre respectessi l'on ne veut pas aboutir des aberrations.

CNAM


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29

La boucle locale

Elle va de l'abonn l'autocommutateur de rattachement.

CNAM


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30

La boucle locale cuivre

Autocommutateur

V H

Rpartiteurprincipal

!

Les liens quipement - Rpartiteur et Cble- Rpartiteur sont figs la ralisation.

JarretireTte de cble

CNAM


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31

La boucle locale cuivre

Rpartiteur principal Sous-Rpartiteur

!

Transport Distribution

Raccordement

Boite de distribution

Cble forte capacit448 paires

Cble capacit moyenne56 paires

Cble faible capacit14 paires

CNAM


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32

La boucle locale : nouveau service

Autocom

V H

!

Les liens quipement - Rpartiteur etCble - Rpartiteur sont figs laralisation.

Tte de cble

Modem ADSL

Serveur!

CNAM


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Le rseau structurant

Entirement passif l'origine

Apparition des premiers amplificateurs en 1915

Apparition des systmes courants porteurs en 1938 Apparition des systmes numriques sur cuivre en 1965

Apparition de la fibre optique en 1978

CNAM


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34

L'quation des tlgraphistes

Cette quation permet de calculer le courant et la tension en tout point d'une ligne

L dz

C dzG dz

R dz

dz

2V

z2

LC2V

t2

RC + LG( )V

t

RGV = 0

CNAM


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35

Interprtation

On trouve le rsultat suivant pour la tension dans le casd'une ligne infinie et d'un gnrateur sinusodal:

V(z) est donc la combinaison d'une attnuation

et d'un dphasage

V(z) = V0eze j(tz)

ez

e jz

CNAM


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36

La "pupinisation"

Frquence

Cble aprscompensation

Cble seul

Affaiblissement

Utilisation

3 kHz

1 mile

CNAM


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37

Le support cble

Transmission analogique par courants porteurs

CNAM


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38

Multiplex 12 voies

courants porteurs

300 3 400 f (Hz)

12 60 f (kHz)

CNAM


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39

Le support hertzien

Les stations sont tablies sur les points hauts, gnralementpour des liaisons vue.

Pour une bonne propagation, il faut que le premier ellipsodede Fresnel soit dgag.

CNAM


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40

Dgagement du premier ellipsode

de FresnelL1 L2

r

A B

soit le facteur21

21

LL

LLA

+=

Le rayon r a pour grandeur Ar =

et donc )LL(r 21max2

1+= au milieu de AB.

CNAM


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41

Une formule amusante

D

hCourbure terrestre

Dmiles=2 hmtres

CNAM


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42

Attnuation d'un canal radio

Attnuation en espace libre

AdB = 20log 4 d

CNAM


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43

Le premier tournant

La numrisation du rseau :

La hirarchie plsiochrone, multiplexage "hard"

La hirarchie synchrone, multiplexage "soft"

CNAM

Le tournant des annes 1975


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Le tournant des annes 1975

Les besoins croissants en transmission montrent les limites del'analogique (10 800 voies sur cble coaxial sur 60 MHz de bandepassante) au moment o les centraux tlphoniques se numrisent.

Les premires liaisons sont 30 voies 2 Mbit/spuis 120 voies 8 Mbit/s

480 voies 34 Mbit/s

1920 voies 140 Mbit/s7680 voies 560 Mbit/s

Mais, s'ils sont moins performants en termes de capacit, ces liens

sont beaucoup plus performants en termes de porte, d'insensibilitaux parasites, de pose et de mise en service, donc de prix.

L'objectif est d'atteindre un rseau entirement numrique partirdu CL.

CNAM


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45

chantillonnage de la parole

T = 125 s

0 1 0 0 1 1 0 1

Fech = 8 kHz > 2 fmax = 3 400 Hz

CNAM


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46

La loi 13 segments (Loi A)

40961024 2048512256

128

96

80

64

48

32

112

128

64

Codage linaire sur 13 bit en entre

Codage compress sur 8 bit en

sortie

CNAM


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47

Avantage : Rapport S/B constant

Le rapport S / B estconstant dans unedynamique de 30 dB

-3 -6 -27 -34 -40

33,9

32,2

27,6

39

S / B dB

Ne dBm

CNAM

C i i d li i


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48

Constitution dune ligne numrique

Multiplexeur Multiplexeur

1 50 Rpteurs-RgnrateursEnviron 100 km

Terminal de ligne Terminal de ligne

Tlalimentation

6 dB*

12 dB**

42 dB*

83 dB** 42 dB*83 dB**

42 dB*83 dB**

42 dB*83 dB**

6 dB*12 dB**

50 Hz

Porte : n dB* Ligne 2 Mbit/sm dB** Ligne 140 Mbit/s

CNAM


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49

Rpteur - Rgnrateur

01

0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1

Rgnration => chantillonnage + Amplification

CNAM

L i li


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La gigue en ligne

Seuil positif

Seuil ngatif

Signal en ligne

Positions thoriques des impulsions dhorloge

cart de gigue

CNAM


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51

Le deuxime tournant

La rvolution optique

CNAM


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52

Structure dune fibre optique

Cur 8 Gaine 125 Enveloppe 250

CNAM


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Diffusion de Rayleigh

Les impurets dans le verre provoquent une diffusion de la lumire danstoutes les directions : une partie de la lumire s'chappe ou revient en arrire.

CNAM


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Attnuation de la fibre optique

0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1, 7 m

dB/km

3

0,30,25

CNAM

Proprits des cbles fibres


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55

Proprits des cbles fibres

optiques

Rsistance la traction, tanchit, rsistance aux rongeurs, au feu,aux plombs de chasse

Pose et maintenance aise

Faible volume, faible poids, grande longueur sur touret (2 500 5 000 m)

Compatibilit avec tous les types de support : conduites, caniveaux,pleine terre, poteaux, le long des voies ferres ou des autoroutes, surlignes haute tension

CNAM

Constitution d'un cble optique


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Constitution d un cble optique,

exemple du cble GAINE

Ruban aluminium

Une douze fibres

par tube

Gaine extrieure

en polythylnehaute densit

Enveloppesynthtique

Poudre gonflantede remplissage

Un soixante-douze

tubes

Renforts encomposite

CNAM


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57

Transmission sur fibre optique

La porte d'une liaison atteint 100 km sans rgnration pour unsignal 2,5Gbit/s correspondant 32 000 voies tlphoniques.

metteur Rcepteur

100 km

CNAM


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Consquences sur les rseauxL'augmentation des dbits et des distances impose une scurisation

systmatique qui doublerait le prix des liaisons en point point.De nouvelles fonctions apparaissent, qui autorisent de nouvelles

structures : les ADM (Add-Drop Mux) ou MIE (Multiplexeur Insertion-Extraction).

CNAM


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Structure avec terminaux MIE

MIE

MIEMIE

MIE

Double anneau avec scurisation en cas de rupture de la liaison en un point.

CNAM


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Avant la fibre

La Roche-sur-Yon

Challans

Les Sables-dOlonne

Fontenay-le-Comte

Luon

Vers Nantes

CNAM


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Les liaisons en boucle

La Roche-sur-Yon

Challans

Les Sables-dOlonne

Fontenay-le-Comte

Luon

Vers Nantes Vers Nantes

CNAM


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Les liaisons satellitesElles reprsentent un cas particulier de liaison hertzienne et font

gnralement appel des satellites gostationnaires.

Elles sont principalement utilises pour la transmission d'imagesTV, mais aussi pour cette de la parole. Mais la dure de transmissionimpose la prsence d'annuleur d'chos, ce qui introduit des retardssupplmentaires.

C'est une ressource chre dont l'emploi est soigneusementoptimis. L'application la plus courante, outre la tlvision : les VSAT.

CNAM

Principe d'un rseau VSAT


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63

!

!

!

!

!Vers le RTC

Hub

Liaisons faible dbit

(typ : 10 64 kbit/s)

VSAT

VSAT

VSAT

VSAT

Satellitegostationnaire

CNAM


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La radiotlphonie

La rvolution du GSM

CNAM


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65

Qu'est ce que le GSM ?

Une deuxime gnration de radio mobile.

Une norme numrique. Un systme global, pas seulement une interface radio.

Un systme offrant de nombreux services.

CNAM

Structure du rseau GSM


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BTS

BTS

BSC

BSC

MSCT TC

T

PSTNT

T

T

A

A

BTS Base Transceiver StationBSC Base Station Controler

MSC Mobile Switching CenterVLR Visitor Location RegisterHLR Home Location RegisterPSTN Public Switched Telephone NetworkE1 2 Mbit/s (European standard)T 2 Mbit/s TransmissionTC Transcoder

HLR

VLR

n x 64 kbit/s sur E1

E1

"

"

"

CNAM


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Couverture hexagonale

f1

f7

f6

f4

f2

f3

f5

f1

f6

f4

f2

f3

f7

f6

f4

f2

f5

f1

f7

f6

f4

f3

f7

f6

f4

f3

f1

f4

f2

f5 f2

Exemple de couverturehexagonale avec

rutilisation dun motif 7 cellules comportant

chacune n frquences fi

Rf : Lagrange, Godlewski, Tabbane,Rseaux GSM-DCS, Herms

CNAM


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Distance de rutilisation

F1

F4

F2

F7

F1

F1

F5

O7

O1

O"1

O5

O2

O1

O4

R


O1O1" = R 3n

R32

R2

CNAM


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Brouillage co-canal

C

I2

I1

I3

I4

I6

I5

D

R


Le rapport CIii

est indpendant

de la puissance mise.

CNAM


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70

Gabarit de protection du canalC / I > 9 dB

9

-9

-20

-30

-41

-49

fcfc-600 fc-400 fc-200 fc+200 fc+400 fc+600

C / I dB

F kHz

CNAM


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71

Canaux adjacents

f1

f2

M2

M1

Le mobile M1 est reu par la BTS niveau faible.

Le mobile M2 est reu par la BTS niveau fort.Mais l'cart entre les deux puissances ne permetpas un fonctionnement correct


CNAM

Motif 12 frquences et BS


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trisectorielles

f9

f10

f3

f12

f6

f5

f4

f2

f11

f5

f9

f8

f2

f10

f4

f2

f7

f5

f1

f7

f3

f11

f8

f1

f10

f3

f1

f6

f8

f11 f1

Avec ce motif, on peut utiliser un cartde 600 kHz entre frquences de cellulesadjacentes


CNAM


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GSM : quelques chiffres connatre

Cot d'une BTS : 1,5 k en rural, 3 k en ville o le local cote trs cher.

Couverture : Il faut 400 BTS pour la couverture de Paris.

Rayon maximum d'une cellule : 35 km (soit 63 bit de 3,69 s).

Sensibilit aux interfrences : Gain de 10 dB par rapport l'analogique.

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