Fonctions de la couche physique

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1 La Couche physique Couche physique Signal Médium Alain AUBERT 0 Fonctions de la couche physique 1 1

2 Services assurés par la couche physique Transmettre une suite de bits de la manière la plus iable possible mais sans en interpréter le contenu ou le modiier Réaliser 2 onctions principales suite de bits signal électrique ou optique ou radio signal électrique ou optique ou radio suite de bits Couche physique Signal Médium 2 Modules onctionnels de la onction conversion Codage logique Modiication de la série binaire: bourrage, Codage signal ou en niveaux a,a/2,-a, Codage physique ou analogique Codage de bits sous orme de niveaux (binaire, duobiniare, ) Codage sous orme d une grandeur analogique (tension, réquence, transition, ) Mise en orme électrique ou optique Ampliication Adaptation mécanique Connecteurs Médium 3 2

3 Caractéristiques et déinitions 4 Débits Débit binaire (Bit/sec): Quantité d inormation transmise par seconde (le bit étant la quantité minimum d inormation) Rapidité de modulation (Bauds) Nombre de changement d états du signal par seconde Débit binaire Rapidité de modulation Débit binaire= rapidité de modulation quand codage simple niveau Exemple RS 232: 9600 Bauds = Bit/s 5 3

4 Distinction entre débit et vitesse (1) Couche physique passage de l inormation binaire à une onde Une onde possède une vitesse qui dépend du support Le temps de propagation dépend de la vitesse v de l onde et la longueur l du support : l/v Le débit d une ligne est déini par le nombre de bits émis par seconde sur le support Débit et vitesse sont complètement indépendants 6 Distinction entre débit et vitesse (2) Lié à la vitesse Lié au débit Exemple: Satellite l=36000 km, v= m/s : T. propagation= 0,12 s Message de 10 kbits à 1 méga bits/s: T. d émission= 0,01s Réseau local sur ibre optique l=200m v= m/s: T.propagation = 10-6s Message de 10 kbits à 1 méga bits/s: T. d émission= 0,01s 7 4

5 Limitation du débit Une onde s aaiblit lors de son déplacement et peut être détériorée par des bruits extérieurs Théorie du signal: suivant les caractéristiques du support, sa longueur et les perturbations extérieures, on peut déterminer la réquence maximale (et donc le débit maximal) au delà de laquelle on ne sait plus reconnaître à l arrivée les échantillons représentant l inormation émise On parle de bande passante 8 Bande passante du canal Bande dans laquelle les réquences sont transmises sans aaiblissement notoire (à -3dB le plus souvent) H() -3db 1 2 S() Bande passante Largeur bande signal 9 5

6 Eet du bruit et de la bande passante du canal sur le signal source Canal + bruit Filtre réception S S+B S+B iltrés 10 Liaison synchrone et asynchrone Synchrone: transmission d une horloge avec le signal instants de lecture données par les ronts de l horloge iable mais il supplémentaire Asynchrone: transmission seule du signal lecture des données par synchronisation des horloges émetteur et récepteur synchronisation de l horloge récepteur par le message lui même synchronisation sur le premier ront du signal puis précision des horloges suit pour récupérer tout le reste du message (message court RS232 par exemple) Code autosynchronisant: horloge mixée avec le message solution retenue pour les réseaux 11 6

7 Liaison uni-directionnelle / bi-directionnelle Liaison simplex: liaison uni-directionnelle où une machine peut émettre des données mais pas en recevoir nécessite 2 ils : le signal et la masse Liaison Hal-duplex: liaison bi-directionnelle en alternance où une machine peut émettre des données et en recevoir, mais pas simultanément nécessite toujours 2 ils : le signal et la masse Liaison Full-duplex: liaison bi-directionnelle où une machine peut émettre et recevoir des données simultanément nécessite 3 ils : le signal d émission, le signal de réception et la masse solution retenue pour la plupart des réseaux 12 Codage signal Codage logique Modiication de la série binaire: bourrage, Codage signal ou en niveaux a,a/2,-a, Codage physique ou analogique Codage de bits sous orme de niveaux (binaire, duobiniare, ) Codage sous orme d une grandeur analogique (tension, réquence, transition, ) Mise en orme électrique ou optique Ampliication Adaptation mécanique Connecteurs Médium 13 7

8 Codage signal Soit le codage est simple niveau niveau 1 1 niveau 2 Exemple: RS 232 Soit le codage est multi niveaux: un groupe de bits un niveau 00 niveau 1 01 niveau 2 10 niveau 3 11 niveau Codage physique Codage logique Modiication de la série binaire: bourrage, Codage signal ou en niveaux a,a/2,-a, Codage physique ou analogique Codage de bits sous orme de niveaux (binaire, duobiniare, ) Codage sous orme d une grandeur analogique (tension, réquence, transition, ) Mise en orme électrique ou optique Ampliication Adaptation mécanique Connecteurs Médium 15 8

9 Codage en bande de base: Propriétés La suite de bits est directement converti en tensions (codage sur niveaux) ou en transitions (codage par transitions) entre 2 tensions: a 0 -a a -a Signaux résultants = signaux rectangulaires dont la réquence de changement dépend directement du débit binaire largeur de bande occupée relativement basse réquence 16 Codage en bande de base: Contraintes Contraintes associées au choix du codage: la synchronisation du récepteur sur le message la largeur de bande du signal qui dépend de l inormation transmise: S() S() Respect de ces contraintes changements de niveaux réquents du signal quelque soit le message transmis 17 9

10 Codage en bande de base: Code biphasé ou Manchester I Valeur du bit représentée par une transition au milieu du temps bit («0»: ront descendant et «1»: ront montant) a Code Biphasé ou Manchester I -a Caractéristiques code par transitions autosynchronisant car il y a toujours des transitions quel que soit la suite de bits occupation spectrale vers les plus hautes réquences que les codes précédents Valeur moyenne nulle quel que soit la suite de bits à transmettre: donc pas de composante continue 18 Codage en bande de base: Code biphasé diérentiel ou Manchester II Chaque transition est codée par rapport à la précédente. Pour un 0, la transition est dans le même sens que la précédente. Pour un 1, la transition est de sens contraire a Code Manchester II -a Caractéristiques même caractéristique que le code Manchester I nécessite aucun repérage de ils 19 10

11 Codage en bande transposée: codage par modulation Principe: l inormation est représentée par une grandeur liée à un signal périodique (sinusoïdal en général) y(t) = A cos ( t + ) A : modulation d'amplitude ou AM ou ASK (Amplitude Shit Keying) y(t) = A(t) cos ( t + ) : modulation de réquence ou FM ou FSK (Frequency Shit Keying) y(t) = A cos ( (t) t + ) : modulation de phase ou PSK (Phase Shit Keying) y(t) = A cos ( t + (t)) 20 Codage en bande transposée: codage par modulation Porteuse (a) (b) (c) Amplitudes : haute, A 1 basse, A 0 Fréquences : haute, 1 basse, 0 (d) Changements de phase 21 11

12 Codage en bande transposée: intérêts Bande spectrale occupée par le signal modulé est centrée autour de la réquence de la porteuse 1 er intérêt: adaptation de la largeur de bande du signal à la bande passante du canal de communication (médium) Canal Bande passante du canal Source Non modulée Modulée Fréquence porteuse Utilisation de la modulation uniquement pour des raisons de transmissions (radio par exemple) Transmission en bande porteuse (Carrier band) 22 Codage en bande transposée: intérêts 2 ème intérêt: multiplexage réquentiel passage de plusieurs signaux sur le même canal de communication Canal Bande passante du canal Sources Réception 1 Réception 2 Réception 3 S1 S2 S3 Transmission en large bande (Broad band) 23 12