Thème : Agir – transmettre et stocker de l`information Type de

Thème : Agir – transmettre et stocker de l’information
Type de ressources : Documentaires
Notions et contenus :
Transmission :
- Par câble
- Par fibre optique : notion de mode ;
- Transmission hertzienne
Débit binaire
Atténuations
Compétence travaillée ou évaluée : Extraire et exploiter
Nature de l’activité : Activité documentaire
Résumé (en 5 lignes au plus) :



Caractériser une transmission numérique par son débit binaire
Caractériser une transmission par son débit binaire
Evaluer l’affaiblissement d’un signal à l’aide du coefficient d’atténuation
Mots clefs : transmission, atténuation, débit binaire
Académie où a été produite la ressource : TOULOUSE
Physique-Chimie
Transmettre et stocker l’information
Table des matières
1.
1.
2.
3.
2.
3.
Documents de travail : Les différents types de transmission ........................................................... 3
Le câble: ...................................................................................................................................... 3
La fibre optique : .......................................................................................................................... 4
La transmission hertzienne :........................................................................................................ 6
Documents illustrant des notions du programmes : ......................................................................... 7
Exemples d’activités basées sur les documents : ............................................................................ 7
1.
Avec des questions guidées : « Extraire et exploiter l’information » : ..................................... 7
2.
Exemple de questions demandant de construire une démarche scientifique : ....................... 7
Procédés physiques de transmission
Notions et contenus
Compétences exigibles
Procédés physiques de transmission
Transmission :
- par câble ;
- par fibre optique : notion de mode ;
- transmission hertzienne.
Exploiter des informations pour comparer les différents
types de transmission.
Caractériser une transmission numérique par son débit
binaire.
Débit binaire.
Évaluer l’affaiblissement d’un signal à l’aide du
coefficient d’atténuation.
Atténuations.
1. Documents de travail : Les différents types de transmission
1.
Le câble:
a. Doc 1 : Calcul de l’atténuation :
La méthode de calcul théorique "officielle" est celle de l’ARCEP.
Pour l’ARCEP, l’affaiblissement d’une ligne au regard de son calibre et de sa longueur pour
fréquence de signal de 300kHz est estimé en utilisant les règles suivantes :
Calibre du câble
Coefficient d’atténuation dB/km
4/10
5/10
6/10
8/10
-15
-12,4
- 10,3
-7,9
L’atténuation totale est égale à la somme des atténuations linéiques multipliées par les
longueurs par calibre fournies dans la base de données, à laquelle il convient de
rajouter un affaiblissement estimé à 1.5 dB pour les connexions (branchement,
jarretiérage).
Atténuation = (longueur à 4/10)*15 + (longueur à 5/10)*12,4 + (longueur à 6/10)*10,3 + (longueur à
8/10)*7,9 + 1,5
Cette méthode de calcul sert de référence officielle pour les calculs théoriques.
b. Doc 2 : Atténuation et débit :
2.
La fibre optique :
a. Doc 3 : les différents types de fibres optiques : mode de transmission
b. Doc 4 : Simulateur mettant en évidence les différents modes de propagation
http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/optiqueGeo/dioptres/fibre_optique.html
c.
Doc 5: Calcul du coefficient d’atténuation de propagation :
Soient P0 et PL les puissances à l’entrée et à la sortie d’une fibre de longueur L.
L’atténuation linéaire se traduit alors par une décroissance exponentielle de la
puissance en fonction de la longueur de fibre (Loi de Beer-Lambert) : PL = P0. e-L
où  est le coefficient d’atténuation linéaire.
On utilise souvent le coefficient dB exprimé en dB/km et relié à  par dB = 4,343.
(4,343=
10
)
ln( 10)
L’atténuation du signal dépend de la nature de la fibre essentiellement en fonction de sa
nature (monomode ou multimode).
Le choix de la fibre optique utilisée est principalement imposé par la longueur d’onde du
signal transmis. Ainsi, pour des signaux de longueur d’onde entre 800nm et 1300nm, on
est contraint d’utiliser une fibre multimode, alors que pour des signaux de longueur
d’onde de 1280 à 1640 nm, on peut utiliser une fibre monomode.
L’atténuation d’une fibre optique s’exprime en dB/km et est définie par :
dB =
P
1
10 Log( 0 )
L
PL
d. Doc 6 : Affaiblissement de la lumière en fonction de la longueur d’onde de la source
Les émetteurs utilisés sont de trois types:
- Les LED Light Emitting Diode qui fonctionnent
dans l'infrarouge (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 1310 nm ou 1550nm
3.
La transmission hertzienne :
a. Doc 7 : Facteur pouvant influencer la propagation :
Lorsqu'elle se propage, l’onde hertzienne subit principalement trois types
d’atténuations :

Celle correspondant à son rayonnement en espace libre, laquelle est inévitable et
toujours fixe (de l'ordre de 140 dB en général) et parfois aggravée par la présence
d'obstacles.
Celle provenant des variations aléatoires des conditions climatologiques : guidage
et précipitations (déperditions pouvant atteindre une trentaine de dB).
Celles engendrées par certains phénomènes d’interférences, conséquences de la
réflexion principale ou de multi-trajets, de perturbations électromagnétiques,
brouillages, fading... (déperditions pouvant atteindre une trentaine de dB).


b. Doc 8 : Propriétés des milieux
L'affaiblissement de la puissance du signal est en grande partie du aux propriétés des
milieux traversés par l'onde. Voici un tableau donnant les niveaux d'atténuation pour
différents matériaux :
Matériaux
Air
Bois
Plastique
Verre
Verre teinté
Eau
Etres vivants
Briques
Plâtre
Céramique
Papier
Béton
Métal
Affaiblissement
Aucun
Faible
Faible
Faible
Moyen
Moyen
Moyen
Moyen
Moyen
Elevé
Elevé
Elevé
Très élevé
c.
Nom de
Nom
la norme
802.11a
802.11b
Exemples
Espace ouvert, cour intérieure
Porte, plancher, cloison
Cloison
Vitres non teintées
Vitres teintées
Aquarium, fontaine
Foule, animaux, humains, végétation
Murs
Cloisons
Carrelage
Rouleaux de papier
Murs porteurs, étages, piliers
Béton armé, miroirs, armoire métallique, cage d'ascenseur
Le WIFFI :
Description
La norme 802.11a (baptisé WiFi 5) permet d'obtenir un haut débit (54 Mbps
Wifi5 théoriques, 30 Mbps réels). La norme 802.11a spécifie 8 canaux radio dans la
bande de fréquence des 5 GHz.
La norme 802.11b est la norme la plus répandue actuellement. Elle propose un
débit théorique de 11 Mbps (6 Mbps rééls) avec une portée pouvant aller jusqu'à
Wifi
300 mètres dans un environnement dégagé. La plage de fréquence utilisée est la
bande des 2.4 GHz, avec 3 canaux radio disponibles.
La norme 802.11b permet d'obtenir un débit théorique de 11 Mbps, pour une portée d'environ
une cinquantaine de mètres en intérieur et jusqu'à 200 mètres en extérieur (et même au-delà
avec des antennes directionnelles).
Débit théorique
11 Mbits/s
5,5 Mbits/s
2 Mbits/s
1 Mbit/s
Portée(en intérieur)
50 m
75 m
100 m
150 m
Portée(à l'extérieur)
200 m
300 m
400 m
500 m
2. Documents illustrant des notions du programme :
Fibre optique : Notions de modes : Doc 3 et doc 4
3. Exemples d’activités basées sur les documents :
1. Avec des questions guidées : « Extraire et exploiter l’information » :
 Déterminer la valeur du plus grand affaiblissement pour qu’une transmission
par ADSL ait un débit maximum.
 Déterminer sur quelle distance de câble de calibre 5/10 on peut transmettre
un signal par ADSL avec un débit maximal (on considère un signal de
fréquence 300kHz)
 Quel câble choisir pour transmettre l’information le plus loin possible par
ADSL avec un débit maximal. Déterminer cette distance.Quel serait alors le
débit par ADSL2+
2. Exemple de questions demandant de construire une démarche scientifique :
 Exemple n°1 : « Caractériser une transmission numérique par son débit »
Peut-on transmettre une information avec un câble 8/10 sur une distance
de 4,0 km avec un débit de 7Mbps par ADSL- le passage à la technologie
ADSL2+ peut-elle modifier le problème ? Justifier.
Quelle est l’intérêt de la technologie ADSL2+ ? Est-elle intéressante quelle
que soit la distance de transmission ?
 Exemple n°2 : « Exploiter des informations pour comparer les différents types
de transmission »
Argumenter le choix de support de transmission à faire (câble ou fibre
optique) pour transmettre un signal sur 20 km ?
 Exemple 3 : « Exploiter des informations pour comparer différents types de
transmission »
Dans le cas d’une réception satellitaire, identifier la chaîne de transmission
ainsi que les différents supports permettant de transmettre l’information
reçue par la parabole aux différents ordinateurs de cette maison?

Exemple 4 : On considère que si la puissance du signal reçu est
supérieure à 1% de la puissance habituelle initialement injectée dans la
fibre cela suffit pour le détecter et le lire.
Déterminer sur quelle distance en utilisant une lumière de 1300 nm, on
pourra transmettre l’information par fibre optique.