Principes et technologies des télécoms
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Principes et technologies des télécoms , livre ebook

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Description

Cet ouvrage de synthèse présente les principes, les technologies et le fonctionnement des systèmes et réseaux de télécommunications. Il s'adresse aux étudiants, ingénieurs et techniciens développant ou utilisant des systèmes de télécommunications désireux de comprendre ces technologies, de dialoguer avec des spécialistes et d'aborder des ouvrages et articles spécialisés. La première partie décrit les principes généraux de la transmission des informations et les principes et techniques des modulations et transmissions numériques. Les systèmes de communication par câbles, fibres optiques et ondes radio (faisceaux hertziens, satellites, mobiles) sont ensuite traités en abordant à la fois les aspects propagation, composants et système. Ce livre contient également une synthèse sur l'ensemble des réseaux de communication (accès, longue distance, réseaux de données, ATM, Internet et réseaux locaux) ainsi qu'un chapitre sur les technologies de la télévision et du multimédia. Cet ouvrage intègre les derniers développements dans les domaines du traitement numérique, des mobiles, de l'ADSL, du très haut débit et des nouvelles technologies audiovisuelles sans ignorer les récentes et rapides évolutions du contexte économique et réglementaire.
Transmission des informations. Informations échangées sur les réseaux. Les modèles de réseaux. Les supports physiques. Modes de transmission. Multiplexage. Dégradation des signaux due à la transmission. Modulations. Modulations d'amplitude. Modualtions angulaires. Circuits de modulation et démodulation. Dégradations du signal. Applications des modulations analogiques. Numérisation des signaux analogiques. Modulations échantillonnées. Modulation par impulsions codées (MIC). Fonctionnement des circuits. Modulations numériques différentielles. Transmissions numériques. Étude théorique. Transmission numérique en bande de base. Transmission numérique par modulation d'une porteuse. Techniques plus complexes. Régénération. Filtrage et égalisation. Transmission sur câbles et fibres optiques. Transmissions sur câbles conducteurs. Télécommunications sur fibres optiques. Propagation dans les fibres optiques. Composants des systèmes sur fibres optiques. Systèmes de transmission et réseaux sur fibres optiques. Systèmes à amplification optique. Radiocommunications. Propagation des ondes radio électriques. Équipements des liaisons radio. Faisceaux hertziens terrestres. Communications par satellites. Communications avec les mobiles. Réseaux de communication. Fonctionnement et topologie des réseaux. Les réseaux d'abonnés. Systèmes et hiérarchies numériques. Commutation de circuits. Commutation en mode message ou paquets. Les réseaux ATM. Les réseaux IP (Internet Protocol). Réseaux locaux. Télévision. Représentation d'une image par un signal. Télévision en couleurs. Technologie des équipements. La télévision numérique. Transmission de la télévision.

Sujets

Informations

Publié par
Date de parution 12 avril 2005
Nombre de lectures 303
EAN13 9782746217511
Langue Français
Poids de l'ouvrage 11 Mo

Informations légales : prix de location à la page 0,066€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.

Exrait

Principes et technologies des télécoms© LAVOISIER, 2005
LAVOISIER
11, rue Lavoisier
75008 Paris
www.hermes-science.com
ISBN 2-7462-1087-8
Le Code de la propriété intellectuelle n'autorisant, aux termes de l'article L. 122-5, d'une
part, que les "copies ou reproductions strictement réservées à l'usage privé du copiste et non
destinées à une utilisation collective" et, d'autre part, que les analyses et les courtes citations
dans un but d'exemple et d'illustration, "toute représentation ou reproduction intégrale, ou
partielle, faite sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est
illicite" (article L. 122-4). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce
soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles L. 335-2 et suivants du
Code de la propriété intellectuelle.
Tous les noms de sociétés ou de produits cités dans cet ouvrage sont utilisés à des fins
d’identification et sont des marques de leurs détenteurs respectifs.Principes
et technologies
des télécoms
Pierre LecoyA mes professeurs et collègues,
Raymond Duperdu et Jean-Pierre Noblanc.TABLE DES MATIERES
Chapitre 1.Transmission des informations ................... 15
1.1. Informations échangées sur les réseaux .................. 15
1.1.1. Historique ................................ 15
1.1.2. Nature des informations échangées ................. 16
1.1.3.Signaux sonores ............................. 17
1.1.4. Images .................................. 18
1.1.5. Données ................................. 20
1.1.6. Signalisation ............................... 20
1.2. Les modèles de réseaux............................ 21
1.2.1. Fonctions des télécommunications.................. 21
1.2.2. Les modèles en couches des réseaux de communication ..... 22
1.2.3. Le modèle OSI ............................. 23
1.2.4. Assemblage des données........................ 27
1.3. Les supports physiques 27
1.3.1. Couche physique et support physique ................ 27
1.3.2. Câbles conducteurs ........................... 28
1.3.3. Fibres optiques 30
1.3.4. Ondes radio ............................... 30
1.3.5. Liaisons infrarouge 31
1.4. Modes de transmission ............................ 31
1.4.1. Transmission analogique et numérique des signaux........ 31
1.4.2. Transmission synchrone et asynchrone ............... 32
1.4.3. Protection contre les erreurs...................... 33
1.4.4. Protocoles de transmission 36
1.5. Multiplexage.................................. 37













6 Principes et technologies des télécoms
1.5.1. Définition................................. 37
1.5.2. Multiplexage fréquentiel........................ 37
1.5.3. Multiplexage temporel......................... 38
1.5.4. Accès multiple.............................. 40
1.5.5. Transmission bidirectionnelle (en duplex) ............. 42
1.6. Dégradation des signaux due à la transmission .............. 44
1.6.1. Modélisation du canal de transmission ............... 44
1.6.2. Rappels sur les canaux linéaires ................... 45
1.6.3. Distorsions linéaires .......................... 46
1.6.4. Distorsions non linéaires........................ 47
1.5.5. Diaphonie ................................ 49
1.6.6. Bruits ................................... 51
1.6.7. Caractérisation du bruit 53
Chapitre 2. Modulations............................... 59
2.1. Modulations d’amplitude........................... 59
2.1.1. Définition................................. 59
2.1.2. Spectre de la porteuse modulée.................... 60
2.1.3. Modulation à double bande latérale (DBL) avec porteuse .... 61
2.1.4. Modulation à double bande latérale sans porteuse......... 63
2.1.5. Modulation à bande latérale unique (BLU) ............. 64
2.1.6. Modulation à bande latérale atténuée (BLA) ............ 65
2.1.7. Démodulation synchrone ....................... 67
2.2. Modulations angulaires ............................ 68
2.2.1. Définitions................................ 68
2.2.2. Indice de modulation.......................... 69
2.2.3. Puissance du signal modulé...................... 69
2.2.4. Analyse spectrale 70
2.2.5. Modulation de fréquence écrêtée ................... 73
2.3. Circuits de modulation et démodulation.................. 74
2.3.1. Modulateurs d’amplitude ....................... 74
2.3.2. Détection d’enveloppe ......................... 77
2.3.3. Modulateurs en fréquence 78
2.3.4. Démodulateurs en fréquence ..................... 79
2.3.5. Détection hétérodyne .......................... 81
2.4. Dégradations du signal ............................ 82
2.4.1. Effet du bruit en modulation d’amplitude.............. 82
2.4.2. Comparaison de différents procédés de modulation d’amplitude. . . 82
2.4.3. Effet du bruit en modulations angulaires 84














Table des matières 7
2.4.4. Calcul du rapport signal/bruiten modulation de phase ...... 85
2.4.5. Calcul du rapport signal/bruiten modulation de fréquence .... 86
2.4.6. Préaccentuation ............................. 87
2.4.7. Effet des distorsions .......................... 88
2.5. Applications des modulations analogiques ................ 89
2.5.1. Double modulation d’amplitude en quadrature (MAQ) ..... 89
2.5.2. Multiplexage fréquentiel........................ 91
2.5.3. Mesures par détection synchrone................... 92
2.5.4. Radiodiffusion FM stéréo ....................... 93
Chapitre 3. Numérisation des signaux analogiques .............. 95
3.1. Modulations échantillonnées......................... 95
3.1.1. Introduction ............................... 95
3.1.2. Théorie de l’échantillonnage ..................... 95
3.1.3. Echantillonnage réel .......................... 97
3.1.4. Modulations analogiques d’impulsions ............... 98
3.1.5. Multiplexage temporel........................ 100
3.2. Modulation par impulsions codées (MIC) ................ 101
3.2.1. Quantification ............................. 101
3.2.2. Bruit de quantification 102
3.2.3. Recherche d’une loi de quantification optimale ......... 103
3.2.4. Rapport signal à bruit de quantification .............. 105
3.2.5. Codage ................................. 106
3.2.6. Méthode de compression et codage à 13 segments ....... 107
3.2.7. Effet des erreurs sur le rapport signal/bruit ............ 109
3.3. Fonctionnement des circuits ........................ 110
3.3.1. Echantillonneur-bloqueur ...................... 110
3.3.2. Convertisseurs analogique-numérique (CAN) .......... 112
3.3.3. Convertisseurs numérique-analogique (CNA) 114
3.3.4. Fonctions complémentaires ..................... 115
3.4. Modulations numériques différentielles ................. 116
3.4.1. Généralités ............................... 116
3.4.2. Procédés prédictifs .......................... 116
3.4.3. Modulations MIC différentielles .................. 117
3.4.4. Modulations différentielles adaptatives .............. 120
3.4.5. Modulation Sigma Delta ....................... 121


















8 Principes et technologies des télécoms
Chapitre 4. Transmissions numériques..................... 123
4.1. Etude théorique ............................... 123
4.1.1. Introduction aux transmissions numériques ........... 123
4.1.2. Transmission numérique en bande de base ............ 124
4.1.3. Transmission par modulation d’une porteuse .......... 124
4.1.4. Représentation mathématique du signal numérique ....... 125
4.1.5. Calcul du spectre ........................... 126
4.2. Transmission numérique en bande de base ............... 126
4.2.1. Formats et codes 126
4.2.2. Format NRZ (non retour à 0) .................... 127
4.2.3. Format RZ (retour à zéro) ...................... 127
4.2.4. Transcodage .............................. 129
4.2.5. Codes à deux niveaux et rythme doublé.............. 129
4.2.6. Codes de blocs binaires nBmB ................... 131
4.2.7. Codes à 3 ou 4 niveaux........................ 133
4.2.8. Embrouillage 134
4.3. Transmission numérique par modulation d’une porteuse....... 136
4.3.1. Principe du récepteur optimal .................... 136
4.3.2. Modulations d’amplitude ...................... 137
4.3.3. Modulation de fréquence 138
4.3.4. Modulations de phase et amplitude-phase ............ 141
4.3.5. Modulation de phase à deux états ................. 142
4.3.6. Modulation de phase à quatre états ou plus 143
4.3.7. Modulations de phase différentielles................ 145
4.3.8. Modulations à saut de phase minimal ............... 146
4.3.9. Modulations combinées amplitude-phase............. 148
4.4. Techniques plus complexes ........................ 149
4.4.1. Modulations en treillis 149
4.4.2. Modulations à spectre étalé ..................... 150
4.4.3. CDMA (Code Division Multiple Access)............. 152
4.4.4. Procédé OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) . 155
4.5. Régénération ................................. 158
4.5.1. Principe de la régénération 158
4.5.2. Circuits de régénération ....................... 159
4.5.3. Calcul de la probabilité d’erreur .................. 160
4.5.4. Probabilité d’erreur en présence d’un bruit additif gaussien . . 162
4.5.5. Probabilité d’erreur en transmission par modulation de porteuse . . 163
4.5.6. Comparaison des procédés ..................... 166
4.5.7. Gigue de phase ............................ 169
4.6. Filtrage et égalisation 170




















Table des matières 9
4.6.1. Interférences intersymboles ..................... 170
4.6.2. Filtre passe-bas en présence d’impulsions de Dirac....... 171
4.6.3. Filtre en présence d’impulsions réelles .............. 172
4.6.4. Filtrage adapté............................. 173
4.6.5. Egalisation ............................... 176
4.6.6. Egaliseur récursif ........................... 177
4.6.7. Egalisation adaptative ........................ 178
4.6.8. Capacité du canal de transmission ................. 179
4.6.9. Limites théoriques .......................... 180
Chapitre 5. Transmission sur câbles et fibres optiques............. 183
5.1. Transmission sur câbles conducteurs................... 183
5.1.1. Généralités ............................... 183
5.1.2. Propagation sur les paires métalliques............... 183
5.1.3. Câbles à paires symétriques (dites paires torsadées) ...... 187
5.1.4. Utilisations des paires torsadées .................. 189
5.1.5. Câbles à paires coaxiales....................... 190
5.2. Télécommunications sur fibres optiques................. 191
5.2.1. Introduction .............................. 191
5.2.2. Avantages des fibres optiques.................... 192
5.2.3. Domaines d’utilisation........................ 192
5.2.4. Eléments d’un système de transmission sur fibre optique . . . 194
5.2.5. Réseaux sur fibres optiques ..................... 195
5.3. Propagation dans les fibres optiques ................... 195
5.3.1. Fibres optiques multimodes à saut d’indice............ 195
5.3.2. Fibres optiques multimodes à gradient d’indice ......... 197
5.3.3. Bande passante des fibres multimodes .............. 198
5.3.4. Fibres monomodes .......................... 200
5.3.5. Dispersion dans les fibres monomodes 201
5.3.6. Atténuation intrinsèque des fibres optiques............ 203
5.3.7. Pertes extrinsèques 205
5.3.8. Fenêtres de transmission ....................... 206
5.4. Composants des systèmes sur fibres optiques.............. 209
5.4.1. Classification des composants ................... 209
5.4.2. Coupleurs optiques .......................... 210
5.4.3. Multiplexeurs en longueur d’onde................. 211
5.4.4. Composants optiques actifs ..................... 213
5.4.5. Composants opto-électroniques 214
5.4.6. Diode électroluminescente (DEL) 215

























10 Principes et technologies des télécoms
5.4.7. Diodes laser .............................. 216
5.4.8. Comparaison des émetteurs ..................... 219
5.4.9. Photodiodes 221
5.4.10. Interface optique de réception ................... 223
5.5. Systèmes de transmission et réseaux sur fibres optiques ....... 225
5.5.1. Liaisons numériques sur fibre optique............... 225
5.5.2. Terminaux de ligne .......................... 226
5.5.3. Répéteurs ................................ 227
5.5.4. Conception d’une liaison sur fibre optique ............ 228
5.5.5. Familles de liaisons numériques .................. 230
5.5.6. Liaisons sous-marines par fibres optiques 232
5.5.7. Transmission de données par fibres optiques........... 233
5.6. Systèmes à amplification optique ..................... 234
5.6.1. Principe de l’amplification dans les verres dopés ........ 234
5.6.2. Répéteurs à amplification optique ................. 236
5.6.3. Systèmes à amplification optique 238
5.6.4. Liaisons multiplexées en longueur d’onde ............ 240
5.6.5. Réseaux tout-optiques ........................ 242
Chapitre 6. Radiocommunications 245
6.1. Propagation des ondes radio électriques ................. 245
6.1.1. Utilisation du spectre des fréquences ............... 245
6.1.2. Différents types de liaisons radio électriques........... 247
6.1.3. Equations théoriques de propagation 248
6.1.4. Défauts de la propagation réelle .................. 250
6.1.5. Règles d’affectation des fréquences dans les faisceaux hertziens. 254
6.2. Equipements des liaisons radio ...................... 256
6.2.1. Organisation générale ........................ 256
6.2.2. Emetteurs................................ 257
6.2.3. Récepteurs ............................... 258
6.2.4. Antennes 260
6.2.5. Caractéristiques des antennes .................... 262
6.2.6. Branchements et guides ....................... 264
6.2.7. Bruit en réception........................... 265
6.3. Faisceaux hertziens terrestres 267
6.3.1. Description 267
6.3.2. Faisceaux hertziens numériques : principes............ 268
6.3.3. Equipements des faisceaux hertziens numériques........ 270
6.3.4. Qualité de la transmission...................... 271



















Table des matières 11
6.3.5. Bilan de liaison ............................ 272
6.4. Communications par satellites....................... 274
6.4.1. Types de satellites........................... 274
6.4.2. Missions assurées par les satellites................. 275
6.4.3. Particularités de la propagation ................... 276
6.4.4. Conception des liaisons 278
6.4.5. Equipements embarqués des satellites............... 280
6.4.6. Répéteurs ................................ 282
6.4.7. Stations terriennes .......................... 284
6.5. Communications avec les mobiles .................... 286
6.5.1. Domaines d’applications....................... 286
6.5.2. Particularités de la propagation ................... 287
6.5.3. Principaux systèmes de communications avec les mobiles . . 288
6.5.4. Réseaux cellulaires 291
6.5.5. Le GSM (Global System for Mobile communication) ..... 293
6.5.6. Autres systèmes de téléphonie mobile............... 296
6.5.7. Les nouvelles générations de systèmes mobiles ......... 297
Chapitre 7. Réseaux de communication .................... 301
7.1. Fonctionnement et topologie des réseaux ................ 301
7.1.1. Fonctionnement des réseaux 301
7.1.2. Classification des réseaux ...................... 302
7.1.3. Réseaux en étoile ........................... 303
7.1.4. Réseaux en arbre 304
7.1.5. Réseaux en boucle (ou anneau) ................... 305
7.1.6. Réseaux maillés ............................ 305
7.1.7. Notions de trafic 306
7.2. Les réseaux d’abonnés 307
7.2.1. La liaison d’abonné.......................... 307
7.2.2. Poste téléphonique 308
7.2.3. Transmission de données sur le réseau téléphonique ...... 310
7.2.4. L’évolution du réseau d’accès ................... 312
7.2.5. Le Réseau Numérique à intégration de services (RNIS) .... 314
7.2.6. Les accès DSL (Digital Subscriber Line)............. 317
7.3. Systèmes et hiérarchies numériques 320
7.3.1. Numérisation des signaux téléphoniques 320
7.3.2. Trames primaires ........................... 322
7.3.3. Multiplexage plésiochrone ..................... 323
7.3.4. Hiérarchie numérique plésiochrone (PDH) ............ 325
























12 Principes et technologies des télécoms
7.3.5. Principe de la hiérarchie numérique synchrone (SDH) ..... 326
7.3.6. Constitution des trames de la SDH................. 328
7.3.7. Réseaux SDH ............................. 333
7.4. Commutation de circuits .......................... 335
7.4.1. Mode circuit et mode message ................... 335
7.4.2. Principe de la commutation de circuits .............. 336
7.4.3. Commutation spatiale ........................ 337
7.4.4. Commutation temporelle ...................... 338
7.4.5. Structures de commutateurs temporels 340
7.5. Commutation en mode message ou paquets............... 340
7.5.1. Commutation de messages ..................... 340
7.5.2. Commutation de paquets....................... 341
7.5.3. Mode connecté et non connecté .................. 342
7.5.4. Réseaux X 25 ............................. 343
7.5.5. Réseaux à relais de trame ...................... 344
7.6. Les réseaux ATM .............................. 346
7.6.1. Principes de l’ATM (Asynchronous Transfert Mode) ..... 346
7.6.2. Constitution des cellules....................... 346
7.6.3. Fonctionnement d’un réseau ATM................. 348
7.6.4. Services de l’ATM .......................... 350
7.6.5. Modèle en couches de l’ATM ................... 351
7.6.6. Couche AAL 352
7.7. Les réseaux IP (Internet Protocol) .................... 353
7.7.1. Généralités ............................... 353
7.7.2. La couche IP .............................. 354
7.7.3. La couche TCP/UDP ......................... 356
7.7.4. Les protocoles des couches supérieures .............. 357
7.8. Réseaux locaux................................ 359
7.8.1. Généralités 359
7.8.2. Réseaux locaux centralisés ..................... 359
7.8.3. Réseaux locaux décentralisés .................... 360
7.8.4. Réseaux Ethernet ........................... 362
7.8.5. Réseaux à jeton ............................ 366
Chapitre 8. Télévision 371
8.1. Représentation d’une image par un signal ................ 371
8.1.1. Echantillonnage d’une image animée ............... 371
8.1.2. Analyse d’une image monochrome 372
8.1.3. Signaux élémentaires ......................... 373
8.1.4. Définition de l’image et bande passante.............. 374
























Table des matières 13
8.1.5. Constitution du signal vidéo composite.............. 376
8.1.6. Correction de gamma......................... 378
8.2. Télévision en couleurs ........................... 379
8.2.1. Principes ................................ 379
8.2.2. Notions de trichromie ........................ 380
8.2.3. Transmission de la chrominance .................. 383
8.2.4. Système NTSC ............................ 385
8.2.5. Système PAL (Phase Alternance Line) .............. 386
8.2.6. Système SECAM (Séquentiel à mémoire) ............ 387
8.3. Technologie des équipements ....................... 388
8.3.1. Caméras à tubes analyseurs ..................... 388
8.3.2. Capteurs d’image à l’état solide .................. 389
8.3.3. Tube cathodique 394
8.3.4. Description d’un téléviseur 398
8.3.5. Accès aux équipements vidéo.................... 400
8.3.6. Techniques nouvelles de visualisation............... 401
8.4. La télévision numérique .......................... 404
8.4.1. Les enjeux ............................... 404
8.4.2. La télévision haute définition 405
8.4.3. Principes des techniques de compression d’images ....... 406
8.4.4. Systèmes de télévision numérique ................. 408
8.4.5. Systèmes MPEG et JPEG : compression spatiale ........ 410
8.4.6. Compression temporelle en MPEG ................ 412
8.4.7. Compression du son ......................... 413
8.5. Transmission de la télévision ....................... 415
8.5.1. Différents modes de transmission de la télévision........ 415
8.5.2. Transport sur faisceaux hertziens.................. 416
8.5.3. Diffusion herztienne 417
8.5.4. Télévision par satellites 418
8.5.5. Distribution sur câble 419
8.5.6. Distribution sur fibre optique .................... 421
8.5.7. Diffusion de la télévision numérique ............... 422
8.5.8. Qualité des signaux de télévision.................. 423
Bibliographie ..................................... 425
Lexique......................................... 429
Index .......................................... 441























CHAPITRE 1
Transmission
des informations
1.1. Informations échangées sur les réseaux
1.1.1. Historique
DiffØrentes informations peuvent Œtre acheminØes sur les rØseaux de
TØlØcommunications. Certaines sont destinØes aux Œtres humains, d autres des
systŁmes automatiques. Historiquement, chaque application a vu se dØvelopper un
rØseau spØcifique ; c est ainsi que sont ap parus, dŁs le XIXe siŁcle, les rØseaux
tØlØgraphiques transmettant des textes (automatisØs plus tard sous la forme du tØlex
qui a en particulier introduit la fonction de commutation), puis les rØseaux
tØlØphoniques transmettant la voix. Au XXe siŁcle, le dØveloppement de
l Ølectronique, puis de l opto Ølectronique, a permis l extension de ces rØseaux, gr ce
l amplification et au multiplexage des signaux, et l utilisation dondes
radioØlectriques pour atteindre des rØcepteurs ØloignØs ou mobiles.
Plus tard, le dØveloppement de la tØlØvision puis de linformatique a nØcessitØ la
mise en place de nouveaux rØseaux spØcialisØs pour ces signaux. L utilisation du
rØseau tØlØphonique analogique pour les liaisons informatiques s est cependant
rØpandue, pour des raisons pratiques, mais au prix de l utilisation de matØriels
d interfa age (les modems) et, pendant longtemps, d un trŁs mauvais rendement en
dØbit d informations.








16 Principes et technologies des tØlØcoms
Le dØveloppement des techniques numØriques depuis une trentaine d annØes a
permis une vØritable rØvolution, puisquon a pu concevoir des rØseaux numØriques
intØgrØs vØhiculant sans distinction tous les types d informations imaginables, dŁs
lors qu elles ont ØtØ numØrisØes. Ce fut l Øtape du RNIS (RØseau NumØrique
IntØgration de Services), basØ sur linfrastructure du rØseau tØlØphonique, puis des
rØseaux d accŁs haut-dØbit comme l ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)
qui transmettent le son, les donnØes et les images. En sens inverse, les architectures
informatiques (rØseaux locaux, Internet...) se sont ouvertes aux applications vocales
et vidØo en temps rØel. Les nouveaux rØseaux sont maintenant con us dŁs le dØpart
pour rassembler toutes les applications : donnØes, son, images, multimØdia avec des
classes de services adaptØes chacune d elles.
Le mot clef actuellement est la convergence, entre la voix et les donnØes (qui,
avec lexplosion dInternet, dØpassent maintenant la moitiØ du trafic), mais aussi
entre les rØseaux fixes et les rØseaux de mobiles, aussi bien pour les applications
grand public que professionnelles.
Les TØlØcommunications sont tout la fois une discipline scientifique et
technologique, jouant un r le leader dans la recherche en technologies de
linformation, et une activitØ industrielle et de services qui ne cesse de se dØvelopper,
malgrØ un caractŁre trŁs cyclique de l Øconomie des TØlØcommunications (pØriodes
d « explosions » de nouvelles technologies : Internet, mobiles, multimØdia alternant
avec des retournements de conjoncture).
1.1.2. Nature des informations échangées
Les informations analogiques rØsultent de la transformation dun signal
physique, fonction continue du temps, en un signal Ølectrique reproduisant sa forme
le plus fidŁlement possible, laide d un transducteur spØcifique. On y trouve
essentiellement le son (tØlØphone, radiodiffusion), les images, fixes ou animØes,
ainsi que les tØlØmesures de grandeurs analogiques. Pour les transmettre sous cette
forme, il est nØcessaire que le rØseau de tØlØcommunications dØforme le moins
possible le signal transmis. La bande passante est le principal paramŁtre
caractØristique des signaux analogiques.
Les informations numØriques sont des suites de nombres entiers, qui peuvent
reprØsenter soit une valeur numØrique, soit une information codØe. Le premier cas
correspond souvent des signaux analogiques ayant subi un Øchantillonnage puis
une conversion analogique-numØrique. Le deuxiŁme cas correspond tout le
domaine des transmissions de donnØes (caractŁres alphanumØriques, symboles,
graphismes codØs, instructions de toutes sortes) mis en uvre dans la tØlØ-


Transmission des informations 17
informatique. Les informations sont quantifiØes, ce qui permet de mesurer la
quantitØ d information (en bits, octets...) et le dØbit (en bit/s si les symboles sont
binaires, ou en bauds, dØbit de symboles dans le cas gØnØral). Celui-ci ne doit pas
Œtre confondu avec le dØlai de transmission de bout en bout (en secondes).
Un des principaux avantages des techniques numØriques est que les systŁmes de
transmission, de traitement et de stockage sont compatibles avec tous les types
d informations, dŁs lors qu elles sont reprØsentØes par des nombres. Cependant, elles
ne demandent pas toutes les mŒmes qualitØs de transmission : les signaux d origine
analogique sont relativement tolØrants aux erreurs, mais exigent un dØlai de
transmission court et constant, alors que c est l inverse pour les donnØes.
1.1.3. Signaux sonores
En tØlØphonie, il s agit essentiellement de transmettre la voix humaine, de fa on
correcte mais Øconomique. La bande passante des signaux transmis a donc ØtØ
limitØe la tranche 300 Hz-3400 Hz. Celle-c i permet de transmettre correctement les
frØquences fondamentales de la voix et un nombre d harmoniques suffisant pour la
comprØhension de la parole. Elle permet de rØaliser de fa on Øconomique la
transmission et le multiplexage. Le filtrage est effectuØ au point daccŁs au rØseau
(qu il soit analogique ou numØrique) ; la li gne d accŁs devra donc avoir une bande
passante au moins Øgale cette valeur (mais elle peut Œtre plus ØlevØe). C est cette
Øtroitesse de la bande passante qui impose lemploi de modems pour transmettre des
donnØes. L amplitude des signaux est Øgalement limitØe pour Øviter des saturations.
En radiodiffusion, on recherche une meilleure qualitØ, notamment pour la
transmission de la musique. La bande passante a alors ØtØ portØe : 40 Hz-15 000
Hz pour la radiodiffusion en modulation de frØquence (FM), ce qui est incompatible
avec le rØseau tØlØphonique. Le RNIS peut cependant transmettre du son de qualitØ
amØliorØe (bande passante de 7 ou 15 kHz) dans un canal tØlØphonique numØrique
de base, gr ce des techniques de codage diffØrentiel, mais ce service s est peu
rØpandu.
Le son de haute qualitØ, qu on trouve dans l enregistrement sur disque optique
(CD audio, DVD ), le multimØdia, et les systŁmes de tØlØvision et de
radiodiffusion numØrique, a une bande passante qui va de 16 Hz 20 kHz, soit les
limites extrŒmes de l audition humaine.








18 Principes et technologies des tØlØcoms
1.1.4. Images
On distingue la transmission :
� dimages fixes, souvent haute dØfinition (d abord la tØlØcopie, oø chaque
point est noir ou blanc, puis des photographies, oø chaque point peut avoir diffØrents
niveaux de gris ou de couleur) ; leur transmission par le rØseau tØlØphonique
analogique Øtait trŁs lente, mais lintroduction des techniques numØriques
(notamment de compression d images comme JPEG) a permis de diminuer
fortement le temps de transmission (quelques secondes pour un fax sur le RNIS ou
un document .pdf avec un modem haut dØbit) ;
� d images animØes (tØlØvision ou visi ophone) oø l on transmet 25 (ou 30)
images fixes par seconde, ce qui requiert, en analogique, de grandes bandes
passantes (typiquement plusieurs MHz), donc des rØseaux spØcialisØs. L aussi, les
techniques numØriques permettent de comprimer trŁs fortement les dØbits et
dutiliser les rØseaux numØriques : par exemple, une voie visiophonique sur une voie
tØlØphonique de base 64 kbit/s ou, pour une meilleure qualitØ, 384 kbit/s. Les
compressions de type MPEG permettent de faire de la tØlØvision numØrique
dexcellente qualitØ par c ble, satellite, et de l enregistrement sur DVD, mais aussi
de transmettre des images et de la vidØo par Internet : dabord limitØe aux bas dØbits,
on atteint maintenant la qualitØ tØlØvision gr ce l ADSL ;
� d images lentement variables par des techniques de type rafra chissement
(retransmission intervalles rØguliers des se uls ØlØments d image ayant changØ), ce
qui permet une dØfinition correcte avec peu de dØbit, en tØlØsurveillance par
exemple.
Ces transmissions utilisent en gØnØral des techniques de type vidØo c est- -dire
que chaque image est analysØe ligne par ligne, puis point par point sur chaque ligne
(cf. ch. 8).
On peut cependant transmettre une image sous forme entiŁrement codØe, cest- -
dire que chaque motif ØlØmentaire de l imag e est reprØsentØ par un code symbolique
sans rapport avec son aspect physique. On l utilise surtout pour des dessins ou des
graphismes de synthŁse ; bien qu ancien, lexemple de la norme du VidØotex
(utilisØe par le Minitel) qui comporte trois alphabets graphiques, associØs
lalphabet CCITT n 5, permet de comprendre le principe (alphabet G1 « mosa que »
donnØ en exemple en figure 1.1).
Les progrŁs dans les techniques associant compression et synthŁse d image
rapprochent les deux procØdØs.

Transmission des informations 19
Alphabet CCITT n°5 Alphabet mosaïque G1


CaractŁres de commande :
de mise en page de transmission autres
BS = retour arriŁre SOH = dØbut d’en tŒte NUL = vide
HT = tabulation horizontale STX = dØbut de texte BEL = sonnerie
LF = interligne ETX = fin de texte SO = hors code
VT = tabulation verticale EOT = fin de transmission SI = en code
FF = prØsentation de formule ENQ = demande CAN = annulation
CR = retour chariot ACK = acquittement EM = fin du support
US = sØparateur d’unitØs DLE = Øchappement SUB = substitution

RS = sØparateur d’articles NAK = acquittement nØgatif ESC = Øchappement
GS = sØparateur de groupe SYN = synchronisation DEL = suppression
FS = sØparateur de fichiers ETB = fin de blocs
DC1 4 = mise en route et arrŒt de pØriphØriques
Figure 1.1. Exemples d’alphabets en transmission de données






20 Principes et technologies des tØlØcoms
1.1.5. Données
On regroupe sous ce terme toutes les informations reprØsentØes par des codes,
tirØs d un alphabet fini, ayant la mŒme signi fication pour la source et le destinataire
du message. Ces informations peuvent Œtre des nombres, des caractŁres
alphanumØriques, des symboles mathØmatiques ou graphiques, des instructions
destinØes des systŁmes informatiques ou de traitement de texte Chaque symbole
ou instruction ØlØmentaire (dØsignØ dans la suite par caractŁre) est codØ sous forme
nd un nombre de n bits (ØlØments binaires), ce qui permet 2 combinaisons possibles,
qui ne sont pas toutes nØcessairement utilisØes. Il existe naturellement un grand
nombre de codes, dont beaucoup sont spØcifiques (comme EBCDIC utilisØ par IBM
pour le stockage).
L exemple le plus classique est l alphabet CCITT n 5 (figure 1.1), dØrivØ du
code ASCII, universellement utilisØ en tØlØinformatique et en tØlØtexte
(transmissions de fichiers et de textes). Cest un code 7 bits + un bit de paritØ
(chaque caractŁre est donc codØ sur un octet) 128 combinaisons, dont beaucoup
correspondent des instructions de transmission et de mise en page. Ce code
possŁde de nombreuses variantes permettant des applications spØcifiques
(graphismes, etc.).
1.1.6. Signalisation
Il s agit dinformations qu Øchangent entre eux les diffØrents organes du rØseau,
pour assurer le bon acheminement des informations (voix ou donnØes) depuis
lØtablissement jusqu la libØration des liaisons. Ce sont les signaux dappel, de
numØrotation, de recherche ditinØraires (routage), de facturation, de fin de
communication, de gestion du rØseau, de traitement des problŁmes de transmission,
de surveillance du trafic...
On distingue deux types : la signalisation usager-rØseau, et la signalisation
interne aux nuds du rØseau. Le premie r type est associØ chaque voie
tØlØphonique, suivant une technique qui a ØvoluØ au cours du temps :
� historiquement, la signalisation partir du poste tØlØphonique s est faite par
ouverture et fermeture Ølectrique de la ligne (procØdØ hØritØ du tØlØgraphe). Ainsi le
dØcrochage du combinØ provoque-t-il la fermeture de la ligne, d oø la circulation
d un courant de boucle qui est dØtectØ par le rØseau. Dans les postes cadran (et
« clavier dØcimal »), la composition du chiffre n se traduit par n impulsions dues n
rØouvertures de la ligne. D autres informations (Øtat de la ligne...) sont Øgalement
codØes sous formes d impulsions ;








Transmission des informations 21
� la technique actuelle de numØrotation utilise les frØquences vocales ou DTMF
(Dual Tone Multi Frequency) : chaque chiffre (ou touche de fonction) du clavier est
codØ par une paire de frØquences dans la bande 600-1700 Hz. Outre sa rapiditØ, ce
procØdØ permet, une fois la communication Øtablie, d utiliser le clavier tØlØphonique
comme terminal tØlØmatique particuliŁrement simple (consultation de bases de
donnØes sonores, services interactifs de type Audiotel...) ;
� le RNIS offre un canal numØrique spØcifique 16 kbit/s (canal D) supportant
la signalisation en phase dØtablissement de la communication, puis divers services
en mode message pendant la communication. Dans le rØseau numØrique, la
signalisation est transmise sous formes de bits occupant des emplacements rØservØs
dans la trame.
Pour la signalisation interne au rØseau, cette signalisation « par voie » (in band) a
laissØ la place la signalisation par ca naux sØmaphores, canaux de donnØes
spØcifiques constituant un rØseau sØmaphore distinct de celui des circuits
tØlØphoniques (out of band), rØservØ la signalisation et la gestion du rØseau. Il est
en particulier utilisØ par la signalisation entre n uds du rØseau, et peut utiliser, ou
non, les mŒmes supports physiques que la transmission des donnØes. Ces canaux
sont utilisØs par les autocommutateurs pour dialoguer entre eux par l intermØdiaire
de points sØmaphores et en utilisant un protocole spØcifique (pour le rØseau
tØlØphonique commutØ, le CCITT n 7 crØØ en 1976).
1.2. Les modèles de réseaux
1.2.1. Fonctions des télécommunications
Le r le des tØlØcommunications est de permettre diffØrents utilisateurs
(personnes humaines, ou systŁmes de traitement de linformation) d Øchanger des
informations, travers un rØseau les mettant en relation. Les fonctions de ces
rØseaux peuvent se regrouper en deux grandes catØgories :
� fonctions de transmission dun point l autre du rØseau : on utilise divers
supports de propagation des signaux (c bles conducteurs, ondes radio, fibres
optiques). Les opØrations assurer comprennent : lØmission et la rØception des
signaux, pour leur donner la nature physique et lØnergie qui permettent leur
propagation ; la modulation et la dØmodulation, pour transmettre linformation sous
la forme dun signal le mieux adaptØ au support utilisØ ; si possible, la correction des
dØgradations subies par linformation ; enfin, le multiplexage, pour transmettre
plusieurs informations indØpendantes sur le mŒme support ;
� fonctions de mise en relation des interlocuteurs sur le rØseau : commutation,
contr le d accŁs au rØseau, routage des informations. Ces fonctions, qui mettent en




22 Principes et technologies des tØlØcoms
jeu des protocoles de plus en plus complexes pour partager les ressources entre les
utilisateurs, prennent une importance croissante avec l augmentation de la capacitØ
et de l intØgration des rØseaux.
Pour chaque rØseau, ces fonctions doivent Œtre dØfinies avec une parfaite
prØcision, gr ce des normes ou des recommandations assurant la compatibilitØ
des matØriels et des informations entre les diffØrents ØlØments du rØseau. De plus, les
fonctions de gestion (network management) prennent une importance croissante :
gestion technique et sØcurisation des Øquipements du rØseau, gestion des services,
planification.
1.2.2. Les modèles en couches des réseaux de communication
Tous les rØseaux (locaux ou Øtendus, fixes ou mobiles, universels ou spØcialisØs...)
fonctionnent dØsormais en suivant un « modŁle en couches », plus ou moins inspirØ du
modŁle OSI (voir plus loin). L intØrŒt d une telle approche est double :
� elle permet de dØfinir de fa on prØcise les diffØrentes fonctions assurer pour
mettre en communication deux systŁmes Øchangeant de linformation ;
� elle dØfinit, entre deux couches voisines, une interface normalisØe qui permet
d interconnecter des Øquipements de constructeurs diffØrents, ou destinØs des
supports de transmission diffØrents (ainsi, le remplacement d un c ble conducteur
par une fibre optique dans un type de rØseau donnØ, peut, en principe, se faire en ne
rempla ant que la couche physique et pas le s autres couches). On peut mŒme dØfinir
des interfaces entre protocoles dorigine diffØrentes, par exemple TCP/IP (Internet)
sur rØseau local Ethernet, au prix parfois d une certaine complexitØ et de
l introduction de couches d adaptation.
Le fonctionnement gØnØral d un modŁle en couches est le suivant : la couche N
fournit un service la couche N+1. L Øchange entre deux couches voisines est rØgi
par « primitives de service » spØcifiques mises en uvre par un dialogue entre ces
couches, au « point d accŁs service » (SAP, Service Access Point). Pour une
architecture donnØe, il peut exister plusieurs classes de service correspondant des
qualitØs diffØrentes.
Par lintermØdiaire des couches infØrieures, chaque couche dialogue avec son
homologue dans le systŁme destinataire, en utilisant un protocole spØcifique. Chaque
couche ajoute des informations de gestion ou de contr le, sous forme d en-tŒtes
(headers), aux informations qu elle re oit de la couche du dessus. ArrivØe
destination, la couche correspondante les analyse puis les enlŁve (figure 1.2). Il peut
en rØsulter une forte augmentation du dØbit entre la couche la plus haute et la plus








Transmission des informations 23
basse. La longueur des unitØs d informations manipulØes par chaque couche (PDU :
Protocol Data Unit) est trŁs variable : de quelques octets jusqu des trames de
milliers d octets. Certaines couches peuvent segmenter ces unitØs en paquets plus
petits, qui doivent Œtre rØassemblØs au niveau correspondant, ou au contraire
concatØner des informations dorigine diffØrentes en une mŒme unitØ.
Couche N+1 systŁme A Couche N+1 systŁme B
En-tête PDU N PDU N
couche N
Couche N
Protocole
niveau N service niveau
PDU N-1 N-1 PDU N-1
Couche N-1 systŁme A Couche N-1 systŁme B

Figure 1.2. Fonctionnement d’un modèle en couches
1.2.3. Le modèle OSI
1.2.3.1. Principes
Le modŁle dinterconnexion des systŁmes ouverts (OSI = Open Systems
Interconnection) a ØtØ dØfini par lISO ( International Standard Organization) pour
linterconnexion des Øquipements informatiques. Il a ØtØ progressivement mis en
place au cours des annØes 1980 pour permettre l interconnexion, travers des
rØseaux ouverts, dØquipements Øventuellement hØtØrogŁnes, alors que
prØcØdemment les Øquipements informatiques ne pouvaient dialoguer que s ils
Øtaient de mŒme type, en utilisant une architecture et un protocole de
communication « propriØtaires » (du mŒme constructeur) : par exemple SNA
(System Network Architecture) dIBM, qui est toujours utilisØ.
Il est structurØ en sept couches (en anglais layer) dØcrites en figure 1.3.
L objectif Øtait d en faire un modŁle unique dans le cadre duquel chaque type de
rØseau possŁderait ses propres normes, dØfinies par divers organismes (IEEE,
UITT, ANSI aux USA, ETSI en Europe ). En fait, ce modŁle na jamais ØtØ suivi de
fa on stricte, notamment par Internet, qui se rØfŁre un modŁle, TCP/IP, d origine



24 Principes et technologies des tØlØcoms
plus ancienne. Il reste un modŁle « de rØfØrence » au sens oø les fonctions quil
dØfinit se retrouvent sous une forme ou sous une autre dans tous les rØseaux, mais
avec de nombreuses variantes dans la dØfinition des couches et dans le vocabulaire,
les mŒmes dØnominations ne recouvrant pas toujours exactement les mŒmes
fonctions.
Bien que la sØparation ne soit pas Øtanche, on a coutume de considØrer les
couches 5 7 comme celles de l utilisateur du service de tØlØcommunications, les
couches 1 4 comme celles du fournisseur de service. De fait, les couches
« hautes » sont gØnØralement implØmentØes sous forme de logiciels dans les
Øquipements utilisateurs terminaux, qui veulent communiquer entre eux travers le
rØseau, alors que les couches « basses » constituent l infrastructure du rØseau.
1.2.3.2. Couches hautes
eLa plus importante des couches hautes est la 7 couche ou application, qui assure
l interfa age avec l utilisateur, travers des terminaux ou des logiciels d application
spØcifiques. Parmi les applications les plus utilisØes, on trouve les messageries,
comme X 400 (normalisØe par l ISO) ou SMTP ( simple mail transfert protocol) sur
Internet, les services dannuaire (X 500), le transfert de fichiers comme FTP (file
transfert protocol) sur Internet, la consultation de pages Videotex ou Web, le WAP
(Wireless Application Potocol) pour l accŁs Internet avec un terminal mobile de
Łme2 gØnØration, et plus gØnØralement lEDI ( Electronic Data Interchange) ou
« Øchange de donnØes informatisØ ».
La couche 6 (prØsentation) code les informations la source, selon une syntaxe
commune aux Øquipements communicants (par exemple les langages HTML, XML,
WML ). Elle peut Œtre chargØe de la comp ression des donnØes, et de leur cryptage
(ou chiffrement) pour les rendre confidentielles.
La couche 5 (session) organise le dialogue entre Øquipements et prend en charge
les incidents, les conflits de prioritØ... Dans plusieurs cas (notamment Internet), les
couches hautes sont intØgrØes en une seule. Des passerelles peuvent Œtre Øtablies
entre applications.
1.2.3.3. Couches intermédiaires
La couche 4 (transport) a un r le fondamental, l interface entre le rØseau et
l utilisateur : elle correspond des protocoles comme TCP ( Transmission Control
Protocol, pour Internet) ou X25 (pour les rØseaux transmission de paquets). Elle
est chargØe du transport de bout en bout correct des messages, travers des rØseaux
qui peuvent Œtre hØtØrogŁnes ou de mØdiocre qualitØ, donc de rendre le rØseau
transparent l application. Po ur cela, elle dØcoupe en gØnØral le message en paquets


Transmission des informations 25
de taille normalisØe. Plusieurs classes de services, adaptØes diffØrentes qualitØs de
rØseaux, ont ØtØ normalisØes par l ISO.

N° Couche Fonction Forme des
données
7 Application Interfa age avec les systŁmes utilisateurs
exemples : messagerie, transfert fichiers et (Application)
documents, visioconférence, services d’annuaire …
6 Présentation Syntaxe et prØsentation des donnØes ØchangØes
(Presentation) éventuellement, cryptage et compression
5 Session Mise en place du dialogue entre t ches distantes,
synchronisation, vØrification des droits d accŁs (Session)
4 Transport Transport du message de bout en bout, constitution et messages
contr le des paquets (Transport)
3 Réseau Etablissement et rupture des communications ;
routage des paquets travers le rØseau (recherche (Network) paquets
d itinØraire et commutation); contr le de flux
2 Liaison Etablissement d une communi cation point point sur
logique une maille du rØseau (protocoles d Øchanges de
trames
donnØes et correction des erreurs de transmission) ; (Logical link)
contr le de l accŁs au support de transmission
1 Physique Modulation / dØmodulation ; transcodage spØcifique bits
au support utilisØ ; Ømission / rØception, rØgØnØration (Physical)
du signal
<-------------------------------------- Support physique ----------------------------------->
(câbles conducteurs, fibres optiques, ondes radio ou infrarouges)
Figure 1.3. Le modèle OSI d’interconnexion des systèmes ouverts
La couche 3 (rØseau) est rØpartie aux diffØrents nuds du rØseau : elle est
chargØe de lacheminement des paquets sur le rØseau; ce sont les fonctions
commutation (du rØseau tØlØphonique) et routage (des rØseaux informatiques),
fonctions qui ont tendance se rapprocher de plus en plus. On peut assimiler la
couche 3 la couche IP (Internet Protocol), protocole de routage d Internet, qui n est
pas un rØseau au sens strict, mais un protocole permettant de communiquer travers
n importe quel rØseau.








26 Principes et technologies des tØlØcoms
Cest la premiŁre couche dont les matØriels ne sont pas implØmentØs uniquement
aux extrØmitØs, d oø le schØma classique de la figure 1.4. Ce schØma, le plus
frØquent, nest cependant pas le seul ; il est en particulier diffØrent dans les rØseaux
locaux oø la fonction de routage nexiste pas toujours, et oø des ponts peuvent Œtre
Øtablis entre les couches liaison de deux rØseaux de mŒme protocole.
Equipement A Equipement B
Noeud
Application Application
PrØsentation PrØsentation
Session Session
Transport Commutation / routage Transport
RØseau RØseau RØseau RØseau
ou Liaison Liaison Liaison Liaison
PontPhysique Physique Physique Physique
Support Support

Figure 1.4. Mise en œuvre des couches OSI dans un réseau
1.2.3.4. Couches basses
Les deux couches « basses » correspondent la transmission des informations
sur chaque maille du rØseau. La couche 2 (liaison-ou lien-logique) est chargØe du
contr le de la transmission entre deux points du rØseau, et peut mettre en uvre des
procØdures de contr le derreur et de contrle de flux (ce qui nexclut pas quun
contr le « de bout en bout » soit pratiquØ par les couches hautes, cest mŒme
l Øvolution dominante l heure actuelle). C est le r le de la sous-couche LLC
(Logical Link Control). D autre part, si plus de deux Øquipements de transmission
sont connectØs au mŒme support physique (cas des bus des rØseaux locaux), la
couche 2 est chargØe d une fonction essentie lle, le contr le d accŁs au support
(souscouche MAC, medium access control).
Enfin, la couche physique, assurant la transmission proprement dite des bits
indØpendamment de leur signification, assure des fonctions de traitement de signal,
et des fonctions d adaptation au support, dØpe ndant de sa nature physique ; ceci sera
ØtudiØ plus en dØtail dans la suite.










Transmission des informations 27
De plus, il faut mentionner limportance croissante de ladministration de rØseau
(network management) c est- -dire la surveillance et la gestion du rØseau, sa
reconfiguration en cas de problŁme ou pour faire face l accroissement de la
demande, et lanalyse du trafic. Cest une tche complexe qui comporte un niveau de
gestion temps rØel, largement automatisØ, un niveau d exploitation (technique et
comptable), et un niveau plus stratØgique de planification. Elle est rØalisØe par des
protocoles comme SNMP (Simple Network Management Protocol) pour TCP/IP.
1.2.4. Assemblage des données
En transmission numØrique, lunitØ dinformation de base est le caractŁre de n
bits, le plus souvent un octet (n = 8). Les bits d un mŒme caractŁre, sauf cas
particuliers (c blages internes ou bus trŁs courte distance, qui sont en parallŁle),
sont transmis en sØrie (les uns la suite des autres). La couche physique transmet les
bits indØpendamment de leur signification.
Dans les couches au-dessus, les bits ou les caractŁres sont assemblØs en :
� blocs : concept liØ la prØsence d une pr ocØdure de dØtection derreurs (voir §
1.4.3) : un bloc est contr lØ, pu is acceptØ ou refusØ en entier ;
� trame : concept liØ au multiplexage temporel (voir § 1.5.3) entre diffØrentes
voies ou diffØrents types dinformation (donnØes d origines ou de signification
diffØrentes, adresses, mots de contr le) ;
� paquets dans un rØseau utilisant cette technique de commutation (voir ch. 7) ;
� messages de durØes variables, dont le dØbit d informations est constant et
continu.
Dans certains rØseaux (par exemple ceux relais de trames), plusieurs de ces
r les peuvent Œtre jouØs par la mŒme unitØ d information, mais ils sont le plus
souvent sØparØs.
1.3. Les supports physiques
1.3.1. Couche physique et support physique
Il ne faut pas confondre la couche physique qui se prØsente sous forme d un
sous-ensemble ou d un composant implantØ dans lØquipement (par exemple : le
modem, ou la carte de communication d un PC) et le support physique qui est le
support de transmission reliant les Øquipements, sur lesquels se propagent les
signaux.






28 Principes et technologies des tØlØcoms
La couche physique se dØcompose en une sous-couche dØpendant de la nature
physique du support (PMD, physical medium dependent) oø sont spØcifiØes les
caractØristiques Ølectriques (ou optiques) et mØcaniques du raccordement au support,
et une sous-couche supØrieure oø sont pratiquØs la modulation/dØmodulation, le
transcodage et la rØgØnØration des bits (voir chapitre 4). Ces fonctions sont, en
principe, matØriellement indØpendantes du support, bien que la modulation ou le
codage optimum dØpendent de sa nature.
Les supports de transmission et leurs Ømetteurs / rØcepteurs associØs sont ØtudiØs
en dØtail aux chapitres 5 (Transmissions sur c bles Ølectriques et fibres optiques)
et 6 (Transmissions radio). Ci-dessous, on trouvera une brŁve comparaison de leurs
domaines dutilisation (figure 1.5).
1.3.2. Câbles conducteurs
Les supports les plus employØs au niveau des terminaux utilisateurs restent les
c bles conducteurs, pour des raisons de coßt (notamment de la connectique, plus que
du support), d existence prØalable des c blages dans les b timents, de compatibilitØ
directe des signaux Ølectriques avec les cartes Ølectroniques des terminaux, et de la
facilitØ de transport dØnergie de tØlØ-alime ntation par le support de transmission lui
mŒme. Il en existe deux types :
� les c bles paires symØtriques qui sont constituØs de deux fils identiques en
gØnØral torsadØs lun autour de lautre (doø le nom plus rØpandu de paires
torsadØes), sur lesquels se propage une onde Ølectrique. Souples et Øconomiques, ils
sont surtout utilisØs pour les rØseaux locaux et les lignes tØlØphoniques d abonnØs.
On peut utiliser une seule paire sur laquelle se propagent les signaux dans les deux
sens (transmission dite deux fils), ou deux paires sØparØes pour les deux sens
(transmission en quatre fils). Les bandes passantes sont de quelques kHz pour la
tØlØphonie analogique et les modems classiques, mais jusqu plusieurs dizaines de
MHz en numØrique gr ce aux progrŁs en trai tement numØrique du signal. Du fait de
l attØnuation, les distances utilisables diminuent rapidement quand le dØbit
augmente. Dans les rØseaux locaux informatiques, on dØpasse 100 Mbit/s trŁs
courte distance ;
� les c bles paires coaxiales, de beaucoup plus haute qualitØ en haute
frØquence (peu de distorsion et de diaphonie) restent utilisØs en rØseaux locaux
informatiques haut dØbit (mais sont de plus en plus concurrencØes par les paires
torsadØes, plus souples et moins chŁres) et surtout en distribution vidØo. Ils sont
entiŁrement remplacØs par les fibres optiques dans les rØseaux Øtendus et longue
distance.
Transmission des informations 29

Support Paires Paires Fibres Ondes radio Infrarouge
torsadées coaxiales optiques
Propagation guidØe libre ou dirigØe
dirigØe
MatØriau conducteur (cuivre) isolant
(verre
polymère)
Bande limitØe (kHz ØlevØe trŁs ØlevØe limitØe par ØlevØe
passante à MHz) (centaines (GHz) l encombrement
de MHz) des frØquences
AttØnuation forte augmente trŁs faible faible mais totale si
avec la trŁs variable obstacles
frØquence
SensibilitØ la forte (rØduite faible nulle forte faible
diaphonie et si blindage)
aux
brouillages
ConfidentialitØ limitØe correcte ØlevØe nulle (sauf si relative
cryptage)
Coßt du faible ØlevØ assez faible nul nul
support
Coßt des trŁs faible faible ØlevØ assez faible moyen
interfaces
Transmission Oui Oui Optoalimen-non non
d Ønergie (Ølectrique) (Ølectrique) tation
(expØ(télé- rimentale)
alimentation)
lignes RØseaux RØseaux Communica- TØlØcommande
tØlØphoniques locaux haut longue tions communica-Applications
modems bas dØbit, distance et/ou mobiles, tions
ou moyens distribution hauts dØbits, faisceaux « indoor »
dØbits, vidØo rØseaux hertziens,
rØseaux industriels satellites
locaux
Figure 1.5. Comparaison des supports physiques



30 Principes et technologies des tØlØcoms
1.3.3. Fibres optiques
Pour les transmissions moyenne ou longue distance, mais aussi dans les
milieux subissant des perturbations ØlectromagnØtiques, ou lorsqu est exigØe une
sØcuritØ Ølectrique, les c bles conducteurs sont remplacØs par des fibres optiques.
VØhiculant des ondes lumineuses, ces supports de transmission de hautes
performances sont les seuls permettant la transmission de dØbits dØpassant le Gbit/s :
on atteint des dØbits de 10 Gbit/s par longueur donde, et de plusieurs Tbit/s par
multiplexage en longueur d onde.
Beaucoup plus performantes, plus sßres et mŒme souvent plus pratiques que les
c bles conducteurs, les fibres optiques sont en pleine expansion dans les rØseaux
fØdØrateurs et les rØseaux longues distances. Elles nØcessitent cependant des
Ømetteurs/rØcepteurs dont le coßt, en grande partie dß la mØcanique de prØcision
qu exigent leurs connecteurs, ralentit, pour le moment, le dØploiement au niveau des
terminaux et des accŁs d abonnØs. Elles peuv ent mŒme transporter de l Ønergie sous
forme optique (opto-alimentation), mais ce nest Øconomiquement intØressant que
dans des cas trŁs particuliers.
1.3.4. Ondes radio
Bien qu il n y ait plus de support au sens matØriel, les ondes ØlectromagnØtiques
jouent le r le du support physique et la couche physique est prØsente sous la forme
des Ømetteurs, rØcepteurs et antennes. MalgrØ les problŁmes d encombrement des
frØquences, les ondes radio sont de plus en plus utilisØes, notamment par les
satellites, et bien sßr du fait de l explosion des communications avec les mobiles et,
plus rØcemment, des rØseaux locaux sans fils tels que WiFi. Contrairement aux
supports prØcØdents, la propagation n es t plus guidØe, ce qui est un ØlØment
d Øconomie, mais pose des problŁmes spØcifiques : perturbation de la propagation
des ondes, partage des frØquences, protection des informations, alimentation des
terminaux mobiles....
On parle de propagation dirigØe lorsque les antennes concentrent lØmission et la
rØception dans une direction privilØgiØe ; c est le cas des liaisons par satellite et des
faisceaux hertziens fixes qui fonctionnent ainsi avec de faibles puissances. Au
contraire, la diffusion (son ou tØlØvision), mais aussi les communications avec les
mobiles, nØcessitent une Ømission omnidirectionnelle. En dehors des rØseaux de
tØlØphonie cellulaire qui utilisent une grosse infrastructure fixe (type GSM ou les
esystŁmes de 3 gØnØration qui vont permettre des dØbits de donnØes beaucoup plus
ØlevØs), les ondes radio connaissent un usage croissant dans les rØseaux locaux sans




Transmission des informations 31
fils, d abord en milieu industriel ou professi onnel, tout le systŁme Øtant embarquØ
bord des terminaux, permettant leur mobilitØ et simplifiant le c blage.
Le domaine des frØquences porteuses utilisØes pour les TØlØcommunications ne
cesse de s accro tre, passant des MHz aux GHz et aux dizaines de GHz (domaine
des micro-ondes) avec les faisceaux hertziens et les satellites. La rØpartition et la
rØutilisation des frØquences, ressource naturelle limitØe, sont un problŁme de plus en
plus critique nØcessitant une rØgulation internationale.
1.3.5. Liaisons infrarouge
L emploi des ondes infrarouges se dØveloppe pour les communications en
visibilitØ directe trŁs courte distance : tØlØcommande, accessoires hi-fi, robotique
mobile, qui sont les applications traditionnelles, mais aussi les rØseaux locaux sans
fils. Tout en bØnØficiant des avantages pratiques du « sans fil », les infrarouges
peuvent transporter de hauts dØbits et rØsolvent certains problŁmes de perturbations
et de confidentialitØ posØs par les liaisons radio. Ils conviennent bien la
propagation indoor ( lintØrieur dun local, ne devant pas en sortir). Divers
protocoles ont ØtØ dØfinis, le plus connu Øtant IrDA permettant d interfacer des PC et
divers pØriphØriques jusqu 4 Mbit/s.
Plus rØcemment, se dØveloppent des liaisons directes entre immeubles avec des
faisceaux laser 0,8 m, utilisØs la mani Łre de faisceaux hertziens point point.
Ces systŁmes appelØs FSO (Free Space Optics) Øvitent ainsi le coßt et le temps d un
c blage. Des dØbits trŁs ØlevØs (jusqu 2,5 Gbit/s actuellement, davantage avec du
multiplexage en longueur d onde) peuvent Œtre transportØs sur quelques km en
l absence d obstacles, sans problŁme d inte rfØrences et sans besoin de licence,
contrairement la radio. Ces faisceaux so nt trŁs directifs gr ce un systŁme de
tØlescopes (lentilles), et fonctionnent avec de faibles puissances (quelques mW),
mais peuvent Œtre coupØs par un fort brouillard. On expØrimente mŒme leur emploi
dans l espace, entre satellites.
1.4. Modes de transmission
1.4.1. Transmission analogique et numérique des signaux
Comme on la dØfini en 1.1, on est en transmission analogique lorsque le
paramŁtre significatif du signal transmis (tension, puissance, amplitude, frØquence...)
est une fonction continue du temps, reliØe linØairement l information analogique
transmettre. On est en transmission numØrique lorsqu il s agit de transmettre des











32 Principes et technologies des tØlØcoms
nombres, reprØsentant soit des donnØes codØes, soit un signal analogique
ØchantillonnØ puis numØrisØ (voir chapitre 3).
Outre l amØlioration de la qualitØ, due sa faible sensibilitØ aux dØgradations, et
la diminution des Ønergies nØcessaires, la transmission numØrique permet de
reprØsenter tous les types d information sous une forme unique, celle de nombres
entiers, Øcrits en gØnØral en binaire. Ces nombres peuvent faire lobjet de toutes sortes
d opØrations (codage, compression, filtrage, tr ansformations mathØmatiques...) et Œtre
stockØs sur les supports informatiques. On peut Øgalement faire un multiplexage
temporel entre ces nombres en utilisant le mŒme support dans des intervalles de temps
diffØrents.
Qu elle soit analogique ou numØrique, la transmission est dite en bande de base
lorsque le signal est transmis sous sa forme initiale, Øventuellement aprŁs une
transformation linØaire (amplification, filtrage). Il occupe alors sa bande de
frØquences d origine, qui a souvent une grande largeur relative (rapport largeur de
bande / frØquence centrale) et peut, souvent, contenir des composantes continues.
Ce procØdØ ne convient pas toujours. Par exemple, les ondes radioØlectriques ne
se propagent correctement que si elles occupent une largeur de bande relative trŁs
Øtroite (quelques %). Sur c ble, les basses frØquences subissent des distorsions ; de
plus, les composantes continues sont souvent coupØes, pour des raisons la fois
d isolement Ølectrique et de bon fonctionnem ent des amplificateurs. On recourt alors
aux modulations : la porteuse, onde sinuso dale, voit son amplitude, sa phase ou sa
frØquence modulØe, dune fa on qui reproduit le signal modulant, pouvant Œtre lui
mŒme de nature analogique (chapitre 2) ou numØrique (chapitre 4). Lorsquun signal
numØrique est ainsi modulØ (par un modem par exemple), on dit parfois quon le
transmet sous forme analogique, mais il s agit l d un abus de langage. En fait, on
lui donne une forme lui permettant dutiliser des canaux con us pour transmettre des
signaux analogiques (comme le tØlØphone).
Les modulations permettent le multiplexage frØquentiel en attribuant une
frØquence porteuse propre chaque signal.
1.4.2. Transmission synchrone et asynchrone
On est en transmission synchrone (figure 1.6) lorsque le signal se prØsente sous
forme d un flot continu de bits de dØbit constant. Ce signal est rythmØ par une
horloge qui n est en gØnØral pas transmise, mais quon reconstitue la rØception en
lasservissant sur lhorloge d Ømission. Cest le r le des circuits de rØcupØration
dhorloge, utilisant souvent des boucles verrouillage de phase, qui se






Transmission des informations 33
synchronisent sur les transitions du signal re u (voir chapitre 4). La rØcupØration
d horloge est le point le plus dØlicat d une cha ne de transmission synchrone. Le
signal transmis doit Øgalement contenir des sØquences de synchronisation permettant
de retrouver le rythme des octets, trames, etc. (voir lexemple du MIC 30 voies au
chapitre 7).
La transmission synchrone est le mode utilisØ sur tous les gros rØseaux, et plus
gØnØralement haut dØbit.
La transmission est dite asynchrone lorsque les diffØrents caractŁres sont sØparØs
par des silences de durØes alØatoires. Chaque caractŁre (ou bloc de caractŁres) est
alors encadrØ par deux impulsions indiquant son dØbut (start) et sa fin (stop). Ceci
permet de localiser chaque caractŁre et d Øv iter la confusion, sur un support binaire,
entre niveau bas (ou haut, dans le cas du tØlex) et absence d information. L horloge
en rØception, rØglØe sur une frØquence nominale identique celle de lØmission, est
dØclenchØe par limpulsion « start ».
A leur source, les donnØes sont souvent asynchrones, d oø lemploi de cette
technique, simple, bas dØbit ou en rØseau local. Leur insertion dans une cha ne de
transmission synchrone nØcessite le remplacement des silences par des caractŁres de
synchronisation (par exemple SYN en code ASCII), et Øventuellement la gestion de
files d attentes pour insØrer les inform ations au bon moment dans la trame.

Octet (caractŁre ou SYN) Octet Octet ..... t
Transmission synchrone
Start SStart tart
t
CaractŁre Stop CaractŁre Silence CaractŁre
Transmission asynchrone

Figure 1.6. Modes de transmission
1.4.3. Protection contre les erreurs
Si la transmission numØrique permet un taux derreurs trŁs faible en temps
-9normal (de lordre de 10 mŒme avec un rapport signal/bruit assez faible), les






34 Principes et technologies des tØlØcoms
erreurs de transmission, tolØrables en tØlØphonie, peuvent Œtre inacceptables en
transmission de donnØes. Il est nØcessaire que le systŁme de transmission soit
capable de dØtecter ses propres erreurs, puis d agir pour les corriger.
1.4.3.1. Détection des erreurs
La mØthode la plus simple consiste faire suivre chaque bloc de donnØes, de k
bits, par un mot de contrle de n-k bits, obtenu par une opØration arithmØtique : par
exemple, le reste de la division du bloc par un polyn me caractØristique. Cette
opØration, dite CRC (Cyclic Redundancy Checking), est une des plus employØes en
transmission. A la rØception, le systŁme recalcule le mot de contr le par la mŒme
opØration, et le compare au mot de contr le re u. Si les rØsultats sont diffØrents,
c est qu il y a eu erreur.
En fait, cette mØthode dØtecte un nombre maximal derreurs par bloc (par
exemple, l utilisation dun bit de paritØ ne dØtecte qu une erreur) et laisse subsister
un taux d erreurs rØsiduel non nul, surtout en cas de paquets d erreurs. Elle est
d autant plus efficace que le mot de contr le est long. On introduit par cette mØthode
une redondance qui oblige augmenter le dØbit dans un rapport n/k (d autant plus
faible, efficacitØ Øgale, que k est grand).
1.4.3.2. Correction des erreurs par retransmission
Lorsquun bloc est reconnu faux, on peut parfois demander sa retransmission. Il
existe diffØrentes procØdures :
� attente avant d envoyer un nouveau bloc, que le bloc prØcØdent ait ØtØ acquittØ
par le destinataire (envoi d un accusØ de rØception). Cette mØthode est trŁs sßre,
mais trŁs lente ;
� transmission continue et reprise partir du bloc erronØ lorsquon re oit une
demande de rØpØtition (accusØ de rØception nØgatif) ;
� transmission avec rØpØtition sØlective du seul bloc erronØ, mØthode plus
complexe mais plus efficace lorsque le temps de propagation est ØlevØ sur la liaison
(par exemple dans le cas des liaisons par satellite, le temps de propagation peut Œtre
Øquivalent des milliers de blocs...).
1.4.3.3. Utilisation de codes autocorrecteurs
La retransmission nest pas toujours possible : si les donnØes sont Ømises par un
processus en temps rØel, ou proviennent d un enregistrement qui contient des
erreurs... Dans ce cas le code doit Œtre capable de localiser les bits faux dans le bloc
(pour les corriger il suffit alors de les inverser). Cette localisation peut se dØduire de
la diffØrence entre le mot de contr le re u et celui qui est recalculØ. Plus










Transmission des informations 35
gØnØralement, ces codes sont des codes de blocs oø k bits sont remplacØs par un bloc
de n bits obtenu :
� soit par un algorithme (codes linØaires) : mØthode CRC, multiplication ou
convolution par un polynme de degrØ n-k, etc. Les codes mots de contrle en sont
un cas particulier ;
� soit par lecture dune traduction dans une mØmoire (codes alphabØtiques).
n kParmi les 2 combinaisons possibles, seules 2 sont autorisØes. Si l on re oit un
bloc interdit, on le remplace par le bloc autorisØ (ou mot-code) le plus proche (la loi
de codage est choisie pour que chaque bloc ait un seul plus proche voisin qui soit un
mot-code). Pour pouvoir corriger p erreurs par bloc, il faut que la « distance de
Hamming » (nombre de bits diffØrents) entre deux mots-codes soit d au moins 2p+1.
Il existe par consØquent une probabilitØ faible, mais non nulle, de fausse correction.
L utilisation la source dun code perme ttant l autocorrection est rØception est
souvent dØsignØe par FEC (Forward Error Correction).
1.4.3.4. Entrelacement des données
ComplØmentaire du codage autocorrecteur, cette technique (interleaving)
consiste modifier lordre de transmission des donnØes pour mieux rØsister un
paquet derreurs. Par exemple, on remplit un tableau ligne par ligne et on le lit
colonne par colonne (figure 1.7) : de nombreuses erreurs de transmission
consØcutives vont se retrouver rØparties raison dune par ligne et pourront Œtre
corrigØes (si cette ligne est complØtØe par un mot de contrle derreurs), au lieu de
rester concentrØes dans la mŒme colonne.

p donnØes q contrle
Øcriture de k lignes
de p+q unitØs
unitØ = bit, octet .... ...........
lecture de p+q colonnes de k unitØs

Figure 1.7. Entrelacement des données






36 Principes et technologies des tØlØcoms
L entrelacement est notamment utilisØ en enregistrement numØrique, pour
permettre de corriger leffet d une dØgrad ation locale du support d enregistrement
(disque magnØtique ou optique). En transmission, son inconvØnient est le temps
nØcessaire la relecture complŁte du tableau. On l utilise notamment pour la
diffusion de tØlØvision numØrique compressØe.
1.4.4. Protocoles de transmission
Le protocole dØsigne ici lensemble des rŁgles et procØdures qui permettent de
gØrer la transmission des donnØes entre deux points (il existe aussi des protocoles
pour le routage et le transport). L Øtablis sement et la libØration de la liaison, la
constitution des trames, le contr le des erreurs, le contr le de flux, les rŁgles de
prioritØ, les procØdures suivre en cas d incident... sont la charge du protocole de
transmission. Cette fonction (LAP, Link Access Protocol) est une fonction
essentielle, dans le modŁle OSI, de la couche liaison logique.
On retiendra les distinctions essentielles entre :
� les protocoles hiØrarchiques (rapport ma tre/esclave, en gØnØral entre un
ordinateur et un terminal), oø seul le ma tre a l initiative de la transmission, le (ou
les) esclave(s) n Ømettant que sur invitation du ma tre (LAP A); et les protocoles
ØquilibrØs oø les deux stations terminales sont ØgalitØ, chacune d elles pouvant
prendre linitiative de la transmission (LAP B, balanced) ;
� le mode connectØ oø lØchange de donnØes ne se fait qu aprŁs un Øchange
s assurant que le destinataire est bien en communication avec l Ømetteur (exemples :
X 25, RNIS...) et dØterminant le chemin suivre, et le mode non connectØ oø
l Ømetteur envoie ses donnØes en supposant qu elles parviendront au destinataire,
mais sans vØrification prØalable (c est le cas d Internet).
La couche liaison logique constitue une trame par multiplexage temporel entre
message, adresses, mot de contr le pour la dØtection des erreurs, et un mot de
commande (contr le du flux ou de l Øtat de la liaison). C est le modŁle de la trame
HDLC (High level Data Link Control, figure 1.8). Le drapeau, ou fanion (flag)
indique les dØbut et fin de la trame (ce qui permet la transmission asynchrone); c est
en principe le seul octet autorisØ avoir plus de 5 « 1 » consØcutifs. Le champ
d information a une longueur variable dun systŁme lautre; le protocole est
transparent son contenu. Outre les trames qui transportent des donnØes, d autres
servent la surveillance du rØseau ( supervisory frames) : Øtablissement et la
libØration de la liaison, contr le des erreurs (accusØs de rØception).






Transmission des informations 37
HDLC est une famille de protocoles dont il existe plusieurs rØalisations, par
exemple LAP-B dans les rØseaux X 25 ou LAP-D dans le RNIS. Ce dernier
protocole permet, entre autres, le sous-adressage (adressage dun terminal en
particulier parmi ceux connectØs la mŒme ligne).

Drapeau Adresses Commande Information Mot de contr le Drapeau
Flag adress control data FCS (frame Flag
check sequence)
01111110 1 octet 1 octet n octets 2 octets 01111110
Figure 1.8. Format de la trame HDLC
1.5. Multiplexage
1.5.1. Définition
Le multiplexage permet la transmission simultanØe, sur un mŒme support
physique, dinformations indØpendantes qu on peut ensuite sØparer par
dØmultiplexage. On dit alors que chaque information occupe une voie sur le canal de
transmission.
Il peut s agir dinformations de mŒme nature provenant dutilisateurs diffØrents
(le multiplexage tØlØphonique par exemple), ou dinformations de natures diffØrentes
provenant ou non du mŒme utilisateur (par exemple, l intØgration voix-donnØes
que permettent certains modems). On parle aussi de multiplexage entre les
diffØrentes composantes d une mŒme information (par exemple, luminance /
chrominance en tØlØvision).
D un point de vue thØorique, le multiplexage se rØpartit en deux grandes
familles.
1.5.2. Multiplexage fréquentiel
En anglais FDM (Frequency Division Multiplexing).
Chaque information, qu elle soit de nature analogique ou numØrique, est
modulØe sur une frØquence porteuse qui lui est propre (figure 1.9). Les diffØrentes
porteuses, dont l espacement en frØquence tient compte de l Ølargissement spectral
du signal modulØ, sont ensuite superposØes. Elles pourront Œtre sØparØes par filtrage


38 Principes et technologies des tØlØcoms
ou dØmodulation synchrone. Ce procØdØ est le plus ancien et le plus simple ; en
particulier il ne nØcessite pas de synchronisation entre les porteuses et permet de
multiplexer des informations de nature, de dØbits ou dorigines gØographiques
diffØrentes. Il se pratique spontanØment en radiodiffusion (son ou tØlØvision), chaque
canal ayant sa propre frØquence.
Ce type de multiplexage a ØtØ trŁs utilisØ dans le rØseau tØlØphonique analogique.
TrŁs efficace spectralement (on multiplexe des bandes latØrales uniques), il a permis
de multiplexer jusqu 10 000 voies tØlØphoniques sur un seul c ble coaxial, dans la
bande 4-60 MHz. En TØlex, il permettait de multiplexer 24 voies tØlex ( 50 bit/s)
dans une voie tØlØphonique analogique 3 400 Hz et d offrir un service
particuliŁrement Øconomique. Il est encore utilisØ en distribution video sur c ble, oø
il permet de multiplexer une cinquantaine de canaux TV (analogiques ou
numØriques) dans la bande 40-300 MHz. Jusqu l apparition de techniques
complexes de traitement (type OFDM, voir ch. 4), il Øtait par contre d un mauvais
rendement avec des signaux numØriques. De plus, il est trŁs sensible aux
nonlinØaritØs, qui crØent des mØlanges par intermodulation entre les voies.
porteuses
voies modulØes f
n-1 n 1 2 3 4 .....................
bande de frØquences disponibles

Figure 1.9. Multiplexage fréquentiel
Sur fibres optiques, on pratique de plus en plus le multiplexage en longueur
d onde (WDM, Wavelength Division Multiplexing), qui n est autre qu un
multiplexage entre porteuses de frØquences optiques diffØrentes, se propageant en
sens identiques ou opposØs. TrŁs performant, ce procØdØ permet d atteindre des
dØbits Ønormes et de multiplier facilement le nombre des terminaux, mais rencontre
les mŒmes limites thØoriques dues aux non linØaritØs.
1.5.3. Multiplexage temporel
En anglais TDM (Time Division Multiplexing). Il consiste dØcouper le temps en
intervalles consacrØs chacun la transmission d une voie ou d une information. On



Transmission des informations 39
constitue une structure pØriodique ou trame dans laquelle chaque information est
repØrØe par la place qu elle occupe.
Le multiplexage temporel se pratique donc entre signaux non plus continus mais
ØchantillonnØs. Il peut s agir de signaux analogiques : en tØlØvision, on transmet
alternativement une impulsion de synchronisation et le signal vidØo ; les systŁmes
D2MAC / HDMAC ont expØrimentØ le multiplexage temporel entre Øchantillons de
chrominance et de luminance (au lieu d un multiplexage frØquentiel dans les
systŁmes classiques). Mais le multiplexage temporel se pratique surtout entre
informations numØriques.
On parle de multiplexage synchrone lorsque les dØbits sur chaque voie sont
constants et (en gØnØral mais pas obligatoirement) identiques (figure 1.10). Cest le
cas du MIC 30 voies en tØlØphonie oø on multiplexe des octets (voir chapitre 7), et
plus gØnØralement du rØseau tØlØphonique numØrique actuel.
Dans cette technique, le dØbit affectØ une voie est constant et indØpendant de
son trafic rØel ; chaque voie occupe toujours la mŒme place, ce qui est facile gØrer.
voies
t 1 2 3 4 n 1
synchro trame synchro trame

Figure 1.10. Multiplexage temporel synchrone
En transmission de donnØes, oø le trafic est en gØnØral trŁs variable, ce nest pas
optimal et l on pratique le multiplexage temporel statistique, ou asynchrone. Chaque
voie se voit attribuer dans la trame un nombre de bits correspondant son dØbit
instantanØ, qui peut mŒme Œtre nul, pendant les silences, sans que le lien soit
interrompu (figure 1.11).
La trame contient alors en plus des dØlimiteurs de voie pour indiquer la position
de chacune d entre elles, qui n est plus fi xe. Dans cet exemple, lordre des voies est
conservØ, mais il existe aussi des systŁmes oø il peut Œtre quelconque et oø le n de
la voie est repØrØe par une Øtiquette ou label (en ATM par exemple, voir ch. 7).




40 Principes et technologies des tØlØcoms

2 (vide) 5 (vide)
voies
t 41 3 6
dØlimiteurs de voies

Figure 1.11. Multiplexage temporel statistique
Une telle technique, utilisØe notamment dans les concentrateurs, permet
lallocation dynamique des capacitØs de tr ansmission en fonction de la demande.
Elle est dite (un peu improprement) bandwidth on demand. Elle permet datteindre
des efficacitØs (rapport entre la somme des dØbits crŒte entrants et le dØbit sortant)
largement supØrieures 100%. Le prix en est une plus grande complexitØ et un
risque de blocage, se traduisant en gØnØral par un dØlai dattente sur les voies trop
chargØes.
1.5.4. Accès multiple
D un point de vue thØorique, ce n est autre qu un multiplexage entre sources
d informations gØographiquement dispersØes. Le terme « accŁs multiple » ( multiple
access) est principalement employØ pour dØsigner laccŁs simultanØ, partir de
terminaux indØpendants, un mŒme canal radio ou satellite.
1.5.4.1. Accès multiple à répartition en fréquence (AMRF)
En anglais FDMA, Frequency Division Multiple Access ; c est la technique la
plus ancienne, utilisØe notamment par les premiers systŁmes satellite et le
radiotØlØphone analogique, de multiplexage en frØquence : chaque station se voit
attribuer, de fa on temporaire ou permanente, une frØquence qui lui est propre, sur
laquelle elle peut transmettre des informations analogiques ou numØriques.
1.5.4.2. Accès multiple à répartition dans le temps (AMRT)
En anglais TDMA, Time Division Multiple Access ; c est un cas particulier de
multiplexage temporel, lorsqu il n est pas possible de synchroniser bit bit les
diffØrentes sources (en particulier pour l accŁs un satellite cau se des diffØrences
de temps de propagation entre les stations, ou pour le radiotØlØphone numØrique).






Transmission des informations 41
Dans ce cas, le principe du multiplexage temporel s applique sur des paquets
d informations beaucoup plus longs, sØparØs par des temps de garde permettant
d Øviter des recouvrements entre ces paquets.
Chaque station Ømet alors pendant la tranche de temps qui lui est attribuØe par
une station directrice (figure 1.12). Les dØbits sont en gØnØral constants et identiques
sur chaque voie. Les deux techniques peuvent dailleurs se combiner, c est le cas
pour le GSM.
une trame
temps
temps de garde un paquet (provient
de la station m)
a b c ...
synchro donnØes vers diffØrents destinataires
contrle

Figure 1.12. Format d’une trame AMRT
1.5.4.3. Accès multiple à répartition par codes (AMRC)
Cest la technique la plus rØcente (en anglais CDMA, Code Division Multiple
Access). Elle fait appel un principe plus complexe : la modulation spectre ØtalØ
ou spread-spectrum, qui consiste multiplier le signal par une sØquence binaire
pseudo-alØatoire un dØbit beaucoup plus ØlevØ, ce qui Øtale considØrablement le
spectre (voir chapitre 4).
On peut transmettre plusieurs signaux en mŒme temps et dans la mŒme bande de
frØquence, en les codant avec des sØquences non corrØlØes entre elles : le dØcodage
du mØlange des signaux re us fait appara tre en bande de base le signal qui avait ØtØ
codØ avec la sØquence correspondante, les autres canaux, voyant leur spectre ØtalØ,
apparaissant comme du bruit. Jusqu un certain nombre de canaux, le rapport
signal-bruit est suffisant pour rØcupØrer linformation, Øventuellement laide dun
codage correcteur d erreurs.
Plus complexe que l AMRT, l AMRC prØsente une bonne rØsistance aux
brouillages, et ne nØcessite pas de coordination entre les stations. Il est utilisØ dans



42 Principes et technologies des tØlØcoms
les liaisons satellites et dans certains rØseaux de radiotØlØphone cellulaire numØrique
amØricains, et maintenant dans lUMTS.
1.5.5. Transmission bidirectionnelle (en duplex)
Dans plusieurs applications (liaisons d abonnØs, raccordements de terminaux,
rØseaux locaux...) on cherche transmettre les deux sens sur un support unique (par
exemple une seule paire tØlØphonique). Traditionnellement, ceci nØcessitait de
partager la capacitØ de transmission, deux techniques Øtant possibles (figure 1.13).
1.5.5.1. Half-duplex
En fran ais, semi-duplex ou duplex lalternat, dans cette technique, la
transmission sur le support se fait alternativement dans un sens, puis dans lautre
(comme dans une liaison radio sur frØquence unique). Chaque message doit Œtre
suivi d une indication libØrant la liaison. Ce mode de communication est par
exemple utilisØ pour les liaisons ordinateur-terminal par modem ; dans ce cas le
rØcepteur dispose d un canal de retour bas dØbit. Les signaux numØriques peuvent
Œtre en bande de base ou en bande transposØe. On peut donc conserver un dØbit
ØlevØ, mais temps partiel.
De fa on plus moderne, cette technique permet d Ømuler une transmission
bidirectionnelle en temps rØel sur une seule frØquence, en dØcoupant le temps en
intervalles de temps suffisamment petits, et condition que les temps de propagation
sur le support restent trŁs faibles (TDD, Time Division Duplex utilisØ par le
tØlØphone sans fil DECT par exemple).
1.5.5.2. Full-duplex
En fran ais duplex intØgral, cette technique permet une transmission
bidirectionnelle simultanØe. La solution classique est alors un partage de la bande de
frØquence en deux parts, affectØes chacune un sens.
Les demi-bandes peuvent Œtre de largeur Øgale, ou non, selon le trafic
transmettre. Par exemple, pour le Minitel, le modem est 1200 bauds dans le sens
abonnØ ! rØseau et 75 bauds en sens inverse, dans la bande tØlØphonique. Les
signaux numØriques sont nØcessairement en bande transposØe, ce qui limite les
dØbits disponibles.





Transmission des informations 43

f 1A B
A B
puis f2
Half duplex Full duplex

Figure 1.13. Transmission en duplex
1.5.5.3. Annulation d’écho
Plus rØcentes, les techniques d annulati on d Øcho permettent d utiliser un support
unique en bande de base, de fa on bidirectionnelle simultanØe, en conservant toute
la capacitØ de transmission dans chaque sens.
En effet, il est en thØorie possible que deux signaux de mŒme frØquence se
propagent en sens inverse sur le mŒme support (c ble ou fibre optique), sans
interfØrence, s il n y a aucune rØflexion sur la ligne. Ce nest pas le cas en pratique
oø lon observe toujours des Øchos dus aux discontinuitØs d impØdance (notamment
aux raccordements), la paradiaphonie (§ 1.6.5) ainsi que des Øchos acoustiques
dans les applications vocales. TolØrables en tØlØphonie, ces Øchos ne le sont pas en
transmission de donnØes, d oø lemploi des techniques de duplex vues plus haut.
Cependant, lØcho re u par une station correspondant au signal qu elle a Ømis,
avec un retard et une attØnuation, il est possible de lestimer et de le soustraire du
signal re u (figure 1.14). Le circuit de traitement est complexe car il doit
dØterminer la rØponse impulsionnelle d Øcho, inconnue et Øventuellement variable
dans le temps.
Les algorithmes peuvent maintenant Œtre implØmentØs dans des circuits intØgrØs
de type DSP (Digital Signal Processors), ce qui rend leur utilisation possible dans la
terminaison numØrique de base du rØseau NumØris par exemple, dans les modems de
9,6 56 kbit/s, qui sont en full duplex sur 2 fils, ou pour le « haut dØbit » (modems
ADSL).
On l utilise aussi en tØlØphonie mobile numØrique, ce qui est plus difficile car par
nature les conditions de propagation sont trŁs variables et l annuleur doit Œtre
adaptatif.

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