Objectifs du cours. Comprendre le fonctionnement des systèmes analogique et numérique en téléphonie, parlophonie et vidéophonie

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1 Câblages Modernes

2 Objectifs du cours Comprendre le fonctionnement des systèmes analogique et numérique en téléphonie, parlophonie et vidéophonie Connaître les principes d installation et de paramétrage de ces systèmes ; Analyser les dysfonctionnements et remédier aux anomalies de ces système ; Effectuer le câblage de réseau informatique, connaître les protections et les types de connexion et comprendre les influences externes ; Connaître les différents modes de pose et de raccordement et les types de câblage avec pose de goulottes spécifiques.

3 Les bases de l électricité L électromagnétisme Le courant électrique La tension électrique La résistance

4 L électromagnétisme L électromagnétisme est la branche de la physique qui étudie les interactions entre particules chargées et plus généralement les effets de l'électricité. Le champ électromagnétique a une structure bien définie et possède la propriété de pouvoir se propager dans l'espace, sous forme d'ondes électromagnétiques. C est ce qui est à la base d'un très grand nombre d'applications de l'électromagnétisme, (radio, téléphonie mobile, réseaux sans fils, etc...).

5 Faraday et sa cage Une cage de Faraday est une enceinte utilisée pour protéger des nuisances électriques et subsidiairement électromagnétiques extérieures ou inversement empêcher un appareillage de polluer son environnement. Beaucoup d'appareils électroménagers sont équipés de blindage internes formant des cages de Faraday au moins pour les parties sensibles. Exemple : un four à micro-ondes est composé d'une cage de Faraday dans laquelle on place les aliments à chauffer, et la porte est munie d'un grillage assez fin pour retenir les ondes et assez grand pour permettre de voir à l'intérieur. Cela du moins en théorie, car en pratique des tests réalisés avec des appareils de mesure de rayonnements hautes fréquences mettent en évidence des fuites sur de nombreux modèles actuellement commercialisés. Ces fuites peuvent t affecter la qualité des réseaux Wi-Fi en provoquant des pertes de signal ou des déconnections.

6 Le courant électrique Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charges électriques, généralement des électrons, au sein d'un matériau conducteur. Ces déplacements sont imposés par l'action de la force électromagnétique, dont l'interaction avec la matière est le fondement de l'électricité. Courant continu pour la plupart des utilisations dont la source peut être, entre autres, un générateur de type pile ou batterie d'accumulateurs. Courant alternatif généralement sinusoïdal mais peut aussi, par exemple, être carré.

7 La tension électrique La tension électrique est la circulation du champ électrique le long d'un circuit.

8 La résistance Une résistance est un composant électronique ou électrique dont la principale caractéristique est d'opposer une plus ou moins grande résistance (mesurée en ohms) à la circulation du courant électrique. Représentation schématique d'une résistance parcourue par un courant. La loi d'ohm relie l'intensité du courant à la valeur de la résistance et à la tension entre ses bornes par la relation

9 La résistance : résistivité La résistivité d'un matériau, généralement symbolisée par la lettre grecque rho (ρ), représente sa capacité à s'opposer à la circulation du courant électrique. Elle correspond à la résistance d'un tronçon de matériau de 1 m de longueur et de 1 m 2 de section et est exprimée en ohm mètre (Ω m). La résistance (en ohms) d'une pièce rectiligne d'un matériau de résistivité ρ, de longueur (en mètres) et de section droite d'aire (en mètres carrés)

10 Les signaux Signal analogique Signal logique Analogique vs Numérique

11 Signaux : définitions Un signal électrique est une grandeur électrique dont la variation dans le temps transporte une information, d'une source à une destination La grandeur électrique que l'on considère pour la transmission et le traitement du signal peut être directement la différence de potentiel ou l'intensité d'un courant électrique ; ou bien une modulation de l'amplitude, de la fréquence ou de la phase d'une variation périodique de ces grandeurs, qu'on appelle porteuse. La communication à une distance du même ordre de grandeur ou supérieure à la longueur d'onde minimale du signal oblige à se préoccuper des lignes de transmission.

12 Signal analogique Le nom provient du grec analogos signifiant «qui est en rapport avec, proportionnel» Pour mesurer, évaluer ou capter un élément naturel (son, image, phénomène ), il est obligatoire de disposer d'une interface analogique (pour éventuellement ensuite numériser cette source). Ainsi, un microphone, le dispositif optique d'une caméra, d'un microscope, une unité de radiologie sont autant de dispositifs analogiques. Un système analogique convertit les informations en une autre valeur qui varie de façon analogue à la source, alors qu'un système numérique convertit les informations en une valeur comprise dans une liste prédéfinie de valeurs (et donc limitée), et échantillonnée. Un système numérique possède donc une limite de résolution lors de la transcription d'un phénomène physique. Un système analogique est direct, rapide, et représentatif de la source. Cependant il ne peut pas mémoriser les informations et les traitements des signaux sont limités. Les opérations de multiplications sont difficiles. Les équations logiques sont impossibles. Les traitements mathématiques ne sont pas aisés. Par exemple, contrairement à son homologue analogique, un système de transmission numérique peut garantir la fiabilité des informations transmises par un traitement de détection d'erreur

13 Signal logique Un signal logique est un signal physique qui ne peut prendre que 2 valeurs, un niveau haut (en anglais "high" = "H"), et un niveau bas (en anglais "low" = "L"). Dans les ordinateurs et d'autres systèmes numériques, une forme d'onde qui alterne entre deux niveaux de tension représentant les deux états (0 et 1) est désigné comme un signal logique. Pour tout ce qui concerne la logique combinatoire ces deux niveaux suffisent. un octet est un regroupement de 8 bits codant une information.

14 Numérique vs Analogique Immunité au bruit : un signal codé numériquement n'est pas bruité lors de son traitement. On peut donc réaliser des calculs de précision arbitraire et mettre en cascade un grand nombre d'opérations. Souplesse : un traitement numérique est facilement ajustable ou paramétrable en cours de fonctionnement. Le traitement peut même s'adapter de lui-même à la situation (évolution du signal d'entrée au cours du temps). L aptitude des machines numériques à enchaîner des séquences d opérations facilite également la réalisation d algorithmes de traitement complexes. Un exemple important est la transformée de Fourier. Mémorisation : la facilité de mettre un signal en mémoire permet de réaliser des retards facilement On a également accès par ce biais à des traitements fonctionnant par raffinements successifs. La numérisation en elle-même peut dégrader le signal, du fait d'une quantification ou d'un échantillonnage insuffisants. Les calculs numériques ne sont pas exempts d'erreurs (arrondis). Le traitement numérique est nécessairement plus lent, plus consommateur et plus gourmand en ressources matérielles que l'approche analogique.

15 Ondes et fréquences Une onde est une perturbation qui se propage dans un milieu sans modifier de façon permanente ses propriétés. Exemples : Les ondes sonores sont une perturbation de l'atmosphère dont les particules subissent des variations de pression autour d'un point d'équilibre, la pression atmosphérique. Les rayonnements électromagnétiques, qui comprennent entre autres les ondes radio, la lumière, les rayons cosmiques, sont une perturbation du champ électromagnétique. En physique, la fréquence est le nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de mesure du temps. Exemple : 50 hz = N/S x 50 en 1seconde. Les longueurs d'onde sont d'un usage courant en acoustique, en radio, en optique.

16 Câbles spécifiques L UTP Le coaxial La fibre optique

17 UTP Cat 5 Le câble catégorie 5 (ou Cat 5) sert de moyen de liaison pour la transmission de données à des fréquences jusqu'à 100 MHz et à des débits de 10Mb/s, 100Mb/s ou 1000Mb/s. Il est employé dans le câblage de réseaux informatiques. La catégorie 5 est composée de quatre types de câbles à quatre paires torsadées : Le câble UTP (Unshielded Twisted Pair) d'impédance 100 ohms (le plus utilisé et le moins cher). Il n'est pas blindé ; Le câble FTP (Foiled Twisted Pair) également d'impédance 100 ohms et écranté ; il est constitué d'un simple feuillard d'aluminium enroulant les quatre paires torsadées protégées par une gaine externe ; Le câble STP (Shielded Twisted Pair) ; chaque paire torsadée est individuellement blindée par une tresse étamée. Le câble SSTP (Shielded Shielded Twisted Pair) ; chaque paire torsadée est individuellement blindée par une tresse étamée en plus d'une seconde tresse externe qui blinde les quatre paires. Ce câble assure une protection maximale contre les interférences. Le câble catégorie 6 est de type souple, protégé par une gaine généralement en PVC et composé de quatre paires torsadées non blindées. Son diamètre est compris entre 5,3 et 5,8 mm consécutif à une augmentation des sections des conducteurs en cuivre (24 AWG à 22 AWG) dans le but d'obtenir une amélioration des caractéristiques par rapport à celles des catégories antérieures (diamètre de 4,8 à 5,5 mm pour les câbles de catégorie 5 et 5e).

18 Le coaxial Le câble coaxial ou ligne coaxiale est une ligne de transmission ou liaison asymétrique, utilisée en hautes fréquences, composée d'un câble à deux conducteurs. L'âme centrale, qui peut être mono-brin ou multi-brins (en cuivre ou en cuivre argenté, voire en acier cuivré), est entourée d'un matériau diélectrique (isolant). Le diélectrique est entouré d'une tresse conductrice (ou feuille d'aluminium enroulée), puis d'une gaine isolante et protectrice. Sa forme particulière permet de ne produire (et de ne capter) aucun flux net extérieur. Ce type de câble est utilisé pour la transmission de signaux numériques ou analogiques à haute ou basse fréquence. Par exemple, il est possible de trouver un câble coaxial : entre une antenne TV ("râteau" TNT ou parabole satellite) et un récepteur de télévision ; dans le réseau câblé urbain ; entre un émetteur et l'antenne d'émission, par exemple une carte électronique Wi-Fi et son antenne; entre des équipements de traitement du son (microphone, amplificateur, lecteur CD...) ; dans les réseaux de transmissions de données tels qu'ethernet dans ses anciennes versions : 10BASE2 et 10BASE5 ; pour les liaisons inter-urbaines téléphoniques et dans les câbles sous-marins. pour le transport d'un signal vidéo, exemple caméra filaire déportée, sur des distances significatives > dizaines de mètres

19 La fibre optique Une fibre optique est un fil en verre ou en plastique très fin qui a la propriété d'être un conducteur de la lumière et sert dans la transmission de données et de lumière. Elle offre un débit d'information nettement supérieur à celui des câbles coaxiaux et peut servir de support à un réseau «large bande» par lequel transitent aussi bien la télévision, le téléphone, la visioconférence ou les données informatiques. La fibre optique est un guide d'onde qui exploite les propriétés réfractrices de la lumière. Elle est habituellement constituée d'un cœur entouré d'une gaine. Le cœur de la fibre a un indice de réfraction légèrement plus élevé (différence de quelques millièmes) que la gaine et peut donc confiner la lumière qui se trouve entièrement réfléchie de multiples fois à l'interface entre les deux matériaux (en raison du phénomène de réflexion totale interne). L ensemble est généralement recouvert d une gaine plastique de protection. Lorsqu'un rayon lumineux entre dans une fibre optique à l'une de ses extrémités avec un angle adéquat, il subit de multiples réflexions totales internes. Ce rayon se propage alors jusqu'à l'autre extrémité de la fibre optique sans perte, en empruntant un parcours en zigzag. La propagation de la lumière dans la fibre peut se faire avec très peu de pertes même lorsque la fibre est courbée.

20 Les connecteurs Connecteurs RJ Connecteurs USB Connecteurs HDMI Connecteurs optiques

21 RJ Le connecteur 8P8C (8 positions et 8 contacts électriques) est appelé improprement, mais couramment RJ45. La référence «RJ» vient de l'anglais Registered Jack (prise jack enregistrée) qui est une partie du Code des règlements fédéraux (Code of Federal Regulations) aux États-Unis. Le «45» correspond au numéro du standard «RJ». Comme l'indique son nom 8P8C, il comporte huit broches de connexions électriques. Lors d'un câblage informatique en 10/100 Mbit/s, seules les quatre broches 1-2 et 3-6 sont utilisées pour transmettre les informations. Lors d'un câblage informatique en Mbit/s (1 Gbit/s), les 8 broches sont utilisées.

22 Connecteur USB L Universal Serial Bus est une connexion à haute vitesse qui permet de connecter des périphériques externes à un ordinateur La bande passante est partagée temporellement entre tous les périphériques connectés. Le temps est subdivisé en trames (frames) ou microtrames (microframes) pendant lesquels plusieurs transferts peuvent avoir lieu. La communication entre l hôte (l ordinateur) et les périphériques se fait selon un protocole basé sur l'interrogation successive de chaque périphérique par l'ordinateur. Lorsque l hôte désire communiquer avec un périphérique, il émet un jeton (un paquet de données, contenant l adresse du périphérique, codée sur sept bits) désignant un périphérique. Si le périphérique reconnait son adresse dans le jeton, il envoie un paquet de données (de 8 à 255 octets) en réponse. USB ; 1,5 Mbit/s 0,19 Mo/s USB ; 12 Mbit/s 1,5 Mo/s USB ; 480 Mbit/s 60 Mo/s Wireless USB 2005 ; 480 Mbit/s 60 Mo/s USB ; 5 Gbit/s 600 Mo/s USB ; 10 Gbit/s 1,2 Go/s L architecture USB a pour caractéristique de fournir aussi l alimentation électrique aux périphériques. Il utilise pour cela un câble composé de quatre fils pour les USB 1 et 2 (la masse GND, l alimentation VBUS et deux fils torsadés de données appelés D- et D+) et de six fils pour l'usb 3 (séparation des données IN/OUT).

23 Connecteur HDMI Le High Definition Multimedia Interface (HDMI) (en français, «Interface Multimédia Haute Définition») est une norme et interface audio/vidéo totalement numérique pour transmettre des flux chiffrés La principale limite concernant le choix du câble HDMI est la distance entre la source du signal (box, lecteur de DVD, Blu-ray ) et le récepteur du signal (téléviseur, vidéoprojecteur ) En pratique la longueur de câble n'a pas d'effet jusqu'à une distance de 5 mètres et reste peu perceptible jusqu'à 10 mètres. Au-delà, il est possible d'investir dans un amplificateur/récepteur pour éviter que le signal ne s'affaiblisse Le format HDMI exploite un procédé qui conditionne et coordonne (encapsule) le flux des données vidéo pour leur transmission. Lors de la création du standard HDMI, le débit ou taux de transmission maximal a été fixé à 165 Mpixel/s. Ce taux a été estimé suffisant pour assurer une résolution vidéo jusqu'à 1080p à 60 Hz

24 Connecteur optique Les connecteurs fibre optique sont des dispositifs normalisés terminant une fibre optique et permettant de les raccorder aux équipements terminaux comme les switchs, les contrôleurs de disques ou les librairies de sauvegarde dans un réseau de stockage ou divers équipements utilisant la fibre optique.

25 Les installations Interphone Visiophone CCTV DATA

26 Un interphone est un téléphone qui utilise un réseau interne. Il n'est donc pas connecté au réseau téléphonique. Il est souvent équipé d'un hautparleur et permet des communications sur de courtes distances, en général à l'intérieur d'un même bâtiment. Un interphone peut notamment être placé à l'entrée d'un immeuble afin d'en contrôler l'accès Interphone

27 Visiophone La visiophonie est l'association de la téléphonie et de la télévision permettant aux usagers de se voir pendant leur conversation téléphonique.

28 La vidéosurveillance ou vidéoprotection, parfois désignée par le sigle anglais CCTV (closed-circuit television), est un système de caméras et de transmission d'images, disposé dans un espace public ou privé pour le surveiller à distance CCTV

29 DATA L'Échange de Données Informatisées (EDI), ou en version originale Electronic Data Interchange, est le terme générique définissant un échange d'informations automatique entre deux entités à l'aide de messages standardisés, de machine à machine.

30 La BOX fibre

31 EXAMEN 5 questions / 15 points en tout