Transcription

1 Université Abou Bekr Belkaid Tlemcen Faculté des sciences de l Ingénieur Département de Télécommunications Formation ST Cours Découverte «Télécommunications» 28/10/2009 Prof. M. FEHAM

2 Merci D éteindre vos téléphones mobiles

3 Systèmes LMD (Licence, Master, Doctorat) - Formation Académique (recherche) - Formation Professionnelle Attentes de cette formation 28/10/2009 Prof. M. FEHAM

4 Graduation Licences Habilitées Intitulé de la licence : Télécommunications Type de licence : Licence Académique (Recherche) Arrêté êéministériel :N 198 du 20 Octobre 2005 Responsable de la Formation : SEDDIKI Omar o_seddiki@mail.univ-tlemcen.dz d Remarque : Proposition d autres formations en licence 28/10/2009 Prof. M. FEHAM

5 Masters Habilités - Intitulé du master : Télécommunications, options: Systèmes et réseaux, Réseaux mobiles et services, Composants et circuits. Type du master : Recherche Arrêté Ministériel :N 134 du 07 Aout 2008 Responsable de la Formation : SEDDIKI Omar o_seddiki@mail.univ-tlemcen.dz

6 - Intitulé du master : Composants et Systèmes Electroniques pour les Télécommunications CoSET Type du master :Recherche Arrêté Ministériel : N 207 du 01 Juillet 2009 Responsable de la Formation : Mr FEHAM Mohammed m_feham@mail.univ-tlemcen

7 Post-Graduation - Magister SRT (Systèmes et Réseaux de Télécommunications) - Magister MTC (magister Télécommunications) - Ecole Doctorale STIT (Sciences, Technologies de l Information et Télécommunications) - Ecole Doctorale EDTAS (Ecole Doctorale en Technologie et tapplication Spatiales) - Proposition de deux écoles doctorales (LMD)

8 Laboratoires de Recherche - STIC (laboratoire : Systèmes et Technologies de l Information et de la Communication) - LTT (Laboratoire de Télécommunication Tlemcen)

9 Présentation générale des Télécommunications ques dates qui ont marqué l'évolution des télécommunications 1822 : Joseph Fourier étudie la propagation de la chaleur 1837: Samuel Morse invente le télégraphe 1864 : James Clerk Maxwell établit les équations de l'électromagnétisme 1876: Alexander Graham Bell invente le téléphone 1886: Heinrich Hertz vérifie la théorie de Maxwell sur le rayonnement 1901: Guglielmo Marconi invente la télégraphie sans fil (TSF) 1921: 28/10/2009Edwin Armstrong invente la FM Prof. M. FEHAM

10 1928: H. Nyquist et R.V. L. Hartley développent la théorie de la transmission 1938: Alec Reeves invente la modulation par impulsions codées (MIC) 1940: Bardeen, Brattain et Shockley inventent le transistor 1940: 1 er Téléphone sans fil inventé par Bell System 1948: C. E. Shannon établit la théorie de l'information et du codage 1956: Premier câble transatlantique téléphonique 1960: Maiman conçoit le premier laser

11 Quelques applications innovantes des TIC 1961: Introduction des circuits intégrés 1962: Première liaison par satellite avec "Telstar I" 1969: Transmission en direct des premiers pas d'un dun homme sur la lune 1978: 1 er Réseau cellulaire analogique AMPS à Chicago 1981: 1er Réseau cellulaire numérique RITA er Réseau cellulaire analogique en France Radiocom La téléphonie cellulaire 1990 l Internet

12 1993: Lancement du réseau GSM en Europe 1996: La France adopte le numéro de téléphone à 10 chiffres 1996: Lancement du réseau DCS 1800 en Europe 2002: Lancement du réseau UMTS 2007: l Iphone sort aux états unis l Iphone cumule les fonctions : téléphonie mobile bien sûr, mais aussi Internet, musique et vidéo.

13 La transmission des signaux Le signal et son support Le signal Les impulsions électriques Les impulsions lumineuses Le support Le cuivre pour les câbles coaxiaux et en paires torsadées Le verre des câbles en fibre optique Les ondes L air ou l espace pour les ondes radio et les ondes des satellites

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15 Notions sur les ondes électromagnétiques La transmission d une information sur un support physique se fait par propagation d'un phénomène vibratoire. Il en résulte un signal ondulatoire dépendant de la grandeur physique que l'on fait varier : - dans le cas de la lumière il s'agit d'une onde lumineuse - dans le casdu sonil s'agit d'une onde acoustique - dans le cas de la tension ou de l'intensité d'un courant électrique il s'agit d'une onde électromagnétique. éti Les ondes électromagnétiques sont caractérisées par leur fé fréquence (longueur d onde), d leur amplitude et leur phase.

16 Le Spectre des ondes

17 Transmission de données -La transmission analogique La transmission analogique de données consiste à faire circuler des informations sur un support physique de transmission sous la forme d'une onde. La transmission des données se fait par l'intermédiaire d'une onde porteuse, dont le seul but est de transporter les données par modification de l'une de ces caractéristiques (amplitude, fréquence ou phase). C'est la raison pour laquelle la transmission analogique est généralement appelée transmission par modulation d'onde porteuse.

18 Selon le paramètre de l'onde porteuse que l'on fait varier, on distinguera trois types de transmissions analogiques: - La transmission par modulation d'amplitude de la porteuse - La transmission par modulation de fréquence de la porteuse - La transmission par modulation de phase de la porteuse

19 Transmission analogique de données analogiques Ce type de transmission désigne un schéma dans lequel les données à transmettre sont directement sous forme analogique. Dans le cas d'une transmission par modulation d'amplitude par exemple la transmission se fait de la manière suivante : (ETCD= Equipement Terminal de Circuits de Données)

20 Transmission analogique de données numériques Lorsque les données numériques ont fait leur apparition, les systèmes de transmission étaient encore analogiques, il a donc fallu trouver un moyen de transmettre des données numériques de façon analogique. La solution à ce problème était le modem. Son rôle est: A l'émission: lémission: de convertir des données numériques (un ensemble de 0 et de 1) en signaux analogiques (la variation continue d'un phénomène physique). Onappelle ce procédé la modulation. A la réception: de convertir le signal analogique en données numériques. éi Ce procédé est appelé démodulation. d

21 - La transmission numérique de données La transmission numérique consiste à faire transiter les informations sur le support physique de communication sous forme de signaux numériques. Ainsi, des données analogiques devront préalablement être numérisées (codés) avant d'être transmises. Toutefois, les informations numériques ne peuvent pas circuler sous forme de 0 et de 1 directement, il s'agit donc de les coder sous forme d'un signal possédant deux états, par exemple : 0 et 1.

22 Cette transformation de l'information binaire sous forme d'un signal à deux états est réalisée par l'etcd, appelé aussi codeur bande de base, d'où l'appellation de transmission en bande de base pour désigner la transmission numérique...

23 Représentation des données Le but d une liaison en télécom est de transmettre des informations d'un dun équipement à un autre. Pour cela il faut dans un premier temps décider du type de codage de la donnée à envoyer, c'est- à-dire sa représentation.

24 La représentation de l information peut se diviser en deux catégories : Une représentation numérique: représentation de l information en un ensemble de valeurs binaires, soit une suite de 0 et de 1 Une représentation analogique: l information sera représentée par la variation d'une grandeur physique continue

25 Support de transmission des données Pour que la transmission puisse s'établir, il doit exister une ligne de transmission, appelée aussi voie de transmission ou canal, entre les deux terminaux (équipements). Ces voies de transmission sont constituées de plusieurs tronçons permettant de faire circuler les informations sous forme d'ondes électromagnétiques, lumineuses ou même acoustiques. On a donc un phénomène vibratoire qui se propage sur le support physique.

26 Codage des signaux de transmission Pour qu'il puisse y avoir un échange de données, un codage des signaux de transmission doit être choisi, celui-ci dépend essentiellement t du support physique utilisé pour transférer les données, ainsi que de la garantie de l'intégrité des données et de la vitesse de transmission.

27 Transmission simultanée de données La transmission de données est "simple" lorsque seules deux machines sont en communication, ou lorsque l'on envoie une seule donnée. Dans le cas contraire il est nécessaire de mettre en place plusieurs lignes de transmission ou bien de partager la ligne entre les différents acteurs de la communication. Ce partage est appelé multiplexage...

28 On appelle multiplexage, la capacité à transmettre sur un seul support physique (appelé voie haute vitesse), des données provenant de plusieurs paires d'équipements (émetteurs et récepteurs) ; on parle alors de voies basse vitesse.

29 Le multiplexage fréquentiel - Le multiplexage fréquentiel, appelé aussi MRF (Multiplexage par répartition de fréquence ou en anglais FDM, Frequency Division Multiplexing) permet de partager la bande de fréquence disponible sur la voie haute vitesse en une série de canaux de plus faible largeur afin de faire circuler en permanence sur la voie haute vitesse les signaux provenant des différentes voies basse vitesse.

30 Le multiplexage temporel - Le multiplexage temporel, appelé aussi MRT (Multiplexage l par répartition dans le temps ou en anglais TDM, Time Division Multiplexing) l i ) permet d'échantillonner les signaux des différentes voies basse vitesse et de les transmettrett successivement sur la voie haute vitesse en leur allouant la totalité de la bande passante, et ce, même si cellesci ne possèdent pas de données à émettre.

31 Protocoles de communication Un protocole est un langage commun utilisé par l'ensemble des acteurs de la communication pour échanger des données. Toutefois son rôle ne s'arrête pas là. Un protocole permet aussi : - L'initiation de la communication - L'échange de données - Le contrôle d'erreur - Une fin de communication

32 La liaison physique Une ligne de transmission est une liaison physique entre deux machines. On désigne généralement par le terme émetteur la machine qui envoie les données et par récepteur celle qui les reçoit. La ligne de transmission, appelée aussi parfois canal de transmission ou voie de transmission, n'est pas forcément constituée d'un seul support physique de transmission.

33 Types de supports physiques Les supports physiques de transmissions sont les éléments permettant de faire circuler les informations entre les équipements de transmission. On classe généralement ces supports en trois catégories, selon le type de grandeur physique qu'ils permettent de faire circuler, donc de leur constitution physique : -Lessupports filaires permettent de faire circuler une grandeur électrique sur un câble généralement métallique - Les supports aériens désignent l'air ou le vide, ils permettent la circulation d'ondes électromagnétiques ou radioélectriques diverses - Les supports optiques permettent d'acheminer des informations sous forme lumineuse

34 Selon le type de support physique, la grandeur physique a une vitesse de propagation plus ou moins rapide (par exemple le son se propage dans l'air à une vitesse de l'ordre de 300 m/s alors que la lumière a une célérité proche de km/s).

35 Perturbations La transmission de données sur une ligne ne se fait pas sans pertes, des parasites ou des dégradations du signal peuvent apparaître. - Les parasites (souvent appelés bruit) sont l'ensemble des perturbations modifiant localement la forme du signal. On distingue généralement deux types de bruit : *Lebruitblancest une perturbation uniforme du signal, * Les bruits impulsifs sont de petits pics d'intensité provoquant oqua des erreurs eu de transmission. ta sso

36 - L'affaiblissement du signal représente la perte de signal en énergie dissipée dans la ligne. L'affaiblissement se traduit par un signal de sortie plus faible que le signal d'entrée et est caractérisée par la valeur: A = 20 log (Niveau du signal en sortie / Niveau du signal en entrée) - La distorsion du signal caractérise le déphasage entre le signal en entrée et le signal en sortie.

37 Bande passante et capacité La bande passante (en anglais bandwidth) ) d'une voie de transmission est l'intervalle de fréquence sur lequel le signal ne subit pas un affaiblissement supérieur à une certaine valeur (généralement 3 db, car 3 décibels correspondent à un affaiblissement du signal de 50%). Une ligne téléphonique a par exemple une bande passante comprise entre 300 et 3400 Hertz environ pour un taux d'affaiblissement égal à 3 db.

38 La capacité d'une voie est la quantité d'informations (en bits) pouvant être transmis sur la voie en 1 seconde. La capacité se caractérise de la façon suivante : C = W log 2 (1 + S/N) C capacité (en bps) W la largeur de bande (en Hz) S/N représente le rapport signal sur bruit de la voie.

39 Les modes de transmission Pour une transmission donnée sur une voie de communication entre deux machines, la communication peut s'effectuer de différentes manières. La transmission est caractérisée par : - le sens des échanges, - le mode de transmission: il s'agit du nombre de bits envoyés simultanément, - la synchronisation: il s'agit de la synchronisation entre émetteur et récepteur.

40 Liaisons simplex, half-duplex et full-duplex Selon le sens des échanges, on distingue 3 modes de transmission : - La liaison simplex caractérise une liaison dans laquelle les données circulent dans un seul sens. Exemple d un ordinateur vers l'imprimante ou de la souris vers l'ordinateur, TV, Radio - La liaison half-duplex (liaison à l'alternat ou semi-duplex) caractérise une liaison dans laquelle les données circulent dans un sens ou l'autre autre, mais pas les deux simultanément. Ex: Talky-Walky - La liaison full-duplex (duplex intégral) caractérise une liaison dans laquelle les données circulent de façon bidirectionnelle et simultanément. t Ainsi, i la bande passante est diié divisée par deux pour chaque sens d'émission des données si un même support de transmission est utilisé pour les deux transmissions. Exp: liaison téléphonique

41 Transmission série et parallèle Le mode de transmission désigne le nombre d'unités élémentaires d'informations (bits) pouvant être simultanément transmises par le canal de communication. Liaison parallèle On désigne par liaison parallèle la transmission simultanée de N bits. Ces bits sont envoyés simultanément sur N voies différentes. Ces voies peuvent être : -Nlignes physiques: auquel cas chaque bit est envoyé sur une ligne physique (c'est la raison pour laquelle les câbles parallèles sont composés de plusieurs fils en nappe) - une ligne physique divisée en N sous-canaux par division de la bande passante. Ainsi chaque bit est transmis sur une fréquence différente...

42 La liaison parallèle des ordinateurs de type PC nécessite généralement 10 fils.

43 Liaison série Dans une liaison en série, les données sont envoyées bit par bit sur la voie de transmission. Toutefois, étant donné que la plupart des processeurs traitent les informations de façon parallèle, il s'agit de transformer des données arrivant de façon parallèle en données en série au niveau de l'émetteur émetteur, et inversement au niveau du récepteur.

44 Transmission synchrone et asynchrone Etantt donné les problèmes que pose la liaisoni de type parallèle (les fils conducteurs sont proches sur une nappe, il existe des perturbations, notamment à haut débit, dégradant la qualité du signal...), c'est la liaison série qui est la plus utilisée. Toutefois, puisqu'un seul fil transporte l'information, il existe un problème de synchronisation entre l'émetteur et le récepteur, car les bits sont envoyés successivement. Il existe donc deux types de transmission permettant de remédier à ce problème:

45 -La liaison asynchrone, dans laquelle chaque caractère est émis de façon irrégulière dans le temps. Chaque caractère est précédé d'une information indiquant le début de la transmission du caractère (bit START) et terminé par l'envoi d'une information de fin de transmission (bit STOP). -La liaison synchrone, dans laquelle émetteur et récepteur sont cadencés à la même horloge (même vitesse). Le récepteur reçoit de façon continue les informations au rythme où l'émetteur les envoie.

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51 RADAR

52 Radar de contrôle de circulation routière MESTA 206 "barbecue MESTA 208

53 Les radars mobiles ou embarqués CERVA MAGDA

54 Satellite de télécommunications

55 Alt: Km

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58 Télécommunications optiques SIGNAL LASER CABLE (fibres optiques) PHOTO DETECTEUR SIGNAL Principe WDM

59 Téléphonie mobile La première génération de téléphonie mobile (1G) possédait un fonctionnement analogique gq et était constituée d'appareils relativement volumineux. Il s'agissait principalement des standards suivants: - AMPS (Advanced Mobile Phone System), apparu en 1976 aux Etats-Unis, constitue le premier standard de réseau cellulaire - TACS (Total Access Communication System) - ETACS (Extended Total Access Communication System Ces réseaux cellulaires ont été rendus obsolètes avec l'apparition d'une seconde génération entièrement numérique.

60 2G La seconde génération de réseaux mobiles (notée 2G) est numérique. éi Réseau GSM (Global System for Mobile communications), utilise les bandes de fréquences 900 MHz et 1800 MHz en Europe. GSM permet de transmettrett la voix ainsi i que des données numériques de faible volume, par exemple des messages textes (SMS, pour Short Message Service) ou des messages multimédias (MMS, pour Multimedia Message Service). ) La norme GSM permet un débit maximal de 9,6 kbps.

61 2.5G Des extensions de la norme GSM ont été mises au point afin d'en den améliorer le débit. C'est Cest le cas notamment du standard GPRS (General Packet Radio System), qui permet d'obtenir des débits théoriques de l'ordre de 114 kbit/s, plus proche de 40 kbit/s dans la réalité.

62 2.75G La norme EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution, présentée comme 2.75G quadruple les améliorations du débit de la norme GPRS en annonçant un débit théorique de 384 Kbps, ouvrant ainsi la porte aux applications multimédias. En réalité la norme EDGE permet d'atteindre des débits maximum théoriques de 473 kbit/s, mais elle a été limitée afin de se conformer aux spécifications IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) de l'itu litu ( International Telecommunications Union).

63 3G Les spécifications IMT-2000 de l'uit, définissent les caractéristiques de la 3G (troisième génération de téléphonie mobile). Ces caractéristiques sont notamment les suivantes : -un haut débit de transmission : *144 Kbps avec une couverture totale pour une utilisation mobile, *384 Kbps avec une couverture moyenne pour une utilisation piétonne, *2 Mbps avec une zone de couverture réduite pour une utilisation fixe. *compatibilité mondiale, *compatibilité des services mobiles de 3ème génération avec les réseaux de seconde génération,

64 La 3G propose d'atteindre des débits supérieurs à 144 kbit/s, ouvrant ainsi la porte à des usages multimédias tels que la transmission de vidéo, la visio-conférence ou l'accès à internet haut débit. Les réseaux 3G utilisent des bandes de fréquences différentes des réseaux précédents : MHz et MHz. La principale norme 3G utilisée en Europe s'appelle UMTS (Universal Mobile Telecommunications System), utilisant un codage W-CDMA (Wideband d Code Divisioni i Multiple l Access). ) La technologie UMTS utilise des canaux de 5 MHz pour le transfert de la voix et de données avec des débits pouvant aller de 384 kbps à 2 Mbps. La technologie HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) est un protocole de téléphonie mobile de troisième génération baptisé «3.5G» permettant d'atteindre des débits de l'ordre de 8 à 10 Mbits/s. La technologie HSDPA utilise la bande de fréquence 5 GHz et utilise le codage W-CDMA.

65 Tableau récapitulatif Standard Génération Bande de fréquence Débit théorique Débit réel GSM 2G GPRS 2.5G EDGE 2.75G Permet le transfert de voix ou de données numériques de faible volume. Permet le transfert de voix ou de données numériques de volume modéré. Permet le transfert simultanés de voix et de données numériques. 9,6 kpbs 9,6 kpbs 21,4 171,2 kpbs 48 kpbs 43,2 345,6 kbps 171 kbps UMTS 3G Permet le transfert simultanés de voix et de données Mbps 384 Kbps numériques à haut débit.

66 Standard GSM

67 GSM Fréquence d émission de la MS vers la BTS : ( ) Mhz Fréquence d émission de la BTS vers la MS : ( ) Mhz Bande de fréquence disponible ibl : 25 Mhz (UpL) + 25 Mhz (DwL) Mode d accès : AMRT (TDMA) / AMRF (FDMA) Espacement des canaux radio : 200 Khz Espacement du duplex : 45 Mhz

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