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Transmission de Données
H. KAFFEL-BEN AYED
Hella.kaffel@fst.rnu.tn
2008-2009
Introduction
• Système Informatique : 1 ordinateur unique
– fusion : Informatique+télécommunications
==> nouvelle structuration des systèmes /
- accès distant + décentralisation du traitement
- exécution du travail par des ordinateurs
séparés pais interconnectés appelés : réseau
d ’ordinateurs
• Réseau d ’ordinateurs = ensemble
interconnecté d ’ordinateurs autonomes
– Interconnectés = capables d ’échanger des
informations via des câbles en cuivre, par laser,
par ondes courtes ou par satellites.
• Autonomie : # maître/esclave et d ’un
système distribué : dans un système distribué la
répartition entre ordinateurs autonomes est transparente
alors que dans un réseau d ’ordinateurs l ’utilisateur doit se
logger explicitement sur une machine, soumettre une tâche
explicitement, gérer tout le réseau …
• Objectif des réseaux d ’ordinateurs :
– partage des ressources,
– plus grande fiabilité,
– réduction des coûts,
– medium de communication entre les personnes
• plus de coopération
Les Catégories de réseaux
• Bus : d<1m
• Structure d ’interconnexion : 1<d<10m
• PAN: personal Area Network
– Ex: Bluetooth
• LAN WLAN: Local Area Network =
réseau intra-entreprise (1 bâtiment)
– d ~ quelques centaines de mètres
– hauts débits
– Ex: Ethernet, WIFI
• MAN & WMAN : Metropolitain Area Network =
Interconnexion de plusieurs bâtiments (donc de LANs)
– d > 10 km
– Ex: ADSL, WIMAX
• WAN: Wide area Network =
à l échelle d ’un pays, terrestre
ex: Frame Relay, RNIS, réseaux satellitaires
Les Applications des Réseaux
• Accès à des programmes distants et des Bases
de données distantes :
– (services grand public, bibliothèques
électroniques&virtuelles …)
• Les systèmes industriels
• Courrier électronique
• télétravail,
• télé-enseignement,
• télé-médecine,
• commerce électronique
• …
==> Révolution au niveau de la société
PARTIE I
Chapitre I
La Transmission du Signal
Les Supports de transmission : acheminent des ondes
électromagnétiques.
• 2 types de signaux:
– Analogique : nombre infini d’états
• Ex: voix, vidéo, son
– Numérique: nombre fini d’états
• Ex. données, texte
• Décomposition en série de Fourrier : tout signal y(t) sous certaines
conditions peut être décomposé en une somme infinie de fonctions
sinusoïdales ou cosinusoïdales dites harmoniques ().
y(t)=Asin(ωt+ϕ)
• Les trois paramètres significatifs de cette onde sont :
– L ’amplitude maximale (A), la pulsation (ω=2Πf), la phase (ϕ)
• Les signaux qui empruntent une voie doivent respecter certaines
caractéristiques et sont soumises à des perturbations et sont affaiblis
au cours de leur transmission ( une ligne de transmission agit comme
Introduction
Décomposition en une série de
Fourier de la forme
Sur les ordinateurs, les données sont binaires (0 et 1)
– Sur les câbles électriques ce sont des signaux
Même principe sur les fibres otiques ou les ondes
hertziennes
– Transmission d'information sur un câble électrique
Variation de courant, de tension, fonction périodique
- Série de Fourier (début XIXème siècle)
Décomposition d'un signal en série de fonctions sinus et
cosinus
Coefficients représentent les amplitudes des
harmoniques
La transmission des harmoniques subit des
déformations (distorsions)
Introduction
Signaux: Numériques/Analogiques
Supports : Numériques/Analogiques
Conversions (C) & Adaptations (A)
Numérique => Analogique : Modulation (C)
Numérique => Numérique : Codage (A)
Analogique => Numérique :Numérisation (C)
Introduction
• Architecture d ’un système de transmission
ETTD ETTDETCD ETCD
Circuit Physique de données
ETCD: Adaptation et/ou transformation du signal
ETTD: Equipement terminal de Traitement de Données
ETCD: Equipement terminal de Circuit de Données
Les Limites des supports de transmission
• L ’Affaiblissement
– Un affaiblissement se traduit par une amplitude maximale reçue
A2 inférieure à l ’amplitude maximale émise A1.
⇔ distorsion d ’amplitude
– l ’affaiblissement A ((ω) = 20log10|A1/A2| et est proportionnel avec
la fréquence ⇒un signal de fréquence 2f0 de même amplitude A1
sera plus affaibli que le signal de fréquence f0.
– L ’affaiblissement est minimum pour une fréquence f0 non nulle.
– S ’exprime en décibels (db)
• Le Déphasage : = Distorsion de phase = un retard du
signal reçu par rapport au signal émis. S ’exprime en
secondes (s)
– Affecte surtout les transmissions de longue distance et les
systèmes multiplex.
– Le déphasage est minimum pour une fréquence données non nulle.
• Le Bruit = bruit blanc + bruit impulsif = ensemble de
perturbations qui affectent les voies de transmission.
= processus aléatoire = distorsions d ’amplitude, de phase et
de fréquence.
= caractéristique du canal
– Bruit blanc : peu d ’influence sur les transmission de données
– Bruit impulsif := tensions perturbatrices pouvant dépasser le
niveau du signal lui même et résultant de la diaphonie, des
inductions ou de perturbations électriques. Très gênant pour la
transmission de données
Rapport signal Bruit S/N= Energie signal /Bruit
Rapport Signal/Bruit
Part du signal dans sigal reçu>>> part du bruit
Caractéristiques du support de transmission
• La Bande Passante d ’une voie (W) pour un affaiblissement a
donné = l ’intervalle de fréquences soumises à un
affaiblissement ≤ a.
= Plage de fréquences acceptables pour transmission
– une ligne téléphonique ordinaire ne laisse passer que les
fréquences comprises entre 300hz et 3400hz.
– La largeur de la bande passante est une caractéristique
essentielle d ’une voie de transmission
– s ’exprime en hz
– Dépend du support. Exemple: 1 MHz pour câble téléphonique
sur de courtes distances,
- 3100 Hz pour les utilisateurs (entre 300 Hz
et 3400 Hz)
Caractéristiques du support de transmission (suite)
• Le moment élémentaire
– Si une onde doit transmettre des informations binaires, une ou plusieurs des
caractéristiques doivent être significatives de la valeur des chiffres binaires
(modulation)
• ex . A1→1 et A0→1
– Moment élémentaire = temps pendant lequel une ou plusieurs caractéristiques
du signal sont constantes donc significatives d ’un ou plusieurs chiffres binaires
• La Rapidité modulaire (R) = nombre de moments élémentaires par seconde
= nombre d’états significatifs transmis par seconde (s ’exprime en Baud Baudot)
R = 2W
– ex. ligne téléphonique W = 3100hz et R = 6200 bauds
• Capacité d’un canal : C=WLog2(1+S/N)
• Valence du signal (V)
= nombre d’états du signal analogique après codage.
– Signal binaire: 2 états (bivalent
– Siganl à 4 états: tetravalent.
– n bits  2n
états
• Débit binaire (D)
= nombre de bits transmis/seconde (bit/s)
– Est fonction de R et de V
D=RLog2(V)
Débits génériques: 2400, 4800, 512, 1M …
Caractéristiques de l ’émetteur
Notions de débit
Contextuelle
– Utilisateur: débit de données informatiques (octets):
=> octets par seconde Ko/s (bytes per second Kb/s).
– Codage de l'information: débit d'information unitaire
transmis sur un médium (bits):
=> bits transmis par seconde bit/s
– Rapidité de modulation du signal
i.e. nombre de changements d'état par seconde:
Bauds
Temps et délai
• Délai/Temps de propagation = Tp=L / V
L= longueur du câble, V= vitesse de propagation du
signal
• Temps de transmission de Nbits Tt = N/D
T= taille des données à transmettre en bits, D= débit
• Temps de transfert Ttransfert= Tt + Tp
• Taux d’utilisation
= Temps d’utilisation du canal/temps de réservation
Chapitre II
Le Support Physique de
Transmission
Introduction
• Support de transmission = le chemin physique
reliant un émetteur et un récepteur dans un
système de transmission.
• Les caractéristiques et la qualité de la transmission
des données sont déterminées par la nature du
signal et la nature du support.
• Signal : numérique / analogique
• Support : avec guide physique /sans guide
physique
Les Supports avec Guide Physique
La paire torsadée :
– = fils métalliques formés de paires torsadée en spirales
régulières. Diamètre compris entre 0.4 et 1cm. En cuivre
et quelques fois en aluminium
– Utilisations :
• transmission de signal analogique ou numérique
• Liaison permanente = spécialisée (LS) / louée
–Analogique
»2 fils (4800 bit/s)
»4 fils normale (1800 bit/s) supérieure (9600
bit/s)
–Numérique (>64 kbit/s)
La paire torsadée : Utilisations (suite)
• Liaison Commutée :
–établie pour la durée de la communication
–dans le Réseau Téléphonique Commuté (RTC) et
dans le réseau Télex
–desserte locale des abonnés du téléphone
–regroupés dans un câble et séparés par du plastique
pour relier les autocommutateurs locaux aux
commutateurs à autonomie d ’acheminement.
La paire torsadée : Bande Passante = f(qualité&diamètre
des composants,nature des isolants, longueur du support)
– Inconvénients
• Affaiblissement important ==>
–signal analogique : amplificateurs (bobines de
Pupin)
–signal numérique : répéteurs tous les 2 ou 3 km.
• Distance limitée
• débits faibles
• sensibles au bruit et sujets à des interférences
électromagnétiques et diaphonies
– Avantages : support banalisé, largement déployé et
servant à la transmission du signal téléphonique et
technologie bien maîtrisée
Câble Symétrique
Câble Symétrique
Caractéristiques électrique de la PT cat 5
Le Câble coaxial :
– se compose de deux conducteurs cylindriques de même
axe séparés par un isolant / le rapport entre les deux
conducteurs = 3.6
==> éviter la sensibilité au bruit de la paire torsadée
– 2 catégories de câbles
• fin (thin coax) 1.2/4.4 à 50Ω
• épais (thick coax) 2.6/9.5 à 70 Ω
• Prise en T / Prise Vampire
– Débits : 25 Mbit/s sur longue distance et 100 Mbit/s sur
faible distance
Le Câble coaxial =
Câble asymétrique
Câble coaxial (suite)
Le Câble coaxial :
– Utilisations
• téléphonie longue distance , grâce au FDM : un câble
peut transporter plusieurs simultanément
communications téléphoniques, à chacune d ’elles est
allouée une plage de fréquence de 3100 hz.
–Groupe Primaire (GP) : 12 voies téléphoniques
–Groupe Secondaire (GS) : 5 GP
–Groupe tertiaire (GT): 5 GS
–Groupe Quaternaire (GQ) : 3 GT ~ 900 x 3100
–1 câble coaxial : 1 à 15 GQ
Le Câble coaxial :
– Utilisations (suite)
• transmission télévisée : Community Antenna
TeleVision (CATV) sur réseaux câblés
– 1 canal TV 450 Hz
– 1 câble coaxial : 30 canaux TV
• réseau locaux
• liens entre systèmes temps réel
– Limites
• lourd et peu maniable
• protocoles d ’accès compliqués
• nécessité de modem et de répéteurs
==> technologie abandonnée
Câble coaxial
• Constitué d'un câble central entouré d'un isolant
et d'une tresse métallique, le tout enveloppé par
une gaine protectrice
• Capacité : 10 – 100 Mbits/s
• Raccordement : Connecteur BNC
• Impédance : 150 Ohms
• Bande passante : 400 Mhz
• Coût : Peu cher
• Liaison: point à point ou multipoint
• Transmission: analogique ou numérique
• Utilisation: en baisse
• 2 principaux types:
– 50 Ohms (bande de base)
– 75 Ohms CATV (Community Antenna TeleVision)
transmission de chaînes de TV par câble en large bande
Câble coaxTerminaisons de câbles coaxiaux
Connecteur BNC en T
(thin)
La Fibre Optique :
– fil circulaire en fibre de verre à base de silicium entouré
d ’une gaine en plastique
– Année 60 : apparition du laser, faisceau stable en
amplitude et en fréquence, diamètre ~ 1/10mm et poids
~g/km. Emetteur de lumière : diode
électroluminescente / diode à laser
– Bande passante é 1 Ghz
– 2 types de fibres : monomodes (vit. prop.=250 000km/s)
et multimode (vit. prop.=100 000 km/s)
– Utilisations
• réseaux embarqués
• en téléphonie : les grandes artères de transmission
• en télévision
Les types de fibres
Fibre Optique (suite)
La Fibre monomode
La Fibre multimodes
Photo-détecteur 
conversion optico-électrique
conversion
électrique - optique
Conversions
La Fibre Optique :
– Avantages
• insensible aux parasites électromagnétiques et pas
d ’énergie dégagée
• important taux de confidentialité
• large bande passante
• Faibles poids et encombrement, bonne résistance à la
chaleur et au froid et matière première bon marché
Les usages
Les Supports sans Guide Physique
Les Ondes
– Pour des fréquences comprises entre 10 khz et 500khz :
diffusion et qualité faible pour la transmission de
données (taux d ’erreurs élevé).
Les faisceaux Hertziens :
– Pour des fréquences comprises entre 500 khz et 20 Ghz :
émission directive d ’ou nécessité de répéteurs tous les
100km.
– Inconvénients obstacles naturels (ex. montagnes)
– transmission par satellites
La Fibre optique (1)
Caractéristiques:
– Liaison: point à point
• Difficile de l'utiliser pour une liaison multipoint à cause des difficultés de dérivation
– Le plus difficile à installer (raccordement, dérivation,..)
– Le plus coûteux
– Bande passante et débit important
– Pas de diaphonie
– Insensible aux perturbations électromagnétiques
– Faible atténuation
– Résistance à la chaleur, au froid et à l'humidité
– Encombrement et poids inférieurs aux autres supports (<1/10)
Fibre de verre
et enveloppe
Blindage de
plastique
Matériau de
protection en
Kevlar
Gaine
extérieure
Chapitre III
Les Techniques de Transmission
Transmission Parallèle - Transmission Série
• Une voie de transmission transporte pendant un intervalle
de temps un signal qui peut représenter un ou plusieurs
chiffres binaires par son amplitude, sa phase, sa fréquence
ou une combinaison de plusieurs parmi ces trois paramètres.
• Une transmission parallèle est une transmission dans
laquelle un groupe de chiffres binaires peut être émis
simultanément sur plusieurs voies physiques ou sous-
canaux.
• Une transmission série est une transmission dans laquelle
les chiffres se succèdent dans le temps.
La Synchronisation
La transmission série : horloge du récepteur h(R) doit avoir
la même fréquence que celle de l ’émetteur h(E)
==> Problème de synchronisation
• La Transmission Synchrone
– La synchronisation est établie pendant toute la durée de
la transmission
• utiliser une sous porteuse ==> h(R) subit des déphasages
• utiliser les transitions du signal reçu pour détecter ces
transitions au niveau de chaque bit. = synchronisation bit
• La Transmission Asynchrone
– La suite de bits à transmettre est précédée par un bit
« start » et se termine par un ou plusieurs bits « stop ».
– La fréquence de l ’horloge réceptrice doit être égale à
celle de l ’horloge émettrice.
– Le signal « start » ==> remettre l ’horloge du récepteur
en phase ==> commande le début de l ’échantillonnage.
– Dérive possible des deux horloges ==> le moment
élémentaire doit être de durée suffisamment longue pour
que la prise en compte de l ’information ait lieu à des
instants significatifs. ==> Débit d ’émission limité
• La Transmission Asynchrone Synchronisée
– L ’information est découpée en blocs et pas de
synchronisation entre deux blocs.
49
Le sens de Transmission
Transmission entre deux points A et B :
– 1 seul sens : Simplex
– 2 sens : Duplex Intégral = Full Duplex (FD)
– 2 sens à l ’alternat : Semi Duplex = Half Duplex (HD)
• Ex. Une ligne téléphonique
– 2 fils : phénomène d ’écho ⇒ Simplex / HD
(1 paire/sens)
FD par partage de bande passante ou par
annulation d ’écho
– 4 fils : Simplex/HD/FD ~ 2 liaisons simplex
Chapitre IV
La Modulation/Démodulation
• ETTD = Equipement Terminal de Traitement de Données
• ETCD = Equipement Terminal de Circuit de Données
Voie de transmission analogique
Ordinateur
010
En série
ETTD
Transformation
ETCD
Transformation = Codage + modulation
• Architecture d ’un système de transmission
ETTD ETTDETCD ETCD
Circuit Physique de données
Voie de transmission analogique
Ordinateur
010
En série
ETTD
Transformation
ETCD
Transformation = Codage + modulation
ETTD = Equipement Terminal de Traitement de Données
ETCD = Equipement Terminal de Circuit de Données
• La Modulation
– C ’est un procédé qui permet de transformer le message à
transmettre en un signal adapté à la transmission sur un
support passe bande.
– Agit sur une ou plusieurs caractéristiques du domaine
des fréquences . = modulation par transposition de
fréquences .
– Les modulations simples : d ’amplitude, de fréquence, de
phase
• La Démodulation
– Reconstituer le signal initial à partir de l ’onde reçue.
• Détecteur : valeur de la caractéristique du signal
• Décideur : valeur du/des chiffre(s) binaire(s)
– Suppose synchronisation
Les types de modulation
Les types de modulation
• La normalisation des modems
– CCITT comité Consultatif International pour le
Téléphone et le Télégraphe (actuel UIT-T) :
• série V : une gamme de modems normalisés non close
⇒interopérabilité entre modems de marques différentes
• un modem → débit, support, type de modulation,
dupléxité, synchronisation
• exemples
V33 : 14,4kbit/s sur LS
V32 : 9600 bit/s sur RTC synchrone, FD avec annulation
d ’écho, modulation d ’amplitude
V36 : 72 kbit/s sur groupe primaire
La Transmission en Bande de Base
• Le Codage
– Transformation de la suite binaire à transmettre en une
suite binaire, dite suite en bande de base, attribuant une
même durée ∆ à chacun des éléments binaires et
comportant suffisamment de transitions
• La Transmission en bande de base
– Si support = LS avec longueur inférieure à une trentaine
de km ==> le codage est suffisant (pas de modulation.
==> Transmission en bande de base
– Signal en bande de base = signal qui n ’a pas subi de
transposition de fréquence.
– Codage à l ’émission et Décodage à la réception
Les techniques de codage
– Les codes à deux niveaux
• Le code Manchester (biphasé) : une transition au
milieu de chaque intervalle significatif:
1: 0:
Bonne Synchronisation
Spectre large
Utilisé dans Ethernet sur coaxe
Mais: problème en cas d’inversion de fils
• Le code Manchester différentiel (Biphasé différentiel)
Chaque transition au milieu du bit est codée par rapport à sa précédente:
1: transition inverse par rapport à la précédente
0: même transition que la précédente
Large spectre.
Utilisé dans réseaux Tocken Ring
Les techniques de Codage (suite)
Les codes à deux niveaux (suite)
• Le code de Miller ou Delay Mode:
Supprimer 1 transition sur 2 à partir du Manchester
0: pas de transition
0 suivi d’un 0 : transition en fin du temps bit
1: transition
Les codes à trois niveaux
• Le codage Bipolaire simple: un seul bit codé
0: polarité 0
1: alternativement +a /-a
 Perte de synchronisation en cas de longue suite de 0
• Les codes Bipolaires à Haute Densité BHDnd’ordre n: limiter
le nombre de 0 successifs sans transition:
– Le nième
0 aura la polarité du dernier 1
 Rupture de l’alternance
Les techniques de Codage (suite)
Les codes nBmB (m>n)
Ex: 4B5B
0000 11110
0001 01001
0010 10100
…
Codeur
nB mB
Les Différents types de codage
Chapitre V
Le partage d ’une voie de
transmission
• Lorsque plusieurs circuits physiques de données empruntent
un même chemin et sont réalisés en même temps entre deux
point A et B on peut les juxtaposer.
• Techniques :
– Le multiplexage: Un multiplexeur est une machine
statique effectuant un multiplexage analogique/temporel
et est transparent vis à vis des informations transportées.
Nécessité un démultiplexage.
– La concentration : Un concentrateur est une machine
qui fait de la commutation de messages avec traitement
des données (= machine intelligente).
⇒regrouper sur un circuit de données appelé circuit
composite les informations provenant de plusieurs
circuits de données.
• Le Multiplexage
– combiner les données provenant de plusieurs voies
basses vitesses en un seul train de données sur une voie
haute vitesse.
– Le multiplexage fréquentiel = FDM (Frequency Division
Multiplexing)
• partage de bande passante en plusieurs sous bandes de
plus faible largeur . Une sous bande / circuit de
données. Chaque sous bande doit être suffisamment
large pour supporter le débit du circuit correspondant.
• Bande de garde : transmission sans chevauchement.
• A la réception, le démultiplexeur décompose le signal
somme par une série de filtres passe bande. La
position du signal dans la bande identifie l ’émetteur.
Pas d ’adressage explicite.
– Le multiplexage Temporel = TDM (Time Division
Multiplexing)
• Partage du temps d ’utilisation de la ligne en quanta ou
Intervalles de Temps (IT) alloués aux différents
circuits de données.
–Synchrone : 1 IT est alloué périodiquement à
chaque circuit de données. Risque de temps de
silence ⇒sous utilisation de la bande passante
–Asynchrone : pour mieux utiliser la voie partagée,
les ITs ne sont alloués qu ’aux circuits de données
qui le désirent. ⇒ meilleure utilisation de la bande
passante mais la position des informations dans le
flot ne permet plus d ’identifier l ’émetteur. ⇒
nécessité d ’adressage
– Caractéristiques d ’un multiplexeur :
• Efficacité =Σ CiNi/D
– Ci = débit des voies BV, Ni= nb de bits par car, D= débit de
la voie HV
• Aptitude à mélanger des messages de types différents
(débits, codes différents, synchrones et asynchrones)
• Transmission de la signalisation :
–Information permettant le dialogue entre
multiplexeurs, entre équipements connectés et
informations de services de la voie HV.
–dans la bande : dans chaque IT, un bit
supplémentaire indique si le caractère est une
données ou bien une signalisation
–hors bande : un IT supplémentaire est utilisé pour
Multiplexage d’une voie
Ex: ADSL
Multiplexage fréquentiel
Ex: ADSL
Technologie DMT (Discrete MultiTone):
Division de la totalité de la bande passante en 256 sous-canaux
d'une largeur de 4,3 kHz.
le 1er canal => réservé à la téléphonie
Les canaux 2 à 6 : séparer la voix des données numériques.
Le flux montant : les 32 canaux suivants
le flux descendant tous les canaux restants
Modulation QAM (Quadrature amplitude modulation
deux porteuses en quadrature (4 niveaux d'amplitude)
Avant tout transfert de données, une procédure de négociation (handshake
 mesurer la qualité de la transmission et l'adapter en fonction de
ligne. (rate adaptative)
• La Concentration
– Concentrateur = mini-calculateur avec programme
enregistré effectuant des fonctions annexes (transcodage,
conversion de vitesse )
– Partager un certain nombre de canaux ( ou circuits) entre
plusieurs canaux (ou circuits).
∑ débits entrants > débit sortant ⇒ suppression des
silences
– si tous les canaux deviennent actifs ⇒ le débit global ne
peut être écoulé ⇒ le concentrateur doit :
• bloquer le trafic d ’un ou plusieurs canaux entrants
(concentration)
• ou bien stocker une partie de l ’information
•La Modulation MIC
(Modulation par Impulsion et Codage)
–sur les artères de transmission : numérisation de la voix
analogique
–échantillonnage : 8000 échantillons /s ⇒ f = 8khz
–1 échantillon = 8 bits ⇒ débit minimum pour une voie
téléphonique = 64 kbit.s
. PDH: Hiérarchie numérique plésiochrone:
Horloges différentes  resynchronisation entre sites
voisins
– Niveau 1 = canal E1: 30 voies téléphoniques
 32x64kb/s
PARTIE II
Chapitre I
La Liaison de Données
La Liaison de Données
• L.D. = ensemble des installations terminales et circuit
d ’interconnexion associé fonctionnant dans un mode
particulier permettant l ’échange d ’informations entre les
installations terminales.*
• L.D. : un aspect physique = f(circuit de données) + un
aspect logique lié à la commande de la liaison et à la
coordination du transfert des données pour le rendre plus
sûr et plus efficace.
* Source : CCITT
– Topologie de la liaison de données (Agencement physique
des stations)
ordinateur
T1 T2 T3
- En boucle
St1
St2 St3
St4
ordinateur
T1
T2
T3
- Point à point (1 – 1)
- Multipoint (1 – N)
• Duplexité : sens du flux d ’informations
– Unidirectionnel, FD, HD
• Discipline de la liaison de données
Etats d ’une station
•temporaire : source/puits
source : mémorise les infos jusqu ’à réception
d ’un Ack>0
Ack = 1message/1 groupe de messages
•permanent : primaire/secondaire
primaire : commande et contrôle de la liaison,
organise l ’échange, assure la supervision de la
liaison et une reprise en cas d ’erreur.
• Associations primaire/secondaire-source/puits
⇒combinaisons
– primaire-source, secondaire-puits
• primaire : prend l ’initiative du transfert (selecting).
• primaire-puits , secondaire-source : le primaire
envoie au secondaire une invitation à émettre
(pulling).
• Configuration = f(caractéristiques de l ’application, coût
de la liaison, propriétés du support, performances
attendues, critères géographiques, réglementations
nationales).
Chapitre II
Le Transport sur une Liaison de
données
Le Transport sur une Liaison de données
• Transmission de données longue distance : Circuit
physique avec limites et imperfections
⇒LD : mécanismes nécessaires pour un transfert fiable
sans erreurs.
⇒ coordination entre l ’émetteur et le récepteur pour
rendre la transmission plus efficace et l ’information
reçue intelligible
⇒ Protocole de transmission = ensemble de
conventions établies au préalable assurant la
réglementation du dialogue.
– Procédure de transmission = l ’ensemble du matériel
et logiciel implémentant le protocole de transmission
E
Procédure
de
l ’émetteur
R
Procédure
du
récepteur
Protocole de transmission
Voie de transmission
• Fonctions d ’un protocole de transmission:
•Le transfert de l ’information utile
•La protection contre les erreurs.
•La contrôle de flux
•L ’adressage et la gestion de la liaison de données
Le transfert de l ’information utile
•Structuration :
- trames = train de bits
- Taille variable (bornée)
•Encadrement
= délimiteurs de début et de fin de trame
= séquence spécifique de bits (01111110) ou de caractères (DLE)
Transmis même pendant silences synchronisation
•Identification  éviter les pertes éventuelles (numérotation)
•Transparence :
Eviter les ambiguïtés entre l’information utile et les séquences
d ’encadrement.
Procédé : bit de transparence tous les 11111.
La protection contre les erreurs:
Tout support de transmission est caractérisé par des imperfections
stables et aléatoires ⇒ info reçues # infos émises.
•Echoduplex : contrôle par émetteur .vitesses et volumes faibles ⇒
pour des débits et volumes plus importants :
•info transmises = info utiles + info de contrôle d ’erreur
•contrôle + correction (éventuellement) par récepteur.
•objectif : réduire la probabilité d ’erreurs résiduelles.
3 méthodes : le contrôle de parité, Checksum et les codes cycliques.
Transmission de D + EDC
D = données
EDC = Error Detection and Correction
• EDC = 1 bit Parité
• paire (even) / paire (odd)
• 1 si D+EDC pair
• Si le récepteur en compte un nombre  erreur de
transmission
• Si nombre d’erreurs pair => pas de détection
⇒technique inefficace pour des débits et des volumes élevés
• Parité longitudinale LRC (Longitudinal Redunduncy
Check)
= contôle de parité à 2 dimensions
=> correction d’erreur simple et détection 2 erreurs bit
• Exemple: erreurs résiduelles si bits 1 et 3 de 5 car.
inversés
Le Contrôle de Parité
Le Contrôle par Checksum
•Les codes cycliques
• info à émettre = message M de k bits.
•l ’émetteur génère une séquence de n bits dite FCS (Frame
Check Sequence) ⇒ bloc résultant B = k + n bits divisible par
un nombre P prédéterminé et connu de l ’émetteur et du
récepteur.
•Le récepteur divise le bloc reçu par le même nombre P. Si
reste = 0 ⇒ pas d ’erreur de transmission
•le FCS est calculé : FCS= 2n
Mmod(P) ⇒ facilement
calculable.
•P est de 1 bit plus long que le FCS, au minimum les bits de
poids fort et de poids faible sont égaux à 1.
Le Cyclic Redundancy Check
•L ’adressage et la gestion de la liaison de données :
•l ’adressage : distinguer la station secondaire émettrice ou
réceptrice dans une liaison multipoint.
•La gestion de la liaison de données:
•l ’établissement
•le transfert (initialisation et transfert)
•la libération (terminaison)
•la détection d ’anomalies
•Le contrôle de flux: = technique permettant de s ’assurer que la
station émettrice ne surcharge pas la station réceptrice.
•Récepteur : 1 buffer de réception chargé pendant un certain
temps.
•
La fenêtre d’anticipation
Efficacité d’un protocole de
communication
• Efficacité = U/M = Tu/Ttm
U= taille des données utiles
C= taille des données de contrôle
M=U+C
Tu= Temps de transmission des données
utiles
Tm= Temps de transmission du message
HDLC
High Level Data Link Control
• Synchrone Orienté bit
• Différents modes => différents protocoles
– LAP B & LAP D (ITU), PPP (IETF), LLC (IEEE)
• Structure de trame:
T = Type de trame
N(S) = Numéro de séquence en émission (0-6)
P/F = Pull/Final
Flag Adresse Commande Information Utiles FCS Flag
N(S)P/FT N(R)
HDLC: types de trames
• I: Informations
– Informations utiles
– Acquittement, retransmission (piggybacking)
• S: Supervision: => acquittement, dmande de retransmission, contrôle de
flux
– RR (Receive Ready)
• Contôle de flux:
– Prêt à recevoir de nouvelles trames
– Déblocage après RNR
– Demande d’état du terminal distant
• Acquittement positif de trames jusqu’à N(R)-1
HDLC: types de trames (suite)
• RNR (Receive Not Ready
• Acquittement de trames jusqu’à N(R)-1
• Indication d’impossibilité de réception de nouvelles trames
– REJ (Reject)
• Acquittement positif de trames jusqu’à N(R)-1
• Demande de retransmission des trames à partir de N(R) (Go-back-N)
– SREJ (Selective Reject)
• Retransmission demandée de la trame N(R)
• U: (Unnumbered) non numérotées. => Gestion de la liaison.
– SABM (Set Asynchronous Balanced Mode): initialise la liaison en bidirecyionnel
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Transmission de signal

  • 1. Transmission de Données H. KAFFEL-BEN AYED Hella.kaffel@fst.rnu.tn 2008-2009
  • 2. Introduction • Système Informatique : 1 ordinateur unique – fusion : Informatique+télécommunications ==> nouvelle structuration des systèmes / - accès distant + décentralisation du traitement - exécution du travail par des ordinateurs séparés pais interconnectés appelés : réseau d ’ordinateurs • Réseau d ’ordinateurs = ensemble interconnecté d ’ordinateurs autonomes – Interconnectés = capables d ’échanger des informations via des câbles en cuivre, par laser, par ondes courtes ou par satellites.
  • 3. • Autonomie : # maître/esclave et d ’un système distribué : dans un système distribué la répartition entre ordinateurs autonomes est transparente alors que dans un réseau d ’ordinateurs l ’utilisateur doit se logger explicitement sur une machine, soumettre une tâche explicitement, gérer tout le réseau … • Objectif des réseaux d ’ordinateurs : – partage des ressources, – plus grande fiabilité, – réduction des coûts, – medium de communication entre les personnes • plus de coopération
  • 4. Les Catégories de réseaux • Bus : d<1m • Structure d ’interconnexion : 1<d<10m • PAN: personal Area Network – Ex: Bluetooth • LAN WLAN: Local Area Network = réseau intra-entreprise (1 bâtiment) – d ~ quelques centaines de mètres – hauts débits – Ex: Ethernet, WIFI • MAN & WMAN : Metropolitain Area Network = Interconnexion de plusieurs bâtiments (donc de LANs) – d > 10 km – Ex: ADSL, WIMAX • WAN: Wide area Network = à l échelle d ’un pays, terrestre ex: Frame Relay, RNIS, réseaux satellitaires
  • 5. Les Applications des Réseaux • Accès à des programmes distants et des Bases de données distantes : – (services grand public, bibliothèques électroniques&virtuelles …) • Les systèmes industriels • Courrier électronique • télétravail, • télé-enseignement, • télé-médecine, • commerce électronique • … ==> Révolution au niveau de la société
  • 6. PARTIE I Chapitre I La Transmission du Signal
  • 7. Les Supports de transmission : acheminent des ondes électromagnétiques. • 2 types de signaux: – Analogique : nombre infini d’états • Ex: voix, vidéo, son – Numérique: nombre fini d’états • Ex. données, texte • Décomposition en série de Fourrier : tout signal y(t) sous certaines conditions peut être décomposé en une somme infinie de fonctions sinusoïdales ou cosinusoïdales dites harmoniques (). y(t)=Asin(ωt+ϕ) • Les trois paramètres significatifs de cette onde sont : – L ’amplitude maximale (A), la pulsation (ω=2Πf), la phase (ϕ) • Les signaux qui empruntent une voie doivent respecter certaines caractéristiques et sont soumises à des perturbations et sont affaiblis au cours de leur transmission ( une ligne de transmission agit comme Introduction
  • 8. Décomposition en une série de Fourier de la forme
  • 9. Sur les ordinateurs, les données sont binaires (0 et 1) – Sur les câbles électriques ce sont des signaux Même principe sur les fibres otiques ou les ondes hertziennes – Transmission d'information sur un câble électrique Variation de courant, de tension, fonction périodique - Série de Fourier (début XIXème siècle) Décomposition d'un signal en série de fonctions sinus et cosinus Coefficients représentent les amplitudes des harmoniques La transmission des harmoniques subit des déformations (distorsions) Introduction
  • 10. Signaux: Numériques/Analogiques Supports : Numériques/Analogiques Conversions (C) & Adaptations (A) Numérique => Analogique : Modulation (C) Numérique => Numérique : Codage (A) Analogique => Numérique :Numérisation (C) Introduction
  • 11. • Architecture d ’un système de transmission ETTD ETTDETCD ETCD Circuit Physique de données ETCD: Adaptation et/ou transformation du signal ETTD: Equipement terminal de Traitement de Données ETCD: Equipement terminal de Circuit de Données
  • 12. Les Limites des supports de transmission • L ’Affaiblissement – Un affaiblissement se traduit par une amplitude maximale reçue A2 inférieure à l ’amplitude maximale émise A1. ⇔ distorsion d ’amplitude – l ’affaiblissement A ((ω) = 20log10|A1/A2| et est proportionnel avec la fréquence ⇒un signal de fréquence 2f0 de même amplitude A1 sera plus affaibli que le signal de fréquence f0. – L ’affaiblissement est minimum pour une fréquence f0 non nulle. – S ’exprime en décibels (db)
  • 13. • Le Déphasage : = Distorsion de phase = un retard du signal reçu par rapport au signal émis. S ’exprime en secondes (s) – Affecte surtout les transmissions de longue distance et les systèmes multiplex. – Le déphasage est minimum pour une fréquence données non nulle. • Le Bruit = bruit blanc + bruit impulsif = ensemble de perturbations qui affectent les voies de transmission. = processus aléatoire = distorsions d ’amplitude, de phase et de fréquence. = caractéristique du canal – Bruit blanc : peu d ’influence sur les transmission de données – Bruit impulsif := tensions perturbatrices pouvant dépasser le niveau du signal lui même et résultant de la diaphonie, des inductions ou de perturbations électriques. Très gênant pour la transmission de données Rapport signal Bruit S/N= Energie signal /Bruit
  • 14. Rapport Signal/Bruit Part du signal dans sigal reçu>>> part du bruit
  • 15. Caractéristiques du support de transmission • La Bande Passante d ’une voie (W) pour un affaiblissement a donné = l ’intervalle de fréquences soumises à un affaiblissement ≤ a. = Plage de fréquences acceptables pour transmission – une ligne téléphonique ordinaire ne laisse passer que les fréquences comprises entre 300hz et 3400hz. – La largeur de la bande passante est une caractéristique essentielle d ’une voie de transmission – s ’exprime en hz – Dépend du support. Exemple: 1 MHz pour câble téléphonique sur de courtes distances, - 3100 Hz pour les utilisateurs (entre 300 Hz et 3400 Hz)
  • 16. Caractéristiques du support de transmission (suite) • Le moment élémentaire – Si une onde doit transmettre des informations binaires, une ou plusieurs des caractéristiques doivent être significatives de la valeur des chiffres binaires (modulation) • ex . A1→1 et A0→1 – Moment élémentaire = temps pendant lequel une ou plusieurs caractéristiques du signal sont constantes donc significatives d ’un ou plusieurs chiffres binaires • La Rapidité modulaire (R) = nombre de moments élémentaires par seconde = nombre d’états significatifs transmis par seconde (s ’exprime en Baud Baudot) R = 2W – ex. ligne téléphonique W = 3100hz et R = 6200 bauds • Capacité d’un canal : C=WLog2(1+S/N)
  • 17. • Valence du signal (V) = nombre d’états du signal analogique après codage. – Signal binaire: 2 états (bivalent – Siganl à 4 états: tetravalent. – n bits  2n états • Débit binaire (D) = nombre de bits transmis/seconde (bit/s) – Est fonction de R et de V D=RLog2(V) Débits génériques: 2400, 4800, 512, 1M … Caractéristiques de l ’émetteur
  • 18. Notions de débit Contextuelle – Utilisateur: débit de données informatiques (octets): => octets par seconde Ko/s (bytes per second Kb/s). – Codage de l'information: débit d'information unitaire transmis sur un médium (bits): => bits transmis par seconde bit/s – Rapidité de modulation du signal i.e. nombre de changements d'état par seconde: Bauds
  • 19. Temps et délai • Délai/Temps de propagation = Tp=L / V L= longueur du câble, V= vitesse de propagation du signal • Temps de transmission de Nbits Tt = N/D T= taille des données à transmettre en bits, D= débit • Temps de transfert Ttransfert= Tt + Tp • Taux d’utilisation = Temps d’utilisation du canal/temps de réservation
  • 20. Chapitre II Le Support Physique de Transmission
  • 21. Introduction • Support de transmission = le chemin physique reliant un émetteur et un récepteur dans un système de transmission. • Les caractéristiques et la qualité de la transmission des données sont déterminées par la nature du signal et la nature du support. • Signal : numérique / analogique • Support : avec guide physique /sans guide physique
  • 22. Les Supports avec Guide Physique La paire torsadée : – = fils métalliques formés de paires torsadée en spirales régulières. Diamètre compris entre 0.4 et 1cm. En cuivre et quelques fois en aluminium – Utilisations : • transmission de signal analogique ou numérique • Liaison permanente = spécialisée (LS) / louée –Analogique »2 fils (4800 bit/s) »4 fils normale (1800 bit/s) supérieure (9600 bit/s) –Numérique (>64 kbit/s)
  • 23.
  • 24. La paire torsadée : Utilisations (suite) • Liaison Commutée : –établie pour la durée de la communication –dans le Réseau Téléphonique Commuté (RTC) et dans le réseau Télex –desserte locale des abonnés du téléphone –regroupés dans un câble et séparés par du plastique pour relier les autocommutateurs locaux aux commutateurs à autonomie d ’acheminement.
  • 25. La paire torsadée : Bande Passante = f(qualité&diamètre des composants,nature des isolants, longueur du support) – Inconvénients • Affaiblissement important ==> –signal analogique : amplificateurs (bobines de Pupin) –signal numérique : répéteurs tous les 2 ou 3 km. • Distance limitée • débits faibles • sensibles au bruit et sujets à des interférences électromagnétiques et diaphonies – Avantages : support banalisé, largement déployé et servant à la transmission du signal téléphonique et technologie bien maîtrisée
  • 29. Le Câble coaxial : – se compose de deux conducteurs cylindriques de même axe séparés par un isolant / le rapport entre les deux conducteurs = 3.6 ==> éviter la sensibilité au bruit de la paire torsadée – 2 catégories de câbles • fin (thin coax) 1.2/4.4 à 50Ω • épais (thick coax) 2.6/9.5 à 70 Ω • Prise en T / Prise Vampire – Débits : 25 Mbit/s sur longue distance et 100 Mbit/s sur faible distance
  • 30. Le Câble coaxial = Câble asymétrique
  • 32. Le Câble coaxial : – Utilisations • téléphonie longue distance , grâce au FDM : un câble peut transporter plusieurs simultanément communications téléphoniques, à chacune d ’elles est allouée une plage de fréquence de 3100 hz. –Groupe Primaire (GP) : 12 voies téléphoniques –Groupe Secondaire (GS) : 5 GP –Groupe tertiaire (GT): 5 GS –Groupe Quaternaire (GQ) : 3 GT ~ 900 x 3100 –1 câble coaxial : 1 à 15 GQ
  • 33. Le Câble coaxial : – Utilisations (suite) • transmission télévisée : Community Antenna TeleVision (CATV) sur réseaux câblés – 1 canal TV 450 Hz – 1 câble coaxial : 30 canaux TV • réseau locaux • liens entre systèmes temps réel – Limites • lourd et peu maniable • protocoles d ’accès compliqués • nécessité de modem et de répéteurs ==> technologie abandonnée
  • 34. Câble coaxial • Constitué d'un câble central entouré d'un isolant et d'une tresse métallique, le tout enveloppé par une gaine protectrice • Capacité : 10 – 100 Mbits/s • Raccordement : Connecteur BNC • Impédance : 150 Ohms • Bande passante : 400 Mhz • Coût : Peu cher • Liaison: point à point ou multipoint • Transmission: analogique ou numérique • Utilisation: en baisse • 2 principaux types: – 50 Ohms (bande de base) – 75 Ohms CATV (Community Antenna TeleVision) transmission de chaînes de TV par câble en large bande Câble coaxTerminaisons de câbles coaxiaux Connecteur BNC en T (thin)
  • 35. La Fibre Optique : – fil circulaire en fibre de verre à base de silicium entouré d ’une gaine en plastique – Année 60 : apparition du laser, faisceau stable en amplitude et en fréquence, diamètre ~ 1/10mm et poids ~g/km. Emetteur de lumière : diode électroluminescente / diode à laser – Bande passante é 1 Ghz – 2 types de fibres : monomodes (vit. prop.=250 000km/s) et multimode (vit. prop.=100 000 km/s) – Utilisations • réseaux embarqués • en téléphonie : les grandes artères de transmission • en télévision
  • 36. Les types de fibres
  • 41. La Fibre Optique : – Avantages • insensible aux parasites électromagnétiques et pas d ’énergie dégagée • important taux de confidentialité • large bande passante • Faibles poids et encombrement, bonne résistance à la chaleur et au froid et matière première bon marché
  • 43. Les Supports sans Guide Physique Les Ondes – Pour des fréquences comprises entre 10 khz et 500khz : diffusion et qualité faible pour la transmission de données (taux d ’erreurs élevé). Les faisceaux Hertziens : – Pour des fréquences comprises entre 500 khz et 20 Ghz : émission directive d ’ou nécessité de répéteurs tous les 100km. – Inconvénients obstacles naturels (ex. montagnes) – transmission par satellites
  • 44. La Fibre optique (1) Caractéristiques: – Liaison: point à point • Difficile de l'utiliser pour une liaison multipoint à cause des difficultés de dérivation – Le plus difficile à installer (raccordement, dérivation,..) – Le plus coûteux – Bande passante et débit important – Pas de diaphonie – Insensible aux perturbations électromagnétiques – Faible atténuation – Résistance à la chaleur, au froid et à l'humidité – Encombrement et poids inférieurs aux autres supports (<1/10) Fibre de verre et enveloppe Blindage de plastique Matériau de protection en Kevlar Gaine extérieure
  • 45. Chapitre III Les Techniques de Transmission
  • 46. Transmission Parallèle - Transmission Série • Une voie de transmission transporte pendant un intervalle de temps un signal qui peut représenter un ou plusieurs chiffres binaires par son amplitude, sa phase, sa fréquence ou une combinaison de plusieurs parmi ces trois paramètres. • Une transmission parallèle est une transmission dans laquelle un groupe de chiffres binaires peut être émis simultanément sur plusieurs voies physiques ou sous- canaux. • Une transmission série est une transmission dans laquelle les chiffres se succèdent dans le temps.
  • 47. La Synchronisation La transmission série : horloge du récepteur h(R) doit avoir la même fréquence que celle de l ’émetteur h(E) ==> Problème de synchronisation • La Transmission Synchrone – La synchronisation est établie pendant toute la durée de la transmission • utiliser une sous porteuse ==> h(R) subit des déphasages • utiliser les transitions du signal reçu pour détecter ces transitions au niveau de chaque bit. = synchronisation bit
  • 48. • La Transmission Asynchrone – La suite de bits à transmettre est précédée par un bit « start » et se termine par un ou plusieurs bits « stop ». – La fréquence de l ’horloge réceptrice doit être égale à celle de l ’horloge émettrice. – Le signal « start » ==> remettre l ’horloge du récepteur en phase ==> commande le début de l ’échantillonnage. – Dérive possible des deux horloges ==> le moment élémentaire doit être de durée suffisamment longue pour que la prise en compte de l ’information ait lieu à des instants significatifs. ==> Débit d ’émission limité • La Transmission Asynchrone Synchronisée – L ’information est découpée en blocs et pas de synchronisation entre deux blocs.
  • 49. 49 Le sens de Transmission Transmission entre deux points A et B : – 1 seul sens : Simplex – 2 sens : Duplex Intégral = Full Duplex (FD) – 2 sens à l ’alternat : Semi Duplex = Half Duplex (HD) • Ex. Une ligne téléphonique – 2 fils : phénomène d ’écho ⇒ Simplex / HD (1 paire/sens) FD par partage de bande passante ou par annulation d ’écho – 4 fils : Simplex/HD/FD ~ 2 liaisons simplex
  • 51. • ETTD = Equipement Terminal de Traitement de Données • ETCD = Equipement Terminal de Circuit de Données Voie de transmission analogique Ordinateur 010 En série ETTD Transformation ETCD Transformation = Codage + modulation
  • 52. • Architecture d ’un système de transmission ETTD ETTDETCD ETCD Circuit Physique de données Voie de transmission analogique Ordinateur 010 En série ETTD Transformation ETCD Transformation = Codage + modulation ETTD = Equipement Terminal de Traitement de Données ETCD = Equipement Terminal de Circuit de Données
  • 53. • La Modulation – C ’est un procédé qui permet de transformer le message à transmettre en un signal adapté à la transmission sur un support passe bande. – Agit sur une ou plusieurs caractéristiques du domaine des fréquences . = modulation par transposition de fréquences . – Les modulations simples : d ’amplitude, de fréquence, de phase • La Démodulation – Reconstituer le signal initial à partir de l ’onde reçue. • Détecteur : valeur de la caractéristique du signal • Décideur : valeur du/des chiffre(s) binaire(s) – Suppose synchronisation
  • 54. Les types de modulation
  • 55. Les types de modulation
  • 56. • La normalisation des modems – CCITT comité Consultatif International pour le Téléphone et le Télégraphe (actuel UIT-T) : • série V : une gamme de modems normalisés non close ⇒interopérabilité entre modems de marques différentes • un modem → débit, support, type de modulation, dupléxité, synchronisation • exemples V33 : 14,4kbit/s sur LS V32 : 9600 bit/s sur RTC synchrone, FD avec annulation d ’écho, modulation d ’amplitude V36 : 72 kbit/s sur groupe primaire
  • 57. La Transmission en Bande de Base • Le Codage – Transformation de la suite binaire à transmettre en une suite binaire, dite suite en bande de base, attribuant une même durée ∆ à chacun des éléments binaires et comportant suffisamment de transitions • La Transmission en bande de base – Si support = LS avec longueur inférieure à une trentaine de km ==> le codage est suffisant (pas de modulation. ==> Transmission en bande de base – Signal en bande de base = signal qui n ’a pas subi de transposition de fréquence. – Codage à l ’émission et Décodage à la réception
  • 58. Les techniques de codage – Les codes à deux niveaux • Le code Manchester (biphasé) : une transition au milieu de chaque intervalle significatif: 1: 0: Bonne Synchronisation Spectre large Utilisé dans Ethernet sur coaxe Mais: problème en cas d’inversion de fils • Le code Manchester différentiel (Biphasé différentiel) Chaque transition au milieu du bit est codée par rapport à sa précédente: 1: transition inverse par rapport à la précédente 0: même transition que la précédente Large spectre. Utilisé dans réseaux Tocken Ring
  • 59. Les techniques de Codage (suite) Les codes à deux niveaux (suite) • Le code de Miller ou Delay Mode: Supprimer 1 transition sur 2 à partir du Manchester 0: pas de transition 0 suivi d’un 0 : transition en fin du temps bit 1: transition Les codes à trois niveaux • Le codage Bipolaire simple: un seul bit codé 0: polarité 0 1: alternativement +a /-a  Perte de synchronisation en cas de longue suite de 0 • Les codes Bipolaires à Haute Densité BHDnd’ordre n: limiter le nombre de 0 successifs sans transition: – Le nième 0 aura la polarité du dernier 1  Rupture de l’alternance
  • 60. Les techniques de Codage (suite) Les codes nBmB (m>n) Ex: 4B5B 0000 11110 0001 01001 0010 10100 … Codeur nB mB
  • 62. Chapitre V Le partage d ’une voie de transmission
  • 63. • Lorsque plusieurs circuits physiques de données empruntent un même chemin et sont réalisés en même temps entre deux point A et B on peut les juxtaposer. • Techniques : – Le multiplexage: Un multiplexeur est une machine statique effectuant un multiplexage analogique/temporel et est transparent vis à vis des informations transportées. Nécessité un démultiplexage. – La concentration : Un concentrateur est une machine qui fait de la commutation de messages avec traitement des données (= machine intelligente). ⇒regrouper sur un circuit de données appelé circuit composite les informations provenant de plusieurs circuits de données.
  • 64. • Le Multiplexage – combiner les données provenant de plusieurs voies basses vitesses en un seul train de données sur une voie haute vitesse. – Le multiplexage fréquentiel = FDM (Frequency Division Multiplexing) • partage de bande passante en plusieurs sous bandes de plus faible largeur . Une sous bande / circuit de données. Chaque sous bande doit être suffisamment large pour supporter le débit du circuit correspondant. • Bande de garde : transmission sans chevauchement. • A la réception, le démultiplexeur décompose le signal somme par une série de filtres passe bande. La position du signal dans la bande identifie l ’émetteur. Pas d ’adressage explicite.
  • 65. – Le multiplexage Temporel = TDM (Time Division Multiplexing) • Partage du temps d ’utilisation de la ligne en quanta ou Intervalles de Temps (IT) alloués aux différents circuits de données. –Synchrone : 1 IT est alloué périodiquement à chaque circuit de données. Risque de temps de silence ⇒sous utilisation de la bande passante –Asynchrone : pour mieux utiliser la voie partagée, les ITs ne sont alloués qu ’aux circuits de données qui le désirent. ⇒ meilleure utilisation de la bande passante mais la position des informations dans le flot ne permet plus d ’identifier l ’émetteur. ⇒ nécessité d ’adressage
  • 66. – Caractéristiques d ’un multiplexeur : • Efficacité =Σ CiNi/D – Ci = débit des voies BV, Ni= nb de bits par car, D= débit de la voie HV • Aptitude à mélanger des messages de types différents (débits, codes différents, synchrones et asynchrones) • Transmission de la signalisation : –Information permettant le dialogue entre multiplexeurs, entre équipements connectés et informations de services de la voie HV. –dans la bande : dans chaque IT, un bit supplémentaire indique si le caractère est une données ou bien une signalisation –hors bande : un IT supplémentaire est utilisé pour
  • 69. Ex: ADSL Technologie DMT (Discrete MultiTone): Division de la totalité de la bande passante en 256 sous-canaux d'une largeur de 4,3 kHz. le 1er canal => réservé à la téléphonie Les canaux 2 à 6 : séparer la voix des données numériques. Le flux montant : les 32 canaux suivants le flux descendant tous les canaux restants Modulation QAM (Quadrature amplitude modulation deux porteuses en quadrature (4 niveaux d'amplitude) Avant tout transfert de données, une procédure de négociation (handshake  mesurer la qualité de la transmission et l'adapter en fonction de ligne. (rate adaptative)
  • 70. • La Concentration – Concentrateur = mini-calculateur avec programme enregistré effectuant des fonctions annexes (transcodage, conversion de vitesse ) – Partager un certain nombre de canaux ( ou circuits) entre plusieurs canaux (ou circuits). ∑ débits entrants > débit sortant ⇒ suppression des silences – si tous les canaux deviennent actifs ⇒ le débit global ne peut être écoulé ⇒ le concentrateur doit : • bloquer le trafic d ’un ou plusieurs canaux entrants (concentration) • ou bien stocker une partie de l ’information
  • 71. •La Modulation MIC (Modulation par Impulsion et Codage) –sur les artères de transmission : numérisation de la voix analogique –échantillonnage : 8000 échantillons /s ⇒ f = 8khz –1 échantillon = 8 bits ⇒ débit minimum pour une voie téléphonique = 64 kbit.s . PDH: Hiérarchie numérique plésiochrone: Horloges différentes  resynchronisation entre sites voisins – Niveau 1 = canal E1: 30 voies téléphoniques  32x64kb/s
  • 72. PARTIE II Chapitre I La Liaison de Données
  • 73. La Liaison de Données • L.D. = ensemble des installations terminales et circuit d ’interconnexion associé fonctionnant dans un mode particulier permettant l ’échange d ’informations entre les installations terminales.* • L.D. : un aspect physique = f(circuit de données) + un aspect logique lié à la commande de la liaison et à la coordination du transfert des données pour le rendre plus sûr et plus efficace. * Source : CCITT
  • 74. – Topologie de la liaison de données (Agencement physique des stations) ordinateur T1 T2 T3 - En boucle St1 St2 St3 St4 ordinateur T1 T2 T3 - Point à point (1 – 1) - Multipoint (1 – N)
  • 75. • Duplexité : sens du flux d ’informations – Unidirectionnel, FD, HD • Discipline de la liaison de données Etats d ’une station •temporaire : source/puits source : mémorise les infos jusqu ’à réception d ’un Ack>0 Ack = 1message/1 groupe de messages •permanent : primaire/secondaire primaire : commande et contrôle de la liaison, organise l ’échange, assure la supervision de la liaison et une reprise en cas d ’erreur.
  • 76. • Associations primaire/secondaire-source/puits ⇒combinaisons – primaire-source, secondaire-puits • primaire : prend l ’initiative du transfert (selecting). • primaire-puits , secondaire-source : le primaire envoie au secondaire une invitation à émettre (pulling). • Configuration = f(caractéristiques de l ’application, coût de la liaison, propriétés du support, performances attendues, critères géographiques, réglementations nationales).
  • 77. Chapitre II Le Transport sur une Liaison de données
  • 78. Le Transport sur une Liaison de données • Transmission de données longue distance : Circuit physique avec limites et imperfections ⇒LD : mécanismes nécessaires pour un transfert fiable sans erreurs. ⇒ coordination entre l ’émetteur et le récepteur pour rendre la transmission plus efficace et l ’information reçue intelligible ⇒ Protocole de transmission = ensemble de conventions établies au préalable assurant la réglementation du dialogue.
  • 79. – Procédure de transmission = l ’ensemble du matériel et logiciel implémentant le protocole de transmission E Procédure de l ’émetteur R Procédure du récepteur Protocole de transmission Voie de transmission • Fonctions d ’un protocole de transmission: •Le transfert de l ’information utile •La protection contre les erreurs. •La contrôle de flux •L ’adressage et la gestion de la liaison de données
  • 80. Le transfert de l ’information utile •Structuration : - trames = train de bits - Taille variable (bornée) •Encadrement = délimiteurs de début et de fin de trame = séquence spécifique de bits (01111110) ou de caractères (DLE) Transmis même pendant silences synchronisation •Identification  éviter les pertes éventuelles (numérotation) •Transparence : Eviter les ambiguïtés entre l’information utile et les séquences d ’encadrement. Procédé : bit de transparence tous les 11111.
  • 81. La protection contre les erreurs: Tout support de transmission est caractérisé par des imperfections stables et aléatoires ⇒ info reçues # infos émises. •Echoduplex : contrôle par émetteur .vitesses et volumes faibles ⇒ pour des débits et volumes plus importants : •info transmises = info utiles + info de contrôle d ’erreur •contrôle + correction (éventuellement) par récepteur. •objectif : réduire la probabilité d ’erreurs résiduelles. 3 méthodes : le contrôle de parité, Checksum et les codes cycliques. Transmission de D + EDC D = données EDC = Error Detection and Correction
  • 82. • EDC = 1 bit Parité • paire (even) / paire (odd) • 1 si D+EDC pair • Si le récepteur en compte un nombre  erreur de transmission • Si nombre d’erreurs pair => pas de détection ⇒technique inefficace pour des débits et des volumes élevés • Parité longitudinale LRC (Longitudinal Redunduncy Check) = contôle de parité à 2 dimensions => correction d’erreur simple et détection 2 erreurs bit • Exemple: erreurs résiduelles si bits 1 et 3 de 5 car. inversés Le Contrôle de Parité
  • 83. Le Contrôle par Checksum
  • 84. •Les codes cycliques • info à émettre = message M de k bits. •l ’émetteur génère une séquence de n bits dite FCS (Frame Check Sequence) ⇒ bloc résultant B = k + n bits divisible par un nombre P prédéterminé et connu de l ’émetteur et du récepteur. •Le récepteur divise le bloc reçu par le même nombre P. Si reste = 0 ⇒ pas d ’erreur de transmission •le FCS est calculé : FCS= 2n Mmod(P) ⇒ facilement calculable. •P est de 1 bit plus long que le FCS, au minimum les bits de poids fort et de poids faible sont égaux à 1.
  • 86. •L ’adressage et la gestion de la liaison de données : •l ’adressage : distinguer la station secondaire émettrice ou réceptrice dans une liaison multipoint. •La gestion de la liaison de données: •l ’établissement •le transfert (initialisation et transfert) •la libération (terminaison) •la détection d ’anomalies •Le contrôle de flux: = technique permettant de s ’assurer que la station émettrice ne surcharge pas la station réceptrice. •Récepteur : 1 buffer de réception chargé pendant un certain temps. •
  • 88. Efficacité d’un protocole de communication • Efficacité = U/M = Tu/Ttm U= taille des données utiles C= taille des données de contrôle M=U+C Tu= Temps de transmission des données utiles Tm= Temps de transmission du message
  • 89. HDLC High Level Data Link Control • Synchrone Orienté bit • Différents modes => différents protocoles – LAP B & LAP D (ITU), PPP (IETF), LLC (IEEE) • Structure de trame: T = Type de trame N(S) = Numéro de séquence en émission (0-6) P/F = Pull/Final Flag Adresse Commande Information Utiles FCS Flag N(S)P/FT N(R)
  • 90. HDLC: types de trames • I: Informations – Informations utiles – Acquittement, retransmission (piggybacking) • S: Supervision: => acquittement, dmande de retransmission, contrôle de flux – RR (Receive Ready) • Contôle de flux: – Prêt à recevoir de nouvelles trames – Déblocage après RNR – Demande d’état du terminal distant • Acquittement positif de trames jusqu’à N(R)-1
  • 91. HDLC: types de trames (suite) • RNR (Receive Not Ready • Acquittement de trames jusqu’à N(R)-1 • Indication d’impossibilité de réception de nouvelles trames – REJ (Reject) • Acquittement positif de trames jusqu’à N(R)-1 • Demande de retransmission des trames à partir de N(R) (Go-back-N) – SREJ (Selective Reject) • Retransmission demandée de la trame N(R) • U: (Unnumbered) non numérotées. => Gestion de la liaison. – SABM (Set Asynchronous Balanced Mode): initialise la liaison en bidirecyionnel – DISC (Disconnect): demande de déconnexion – FRMR (FRaMe Reject): indication d’erreur fatale avec necessité de réinitialisation de la liaison – UA (Unnumbered Acknowledgment) acquittement de trames