chapitre physique
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1Niveau PhysiqueNiveau PhysiqueNiveau PhysiqueNiveau Physique
Second ChapitreSecond ChapitreSecond ChapitreSecond Chapitre
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2Plan du cours physiquePlan du cours physiquePlan du cours physiquePlan du cours physique
Transmission sur un canal Transmission en bande limite Transmission en prsence de bruit Dtection et correction des erreurs Reprsentation des signaux
Technologie du niveau physique Les contrleurs Les interfaces standards Les modems Les voies de communication Les rseaux au niveau physique
Rseau tlphonique commut Rseaux PDH et SDH
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3Rappel des objectifs du Rappel des objectifs du Rappel des objectifs du Rappel des objectifs du niveau physiqueniveau physiqueniveau physiqueniveau physique
Dfinition :Transmission effective des informations
binaires sur une voie physique en sadaptant aux contraintes du support physique utilis.
Problmes rsoudreProblmes de synchronisation : dlimitation
des informations significatives.Problmes de modulation : reprsentation des
bits (lectronique ou optique).Problmes mcanique : ralisation des
connecteurs (connectique).
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4Premire partiePremire partiePremire partiePremire partie
Transmission du signalTransmission du signalTransmission du signalTransmission du signal
Niveau PhysiqueNiveau PhysiqueNiveau PhysiqueNiveau Physique
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5Introduction : canal de Introduction : canal de Introduction : canal de Introduction : canal de transmissiontransmissiontransmissiontransmission
Disposer d'un support Physique qui vhicule les signaux lectromagntiques:
fils mtalliques => signaux lectriques Atmosphre => ondes radio fibre optique => lumire
Canal de transmission : une source (dispositif d'adaptation en mission), un mdium (un milieu de transmission) et une destination (dispositif d'adaptation en rception).
Type de canal de transmission tudi : unidirectionnel(ou simplexe).
Source
Contrleur
Ordinateur A Ordinateur BCanal
Dispositifs d'adaptation au canal (modems)
Milieu Destination
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6Problme principal du canal : Problme principal du canal : Problme principal du canal : Problme principal du canal : le dbit binairele dbit binairele dbit binairele dbit binaire
Quel dbit d'information peut-tre transmis par un canal de transmission en fonction des caractristiques de ce canal ?La bande passante : bande des frquences qui
sont transmises par le canal.La dformation du signal : distorsions
apportes par les imperfections de la transmission.Le bruit : influences externes provoques dans le
canal par le milieu extrieur.
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7Etude 1 : Canal sans bruit en bande Etude 1 : Canal sans bruit en bande Etude 1 : Canal sans bruit en bande Etude 1 : Canal sans bruit en bande limitelimitelimitelimite
La bande de frquence est limite une valeur B. On ne sintresse pas au problme des bruits additifs. La source code les donnes mettre (les bits) par une
fonction g(t) du temps : une reprsentation dans le domaine temporel dun signal numrique ou analogique/continu.
Outil de cette tude : l'analyse de Fourier. Objectif : Introduire l'importance de la disponibilit d'une
large bande passante => passer dans le domaine frquentiel.
g(t)
t
0 01 1 1g(t)
t
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8Fonctions Fonctions Fonctions Fonctions sinusoidessinusoidessinusoidessinusoides
On dcompose un signal selon un somme de fonctions sinusodes.
Le signal analogique lmentaire est le sinus (ou le cosinus).
Signal priodique caractris par trois paramtres: amplitude c, frquence f, phase
)sin(ct
g(t) +c
-c
Priode T avec f=1/T
)2sin()( += ftctg )2sin()( += ftctg
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9a) Cas ou la fonction g(t) est a) Cas ou la fonction g(t) est a) Cas ou la fonction g(t) est a) Cas ou la fonction g(t) est priodiquepriodiquepriodiquepriodique
+
=
+=1
0 )2cos()(n
nn nftcctg
Correspond une prsentation dans un cas trs particulier: g est priodique (par exemple une horloge).
g(t) peut-tre reprsente comme une somme infinie de fonctions sinus ou cosinus.
f la frquence du signal priodique f = 1/T ou T est la priode. Chaque terme en cosinus est caractris par :
. nf est une harmonique du signal.
. une composante d'amplitude:
. une composante de phase: n nc
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Reprsentation spectraleReprsentation spectraleReprsentation spectraleReprsentation spectrale Spectre d'amplitude : Reprsentation des amplitudes cn en
fonction des frquences. Fonction priodique=> spectre de raies : une raie est
associe chaque harmonique.
Spectre de puissance :Reprsentation des puissances contenues dans les diffrentes harmoniques.Puissance moyenne d'un signal
Amplitude
Frquence
f 2f0 nf
A(f)
f
Puissance Frquence
f 2f0 nf
P(f)
fP =1T g(t)
2 dt0
T
= cn2n=0
+
-
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Premire application de cette Premire application de cette Premire application de cette Premire application de cette reprsentationreprsentationreprsentationreprsentation
Lorsque l'on transmet un signal on le dforme de manire diffrente selon les frquences.
Dformation fondamentale : on ne transmet jamais toutes les frquences => Les frquences leves disparaissent.
Un canal se comporte comme un filtre.
Exemple : Bande passante rseau tlphonique commut 300-3400 Hz
A(f)
f
Filtre passe-basA(f)
f
Filtre passe-bande
B
B
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Distorsion due la suppression des Distorsion due la suppression des Distorsion due la suppression des Distorsion due la suppression des frquences leves sur une horlogefrquences leves sur une horlogefrquences leves sur une horlogefrquences leves sur une horloge
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
f0(x)f1(x)f2(x)f3(x)f4(x)
f0(x)
f1(x)
f2(x)
f3(x)f4(x)
-
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b) Cas ou la fonction g(t) est b) Cas ou la fonction g(t) est b) Cas ou la fonction g(t) est b) Cas ou la fonction g(t) est non priodiquenon priodiquenon priodiquenon priodique
+
=
0
))(cos()(1)(
dtStg
)(
Intgrale de Fourier Un signal non priodique peut tre mis sous la
forme d'une intgrale de fonction sinusodale:
Spectre continu : Pour toutes les frquences f (avec =2f la pulsation) on a :
une amplitude
une phase
)(S
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Notion de fonction de Notion de fonction de Notion de fonction de Notion de fonction de transferttransferttransferttransfert
+
+=0
))()(cos()()(1)(
dBtSAtr
Canal par nature imparfait => chaque composante est dforme de faon diffrente selon la frquence.
Fonction de transfert du canal A(), B() . Attnuation en amplitude : A() le coefficient multiplicatif qui
caractrise l'attnuation en fonction de la frquence (rsistance, dispersion donde).
Retard de phase : B() le coefficient additif caractrisant le retard en fonction de la frquence.
Modifications apportes au signal: Si le signal g(t) est mis, le signal reu est alors r(t):
+
=
0
))(cos()(1)(
dtStg
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Mesure de lattnuation: Mesure de lattnuation: Mesure de lattnuation: Mesure de lattnuation: le dcibelle dcibelle dcibelle dcibel
L'attnuation (affaiblissement) est une perte de puissancequi sexprime en dcibels:
S=10*log10(PS/PE) (valeur ngative). Le dcibel est la reprsentation en logarithmes d'un
rapport de puissances (meilleure chelle, et les pertes en cascade sexprime par des additions). On peut aussi exprimer les pertes sur des tensions N=20*log10(TS/TE) puisque P=U2/R.
Une puissance de signal peut tre donne en dcibel par watt ou par milliwatt dBmW:
SdBmW=10*log10P (ou P est en milliwatt). Pour contrecarrer laffaiblissement on utilise des
amplificateurs qui procurent un gain. G=10*log10(PS/PE) a une valeur positive.
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Engagements contractuels sur les Engagements contractuels sur les Engagements contractuels sur les Engagements contractuels sur les voies de communicationvoies de communicationvoies de communicationvoies de communication
Notion de gabarit : Performance les plus mauvaises offertes par la voie en termes d'attnuation et de dphasage: les gabarits.
Exemple: Gabarit de rseau tlphonique commut
800 1000 2400 2600
1
1,5
Dphasage en ms
f en hz
65
300500 1900 2600
Affaiblissement en dcibel
f en hz
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Rsultat dchantillonnage de Rsultat dchantillonnage de Rsultat dchantillonnage de Rsultat dchantillonnage de Shannon, Shannon, Shannon, Shannon, NyquistNyquistNyquistNyquist
B La largeur de bande d'un filtre en hertz : on transmet un signal au travers de ce filtre.
R La rapidit de modulation en bauds : le nombre d'intervalles lmentaires par unit de temps (secondes) qui permettent l'change dun chantillon (dun symbole).
V La valence d'un signal chantillonn : le nombre de symboles diffrents qui peuvent tre distingus par intervalle.
Q La quantit d'information par intervalle en bits
Q = log2 V C Le dbit maximum d'informations en bits/seconde
C= R log2 V = 2B log2 V
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Interprtation de Shannon, Interprtation de Shannon, Interprtation de Shannon, Interprtation de Shannon, NyquistNyquistNyquistNyquist Thorme dchantillonnage
Un signal peut (thoriquement) tre reconstruit partir dune frquence dchantillonnage gale deux fois la largeur de bande (deux fois la frquence maximale du signal pour un filtre passe-bas).
Soit encore : toutes les frquences infrieures la moiti de la frquence dchantillonnage peuvent tre exactement restitues.
Exemple : Le son CD est chantillonn 44100 fois par seconde => on ne peut restituer correctement que les frquences de 0 22050 Hz.
Rsultat de dbit maximum pour un signal support de largeur de bande B. Le dbit maximum thorique est atteint pour R = 2B (en chantillonnant
2B fois par unit de temps on atteint le dbit maximum). Dans une bande B pour augmenter le dbit au il faut augmenter V la
valence (le nombre de symboles par intervalles lmentaires).
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Etude 2: Transmission en Etude 2: Transmission en Etude 2: Transmission en Etude 2: Transmission en prsence de bruits.prsence de bruits.prsence de bruits.prsence de bruits.
Objectif de la thorie de l'information de Shannon Modliser un canal soumis un bruit additif. Dterminer la capacit maximum de transmission d'un canal
Origine des bruits Thermiques : Bruit de fond des rsistances. Diaphoniques : Influence permanente d'un conducteur
sur un autre. Impulsionels : Influences transitoires des impulsions Harmoniques : Phnomnes de battements, de rflexions.
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Entropie dune sourceEntropie dune sourceEntropie dune sourceEntropie dune source
=
=
M
kkk xpxpH
12 )(log)(
)(log2 kxp
)(),...,(),...,(),(),( 321 Mk xpxpxpxpxp
Hypothses : Une source met des messages (ou symboles) pris dans un ensemble
(un alphabet) donn fini (cas infini non trait ici)
Les messages mis sont alatoires sinon il n'y a pas de communication d'information => Ensemble des probabilits a priori
L'entropie d'une source H : cest la quantit d'information moyenne apporte par la source Quantit d'information apporte par le message k : Quantit moyenne : esprance mathmatique pour tous les messages
possibles :
Mk xxxxxX ,...,,...,,, 321=
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Influence du bruit: Influence du bruit: Influence du bruit: Influence du bruit: probabilits a posterioriprobabilits a posterioriprobabilits a posterioriprobabilits a posteriori
)/( ik yxp
Le rcepteur reoit des messages qui appartiennent un ensemble qui n'est pas ncessairement identique celui mis par la source.
Le bruit intervient pour modifier un message mis xk en un message reu yi selon une probabilit a posteriori
(probabilit conditionnelle) : la probabilit que l'metteur ait envoy xk sachant que le rcepteur a vu arriver yi
Ni yyyyyY ,...,,...,,, 321=
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Information mutuelle et Information mutuelle et Information mutuelle et Information mutuelle et capacit dun canalcapacit dun canalcapacit dun canalcapacit dun canal
)()/((log),( 2
k
ikik xp
yxpyxI =
Information mutuelle de deux messages mis et reus La quantit d'information apporte lorsqu'on reoit yi alors
que xk a t mis:
Exemples: Si yi et xk sont indpendants I(xk ,yi)=0Si p(xk/yi)=1 on retrouve -log2(p(xk))
Information mutuelle moyenne : source/destinataire
Capacit d'un canal : La valeur maximum de l'information mutuelle moyenne sur toutes les distributions a priori.
= X Y ikik yxIyetxpYXI ),()(),(
),(max )( YXIC kxp=
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Rsultats de ShannonRsultats de ShannonRsultats de ShannonRsultats de Shannon
Premier rsultat de Shannon : une source n'est caractrise que par son entropie. On ne change rien sur l'information gnre par la source
en changeant de codage. La seule mesure de linformation qui compte est lentropie
(son dbit en bit/unit de temps). Second rsultat de Shannon : dbit maximum C
Si H C il existe une codification des messages qui sur une priode suffisamment longue permet de transmettre les messages avec une probabilit d'erreur rsiduelle aussi faible que l'on veut.
Si H>C il n'existe pas de codification qui assure sur une priode de dure arbitraire une transmission sans erreurs.
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Interprtation de ShannonInterprtation de ShannonInterprtation de ShannonInterprtation de Shannon Dans le premier cas : capacit du canal excdentaire
Sur une longue priode cet excdent est important. Il permet d'ajouter des redondances (sans changer
l'entropie de la source) => On peut gnrer des codes correcteurs d'erreur aussi efficaces que l'on veut.
On abaisse ainsi le taux d'erreur rsiduel arbitrairement. Dans le second cas : capacit du canal dficitaire
Sur une priode courte on peut transmettre correctement mais ensuite on aura des erreurs non corriges.
Avant ce rsultat on pouvait penser que le bruit introduisait une borne infranchissable sur le taux d'erreur rsiduel.
Shannon montre que le bruit intervient sur le dbit du canal et non sur sa prcision.
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Obtention dun dbit levObtention dun dbit levObtention dun dbit levObtention dun dbit lev
Pour augmenter le dbit d'un canal taux d'erreur donn on peut: Augmenter la complexit de codage des
quipements terminaux pour se placer au plus prs de la capacit maximale (des limites du thorme).
Augmenter la capacit du canal (bande passante, puissance) en conservant des techniques de codage simples.
Jouer sur les deux aspects.
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Rsultat particulier de Rsultat particulier de Rsultat particulier de Rsultat particulier de ShannonShannonShannonShannon
)1(log2 NSBC +=
Canal de bande passante limite : B. Puissance moyenne du signal : S Puissance moyenne d'un bruit additif : N.
Bruit blanc: nergie rpartie de faon uniforme sur le spectre
Gaussien: l'apparition d'un bruit suit une loi de Gauss. Exemple: B= 3100 Hz 10 log10 S/N = 20 db
S/N = 100 C = 3100 * 6,6 = 20600 b/s Remarque: Dans ce cas Shannon montre que le nombre de
niveaux max V qui peuvent tre discrimins est donn par: 2B log2 V = B log2 (1 + S/N)
NSV += 1
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Dtection et correctionDtection et correctionDtection et correctionDtection et correctiondes erreursdes erreursdes erreursdes erreurs
Niveau PhysiqueNiveau PhysiqueNiveau PhysiqueNiveau Physique
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Introduction: Gnralits Introduction: Gnralits Introduction: Gnralits Introduction: Gnralits concernant les codes de blocsconcernant les codes de blocsconcernant les codes de blocsconcernant les codes de blocs
=i
iMiMMMd )(')()',(
Existence de bruits qui perturbent les transmissions. Suite binaire mise M : un n uple binaire (un bloc). Suite binaire reue M=> MM (des bits sont modifis).
Distance entre deux messages
Distance de Hamming : cest le nombre de bits dans M et M' qui sont diffrents.
Gomtriquement : c'est une distance dans l'espace n dimensions entre les points M, M.
000
001 011
010
110100
111101
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Solution 1: Dtection des erreurs Solution 1: Dtection des erreurs Solution 1: Dtection des erreurs Solution 1: Dtection des erreurs et retransmissionet retransmissionet retransmissionet retransmission
Une ide de redondance temporelle (dans le temps). A) Dtection d'erreur par adjonction de redondances : tous les
messages xi transmis on ajoute f(xi).{ xi } --> { yi = (xi , f(xi) ) }
B) Vrification de f par le rcepteur : un message reu yjyj = ( xj , zj ) est correct si zj = f(xj).
C) Retransmission si erreur. Notion de code : A partir de l'ensemble des symboles mettre xi on cr
un ensemble yi de messages mis: un code. Notion de distance dun code : cest la plus petite distance entre deux
symboles diffrents (distance des messages les plus proches Un code de distance D est dtecteur de D-1 erreurs. Des erreurs de distance suprieure D-1 peuvent ne pas tre
dtectes.
)],([inf, kjkj yyd
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Solution 2: Correction des Solution 2: Correction des Solution 2: Correction des Solution 2: Correction des erreurs (codes correcteurs)erreurs (codes correcteurs)erreurs (codes correcteurs)erreurs (codes correcteurs)
Une ide de redondance spatiale (masquage derreur). A) Comme prcdemment adjonction de redondances :
tous les messages xi transmis on ajoute f(xi). B) Vrification de f par le rcepteur : si un message reu yj
appartient au code on laccepte. C) Correction immdiate quand le message reu est erron
Message faux yj = ( xj , zj ) avec zj f(xj). On fait l'hypothse que le bruit altre probablement un
petit nombre de bits. On corrige un message erron par le mot du code
correct le plus proche du message erron reu.
)),()),(,(((inf))(,( jjkkkii zxxfxdxfx =
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Codes correcteurs: Codes correcteurs: Codes correcteurs: Codes correcteurs: reprsentation gomtriquereprsentation gomtriquereprsentation gomtriquereprsentation gomtrique
On trace des sphres centres sur chaque mot d'un code (les messages corrects) de rayon d (distance de Hamming).
Messages corrects: carrs noirsMessages incorrects : croix.
Les erreurs de faible poids (portant sur un petit nombre de bits) ont une probabilit d'apparition forte par rapport aux erreurs de fort poids => correction des messages dans une sphre par le message au centre de la sphre.
Possibilit de faire des erreurs de correction si le poids des erreurs est trop lev.
d
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Codes correcteurs: Codes correcteurs: Codes correcteurs: Codes correcteurs: Nombre derreurs corrigesNombre derreurs corrigesNombre derreurs corrigesNombre derreurs corriges
Code correcteur de distance D.
Si D=2d : correction des erreurs de poids d-1.
Si D=2d+1 : correction des erreurs de poids d.
Problme de construction d'un code correcteur: carter les mots du code dans lespace, le plus possible et de faon rgulire (par le choix de la fonction de redondance f).
d
d-1D = 2d
d
D = 2d+1
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Paramtres dun codeParamtres dun codeParamtres dun codeParamtres dun code
a) Taux d'erreur brutQualit de la voie
b) Efficacit d'un codeEn dtection
c) Taux d'erreur rsiduelErreurs non dtectes ou non corriges
b) Rendement d'un codeSurcharge due au codage
Nombre de messages reconnus faux
Nombre de messages total=e
Nombre de messages faux
Nombre de messages total=t
Nombre de messages finalement faux
Nombre de messages total=q
Nombre de bits utiles reus
Nombre total de bits transmis=r
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Exemple 1 de codes :Exemple 1 de codes :Exemple 1 de codes :Exemple 1 de codes :CodesCodesCodesCodes linaires en blocslinaires en blocslinaires en blocslinaires en blocs
Mots du code (blocs): ensemble de n-uples binaires (vecteurs de n bits) formant un espace vectoriel sur (0,1) pour les oprations ou exclusif , et logique . (notion de corps de Galois deux lments GF(2)).
Notion despace vectoriel : Si X1 et X2 appartiennent au code
X1 X2 appartient au code. Quelque soit k scalaire k.X1 appartient au code => ici 0 appartient au
code.
0 101
00 01
1
0 101
0 01
.
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Matrice de gnration dun code Matrice de gnration dun code Matrice de gnration dun code Matrice de gnration dun code linairelinairelinairelinaire
Matrice G rectangulaire qui fait correspondre un message Y de k bits un mot du code X de n bits (G a k lignes, n colonnes).
X = Y . G(1,n) (1,k) (k,n)
G ajoute une redondance de m= n-k bits. Exemple: le contrle de parit (code linaire le plus simple).
Notion de code spar : Bits d'informations, puis bits de redondance (contrle, parit). G est de la forme
(x1,... , xk, xk+1)=(x1,... , xk)1
1
10
0 11
11
G =[ Ik,kPk,n-k] X = (y1,y2, ... , yk, xk+1... , xn)
xk+1 =x1 x 2 ... xk 1 x
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Matrice de contrle dun code Matrice de contrle dun code Matrice de contrle dun code Matrice de contrle dun code linairelinairelinairelinaire
V' l'espace orthogonal de V : tout mot du code X dans V a un produit scalaire nul avec tout vecteur X dans V'.
Tout message X' en erreur (n'appartenant pas au code) appartient V'.
Tout message X' (en erreur) a un produit scalaire non nul avec au moins un vecteur V
Soit H (n, n-k) la matrice gnratrice de l'orthogonal : la matrice forme au moyen des vecteurs d'une base de V'.
Syndrome derreur d'un message: S = X H Si S = 0 le message est prsum correct Si S diffrent de 0 le message est erron.
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Construction de la matrice de Construction de la matrice de Construction de la matrice de Construction de la matrice de contrlecontrlecontrlecontrle
Trs facile : pour les codes spars On vrifie que si
Alors
Exemple du contrle de parit:
Application : codes de Hamming (mmoires)
G = [ Ik,kPk,n-k]
H =Pk,n-kIn-k,n-k
=
1
1
10
0 11
1
S=(X1, , XK+1)HH
T [ 1 1 .... 1 1 1]
:G =
S=X1 XK+1
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Exemple 2 de codes :Exemple 2 de codes :Exemple 2 de codes :Exemple 2 de codes :CodesCodesCodesCodes polynomiauxpolynomiauxpolynomiauxpolynomiaux
x2x1
Principe de la gnration de la redondance. A un message par exemple 1 1 0 1 1 1 on associe un polynme -->
On veut ajouter deux bits de redondance on multiplie par x2 -->
On choisit un polynme gnrateur de degr infrieur au degr dupolynme message:
Exemple : Les bits de redondance ajouts au message sont les coefficientsdu polynme reste dans la divisiondu polynme messagepar le polynme gnrateur. Le message transmis est donc: 1 1 0 1 1 1 1 1
x5x4x2x1
x7x6x4 x3x2
x7x6 x4x3x2 x2x1
x5x137x6x5x
x5x4x3x2x5x4x3
x2x2x1
x1
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Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Prsentation formellePrsentation formellePrsentation formellePrsentation formelle
xm M(x) = G(x) Q(x) R(x)
xm M(x) R(x) = G(x) Q(x)
Message de k bits : M Polynme associ au message M(x) de degr k-1: On
dcale de m positions ! G(x) le polynme gnrateur du code de degr m. On effectue la division: On obtient un reste R(x) de degr m-1 au plus qui a la
proprit suivante. L'ensemble des polynmes
forment un code polynomial (tout mot du code donne un reste nul dans la division par G(x))
Tout mot hors du code (message erron) donne un reste non nul.
xm M(x)
xm M(x) R(x)
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Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:PropritsPropritsPropritsProprits
E(x)=xi (xk-1xk-2 . . .x2x1)
Nombreuses proprits des codes polynomiaux: 2 exemples. A) Un code polynomial dtecte toute erreur simple.
Une erreur simple est une erreur additive de la forme: Pour que cette erreur soit indtecte, E(x) doit tre divisible par G(x). Si G(x) a plus d'un seul terme il ne peut tre diviseur de E(x).
B) Un code polynomial qui gnre m bits de redondance dtecte toutes les rafales d'erreurs de longueur < m. Une rafale de longueur k est une erreur additive de la forme:
Pour que cette erreur soit indtecte, E(x) doit tre divisible par G(x). A) Si G(x) a un terme constant il ne peut pas avoir xi en facteur. B) Si k-1 est plus petit ou gal m-1 le degr de
est infrieur au degr de G(x) et G(x) ne peut donc le diviser.
E (x)= xi
(x k -1 x k -2 . . . x 2 x 1 )
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Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Exemples de polynmesExemples de polynmesExemples de polynmesExemples de polynmes
G(x)=x12x11x3x2x1
G (x )= x 1 6 x 1 2 x 5 1
CRC-12 : Dfinition d'un polynme gnrant 12 bits de redondance (systmes tlcoms, caractres 6 bits).
Avis V41 CCITT : Dfinition d'un polynme CRC-CCITT (protocoles de liaisons en point point drivs de HDLC).
CRC-IEEE 802 : Dfinition d'un polynme gnrant 32 bits de redondance pour les rseaux locaux: Ethernet, Wifi.
G (x)= x32 x26 x23 x22 x16 x12x11 x10 x8 x7 x5 x4 x2 x 1
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Reprsentation des signaux :Reprsentation des signaux :Reprsentation des signaux :Reprsentation des signaux :Synchronisation, ModulationSynchronisation, ModulationSynchronisation, ModulationSynchronisation, Modulation
Niveau PhysiqueNiveau PhysiqueNiveau PhysiqueNiveau Physique
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Introduction :Introduction :Introduction :Introduction :Transmission en bande de baseTransmission en bande de baseTransmission en bande de baseTransmission en bande de base
On s'intresse une transmission srie. Le signal est dans sa reprsentation de base (tel quil est
gnr par un systme informatique). Exemple type: le codage NRZ-L en reprsentation
temporelle et frquentielle.
Le signal occupe une bande de frquence naturelle en fonction de sa reprsentation et il est envoy directement sous cette forme dans un mdium de communication.
s (t)
t
0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1a (f)
f
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Transmission en modulationTransmission en modulationTransmission en modulationTransmission en modulation
Modulation (d'onde porteuse) Le signal s(t) est reprsent au moyen d'une onde porteuse qui modifie le codage de base pour s'adapter un canal de transmission. Positionnement dans le spectre Remise en forme pour occuper la bande disponible.
Exemple type: la modulation d'amplitude
a (f)
f
b (f)
fs (t)
t
0 1 0 0 1 1 1 0 0
t
s (t)sin w t a0a1
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Introduction :Introduction :Introduction :Introduction :Problmes de synchronisationProblmes de synchronisationProblmes de synchronisationProblmes de synchronisation
Le rcepteur d'un signal doit connatre la position de chaque bit pour chantillonner correctement les valeurs.
Nombreuses difficults:Echantillonnage des bits en prsence de
multiples alas de fonctionnement (gigue, drive entre les horloges, dlais de propagation,...).
Dtermination du dbut des suites binairessignificatives (notion de trames de bit).
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Terminologie concernant les Terminologie concernant les Terminologie concernant les Terminologie concernant les signaux (1)signaux (1)signaux (1)signaux (1)
Signaux Isochrones (gaux) Il existe un cart fixe entre deux signaux successifs. Exemple son : le rseau tlphonique chantillons de 8
bits isochrones selon un intervalle de 125 microseconde. Exemple image : codage vido 50 images par seconde
images espaces de 40 millisecondes. L'intervalle constant doit tre reproduit fidlement chez le
rcepteur sous peine de perte de qualit de la restitution. Signaux anisochrones (non gaux)
Il n'y a pas d'intervalle fixe entre les signaux. Il peut tre trs important de restituer l'espacement
variable de l'mission lors de la dlivrance au rcepteur (contraintes temps rel).
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47
Terminologie concernant les Terminologie concernant les Terminologie concernant les Terminologie concernant les signaux (2)signaux (2)signaux (2)signaux (2)
Signaux synchrones (ensembles) Des signaux synchrones sont la mme cadence (sont
rythms par la mme horloge).
Signaux asynchrones (antonyme du prcdent) Des signaux asynchrones n'apparaissent pas selon un
rythme constant dfini par une horloge mais apparaissent alatoirement.
Signaux plsiochrones (voisins) Des signaux plsiochrones sont rythms par des horloges
dont les frquences sont peu diffrentes (plsio = voisin).
-
48
Transmission synchroneTransmission synchroneTransmission synchroneTransmission synchrone
Horloge transmise sur un canalspcial entre metteur et destinataire.
Les deux sites utilisent la mme base de temps=> Gnration et chantillonnage selon le mme rythme. Ncessite une bonne qualit d'acheminement de l'horloge=> Solution assez coteuse en bande passante ncessitant un canal spcial pour l'horloge.
s (t)
t
0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1
h (t)
t
-
49
Transmission asynchroneTransmission asynchroneTransmission asynchroneTransmission asynchroneStartStartStartStart StopStopStopStop
Pas d'horloge commune =>asynchronisme sur l'instant de commencement d'une suite binaire.
On ne transmet que des suites binaires courtesisochrones (en fait des octets).
On table sur une drive relative entre l'horloge d'mission et de rception qui permet de ne pas perdre la synchro bit.
Adapt des dbits faibles.s (t)
t
0 0 1 1 1 0 0 1 1Un octet
Bit start
Bits stop
Niveau de
rfrence
1 ou 1,5 ou 2Ici 2
Changement par rapport au niveau de rfrence
Niveau de
rfrence
-
50
Transmission Transmission Transmission Transmission plsiochroneplsiochroneplsiochroneplsiochrone Les horloges metteur et destinataire ont des frquences
diffrentes mais voisines (drive max tolre lie au dbit). Le rcepteur synchronise une horloge de rception sur
l'horloge d'mission. Exemple: usage d'un prambule qui est un signal dhorloge prsent dans tout message.
Le message est ensuite chantillonn correctement par le rcepteur mais il est limit en taille selon les drives relative des horloges tolres.
Adaptation aux vitesses relatives des horloges: => techniques de justification.
Dtermination de la position des informations significatives:=> techniques de pointeurs.
Dtails : PDH et SDH.
-
51
Techniques de codage Techniques de codage Techniques de codage Techniques de codage Signaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitude
Codages NRZ "Non Retour Zro" Le niveau est constant sur un intervalle (il n'y a pas de
transition de retour zro) NRZ-L ("Level") On utilise deux niveaux pour coder le 0 et le 1.
Exemple: V24. NRZI ("Inverted") Codage diffrentiel des 1. Chaque nouveau 1 entrane
un changement de polarit par rapport au prcdent 1 alors que le 0 n'entrane pas de modification. Exemple: Ethernet 100 sur fibre.
t
0 1 0 0 1 1 1 0 0
t
0 1 0 0 1 1 1 0 0
NRZ-L NRZI
-
52
Signaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeLes codages AMI et pseudo ternaireLes codages AMI et pseudo ternaireLes codages AMI et pseudo ternaireLes codages AMI et pseudo ternaire
Trois niveaux : 0 , +V, -V volts (code bipolaire). Bipolaire AMI: "Alternate Mark Inversion" Un 0 est reprsent
par le signal 0 volts et un 1 est reprsent alternativement par+V et -V volts : Exemple: RNIS Bus d'abonn.
Pseudo ternaire : On inverse le 0 et le 1 dans le schma prcdent.
t
0 1 0 0 1 1 1 0 0AMI
-
53
Techniques d'embrouillageTechniques d'embrouillageTechniques d'embrouillageTechniques d'embrouillage("("("("ScramblingScramblingScramblingScrambling")")")")
Problme des codages NRZ ou AMI : Absence de transitions dans de longues squences de symboles identiques.
Solution => Utiliser un codage prliminaire qui permet de forcer l'apparition de transitions dans ces squences.
Embrouillage par code polynomial Technique employe dans un embrouilleur additif : Ou
exclusif avec une squence pseudo alatoire (0 et 1 alatoires). La squence pseudo-alatoire peut-tre obtenue comme le
quotient dune division rpte indfiniment par un polynme gnrateur (circuit LFSR Linear Feedback Shift Register).
Opration ou exclusif avec la mme squence l'arrive.
Exemple: Rseau ATM => Polynme X31 X28 1
-
54
Codages HDB3 et B8ZSCodages HDB3 et B8ZSCodages HDB3 et B8ZSCodages HDB3 et B8ZS Codage pour rsoudre le problme des suites de 0 dans le code AMI. On remplace des suites de 0 de taille fixe (soit 4 soit 8 bits) sans
transitions par des suites de longueur identique possdant des transitions.
B8 ZS "Bipolar with eight zero substitution Si la dernire excursion tait positive (+) : 8 bits 0 => 000+-0-+ Si la dernire excursion tait ngative (-) : 8 bits 0 => 000-+0+- Utilisation: Rseau tlphonique RNIS amricain.
HDB3 "High Density Bipolar - three zero" 4 bits conscutifs 0 sontremplacs selon la polarit de la dernire excursion et le nombre d'excursions depuis la dernire violation. Utilisation : RNIS europen.
-00-000++
+00+000 --
Nombre d'excursions pair
Nombre d'excursions impair
Polarit prcdente
-
55
Exemples B8ZS et HDB3Exemples B8ZS et HDB3Exemples B8ZS et HDB3Exemples B8ZS et HDB3
t
1 1 0 0 0 0 0 0 0AMI
0 1
t
1 1 0 0 0 0 0 0 0B8ZS
0 1
0 0 0 - + 0 + -V
V
t
1 1 0 0 0 0 0 0 0HDB3
0 1
0 0 0 - + 0 0 +V
V
-
56
Codages Codages Codages Codages nB/mB
On reprsente n bits transmettre par m bits (n
-
57
Signaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeModulation dimpulsion en amplitudeModulation dimpulsion en amplitudeModulation dimpulsion en amplitudeModulation dimpulsion en amplitude
PAM Pulse Amplitude Modulation. Impulsions damplitudes diffrentes (codages RZ avec
retour zro) => transitions sur tous les bits. Exemple PAM-5 : on utilise 5 impulsions (autres versions
PAM-8 PAM-10 PAM-12 PAM-16). Utilisation PAM-5: Ethernet 100 Base T2.
t
PAM5
+2
+10-1-2
-
58
Signaux bande de base en phase Signaux bande de base en phase Signaux bande de base en phase Signaux bande de base en phase Code Code Code Code biphasebiphasebiphasebiphase (code Manchester)(code Manchester)(code Manchester)(code Manchester)
Utilisation de deux signaux dhorloge en opposition de phase. Le signal prsente toujours une transition au milieu de l'intervalle:
Pour coder un 0 transition vers le haut. Pour coder un 1 transition vers le bas.
Exemple: Ethernet 10 Mb/s. Avantages: Bonne occupation de la bande. Mise en uvre trs simple. Pas
de composante continue (pas de problmes sur les suites de symboles identiques). Transitions en milieu de priode.
Inconvnients: Ncessite une bande passante trs large.
t
0 1 0 0 1 1 1 0 0BiphaseManchester
-
59
Signaux bande de base en phase Signaux bande de base en phase Signaux bande de base en phase Signaux bande de base en phase Code Code Code Code biphasebiphasebiphasebiphase diffrentieldiffrentieldiffrentieldiffrentiel
Codage en phase: On a toujours deux signaux en opposition de phase. Codage du 0 : transition en dbut de priode (le 0 provoque toujours un
changement de signal => modulation diffrentielle). Codage du 1 : absence de transition (le 1 conserve le mme signal). Exemple: Boucle IBM IEEE 802.5. Avantages Inconvnients: Voisins de ceux du code Manchester.
t
0 1 0 0 1 1 1 0 0Biphase diffrentiel
-
60
Comparaison des diffrentes Comparaison des diffrentes Comparaison des diffrentes Comparaison des diffrentes techniques de codagetechniques de codagetechniques de codagetechniques de codage
Puissance par unit de bande passante de diffrents codages en fonction de la frquence normalise.
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4B8ZS, HDB3
NRZI
NRZI
AMI
Manchester
-
61
La transmission analogique La transmission analogique La transmission analogique La transmission analogique Modulation d'onde porteuseModulation d'onde porteuseModulation d'onde porteuseModulation d'onde porteuse
Limitation des bandes de frquence disponibles Exemple : Tlphone 300 3400 Hertz.
Affaiblissement et dformation des signaux dus aux caractristiques des cbles, ou des voies hertziennes....
Modems : Ncessit de dispositifs d'adaptation de la source au canal (modulation lmission / dmodulation la rception).
Terminologie UIT-CCITT : les ETCD (quipement de terminaison de circuit de donnes).
-
62
Transmission en modulationTransmission en modulationTransmission en modulationTransmission en modulationPrincipe gnralPrincipe gnralPrincipe gnralPrincipe gnral
Signal de base : S(t) Porteuse sinusodale : P(t)=Ao sin (ot + o) Modulation d'onde porteuse :
On transforme S(t) en X(t) = f(S(t)) en introduisant l'information du signal de base dans l'une des composantes. Amplitude A Frquence Phase
-
63
Modulation damplitude, de frquence, Modulation damplitude, de frquence, Modulation damplitude, de frquence, Modulation damplitude, de frquence, de phasede phasede phasede phase
Modulation damplitude : X(t) = f(S(t)) = A(S(t) sin (0t + o) Exemple de base: Utilisation de deux amplitudes
Codage du 0 : A1 sin (0t + 0) Codage du 1 : A2 sin (0t + 0)
Modulation de frquence : X(t) = f(S(t)) = Ao sin ((S(t)t + o) Exemple de base: Utilisation de deux frquences 1 et 2 . Modulation FSK "Frequency Shift keying"
Codage du 0 : Ao sin (1t + o) Codage du 1 : Ao sin (2t + o)
Modulation de phase : X(t) = f(S(t)) = Ao sin (0t + (S(t)) Exemple de base: Utilisation de deux phases Modulation PSK "Phase Shift keying"
Codage du 0 : Ao sin (0t + 1) Codage du 1 : Ao sin (0t + 2)
-
64
Transmission en modulationTransmission en modulationTransmission en modulationTransmission en modulationExemplesExemplesExemplesExemples
0 1 0 0 1 1 1 10 0 0 0 1
Amplitude
Frquence
Phase
-
65
Modulations combines damplitude Modulations combines damplitude Modulations combines damplitude Modulations combines damplitude et de phaseet de phaseet de phaseet de phase
Exemple 1 : Modulation QPSK Quadrature Phase Shift Keying. Quatre signaux de phases diffrentes et de mme amplitude. Utilisation : Wifi.
Exemple 2 : QAM Quadrature Amplitude Modulation
Modulation d'amplitude et de phase. Diagramme spatial ou constellation Utilisation: nombreuses ADSL,WIFI... Exemple: QAM-32 Modem V32 (4+1)bits/baud.
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66
Seconde partieSeconde partieSeconde partieSeconde partie
Technologie du niveau Technologie du niveau Technologie du niveau Technologie du niveau physiquephysiquephysiquephysique
Niveau PhysiqueNiveau PhysiqueNiveau PhysiqueNiveau Physique
-
67
IntroductionIntroductionIntroductionIntroduction
ETTD : quipement terminal de traitement des donnes ETCD : quipement de terminaison de circuit de donnes.
Diffrents lments intervenant dans la transmission Contrleur de communication. Interface standard. Modem. Mdium/Voie de communication.
Source Modem
ETTD ETCD
Interface standard
DestModem
ETCD ETTD
Interface standard
Circuit de donnes (physique)
Liaison de donnes (liaison)
Mdium
-
68
Contrleurs de communications(cartes rseaux)
Technologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau Physique
-
69
Diffrentes fonctions dun contrleur Diffrentes fonctions dun contrleur Diffrentes fonctions dun contrleur Diffrentes fonctions dun contrleur (dune carte rseau) (1)(dune carte rseau) (1)(dune carte rseau) (1)(dune carte rseau) (1)
Carte rseau = carte dentre/sortie Dirige par des commandes dentres sorties Gnrant des interruptions. Lecture/criture des informations en mmoire centrale
(mode canal , DMA Direct Memory Access). Orientation principale: communications sries.
Transmission en mission Gestion des dlimiteurs. Emission donnes: acquisition des mots mmoire,
srialisation, modulation. Gnration des codes dtecteurs (ou correcteurs).
-
70
Diffrentes fonctions dun contrleur Diffrentes fonctions dun contrleur Diffrentes fonctions dun contrleur Diffrentes fonctions dun contrleur (dune carte rseau) (2)(dune carte rseau) (2)(dune carte rseau) (2)(dune carte rseau) (2)
Transmission en rception Gestion des dlimiteurs. Dsrialisation, criture avec gestion de mmoire
tampon (registres dcalages, ou mmoire locale carte). Vrification des codes.
Gestion de l'accs au mdium (rseaux locaux). Administration/configuration
Adaptation aux diffrents dbits Adaptation aux diffrents modes:synchrone, asynchrone Gestion du mot d'tat (status word).
Logiciel systme de pilotage : pilote (driver).
-
71
Interfaces standards
Technologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau Physique
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72
Introduction aux interfaces Introduction aux interfaces Introduction aux interfaces Introduction aux interfaces standardsstandardsstandardsstandards
Notion dinterface standard: Lensemble des spcifications mcaniques et des utilisations des signaux lectriques permettant une normalisation des interfaces de communication physique ETTD-ETCD.
Exemples: (trs trs grande varit). Interfaces sries ITU/CCITT V24/V28 RS232C; RS422/V11,
RS423/V12 , V35, X21. Interface USB (Universal Serial Bus). Interface Firewire IEEE 1394. .
Autre besoin : interfaces ETCD mdium de communication. Interfaces tlphoniques (pratiquement diffrentes dans tous les
pays , RJ11) .
-
73
Exemple de linterface V24Exemple de linterface V24Exemple de linterface V24Exemple de linterface V24
Lavis V24 du CCITT dfinit les spcifs fonctionnelles de la jonction avec de nombreux modems bas dbit.
Lavis V28 correspond aux caractristiques lectriquesdes signaux de la jonction.
Spcifications V24/V28 (ITU), RS232C (EIA) trs voisines Les protocoles sont cods par des niveaux ouverts/ferms
sur des signaux (nomenclature srie 100) correspondant des broches du connecteur DB25. Exemple: signal 125 broche 22.
Trois tapes principales tablissement / libration du circuit Initialisation Transmission
-
74
Interface V24 : Interface V24 : Interface V24 : Interface V24 : Quelques signaux importantsQuelques signaux importantsQuelques signaux importantsQuelques signaux importants
tablissement et libration du circuit 125 (22): Indication d'appel (cot modem), ETCD -> ETTD.(ex : sonnerie du tlphone) 108 (20): Autorisation de connexion (du modem) ETTD->ETCD. 107 (06): Acquittement (le modem est reli la ligne) ETCD -> ETTD.
Initialisation 105 (04): Demande pour mettre ETTD-> ETCD 106 (05): Prt mettre ETCD -> ETTD 109 (08): Dtection de porteuse ETCD -> ETTD
Transmission 103 (02): Donnes ETTD -> ETCD 104 (03): Donnes ETCD -> ETTD 113 (24): Horloge mission (gnre par le terminal)
-
75
Interface V24 : Interface V24 : Interface V24 : Interface V24 : ComplmentsComplmentsComplmentsComplments
Reprsentation logique de linterface
Connecteur (mle cot ETTD) Normes lectriques V28
(-3V) (-25V) : 1 logique (+4V) (+25V) : 0 logique (on prend -5,+5 v)
1 2 3 11 12 13
14 25
ETTD ETCD
Terre de protection (1)Transmission de donnes (2)
Rception de donnes (3)Demande pour mettre (4)
Prt mettre (5)Poste de donnes prt (6)
Terre de signalisation (7)Dtection du signal de ligne (8)
Equipement terminal de donnes prt (20)
-
76
Modems
Technologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau Physique
-
77
Catgories de modemsCatgories de modemsCatgories de modemsCatgories de modems Modulateurs/dmodulateurs 1) Modems tlphoniques : utilisation du
tlphone fixe sur paire tlphonique. Modems anciens (dbits faibles) Modems ADSL Asymmetric Digital
Subscriber Line 2) Modems cables
HFC Hybrid Fiber Coaxial Cable : utilisation des cbles de tldistribution.
-
78
Modems anciensModems anciensModems anciensModems anciensExemple : Avis V23Exemple : Avis V23Exemple : Avis V23Exemple : Avis V23
Dbit : 600/1200 bits/seconde (Modem du minitel) Transmission : asynchrone Support utilisable : Rseau commut (2 fils) ou LS (4 fils) Mode : Duplex l'alternat (ancien)Duplex intgral : 600b/s ou 1200 b/s voie de retour 75b/s.
Principe : modulation de frquence pour les deux canaux
450 Hz1300 Hz0
390 Hz2100 Hz1
Voie de retour
Voie descendante
390 450 1300 2100
A
f
-
79
Modems anciensModems anciensModems anciensModems anciensExemple : Avis V32Exemple : Avis V32Exemple : Avis V32Exemple : Avis V32
Dbit : 2400,4800,9600 bits/seconde. Transmission : synchrone. Support utilisable : 2 fils ou Rseau Tlphonique Commut. Mode : duplex intgral Principe de modulation : QAM Quadrature Amplitude
Modulation) Rapidit de modulation: 2400 bauds ; Valence: 32 => Le dbit rel 12 000 b/s est suprieur au dbit utile permettant l'utilisation d'un code correcteur implant par le modem.
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80
Tableau des normes Tableau des normes Tableau des normes Tableau des normes de modems anciensde modems anciensde modems anciensde modems anciens
Explications- Syn: Synchrone- Async: Asynchrone- Am Q : modulation d'amplitude et de phase (QAM).- Ph : modulation de phase- Fr : modulation de frquence- RTC : Rseau tlphonique commut- LS 2/4 : liaison spcialise 2 ou 4 fils.- Dup : mode bidirectionnel simultan
Avis ModeAsync
Dbit
V21
Modul Support
300b/s Fr RTC-LS2
Syn/AsyncV22 600-1200b/s Ph RTC-LS2
Syn/AsyncV22bis 1200-2400b/s Am Q RTC-LS2
Syn/AsyncV23 1200-75b/s Fr RTC-LS2
SynV26 2400b/s Ph LS4
SynV27 4800b/s Ph-D LS4
SynV29 9600-4800b/s Ph+A LS4
V32 Syn/Async 9600-4800b/s Am Q RTC-LS2
Syn/AsyncV32bis 14400-4800b/sAm Q RTC-LS2
V33 14400-12000b/sAm QSyn LS4
V34 33600-2400b/s Am QSyn/Async RTC-LS2
Trans
Dup
DupDup
DupDup
DupDup
Dup
DupDupDup
-
81
Le modem V90/V92 (56 Le modem V90/V92 (56 Le modem V90/V92 (56 Le modem V90/V92 (56 KbKbKbKb/s)/s)/s)/s) Rappel
Les modems traditionnels considrent le RTC (Rseau Tlphonique Commut) comme un rseau entirement analogique.
Mais le RTC est pratiquement numrique 64Kb/s. Le tlphone numris MIC avec un bruit de
quantification des codecs de l'ordre de 36db offre un dbit maximum thorique de l'ordre de 35 Kb/s
D'ou la norme V34 constituant une limite pour lapproche analogique avec un dbit de 33,6 Kb/s.
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82
Principes d'une nouvelle gnration de Principes d'une nouvelle gnration de Principes d'une nouvelle gnration de Principes d'une nouvelle gnration de modems sur RTCmodems sur RTCmodems sur RTCmodems sur RTC
Modem client
Seule partieanalogique
Transmission
2 fils Paires tlphoniques
CodecRseau
numrique 64 Kbs
Serveur
Sortienumrique
Multiplex T ou E
ClientSite Site
"Modems"serveurs
En fait le rseau tlphonique est numris 64 Kb/s sur toute son tendue (sauf le rattachement abonn).
Les serveurs d'accs peuvent tre directement rattachs au rseau numrique via des multiplexes PDH (T Etats-Unis ou E Europe).
La seule partie analogique est le rattachement usager sur lequel le rapport signal bruit permet un dbit suprieur 33,6 kbs.
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83
La solution V90 La solution V90 La solution V90 La solution V90 (Rockwell , US Robotics)(Rockwell , US Robotics)(Rockwell , US Robotics)(Rockwell , US Robotics)
Le modem V90 offre deux dbits diffrents 33600 b/s sens client vers serveur (transmis en mode V34). 56000 b/s sens serveur vers client (le plus intressant tudier)
A 56 kb/s le cot serveur envoie des configurations numriques sur 8 bits vers le client. En fonction de la loi de quantification le codec serveur gnre des
"symboles" analogiques Le modem client interprte la modulation reue (les signaux
analogiques reus) pour reconstituer les octets transmis.
Problme de mise en uvre: Le codec est conu pour traiter des signaux de voix humaine (les niveaux
de quantification les plus faibles sont privilgis) d'ou un problme de discrimination dans le domaine des autres niveaux.
Utilisation d'une technique de codage sur la partie analogique qui seffectue avec perte de 8Kb/s ramenant le dbit atteint 56 Kb/s.
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84
Conclusion Modem V90 Conclusion Modem V90 Conclusion Modem V90 Conclusion Modem V90
Impossibilit de fonctionner 56 Kb/s dans les deux sens: V90 : 34 Kb/s quand mme => pas trs grave car la voie descendante
est souvent privilgie par rapport la voie montante. Modem V92 voie montante 48 Kb/s plus dautres amliorations
Pour que le dbit 56 Kb/s fonctionne il faut que le RTC soit entirement numrique MIC et selon la mme loi de quantification.
Pas de section analogique Pas de conversion loi A en loi interne. Pas de section avec codage non MIC (exemple pas de sections
impliquant une conversion vers ADPCM) Lors de l'tablissement de la communication les modems opposs
doivent tester s'ils peuvent effectivement fonctionner 56 Kb/s sinon repli en V34 (ou moins encore).
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853,4khz 30khz 1104khz138khz
Canal Montant
(Upstream)
Canal Descendant
(Downstream)
Canal Tlphonique
Le modem ADSL ANSI T1.413, UIT G992 Le modem ADSL ANSI T1.413, UIT G992 Le modem ADSL ANSI T1.413, UIT G992 Le modem ADSL ANSI T1.413, UIT G992 ((((AsymmetricAsymmetricAsymmetricAsymmetric Digital Digital Digital Digital SubscriberSubscriberSubscriberSubscriber Line)Line)Line)Line)
Ide principale : Utilisation de la bande passante des paires tlphoniques de raccordement abonn/autocommutateur. Exemple: 1,1Mhz sur moins de 3000 m.Pas utilisable au del de 6000 m.
Solution frquente : Multiplexage frquentiel de trois canaux.1) Canal tlphonique (3,4khz) : vers le rseau tlphonique classqiue.2) Canal numrique montant (upstream) abonn -> central (max 1 Mb/s).3) Canal numrique descendant (downstream) central -> abonn (max 8
Mb/s).=> Dbits asymtriques dpendant de la qualit et de loffre.
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86
Codage des voies numriques Codage des voies numriques Codage des voies numriques Codage des voies numriques 1) CAP 1) CAP 1) CAP 1) CAP CarrierlessCarrierlessCarrierlessCarrierless Amplitude PhaseAmplitude PhaseAmplitude PhaseAmplitude Phase
Modulation damplitude et de phase en sadaptant en dbit la qualit de la bande disponible pour un canal numrique.
Faible cot, faible latence => technique trs classique (bien matrise). 0001
00000011
00100110
0111
01010100
11001111
1101 1010
1110
1000
1011
1001
15
X
Modulation utilise pour les 4 derniers bits :
axe des x. Constellation utilise 4 bits (valence 16).
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87
Codage des voies numriques Codage des voies numriques Codage des voies numriques Codage des voies numriques 2) DMT 2) DMT 2) DMT 2) DMT DiscreteDiscreteDiscreteDiscrete MultiToneMultiToneMultiToneMultiTone
Technique plus fiable et plus sophistique, la plus lgante.
Division du spectre en 256 canaux de 4 Khz (exactement 4312,5 Hz) => Partage des canaux dpendant de loprateur.
Exemple de partage : 1 canal tlphonique, 5 non utiliss, 32 flux montant et 218 flux descendant gres indpendamment en modulation damplitude et de phase.
37
Tlphone
Canal Montant (32 bandes)
Canal Descendant (218 bandes)
0 Total 1,1 Mhz5
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88
Technique de dcouverte adaptative du Technique de dcouverte adaptative du Technique de dcouverte adaptative du Technique de dcouverte adaptative du rapport signal bruit (bande par bande).rapport signal bruit (bande par bande).rapport signal bruit (bande par bande).rapport signal bruit (bande par bande).
La qualit de la transmission nest pas la mme : pour tous les abonns, et dans chacun des 256 canaux (section de la paire torsade, imperfections de la paire, longueur, )
Dbit thorique maximum par canal de 4khz 60 Kb/s : soit pour le canal montant 1,5 Mb/s et pour le canal descendant 14,9 Mb/s.
Exemples de performances du canal descendant. Dbit Section Distance1,5 Mb/s 0,5 mm 5,5 Km6,1 Mb/s 0,4 mm 2,7 Km
Rapport signal bruitDbit maximum thorique
b/sb/s db
fff
Dbit rcuprable canal par canal
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89
Un exemple de diagramme relUn exemple de diagramme relUn exemple de diagramme relUn exemple de diagramme rel
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90
ADSL: un ensemble complexe de ADSL: un ensemble complexe de ADSL: un ensemble complexe de ADSL: un ensemble complexe de techniques de transmissiontechniques de transmissiontechniques de transmissiontechniques de transmission
Embrouillage des signaux. Correction automatique derreur par code correcteur
derreurs dans les trames (FEC Forward Error Correcting Code Reed-Solomon).
Codage QAM pour chaque canal: rapidit de modulation 4000 baud, dfinition de la constellation utilise permettant selon le rapport signal bruit jusqu 15 bits par intervalle ).
Tramage : 68 trames ADSL sont regroupes dans une super trame.
Synchronisation des trames.
-
91
ADSL: aspects architecturauxADSL: aspects architecturauxADSL: aspects architecturauxADSL: aspects architecturaux ATU ADSL Transceiver Unit(C Central, R Remote): lessentiel du modem ADSL. DSLAM Digital SubscriberLine Access Multiplexer : multiplexeur daccs ADSL chez loprateur Interface V : nom gnriqueADSL de linterface avec le rseau numrique de loprateur (exemple un rseau ATM +IP) Interface Tsm : nom gnrique de linterface entre le modem ADSL et lordinateur usager (branchement sur port USB ou sur port ethernet).
Int V (ATM)Int Tsm (USB,
Ethernet)
SparateurSplitter
Codec / Autocom
ATU-C(DSLAM)
Rseau numrique
SparateurSplitter
ATU-R
Tlphone
Ordinateur
Oprateur Abonn
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92
Voies de communications(mdia)
Technologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau Physique
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93
IntroductionIntroductionIntroductionIntroduction Objectif du chapitre : apcifier les caractristiques des
cblages utiliss couramment dans lentreprise. Paires torsades. Fibres optiques. Cbles coaxiaux.
Les paires torsades Deux conducteurs en cuivre, isols. Enrouls de faon hlicodale autour de laxe
(lenroulement permet de rduire les inductions lectromagntiques parasites de lenvironnement).
Utilisation courante Rseaux tlphoniques. Rseaux locaux.
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94
Paires torsades blindesPaires torsades blindesPaires torsades blindesPaires torsades blindesSTP "STP "STP "STP "ShieldedShieldedShieldedShielded TwistedTwistedTwistedTwisted Pairs"Pairs"Pairs"Pairs"
Fournies en cbles de 2 paires. Chaque paire est blinde. L'ensemble est galement blind. Possibilits importantes -> 500 Mhz. En fait diffrentes difficults.
Plus coteux l'achat et l'installation. Assez encombrant. Problmes poss par les courants dans les blindages lorsque les
appareils relis sont des potentiels diffrents.
Exemple dutilisation: Boucle IBM avec le connecteur DB9 ou le connecteur IBM UDC "Universal Data Connector" Performances exploites faibles en dbit => 16 Mb/s.
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Paires torsades non blindesPaires torsades non blindesPaires torsades non blindesPaires torsades non blindesUTP "UTP "UTP "UTP "UnshieldedUnshieldedUnshieldedUnshielded TwistedTwistedTwistedTwisted Pairs"Pairs"Pairs"Pairs"
Fournies en cbles de 4 paires. Possibilits significatives (en dveloppement
permanent). Pour un cot raisonnable. Existence de diffrentes catgories de paires
UTP aux caractristiques trs normalises (normes EIA 568): Impdance caractristique. Influence d'une paire sur l'autre en db. Attnuation (en db).
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Les catgories EIA568B "Commercial Les catgories EIA568B "Commercial Les catgories EIA568B "Commercial Les catgories EIA568B "Commercial BuildingTlcommunicationsBuildingTlcommunicationsBuildingTlcommunicationsBuildingTlcommunications""""
Cat 1: Anciennement recommande pour le tlphone (actuellement non recommande).
Cat 2: Anciennement recommande pour la boucle IBM 4Mb/s. (actuellement non reconnue).
Cat 3: Recommande pour les bandes de frquences jusqu 16 MHz. Utilisation typique pour le rseau Ethernet 10 Mbit/s.
Cat 4: Anciennement recommande jusqu 20 MHz typiquement pour la boucle IBM 16 Mbit/s.
Cat 5: Performance jusqu 100 MHz pour le rseau Ethernet 100 Mbit/s (actuellement non recommande).
Cat 5e: Recommande pour les performances jusqu 100 MHz pour Ethernet 100 Mbit/s et Ethernet Gigabit.
Cat 6, 6A: Performance jusqu 250 MHz (Ethernet Gigabit ou 10G). Cat 7: Performance jusqu 600 MHz (en fait quatre paires torsades
blindes STP). (Ethernet Gigabit ou 10G).
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Cbles coaxiauxCbles coaxiauxCbles coaxiauxCbles coaxiaux Deux conducteurs concentriques: un conducteur
central le coeur, un matriau isolant de forme cylindrique, une tresse concentrique conductrice:
Meilleures caractristiques que les paires torsades(largeur de la bande passante et protection contre les rayonnements parasites).
Actuellement en perte de vitesse au profit des paires torsades ou des fibres.
Cur de cuivre
Isolant
Tresse mtallique
Gaine de protection
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Fibres optiquesFibres optiquesFibres optiquesFibres optiques Fibre optique = guide de lumire.
Un cur transparent (plastique, verre) Entour d'une gaine puis une enveloppe Le cur a un indice de rfraction plus lev que la gaine pour
confiner la lumire
Systme de transmission fibre : Trois composants Conversion d'un signal lectrique en signal optique source de
lumire : Diode LED "Light Emitting Diode" ou Diode laser. Fibre optique : qui joue le rle dun guide dondes lumineuses. Dtecteur de lumire : photodiode de type PIN ("Positive Intrinsic
Negative") ou avalanche, qui restitue un signal lectrique.
Diffrents types de fibre Fibres saut dindice, gradient dindice, cristaux photoniques. Fibres multimodes, fibres monomodes.
Cur transparent Enveloppe
protectrice
Gaine
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Avantages des fibres optiquesAvantages des fibres optiquesAvantages des fibres optiquesAvantages des fibres optiques Bande passante trs importante (de lordre de 1 GHz/km
=> dbit binaire trs important). Faible affaiblissement de lordre de 0,25 dB/km. Plusieurs dizaines de kilomtres entre amplificateurs. Peu sensible aux perturbations lectromagntiques Taux derreur trs faibles Utilisation dans des environnements difficiles (variation
de temprature...). Matire premire bon march. Lgret et faible volume qui permettent la pose de
tronons longs avec plusieurs fibres. Possibilit de multiplexage en longueur donde (WDM).
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100
Problmes des fibres optiquesProblmes des fibres optiquesProblmes des fibres optiquesProblmes des fibres optiques Les raccordements (pissures optiques) restent dlicats
raliser sur le terrain et introduisent un affaiblissement. Les drivations ne peuvent seffectuer quau prix dune
perte de puissance importante (limitation de lutilisation de la fibre optique pour la diffusion).
Rgnration, amplification et commutation optique restent des sujets de recherche.
Malgr cela : Bande passante trs importante, affaiblissement trs bas,
=> Les liaisons optiques sont trs utilises.
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Rseaux au niveau physique
Exemple du rseau tlphonique commut et des rseaux PDH, SDH
Technologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau Physique
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Introduction la transmission Introduction la transmission Introduction la transmission Introduction la transmission tlphonique numriquetlphonique numriquetlphonique numriquetlphonique numrique
La transmission numrique offre des performances suprieures la transmission analogique: Faible taux derreur des liaisons numriques. Les rpteurs
numriques, rgnrateurs de signaux, ... ne connaissent pas lesinconvnients des amplificateurs utiliss par les supports analogiques.
Les informations de type voix, images et donnes, reprsentes sous forme numrique peuvent facilement tre multiplexes sur un mme support de transmission.
Utilisation de la numrisation dans le Rseau Tlphonique Commut => RNIS Rseau Numrique Intgration de Services (bande troite): Canaux de communication B 64 Kb/s
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MIC Modulation dImpulsion Code MIC Modulation dImpulsion Code MIC Modulation dImpulsion Code MIC Modulation dImpulsion Code PCM "Pulse code modulation"PCM "Pulse code modulation"PCM "Pulse code modulation"PCM "Pulse code modulation"
Une technique pour la transmission du son sans compression utilise par le tlphone (galement disques compacts audio, fichiers sons).
Le MIC se dfinit par trois caractristiques principales : Echantillonnage. Quantification. Codage.
Notion de codec (codeur/dcodeur): convertisseur dun signal analogique sonore en signal numrique et inversement.
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104
MIC EchantillonnageMIC EchantillonnageMIC EchantillonnageMIC Echantillonnage Echantillonnage : le processus de choix des instants de
prise de mesure sur un signal continu (par exemple: la voix parle).
Bande passante vise : B=4000 Hz. Frquence dchantillonnage Nyquist : R = 2B = 8000
chantillons/s Priode : 1 chantillon/125s) chantillons sur 8 bits => Dbit binaire 64 Kb/s.
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MIC QuantificationMIC QuantificationMIC QuantificationMIC Quantification Quantification :
le processus de conversion dune mesure dun signal continu en une valeur numriques entire.
Lamplitude entre deux valeurs voisines dfinit la prcision. Lerreur qui rsulte du processus de quantification est appel le
bruit de quantification.
tablissement de la correspondance effective Mesure du signal analogique sur 13 bits en Europe (14 bits aux USA). Fourniture dun nombre sur 8 bits Le plus simple serait une correspondance linaire: En fait on utilise une courbe semi-logarithmique garantissant une prcision relative constante (les petites valeurs sont quantifis avec 16 fois plus de prcision que les grandes).
En Europe : Loi A. Aux USA,Japon : Loi Mu.
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MIC CodageMIC CodageMIC CodageMIC Codage
Codage: tape finale de reprsentation numrique des octets => Utilisation d'un codage de la valeur numrique quantifie.
En Europe: mthode ADI "Alternate Digital Inversion" 1 bit sur 2 invers : 0000 -> 0101
Aux USA : mthode ISC "Inverse SymmetricalCoding" Inversion par groupes de deux bits : 0011 -> 1100.
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Autres procds de codage Autres procds de codage Autres procds de codage Autres procds de codage numrique de la voixnumrique de la voixnumrique de la voixnumrique de la voix
Techniques de compression pour un codage limitant la bande passante utilise => proprits de la voix humaine.
Modulation MIC diffrentielle (DPCM "Differential Pulse code modulation") On code la diffrence entre la valeur courante et la valeur prcdente Exemple DPCM : Si des carts entre chantillons de 16 incrments,
ou plus, sont trs peu probables alors un codage sur 5 bits est suffisant. Lorsque lcart est suprieur 16 incrments de quantification
lencodage utilise plusieurs chantillons pour rtablir la situation.
Modulation DELTA On code sur un seul bit chaque chantillon en indiquant s'il est plus
grand ou plus petit que le prcdent de une unit. Problmes de rtablissement en cas de variations rapides.
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Rseau tlphonique : Rseau tlphonique : Rseau tlphonique : Rseau tlphonique : Fonctions de signalisationFonctions de signalisationFonctions de signalisationFonctions de signalisation
Sur tout rseau tlphonique, nombreuses fonctions de signalisation indispensables d'accs au rseau et d'administration (exemple : lusager dcroche, compose un numro, le prestataire taxe ...)
Rseau tlphonique ancien: signalisation dans la bande => problmes.
Rseau tlphonique numrique: un rseau numrique de signalisation (hors bande) utilise un protocole systme de signalisation n7) SS7 Signalling System 7
Terminal RNIS
Transit donnes
Canal B donnes
Canal B donnes
Canal D signal DSS1
Autocom Autocom
Transit signalisation
SS7
Canal D signal DSS1
Terminal RNIS
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Les hirarchies de multiplexage Les hirarchies de multiplexage Les hirarchies de multiplexage Les hirarchies de multiplexage dans les rseaux tlphoniquesdans les rseaux tlphoniquesdans les rseaux tlphoniquesdans les rseaux tlphoniques
Ncessit du multiplexage : pour optimiser les supports Transport des circuits tlphoniques en multiplexage de circuits basse
vitesse 64 Kb/s sur des voies haut dbit. Un chantillon chaque 125 micro secondes => Trames de n chantillons
rptes chaque 125 micro secondes.
Rappel: deux grandes classes de techniques de multiplexage Multiplexage par Rpartition de Frquence (MRF ou FDM
"Frequency Division Multiplexing") une bande de frquence chaque signal transport => Solution ancienne
Multiplexage Rpartition dans le Temps MRT ("TDM TimeDivision Multiplexing") une tranche de temps chaque signal transport.
Les deux approches industrielles de multiplexage temporel. PDH Plesiochronous Digital Hierarchy SDH Synchronous Digital Hierarchy
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Problmes poss par la transmission Problmes poss par la transmission Problmes poss par la transmission Problmes poss par la transmission haut dbit en continu: Verrouillagehaut dbit en continu: Verrouillagehaut dbit en continu: Verrouillagehaut dbit en continu: Verrouillage
Dtermination de l'emplacement des informations significatives Les infos multiplexes sont "trames": assembles dans des
trames de taille fixe les trames sont mises en continu. Exemple du multiplex T1 pour 24 voies tlphoniques MIC (tats-
Unis)=> Il faut pouvoir retrouver les trames en rception en prsence de multiples alas de transmission (bruits, dsynchronisations ...).
Notion de "verrouillage de trame": Une trame est dite "verrouille" pour le rcepteur s'il est correctement synchronis sur son dbut.
Voie 0
Dlimiteur de 1 bit (0, 1 en alternance)
Voie 1 Voie24
Trame de 193 bits
Voie 0 Voie 1 chaque 125 microseconde
Dlimiteur de 1 bit (0,1)
Dbit 1544 Kilobit/s
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Problmes de synchronisation Problmes de synchronisation Problmes de synchronisation Problmes de synchronisation dhorlogesdhorlogesdhorlogesdhorloges
Diffrences de fabrication => Diffrences de frquence Les informations sont gnres avec des horloges qui ne peuvent
gnrer de manire parfaites des frquences identiques. Dfinition de tolrances sur les
Drive d'horloges ("Wander") La frquence d'une horloge dpend de la temprature et peut donc subir
des drives lentes ( l'chelle de plusieurs heures ou mme plus) autour d'un valeur moyenne.
La variation en frquence dune horloge par rapport une autre doit tre borne
Exemple: une horloge pour gnrer le multiplex PDH 2,048 Mb/s doit-tre plus ou moins 5 10-5 ou encore + - 50 ppm (parties par million).
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Problmes de synchronisation Problmes de synchronisation Problmes de synchronisation Problmes de synchronisation dhorlogesdhorlogesdhorlogesdhorloges
Gigue ("Jitter") La frquence d'un signal peut prsenter des variations instantanes
(autour d'une frquence moyenne) lorsque des retards diffrents sont
introduits dans le traitement des signaux.
Dphasages Les signaux issus de lignes diffrentes prsentent des retards de
propagation lies la distance.=> Dphasages entre les signaux.
Dbits Les diffrents appareils intervenant dans une chane de transmission ne
traitent pas exactement les informations la mme vitesse.
Signal avec gigue
Signal sans gigue intervalles isochrones
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Solutions de synchronisation Solutions de synchronisation Solutions de synchronisation Solutions de synchronisation dhorloges: techniques de justificationdhorloges: techniques de justificationdhorloges: techniques de justificationdhorloges: techniques de justification
Justification Positive, Nulle ou Ngative Deux sites relis par une voie haut dbit: Les horloges de A et B sont identiques => Justification nulle
Pas de justification: on rmet le mme nombre de bits L'horloge de A est plus rapide que celle de B => Justification
ngative Pour un nombre de bits donn arrivant en B de A, on doit en
renvoyer plus. L'horloge de A est plus lente que celle de B => Justification
positive Pour un nombre de bits donn arrivant en B de A on doit en
renvoyer moins.
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Fonctionnement de la justificationFonctionnement de la justificationFonctionnement de la justificationFonctionnement de la justification Prsentation de la justification dans le cas dun seul bit : on ajoute
ou lon retranche un seul bitpar trame. CP: bit de contrle de justification positive CN: bit de contrle de justification ngative JP: bit de justification positive JN: bit de justificationngative
CP CN JP JN
Entte Charge Utile (n bits)
0 0JP JNCP CN
A A A ......... A A
Pas de justification
1 0JP JNCP CN
A A ......... A A
Justification positive ( B le site courant plus rapide)
10JP JNCP CNA A A ........ A A
Justification ngative ( B le site courant plus lent)
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Utilisation des pointeursUtilisation des pointeursUtilisation des pointeursUtilisation des pointeurs
Situation du problme : Quand des trames successives sont soumises des justifications
successives de mme sens => Les dlimitations entre les zones transportes glissent
l'intrieur des conteneurs de charge utile
Utilisation de pointeurs. Un pointeur est associ la charge utile de la trame. Sa valeur ne change pas tant que la position relative de cette charge
utile dans la trame ne varie pas. Le dbut des informations significatives peut avancer ou tre retard
par rapport la valeur initiale => Modification du pointeur La charge utile peut flotter dans lespace allou dans les trames. Pointeur plac dans une entte protocolaire : le surdbit. Permettant daccder aisment (indirection) aux infos transportes.
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Fonctionnement des pointeurs en Fonctionnement des pointeurs en Fonctionnement des pointeurs en Fonctionnement des pointeurs en SDHSDHSDHSDH
Remarque: Prsentation comme en SDH, la justification porte sur des octets et les trames ont une reprsentation matricielle.
On montre trois trames successives dans les deux cas de justification.
30(0)
30(-)
29(0)
30(0)
30(+)
31(0)
Pointeur
Pointeur avec indde justif
Pointeur dcrment
Surdbit Donnes
Justification NgativeHorloge locale plus lente
Dbut en 30 1
12
1
Surdbit
30
n
n+1
n n
n-1
n
1
1
1
Justification PositiveHorloge locale plus rapide
Donnes
30
29
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Explications fonctionnement des Explications fonctionnement des Explications fonctionnement des Explications fonctionnement des pointeurspointeurspointeurspointeurs
Si lhorloge locale a une frquence plus faible que celle du site dorigine du signal transport: On associe au pointeur une indication de justification
ngative (-). Un octet de donne est retranch vers le surdbit. Dans la trame suivante la valeur du pointeur est
diminue de 1. Si lhorloge locale a une frquence plus leve
On associe au pointeur une indication de justification positive (+).
Un octet de bourrage est insr dans la charge utile. Dans la trame suivante le pointeur est augment de 1.
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PDH "PDH "PDH "PDH "PlesiochronousPlesiochronousPlesiochronousPlesiochronous Digital Digital Digital Digital HierarchyHierarchyHierarchyHierarchy""""
Hirarchie numrique plsiochrone : solution maintenant un peu ancienne.
Solution de niveau physique et liaison : Modulation, synchronisation bit et trame en prsence de dlais de propagations et dcalages d'horloge (techniques de justification). Ralisant le multiplexage temporel de voies tlphoniques MIC (64kb/s).
Exemple de normes et de dbits :
TN4 E4
TN3 E3
TN2 E2
TN1 E1
Trame
G.7511920139264 Kb/s
G.75148034 368 Kb/s
G.741, G.7421208 448 Kb/s
G.704, G.706302 048 Kb/s
Avis CCITT Nb circuitsDbit
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Exemple PDH : le multiplex E1 2 048 Exemple PDH : le multiplex E1 2 048 Exemple PDH : le multiplex E1 2 048 Exemple PDH : le multiplex E1 2 048 KbKbKbKb/s G704 (TN1)/s G704 (TN1)/s G704 (TN1)/s G704 (TN1)
Surdbit: Ncessaire au maintien et la rcupration du synchronisme: l'IT0
achemin dans le premier octet entte. Utilis en version multitrame il offre des possibilits de transmission
d'informations multiples et complexes.
Dbit utile: on a 30 voies tlphoniques MIC et une voie IT16 permettant l'acheminement de la signalisation pour les 30 voies.
Canal 0 Canal 1
Usager
Canal17
Signalisation
Canal30
Usager
Synchro
Fanion de 8 bits
32 IT (Intervalles)IT0 IT31IT16
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G704G704G704G704Utilisation du Utilisation du Utilisation du Utilisation du surdbitsurdbitsurdbitsurdbit (IT0)(IT0)(IT0)(IT0)
En regroupant 16 trames (multi-trame) on dispose de 128 bits chaque 2 millisecondes utiliss pour de nombreuses fonctions: Une zone de verrouillage de trame pour dfinir le
dbut des trames (la synchronisation trame). Une zone pour la justification bit. Une zone pour des signaux d'alarme (en cas de
mauvais fonctionnement). Une zone de contrle de qualit : CRC-4. Des zones libres d'usage spcifiques (par exemple
caractre national).
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121
Introduction aux rseaux SDHIntroduction aux rseaux SDHIntroduction aux rseaux SDHIntroduction aux rseaux SDHSynchronousSynchronousSynchronousSynchronous Digital Digital Digital Digital HierarchyHierarchyHierarchyHierarchy
Problmes de la hirarchie PDH Manque de flexibilit de la hirarchie plsiochrone: pour accder
une donne dans un multiplex il faut dmultiplexer tous les niveaux. Dveloppement partir de 1980 dune nouvelle technologie: SONET Synchronous Optical Network (Bellcore) => SDH.
Originalit synchrone : tous les noeuds dun rseau utilisant la hirarchie numrique synchrone sont synchroniss Horloges de rfrence dune prcision spcifie 10-11. On a encore des drives sensibles (utilisation trs haut dbit).
Originalit pointeurs : la technique des pointeurs Permet de compenser les problmes de variation de frquence du signal Mais aussi d'accder directement aux donnes l'intrieur des trames
par des mcanismes d'indexation simples ...
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Exemple STMExemple STMExemple STMExemple STM----1 1 1 1 """"SynchronousSynchronousSynchronousSynchronous Transport ModuleTransport ModuleTransport ModuleTransport Module 1"1"1"1"
Multiplex primaire de la hirarchie SDH Trame de base constitue de 2430 octets mis toutes les 125 s, soit
155,520 Mb/s. Organise en 9 ranges de 270 octets.
Dans une trame STM-1, les informations sont places dans des conteneurs qui peuvent tre vus comme une structure hirarchise de groupage. Le conteneur + son surdbit forment un conteneur virtuel (VCn). STM1 -> Un conteneur VC4 ou plusieurs conteneurs plus petits: VC-1 (1,544 2,
048 Mb/s), VC-3 (34,368 44,736 Mb/s).
9 octets 261 octets
9 ranges
Surdbit de section (SOH) (5,184 Mb/s)
Unit Administrative (UA) 150,336 Mb/s
.........
pointeur
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123
Conclusion SDHConclusion SDHConclusion SDHConclusion SDH Utilisation de SDH trs importante et trs varie
Pratiquement toutes lesTransmissions longue distance. Rseaux tlphoniques (RTC et mobiles) Transport de cellules ATM,de paquets IP (IP sur SDH). Niveau physique pourEthernet 10 Gigabits/s.
Construction darchitectures de rseaux SDH Avec des rpartiteurs, des brasseurs, des multiplexeurs. Topologie en boucle SDH privilgie.
La hirarchie SDH est encore en dveloppement.
20 Gb/sSTM-128 (OC384)
40 Gb/sSTM-256 (OC768)
STM-64 (OC192)
STM-16 (OC48)
STM-4 (OC12)
STM-1 (OC3)
Trame
9953,280 Mb/s
2488,320 Mb/s
622,080 Mb/s
155,520 Mb/s
Dbit