COURS

RESEAUX INFORMATIQUES(2me anne Tronc Commun)

HANANI FATIMA

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CONTEXTE DU COURS

OBJECTIFS DU MODULE: Unix et Systmes dInformation

L'informatique exige dans son apprentissage la matrise de l'organisation des informations en cohrence avec les architectures de matriel. Dans cette optique, ce module a pour but de prsenter les concepts cls et dapporter les connaissances essentielles aux lves ingnieurs dans les domaines suivants :

Les infrastructures informatiques sur lesquelles sappuient les systmes dinformation (rseaux informatiques, systmes dexploitation et en particulier UNIX).

La conception et la mise en place des systmes dinformation(modlisation des systmes, mthodes de conception, bases de donnes).

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Un systme d'Information

Un systme d'Information (not SI) reprsente l'ensemble des lments participant la gestion, au traitement, au transport et la diffusion de l'information au sein de l'organisation.

Bases de donnes de l'entreprise,

Progiciel de gestion intgr (ERP),

Outil de gestion de la relation client (Customer Relationship Management),

Outil de gestion de la chane logistique

Applications mtiers,

Infrastructure rseau,

Serveurs de donnes et systmes de stockage,

Serveurs d'application,

Dispositifs de scurit.

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Le contenu du cours (1) Introduction aux rseaux et Notions de Base

reprsentation de linformation, transmission de donnes, supports et techniques de transmission

architectures en couches, encapsulation, modles OSI et TCP/IP

Notions de protocoles

fanion et transparence, contrle dintgrit

contrle de lchange, contrle de flux

signalisation

Rseaux locaux

architecture IEEE 802,

tude dEthernet (origine, trames, les Ethernet)

politique daccs, topologie et commutation

aspects protocolaires

aperus VLAN, rseaux sans fil4

Le contenu du cours (2) Le concept de rseau/ Interconnexion commutation (circuits/messages/paquets) adressage, nommage, MTU acheminement, fonction et protocoles de routage problmes de congestion passerelles, rpteurs, ponts, routeurs

Architecture TCP/IP et Internet pile et applications TCP/IP adressage et routage dans IP protocole IP, protocoles de transport (UDP/TCP) pourquoi IPv6 ?

Les applications

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Partie 1 : Introduction aux

rseaux et Notions de BaseLes rseaux : brefs historiques,

Pourquoi les rseaux ? Fonctions de base

Classifications des rseaux

Topologie des rseaux

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Dfinition dun rseau Un rseau est un ensemble d'objets interconnects les uns

avec les autres.

Il permet de faire circuler des lments entre chacun de ces objets selon des rgles bien dfinies.

Exemple de rseau :

Rseau de transport : Transport de personnes (trains, bus, taxi)

Rseau tlphonique : Transport de la voix de tlphone tlphone

Rseau de neurones : Cellules relies entre elles

Rseau informatique : Ensemble d'ordinateurs relis entre eux pour changer des donnes numriques (des 0 ou des 1)

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Bref historique

toutes les informations ncessaires aux traitements taient centralises sur la mme machine.

Les informations devaient alors tre dupliques sur les diffrentes machines du mme site

Pb de cohrence des informations dans les machines

Penser relier ces machines entre elles : Rseau

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Les Communications Dans

Les Annes 1960 & 1970

9

Les Communications Dans Les

Annes 1980 ,1990 et 2000

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Pourquoi les rseaux ?

Fonctions de base

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Les applications industrielles (1)

comptabilit, gestion clientle : pas de contraintes gographiques partage de ressources (bases de donnes,

imprimante, scanners, graveurs...)

Systme de messagerie, vidoconfrence, runions tlphoniques : gain de temps outil de communication

Commande de machines de production distance outil de production

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Les applications industrielles (2)

Commerce lectronique : diminution des cots outil de vente directe

De nombreuses entreprises sarrtent en mme temps que le rseau banques usines de production

Distances entre les sites de plus en plus grandes multinationales grce aux progrs des rseaux

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Les applications domestiques

Internet, Internet, Internet... recherche dinformations communication entre personnes (e-mail, forums,

messagerie instantane, chat)

divertissements interactifs commerce lectronique, vente aux enchres gestion comptes en banques, oprations

boursires

dmarches administratives tlphonie, visiophonie, radio, vidos la carte enseignement distance, travail domicile ?

Tlphonie, TV, Radio

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Classifications et aperus des

rseaux

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Des classifications

Selon les types de transmission supports (filaires, optiques, sans fil) modes de diffusion

Selon les performances bande passante (dbit), dlais (latence)

Selon le type des terminaux rseaux tlphoniques rseaux dordinateurs rseaux domestiques

Selon la taille PAN, LAN, MAN, WAN, Internet

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Les modes de diffusion

Diffusion 1 N

rseaux de radiodiffusion

rseaux locaux

Collecte 1 N

rseaux de tlmesure

Commutation 1 1

parmi n

Rseau Tlphonique Commut

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Performances des rseaux Dbit : nombre de bits que le rseau peut

transporter par seconde

Latence : nombre de secondes que met le premier bit pour aller de la source la destination

on trouve trois grandes familles :

les rseaux faible et moyen dbits (dbits < 200 kbps),

les rseaux haut dbit (200 kbps < dbit < 20 Mbps),

les rseaux trs haut dbit (dbit > 20 Mbps).

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Rseaux dordinateurs Ensemble dordinateurs autonomes interconnects au

moyen dune seule technologie

Applications situes sur les ordinateurs

Permet la transmission de textes, images, vidos, sons

entre les ordinateurs

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Rseaux tlphoniques

Spcialiss pour la transmission de la voix Ressources rseaux rserves par appel

commutation - 1 canal de 64 Kbit/s par appel

multiplexage en frquence/temporel du lien

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Rseaux sans fil (1)

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Rseaux sans fil (2)

Diffrence accs mobile / accs sans fil

Applications : tlphonie mobile, radio, TV, satellites, infrarouge, usagers en dplacement, confrences

informatiques, taxis, livreurs, arme, distributeurs de boissons,

LAN sans fil : IEEE 802.11 plusieurs dizaines de mtres - jusqu 50 Mbit/s

Rseau cellulaire : territoire divis en cellules quelques kilomtres - ~1 Mbit/s

Bluetooth : rseau sans fil de faible porte

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Rseaux domestiques

Rseau permettant aux appareils

domestiques de communiquer entre eux +

accs Internet

PC, portables, PDA, priphriques partags

TV, DVD, lecteurs MP3, photos numriques, camscopes

tlphones, mobiles, tlcopieurs,

horloges, micro-ondes, fours, rfrigrateurs,

tlmtrie et surveillance (compteurs, alarmes, vidos)

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Rseaux domestiques

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Classification selon la taille

PAN - Personal Area Network - rseau personnel

1 m : liaison sans fil ordinateur/souris,clavier,imprimante contrle appareil auditif, stimulateur cardiaque

LAN - Local Area Network - rseau local

10 m/1 km : salle/immeuble/campus

MAN - Metropolitan Area Network - rseau mtropolitain

10 km : ville

WAN - Wide Area Network - rseau longue distance

100 km/1 000 km : pays/continent

Internet

10 000 km : plante, interconnexion de rseaux

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LAN (Local Area Network) Un rseau local (LAN) est un rseau de

communication qui ralise linterconnexion dun

ensemble dquipements de communication de

donnes dans une zone gographique prive

(entreprise, hpital, campus,)

Caractristiques : Vitesse de transmission : 10 mbps 1000 mbps

Nombre de stations : 2 1000 machines

Aire gographique : 4m2 400m2 (variable)

Topologie : Bus, Etoile, Anneau

Technologies : cbles paires torsades, WiFi

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LAN (Local Area Network)

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MAN (Metropolitan Area

Network) Un rseau mtropolitain (MAN) est un rseau qui

interconnecte plusieurs LANs gographiquement proches.

Il permet deux nuds distants de communiquer comme sils faisaient parti dun mme rseau local.

ex : une banque possdant plusieurs agences peut utiliser ce type de rseau

Caractristiques : Vitesse de transmission entre LAN : > 100 mbps Nombre de stations : > 1000 machines Aire gographique : 1 100 km2 (variable) Topologie : Bus, Etoile en gnral

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MAN (Metropolitan Area

Network)

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WAN (Wide Area Network) Un rseau tendu (WAN) est un rseau qui

interconnecte plusieurs LANs travers de

grandes distances gographiques des dbits

faibles.

Il fonctionne grce des routeurs qui

permettent de choisir le trajet le plus

appropri pour atteindre un nud du rseau.

Internet est un rseau WAN

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WAN (Wide Area Network)

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Topologie dun rseau

la topologie dun rseau informatique, cest

la manire dont les ordinateurs sont

cbls (Topologie physique)

la manire dont les donnes transitent

sur les supports de communication

(Topologie logique).

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Topologie physique

Topologie horizontale (en bus)

Topologie en toile

Topologie en anneau

Topologie maille

Topologie hirarchique

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Le mode de liaison Liaison point point

Elle seffectue entre deux entits uniquement : un metteur

et un rcepteur.

Exemple : Client/Serveur

liaisons multi-points Plus de deux entits communicantes comme un metteur/K

rcepteurs.

Exemple : Transmission dune vidoconfrence sur Internet,

transmission dune squenceVido plusieurs utilisateurs.

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Topologie en BUS

Le bus est une variante de la liaison multipoint

Linformation mise est diffuse sur tout le rseau

Chaque station accde directement au rseau, do des problme daccs

Les rseaux en bus autorisent des dbit important > 100Mbits/s sur 100m

possibilit dinsrer une station sans perturbation de la communication

La longueur de bus est limite par laffaiblissement du signal , il estncessaire de rgnrer celui-ci rgulirement

Vulnrable aux pannes , Dbit faible

Topologie en ETOILE

La topologie toile est une variante en point point: unnud central mule n liaisons point point

Tous les nuds de rseau sont relis un nud centralcommun: le concentrateur.

Tous les messages transitent par ce point central

La dfaillance dun poste nentrane pas celle du rseau,cependant le rseau est trs vulnrable celle du nudcentral

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Topologie en ANNEAU

Chaque poste est connect au suivant en point point

Linformation circule dans un seul sens, chaque stationreoit le message et le rgnre. Si le message lui estdestin, la station le recopie au passage.

Ce type de connexion autorise des dbits levs etconvient au grandes distances (rgnration du signal parchaque station)

Lanneau est sensible la rupture de la boucle

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Topologie maille

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Topologie hirarchique

Mlange de la topologie maille (au

cur) et de la topologie toile (aux

extrmits) Rduction du nombre de liaisons

Meilleure utilisation des ressources

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Topologie logique

La topologie logique dfinit la faon avec

laquelle les postes vont accder aux

supports.

Plusieurs ordinateurs cherchent accder

au canal de transmission, comment

partager le canal entre les diffrentes

entits?

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Mthodes daccs la diffusion (broadcast) (Ethernet) chaque poste envoie ses donnes tous les autres postes

sur le mdia du rseau

premier arriv, premier servi Pb collision

Accs jeton (Token Ring) Le droit de parole est attribu au possesseur d'un jeton

(token) qui circule sur le rseau

Remarque: Il ny a pas de relation directe entre la topologie physique et la topologie logique, par exemple, un rseau peut tre considr comme appartenant une topologie en toile, du point de vue physique, alors quen ralit il appartient une topologie en anneau, du point de vue logique.

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Rappel

Un rseau informatique est :

Application/ apport des rseau informatique

Classification des rseaux

la topologie physique exemple

la topologie logique.

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Les bases de la transmission des

donnes

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Questions pour dcrire un rseau

Pour dcrire un rseau, il faut rpondre aux questions suivantes : Que transporte le rseau ?

Qui assure le transport ?

Comment le transporte-il ?

Pour le rseau informatique : Que transporte le rseau ? > Des informations (octets sous forme de bits)

Qui assure le transport ? > Support physique (cuivre, fibre optique, onde radio)

Comment le transporte-il ? > En utilisant des protocoles de communication.

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Quelques lments sur la

transmission de linformation

Linformation et sa reprsentation

Les techniques de transmission

Modlisation dun canal de transmission

Les supports de transmission

Les modes de transmission

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Types dInformation

Le but d'un rseau est de transmettre des

donnes d'un ordinateur un autre.

Donnes sonores

Donnes textuelles

Donnes graphiques

Donnes vidos

...

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Deux reprsentation dinformation

Donnes analogique s(continues)

donnes continues rsultant de la variation continue dun phnomne physique (voix, temprature, image, lumire, )

infinits de valeurs dans un intervalle born

un capteur fournit une tension lectrique proportionnelle lamplitude du phnomne

Donnes numriques (discrtes)

suite discontinue de valeurs dnombrables

un texte est une association de mots eux-mmes composs de lettres (symboles lmentaires)

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Traitement informatique Il faut associer une valeur binaire

chaque lment dinformation numrisation de linformation pour des donnes continues (chantillonnage)

codage de linformation pour des donnes discrtes (code Baudot, code ASCII, )

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Numrisation

chantillonnage

Pas dchantillonnage

Amplitude

temps

Transmission binaire

Quantification0001

10

11Pas de quantification

0011011101

tempsCodage

Types de transmissions : Dfinitions (1)

Par la propagation de formes dnergie

analogique ou numrique

Une onde lectromagntique, signal constitu frquences qui varient,..

Un signal constitu dimpulsions lectrique

Systmes numriques /systmes analogiques Transmission numrique + performante Faible taux d'erreur des liaisons

Simplicit du signal (0 ou 1) => Simplicit amplificateur Pas d'effet cumulatif li aux parasites

Multiplexage plus facile

Mais attnuation plus rapide50

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Types de transmissions : Dfinitions (2)

Signal numrique :

L'amplitude varie en ne prenant que des valeurs discrtes par intervalle.

Signal analogique :

L'amplitude varie de manire continue dans le temps, les valeurs tant diffrentes chaque instant.

Diffrence entre Type de signal et Type de donnes.

Un signal analogique peut rsulter du codage de donnes numriques ou analogiques, et rciproquement

Les techniques de transmission

Techniques utilise dans la transmission

des informations sur les rseaux:

Codage

Modulation

Multiplexage

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53

Codage du signal

Dfinir les proprits du signal pour quil

reprsente linformation

Le codage est ralis principalement pour

Une dtection + simple des erreurs de transmission

Codages 2 (-a, +a) ou 3 niveaux (-a, 0, +a)

Codage biphase : augmentation du rythme des transitions

Codage bipolaire : augmentation du nombre de niveau

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Exemple de fonctions de codage

Codages 2 niveaux :

Codage NRZ (No Return to Zero) (le premier mis en place et le + simple)

Bit 0 : -a Bit 1 : +a

La suite binaire 0 1 0 1 1 0 0 0 est reprsente par :

-a

+a

0

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Codage 2 niveaux

Codage NRZI : (Utilis par Ethernet 100) Le 1 est cod alternativement par front montant ou par un front

descendant (fonction du prcdent codage du 1)

Le 0 garde le niveau de tension du dernier 1

La mme suite binaire que prcdemment (01011000) sera code :

-a

+a

0

0 1 0 1 1 0 0 0

Transmissions analogiques par

modulation dune onde porteuse (1) Un signal oscillant continuellement se

propage mieux quun autre

un signal qui oscille en permanence:

Porteuse (sinusodale)

Pour envoyer des donnes : modification

de cette porteuse

Modulation

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Transmissions analogiques par

modulation dune onde porteuse

La porteuse na dautre rle que de transporter les signaux dans la bande passante du support

Ne vhicule aucune information en elle-mme, seule sa modulation a une signification

L'opration de modulation / dmodulation du signal est ralise par un Modem

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58

Modulation dun signal

La porteuse P se prsente sous la forme dune onde de base

rgulire

P(t) = Ap cos (2 F tp + p)

Translation du signal dans la bande passante du support

On fait subir des dformations ou modulations cette porteuse

pour distinguer les lments du message

=> 4 types de modulations :

Modulation damplitude, de frquence, de phase (synchronisation)

Modulation combine (ex.: damplitude et de phase)

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Transmissions analogiquesUtilisation des diffrentes modulations

Modulations damplitude :

Radiodiffusion monophonique

Tlphonie

Modulation de frquence :

Radiodiffusion strophonique, tldiffusion

Tlphonie

Modulation de phase :

Transport des signaux numriques sur circuits tlphoniques

Faisceaux hertziens

Liaisons satellites

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Transmissions analogiques Formes des modulations

Modulations damplitude (2 valeurs d'amplitude) :

Modulation de frquence (2 frquences) :

Modulation de phase (phase en d variable):

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Effets de la modulation

La modulation est la transformation dun message

transmettre en un signal adapt la transmission sur un

support physique ou la lgislation

Offre une meilleure protection du signal contre le bruit

Possibilit de transmission simultane de messages dans

des bandes de frquences adjacentes pour une

meilleure utilisation du support (multiplexage)

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Multiplexage

Objectif :

Optimiser lusage des canaux de transmission

=> transmissions simultanes d'un maximum dinformations

Principe :

Traiter le signal pour concentrer des flux d origines diverses sous forme d un signal composite unique => signal multiplex

2 principales techniques coexistent :

Multiplexage en frquences

Multiplexage temporel

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Multiplexage en frquence

Principe:

Dcouper la bande passante dun canal en plusieurs sous-bandes

Chaque sous-bande est affecte une voie de transmission

AAAAAA

BBBBBBB

CCCCCC

C

AAAAAA F1BBBBBBB F2CCCCCCC F3

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Multiplexage temporel

Appel souvent TDM (Time Division Multiplexing)

Principe :

Des bits ou (des octets) sont prlevs successivement sur les diffrentes voies relies au multiplexeur pour construire un train de bits (ou doctets) qui constituera le signal composite

C

C

CC CCBB BBAA AA

Chaque intervalle de temps (IT) est affect une voie

AAAAAA

BBBBBBB

CCCCCC

Ct

Du binaire la transmission (1)

Transmission en bande de base

les bits sont directement reprsents par des valeurs de tensions

simplicit du codage mais distances limites quelques kilomtres (bande passante, rapidit de modulation, rapport signal/bruit du canal)

occupe toute la bande passante (pas de multiplexage)

code NRZ, code Manchester, code Miller,

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Du binaire la transmission (2)

Transmission large bande ou par modulation

utilise les thories de Fourier sur la dcomposition dun signal priodique adapte aux longues distances (transposition dans un domaine de frquences adapt au support, protection du bruit)

multiplexage

66

67

lments de transport de l informationquipements voisins

Canal de Transmission : coaxial, paires torsades, FO

ETTD quipement Terminal de Transmission de Donnes (CCITT)

ETTD - DTE (Data Terminal Equipement)

contrle de la communication

source/collecteur des donnes

Ordinateur

ou terminal

ETTD

Canal de transmission

Ordinateur

ou terminal

ETTD

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lments de transport de l informationquipements distants

ETCD quipement Terminal de Circuit de Donnes DCE Data Communication Equipment

adaptation entre le terminal et le support fournit au support un signal adapt ses caractristiques modifie la nature du signal mais pas sa significationModem Modulateur / Dmodulateur

Canal de Transmission : Ligne tlphonique

Modem Modem

ETTD ETTD

ETCD ETCD

Circuit de Donnes

Canal de transmission

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lments de transport de l information

Jonction ou interface :

permet lETTD de piloter lETCD pour tablissement et

libration du circuit, change de donnes,

utilise un signal numrique

Modle gnral dun canal de transmission

Support ou ligne de transmission :

caractristiques physiques (dbit, taux derreurs, )

transmission dune onde lumineuse, acoustique, lectromagntique ou lectrique : supports optiques, ariens, filaires

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Les supports de transmission (1)

paire torsade : tlphonie, LAN

large infrastructure existante

dbit limit (centaine de Mbits/s)

cble coaxial : TV, LAN, (MAN ?)

plus coteux, meilleurs dbits (1 2 Gbits/s sur 1km)

meilleure protection contre les interfrences

fibre optique : LAN, MAN, WAN

de moins en moins coteuse

30km sans rpteur, fiabilit

trs haut-dbit (50000 Gbits/s en thorie)

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Les supports de transmission (2)

faisceaux hertziens : MAN, LAN

infrastructure peu coteuse

erreurs frquentes et dpendantes des conditions climatiques

satellites : WAN

rpteurs dans le ciel

grande couverture gographique

bande passante leve

dlais levs (250 300 ms de latence)

cot lev par quipement

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Les modes de transmission

73

Lorganisation des changes

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Modes d'change (1)

Simplex : 1 seul sens dmission dans le canal de transmission

Duplex lalternat (half-duplex) Un metteur chaque extrmit, mission tour de rle dans

le mme canal de transmission selon les rgles dfinies par la liaison de donnes

Duplex (full-duplex) Un metteur chaque extrmit, mission simultane dans le

mme canal de transmission

Transmissions parallles transfert simultan de tous les bits dun mot Bus des ordinateurs (E)ISA, PCMCIA, VME

Transmissions sries transfert successif de chacun des bits dun mot

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Modes d'change (2)

Transmissions synchrones :

Suite de donnes synchrone : le temps sparant les diffrents instants significatifs est un entier multiple du mme intervalle de temps T

Les caractres se suivent sans sparation

Un signal dhorloge est toujours associ aux donnes (base de temps)

Signal dhorloge

Signal de

donnes

1 0 0

1

T

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Modes d'change (3) Transmissions asynchrones (ou arythmiques)

Suite de donnes instants alatoires plutt transmise caractre par caractre => succession de trains de symboles binaires spars par des intervalles de temps quelconques

La transmission asynchrone des donnes ncessite ladjonction chaque caractre transmis d'lments de reprage : Start et Stop bits

Dure du Start bit = dure de 1 bit du caractre dclenchement de lhorloge locale

Dure du Stop bit = 1, 1.5 ou 2 bits du caractre (arrt de lhorloge)

Bit de Parit de vrification de la validit du caractre reu

1 0 0 1

Start Parit Stop Caractre suivant

Exemple de

caractre code sur

4 bits