Cours Telematique

TELEMATIQUE
1. INTRODUCTION.
Le rôle des transmissions de données est d’assurer le transport fiable des informations entre
deux points: source et collecteur.Le transport des informations se fait toujours en utilisant un
support physique. A partir de la source, les signaux logiques sont transformés en signaux
physiques:
•
•
•
signaux électriques
ondes électro-magnétiques
ondes lumineuses
Si la distance source-collecteur est trop importante, on a besoin d’équipements spécialisés
intermédiaires ou même des services d’un réseau.
Le transport fiable des données suppose:
•
•
des méthodes de détection et correction d’erreurs.
des protocoles de liaisons assurant une ligne parfaite entre la source et le collecteur .
La position de la transmission de données dans le modèle OSI assure les tâches de la couche
physique et d’une partie de la couche liaison.
2. CODAGE DES INFORMATIONS.
Le stockage des informations permet sa représentation sous forme binaire. La représentation
des codages sont:
•
•
des normes de droit (CCITT=IUT).
des normes de marché adopté par une majorité des utilisateurs.
2.1. CODAGE DES INFORMATIONS ECRITES.
Il faut représenter les lettres, les chiffres et des caractères graphiques, caractères non
imprimables associés à des commandes.
L’ensemble {c1,...,cn } des caractères forment l’alphabet, chaque caractère ci est représenter
par une configuration binaire (di1...din) de n bits.
Le nombre de bits peut être fixe (tous les caractères sont représenter par un bit: ASCII) ou
bien variable ( code Huffman)
2.1.1. Code CCITT n°5=Code ASCII.
code fixe: 7 bits/car -> 128 caractères possibles 8ème bit de parité
2.1.2. Code EBCDIC.
longueur fixe de 8 bits -> 256 configurations possibles utilisés par IBM pour les gros
systèmes
2.1.3. Code Huffman.
Utilise une longueur égale au nombre de bit variable par caractère, le nombre de bit associé à
un caractère dépend de la fréquence d’apparition d’un alphabet
•
•
les caractères fréquents: nombre petit de bits
les caractères peu fréquents: grand nombre de bits
Compte tenu de la fréquence d’apparition dans le texte d ’un caractère, on peut diminuer le
nombre total de bit à transmettre
<nb de bit /car> <7 pour l’ASCII
2.2. CODAGE DES IMAGES.
Plusieurs méthodes pour ce codage:
•
•
•
α -mosaïque: représentation à l’aide de mosaïque
géométrique: images représentées par des figures géométriques
photographique
Représentation photographique
Cette méthode permet d’afficher, transmettre, stocker une image comme un ensemble de
points (pixel).A chaque pixel est associé:
•
une valeur binaire 0 ou 1 : B/W
•
•
un octet : 256 niveaux de gris
un ensemble de 3 valeurs (Vr, Vv, Vb)
3. DEFAUTS ET LIMITATIONS DES SUPPORTS DE
TRANSMISSIONS.
On a vu que toute transmission entre source et collecteur se fait en utilisant un support
physique, or pour transmettre, l’information est transformée en signaux électriques avec
phénomènes liés aux fréquences.
3.1. BANDE PASSANTE D’UN SUPPORT.
Une voie de transmission est caractérisée par ses propriétés par rapport à la fréquence. Tout
support à une bande passante ( BP: bande de fréquence dans laquelle les signaux sont
convenablement reçus)
L’affaiblissement du signal est convenable pour le réseau téléphonique commuté (RTC) =
3dB.
3.2. CONSEQUENCE DE LA BANDE PASSANTE.
Sur le débit d’information transmissible, la formule de SHANNON lie le débit D et la largeur
de bande L:
S/B = rapport entre la puissance du signal et la puissance du bruit
D(bits/sec)=L.log2(1+S/B) débit théorique maximal
si S/B <<1 débit=0
pour le RTC L=3100 HZ S/B=1000 D=3100 bits/sec val.theo.max
La conséquence de la BP sur les signaux à transmettre fait que le spectre en puissance des
signaux fournis par une source informatique sont dans une zone autour de la fréquence 0.Ces
signaux ne sont pas transportables (BP=0, fréq=0).Pour l’adaptation on utilise dans le cas des
modems, les modems en bande de base et les modems à transposition de phase.
En conclusion, la transmission sur support implique une adaptation à la BP au support.
3.3. DISTORSION DU SIGNAL
Pour la distorsion d’affaiblissement, on peut remédier à l’affaiblissement par une
augmentation de la puissance, mais on ne peut pas corriger les distorsion d’affaiblissement.
distorsion d’affaiblissement -> distorsion du signal
Pour la distorsion de phase, la vitesse de propagation des ondes électriques sur un support
métallique est fonction de la fréquence. Cette dépendance introduit un déphasage.
3.4. LE BRUIT.
Pendant la transmission, il y a des perturbations, des phénomènes aléatoires qu’on appelle
" bruits ".On mesure l’importance du bruit par: le rapport
Puissance du signal / Puissance Bruit
On peut augmenter le rapport signal/bruit par l’augmentation de la puissance du signal, ce qui
n’est pas toujours possible car on introduit des phénomènes perturbateurs (diaphonie...)
On reconnaît deux types de bruits:
•
•
le Bruit Blanc :
le Bruit impulsif :
provoqué par l’agitation thermique
•
contient toutes les fréquences à la même puissance
•
signal de faible amplitude
•
pas très gênants pour transmettre des données
Puissance importante, durée brève
•
modifie la forme du signal
•
peut provoquer des erreurs de réception
•
causes diverses
3.5. L’ECHO.
Dans le RTC, la partie urbaine est faite avec une paire de fil, la partie inter-urbaine avec deux
paires, ce qui introduit un écho qui est un signal affaiblie et retardé.
4. LES SUPPORTS DE TRANSMISSION.
4.1. LES FILS TORSADES (TWISTED PAIRS).
Ce sont des fils utilisés habituellement pour les installations téléphoniques, mais pour limiter
les perturbations électro-magnétiques on utilise des câbles blindés. Ils ont simples à poser et
économiques.
On les utilise en majorité pour des connexions entre ordinateurs et modems, dans les réseaux
locaux 10 BASE T (twisted pairs) comme Ethernet ou bien dans les réseaux du type TokenRing.
4.2. LES CABLES COAXIAUX.
Le câble coaxial standard permet une bonne qualité de transmission et est utilisé en général
comme épine dorsal d’un réseau local, de plus ils sont faciles à installer.
Les câbles fins RG58 " cheapernet " sont plus économiques que les câbles standards, plus
souple et leur segment est plus fin.
4.3. LES FIBRES OPTIQUES.
La fibre optique est par définition un guide de lumière, la lumière se propage en son cœur, le
guidage se faisant par réflexion successive. Il existe différent mode de propagation comme le
saut d’indice ou le gradient d’indice.
Les caractéristiques principales de la fibre optique sont sa large BP, une insensibilité aux
ondes EM, un faible encombrement et une faible atténuation.
câble coaxial ∅ 3 à 4 mm 50 MHZ
ex:
fil de cuivre ∅ 1mm 20-25 KHZ
fibre optique ∅ 10µ m 5 GHZ
5. PROTECTION CONTRE LES ERREURS.
La transmission des erreurs comporte des défauts et des limitations à cause du support
physique. Les erreurs sont dues à :
•
•
•
déformation du signal
perturbation, bruits....
mauvais fonctionnement de la liaison physique
Il est important d’utiliser des méthodes pour détecter voire corriger les erreurs.
Principe de la détection des erreurs:
En utilisant l’information à transmettre on calcule une information redondante d’après un
algorithme.
Le récepteur utilise les infos utiles reçues afin de recalculer l’info redondante et de comparer
l’info redondante reçue à l’info redondante calculée
5.1. DETECTION AU NIVEAU DU CARACTERE.
Un caractère étant exprimé sur 7 bits, on ajoute un bit de parité. Ce bit de parité est calculé par
la source et recalculé par le récepteur et comparé au bit de parité reçu. La parité permet de
détecter seulement un nombre impair de nombre.
5.2. DETECTION AU NIVEAU DU BLOC (TRAME).
Le principe est le même :
Après l’info utile on ajoute une info redondante calculée d’après un algorithme. Le FCS est
calculé et émis par l’émetteur, le FCS est recalculé par le récepteur, il compare le FCS calculé
au FCS reçu, si il y a égalité la trame est correcte
•
la parité verticale : utilise le même principe du nombre impair ou paire de 1 mais au
niveau de la trame
•
la parité longitudinale : cette méthode permet dans certains cas de corriger les erreurs
•
le checksum : la méthode consiste à faire l’addition arithmétique des mots de la trame
et de garder seulement l’octet de plus petit poids
•
les polynômes cycliques : appelé CRC pour Cyclic Redundancy Check, cette méthode
est relativement complexe, son principe en est le suivant : on considère la suite de bits
d’un message d’une trame comme les coefficients d’un polynôme, on divise P(x) par
un polynôme générateur normalisé G(x), le reste de la division R(x) est utilisé comme
info redondante
ex: CRC 32 pour Ethernet
5.3. CORRECTION DES ERREURS PAR RETRANSMISSION.
Les méthodes de protection contre les erreurs sont bien adaptées pour la détection des erreurs.
La correction des erreurs est généralement impossible car trop coûteuse.
Pour la correction il est plus économique de retransmettre l’info utile, c’est la tâche des
protocoles couches-liaison.
Méthode Envoyer et Attendre:
L’émetteur envoie une trame d’info et attend un accusé de réception AR positif ou négatif; s’il
reçoit un AR négatif il retransmet la même trame sinon il envoie la trame suivante.
Si après une temporisation, l’émetteur ne reçoit pas d’AR, la trame non accusée est
retransmise.
Cette méthode est utilisée par le protocole BSC (Binary Synchronous Communication). Pour
envoyer un AR positif on utilise le caractère ACK et NACK pour un AR négatif
Méthode avec mécanisme d’anticipation (fenêtre glissante):
Cette méthode nécessite une numérotation des trames. L’émetteur s’autorise à émettre un n°
de trame nf ( taille fenêtre) sans recevoir d’AR. Donc on anticipe un AR positif.
Le message à transmettre est divisé en trame nf=8.
Cette méthode élimine les temps d’attente donc permet d’augmenter le débit. La taille de la
fenêtre peut être adaptée (négociée) avec les conditions de trafic et avec les possibilités du
récepteur.
Cette méthode est utilisée dans les protocoles:
•
•
•
X25: niveau 2 de trame
X25: niveau 3 paquet
pour TCP/IP avec fenêtre en octet
Méthode de gestion de flux continue (retransmission sélective ou totale)
Cette méthode nécessite une numérotation des trames
L’émetteur transmet des trames d’info sans attendre d’AR, il s’interrompt seulement quand il
reçoit un AR négatif pour la trame n°k. Il retransmet toutes les trames k et toutes les trames
suivantes
La retransmission sélective est basée sur le même principe, on transmet sans attendre d’AR,
s’il reçoit un AR négatif pour la trame n°k, il retransmet seulement la trame n°k.
Ces méthodes sont utilisées par le protocole HDLC ( High Data Link Control).
•
•
REJ K ( Reject Trame K) : retransmission totale
SREJ K ( Select Reject Trame K) : retransmission sélective
Ces méthodes sont utilisées par les protocoles X25 niveau 2 et niveau 3.
5.4. CONCLUSION.
La détection des erreurs de transmission par ajouts d’info redondante est effectuée par
" hardware " au niveau de la couche physique
La correction d’erreur par retransmission de l’info est effectuée en générale par logiciel au
niveau de la couche de liaison.
6. TYPE DE TRANSMISSION.
En fonction des critères choisis on peut distinguer plusieurs modes de transmissions.
Transmission série, //.
•
Série : les n valeurs binaires du caractère sont transmis sur une même file sur un seul
circuit pratiquement toutes les transmissions sont de type série
ex : ethernet, ports COM1,
•
// : les nombres binaires sont transmis sur n circuits simultanément
ex : imprimantes //, port LP1, bus d’ordinateurs
Sens de la transmission
•
simplex-halfduplex-fullduplex
Asynchrone-Synchrone
L’émetteur et le récepteur disposent d’horloges propres ayant la même fréquence ,
fréq émetteur ≈ fréq récepteur
phase émetteur≠ phase récepteur
L’émetteur utilise son horloge pour déterminer la durée des bits. Le récepteur utilise son
horloge pour échantillonner les données reçues
Pour la transmission asynchrone, le récepteur utilise le début de chaque caractère pour
synchroniser la phase de son horloge. La synchronisation se fait par les données.
Pour la transmission synchrone, en plus des données qui représentent le but de la
transmission, il y a transmission d’un signal d’horloge entre E et R. Le récepteur utilise le
signal d’horloge reçu pour échantillonner les données
7. LES ELEMENTS D’UNE LIAISON TELEINFORMATIQUE.
Les équipements info sont la source et le collecteur de données à transmettre.
•
•
•
•
•
pour communiquer, les DTE ont un contrôle de communication
rôle du contrôleur de communication:
sérialiser/désérialiser les bits de caractères
calculer (émission), vérifier (réception) le bit de parité pour protéger contre les erreurs
assurer la gestion et le contrôle de flux matériel
Interface avec un câble
L’interface V24=RS232 est une interface largement utilisée pour les transmissions série :
liaison ORDI-MODEM
Equipement spécialisé de communication DCE
Pourquoi un DCE ?
•
•
•
•
adaptation à la BP de la ligne/réseau
en fonction du type de support physique et du type de réseau, il faut adapter le signal
fourni par le DTE
économie : les équipements de communication sont complexes et chers et l’intégration
de ces équipements dans le DTE augmente son prix
flexibilité à partir de la même interface V24, on peut par l’adjonction d’un DCE
s’adapter à une grande variété de condition de transmission
Support de transmission: Ligne et Réseau
Il y a une grande variété de possibilités:
•
•
câble 1 paire ou 2 paires quand la distance rentre dans le domaine privé
ligne spécialisée donc ligne louée 24h/24h ou RTC
8. L’INTERFACE DTE-DCE.
8.1. INTERET DES NORMES: NORME V24 (V28)=RS232S.
La norme édictée par EIA (Electronic Industry Association) sous le nom RS232 et adoptée
ensuite par le CCITT sous le nom V24: spécification fonctionnelle et V28: spécification
électrique.
Pour définir une interface il faut définir :
•
•
•
•
les caractéristiques générales d’utilisation
les spécifications mécaniques
les spécifications électriques
les spécifications fonctionnelles
8.1.1 Caractéristiques générales.
•
•
•
•
•
débit: 1200, 2400, ...., 19200 bit/s
la distance maxi dépend du débit: 19200 bit/s pour d<15m
interface V24 en série
permet le full-duplex ( ie 1 fil E et 1 fil R)
permet la transmission asynchrone et synchrone
8.1.2. Spécification mécanique.
•
prise 25 broches DB25
8.1.3. Spécification électrique.
•
•
•
au 0 logique correspond le niveau de tension 3 V<V<25 V
au 1 logique correspond le niveau de tension -25 V<V< -3 V
niveau entre - 3 V et 3 V n’est pas définie
8.1.4. Spécification fonctionnelle.
Ces spécifications définissent les signaux envoyés/reçus et leur fonction.
CODE Code du CCITT identification du signal
NOM
Dénomination en anglais
n°B
Numéro de broche
On distingue plusieurs groupes:
1er Groupe: circuit
101:
circuit
102:
mise à terre
broche 7 (référence pour les signaux, terres électriques)
pour tous les signaux, circuits, la signification est associée à la
différence de tension entre la broche du signal et le signal 104
∆ V indique les valeurs logiques 0 ou 1
2ème Groupe:
circuit émission de données
TD
B2
réception de données
RD
B3
3ème Groupe:
signaux pour gestion de flux
matériel
4ème Groupe:
signaux d’horloges
8.2. LA LIAISON MINIMALE.
On étudie les signaux strictement nécessaire pour un équipement informatique ( ORDIMODEM , DTE-DCE).
Le minimum de circuit que l’on doit utiliser doit permettre la transmission full-duplex.
On doit fournir :
•
•
•
TD
RD
SG
Cette liaison permet la transmission des données mais elle a deux inconvénients
•
•
on ne peut pas contrôler les équipements qui se trouvent au bout et déterminer s’ils
sont en état de fonctionnement
on n’a pas de contrôle de flux
8.3. LIAISON MINIMALE AVEC CONTRÔLE ELEMENTAIRE.
Pour pouvoir contrôler la liaison DTE-DCE, il faut utiliser des signaux supplémentaires.
•
contrôle si les équipements sont en état de fonctionnement
Broche
Circuit
Nom Signal
20
108
DTR
Data Terminal Ready
6
107
DSR
Data Set Ready
Au moment de la mise sous-tension:
•
•
DTE met DTR=1
o DTR=1 indique que le DTE est en état de fonctionnement
DCE met DSR=1
o DSR=1 indique que le DCE est en état de fonctionnement
Après cette phase initiale, ces signaux sont utilisés aussi pour la gestion de flux. Définition
d’E et de R toujours par rapport au DTE
Contrôle de flux :
•
•
En réception :
o si le DTE est prêt à recevoir il met le signal DTR=1 et test si le modem est en
état de marche donc si DSR=1
o pour recevoir, le DTE met DTR=1 et teste si DSR=1
o si OK on fait la lecture du caractère
o si le DTE ne peut pas recevoir, il met DTR=0
o la réception est commandée par DTR=1 prêt à recevoir DTR=0 ne peut pas
recevoir
En émission :
o il faut ajouter des circuits supplémentaires
Broche
Circuit
Sigle-Fonction-Déf
4
105
RTS: Request to Send
DTE demande à envoyer des données
4
106
CTS: Clear to Send
OK tu peux envoyer
Suite des opérations :
•
le DTE veut émettre met RTS=1, il attend l’accord du DC en testant si CTS=1
ATTENTION!!!! : pour les modems
•
•
•
•
le modem local n’assure que la liaison vers le modem distant est en état de fonctionner
après un certain délai, il positionne CTS=1
on détecte CTS=1, le DTE commence la transmission
si le DCE ne peut pas suivre, il met CTS=0
Donc du côté DTE :
•
•
RTS=1 demande d’émission
on test en permanence le CTS, si et tant que CTS=1 ->émission, si CTS=0, émission
interdite
8.4. LIAISON ENTRE DEUX DTE.
Quand la distance n’est pas très grande entre 2 équipements info (DTE), on n’a pas besoin de
DCE (Modem)
8.4.1. Liaison minimale.
Ce type de câble a le nom de :
•
•
•
NULL Modem
NO Modem
FAUX Modem
Dans ce cas pas de contrôle de flux matériel.
8.4.2. Liaison minimale avec contrôle de flux logiciel.
protocole XON-XOFF
Dans ce cas, au lieu de modifier l’état des signaux ou circuits, on envoie un caractère pour
interdire ou autoriser l’émission, les caractères sont envoyés sur les lignes de données.
pour XON
DC3
val.déc 19
val.héxa 13
pour XOFF
DC1
val.déc 17
val.héxa 11
La réception d’un XOFF par un DTE interdit l’émission alors que la réception d’un XON
l’autorise à nouveau.
Le BIOS teste les signaux DSR, CTS,.... et donc pour pouvoir transmettre avec une liaison
minimale, il faut fournir ces signaux pour cela, on utilisera les signaux fourni par chaque PC.
8.4.3. Connexion d’une imprimante série ou table traçante.
L’imprimante est un équipement lent qui comporte des parties mécaniques. Ils ne peuvent pas
suivre le rythme de transmission du PC, pour assurer un comportement souple, ces
équipements sont équipés de mémoire tampon
Principe :
On interdit la transmission ordi/printer par DTR=0, on l’autorise par DTR=1.Les infos
circulent seulement de l’ordi vers l’imprimante.
8.5. TRANSMISSION EN MODE ASYNCHRONE.
La transmission asynchrone se fait en général par caractère, elle est bien adaptée pour la
liaison entre terminal et ordinateur. L’émetteur et le récepteur ont des horloges propres ayant
même fréquence mais des phases différentes, comme les horloges sont des équipements
physiques, il y a un déphasage permanent.
Les bits utiles sont encadrés par un signal de début (START) et un signal de fin (STOP) de
caractère. Pour la synchronisation, le récepteur utilise le bit de START du caractère reçu pour
synchroniser la phase de l’horloge. Avec le temps, il y a dérive de la phase relative entre
horloge émetteur et horloge récepteur. Le récepteur utilise le bit START pour resynchroniser
la phase de son horloge au début de chaque caractère. La dérive est faible pour 8 à 10 Bits
mais pour 500 à 2000 bits celle-ci peut dépasser ½ période d’horloge
Principe :
La synchronisation se fait par les données par le bit START du début de caractère. Le
rendement est faible car pour 5-8 bits de données on doit transmettre 2-3 bits d’encadrement.
8.6. TRANSMISSION SYNCHRONE.
Dans le cas de la transmission synchrone, la transmission se fait par trame. Dans le cas de la
norme V24, on transmet un signal d’horloge en permanence, donc l’émetteur va transmettre
un signal de référence et un signal d’horloge.
Le but est d’utiliser le même signal d’horloge en émission de données pour l’échantillonnage
des données du récepteur, donc il n’y a plus de déphasage car on utilise la même horloge.
Transmission synchrone pour la norme V2
•
full-duplex :
o
o
Emission du DTE vers DCE
Réception par DCE du DTE
o
en réception (DCE ->DTE) : l’horloge est toujours celle
du modem (signal 115)
en émission (DTE ->DCE) :on peut choisir entre:
l’horloge fournie par DTE ( circuit 113) et l’horloge
fournie par DCE ( circuit 114)
8.7. LES MODES DE FONCTIONNEMENT 108/1 , 108/2.
Dans l’utilisation du RTC, on veut utiliser la même ligne téléphonique pour la transmission de
données.
Il y a des normes pour la connexion automatique du terminal à la ligne Norme V25, V25 bis
Le cas a demande une surveillance permanente pour la réponse, la norme prévoit 2 cas de
réponses automatiques mode 108/1 et 108/2
•
réponse automatique, mode 108/2
R: position repos, commutation -> poste téléphonique
T: travail, -> modem
On distingue 4 phases:
1. détection d’appel: le modem détecte un appel entrant, il met le signal 125 à 1 pour
informer le DTE de l’appel entrant
2. initialisation: le terminal répond en fermant le circuit 108 (mise de 108 à 1), le modem
connecte le DTE à la ligne indique à l’appelant que l’appel est reçu , met le circuit 107
Data Set Ready à 1, ie cela indique au DTE que le modem peut fonctionner.
3. préparation: le terminal qui désire transmettre met RTS à 1, son modem vérifie auprès
du modem distant, qu’il peut recevoir et donner au DTE , l’autorisation d’émettre par
signal CTS=1.
4. transmission: le terminal désirant émettre transmet la donnée sur circuit TD
•
réponse automatique mode 108/2
Dans ce cas le terminal DTE doit être en état de fonctionnement et il doit mettre le signal
DTR=1 en permanence. En cas d’appel entrant, le modem vérifie que le signal DTR=1,
observe une période de silence et ensuite met le signal DSR=1.Les autres phases sont
identiques.
9. METHODES DE MODULATION ET MODEMS.
9.1. GENERALITES.
Dans une liaison téléphonique, on utilise en général des équipements spécialisés de
communication DCE
Rôle du DCE
•
•
transmission des signaux sur moyennes et grandes distances
permettre l’adaptation à la ligne ou au réseau reliant les extrémités
Type de transmission( modulation)
En fonction des modifications subies par le signal on peut distinguer:
Le modem fait un simple transcodage de l’info numérique pour une meilleure adaptation à la
ligne ou à la BP.
Le modem émet un signal porteur, le signal est modulé en fonction des données à transmettre
On fait l’échantillonnage en signal analogique et on numérise l’amplitude du signal (ex:
RNIS)
9.2. TRANSMISSION EN BANDE DE BASE.
La transmission consiste à coder un signal numérique en un autre signal numérique. Ces
modems BdB portent aussi le nom de codeur BdB.
Côté DTE, il y a 3 groupes: émission - réception - contrôle
Emission :
Le codeur utilise les données émises par le DTE et l’horloge interne du modem ou l’horloge
reçue par le DTE.
Pour faire le codage, si l’on utilise l’horloge interne, on transmet ce signal au DTE par le
circuit 114, les données codées sont transmises à l’amplification adaptateur et émise vers
l’autre extrémité
Réception:
Le signal reçu est traité par un correcteur de ligne et l’amplification limiteur.
L’extraction d’horloge utilise les données reçues et l’horloge interne du modem. Pour fournir
un signal d’horloge correcte (ie synchronisé) par rapport aux données reçues.
Le décodeur utilise les données reçues et l’horloge correcte. Le décodeur transmet les données
vers le DTE sur le circuit104 (RD).Il y a en plus transmission du signal d’horloge du modem
vers le DTE par le signal 115.Le DTE va asservir son horloge pour l’échantillonnage des
données reçues sur le signal 115 reçu du modem.
Utilisation du modem Bande de Base
Dans le domaine privé, quand la distance est supérieure entre les extrémités dépasse les
limites de la norme V24, on installe une paire métallique et un couple de modem BdB.
Dans le domaine public, on va utiliser des lignes spécialisées qui sont des lignes louées
24h/24h par France Télécom, on peut assurant la continuité physique entre les extrémités et la
qualité de transmission lié au débit.
La portée de la transmission en BdB
Elle dépend du diamètre du câble, du débit de la transmission ainsi que du rapport
signal/bruit.
9.2.1. Critère du codage.
On parle du codage de l’info entre les 2 modems, le codage en BdB est choisi de 2
caractéristiques du signal codé obtenu.
•
•
les propriétés statistiques, ie le nombre de transition d’états du signal ( il faut avoir
suffisamment de transition d’état pour permettre au récepteur de réaliser
l’asservissement de son horloge par les données reçues).
les propriétés spectrales (spectre en puissance) du signal produit.
Les différents types de codage peuvent avoir des BP différentes, il faut tenir compte de
l’adaptation à la BP du support physique.
9.2.2. Les méthodes de codage.
Codes de la catégorie NRZ ( no return to 0)
Codage le plus simple, associe la valeur binaire 0 à une tension -a et à la valeur binaire 1 une
tension +a, les valeurs sont constantes pendant la période d’horloge.
Avantages:
Inconvénients
:
•
simplicité de réalisation
•
pas d’ambiguïté sur la valeur 0, car il correspond à une tension ≠ 0
•
spectre en puissance centré au voisinage de la fréquence 0 donc mal
adapté à la BP des différents supports physique.
•
longue suite de bits 0 ou 1 ne garantie pas la synchronisation donc le
nombre de transition suffisant, donc mal adapté pour la synchronisation.
pose des pb de repérages des fils, le signal est transformé en une
différence de tension, la signification du signal est associé à la polarité
du signal, une inversion des fils entre A et B provoque un changement
de valeur 0 ou 1
•
Méthode NRZI ( no return to zéro inverted)
Elle est utilisée comme NRZ, l’état Xt pour la période courante se déduit de l’état Xt-1 de la
période précédente:
val. binaire 0 : Xt=-Xt-1
val. binaire 1 : Xt=Xt-1
Avantages:
•
la polarité n’est plus liée à la signification du signal, on évite le repérage des
fils
•
possibilité de meilleure synchronisation, le nombre de changement d’état
augmente
Code de la série Manchester (ou biphase)
Dans ce cas le signal est constant pendant ½ période de la période d’horloge. La signification
d’une valeur binaire est associée à la suite de 2 moitiés Xt 1->Xt 2
1 : 1er entier de la durée du bit de la période
2 : 2ème moitié de la période
Code Manchester 1 (Biphase)
val. binaire 0 :
Xt 1=+a
Xt 2=-a
val. binaire 1 :
Xt 1=-a
Xt 2=+a
Avantages:
•
code auto-synchronisant, on a une transition pour chaque bit
Inconvénients:
•
la signification du signal est associé à la polarité
Code biphase différentiel (Manchester 2)
Les valeurs Xt 1 pour la période courante se déduisent de la valeur Xt-1 1 de la période
précédente.
val. binaire 0 :
Xt 1=Xt-1 1
Xt 2=-Xt 1
val. binaire 1 :
Xt 1=-Xt-1 1
Xt 2=-Xt 1
Avantages:
•
code autosynchronisant avec au moins un changement d’état par durée
d’un bit.
9.3. TRANSMISSION AVEC MODULATION D’UNE PORTEUSE.
9.3.1.Généralités.
Notion de débit binaire, avec rapidité de modulation
D: débit binaire
R: rapidité
Si l’on veut représenter sur un intervalle ∆ N états discrets, on suppose le cas avec N=4 états
discrets.
On associe les valeurs 0 1 2 3 aux amplitudes A0-A3, ici 1 Bauds vaut 2 bits. Dans ce cas,
Log2N=2 bits. Chaque changement d’état permet de représenter 2 bits. Si on utilise une
transition avec 600 Baud/s.
hypothèse a: on utilise 2 états discrets, 2 amplitudes +a et -a
D=R.log2N=600 bits/s
hypothèse b: on utilise 4 états discrets: 4 amplitudes A0-A3
D=R.log2N=1200 bits/s
Principe de la modulation d’un signal porteur
Le modem émet un signal appelé " porteuse ", la fréquence de celle-ci est adaptée à la BP du
support physique et est indépendante de la fréquence des données.
Pour cette raison, on appelle cette méthode de transmission: TRANSPOSITION DE
FREQUENCE.
Le signal émis est de la forme:
avec
A: amplitude
ν : fréquence
φ : phase
La modulation consiste à modifier (moduler) un des éléments du signal en fonction de la
valeur des données. Ceci correspond aux 3 méthodes de modulation.
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modulation de fréquence: MDF
FSK Frequency Schift Keying
modulation de phase: MDP
PSK Phase Schift Keying
modulation d’amplitude: MDA
9.3.2. Modulation de fréquence.
Pour illustrer la méthode, on va présenter la norme V21.Les symboles binaires 0 et 1 sont
associés à 2 fréquences.
Porteuse : f1=1080 Hz
f2=1750 Hz
0<->1180 Hz
0<->1850 Hz
1<->980 Hz
1<->1650 Hz
A la réception, le modem utilise des filtres passe-bande pour trouver la valeur binaire.
La modulation est mesurée comme une différence de tension entre référence et données. Cette
méthode utilise le même support physique pour transmettre sur plusieurs canaux sur des BP
différentes. La méthode s’appelle méthode " par partage de bande ".
On peut avoir une communication FULL-DUPLEX sur 2 fils uniquement par partage de la
BP.
9.3.3. Modulation de phase.
La méthode consiste à représenter 1 ou plusieurs bits par un saut de phase. Pour illustrer, on
analyse le modem V22 utilisant la modulation de phase à 4 états.
Pour avoir FULL-DUPLEX sur le RTC, on utilisera 2 porteuses donc une porteuse pour
chaque sens de transmission. Chaque porteuse est modulée d’une manière indépendante, elle
est modulée en phase avec N=4 donc 2 bauds par changement d’état. La rapidité R=1200
bauds/s. La modulation en phase de la porteuse à 1200 Hz donne 2 cycles/bauds. La
modulation de la porteuse à 2400 Hz est similaire, la seule différence résidant dans le fait que
l’on a 4 cycles/bauds
POINT
DEBIT
SAUT_PHASE
VAL_PREC
VAL.SUIV
1
00
90°
180°
270°
2
10
180°
270°
90°
3
01
0°
90°
90°
4
11
270°
90°
0°
9.3.4. Modulation d’amplitude.
Il n’existe pas de modem utilisant uniquement la modulation d’amplitude. On modifie
l’amplitude en fonction de la valeur binaire
symbole 1 -> Amplitude +/-A
symbole 0 -> Amplitude +/-a
9.3.5. Les modems standardisés.
Le CCITT a standardisé les modems à " transport de fréquence " qu’utilise les réseaux
publics.
9.3.6. Evolution des modems.
Tendance à:
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•
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•
•
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utilisation de 2 fils donc possibilité d’utiliser le RTC
augmentation du débit effectif
augmentation du débit nominal par augmentation du nombre d’état discret
compression de données en temps réel
augmentation de la fiabilité par introduction des protocoles de correction d’erreurs par
retransmission
augmenter la facilité d’utilisation
configuration du modem par commandes logicielles
négociation du meilleur débit
protection d’accès par mot de passe
gestion des numéros interdits
La société Microcom a proposé des protocoles MNP1...MNP10 et correction d’erreur de la
compression de données.
MNP5 comp theo 2:1
MNP7 comp theo 3:1
V42bis comp theo 4:1
L’efficacité dépend du type de données.
9.4. JONCTIONS DE TELEMAINTENANCES.
En cas de problème sur une liaison entre 2 DTE, il faut pouvoir tester les différents
composants de la liaison. L’avis V54 du CCITT normalise ces bouclages. Le bouclage se fait
sur ces modems
•
•
modem de bouclage 3 lit les données côté DTE, les passent dans le modem ensuite
renvoie vers le DTE
modem de bouclage 2 lit les données côté ligne, les passent dans le modem et émet les
données à nouveau vers la ligne.
comment tester les différents composants ?
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DTEA en transmission, modem A boucle 3 permet de tester la fonction du DTEA et la
connectique entre le DTEA et le modem A en fonction du modem A
•
DTEA en transmission , modem A fonctionnement normal, modem B boucle 2 permet
de tester les éléments tester par le montage précédemment ainsi que la ligne entre les
modems et le fonctionnement du modem B.
9.5. LES COMMANDES HAYES.
Le constructeur Hayes a mis au point pour ses modems une forme de pilotage par commande
logicielle envoyés depuis un DTE. Les commandes Hayes sont devenues un standard du
marché. Néanmoins certains constructeurs proposent des commandes Hayes , mais celles-ci
ne sont pas identiques à l’originale.
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Toute commande commence par AT
demande de connexion: ATDP numéro de téléphone
ATDT ‘’
P: numérotation par impulsion
T: combinaison de fréquence
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modification de l ’écho: ATE 0 suppression de l’écho
ATE 1 rétablissement de l’écho
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libération de la ligne: ATH
lecture des valeurs de registre: ATSn
changement entre le mode commande et le mode transmission:
o AT0: mode commande->mode transmission
o
+++: mode ligne->mode commande