Les chaînes et procédés physiques de transmission d informations
1. Vocabulaire et technologies pouvant intervenir dans les études documentaires.
Le débit de données Il s agit du nombre de bits (c'est-à-dire de 0 ou de 1) pouvant être transmis par unité de temps : en bits/s ou kbits/s ou Mbits/s D N t En bits En secondes Il est aussi appelé «bande passante» ou «bitrate» Terme impropre pour les physiciens!
Ligne RTC: Réseau Téléphonique Commuté C est le réseau téléphonique classique, composé de fils de cuivres. L abonné est relié à un «central» qui met en relation les différents abonnés. Le signal électrique, analogique, est transmis avec une fréquence variant entre 300 Hz et 3400 Hz. Une ligne RTC peut aussi transmettre des données numériques à un débit maximal de 64 kbits/s (si on reste dans le domaine de fréquences 300-3400 Hz).
ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line «Liaison numérique à débit asymétrique sur ligne d'abonné» ou plus simplement: «liaison numérique asymétrique» C est une technique de communication qui permet de transmettre des données numériques (donc internet) sur une ligne téléphonique classique RTC. L ADSL fournit un débit asymétrique: Le débit de données arrivant à l abonné (débit descendant, «downstream») est plus important que le débit de données fournit par l abonné (débit montant, «upstream») Le débit est en moyenne de l ordre de 8 Mbits/s (en réception)
ADSL: (suite) La technique utilise le fait que les câbles reliant les centraux téléphoniques aux abonnés sont capables de transmettre des signaux de fréquence supérieure au 3400 Hz du téléphone classique (de l'ordre de plusieurs centaines de khz). Les signaux ADSL vont donc se propager sur la ligne RTC avec une grande fréquence (autour de 80 khz en «descendant») Les signaux ADSL et les signaux téléphoniques vont donc transiter sur la même ligne, mais leurs fréquences étant très différentes, ils ne vont pas interférer
ADSL: (fin) FILTRE: permet de séparer les signaux téléphone (basses freq) de ceux ADSL (hautes freq) avant l envoi sur la ligne TELEPHONE: permet de transformer les sons en signal électrique de fréquence comprise entre 300Hz-3400Hz MODEM: permet de moduler les informations numériques (les 0 et 1) c est-à-dire les transformer en pulsations électriques de haute fréquence: le signal ADSL C est la «box» internet!
MODEM: MOdulateur / DEModulateur Il permet de moduler (et démoduler) le signal à émettre (et reçu) suivant une norme propre à chaque technologie utilisée (ADSL, Wifi ) ROUTEUR: Il permet de transmettre à plusieurs ordinateurs reliés à un réseau informatique (filaire ou non) les informations qui leur sont destinées. MODEM-ROUTEUR: Ce sont les «box» internet qui permettent de brancher plusieurs ordinateurs à la ligne internet.
VoIP: Voice over Internet Protocol Technologie qui permet de faire passer la voix sur un réseau utilisant le protocole IP (par exemple internet) Le modem numérise la voix et la transmet sur le réseau internet comme tout autre information (mail, images ou autres)
VoIP: Voice over Internet Protocol Technologie qui permet de faire passer la voix sur un réseau utilisant le protocole IP (par exemple internet) En réception, le modem transforme les informations venant d internet en son envoyé au combiné. Si la personne destinataire ne dispose pas de modem, les informations seront converties près du domicile du destinataire (dans un «commutateur») en signal analogique et transmises pour les derniers mètres par le réseau téléphonique classique RTC.
WiFi: Wireless Fidelity (clin d œil à HiFi, High Fidelity) Technologie qui permet de transmettre des informations (en particulier internet) sans utiliser de fils (Wireless) Pour émettre des informations en Wifi (et les recevoir), il faut un modem Wifi. Le modem WiFi émet des ondes électromagnétiques de fréquence 2,4 GHz Le débit est de l ordre de 11 Mbits/s sur 100 m
Bluetooth: «dent bleue», clin d œil au roi Danois Harald 1er Blåtand qui raffolait de myrtilles et qui a permis d unifier les peuples scandinaves en 940 Technologie qui permet de transmettre des informations sans utiliser de fils à courte portée (donc en consommant très peu d énergie) Cette technologie a été inventée pour permettre à des appareils de communiquer entre eux à courte distance: Ordinateur et clavier, souris, scanner, imprimante, kit main libre, autoradio, casque audio Le bluetooth utilise des ondes électromagnétiques de fréquence 2,4 GHz Le débit est de l ordre de 1 Mbits/s sur 10 m
GSM: Global System for Mobile Communications C est une norme de transfert numérique de 2ème génération (2G) utilisée par l ensemble des téléphones portables. Cette norme a évolué et, depuis la 3 ème génération (3G), les débits sont suffisants pour permettre la réception des données du réseau internet. La technologie GSM utilise des ondes électromagnétiques de fréquence 900 MHz Le débit est de l ordre de: 9 kbits/s pour la norme 2G 100 kbits/s pour la norme 3G 100 Mbits/s pour la norme 4G
2. Quelques chaines de transmission
L affaiblissement en db d un canal est donné par: A 10.Log Pe Pr On utilise également le coefficient d atténuation linéique a : où L est la longueur du canal de transmission a A L
Exemple 1 Un indien veut transmettre à sa tribu, par signaux de fumée, le fait que des visages pâles arrivent. Emetteur L indien (il code le signal qu il doit émettre) Canal de transmission Type de transmission (guidée/libre) Type de signal transporté par le canal Récepteur L air libre Lumière visible Œil des indiens de la tribu
Exemple 2 Deux enfants communiquent par «pots de yaourt». Emetteur Pot L indien de Yaourt du (il garçon code le (le signal garçon qu il est doit la source) émettre) Canal de transmission Type de transmission (guidée/libre) Type de signal transporté par le canal Récepteur Le fil L air tendu guidée libre Onde Lumière mécanique visible Pot Œil des yaourt indiens de de la la fille tribu (la fille est le destinataire)
Exemple 3 Une personne converse avec une autre par téléphone filaire. Emetteur Canal de transmission Type de transmission (guidée/libre) Type de signal transporté par le canal Récepteur Téléphone L indien 1 (il code le signal qu il doit émettre) Fil de L air cuivre guidée libre Onde Lumière électrique visible Œil Téléphone des indiens 2 de la tribu
Exemple 4 Une personne converse avec une autre par téléphone portable. Emetteur Canal de transmission Type de transmission (guidée/libre) Type de signal transporté par le canal Récepteur Téléphone L indien 1 (il code le signal qu il doit émettre) L air libre Lumière Onde visible électromagnétique Autour de 900 MHz Œil Téléphone des indiens 2 de la tribu
Dernier exemple Une personne converse avec une autre par téléphone lié à une «box». Emetteur Téléphone L indien 1 (il +la code box le signal qu il doit émettre) Canal de transmission Type de transmission (guidée/libre) Type de signal transporté par le canal Récepteur ligne L air internet: guidée libre Signal Lumière électrique visible Œil Téléphone des indiens 2 de la cable ou (relié à une tribu box) ou Lumière fibre optique
3. Quelques supports de transmission
Les câbles à paires torsadées Il sont formés de deux brins de cuivres entrelacés en torsade et recouverts d isolants. Ce sont les câbles utilisés pour les réseaux informatiques (prises RJ45 aux extrémités). Pour les câbles de «catégorie 5», le débit est de 100 Mbits/s et l atténuation de l ordre de 22 db pour 100 mètres
Les câbles coaxiaux Il sont formés d un fil de cuivre entouré successivement d une gaine d isolation, d un blindage métallique et d une gaine extérieure Ce sont les câbles utilisés pour transmettre la télévision numérique ou analogique (c est le câble relié à l antenne) Le débit est 10 Mbits/s et l atténuation de 11,5 db pour 100 mètres (soit une débit 10x plus faible que pour le fil torsadé mais avec un faible amortissement)
Les fibres optiques La fibre optique utilise le phénomène physique de la réflexion totale : la lumière est «piégée» dans le cœur et se propage en se réfléchissant à l intérieur. Fibres à saut d indice: Fibres à gradient d indice:
2 grands types de fibres optiques : les monomodes et les multimodes. Les fibres multimodes: cœur assez volumineux, ce qui permet de transporter plusieurs informations (plusieurs modes) simultanément. Les fibres multimodes sont souvent utilisées en réseaux locaux. Multimode à saut d indice Multimode à gradient d indice Les fibres monomodes: cœur très fin et ne peut transporter qu un seul signal, à une distance beaucoup plus longue que celle de la fibre multimode. Elle est utilisée dans des réseaux à longue distance. Monomode (à saut d indice uniquement)
Résumé: fibres optiques multimodes et monomodes
fibres optiques multimodes/monomodes et débits Type de fibre Saut d indice Gradient d indice Atténuation linéique en db/km pour un signal de 100 MHz. (source : cvardon.fr/) Monomode 5 1 0,5 Débit binaire 100 Mbits/s 300 Mbits/s 2 Gbits/s Coût Assez élevé Assez faible élevé
Les liaisons hertziennes L atténuation dépend du milieu traversé : Matériau béton métal plâtre bois verre brique Atténuation forte forte moyenne faible faible faible Le débit dépend de la technologie utilisée (wifi, bluetooth, GSM 2G, 3G, 4G )
Exemple de synthèse de documents «Quelle(s) solution(s) adopter pour connecter chaque appareil numérique avec le meilleur débit possible?»
FIN olivier.chaumette@ac-lyon.fr Version 1 - Janvier 2013