TRANSMISSION ET STOCKAGE DE L’INFORMATION Notions et contenus Procédés physiques de transmission Propagation libre et propagation guidée. Transmission : - par câble ; - par fibre optique : notion de mode ; - transmission hertzienne. Débit binaire. Atténuations. Stockage optique Écriture et lecture des données sur un disque optique. Capacités de stockage. Compétences exigibles Exploiter des informations pour comparer les différents types de transmission. Caractériser une transmission numérique par son débit binaire. Évaluer l’affaiblissement d’un signal à l’aide du coefficient d’atténuation. Mettre en œuvre un dispositif de transmission de données (câble, fibre optique). Expliquer le principe de la lecture par une approche interférentielle. Relier la capacité de stockage et son évolution au phénomène de diffraction. I) Chaîne de transmission de l'information La chaine de transmission de l'information correspond à l'ensemble des éléments permettant de transférer des informations d'un point à un autre. Cette chaine contient: - un encodeur qui code l'information à transmettre - un canal de transmission composé d'un émetteur qui envoie l'information codée et d'un récepteur qui reçoit l'information - un décodeur qui décode l'information. Sur le bureau sont représentés plusieurs modes de transmission : Les « pots de yaourt » Le téléphone cellulaire Les ondes hertziennes La télécommande IR La fibre optique Remplir le tableau suivant (vous pourrez vous aider des informations page 516 de votre livre): Chaîne de transmission d’informations Les « pots de yaourt » Le téléphone cellulaire Les ondes hertziennes La télécommande IR La fibre optique Encodeur Emetteur son Pot de yaourt 1 Nature du signal transmis et milieu de transmission Onde mécanique fil Récepteur Décodeur Pot de yaourt 2 oreille II) Procédés physiques de transmission de l'information 1- Les différents types de communication Faire l’activité 1-A page 540. 2- Transmission hertzienne On veut mettre en évidence dans un premier temps les ondes électromagnétiques existant dans notre environnement et dans un deuxième temps émettre des ondes électromagnétiques et les détecter. Expérience 1 : Les ondes traversant la salle ►Connecter un fil conducteur de 1 m sur la voie 1 (pas de fil connecté à la masse). ►Sélectionner la voie 1, et un balayage de 10 ms / div de manière à observer un signal sur l’écran. Questions : Décrire le(s) signal(aux) observé(s). Déterminer la ou les fréquences . Expérience 2 :Emettons nos propres ondes : ►Revenir sur une base de temps de 10 ms / div, et un gain en tension adapté. ►Connecter un fil conducteur de longueur 1 m sur la sortie d'un GBF (pas de fil connecté à la masse). Les deux fils (GBF et oscilloscope) doivent être parallèles et proches (quelques centimètres). ►Régler le GBF sur un signal alternatif sinusoïdal, de fréquence 5 kHz. ►Régler le niveau de sortie du GBF à mi-course, puis en utilisant les possibilités de réglage de l'oscilloscope déterminer la fréquence et la forme du signal visualisé. ►En voie 2 entrer le signal de sortie du GBF et le visualiser en même temps que le signal reçu ; changer la fréquence et l'amplitude du signal émis par le GBF et observer les effets sur le signal reçu. Questions : Comparer la fréquence et la forme des deux signaux. Quel nom donne t’on aux deux fils ? 3- Transmission guidée a- par fibre optique Ci-contre, un schéma d’une fibre optique La fibre optique est composée de 3 parties: - la protection en plastique - la gaine - le coeur Intérêt: - le rayonnement visible est peu atténué à l'intérieur du cœur de la fibre optique - le rayonnement n'est pas altéré par le rayonnement électromagnétique. Les rayonnements se réfléchissent en se propageant à l'intérieur de la fibre optique. Très peu de rayons s'échappent de la fibre. L'indice de réfraction du cœur est plus important que celui de la gaine. Il peut donc se produire le phénomène de réflexion totale étudié en seconde Il existe 3 types de fibres. Voir sur propagation de la lumière dans la fibre optique (université de Nantes). Question : En utilisant le document page 541, comparer la propagation de la lumière dans une fibre multimodale à saut d’indice et dans une fibre multimodale à gradient d’indice b-par câble Il existe plusieurs types de câbles. Nous allons étudier un câble coaxial dont les caractéristiques constructeurs sont indiquées ci-dessous : Nous disposons de deux rouleaux de câble de 100m chacun. Il faut mesurer l’atténuation du signal pour des longueurs différentes et à des fréquences différentes. Toute transmission de signal s'accompagne d'une perte de puissance. L'atténuation A d'un signal se propageant dans un câble ou une fibre optique est égale à: A 10 . log Ue Pe = 20.log Ps Us Pe: puissance fournie par l'émetteur en watt (W) Ps: puissance reçue par le récepteur en watt (W) Ue : tension d’entrée en Volt (V) Us : tension de sortie en Volt (V) A: atténuation en décibel (dB) Le coefficient α d'atténuation linéique est égale au rapport de l'atténuation A sur la longueur du fil: α A L α : coefficient d'atténuation linéique en décibel par mètre (dB.m-1) A: atténuation en décibel (dB) L: longueur du fil (m) Proposer un montage utilisant un générateur et un oscilloscope et expliquer les mesures à effectuer. Remplir le tableau ci-dessous à partir des mesures effectuées par le professeur: L=200 m L=100 m Fréquence (MHz) 1 10 Fréquence (MHz) 1 10 α (dB.m-1) α (dB.m-1) Comparer les mesures avec les données constructeurs. 4) le débit binaire D Le débit binaire caractérise la vitesse de transmission d'un signal. Plus le débit est important plus la transmission est rapide (important quand on télécharge des films ou de la musique). Un débit binaire est le nombre de bits N transférés par la durée t de la transmission, entre une source et son destinataire: D N t Unités: D (bit.s-1), N(bit); t (s) Exemple: on télécharge un CD contenant 640 Mo de données avec une transmission de débit D = 8,0 Mo.s-1. Quelle est la durée mise pour télécharger le CD? 1 Mo = 220 octets, 1 octet = 8 bits; III) stockage des données sur un disque optique Faire les activités 4 et 5 page 545-546 Animations internet : http://www.cea.fr/var/cea/storage/static/fr/jeunes/animation/aLaLoupe/lecteurCD/animation.htm http://www.ta-formation.com/applets/cdrom-reinsc/cdrom-reinsc.htm 1) structure d'un disque optique Sur un disque optique (CD, DVD, BD) l'information numérique est stockée par une succession de creux et de plats disposés sur une piste. La piste en spirale fait quelques km de long. La tète de lecture d'un disque optique est formée d'une diode laser et de surface réfléchissante. 2) Principe du codage d'un CD principe de fonctionnement de la lecture optique d'un CD Cas de l'interférence destructive: Cas de l'interférence constructive: Lorsque le faisceau laser arrive sur un plat il se forme des interférences constructives entre les faisceaux réfléchis. Le système optique attribue une tension haute donc un bit égal à 1. Lorsque le faisceau tombe sur un creux une partie de la lumière est réfléchie par le creux et une autre partie est réfléchie par le plat. Le laser chevauche à la fois le creux et le plat. Le creux à une profondeur égale à / 4 . La lumière qu'il réfléchit parcourt, après l'aller retour, une distance / 2 de plus que la lumière réfléchit par le plat. L'interférence entre les 2 faisceaux réfléchis est destructive. Le système optique attribue la valeur O au bit. Conclusion: le principe de lecture d'un disque optique est basé sur l'interférence constructive (bit = 1) ou destructive (bit = 0) des faisceaux laser réfléchis par la surface du disque 3) capacité d'un CD Pour augmenter la capacité de stockage d'un CD, il faut allonger la piste. Il faut resserrer la spirale de la piste donc diminuer la largeur des creux et des plats donc le faisceau laser doit être le plus fin possible pour ne pas chevaucher deux lignes successives de creux et de plats. Pour un spot circulaire, le diamètre d du faisceaux laser de longueur d'onde est: d 1,22. type de support capacité de stockage longueur d'onde utilisée (nm) NA et d'ouverture numérique NA NA CD DVD BD 750 Mo 4,4 Go 23 Go 780 nm 650 nm 405 nm 0,45 0,6 0,85 Conclusion: pour augmenter la capacité mémoire d'un support optique, il faut : - Rallonger la piste - Diminuer la longueur d'onde du laser utilisé