Chapitre 2 : Techniques de Transmission des données

UMMTO
Faculté des sciences /département MI
1ère Année S2
Module : TIC
Chapitre 2
Techniques de l’information et de la communication
Chapitre 2 : Techniques de Transmission des données
Objectifs du chapitre
Le but d’un réseau est de transmettre des informations d’un ordinateur à un autre. Pour cela il
faut dans un premier temps décider du type de codage de la donnée à envoyer, c’est-à-dire sa
représentation informatique. Celle-ci sera différente selon le type de données, car il peut
s’agir de : données sonores, données textuelles, données graphiques, données vidéo...
Introduction
Transporter de l’information d’un point à un autre nécessite que soit établie une série de conventions
concernant la représentation logique des données, les paramètres physiques de la transmission (niveau
électrique, rythme de l’émission...) et le mode de contrôle de l’échange. Cet ensemble de conventions
constitue le protocole1 de transmission, il qualifie une transmission et définit ses possibilités d’emploi.
1.1.
Généralité et notions de base
1.1.1. Représentations de la logique binaire
Représentation des signaux
Il existe plusieurs façons de coder les valeurs 0 et 1. La plus simple, que nous adopterons dans
la suite, est appelée logique positive et consiste à représenter 1 par la présence d'une tension
(par exemple +5v) et 0 par une tension nulle.
Génération d'un signal
Il est facile de fournir de tels signaux à un circuit : il suffit d'un interrupteur à deux positions
(utilisé pour les va-et-vient) ; dans une position la sortie de l'interrupteur transmettra la
tension+V, dans l'autre 0v (voir figure 2.1)
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1.1.2. Les flux d’information
L’acheminement, dans un même réseau, d’informations aussi différentes que les données
informatiques, la voix ou la vidéo implique que chacune de ces catégories d’information ait une
représentation identique vis-à-vis du système de transmission et que le réseau puisse prendre en
compte les contraintes spécifiques à chaque type de flux d’information (figure 2.1).
1.1.
Les NTIC : Nouvelles Technologies de l'Information et de la
Fig 1. Le réseau et les différents flux d’information
1.1.3. Caractéristiques des réseaux de transmission
Notion de débit binaire
Le débit binaire mesure le nombre d’éléments binaires transitant sur le canal de transmission pendant
l’unité de temps (figure 2.2).Le débit binaire s’exprime par la relation :
Figure 2.2 Schématisation d’un système de transmission.
Notion de taux d’erreur
Les signaux transmis sur un canal peuvent être perturbés par des phénomènes électriques ou
électromagnétiques désignés sous le terme générique de bruit. Le bruit est un phénomène qui dénature
le signal et introduit des erreurs.
On appelle taux d’erreur binaire (Te ou BER, Bit Error Rate) le rapport du nombre de bits reçus en
erreur au nombre de bits total transmis.
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1.1.4. Types d’informations
Les informations transmises peuvent être réparties en deux grandes catégories selon ce
qu’elles représentent et les transformations qu’elles subissent pour être traitées dans les
systèmes informatiques. On distingue :
– Les données discrètes, L’information correspond à l’assemblage d’une suite d’éléments
indépendants les uns des autres (suite discontinue de valeurs) et dénombrables (ensemble
fini).
Par exemple, un texte est une association de mots eux-mêmes composés de lettres (symboles
élémentaires).
– Les données continues ou analogiques : Résultent de la variation continue d’un
phénomène physique : température, voix, image... Un capteur fournit une tension électrique
proportionnelle à l’amplitude du phénomène physique analysé : signal analogique (signal qui
varie de manière analogue au phénomène physique). Un signal analogique peut prendre une
infinité de valeurs dans un intervalle déterminé (bornes).
1.2.
Traitement de signal
1.2.1. Définition
Un signal est la représentation physique d’une information (température, pression, absorbance, …).
Pour transmettre un signal d’un lieu à un autre on utilise une chaîne de transmission composée :
- d’un encodeur
- d’un canal de transmission (émetteur, milieu de transmission, récepteur)
- d’un décodeur
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1. Le micro (encodeur) d’un téléphone analogique convertit le signal sonore en signal électrique.
2. Une ligne téléphonique (ligne filaire) achemine le signal électrique vers un autre téléphone
analogique.
3. Le haut-parleur (décodeur) de ce dernier téléphone convertit le signal électrique en signal sonore.
Dans cet exemple, le signal sonore émis, le signal reçu, ainsi que le signal électrique circulant dans le
fil sont des signaux analogiques car ils varient de façon continue dans le temps.
Le son est une variation de pression continue dans le temps. Le signal électrique fabriqué par le micro
varie aussi de manière continue.
1.2.2. Types des signaux (Signal analogique, signal numérique)
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1.2.2. Numérisation d’un signal
Numériser un signal analogique consiste à transformer les grandeurs continues dans le temps
en des grandeurs discontinues qui varient par palier en prenant des valeurs à intervalle de
temps régulier : période d’échantillonnage Te.
Cette numérisation est assurée par un Convertisseur Analogique-Numérique (C.A.N.).
La numérisation d’un signal nécessite trois étapes :
• L’échantillonnage
• La quantification
• Le codage
Etape 1 : L’échantillonnage
On appelle période d’échantillonnage Te (en s), le temps entre deux msesure succéssives. La
fréquence d’échantillonnage fe, correspond au nombre de mesures effectuées par seconde.
Théorème de Shannon :
Pour un signal périodique (comme un son) la fréquence d’échantionnage fe doit être au moins
le double de la fréquence maximale fmax du signal : fe > fmax
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Etape 3 : La quantification
Un signal numérique ne peut prendre que certaines valeurs : c’est la quantification. Elle
s’exprime en bits Cette quantification est assurée par un convertisseur (CAN). Chaque valeur
est arrondie à la valeur permise la plus proche par défaut.
On appelle alors résolution ou pas l’écart (constant) entre deux valeurs permises successives.
Remarque : Un bit (de l’anglais binary digit) est un chiffre binaire (0 ou 1). C’est la plus
petite unité de numérisation. On définit alors un multiple du bit : l’octet. Un octet est un
ensemble de 8 bits.
On peut donc quantifier 28 = 256 valeurs avec un octet. Par exemple 01001001.
B Plus la quantification est grande, plus l’amplitude du signal numérique sera proche de celle
du signal analogique.
Exemple : Quantification sur différents support de sons :
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Calibre et le pas d’un CAN : On appelle calibre l’intervalle des valeurs mesurables des
tensions analogiques à numériser (par exemple ±5 V).
On appelle plage d’un convertisseur, la largeur de l’intervalle entre la plus petite et la plus
grande valeur du calibre. (pour un calibre de ±5 V, la plage est alors de
10 V). Le pas p d’un convertisseur de n bits et de plage donnée, est alors défini par :
Etape 3 : le codage
On appelle codage la transformation des différentes valeurs quantifiées en langage binaire.
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2.4. Les supports de transmission …………..
TD N°2.1- Partie 1 du chapitre 2 (Technologies de la transmission des
données)
Exercice 1 :
Donnez la nature des signaux suivants (avec justification et schématisation)
12345-
Onde acoustique : courant délivrer par un microphone (parole, musique, …)
Signaux géophysiques : vibrations sismiques
Tension aux bornes d'un condensateur en charge
ondes lumineuses (par fibres optiques).
La représentation physique d’une logique binaire (câble électrique)
Exercice 2 : (Exemple de représentation d’un signal)
Représentez physiquement (signal) les portes logique suivantes :
Exercice 3 : (Problème d’échantillonnage)
La durée de l’enregistrement d’un son est de 3,0 s. Le signal sonore est facilement reconstitué
à partir de son enregistrement numérique si la période d’échantillonnage lors de
l’enregistrement est dix fois plus petite que la période du signal.
1- Déterminer le nombre d’échantillon pris lors de cet enregistrement avec une période
d’échantillonnage de Te = 1, 0 ms.
1- Déterminer la période minimale et la fréquence maximale du signal qu’il est possible
de reconstruire correctement ainsi
Exercice 4 : Problème de quantification
La notice d’un circuit intégré indique que le convertisseur a 22 bits, que le temps de
conversion est de 80 ms et que la plage d’entrée est de + 5,0 V. La fréquence
d’échantillonnage est de 12,0 Hz.
1- Déterminer le nombre de pas disponibles avec la tension d’entrée indiquée.
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2- Déterminer la période d’échantillonnage.
3- Pourquoi la période d’échantillonnage doit-elle être supérieure au temps mis par le
C.A.N. pour traiter une conversion ? Est-ce le cas ici ?
Exercice 5 : Application de numérisation d’un signal analogique
On veut numériser le signal m  t   A  A sin  2 ft  Où (A = 4.9, f = 120 Hz fréquence
de signal ) avec une fréquence d'échantillonnage fe = 1000 Hz ( Te = 1 ms). Les valeurs du
signal seront codés sur 3 bits, elles ne peuvent prendre que les valeurs (0,1,2,3,4,5,6,7).
Questions: Appliquer le problème en répondant aux questions suivantes :
1- Représenter le signal analogique par un graphe
2- Déterminer l’ensemble des valeurs possibles qui peut prendre le signal digital
(numérique)
3- Représenter le signal digital obtenu par un graphe