chapitre ii transmission de données

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Les Réseaux Informatiques Chapitre II Chapitre II Transmission de Transmission de Données Données 1

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Les Réseaux Informatiques. Chapitre II Transmission de Données. Sommaire. Les Réseaux Informatiques. Introduction Notions de base en transmission 2.1. Modes d’exploitation d’un circuit de données 2.2. Bande passante 2.3. Rapidité de modulation et Débit binaire - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques

Chapitre IIChapitre IITransmission de Transmission de

DonnéesDonnées

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Page 2: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux InformatiquesSommaire

1.Introduction

2.Notions de base en transmission2.1. Modes d’exploitation d’un circuit de données 2.2. Bande passante2.3. Rapidité de modulation et Débit binaire2.4. Capacité d’une voie de transmission

3.La Transmission en bande de base4.La Modulation5.Mode de Transmission6.Multiplexage

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Page 3: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques1. Introduction

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Page 4: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques

Un circuit de données, composé habituellement de deux ou plusieurs ETCD et de la ligne de transmission, possède plusieurs caractéristiques. Nous citons, à titre d'exemple, quelques unes des caractéristiques des circuits de données :

Mode d'exploitations

Bande passante,

Débit mesuré en nombre de bits par seconde

Rapidité de modulation mesuré en baud

Capacité,

Type de modulation

Mode de transmission (synchrone ou asynchrone)

…etc

1. Notions de base en transmission

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Page 5: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques2.1. Modes d’exploitation d’un

circuit de données

La transmission des informations entre deux extrémités d’un circuit de données peut s’effectuer de plusieurs façons :Mode Simplex : une extrémité émet l’autre ne fait que recevoir

Mode semi-duplex : appelé également bidirectionnel (en anglais half-duplex ou HDx) la transmission se fait dans les deux sens mais pas simultanément (liaison à l’alternat)

Mode duplex : appelé bidirectionnel simultané (Full Duplex) ou la transmission s’effectue dans les deux sens et simultanément.

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Page 6: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques

On appelle bande passante W d’une voie de transmission l’espace de fréquences tel que tout signal appartenant à cet intervalle, ne subit qu’un petit affaiblissement. Autrement dit : la Bande passante d’une voie de transmission est le domaine de fréquences dans lequel les distorsions de la voie restent dans des limites acceptables Un circuit de données est assimilable à un filtre de type Passe Bande. Autrement dit, seule une certaine bande de fréquence est correctement transmise. La réponse spectrale d’un circuit parfait indique une atténuation totale de toutes les fréquences extérieures à la bande. Dans la pratique, la réponse n’est pas aussi franche, et on définit en général la bande passante (encore appelé largeur de bande du circuit par :W = f2 - f1 (W est exprimé en Hertz (Hz))

2.2. Bande passante

Exemple : La ligne téléphonique usuelle ne laisse passer que les signaux dont l’affaiblissement est inférieur à 6 dB ce qui correspond à une plage de fréquences allant de 300 Hz à 3400 Hz. La bande passante est donc égale à 3100 Hz.

Exemple : La ligne téléphonique usuelle ne laisse passer que les signaux dont l’affaiblissement est inférieur à 6 dB ce qui correspond à une plage de fréquences allant de 300 Hz à 3400 Hz. La bande passante est donc égale à 3100 Hz.

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Page 7: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques

Il existe plusieurs façon de définir la bande passante d’un signal :

(a) Bande passante à 3 dB(b) Bande passante équivalente.(c) Lobe principal.(d) Densité spectrale bornée.

2.2. Bande passante

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Page 8: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques2.3. Rapidité de modulation et Débit binaire

Un symbole est un élément d'un alphabet. Si M est la taille de l'alphabet, le symbole est alors dit M-aire. Lorsque M=2, le symbole est dit binaire. En groupant, sous forme d'un bloc, n symboles binaires indépendants, on obtient un alphabet de M = 2n symboles M-aires. Ainsi un symbole M-aire véhicule l'équivalent de n = log2 M bits.Valence d’un signal: Nombre d’états que peut prendre un signal pour représenter l’information.

La rapidité de modulation R se définit comme étant le nombre de changements d'états par seconde d'un ou de plusieurs paramètres modifiés simultanément. Un changement de phase du signal porteur, une excursion de fréquence ou une variation d'amplitude sont par définition des changements d'états. La "rapidité de modulation   s'exprime en "bauds".

Le débit binaire D se définit comme étant le nombre de bits transmis par seconde. Il sera égal ou supérieur a la rapidité de modulation selon qu'un changement d'état représentera un bit ou un groupement de bits.

Le "débit binaire s'exprime en "bits par seconde".

Pour un alphabet M-aire, on a la relation fondamentale : T = nTb soit D = n R.Il y a égalité entre débit de source et rapidité de modulation uniquement dans le cas d'une source binaire (alphabet binaire).

1R

T

1

b

DT

88

Page 9: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques2.3. Rapidité de modulation et Débit binaire

Exercice: (Débit binaire)Si la durée de transmission d’un bit est 20ms, quel est le débit binaire ?Solution de l'exerciceLe débit binaire est D= 1/20x0.001 = 50 bits/sExemple: (Rapidité de modulation)

T=1ms

M=8

n=log2M=3

R = 1/T = 1000bauds

D = nR = 3000 bits/s

Ne pas confondre Bits par seconde et BaudsLog2 : Logarithme à base 2, Log2 (x)= Ln(x)/Ln(2)

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Page 10: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques2.4. Capacité d’une voie de transmission

Dés 1924, H. Nyquist a montré que la rapidité de modulation maximale admissible sur un canal (ou circuit de données) est égale à 2 fois sa bande passante.

Exemple pour une ligne téléphonique de largeur de bande égale à 3100 Hz la rapidité de modulation maximale est de 2 x 3100 = 6200 bauds. Autrement dit, avec une représentation bivalentes le débit maximale est 6200 bits/secondes(en réalité ne dépasse pas 9600bits/s).

C’est C. Shannon qui en 1949 a prouvé que la capacité d’un canal de transmission n’était pas seulement limitée par la bande passante mais aussi par le rapport Signal/Bruit :

2C W

2 1log /S

C W en bits sB

ExerciceQuelle est la capacité d'une ligne pour téléimprimeur de largeur de bande 300 Hz et de rapport signal/bruit de 3 dB ?Solution de l'ExerciceC = 475,5 bits/s.

1010

Page 11: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques3. La transmission en bande de base

Les données utilisées en téléinformatique sont numérique, c’est à dire qu’elles possèdent deux états (haut et bas). Autrement dit, qu’un signal (ou message) binaire est une suite d’impulsions 1 et 0. On dit que le signal est en bande de base.La transmission bande de base consiste à émettre sur la ligne (médium) des courants qui reflètent les bits du caractère à transmettre. Dans le cadre de telle transmission, le MODEM (MOdulateur DEModulateur) est réduit à un codeur dont le rôle est de substituer au signal initial un autre signal similaire mais dont le spectre est mieux adapté à la ligne.Il s'agit en fait, pour résumer, de dire que la transformation qui à lieu est du type NUMERIQUE/NUMERIQUE.

Pour illustrer ce propos nous allons étudier quelques transformations particulières avec la suite de bits suivante : 1001011101

Cette représentation est faite sous la forme de créneaux unipolaires avec une tension positive +V pour les niveaux logique '1', et une tension nulle 0V pour les niveaux logique '0‘

1111

Page 12: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques3. La transmission en bande de base

Le code NRZ : Signifie Non Return to Zero (non retour à zéro)Les niveaux '0' sont codés par une tension -V,Les niveaux '1' sont codés par une tension +V

1212

Page 13: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques3. La transmission en bande de base

Le code Bipolaire à haute densité (HDBn) :0: Si les n+1 bits suivants ne sont pas tous à 0, idem que le codage bipolaire simple. Si les n+1 bits suivants sont tous à 0, les n bits suivants sont codés à 0 et le n+1 sera codé avec la même valeur que le code du 1 précédent (on viole alors l'alternance).1: comme en code bipolaire (inverse du précédent)

Le code bipolaire : Les niveaux '0' sont codés par une tension Nulle (0V),Les niveaux '1' sont codés alternativement par un niveau +V et -V

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Page 14: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques3. La transmission en bande de base

Le code Manchester ou Biphasé : Le niveau logique '0' provoque le passage de +V à -V au milieu du moment élémentaire, Le niveau logique '1' provoque le passage de -V à +V au milieu du moment élémentaire.

Le code Manchester différentiel :Le niveau logique '0' du moment élémentaire t recopie le signal du moment élémentaire t-1.Le niveau logique '1' du moment élémentaire t inverse le le signal du moment élémentaire t-1.

1414

Page 15: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques3. La transmission en bande de base

Le code DELAY MODE(Miller) : Le niveau logique à coder pendant un moment élémentaire dépend de l'état précédent.Le niveau logique '1' provoque un changement de polarité sur le signal au milieu du moment élémentaire, Le niveau logique '0' provoque un changement de polarité sur le signal au début du moment élémentaire si le niveau logique précédent était un '0' ou laisse le signal constant si le niveau logique précédent était un '1'.

1515

Page 16: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques3. La transmission en bande de base

Conclusion

Avantages/Inconvénients Mise en oeuvre très simple et peu coûteuse

Adaptée à la transmission de données Débits très élevés …

Monopolisation du support (interdit le multiplexage) … sur de courtes distances seulement

Pourquoi?

Repose sur des signaux numériques (carrés) Large gamme de fréquences pour obtenir un signal carré (cf. Fourier) Signaux sensibles aux atténuations/déformations… Dégradation rapide du signal en fonction de la distance Usage limité aux réseaux locaux

Idée: utiliser des signaux analogiques Moins sensibles aux atténuations/distorsions/bruits

Débits élevés sur de longues distances1616

Page 17: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques4.La Modulation

Le principal problème de la transmission en bande de base est la dégradation très rapide des signaux avec la distance. Si le signal n'est pas régénéré très souvent, il prend une forme quelconque, et le récepteur sera incapable de le comprendre. Cette méthode de transmission ne peut-être utilisée que sur de très courte distance (moins de 5 Km). Au delà, on utilise un signal de type sinusoïdal (Modulation). Ce type de signal, même affaibli, pourra être décodé par le récepteur(Démodulation).Le MODEM prend un signal en bande de base et va le moduler, c'est à dire le mettre sous une forme analogique particulière. Cette transformation est du type NUMERIQUE/ANALOGIQUE et permet d’éliminer un certain nombre de dégradations qui sont occasionnées par la distance parcourue par le signal dans le câble.Le signal de modulation est de forme sinusoïdale et les différents types de modulation sont obtenues en agissant sur les différents paramètres de l’équation suivante :

Il existe trois grands types de modulation :

• La modulation d'amplitude,• La modulation de phase,• La modulation de fréquence.

2sinV t V f t

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Page 18: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques4. La Modulation

La modulation d'amplitudeCette modulation est obtenue en jouant sur la valeur de V, en donnant une valeur VI pour un niveau logique '0' et en donnant une valeur Vh pour un niveau logique '1'.

La modulation de phase :Cette modulation est obtenue en jouant sur la valeur de Ф, en donnant une valeur Ф0 pour un niveau logique '0' et en donnant une valeur Ф1 pour un niveau logique '1'.

1818

Page 19: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques4. La Modulation

La modulation de Fréquence :Cette modulation est obtenue en jouant sur la valeur de f , en donnant une valeur f0 pour un niveau logique '0' et en donnant une valeur f1 pour un niveau logique '1'.

Dans les 3 modulations précédentes, on code 1 bit donc, on cherche deux signaux différents pour coder les 2 possibilités (0 ou 1). Si on arrive au départ et à l'arrivée à coder et à décoder plus d'un bit à la fois on peut envisager de coder plusieurs bits par moment élémentaire en trouvant 2n signaux différents.Exemple : modulation de phase à 4 moments (codage de 2 bits avec les combinaisons 00, 01, 10, 11).

1919

Page 20: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques5. Mode de Transmission

la transmission des données numériques entre deux ETTD peut s’effectuer en parallèle ou en série et ceci en bande de base. Autrement dit, que la transmission est effectuée sans que le signal binaire ne subissent une certaine transformation ou modification. Il existe habituellement deux types de transmission en bande de base : à savoir la transmission parallèle et la transmission série.Transmission parallèle: l’ensemble des bits d’un caractère (ou une données) sont transmis simultanément sur un ensemble de conducteurs électriques. C’est une méthode rapide mais avec l’inconvénient qu’elle introduit beaucoup d’erreurs. La distance de transmission admise ne peut excéder une dizaine de mètres.

Transmission série: les données sont transmis sur une seule paire de fils (un conducteur + et une masse). Les bits sont donc envoyés l’un après l’autre. Ainsi, son principal inconvénient est la lenteur mais elle présente l’avantage d’être plus sûre. C’est à dire les erreurs introduites sont sensiblement plus faibles. La distance de transmission admise dans ce cas peut être importante.

2020

Page 21: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques5. Mode de Transmission

B0

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

source

B0

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

Puits

I

1

0

0

1

0

0

1

0

S

1

1

0

0

1

0

1

0

o

1

1

1

1

0

0

1

0

Masse commune

Synchronisation

Transmission Parallèle

B0

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

source

B0

B1

B2

B3

B4

B5

B6

B7

Puits

I S O

010010010101001101001111

Masse commune

Synchronisation

Transmission série

Exemple

2121

Page 22: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques5. Mode de Transmission

Les données numériques transmises en série peuvent avoir deux modes possibles :

Transmission synchrone: les bits sont envoyés, entre l’émetteur et le récepteur, de façon régulière au rythme d’une horloge sans séparation entre les caractères. L’horloge de l’émetteur et celle du récepteur sont synchronisées sur la même cadence.

Les paquets de données sont rythmées par une horloge qui assure à la fois une synchronisation entre chaque bit mais aussi entre chaque mot

2222

Page 23: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques5. Mode de Transmission

Transmission asynchrone : appelée également START/STOP. dans ce cas les caractères sont envoyés les uns après les autres mais l’intervalle de temps qui les sépare est quelconque et n’est pas le même. Cependant, les bits d’un seul caractère sont émis avec une cadence régulière. Afin, d’assurer une transmission sûre chaque caractère émis est précédé par un bit de START et il se termine par un bit de STOP.

START STOP

La synchronisation du récepteur sur le message envoyé est réalisée à l’aide d’un ou plusieurs bits de Start (début) et de Stop (fin) qui encadrent chaque mot. Mais aucune synchronisation entre les mots eux mêmes

2323

Page 24: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques6. Multiplexage

MUX MUXETCDETCDVoie composite

Voie

s in

cid

en

tes

Voie

s

incid

en

tes

Uti

lisate

urs

Uti

lisate

urs

Voies incidentesVoies Incidentes

Voie Composite

Multiplexeur

Multiplexeur

Principe de Multiplexage

Représentation symbolique d’une liaison multiplexée 2424

Page 25: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques6. Multiplexage

1. Multiplexage fréquentiel ou spatial (FDM : Frequency Division Multiplex): La bande passante du canal est divisée en sous-bandes (canaux) chaque message correspond à une sous-bande de fréquence; un multiplexeur mélange les différents messages ; un démultiplexeur, à l'arrivée, sépare, grâce à un filtrage en fréquence, les messages.

Le multiplexage consiste à faire passer plusieurs messages sur un même tronçon de réseau. On distingue deux types de multiplexage :

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Page 26: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques6. Multiplexage

2. Multiplexage temporel (TDM: Time DivisionMulteplexing): Ce type de multiplexage est bien adapté aux réseaux à commutation de paquets. Le multiplexeur n'est autre qu'un mélangeur de paquets, le démultiplexeur est un trieur de paquets.

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Page 27: Chapitre II Transmission de Données

Les Réseaux Informatiques6. Multiplexage

3. Multiplexage en Longeur d’onde (WDM: Wave Division Multeplexing):

est la technique de multiplexage utilisée dans les système de transmission par fibre optique. Le principe est d’envoyer plusieurs ondes lumineuses dans une seule fibre optique. Un prisme, ou un appareil de diffraction, combine au niveau de la source de transmission les différentes ondes lumineuses et transmet le signal combiné par la fibre. À l’autre extrémité, un autre prisme sert à séparer la lumière en longueurs d’onde distinctes, qui sont ensuite transmises au récepteur.

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