support cours miage reseaux couche physique

Jean-Luc Dekeyser

Description

• cours - matière potentielle : disponibles

1Couche physique Ce cours est construit à partir d'un certains nombres de support de cours disponibles sur le net. Riveil, Cousin, Grimaud sont les principales sources d'inspiration. L'usage de ce composite ne peut être qu'académique. Fonction de la couche physique transformer une suite de bits en signaux (et inversement) s 'adapter au canal de communication partager le canal de communication Support physique de communication Les supports de communication Trois types d'agents de communication (physique) : • l'électron • les ondes électromagnétiques • le photon Deux grandes classes de supports de transmission : • les supports à guide physique les paires torsadées, les câbles

• temporelles
• temporel
• time division multiple
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• débit binaire
• modulation de phase
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• support
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• cours

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Extrait

Ce cours est construit à partir d’un certains nombres de support de cours disponibles sur le net. Riveil, Cousin, Grimaud sont les principales sources d’inspiration. L’usage de ce composite ne peut être qu’académique.

Couchephysique

Support physique de communication

La paire métallique  Une paire de conducteurs (alliage de Cu) entourés d’un isolant (plastique).  diamètres courants du conducteur : • 0,4;0,6; 0,8; 1 mm • lesdistorsions croissent en sens inverse du diamètre (sur le Æ) !  en paire : • différencede potentiel  torsadés : • diminutiondes phénomènes électromagnétiques (atténuation, diaphonie).  isolée de l’environnement : blindée /fil ou /câble  Il existe plusieurs qualités de paires métalliques  Les câbles téléphoniques constitués de multiples paires torsadées, (prise RJ45). •56kbit/savec les modems récents (fiabilité 1/105). •10 (voir100) Mbits/s(sur quelques mètres). • Utiliséedans les réseaux 10 Base T • Evolutionvers 100 Base T voir « Gigabit ».

Fonction de la couche physique

 transformer une suite de bits en signaux (et inversement)  s ’adapter au canal de communication  partager le canal de communication

Les supports de communication

 Trois types d’agents de communication (physique) : • l’électron • lesondes électromagnétiques • lephoton  Deux grandes classes de supports de transmission : • lessupports à guide physique  , ...les paires torsadées, les câbles coaxiaux, les fibres optiques • lessupports sans guide physique  les ondes hertziennes, radio-électriques, lumineuses,...  Les supports : • lapaire métallique • lecâble coaxial • lafibre optique • lesfaisceaux hertziens (et autres)

Le câble coaxial

 Deux conducteurs ayant le même axe. • Jusqu’à150MHz en large bande (fiabilité 1/107). • Supportencombrant. Télévision et téléphone. • réduitles distorsions ectromagnétiques • rapportentre les diamètres des 2 conducteurs ~ 3,6. Diamètres courants :  • 2,6/9,5ou 1,2/4,4 mm. • Version10 Base 2 (10MHz sur 200m) • Version100 Base 5 (100MHz sur 500m) • Connectéau poste avec un BNC (Ethernet fin)

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Connecteurs

 prise vampire ; • perce le câble  prise en T : • nécessite la coupure du câble (prise BNC)

Sans fil

Différents types : infrarouge,  hertzien (2.4GHz)  Débit : 11 MBits/s Portée moyenne : 10m à 150m   Forte sensibilité aux perturbations électromagnétiques. Pas de sécurité physique.

Transmission

 Information • suite de 0 et 1 représenté par un état logique  Signal • état physique : amplitude, fréquence, phase • valence : nombre d ’états physiques utilisés pour coder des bits • moment élémentaire : durée T pour transmettre un état logique

La fibre optique

 Fibre de silicium (ou plastique !)  Supporte le transport de plusieurs GBits/s sur de très longues distances (fiabilité 1/1012).  Faible sensibilité électromagnétique & difficultés d’écoute. • trèsgrande largeur de bande • diodeélectroluminescente (en AsGa) • laser(+ puissant, coût + élevé, + faible durée de vie, mono fréquentiel)  Principe d’émission/réception

Les faisceaux hertziens

 Deux types d’utilisations : • transmission terrestre (direct ou par réflection) - portée : 50 à 1000km • transmission satellitaire - (géostationnaire ou à défilement, hauteur : 36000 ou 800 km)

Débit binaire

 Rapidité de modulation • nombremaximal d ’état physiques (amplitude) par unité de temps • [bauds]: Rm = k / T (k est le nombre de moments élémentaires nécessaires pour coder un état logique)  Débit binaire • nombrede bits par unité de temps • [bit/s]: D = Rm log2 V (V : Valence)  Exemple • codagebiphase • signalphysique :  deux niveaux d ’amplitude par T • étatlogique :  une valeur de phase pour 1 bit • Rm= 2 / T

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Mode de transmission : le mode de base  Définition • On transmet en mode de base, quant on transmet directement l’information codée sous forme d’un signal.  Exemples • liaison terminal-ordinateur, quelques mètres sur paire torsadée  débit de quelques Kbit/s.  distance limitée par l’affaiblissement du signal.

Codageenbande de base

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La modulation

 Définition • L’informationcodée sert à modifier un ou plusieurs des paramètres (amplitude, fréquence, phase) d’un signal sinusoïdal appelé onde porteuse et représenté par : v(t) = a sin( wt + j )  • Lesorganes qui effectuent le travail de modulation et de démodulation s’appellent des modems. Les caractéristiques des modems font l’objet de normes du CCITT  Exemple • sautde fréquence bivalent (Avis V21), porteuse f0=1750 Hz, 0 -> 1650 Hz, 1 -> 1850 Hz • sautde phase tétravalent (Avis V26), 00-> 0°, 01->90°, 11->180°, 11->270°

Modulationdefréquence

Transmission modulée

 Problème de la transmission en bande de base : dégradation du signal. • Usage limité auréseau local.  Utilisation d’un modem(modulateur - démodulateur)  Convertisseur bande de base en : •Modulation d’amplitude •Modulation de fréquence •Modulation de phase et réciproquement on démodule 

Modulation d’amplitude

Modulation de phase

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Utilisation de la modulation

 Domaine d’utilisation • Saut de fréquence : équipementà faible vitesse ou voies à très large bande passante (faisceaux hertziens) • Saut de phase et d’amplitude sont souvent combinés pour des transmissions à grande vitesse sur des lignes.

Synchronisation

de la transmission

 But • assurerque le récepteur prélève l’information aux instants où le signal est significatif. Il s’agit donc essentiellement de synchronisation temporelle.  Méthode synchrone • Emetteuret récepteur disposent d’un même référentiel temporel qui détermine les instants de dépôt et de prélèvement des bits. • Leréférentiel temporel appelé horloge est un signal de synchronisation le plus souvent fourni par l’émetteur :  Sur un fil spécialisé (sur une distance courte : qq. m)  Grâce aux transitions du signal d’information : ce qui peutnécessiter un brouilleur.  Par la fréquence de la porteuse (voir modulation)

Multiplexage

 Fonction : • Partage d’une même ligne de transmission entre plusieurs communications simultanées.  Deux types de multiplexage : • Fréquentiel (FDMA : “Frequency division multiple access”) :  répartition en fréquence,  adapté aux transmissions analogiques. • Temporel (TDMA : “Time division multiple access”):  répartition en temps,  plus souple/adaptatif,  uniquement pour les données numériques.

Transmission modulée

 Les transmissions modulées peuvent combiner plusieursformes de modulationssimultanées. Exemple :  • 1 niveau de modulation d’amplitude + 1 niveau de modulation de fréquence • Permet de coder [0|1] en AM et [0|1] en FM. • Donc un temps d’horloge permet de coder 4 valeurs (00, 01, 10, 11) sur 2 bits : • Dans ce cas 1 Baud = 2 bits/s .

Exemple de transmission synchrone

Multiplexage

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Multiplexagefréquentiel

Exemple : le modem ADSL

 ADSL :Asymetric bit rate Digital Subscriber Line.  Division des signaux en256 sous-canaux de fréquences  (de 0 à 1100kHz) (technologie DMT :Discrete MultiTone).  Modulation d’Amplitude Quadratique (QAM) sur 4 niveaux d’amplitude pour chaque canal de 4,3kHz.

Suite…

 Délai • Unité: s  Délai de propagation : éloignement, équipements intermédiaires, vitesse de propagation  Durée de transmission : quantité de données, débit  Temps d’aller-retour » (transmission + propagation + traitements) *2 !

Multiplexage temporel

 Statique • accèsréservé - périodique. • unintervalle de temps (IT) est implicitement et périodiquement réservé pour chaque canal • unetrame est formée d’IT. Un IT au moins pour chacun des canaux  Dynamique • multiplexageadaptatif, • lenombre d’IT attribués à un canal dépend de la demande (peut être nul !), • l’identificationIT/canal est souvent explicite. (Méthode d’accès ?)  • +souple : contrôle a priori ou a posteriori, • risquede collisions ! • employéepar les réseaux locaux.

Grandeurs caractéristiques

Débit  • Unité : bit/s  Débit nominal : vitesse de transmission du support (débit brut)  Débit utile : débit nominal moins le débit affecté au contrôle de la liaison  Evolution actuelle : Kbit/s á Gbit/s

Suite…

 Taux d’erreurs • Unité: BER (“Bit error rate”) • probabilitéqu’un bit soit erroné pendant la transmission  Dépend de la qualité de la transmission, de la charge du réseau, etc.  Exemples : -3 • 10= mauvaise liaison -13 • 10= réseau de faible étendue avec un support de très bonne qualité.  Autres taux d’erreurs : • tauxd’erreurs du message • tauxd’établissement de la connexion • tauxde disponibilité : MTBF (“Mean Time Between Failure”)

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