NOTIONS DE BASE DES RESEAUX

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1 Institut Universitaire de technologie d Amiens Université de Picardie Jules Verne Support de cours Réseaux & Télécommunications NOTIONS DE BASE DES RESEAUX Eric BRASSART, MCF IUT informatique d Amiens Modifié Le201/09/04

2 Table des Matières I. CARACTERISTIQUE D UNE VOIE DE TRANSMISSION...III II. III. IV. 1) Bande passante... III 2) Capacité d une voie... III LE MODE DE TRANSMISSION... IV 1) Mode synchrone... IV 2) Le mode asynchrone... IV LES MODES D ECHANGES...V 1) La liaison unidirectionnelle...v 2) La liaison bidirectionnelles...v 3) La liaison bidirectionnelle... VI 4) Les liaisons en mode point à point... VI 5) Liaisons multipoint...vii RAPIDITE DE MODULATION ET DEBIT BINAIRE :...VIII V. LES TYPES DE TRANSMISSIONS...X VI. 1) Transmission bande de base...x Le code Manchester ou Biphase-L...X Le code Manchester différentiel...x Le spectre du signal... XI 2) La MODULATION... XI La modulation d'amplitude...xii La modulation de phase...xiii La modulation de Fréquence :... XIV Combinaison de deux types de modulation simultanée... XIV Représentation sous forme de diagramme spatiale... XVI LES SUPPORTS DE TRANSMISSIONS...XXII Les câbles électriques à paires torsadées... XXII Les câbles électriques Coaxiaux... XXIV Les fibres optiques...xxv Conversion de signaux électriques en signaux optiques au moyen d'un transceiver Ethernet...XXV Les trois types de fibre optique... XXVI Les ondes en transmission à vue directe :... XXVII Les liaisons Radio...XXVIII Les satellites de communication... XXIX VII. LES EQUIPEMENTS CARACTERISANT UNE LIGNE DE TRANSMISSION...ERREUR! SIGNET NON DEFINI. II

3 LES NOTIONS DE BASE DES RESEAUX I. Caractéristique d une voie de transmission 1) Bande passante Un circuit de données est assimilable à un filtre de type Passe Bande. Autrement dit, seule une certaine bande de fréquence est correctement transmise. La réponse spectrale d un circuit parfait indique une atténuation totale de toutes les fréquences extérieures à la bande. Dans la pratique, la réponse n est pas aussi franche, et on définit en général la bande passante (encore appelé largeur de bande du circuit par : W = f2 - f1 W est exprimé en Hertz (Hz) Figure 1 : Notion de bande Passante P0 Ces 2 fréquences f1 et f2, limitant la bande passante, correspondent à une puissance transmise P1 = 2 avec P0 représentant la puissance dans la bande. Cette largeur de bande est dite à 3 db (décibel) : 10 log 10 P0 P1 = 10 log 10 2 = 3 db La bande passante est très importante pour un circuit de données puisqu elle détermine directement sa capacité de transmission. Exemple : La ligne téléphonique usuelle ne laisse passer que les signaux dont l affaiblissement est inférieur à 6 db ce qui correspond à une plage de fréquences allant de 300 Hz à 3400 Hz. La bande passante est donc égale à 3100 Hz. 2) Capacité d une voie Dés 1924, H. Nyquist prouvait de façon empirique que la capacité d un circuit de donnée est limitée par sa bande passante : C = 2 W C est C. Shannon qui en 1949 a prouvé que la capacité d un canal de transmission n était pas seulement limitée par la bande passante mais aussi par le rapport Signal/Bruit (RSB ou encore NSR en Anglais): III

4 S C = W log 2 1+ en Bits/s B avec RSB = 10 log 10 S/B Exemple : Avec une ligne téléphonique usuelle (W = 3100 Hz) et un rapport Signal/Bruit de 30 db, la capacité de transmission est de 30898,4 bits/s. RSB = 30 db S/B=10 3 C = 3100 log 2 (1+1000) = bits/s II. Le mode de transmission Il existe deux modes de transmission :c Le mode synchrone, Le mode asynchrone. 1) Mode synchrone Dans le mode synchrone chaque donnée (ici un bit) est envoyé dans un instant significatif identique à tous les autres. Pour cela le signal d horloge est transmis en même temps que les données entre les deux entités communiquantes. Data +5v Donnée transmise sur 8 bits Instant significatif Horloge Temps +5v Horloge commune aux deux machines Temps 2) Le mode asynchrone Figure 2 : Transmission Synchrone Dans le mode asynchrone les données sont envoyées à n importe quel moment, et sans horloges communes entre les deux entitées communiquantes. Elles sont généralement encadrées par des fanions permettant de déterminer le début et la fin de celles-ci. Donnée transmise sur 8 bits Data Bit de début v Bit de fin IV

5 Basculement : Basculement : Récepteur devient émetteur Chapitre 1 Figure 3 :transmission Asynchrone Exemple : Liaison RS232 (voir TD) où Les données peuvent varier entre 5 et 8 bits. Cette liaison Asynchrone nécessite : l ajout d un bit STARTen début de transmission de la donnée (généré automatiquement) l ajout d un bit STOPen fin de transmission de la donnée (généré automatiquement) et par programmation on peut ajouter : un autre bit STOP un bit de PARITE III.Les modes d échanges Pour communiquer des informations entre deux points il existe différentes possibilités pour le sens de transmission : - Liaisons unidirectionnelles, - Liaisons bidirectionnelles, - Liaisons bidirectionnelles simultanées, - Liaisons parallèles, - Liaisons série, - Liaisons point à point, - Liaisons multipoint. 1) La liaison unidirectionnelle ou simplex a toujours lieu dans le même sens Emetteur/Récepteur. Emetteur Sens unique de communication Récepteur Figure 4: Liaison simplex 2) La liaison bidirectionnelles Encore appelé liaison à l alternat ou semi-duplex ou half-duplex permet de faire dialoguer l émetteur et le récepteur à tour de rôle. Etape 1 Etape 4 Emetteur Sens unique de communication Récepteur V

6 Figure 5 : Transmission semi Duplex 3) La liaison bidirectionnelle Encore appelée simultanée ou duplex ou full-duplex, elle permet une transmission simultanée dans les deux sens. Emetteur/ Récepteur Sens double de communication Récepteur /Emetteur 4) Les liaisons en mode point à point Figure 6: Transmission Full Duplex Ces réseaux contiennent de nombreux câbles ou lignes téléphoniques louées chacun reliant deux nœuds du réseau. Si deux nœuds veulent communiquer, ils peuvent le faire par l intermédiaire d autres nœuds. Dans ce cas les messages sont acheminés de nœud en nœud dans leur intégralité. Si un nœud n est pas libre, le message est mémorisé puis réexpédiée à la libération du nœud => Store and Forward (mode différé). VI

7 Figure 7 : 1 : étoile, 2 : anneau, 3 : arbre, 4 : maillage régulier, 5 : intersection d anneau, 6 : maillage irrégulier. 5) Liaisons multipoint Ces systèmes ont un seul réseau de communication partagé par toutes les machines composant le réseau. L information envoyée par une machine est reçue par toutes les autres. Une adresse de destination contenue dans le message transmis précise le destinataire. Dés réception d un message, chaque machine teste l adresse de destination et ignore le message si celui-ci ne lui est pas destiné. Figure 8 : 1 : bus, 2 : satellite ou radio, 3 : anneau 6) Liaisons série Dans ce type de liaisons, les bits sont transmis les uns derrière les autres, ce qui nécessite une "sérialisation" des informations à transmettre. Cette transformation est effectuée par une logique de transmission dont la pièce maîtresse n'est autre qu'un registre à décalage dont le fonctionnement est rythmé par une horloge. Une difficulté majeure de ce mode de transmission est liée à l'horloge. En effet, il est nécessaire d'employer une horloge d'émission et une horloge de réception qui doivent fonctionner en synchronisme parfait (mode synchrone). Dans le cas les horloges ne fonctionnent pas en parfait synchronisme on préférera un mode de transmission asynchrone. VII

8 Horloge d émission Horloge de réception Emetteur Récepteur Liaison série Figure 9 : transmission série 7) Liaisons parallèles Les machines informatiques manipulent les informations internes entres les différents organes de la machines sous la forme des mots de N bits (N=8, 16, 32, 64 bits). On peut donc imaginer un système de communication entre machines reprenant ce même principe où les différents bits d'un mot sont véhiculés en parallèle. Cela implique que pour des mots de N bits il faut N lignes de transmission. Emetteur Récepteur Interface N fils Interface de sortie d entrée Figure 10 : transmission parallèle Cette possibilité comporte des inconvénients : a. les lignes nécessitent une masse métallique imposante à grande distance b. non synchronisation des bits transportés à grande distance. Pour ces raisons, à grande distance, la transmission parallèle n'est pas employée. Elle peut l'être, par contre, entre un ordinateur et des périphériques proches (imprimante parallèle par exemple). IV. Rapidité de modulation et Débit binaire : La rapidité de modulation RM est la quantité d informations transmises par moments élémentaires. RM = 1 en bauds représente l intervalle de temps élémentaire pendant lequel un signal significatif et représentatif d éléments binaires est transmis VIII

9 Moment élémentaire n-2 n-1 n 1s Figure 11 : Moment élémentaire/rapidité de modulation Le débit binaire D d une voie de transmission est le nombre maximum de symbole binaire transmis par seconde sur cette voie, cette valeur s exprime en bits/s. Pour ce faire, il suffit de regarder dans chaque moment élémentaire le nombre de bits qui sont transmis, ou de déterminer sur la ligne le nombre de valeur ou d états différents qui existent (la valence) et d appliquer la formule suivante : I = log 2 n (Karbowiak 1969) Avec I : La quantité d information contenue dans un moment élémentaire, n : Le nombre de valeurs différentes sur la ligne de transmission. La relation entre D et RM peut s exprimer de la façon suivante : D = RM log 2 (n) en bits/s ou D = RM I en bits/s ou encore D = I/ Remarque : Dans le cas où l on transporte 1 bit (cas où n =2 ) par moments élémentaires nous obtenons : RM = D Exemple : On considère le signal numérique dont on relève un échantillon représentatif suivant : Figure 12 : Exemple de signal =1 ms RM = 1 1 = =1000 bauds 10 3 n = 4 I = log 2 4 = 2 D = RM log 2 n = 2000 bits/s IX

10 V. Les Types de transmissions 1) Transmission bande de base La transmission bande de base consiste à émettre sur la ligne (médium) des courants qui reflètent les bits du caractère à transmettre. Dans le cadre de telle transmission, la carte réseau utilisée à pour rôle de substituer au signal initial (généralement NRZ) un autre signal similaire mais dont le spectre est mieux adapté à la ligne. Il s'agit en fait, pour résumer, de dire que la transformation qui à lieu est du type NUMERIQUE/NUMERIQUE. Pour illustrer ce propos nous allons étudier quelques transformations particulières avec la suite de bits suivante : Dont la représentation sous la forme d'un signal électrique est donnée par la figure suivante : +5v Temps Figure 13 : Signal de référence Cette représentation est faite sous la forme de créneaux unipolaires avec une tension positive +V pour les niveaux logique '1', et une tension nulle 0V pour les niveaux logique '0'. Le code Manchester ou Biphase-L Le niveau logique '1' provoque le passage de +V à -V au milieu du moment élémentaire, Le niveau logique '0' provoque le passage de -V à +V au milieu du moment élémentaire. +V Temps -V Figure 14 : Codage MANCHESTER C est Codage est utilisé dans les réseaux ETHERNET (Voir Cours sur les LANs IEEE 802.3) Le code Manchester différentiel Le niveau logique '0' du moment élémentaire t recopie le signal du moment élémentaire t-1. X

11 Le niveau logique '1' du moment élémentaire t inverse le le signal du moment élémentaire t-1. +V Temps -V Figure 15 : Codage MANCHESTER DIFFERENTIEL C est Codage est utilisé dans les réseaux TOKEN RING (Voir Cours sur les LANs IEEE802.5) Le spectre du signal Il existe ainsi une multitude de signaux en bande de base autres que ceux présentés ci-dessus (Biphase S-1, Biphase S-2, MPDC, DM/A, DM/BR, BI-DI, etc...). Leur différence se voit essentiellement lorsque l on étudie leur répartition de puissance en fonction de la fréquence (spectre de puissance obtenue avec la décomposition en série de Fourier). Figure 16 : Spectre des signaux 2) La MODULATION Le principal problème de la transmission en bande de base est la dégradation très rapide des signaux avec la distance. Si le signal n'est pas régénéré très souvent, il prend une forme quelconque, et récepteur sera incapable de comprendre. Cette méthode de transmission ne peut-être utilisée que sur de très courte distance (moins de 5 Km). Au delà, on utilise un signal de type sinusoïdal. Ce type de signal, même affaibli, pourra être décodé par le récepteur. Il existe trois grands types de modulation : XI

12 - La modulation d'amplitude, - La modulation de phase, - La modulation de fréquence. Le MODEM prend un signal en bande de base et va le moduler, c'est à dire le mettre sous une forme analogique particulière. Cette transformation est du type NUMERIQUE/ANALOGIQUE et permet d éliminer un certain nombre de dégradations qui sont occasionnées par la distance parcourue par le signal dans le câble. Le signal de modulation est de forme sinusoïdale et les différents types de modulation sont obtenues en agissant sur les différents paramètres de l équation suivante : v(t) = V max sin (ωt + φ) avec V max = Valeur Maximale de l amplitude quand le sinus est égale à 1, ω représentant la pulsation du signal ω =2π F = 2 π/t, φ représentant le déphasage à l origine de la sinusoïde. Figure 17 : v(t) = Vmax (sin ωt+φ) Figure 18 : v(t) = Vmax (sin ωt+φ) Vmax = 4V Vmax = 4V φ=0 φ=π/4 La modulation d'amplitude v(t) = Vma x sin (ωt + φ) Valeur variable Valeur Fixe Valeur Fixe Figure 19 : Equation de sinusoïde Cette modulation est obtenue en jouant sur la valeur de V max. En donnant une valeur: Vmax = 2 pour un niveau logique '0' Vmax = 4 pour un niveau logique '1'. On obtient lafigure suivante : XII

13 Figure 20 : Modulation d Amplitude La modulation de phase v(t) = Vma x sin (ωt + φ) Valeur Fixe Valeur variable Valeur Fixe Figure 21 : Equation de sinusoïde Cette modulation est obtenue en jouant sur la valeur de φ. Dans la figure suivante φ 0 = 0 pour un niveau logique '0' φ 1 = π pour un niveau logique '1'. Figure 22 : Modulation de phase XIII

14 La modulation de Fréquence : v(t) = Vma x sin (ωt + φ) Valeur Fixe Valeur variable Valeur Fixe Figure 23 : Equation de sinusoïde Cette modulation est obtenue en jouant sur la valeur de ω. Dans la figure suivante ω 0 = ω pour un niveau logique '0' ω 1 = 2ω pour un niveau logique '1'. Figure 24 : Modulation de fréquence Combinaison de deux types de modulation simultanée Dans les 3 modulations précédentes, on code 1 bit donc, on cherche deux signaux différents pour coder les 2 possibilités (0 ou 1). Si on arrive au départ et à l'arrivée à coder et à décoder plus d'un bit à la fois on peut envisager de coder plusieurs bits par moment élémentaire en trouvant 2 n signaux différents. Exemple 1 : modulations de phase et amplitude à 4 moments (codage de 2 bits avec les combinaisons 00, 01, 10, 11). XIV

15 Figure 25 : Combinaison de modulations de Phase et Amplitude Nous pouvons résumer les valeurs de codage par le tableau suivant : Valeur Binaire Amplitude (V) Phase (rd) π/ π π/4 Tableau 1 Exemple 2 Nous peuvons augmenter le nombre de bit par moment élémentaire. En passant à 3 bits il faut définir 2 3 sinusoïdes différentes. Nous obtenons ainsi des modulations d'amplitude et de phase à 8 moments. Figure 26 : Modulations de Phase et Amplitude 3 bits Nous pouvons résumer les valeurs de codage par le tableau suivant : Valeur Binaire Amplitude (V) Phase (rd) XV

16 π/ π/ π/ π π/ π/ π/4 Tableau 2 Représentation sous forme de diagramme spatiale Une autre technique pour représenter les valeurs de codage en fonction des bits (comme dans les Tableau 1 & Tableau 2 ), et de représenter la valeur des codages binaires dans un repère spatiale ou chaque point représente une valeur d amplitude et une valeur de déphasage. L amplitude représente la distance du point origine du repère au point considéré, La phase représente l angle que fait la droite passant par le point origine du repère et le point considéré, avec la droite des abscisses Figure 27 : digramme spatiale exemple 1 Figure 28 : digramme spatiale exemple 2 XVI

17 VI. Les Equipements caractérisant une ligne de transmission Des deux côtés de la liaison, il y a des organes qui sont connectés. On leur donne le nom d Equipement Terminal de Transmission de Données (E.T.T.D.) ou encore D.T.E. (Data Equipment Terminal) et d Equipement Terminal de Circuit de Données (E.T.C.D.) ou encore D.C.E. (Data Communication Equipment). L ETTD (qui n est rien d autre qu un terminal plus ou moins intelligent ) est l équipement sur lequel l utilisateur travail et par lequel il veut émettre ses données. L ETCD est placé de part et d autre du support de transmission et il a pour rôle d adapter le signal électrique à transmettre à la ligne physique de transmission (La plupart du temps cette transformation est réalisée par un modulateur démodulateur encore appelé MODEM). Station de données Station de données Source De données Collecteur De donnée Logique de transmission Jonction Voie de transmission MODEM MODEM Circuit de données Jonction Logique de transmission Source De données Collecteur De donnée ETTD ETCD ETCD ETTD Les ETCD de type MODEMs Figure 29 : Caractéristique d une voie de transmission Un MODEM abréviation de MOdulateur DEModulateur est un convertisseur digital/analogique ou adaptateur digital/digital destiné à convoyer des données sur des lignes habituellement réservées au téléphone. Il y a deux familles principales de Modems : o Les Modems pour ligne commutées (lignes domestiques) utilisant les mêmes circuits que le téléphone classique (Mode Asynchrone en général), o Les Modems pour lignes permanentes dédiées aux transmissions de données point à point entre deux sites reliés par des circuits loués aux opérateurs des télécoms (Mode Synchrone). Modems pour ligne commutées Le Modem raccordé au PC est configuré en mode appelant et celui raccordé à l'hôte en mode appelé. Fonctionnement : Mode appelant: Mode appelé: Génération des tons ou des impulsions de composition du numéro de téléphone, Adaptation de la vitesse de transmission en fonction des conditions (Fallback), Gestion de la réception de la porteuse (Carrier Detect) ou de sa perte. Détection de sonnerie (Ring indicator) pour signaler la réception d un appel, Etablissement de la connexion avec l appelant, échange des modes de fonctionnement, En cas de dégradation de la qualité de la ligne: Fallback, Gestion de la réception de la porteuse (Carrier Detect) ou de sa perte. XVII

18 Ligne Téléphonique RTC Réseau RTC Ligne Téléphonique RTC Liaison série Type RS232 Modem (DCE) Modem (DCE) Liaison série Type RS232 Figure 30 : Principe de fonctionnement pour Bande passante et Modulation La bande passante garantie par les opérateurs du téléphone se situe entre 300 et 3400 Hz, mais bien souvent, la limite supérieure n est pas atteinte. C est pourquoi il a été défini deux canaux (1080 et 1750 Hz) définis par des filtres passe bande. De ce fait, nous pouvons utiliser simultanément les deux canaux pour pouvoir travailler en mode Full Duplex. Figure 31 : division de la bande passante en deux canaux Les deux canaux utilisés en Full Duplex et les fréquences d'excursion de la modulation. On modulera la porteuse d'un canal en fréquence et en amplitude, de manière à obtenir un certain nombre d'états (16 dans l'exemple cidessus qui est celui d'un modem à 14.4 Kbits/s) auxquels on associe 4 bits. Ainsi, en deux excursions de modulation et/ou d'amplitude, on a transmis la représentation d'un octet. Ce type de modulation est appelé QAM (Quadrature Amplitude Modulation) Mode de transmission Le mode de transmission est asynchrone (RS-232) entre le Modem et le PC. La vitesse de transmission et le contrôle de flux (XON/XOFF ou RTS/CTS) est ainsi que la taille des caractères et la parité sont définie par la première séquence AT. XVIII

19 Le mode de transmission est synchrone entre les deux Modems, puisque celui qui émet crée une trame issue d'une série de caractères asynchrone auxquels on a enlevé les start et stop bits. Contrôle de flux Il y a deux manières de contrôler le débit des données entre le DTE et le DCE : o In Band au moyen de caractères de contrôle (XON et XOFF 1 ou ACK et NACK). Ces caractères peuvent traverser, si on l'a demandé avec une séquence AT, la liaison modem de bout en bout, afin d'avoir un contrôle transparent entre lepc et son hôte. o Out Of Band en utilisant les signaux de contrôle (RTS et CTS) Correction d'erreurs Les modems sont capables de demander la retransmission du paquet entre-eux deux en cas de problème, ceci de manière transparente au niveau de l'utilisateur. Il existe plusieurs standards ou standards de facto pour la correction des erreurs: Compression o MNP4 ou V42 : 3&4 de Microcom Networking Protocol o V42 du CCITT combinaison de MNP3&4 et LAP-M o ARQ Automatic Repeat Request Nous pouvons optimiser un transfert en faisant appel aux techniques de compression sur la ligne téléphonique : o MNP5 Run-Lenght Encoding qui est le codage des répétitions (Ex: AAAABBCCC= 4A2B3C) - Compression 2 à 1 o MNP7 idem - Compression 3 à 1 o V42bis du CCITT LAPM Link Access Procedure (V42 + BTLZ British Telecom Lempel-Ziv) - Compression 4 à 1 De plus, la méthode dite d'échange des dictionnaires, qui a lieu au début de la connexion (phase de négociation), permet d'optimiser la transmission, puisque chaque modem va échanger une table contenant à son début les caractères qu'il a le plus souvent transmis. Boitier ou carte Figure 32 : Modem externe Avantages Facilement transportable Facile à configure Inconvénient Plus onéreux Nécessite une alimentation externe Figure 33 : Modem interne Avantages Pas d alimentation spécifique Gain de place Moins onéreux Inconvénients Plus difficile à configurer Non transportable 1 Le contrôle de flux XON / XOFF ne peut être utilisé que pour les basses vitesses. XIX

20 Avis CCITT Débits (bit/s) Type de Modulation Vitesse de modulation (Bauds) Exploitation ligne Type de transmission V /7200 QAM half-duplex Réseau public lignes spécialisées 2 fils V FSK 300 Full-Duplex Réseau public lignes spécialisées 2 fils V22 600/1200 DFSK 600 Full-Duplex Réseau public lignes spécialisées 2 fils V22 bis 1200/2400 QAM 600 Full-Duplex Réseau public lignes spécialisées 2 fils V23 600/1200 FSK 600/1200 Semi-Duplex Full-Duplex V PSK 1200 half-duplex Full-Duplex V26 bis 1200/2400 PSK 1200 Semi-Duplex Full-Duplex Réseau public lignes spécialisées 2 fils pour S-D 4 fils pour F-D lignes spécialisées 4 fils Réseau public lignes spécialisées 4 fils Synchrone Asynchrone Synchrone Asynchrone Synchrone Asynchrone Synchrone Asynchrone) Synchrone Synchrone V26 ter 1200/2400 DPSK 1200 Full-Duplex Réseau public lignes spécialisées 2 fils Synchrone Asynchrone V DPSK 1600 Lignes spécialisées de Synchrone qualité supérieure V27 bis 2400/4800 DPSK 1200/1600 Full-Duplex Lignes spécialisées Synchrone Half-Duplex V27 ter 2400/4800 DPSK 1200/1600 Full-Duplex Réseau public Synchrone Half-Duplex V /4800 QAM 2400 Full-Duplex Lignes spécialisées 4 Synchrone fils de qualité supérieure ou normale V /4800 QAM Full-Duplex Réseau public Lignes spécialisées 2 Synchrone Asynchrone fils V32 bis 14400/4800 QAM Full-Duplex Réseau public Lignes spécialisées 2 Synchrone Asynchrone fils V /12000 QAM 2400/2400 Full-Duplex Lignes spécialisées 4 Synchrone 64/128 états fils points à points V35 48 Kbit/s Amplitude avec BLU Full-Duplex Groupe primaire Synchrone Asynchrone V36 48/56/64/ 72 Kbits Amplitude avec BLU Full-Duplex Groupe primaire Synchrone V QAM Réseaux public Tableau 3 : Différents Types de Modems Les interfaces Encore appelés jonctions, ils réalisent la connexion entre les ETTD et les ETCD (DTE-DCE). V28 V10 V11 V35 XX

21 Les connecteurs EIA-232D (RS232-D), ITU-TSS (CCITT) V.24/V.28, ISO 2110 IEEE1284-B : Centronics Port Parallèle imprimante coté DTE coté imprimante Port Parallèle (PC) coté DCE coté PC RS 232 C IEEE1394 (IEEE ) Connu aussi sous le nom FireWire (Apple), ilink (Sony) ou Lynx USB (Universal Serial Bus) 4 broches Type A Type B 6 broches Tableau 4 : Différents connecteurs XXI

22 VII. Les supports de transmissions L objectif de la couche physique est d assurer le transfert de bits d informations entre deux équipements terminaux et ceci à travers un support de transmission. De nombreux médiums peuvent être utilisés et on peut les séparer en deux catégories : - ceux avec guide physique : Les câbles électriques, Les fibres optiques. - Ceux sans guide physique : Les ondes radio-électriques, Les ondes lumineuses. Médium Sans Guide Avec Guide Onde lumineuse Onde Radio Electrique Signaux Electrique Câbles de Cu ivre Signaux Lumineux Fibre Optique Transmission Infra-rouge Transmission laser Liaison radio sur LAN Faisceaux Hertzien Satellite de télécommunication Câble Asymétriques Twinaxial Coaxial Câbles Symétriques Paires torsadées Quarte Fibre Monomode Fibre Multimode Figure 34 : Classification des supports de transmission Les câbles électriques à paires torsadées XXII

23 Fig.21 Ce support de transmission est composé de 2 conducteurs en cuivre, isolés l un de l autre, et enroulé de façon hélicoïdale autour de l axe de symétrie longitudinale. Cette technique permet de réduire les phénomènes d inductions électromagnétiques parasites provenant de l environnement proche (moteur électrique, néon, etc...). L utilisation la plus courante de ce type de câble est la desserte des usagers du téléphone abonnés au service public (FRANCE TELECOM en France) ou à des services privés. Les signaux transmis dans ce type de médium peuvent, selon leurs caractéristiques, parcourir plusieurs dizaines de kilomètres sans amplification ou régénération. Au-delà de ces distances, la remise en forme des signaux numériques en bande de base, et l amplification des signaux analogiques en modulation sont nécessaires. Généralement dans un même câble il y a rassemblement de plusieurs paires torsadées, et les signaux qui sont transportées dans ces diverses paires peuvent interférer les uns sur les autres par rayonnement. Ce phénomène est appelé diaphonie. Si les distances entre deux entités de communication sont inférieures à 1 kilomètre les vitesses de transmissions peuvent atteindre plusieurs centaines de Kbit/s avec des taux d erreurs très acceptables. Sur des distances plus coutres, on atteint aisément le Mbit/s. Il existe toute une variété de câbles à paires torsadées présentant des caractéristiques et des performances électriques différentes; leurs prix sont également liés à ces performances. Taux d erreurs sur les bits : Taux d erreurs sur les bits Débit en Bit/s Tab. 1 Les différents types de câble : - 2 fils en qualité normale, - 4 fils en qualité normale, - 4 fils de qualité supérieure, - 2 fils en bande de base, - 4 fils en bande de base, - Les groupes primaires à 1,5 ou 2 Mbits/s, - Les groupes secondaires... Nom Câble téléphonique Câble téléphonique SYT IBM type 1 Ame / impédance cuivre étamé 0,5 Couleur Rouge et blanc Paire de câble Cuivre 0.6 gris 1 à 15 paires de câble Cuivre 150 Ω noir 2 paires à blindage individuel Diamètre Ext. (mm) Affaiblissement 9.9 2,16 db /100m à 4 MHz Utilisation Jarretière téléphonique Installation téléphonique privée Réseau Token Ring XXIII

24 IBM Type Ω noir 4 paires torsadées + 2 paires à blindage individuel IBM Type 3 Mono brin 100 Ω noir 4 paires torsadées 12,83 4,49 db/100m à 16 MHz 4,70 5,17 db/100m à 4 MHz Réseau Token Ring Réseau Token Ring IBM Type 6 Twinax 105 Ω Mono brin 150 Ω Cuivre étamé Multi brins noir 2 paires torsadées sous double blindage 8,38 5,17 db/100m à 4 MHz noir 8,26 4,4 db /100m à 10 MHz Réseau Token Ring Les câbles électriques Coaxiaux Un câble coaxial est constitué de deux conducteurs cylindriques de même axe, séparés par un isolant. Deux type de câble sont utilisés dans les réseaux : - Le premier type possède une impédance caractéristique de 50 ohms, et il est employé dans la transmission de signaux bande de base (signaux numériques); câblage Ethernet. - Le second présente une impédance de 75 ohms et, il est plutôt utilisé dans la transmission de signaux analogique;câblage pour les antennes TV. Câble coaxial Fig. 22 Ces câbles coaxiaux présentent de meilleures caractéristiques électriques que les câbles à paires torsadées. Il offre une bande passante de grande largeur, et une protection contre les rayonnements électromagnétiques parasites satisfaisantes. Les performances de ces types de câble dépendent eux aussi de la qualité des isolants des conducteurs et de la longueur des câbles. Les plus couramment utilisés sont des câbles de 2,6/9,5 et de 1,2/4,4. Plus la distance à parcourir pour le signal est faible, plus la vitesse de transmission peut être élevée. On atteint des vitesses de transmission de 100 Mbit/s sur des distances inférieures au kilomètre. Sur plusieurs centaines de Km les vitesses de transmission sont de l ordre de 100 Kbit/s à quelques Mbit/s. On transmet généralement avec ce type de câble des signaux en bande de base (Manchester, BHD, NRZ, etc...) dans le cas d une utilisation sur des réseaux locaux. On transmet également des signaux analogiques (sinusoïdaux en modulation de phase, amplitude, fréquence) dans le cas d une utilisation pour la distribution de la TV par câble et dans les grandes artères de raccordement interurbaines pour le téléphone. On peut transmettre avec ces derniers câbles des signaux pouvant atteindre une fréquence de 450 Mhz sur des distances de plusieurs kilomètres. Caractéristiques physiques : XXIV

25 Nom couleur Impédance (Ω) âme Capacité (pf/m) Diamètre Ext (mm) Affaiblissement (DB/100m) Ethernet jaune 50 Rigide ,2 db à 5 MHz Thin net noir 50 Rigide 83,6 4,57 6 db/185m à 5 MHz (Ethernet fin) Cheap Ethernet jaune brins 5,46 de 0,2 RG 58 gris 50 Rigide 78,8 36dB à dBà 3 GHz Thin Ethernet 10 Mb/s MHz Câble T.V. blanc 75 Rigide 7,2 Les fibres optiques Ces fibres optiques représentent une technologie relativement récente puisqu il a fallu attendre la fin des années 60 et l invention du laser pour voir émerger cette technologie. Cette technique est basée sur la transmission de signaux lumineux (un 1 étant codé par une impulsion lumineuse et un 0 par une absence). Cette lumière est transmise avec une onde de 10 8 Hz. Figure 23 Un système de transmission optique comporte 3 composants principaux : - Un émetteur de lumière qui peut être : * Une diode électroluminescente (LED Light Emitting Diode), Diode qui fonctionnent dans le rouge visible (850nM). C'est ce qui est utilisé pour le standard Ethernet FOIRL * Les diodes à infrarouge qui émettent dans l'invisible à 1300nM * Les lasers, utilisés pour la fibre monomode, dont la longueur d'onde est 1300 ou 1550nM - un guide cylindrique qui n est autre qu une fibre optique de 100 à 300 microns de diamètre et recouvert d un isolant, - un récepteur de lumière qui peut être : * une photo diode, * un photo transistor (Phototransistor). Conversion de signaux électriques en signaux optiques au moyen d'un transceiver Ethernet Le transceiver optique a pour fonction de convertir des impulsions électriques en signaux optiques véhiculés au coeur de la fibre. A l'intérieur des deux transceivers partenaires, les signaux électriques seront traduits en impulsions optiques par une LED et lus par un phototransistor ou une photodiode. On utilise une fibre pour chaque direction de la transmission. XXV