Chapitre Physique

1Niveau PhysiqueNiveau PhysiqueNiveau PhysiqueNiveau Physique

Second ChapitreSecond ChapitreSecond ChapitreSecond Chapitre

2Plan du cours physiquePlan du cours physiquePlan du cours physiquePlan du cours physique

Transmission sur un canal Transmission en bande limite Transmission en prsence de bruit Dtection et correction des erreurs Reprsentation des signaux

Technologie du niveau physique Les contrleurs Les interfaces standards Les modems Les voies de communication Les rseaux au niveau physique

Rseau tlphonique commut Rseaux PDH et SDH

3Rappel des objectifs du Rappel des objectifs du Rappel des objectifs du Rappel des objectifs du niveau physiqueniveau physiqueniveau physiqueniveau physique

Dfinition :Transmission effective des informations

binaires sur une voie physique en sadaptant aux contraintes du support physique utilis.

Problmes rsoudreProblmes de synchronisation : dlimitation

des informations significatives.Problmes de modulation : reprsentation des

bits (lectronique ou optique).Problmes mcanique : ralisation des

connecteurs (connectique).

4Premire partiePremire partiePremire partiePremire partie

Transmission du signalTransmission du signalTransmission du signalTransmission du signal

Niveau PhysiqueNiveau PhysiqueNiveau PhysiqueNiveau Physique

5Introduction : canal de Introduction : canal de Introduction : canal de Introduction : canal de transmissiontransmissiontransmissiontransmission

Disposer d'un support Physique qui vhicule les signaux lectromagntiques:

fils mtalliques => signaux lectriques Atmosphre => ondes radio fibre optique => lumire

Canal de transmission : une source (dispositif d'adaptation en mission), un mdium (un milieu de transmission) et une destination (dispositif d'adaptation en rception).

Type de canal de transmission tudi : unidirectionnel(ou simplexe).

Source

Contrleur

Ordinateur A Ordinateur BCanal

Dispositifs d'adaptation au canal (modems)

Milieu Destination

6Problme principal du canal : Problme principal du canal : Problme principal du canal : Problme principal du canal : le dbit binairele dbit binairele dbit binairele dbit binaire

Quel dbit d'information peut-tre transmis par un canal de transmission en fonction des caractristiques de ce canal ?La bande passante : bande des frquences qui

sont transmises par le canal.La dformation du signal : distorsions

apportes par les imperfections de la transmission.Le bruit : influences externes provoques dans le

canal par le milieu extrieur.

7Etude 1 : Canal sans bruit en bande Etude 1 : Canal sans bruit en bande Etude 1 : Canal sans bruit en bande Etude 1 : Canal sans bruit en bande limitelimitelimitelimite

La bande de frquence est limite une valeur B. On ne sintresse pas au problme des bruits additifs. La source code les donnes mettre (les bits) par une

fonction g(t) du temps : une reprsentation dans le domaine temporel dun signal numrique ou analogique/continu.

Outil de cette tude : l'analyse de Fourier. Objectif : Introduire l'importance de la disponibilit d'une

large bande passante => passer dans le domaine frquentiel.

g(t)

t

0 01 1 1g(t)

t

8Fonctions Fonctions Fonctions Fonctions sinusoidessinusoidessinusoidessinusoides

On dcompose un signal selon un somme de fonctions sinusodes.

Le signal analogique lmentaire est le sinus (ou le cosinus).

Signal priodique caractris par trois paramtres: amplitude c, frquence f, phase

)sin(ct

g(t) +c

-c

Priode T avec f=1/T

)2sin()( += ftctg )2sin()( += ftctg

9a) Cas ou la fonction g(t) est a) Cas ou la fonction g(t) est a) Cas ou la fonction g(t) est a) Cas ou la fonction g(t) est priodiquepriodiquepriodiquepriodique

+

=

+=1

0 )2cos()(n

nn nftcctg

Correspond une prsentation dans un cas trs particulier: g est priodique (par exemple une horloge).

g(t) peut-tre reprsente comme une somme infinie de fonctions sinus ou cosinus.

f la frquence du signal priodique f = 1/T ou T est la priode. Chaque terme en cosinus est caractris par :

. nf est une harmonique du signal.

. une composante d'amplitude:

. une composante de phase: n nc

10

Reprsentation spectraleReprsentation spectraleReprsentation spectraleReprsentation spectrale Spectre d'amplitude : Reprsentation des amplitudes cn en

fonction des frquences. Fonction priodique=> spectre de raies : une raie est

associe chaque harmonique.

Spectre de puissance :Reprsentation des puissances contenues dans les diffrentes harmoniques.Puissance moyenne d'un signal

Amplitude

Frquence

f 2f0 nf

A(f)

f

Puissance Frquence

f 2f0 nf

P(f)

fP =1T g(t)

2 dt0

T

= cn2n=0

+

11

Premire application de cette Premire application de cette Premire application de cette Premire application de cette reprsentationreprsentationreprsentationreprsentation

Lorsque l'on transmet un signal on le dforme de manire diffrente selon les frquences.

Dformation fondamentale : on ne transmet jamais toutes les frquences => Les frquences leves disparaissent.

Un canal se comporte comme un filtre.

Exemple : Bande passante rseau tlphonique commut 300-3400 Hz

A(f)

f

Filtre passe-basA(f)

f

Filtre passe-bande

B

B

12

Distorsion due la suppression des Distorsion due la suppression des Distorsion due la suppression des Distorsion due la suppression des frquences leves sur une horlogefrquences leves sur une horlogefrquences leves sur une horlogefrquences leves sur une horloge

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

f0(x)f1(x)f2(x)f3(x)f4(x)

f0(x)

f1(x)

f2(x)

f3(x)f4(x)

13

b) Cas ou la fonction g(t) est b) Cas ou la fonction g(t) est b) Cas ou la fonction g(t) est b) Cas ou la fonction g(t) est non priodiquenon priodiquenon priodiquenon priodique

+

=

0

))(cos()(1)(

dtStg

)(

Intgrale de Fourier Un signal non priodique peut tre mis sous la

forme d'une intgrale de fonction sinusodale:

Spectre continu : Pour toutes les frquences f (avec =2f la pulsation) on a :

une amplitude

une phase

)(S

14

Notion de fonction de Notion de fonction de Notion de fonction de Notion de fonction de transferttransferttransferttransfert

+

+=0

))()(cos()()(1)(

dBtSAtr

Canal par nature imparfait => chaque composante est dforme de faon diffrente selon la frquence.

Fonction de transfert du canal A(), B() . Attnuation en amplitude : A() le coefficient multiplicatif qui

caractrise l'attnuation en fonction de la frquence (rsistance, dispersion donde).

Retard de phase : B() le coefficient additif caractrisant le retard en fonction de la frquence.

Modifications apportes au signal: Si le signal g(t) est mis, le signal reu est alors r(t):

+

=

0

))(cos()(1)(

dtStg

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Mesure de lattnuation: Mesure de lattnuation: Mesure de lattnuation: Mesure de lattnuation: le dcibelle dcibelle dcibelle dcibel

L'attnuation (affaiblissement) est une perte de puissancequi sexprime en dcibels:

S=10*log10(PS/PE) (valeur ngative). Le dcibel est la reprsentation en logarithmes d'un

rapport de puissances (meilleure chelle, et les pertes en cascade sexprime par des additions). On peut aussi exprimer les pertes sur des tensions N=20*log10(TS/TE) puisque P=U2/R.

Une puissance de signal peut tre donne en dcibel par watt ou par milliwatt dBmW:

SdBmW=10*log10P (ou P est en milliwatt). Pour contrecarrer laffaiblissement on utilise des

amplificateurs qui procurent un gain. G=10*log10(PS/PE) a une valeur positive.

16

Engagements contractuels sur les Engagements contractuels sur les Engagements contractuels sur les Engagements contractuels sur les voies de communicationvoies de communicationvoies de communicationvoies de communication

Notion de gabarit : Performance les plus mauvaises offertes par la voie en termes d'attnuation et de dphasage: les gabarits.

Exemple: Gabarit de rseau tlphonique commut

800 1000 2400 2600

1

1,5

Dphasage en ms

f en hz

65

300500 1900 2600

Affaiblissement en dcibel

f en hz

17

Rsultat dchantillonnage de Rsultat dchantillonnage de Rsultat dchantillonnage de Rsultat dchantillonnage de Shannon, Shannon, Shannon, Shannon, NyquistNyquistNyquistNyquist

B La largeur de bande d'un filtre en hertz : on transmet un signal au travers de ce filtre.

R La rapidit de modulation en bauds : le nombre d'intervalles lmentaires par unit de temps (secondes) qui permettent l'change dun chantillon (dun symbole).

V La valence d'un signal chantillonn : le nombre de symboles diffrents qui peuvent tre distingus par intervalle.

Q La quantit d'information par intervalle en bits

Q = log2 V C Le dbit maximum d'informations en bits/seconde

C= R log2 V = 2B log2 V

18

Interprtation de Shannon, Interprtation de Shannon, Interprtation de Shannon, Interprtation de Shannon, NyquistNyquistNyquistNyquist Thorme dchantillonnage

Un signal peut (thoriquement) tre reconstruit partir dune frquence dchantillonnage gale deux fois la largeur de bande (deux fois la frquence maximale du signal pour un filtre passe-bas).

Soit encore : toutes les frquences infrieures la moiti de la frquence dchantillonnage peuvent tre exactement restitues.

Exemple : Le son CD est chantillonn 44100 fois par seconde => on ne peut restituer correctement que les frquences de 0 22050 Hz.

Rsultat de dbit maximum pour un signal support de largeur de bande B. Le dbit maximum thorique est atteint pour R = 2B (en chantillonnant

2B fois par unit de temps on atteint le dbit maximum). Dans une bande B pour augmenter le dbit au il faut augmenter V la

valence (le nombre de symboles par intervalles lmentaires).

19

Etude 2: Transmission en Etude 2: Transmission en Etude 2: Transmission en Etude 2: Transmission en prsence de bruits.prsence de bruits.prsence de bruits.prsence de bruits.

Objectif de la thorie de l'information de Shannon Modliser un canal soumis un bruit additif. Dterminer la capacit maximum de transmission d'un canal

Origine des bruits Thermiques : Bruit de fond des rsistances. Diaphoniques : Influence permanente d'un conducteur

sur un autre. Impulsionels : Influences transitoires des impulsions Harmoniques : Phnomnes de battements, de rflexions.

20

Entropie dune sourceEntropie dune sourceEntropie dune sourceEntropie dune source

=

=

M

kkk xpxpH

12 )(log)(

)(log2 kxp

)(),...,(),...,(),(),( 321 Mk xpxpxpxpxp

Hypothses : Une source met des messages (ou symboles) pris dans un ensemble

(un alphabet) donn fini (cas infini non trait ici)

Les messages mis sont alatoires sinon il n'y a pas de communication d'information => Ensemble des probabilits a priori

L'entropie d'une source H : cest la quantit d'information moyenne apporte par la source Quantit d'information apporte par le message k : Quantit moyenne : esprance mathmatique pour tous les messages

possibles :

Mk xxxxxX ,...,,...,,, 321=

21

Influence du bruit: Influence du bruit: Influence du bruit: Influence du bruit: probabilits a posterioriprobabilits a posterioriprobabilits a posterioriprobabilits a posteriori

)/( ik yxp

Le rcepteur reoit des messages qui appartiennent un ensemble qui n'est pas ncessairement identique celui mis par la source.

Le bruit intervient pour modifier un message mis xk en un message reu yi selon une probabilit a posteriori

(probabilit conditionnelle) : la probabilit que l'metteur ait envoy xk sachant que le rcepteur a vu arriver yi

Ni yyyyyY ,...,,...,,, 321=

22

Information mutuelle et Information mutuelle et Information mutuelle et Information mutuelle et capacit dun canalcapacit dun canalcapacit dun canalcapacit dun canal

)()/((log),( 2

k

ikik xp

yxpyxI =

Information mutuelle de deux messages mis et reus La quantit d'information apporte lorsqu'on reoit yi alors

que xk a t mis:

Exemples: Si yi et xk sont indpendants I(xk ,yi)=0Si p(xk/yi)=1 on retrouve -log2(p(xk))

Information mutuelle moyenne : source/destinataire

Capacit d'un canal : La valeur maximum de l'information mutuelle moyenne sur toutes les distributions a priori.

= X Y ikik yxIyetxpYXI ),()(),(

),(max )( YXIC kxp=

23

Rsultats de ShannonRsultats de ShannonRsultats de ShannonRsultats de Shannon

Premier rsultat de Shannon : une source n'est caractrise que par son entropie. On ne change rien sur l'information gnre par la source

en changeant de codage. La seule mesure de linformation qui compte est lentropie

(son dbit en bit/unit de temps). Second rsultat de Shannon : dbit maximum C

Si H C il existe une codification des messages qui sur une priode suffisamment longue permet de transmettre les messages avec une probabilit d'erreur rsiduelle aussi faible que l'on veut.

Si H>C il n'existe pas de codification qui assure sur une priode de dure arbitraire une transmission sans erreurs.

24

Interprtation de ShannonInterprtation de ShannonInterprtation de ShannonInterprtation de Shannon Dans le premier cas : capacit du canal excdentaire

Sur une longue priode cet excdent est important. Il permet d'ajouter des redondances (sans changer

l'entropie de la source) => On peut gnrer des codes correcteurs d'erreur aussi efficaces que l'on veut.

On abaisse ainsi le taux d'erreur rsiduel arbitrairement. Dans le second cas : capacit du canal dficitaire

Sur une priode courte on peut transmettre correctement mais ensuite on aura des erreurs non corriges.

Avant ce rsultat on pouvait penser que le bruit introduisait une borne infranchissable sur le taux d'erreur rsiduel.

Shannon montre que le bruit intervient sur le dbit du canal et non sur sa prcision.

25

Obtention dun dbit levObtention dun dbit levObtention dun dbit levObtention dun dbit lev

Pour augmenter le dbit d'un canal taux d'erreur donn on peut: Augmenter la complexit de codage des

quipements terminaux pour se placer au plus prs de la capacit maximale (des limites du thorme).

Augmenter la capacit du canal (bande passante, puissance) en conservant des techniques de codage simples.

Jouer sur les deux aspects.

26

Rsultat particulier de Rsultat particulier de Rsultat particulier de Rsultat particulier de ShannonShannonShannonShannon

)1(log2 NSBC +=

Canal de bande passante limite : B. Puissance moyenne du signal : S Puissance moyenne d'un bruit additif : N.

Bruit blanc: nergie rpartie de faon uniforme sur le spectre

Gaussien: l'apparition d'un bruit suit une loi de Gauss. Exemple: B= 3100 Hz 10 log10 S/N = 20 db

S/N = 100 C = 3100 * 6,6 = 20600 b/s Remarque: Dans ce cas Shannon montre que le nombre de

niveaux max V qui peuvent tre discrimins est donn par: 2B log2 V = B log2 (1 + S/N)

NSV += 1

27

Dtection et correctionDtection et correctionDtection et correctionDtection et correctiondes erreursdes erreursdes erreursdes erreurs


28

Introduction: Gnralits Introduction: Gnralits Introduction: Gnralits Introduction: Gnralits concernant les codes de blocsconcernant les codes de blocsconcernant les codes de blocsconcernant les codes de blocs

=i

iMiMMMd )(')()',(

Existence de bruits qui perturbent les transmissions. Suite binaire mise M : un n uple binaire (un bloc). Suite binaire reue M=> MM (des bits sont modifis).

Distance entre deux messages

Distance de Hamming : cest le nombre de bits dans M et M' qui sont diffrents.

Gomtriquement : c'est une distance dans l'espace n dimensions entre les points M, M.

000

001 011

010

110100

111101

29

Solution 1: Dtection des erreurs Solution 1: Dtection des erreurs Solution 1: Dtection des erreurs Solution 1: Dtection des erreurs et retransmissionet retransmissionet retransmissionet retransmission

Une ide de redondance temporelle (dans le temps). A) Dtection d'erreur par adjonction de redondances : tous les

messages xi transmis on ajoute f(xi).{ xi } --> { yi = (xi , f(xi) ) }

B) Vrification de f par le rcepteur : un message reu yjyj = ( xj , zj ) est correct si zj = f(xj).

C) Retransmission si erreur. Notion de code : A partir de l'ensemble des symboles mettre xi on cr

un ensemble yi de messages mis: un code. Notion de distance dun code : cest la plus petite distance entre deux

symboles diffrents (distance des messages les plus proches Un code de distance D est dtecteur de D-1 erreurs. Des erreurs de distance suprieure D-1 peuvent ne pas tre

dtectes.

)],([inf, kjkj yyd

30

Solution 2: Correction des Solution 2: Correction des Solution 2: Correction des Solution 2: Correction des erreurs (codes correcteurs)erreurs (codes correcteurs)erreurs (codes correcteurs)erreurs (codes correcteurs)

Une ide de redondance spatiale (masquage derreur). A) Comme prcdemment adjonction de redondances :

tous les messages xi transmis on ajoute f(xi). B) Vrification de f par le rcepteur : si un message reu yj

appartient au code on laccepte. C) Correction immdiate quand le message reu est erron

Message faux yj = ( xj , zj ) avec zj f(xj). On fait l'hypothse que le bruit altre probablement un

petit nombre de bits. On corrige un message erron par le mot du code

correct le plus proche du message erron reu.

)),()),(,(((inf))(,( jjkkkii zxxfxdxfx =

31

Codes correcteurs: Codes correcteurs: Codes correcteurs: Codes correcteurs: reprsentation gomtriquereprsentation gomtriquereprsentation gomtriquereprsentation gomtrique

On trace des sphres centres sur chaque mot d'un code (les messages corrects) de rayon d (distance de Hamming).

Messages corrects: carrs noirsMessages incorrects : croix.

Les erreurs de faible poids (portant sur un petit nombre de bits) ont une probabilit d'apparition forte par rapport aux erreurs de fort poids => correction des messages dans une sphre par le message au centre de la sphre.

Possibilit de faire des erreurs de correction si le poids des erreurs est trop lev.

d

32

Codes correcteurs: Codes correcteurs: Codes correcteurs: Codes correcteurs: Nombre derreurs corrigesNombre derreurs corrigesNombre derreurs corrigesNombre derreurs corriges

Code correcteur de distance D.

Si D=2d : correction des erreurs de poids d-1.

Si D=2d+1 : correction des erreurs de poids d.

Problme de construction d'un code correcteur: carter les mots du code dans lespace, le plus possible et de faon rgulire (par le choix de la fonction de redondance f).

d

d-1D = 2d

d

D = 2d+1

33

Paramtres dun codeParamtres dun codeParamtres dun codeParamtres dun code

a) Taux d'erreur brutQualit de la voie

b) Efficacit d'un codeEn dtection

c) Taux d'erreur rsiduelErreurs non dtectes ou non corriges

b) Rendement d'un codeSurcharge due au codage

Nombre de messages reconnus faux

Nombre de messages total=e

Nombre de messages faux

Nombre de messages total=t

Nombre de messages finalement faux

Nombre de messages total=q

Nombre de bits utiles reus

Nombre total de bits transmis=r

34

Exemple 1 de codes :Exemple 1 de codes :Exemple 1 de codes :Exemple 1 de codes :CodesCodesCodesCodes linaires en blocslinaires en blocslinaires en blocslinaires en blocs

Mots du code (blocs): ensemble de n-uples binaires (vecteurs de n bits) formant un espace vectoriel sur (0,1) pour les oprations ou exclusif , et logique . (notion de corps de Galois deux lments GF(2)).

Notion despace vectoriel : Si X1 et X2 appartiennent au code

X1 X2 appartient au code. Quelque soit k scalaire k.X1 appartient au code => ici 0 appartient au

code.

0 101

00 01

1

0 101

0 01

.

35

Matrice de gnration dun code Matrice de gnration dun code Matrice de gnration dun code Matrice de gnration dun code linairelinairelinairelinaire

Matrice G rectangulaire qui fait correspondre un message Y de k bits un mot du code X de n bits (G a k lignes, n colonnes).

X = Y . G(1,n) (1,k) (k,n)

G ajoute une redondance de m= n-k bits. Exemple: le contrle de parit (code linaire le plus simple).

Notion de code spar : Bits d'informations, puis bits de redondance (contrle, parit). G est de la forme

(x1,... , xk, xk+1)=(x1,... , xk)1

1

10

0 11

11

G =[ Ik,kPk,n-k] X = (y1,y2, ... , yk, xk+1... , xn)

xk+1 =x1 x 2 ... xk 1 x

36

Matrice de contrle dun code Matrice de contrle dun code Matrice de contrle dun code Matrice de contrle dun code linairelinairelinairelinaire

V' l'espace orthogonal de V : tout mot du code X dans V a un produit scalaire nul avec tout vecteur X dans V'.

Tout message X' en erreur (n'appartenant pas au code) appartient V'.

Tout message X' (en erreur) a un produit scalaire non nul avec au moins un vecteur V

Soit H (n, n-k) la matrice gnratrice de l'orthogonal : la matrice forme au moyen des vecteurs d'une base de V'.

Syndrome derreur d'un message: S = X H Si S = 0 le message est prsum correct Si S diffrent de 0 le message est erron.

37

Construction de la matrice de Construction de la matrice de Construction de la matrice de Construction de la matrice de contrlecontrlecontrlecontrle

Trs facile : pour les codes spars On vrifie que si

Alors

Exemple du contrle de parit:

Application : codes de Hamming (mmoires)

G = [ Ik,kPk,n-k]

H =Pk,n-kIn-k,n-k

=

1

1

10

0 11

1

S=(X1, , XK+1)HH

T [ 1 1 .... 1 1 1]

:G =

S=X1 XK+1

38

Exemple 2 de codes :Exemple 2 de codes :Exemple 2 de codes :Exemple 2 de codes :CodesCodesCodesCodes polynomiauxpolynomiauxpolynomiauxpolynomiaux

x2x1

Principe de la gnration de la redondance. A un message par exemple 1 1 0 1 1 1 on associe un polynme -->

On veut ajouter deux bits de redondance on multiplie par x2 -->

On choisit un polynme gnrateur de degr infrieur au degr dupolynme message:

Exemple : Les bits de redondance ajouts au message sont les coefficientsdu polynme reste dans la divisiondu polynme messagepar le polynme gnrateur. Le message transmis est donc: 1 1 0 1 1 1 1 1

x5x4x2x1

x7x6x4 x3x2

x7x6 x4x3x2 x2x1

x5x137x6x5x

x5x4x3x2x5x4x3

x2x2x1

x1

39

Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Prsentation formellePrsentation formellePrsentation formellePrsentation formelle

xm M(x) = G(x) Q(x) R(x)

xm M(x) R(x) = G(x) Q(x)

Message de k bits : M Polynme associ au message M(x) de degr k-1: On

dcale de m positions ! G(x) le polynme gnrateur du code de degr m. On effectue la division: On obtient un reste R(x) de degr m-1 au plus qui a la

proprit suivante. L'ensemble des polynmes

forment un code polynomial (tout mot du code donne un reste nul dans la division par G(x))

Tout mot hors du code (message erron) donne un reste non nul.

xm M(x)

xm M(x) R(x)

40

Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:PropritsPropritsPropritsProprits

E(x)=xi (xk-1xk-2 . . .x2x1)

Nombreuses proprits des codes polynomiaux: 2 exemples. A) Un code polynomial dtecte toute erreur simple.

Une erreur simple est une erreur additive de la forme: Pour que cette erreur soit indtecte, E(x) doit tre divisible par G(x). Si G(x) a plus d'un seul terme il ne peut tre diviseur de E(x).

B) Un code polynomial qui gnre m bits de redondance dtecte toutes les rafales d'erreurs de longueur < m. Une rafale de longueur k est une erreur additive de la forme:

Pour que cette erreur soit indtecte, E(x) doit tre divisible par G(x). A) Si G(x) a un terme constant il ne peut pas avoir xi en facteur. B) Si k-1 est plus petit ou gal m-1 le degr de

est infrieur au degr de G(x) et G(x) ne peut donc le diviser.

E (x)= xi

(x k -1 x k -2 . . . x 2 x 1 )

41

Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Codes polynomiaux:Exemples de polynmesExemples de polynmesExemples de polynmesExemples de polynmes

G(x)=x12x11x3x2x1

G (x )= x 1 6 x 1 2 x 5 1

CRC-12 : Dfinition d'un polynme gnrant 12 bits de redondance (systmes tlcoms, caractres 6 bits).

Avis V41 CCITT : Dfinition d'un polynme CRC-CCITT (protocoles de liaisons en point point drivs de HDLC).

CRC-IEEE 802 : Dfinition d'un polynme gnrant 32 bits de redondance pour les rseaux locaux: Ethernet, Wifi.

G (x)= x32 x26 x23 x22 x16 x12x11 x10 x8 x7 x5 x4 x2 x 1

42

Reprsentation des signaux :Reprsentation des signaux :Reprsentation des signaux :Reprsentation des signaux :Synchronisation, ModulationSynchronisation, ModulationSynchronisation, ModulationSynchronisation, Modulation


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Introduction :Introduction :Introduction :Introduction :Transmission en bande de baseTransmission en bande de baseTransmission en bande de baseTransmission en bande de base

On s'intresse une transmission srie. Le signal est dans sa reprsentation de base (tel quil est

gnr par un systme informatique). Exemple type: le codage NRZ-L en reprsentation

temporelle et frquentielle.

Le signal occupe une bande de frquence naturelle en fonction de sa reprsentation et il est envoy directement sous cette forme dans un mdium de communication.

s (t)

t

0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1a (f)

f

44

Transmission en modulationTransmission en modulationTransmission en modulationTransmission en modulation

Modulation (d'onde porteuse) Le signal s(t) est reprsent au moyen d'une onde porteuse qui modifie le codage de base pour s'adapter un canal de transmission. Positionnement dans le spectre Remise en forme pour occuper la bande disponible.

Exemple type: la modulation d'amplitude

a (f)

f

b (f)

fs (t)

t

0 1 0 0 1 1 1 0 0

t

s (t)sin w t a0a1

45

Introduction :Introduction :Introduction :Introduction :Problmes de synchronisationProblmes de synchronisationProblmes de synchronisationProblmes de synchronisation

Le rcepteur d'un signal doit connatre la position de chaque bit pour chantillonner correctement les valeurs.

Nombreuses difficults:Echantillonnage des bits en prsence de

multiples alas de fonctionnement (gigue, drive entre les horloges, dlais de propagation,...).

Dtermination du dbut des suites binairessignificatives (notion de trames de bit).

46

Terminologie concernant les Terminologie concernant les Terminologie concernant les Terminologie concernant les signaux (1)signaux (1)signaux (1)signaux (1)

Signaux Isochrones (gaux) Il existe un cart fixe entre deux signaux successifs. Exemple son : le rseau tlphonique chantillons de 8

bits isochrones selon un intervalle de 125 microseconde. Exemple image : codage vido 50 images par seconde

images espaces de 40 millisecondes. L'intervalle constant doit tre reproduit fidlement chez le

rcepteur sous peine de perte de qualit de la restitution. Signaux anisochrones (non gaux)

Il n'y a pas d'intervalle fixe entre les signaux. Il peut tre trs important de restituer l'espacement

variable de l'mission lors de la dlivrance au rcepteur (contraintes temps rel).

47

Terminologie concernant les Terminologie concernant les Terminologie concernant les Terminologie concernant les signaux (2)signaux (2)signaux (2)signaux (2)

Signaux synchrones (ensembles) Des signaux synchrones sont la mme cadence (sont

rythms par la mme horloge).

Signaux asynchrones (antonyme du prcdent) Des signaux asynchrones n'apparaissent pas selon un

rythme constant dfini par une horloge mais apparaissent alatoirement.

Signaux plsiochrones (voisins) Des signaux plsiochrones sont rythms par des horloges

dont les frquences sont peu diffrentes (plsio = voisin).

48

Transmission synchroneTransmission synchroneTransmission synchroneTransmission synchrone

Horloge transmise sur un canalspcial entre metteur et destinataire.

Les deux sites utilisent la mme base de temps=> Gnration et chantillonnage selon le mme rythme. Ncessite une bonne qualit d'acheminement de l'horloge=> Solution assez coteuse en bande passante ncessitant un canal spcial pour l'horloge.

s (t)

t

0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1

h (t)

t

49

Transmission asynchroneTransmission asynchroneTransmission asynchroneTransmission asynchroneStartStartStartStart StopStopStopStop

Pas d'horloge commune =>asynchronisme sur l'instant de commencement d'une suite binaire.

On ne transmet que des suites binaires courtesisochrones (en fait des octets).

On table sur une drive relative entre l'horloge d'mission et de rception qui permet de ne pas perdre la synchro bit.

Adapt des dbits faibles.s (t)

t

0 0 1 1 1 0 0 1 1Un octet

Bit start

Bits stop

Niveau de

rfrence

1 ou 1,5 ou 2Ici 2

Changement par rapport au niveau de rfrence

Niveau de

rfrence

50

Transmission Transmission Transmission Transmission plsiochroneplsiochroneplsiochroneplsiochrone Les horloges metteur et destinataire ont des frquences

diffrentes mais voisines (drive max tolre lie au dbit). Le rcepteur synchronise une horloge de rception sur

l'horloge d'mission. Exemple: usage d'un prambule qui est un signal dhorloge prsent dans tout message.

Le message est ensuite chantillonn correctement par le rcepteur mais il est limit en taille selon les drives relative des horloges tolres.

Adaptation aux vitesses relatives des horloges: => techniques de justification.

Dtermination de la position des informations significatives:=> techniques de pointeurs.

Dtails : PDH et SDH.

51

Techniques de codage Techniques de codage Techniques de codage Techniques de codage Signaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitude

Codages NRZ "Non Retour Zro" Le niveau est constant sur un intervalle (il n'y a pas de

transition de retour zro) NRZ-L ("Level") On utilise deux niveaux pour coder le 0 et le 1.

Exemple: V24. NRZI ("Inverted") Codage diffrentiel des 1. Chaque nouveau 1 entrane

un changement de polarit par rapport au prcdent 1 alors que le 0 n'entrane pas de modification. Exemple: Ethernet 100 sur fibre.

t

0 1 0 0 1 1 1 0 0

t

0 1 0 0 1 1 1 0 0

NRZ-L NRZI

52

Signaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeLes codages AMI et pseudo ternaireLes codages AMI et pseudo ternaireLes codages AMI et pseudo ternaireLes codages AMI et pseudo ternaire

Trois niveaux : 0 , +V, -V volts (code bipolaire). Bipolaire AMI: "Alternate Mark Inversion" Un 0 est reprsent

par le signal 0 volts et un 1 est reprsent alternativement par+V et -V volts : Exemple: RNIS Bus d'abonn.

Pseudo ternaire : On inverse le 0 et le 1 dans le schma prcdent.

t

0 1 0 0 1 1 1 0 0AMI

53

Techniques d'embrouillageTechniques d'embrouillageTechniques d'embrouillageTechniques d'embrouillage("("("("ScramblingScramblingScramblingScrambling")")")")

Problme des codages NRZ ou AMI : Absence de transitions dans de longues squences de symboles identiques.

Solution => Utiliser un codage prliminaire qui permet de forcer l'apparition de transitions dans ces squences.

Embrouillage par code polynomial Technique employe dans un embrouilleur additif : Ou

exclusif avec une squence pseudo alatoire (0 et 1 alatoires). La squence pseudo-alatoire peut-tre obtenue comme le

quotient dune division rpte indfiniment par un polynme gnrateur (circuit LFSR Linear Feedback Shift Register).

Opration ou exclusif avec la mme squence l'arrive.

Exemple: Rseau ATM => Polynme X31 X28 1

54

Codages HDB3 et B8ZSCodages HDB3 et B8ZSCodages HDB3 et B8ZSCodages HDB3 et B8ZS Codage pour rsoudre le problme des suites de 0 dans le code AMI. On remplace des suites de 0 de taille fixe (soit 4 soit 8 bits) sans

transitions par des suites de longueur identique possdant des transitions.

B8 ZS "Bipolar with eight zero substitution Si la dernire excursion tait positive (+) : 8 bits 0 => 000+-0-+ Si la dernire excursion tait ngative (-) : 8 bits 0 => 000-+0+- Utilisation: Rseau tlphonique RNIS amricain.

HDB3 "High Density Bipolar - three zero" 4 bits conscutifs 0 sontremplacs selon la polarit de la dernire excursion et le nombre d'excursions depuis la dernire violation. Utilisation : RNIS europen.

-00-000++

+00+000 --

Nombre d'excursions pair

Nombre d'excursions impair

Polarit prcdente

55

Exemples B8ZS et HDB3Exemples B8ZS et HDB3Exemples B8ZS et HDB3Exemples B8ZS et HDB3

t

1 1 0 0 0 0 0 0 0AMI

0 1

t

1 1 0 0 0 0 0 0 0B8ZS

0 1

0 0 0 - + 0 + -V

V

t

1 1 0 0 0 0 0 0 0HDB3

0 1

0 0 0 - + 0 0 +V

V

56

Codages Codages Codages Codages nB/mB

On reprsente n bits transmettre par m bits (n

57

Signaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeSignaux bande de base en amplitudeModulation dimpulsion en amplitudeModulation dimpulsion en amplitudeModulation dimpulsion en amplitudeModulation dimpulsion en amplitude

PAM Pulse Amplitude Modulation. Impulsions damplitudes diffrentes (codages RZ avec

retour zro) => transitions sur tous les bits. Exemple PAM-5 : on utilise 5 impulsions (autres versions

PAM-8 PAM-10 PAM-12 PAM-16). Utilisation PAM-5: Ethernet 100 Base T2.

t

PAM5

+2

+10-1-2

58

Signaux bande de base en phase Signaux bande de base en phase Signaux bande de base en phase Signaux bande de base en phase Code Code Code Code biphasebiphasebiphasebiphase (code Manchester)(code Manchester)(code Manchester)(code Manchester)

Utilisation de deux signaux dhorloge en opposition de phase. Le signal prsente toujours une transition au milieu de l'intervalle:

Pour coder un 0 transition vers le haut. Pour coder un 1 transition vers le bas.

Exemple: Ethernet 10 Mb/s. Avantages: Bonne occupation de la bande. Mise en uvre trs simple. Pas

de composante continue (pas de problmes sur les suites de symboles identiques). Transitions en milieu de priode.

Inconvnients: Ncessite une bande passante trs large.

t

0 1 0 0 1 1 1 0 0BiphaseManchester

59

Signaux bande de base en phase Signaux bande de base en phase Signaux bande de base en phase Signaux bande de base en phase Code Code Code Code biphasebiphasebiphasebiphase diffrentieldiffrentieldiffrentieldiffrentiel

Codage en phase: On a toujours deux signaux en opposition de phase. Codage du 0 : transition en dbut de priode (le 0 provoque toujours un

changement de signal => modulation diffrentielle). Codage du 1 : absence de transition (le 1 conserve le mme signal). Exemple: Boucle IBM IEEE 802.5. Avantages Inconvnients: Voisins de ceux du code Manchester.

t

0 1 0 0 1 1 1 0 0Biphase diffrentiel

60

Comparaison des diffrentes Comparaison des diffrentes Comparaison des diffrentes Comparaison des diffrentes techniques de codagetechniques de codagetechniques de codagetechniques de codage

Puissance par unit de bande passante de diffrents codages en fonction de la frquence normalise.

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4B8ZS, HDB3

NRZI

NRZI

AMI

Manchester

61

La transmission analogique La transmission analogique La transmission analogique La transmission analogique Modulation d'onde porteuseModulation d'onde porteuseModulation d'onde porteuseModulation d'onde porteuse

Limitation des bandes de frquence disponibles Exemple : Tlphone 300 3400 Hertz.

Affaiblissement et dformation des signaux dus aux caractristiques des cbles, ou des voies hertziennes....

Modems : Ncessit de dispositifs d'adaptation de la source au canal (modulation lmission / dmodulation la rception).

Terminologie UIT-CCITT : les ETCD (quipement de terminaison de circuit de donnes).

62

Transmission en modulationTransmission en modulationTransmission en modulationTransmission en modulationPrincipe gnralPrincipe gnralPrincipe gnralPrincipe gnral

Signal de base : S(t) Porteuse sinusodale : P(t)=Ao sin (ot + o) Modulation d'onde porteuse :

On transforme S(t) en X(t) = f(S(t)) en introduisant l'information du signal de base dans l'une des composantes. Amplitude A Frquence Phase

63

Modulation damplitude, de frquence, Modulation damplitude, de frquence, Modulation damplitude, de frquence, Modulation damplitude, de frquence, de phasede phasede phasede phase

Modulation damplitude : X(t) = f(S(t)) = A(S(t) sin (0t + o) Exemple de base: Utilisation de deux amplitudes

Codage du 0 : A1 sin (0t + 0) Codage du 1 : A2 sin (0t + 0)

Modulation de frquence : X(t) = f(S(t)) = Ao sin ((S(t)t + o) Exemple de base: Utilisation de deux frquences 1 et 2 . Modulation FSK "Frequency Shift keying"

Codage du 0 : Ao sin (1t + o) Codage du 1 : Ao sin (2t + o)

Modulation de phase : X(t) = f(S(t)) = Ao sin (0t + (S(t)) Exemple de base: Utilisation de deux phases Modulation PSK "Phase Shift keying"

Codage du 0 : Ao sin (0t + 1) Codage du 1 : Ao sin (0t + 2)

64

Transmission en modulationTransmission en modulationTransmission en modulationTransmission en modulationExemplesExemplesExemplesExemples

0 1 0 0 1 1 1 10 0 0 0 1

Amplitude

Frquence

Phase

65

Modulations combines damplitude Modulations combines damplitude Modulations combines damplitude Modulations combines damplitude et de phaseet de phaseet de phaseet de phase

Exemple 1 : Modulation QPSK Quadrature Phase Shift Keying. Quatre signaux de phases diffrentes et de mme amplitude. Utilisation : Wifi.

Exemple 2 : QAM Quadrature Amplitude Modulation

Modulation d'amplitude et de phase. Diagramme spatial ou constellation Utilisation: nombreuses ADSL,WIFI... Exemple: QAM-32 Modem V32 (4+1)bits/baud.

66

Seconde partieSeconde partieSeconde partieSeconde partie

Technologie du niveau Technologie du niveau Technologie du niveau Technologie du niveau physiquephysiquephysiquephysique


67

IntroductionIntroductionIntroductionIntroduction

ETTD : quipement terminal de traitement des donnes ETCD : quipement de terminaison de circuit de donnes.

Diffrents lments intervenant dans la transmission Contrleur de communication. Interface standard. Modem. Mdium/Voie de communication.

Source Modem

ETTD ETCD

Interface standard

DestModem

ETCD ETTD

Interface standard

Circuit de donnes (physique)

Liaison de donnes (liaison)

Mdium

68

Contrleurs de communications(cartes rseaux)

Technologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau PhysiqueTechnologie du niveau Physique

69

Diffrentes fonctions dun contrleur Diffrentes fonctions dun contrleur Diffrentes fonctions dun contrleur Diffrentes fonctions dun contrleur (dune carte rseau) (1)(dune carte rseau) (1)(dune carte rseau) (1)(dune carte rseau) (1)

Carte rseau = carte dentre/sortie Dirige par des commandes dentres sorties Gnrant des interruptions. Lecture/criture des informations en mmoire centrale

(mode canal , DMA Direct Memory Access). Orientation principale: communications sries.

Transmission en mission Gestion des dlimiteurs. Emission donnes: acquisition des mots mmoire,

srialisation, modulation. Gnration des codes dtecteurs (ou correcteurs).

70

Diffrentes fonctions dun contrleur Diffrentes fonctions dun contrleur Diffrentes fonctions dun contrleur Diffrentes fonctions dun contrleur (dune carte rseau) (2)(dune carte rseau) (2)(dune carte rseau) (2)(dune carte rseau) (2)

Transmission en rception Gestion des dlimiteurs. Dsrialisation, criture avec gestion de mmoire

tampon (registres dcalages, ou mmoire locale carte). Vrification des codes.

Gestion de l'accs au mdium (rseaux locaux). Administration/configuration

Adaptation aux diffrents dbits Adaptation aux diffrents modes:synchrone, asynchrone Gestion du mot d'tat (status word).

Logiciel systme de pilotage : pilote (driver).

71

Interfaces standards


72

Introduction aux interfaces Introduction aux interfaces Introduction aux interfaces Introduction aux interfaces standardsstandardsstandardsstandards

Notion dinterface standard: Lensemble des spcifications mcaniques et des utilisations des signaux lectriques permettant une normalisation des interfaces de communication physique ETTD-ETCD.

Exemples: (trs trs grande varit). Interfaces sries ITU/CCITT V24/V28 RS232C; RS422/V11,

RS423/V12 , V35, X21. Interface USB (Universal Serial Bus). Interface Firewire IEEE 1394. .

Autre besoin : interfaces ETCD mdium de communication. Interfaces tlphoniques (pratiquement diffrentes dans tous les

pays , RJ11) .

73

Exemple de linterface V24Exemple de linterface V24Exemple de linterface V24Exemple de linterface V24

Lavis V24 du CCITT dfinit les spcifs fonctionnelles de la jonction avec de nombreux modems bas dbit.

Lavis V28 correspond aux caractristiques lectriquesdes signaux de la jonction.

Spcifications V24/V28 (ITU), RS232C (EIA) trs voisines Les protocoles sont cods par des niveaux ouverts/ferms

sur des signaux (nomenclature srie 100) correspondant des broches du connecteur DB25. Exemple: signal 125 broche 22.

Trois tapes principales tablissement / libration du circuit Initialisation Transmission

74

Interface V24 : Interface V24 : Interface V24 : Interface V24 : Quelques signaux importantsQuelques signaux importantsQuelques signaux importantsQuelques signaux importants

tablissement et libration du circuit 125 (22): Indication d'appel (cot modem), ETCD -> ETTD.(ex : sonnerie du tlphone) 108 (20): Autorisation de connexion (du modem) ETTD->ETCD. 107 (06): Acquittement (le modem est reli la ligne) ETCD -> ETTD.

Initialisation 105 (04): Demande pour mettre ETTD-> ETCD 106 (05): Prt mettre ETCD -> ETTD 109 (08): Dtection de porteuse ETCD -> ETTD

Transmission 103 (02): Donnes ETTD -> ETCD 104 (03): Donnes ETCD -> ETTD 113 (24): Horloge mission (gnre par le terminal)

75

Interface V24 : Interface V24 : Interface V24 : Interface V24 : ComplmentsComplmentsComplmentsComplments

Reprsentation logique de linterface

Connecteur (mle cot ETTD) Normes lectriques V28

(-3V) (-25V) : 1 logique (+4V) (+25V) : 0 logique (on prend -5,+5 v)

1 2 3 11 12 13

14 25

ETTD ETCD

Terre de protection (1)Transmission de donnes (2)

Rception de donnes (3)Demande pour mettre (4)

Prt mettre (5)Poste de donnes prt (6)

Terre de signalisation (7)Dtection du signal de ligne (8)

Equipement terminal de donnes prt (20)

76

Modems


77

Catgories de modemsCatgories de modemsCatgories de modemsCatgories de modems Modulateurs/dmodulateurs 1) Modems tlphoniques : utilisation du

tlphone fixe sur paire tlphonique. Modems anciens (dbits faibles) Modems ADSL Asymmetric Digital

Subscriber Line 2) Modems cables

HFC Hybrid Fiber Coaxial Cable : utilisation des cbles de tldistribution.

78

Modems anciensModems anciensModems anciensModems anciensExemple : Avis V23Exemple : Avis V23Exemple : Avis V23Exemple : Avis V23

Dbit : 600/1200 bits/seconde (Modem du minitel) Transmission : asynchrone Support utilisable : Rseau commut (2 fils) ou LS (4 fils) Mode : Duplex l'alternat (ancien)Duplex intgral : 600b/s ou 1200 b/s voie de retour 75b/s.

Principe : modulation de frquence pour les deux canaux

450 Hz1300 Hz0

390 Hz2100 Hz1

Voie de retour

Voie descendante

390 450 1300 2100

A

f

79

Modems anciensModems anciensModems anciensModems anciensExemple : Avis V32Exemple : Avis V32Exemple : Avis V32Exemple : Avis V32

Dbit : 2400,4800,9600 bits/seconde. Transmission : synchrone. Support utilisable : 2 fils ou Rseau Tlphonique Commut. Mode : duplex intgral Principe de modulation : QAM Quadrature Amplitude

Modulation) Rapidit de modulation: 2400 bauds ; Valence: 32 => Le dbit rel 12 000 b/s est suprieur au dbit utile permettant l'utilisation d'un code correcteur implant par le modem.

80

Tableau des normes Tableau des normes Tableau des normes Tableau des normes de modems anciensde modems anciensde modems anciensde modems anciens

Explications- Syn: Synchrone- Async: Asynchrone- Am Q : modulation d'amplitude et de phase (QAM).- Ph : modulation de phase- Fr : modulation de frquence- RTC : Rseau tlphonique commut- LS 2/4 : liaison spcialise 2 ou 4 fils.- Dup : mode bidirectionnel simultan

Avis ModeAsync

Dbit

V21

Modul Support

300b/s Fr RTC-LS2

Syn/AsyncV22 600-1200b/s Ph RTC-LS2

Syn/AsyncV22bis 1200-2400b/s Am Q RTC-LS2

Syn/AsyncV23 1200-75b/s Fr RTC-LS2

SynV26 2400b/s Ph LS4

SynV27 4800b/s Ph-D LS4

SynV29 9600-4800b/s Ph+A LS4

V32 Syn/Async 9600-4800b/s Am Q RTC-LS2

Syn/AsyncV32bis 14400-4800b/sAm Q RTC-LS2

V33 14400-12000b/sAm QSyn LS4

V34 33600-2400b/s Am QSyn/Async RTC-LS2

Trans

Dup

DupDup

DupDup

DupDup

Dup

DupDupDup

81

Le modem V90/V92 (56 Le modem V90/V92 (56 Le modem V90/V92 (56 Le modem V90/V92 (56 KbKbKbKb/s)/s)/s)/s) Rappel

Les modems traditionnels considrent le RTC (Rseau Tlphonique Commut) comme un rseau entirement analogique.

Mais le RTC est pratiquement numrique 64Kb/s. Le tlphone numris MIC avec un bruit de

quantification des codecs de l'ordre de 36db offre un dbit maximum thorique de l'ordre de 35 Kb/s

D'ou la norme V34 constituant une limite pour lapproche analogique avec un dbit de 33,6 Kb/s.

82

Principes d'une nouvelle gnration de Principes d'une nouvelle gnration de Principes d'une nouvelle gnration de Principes d'une nouvelle gnration de modems sur RTCmodems sur RTCmodems sur RTCmodems sur RTC

Modem client

Seule partieanalogique

Transmission

2 fils Paires tlphoniques

CodecRseau

numrique 64 Kbs

Serveur

Sortienumrique

Multiplex T ou E

ClientSite Site

"Modems"serveurs

En fait le rseau tlphonique est numris 64 Kb/s sur toute son tendue (sauf le rattachement abonn).

Les serveurs d'accs peuvent tre directement rattachs au rseau numrique via des multiplexes PDH (T Etats-Unis ou E Europe).

La seule partie analogique est le rattachement usager sur lequel le rapport signal bruit permet un dbit suprieur 33,6 kbs.

83

La solution V90 La solution V90 La solution V90 La solution V90 (Rockwell , US Robotics)(Rockwell , US Robotics)(Rockwell , US Robotics)(Rockwell , US Robotics)

Le modem V90 offre deux dbits diffrents 33600 b/s sens client vers serveur (transmis en mode V34). 56000 b/s sens serveur vers client (le plus intressant tudier)

A 56 kb/s le cot serveur envoie des configurations numriques sur 8 bits vers le client. En fonction de la loi de quantification le codec serveur gnre des

"symboles" analogiques Le modem client interprte la modulation reue (les signaux

analogiques reus) pour reconstituer les octets transmis.

Problme de mise en uvre: Le codec est conu pour traiter des signaux de voix humaine (les niveaux

de quantification les plus faibles sont privilgis) d'ou un problme de discrimination dans le domaine des autres niveaux.

Utilisation d'une technique de codage sur la partie analogique qui seffectue avec perte de 8Kb/s ramenant le dbit atteint 56 Kb/s.

84

Conclusion Modem V90 Conclusion Modem V90 Conclusion Modem V90 Conclusion Modem V90

Impossibilit de fonctionner 56 Kb/s dans les deux sens: V90 : 34 Kb/s quand mme => pas trs grave car la voie descendante

est souvent privilgie par rapport la voie montante. Modem V92 voie montante 48 Kb/s plus dautres amliorations

Pour que le dbit 56 Kb/s fonctionne il faut que le RTC soit entirement numrique MIC et selon la mme loi de quantification.

Pas de section analogique Pas de conversion loi A en loi interne. Pas de section avec codage non MIC (exemple pas de sections

impliquant une conversion vers ADPCM) Lors de l'tablissement de la communication les modems opposs

doivent tester s'ils peuvent effectivement fonctionner 56 Kb/s sinon repli en V34 (ou moins encore).

853,4khz 30khz 1104khz138khz

Canal Montant

(Upstream)

Canal Descendant

(Downstream)

Canal Tlphonique

Le modem ADSL ANSI T1.413, UIT G992 Le modem ADSL ANSI T1.413, UIT G992 Le modem ADSL ANSI T1.413, UIT G992 Le modem ADSL ANSI T1.413, UIT G992 ((((AsymmetricAsymmetricAsymmetricAsymmetric Digital Digital Digital Digital SubscriberSubscriberSubscriberSubscriber Line)Line)Line)Line)

Ide principale : Utilisation de la bande passante des paires tlphoniques de raccordement abonn/autocommutateur. Exemple: 1,1Mhz sur moins de 3000 m.Pas utilisable au del de 6000 m.

Solution frquente : Multiplexage frquentiel de trois canaux.1) Canal tlphonique (3,4khz) : vers le rseau tlphonique classqiue.2) Canal numrique montant (upstream) abonn -> central (max 1 Mb/s).3) Canal numrique descendant (downstream) central -> abonn (max 8

Mb/s).=> Dbits asymtriques dpendant de la qualit et de loffre.

86

Codage des voies numriques Codage des voies numriques Codage des voies numriques Codage des voies numriques 1) CAP 1) CAP 1) CAP 1) CAP CarrierlessCarrierlessCarrierlessCarrierless Amplitude PhaseAmplitude PhaseAmplitude PhaseAmplitude Phase

Modulation damplitude et de phase en sadaptant en dbit la qualit de la bande disponible pour un canal numrique.

Faible cot, faible latence => technique trs classique (bien matrise). 0001

00000011

00100110

0111

01010100

11001111

1101 1010

1110

1000

1011

1001

15

X

Modulation utilise pour les 4 derniers bits :

axe des x. Constellation utilise 4 bits (valence 16).

87

Codage des voies numriques Codage des voies numriques Codage des voies numriques Codage des voies numriques 2) DMT 2) DMT 2) DMT 2) DMT DiscreteDiscreteDiscreteDiscrete MultiToneMultiToneMultiToneMultiTone

Technique plus fiable et plus sophistique, la plus lgante.

Division du spectre en 256 canaux de 4 Khz (exactement 4312,5 Hz) => Partage des canaux dpendant de loprateur.

Exemple de partage : 1 canal tlphonique, 5 non utiliss, 32 flux montant et 218 flux descendant gres indpendamment en modulation damplitude et de phase.

37

Tlphone

Canal Montant (32 bandes)

Canal Descendant (218 bandes)

0 Total 1,1 Mhz5

88

Technique de dcouverte adaptative du Technique de dcouverte adaptative du Technique de dcouverte adaptative du Technique de dcouverte adaptative du rapport signal bruit (bande par bande).rapport signal bruit (bande par bande).rapport signal bruit (bande par bande).rapport signal bruit (bande par bande).

La qualit de la transmission nest pas la mme : pour tous les abonns, et dans chacun des 256 canaux (section de la paire torsade, imperfections de la paire, longueur, )

Dbit thorique maximum par canal de 4khz 60 Kb/s : soit pour le canal montant 1,5 Mb/s et pour le canal descendant 14,9 Mb/s.

Exemples de performances du canal descendant. Dbit Section Distance1,5 Mb/s 0,5 mm 5,5 Km6,1 Mb/s 0,4 mm 2,7 Km

Rapport signal bruitDbit maximum thorique

b/sb/s db

fff

Dbit rcuprable canal par canal

89

Un exemple de diagramme relUn exemple de diagramme relUn exemple de diagramme relUn exemple de diagramme rel

90

ADSL: un ensemble complexe de ADSL: un ensemble complexe de ADSL: un ensemble complexe de ADSL: un ensemble complexe de techniques de transmissiontechniques de transmissiontechniques de transmissiontechniques de transmission

Embrouillage des signaux. Correction automatique derreur par code correcteur

derreurs dans les trames (FEC Forward Error Correcting Code Reed-Solomon).

Codage QAM pour chaque canal: rapidit de modulation 4000 baud, dfinition de la constellation utilise permettant selon le rapport signal bruit jusqu 15 bits par intervalle ).

Tramage : 68 trames ADSL sont regroupes dans une super trame.

Synchronisation des trames.

91

ADSL: aspects architecturauxADSL: aspects architecturauxADSL: aspects architecturauxADSL: aspects architecturaux ATU ADSL Transceiver Unit(C Central, R Remote): lessentiel du modem ADSL. DSLAM Digital SubscriberLine Access Multiplexer : multiplexeur daccs ADSL chez loprateur Interface V : nom gnriqueADSL de linterface avec le rseau numrique de loprateur (exemple un rseau ATM +IP) Interface Tsm : nom gnrique de linterface entre le modem ADSL et lordinateur usager (branchement sur port USB ou sur port ethernet).

Int V (ATM)Int Tsm (USB,

Ethernet)

SparateurSplitter

Codec / Autocom

ATU-C(DSLAM)

Rseau numrique

SparateurSplitter

ATU-R

Tlphone

Ordinateur

Oprateur Abonn

92

Voies de communications(mdia)


93

IntroductionIntroductionIntroductionIntroduction Objectif du chapitre : apcifier les caractristiques des

cblages utiliss couramment dans lentreprise. Paires torsades. Fibres optiques. Cbles coaxiaux.

Les paires torsades Deux conducteurs en cuivre, isols. Enrouls de faon hlicodale autour de laxe

(lenroulement permet de rduire les inductions lectromagntiques parasites de lenvironnement).

Utilisation courante Rseaux tlphoniques. Rseaux locaux.

94

Paires torsades blindesPaires torsades blindesPaires torsades blindesPaires torsades blindesSTP "STP "STP "STP "ShieldedShieldedShieldedShielded TwistedTwistedTwistedTwisted Pairs"Pairs"Pairs"Pairs"

Fournies en cbles de 2 paires. Chaque paire est blinde. L'ensemble est galement blind. Possibilits importantes -> 500 Mhz. En fait diffrentes difficults.

Plus coteux l'achat et l'installation. Assez encombrant. Problmes poss par les courants dans les blindages lorsque les

appareils relis sont des potentiels diffrents.

Exemple dutilisation: Boucle IBM avec le connecteur DB9 ou le connecteur IBM UDC "Universal Data Connector" Performances exploites faibles en dbit => 16 Mb/s.

95

Paires torsades non blindesPaires torsades non blindesPaires torsades non blindesPaires torsades non blindesUTP "UTP "UTP "UTP "UnshieldedUnshieldedUnshieldedUnshielded TwistedTwistedTwistedTwisted Pairs"Pairs"Pairs"Pairs"

Fournies en cbles de 4 paires. Possibilits significatives (en dveloppement

permanent). Pour un cot raisonnable. Existence de diffrentes catgories de paires

UTP aux caractristiques trs normalises (normes EIA 568): Impdance caractristique. Influence d'une paire sur l'autre en db. Attnuation (en db).

96

Les catgories EIA568B "Commercial Les catgories EIA568B "Commercial Les catgories EIA568B "Commercial Les catgories EIA568B "Commercial BuildingTlcommunicationsBuildingTlcommunicationsBuildingTlcommunicationsBuildingTlcommunications""""

Cat 1: Anciennement recommande pour le tlphone (actuellement non recommande).

Cat 2: Anciennement recommande pour la boucle IBM 4Mb/s. (actuellement non reconnue).

Cat 3: Recommande pour les bandes de frquences jusqu 16 MHz. Utilisation typique pour le rseau Ethernet 10 Mbit/s.

Cat 4: Anciennement recommande jusqu 20 MHz typiquement pour la boucle IBM 16 Mbit/s.

Cat 5: Performance jusqu 100 MHz pour le rseau Ethernet 100 Mbit/s (actuellement non recommande).

Cat 5e: Recommande pour les performances jusqu 100 MHz pour Ethernet 100 Mbit/s et Ethernet Gigabit.

Cat 6, 6A: Performance jusqu 250 MHz (Ethernet Gigabit ou 10G). Cat 7: Performance jusqu 600 MHz (en fait quatre paires torsades

blindes STP). (Ethernet Gigabit ou 10G).

97

Cbles coaxiauxCbles coaxiauxCbles coaxiauxCbles coaxiaux Deux conducteurs concentriques: un conducteur

central le coeur, un matriau isolant de forme cylindrique, une tresse concentrique conductrice:

Meilleures caractristiques que les paires torsades(largeur de la bande passante et protection contre les rayonnements parasites).

Actuellement en perte de vitesse au profit des paires torsades ou des fibres.

Cur de cuivre

Isolant

Tresse mtallique

Gaine de protection

98

Fibres optiquesFibres optiquesFibres optiquesFibres optiques Fibre optique = guide de lumire.

Un cur transparent (plastique, verre) Entour d'une gaine puis une enveloppe Le cur a un indice de rfraction plus lev que la gaine pour

confiner la lumire

Systme de transmission fibre : Trois composants Conversion d'un signal lectrique en signal optique source de

lumire : Diode LED "Light Emitting Diode" ou Diode laser. Fibre optique : qui joue le rle dun guide dondes lumineuses. Dtecteur de lumire : photodiode de type PIN ("Positive Intrinsic

Negative") ou avalanche, qui restitue un signal lectrique.

Diffrents types de fibre Fibres saut dindice, gradient dindice, cristaux photoniques. Fibres multimodes, fibres monomodes.

Cur transparent Enveloppe

protectrice

Gaine

99

Avantages des fibres optiquesAvantages des fibres optiquesAvantages des fibres optiquesAvantages des fibres optiques Bande passante trs importante (de lordre de 1 GHz/km

=> dbit binaire trs important). Faible affaiblissement de lordre de 0,25 dB/km. Plusieurs dizaines de kilomtres entre amplificateurs. Peu sensible aux perturbations lectromagntiques Taux derreur trs faibles Utilisation dans des environnements difficiles (variation

de temprature...). Matire premire bon march. Lgret et faible volume qui permettent la pose de

tronons longs avec plusieurs fibres. Possibilit de multiplexage en longueur donde (WDM).

100

Problmes des fibres optiquesProblmes des fibres optiquesProblmes des fibres optiquesProblmes des fibres optiques Les raccordements (pissures optiques) restent dlicats

raliser sur le terrain et introduisent un affaiblissement. Les drivations ne peuvent seffectuer quau prix dune

perte de puissance importante (limitation de lutilisation de la fibre optique pour la diffusion).

Rgnration, amplification et commutation optique restent des sujets de recherche.

Malgr cela : Bande passante trs importante, affaiblissement trs bas,

=> Les liaisons optiques sont trs utilises.

101

Rseaux au niveau physique

Exemple du rseau tlphonique commut et des rseaux PDH, SDH


102

Introduction la transmission Introduction la transmission Introduction la transmission Introduction la transmission tlphonique numriquetlphonique numriquetlphonique numriquetlphonique numrique

La transmission numrique offre des performances suprieures la transmission analogique: Faible taux derreur des liaisons numriques. Les rpteurs

numriques, rgnrateurs de signaux, ... ne connaissent pas lesinconvnients des amplificateurs utiliss par les supports analogiques.

Les informations de type voix, images et donnes, reprsentes sous forme numrique peuvent facilement tre multiplexes sur un mme support de transmission.

Utilisation de la numrisation dans le Rseau Tlphonique Commut => RNIS Rseau Numrique Intgration de Services (bande troite): Canaux de communication B 64 Kb/s

103

MIC Modulation dImpulsion Code MIC Modulation dImpulsion Code MIC Modulation dImpulsion Code MIC Modulation dImpulsion Code PCM "Pulse code modulation"PCM "Pulse code modulation"PCM "Pulse code modulation"PCM "Pulse code modulation"

Une technique pour la transmission du son sans compression utilise par le tlphone (galement disques compacts audio, fichiers sons).

Le MIC se dfinit par trois caractristiques principales : Echantillonnage. Quantification. Codage.

Notion de codec (codeur/dcodeur): convertisseur dun signal analogique sonore en signal numrique et inversement.

104

MIC EchantillonnageMIC EchantillonnageMIC EchantillonnageMIC Echantillonnage Echantillonnage : le processus de choix des instants de

prise de mesure sur un signal continu (par exemple: la voix parle).

Bande passante vise : B=4000 Hz. Frquence dchantillonnage Nyquist : R = 2B = 8000

chantillons/s Priode : 1 chantillon/125s) chantillons sur 8 bits => Dbit binaire 64 Kb/s.

105

MIC QuantificationMIC QuantificationMIC QuantificationMIC Quantification Quantification :

le processus de conversion dune mesure dun signal continu en une valeur numriques entire.

Lamplitude entre deux valeurs voisines dfinit la prcision. Lerreur qui rsulte du processus de quantification est appel le

bruit de quantification.

tablissement de la correspondance effective Mesure du signal analogique sur 13 bits en Europe (14 bits aux USA). Fourniture dun nombre sur 8 bits Le plus simple serait une correspondance linaire: En fait on utilise une courbe semi-logarithmique garantissant une prcision relative constante (les petites valeurs sont quantifis avec 16 fois plus de prcision que les grandes).

En Europe : Loi A. Aux USA,Japon : Loi Mu.

106

MIC CodageMIC CodageMIC CodageMIC Codage

Codage: tape finale de reprsentation numrique des octets => Utilisation d'un codage de la valeur numrique quantifie.

En Europe: mthode ADI "Alternate Digital Inversion" 1 bit sur 2 invers : 0000 -> 0101

Aux USA : mthode ISC "Inverse SymmetricalCoding" Inversion par groupes de deux bits : 0011 -> 1100.

107

Autres procds de codage Autres procds de codage Autres procds de codage Autres procds de codage numrique de la voixnumrique de la voixnumrique de la voixnumrique de la voix

Techniques de compression pour un codage limitant la bande passante utilise => proprits de la voix humaine.

Modulation MIC diffrentielle (DPCM "Differential Pulse code modulation") On code la diffrence entre la valeur courante et la valeur prcdente Exemple DPCM : Si des carts entre chantillons de 16 incrments,

ou plus, sont trs peu probables alors un codage sur 5 bits est suffisant. Lorsque lcart est suprieur 16 incrments de quantification

lencodage utilise plusieurs chantillons pour rtablir la situation.

Modulation DELTA On code sur un seul bit chaque chantillon en indiquant s'il est plus

grand ou plus petit que le prcdent de une unit. Problmes de rtablissement en cas de variations rapides.

108

Rseau tlphonique : Rseau tlphonique : Rseau tlphonique : Rseau tlphonique : Fonctions de signalisationFonctions de signalisationFonctions de signalisationFonctions de signalisation

Sur tout rseau tlphonique, nombreuses fonctions de signalisation indispensables d'accs au rseau et d'administration (exemple : lusager dcroche, compose un numro, le prestataire taxe ...)

Rseau tlphonique ancien: signalisation dans la bande => problmes.

Rseau tlphonique numrique: un rseau numrique de signalisation (hors bande) utilise un protocole systme de signalisation n7) SS7 Signalling System 7

Terminal RNIS

Transit donnes

Canal B donnes

Canal B donnes

Canal D signal DSS1

Autocom Autocom

Transit signalisation

SS7

Canal D signal DSS1

Terminal RNIS

109

Les hirarchies de multiplexage Les hirarchies de multiplexage Les hirarchies de multiplexage Les hirarchies de multiplexage dans les rseaux tlphoniquesdans les rseaux tlphoniquesdans les rseaux tlphoniquesdans les rseaux tlphoniques

Ncessit du multiplexage : pour optimiser les supports Transport des circuits tlphoniques en multiplexage de circuits basse

vitesse 64 Kb/s sur des voies haut dbit. Un chantillon chaque 125 micro secondes => Trames de n chantillons

rptes chaque 125 micro secondes.

Rappel: deux grandes classes de techniques de multiplexage Multiplexage par Rpartition de Frquence (MRF ou FDM

"Frequency Division Multiplexing") une bande de frquence chaque signal transport => Solution ancienne

Multiplexage Rpartition dans le Temps MRT ("TDM TimeDivision Multiplexing") une tranche de temps chaque signal transport.

Les deux approches industrielles de multiplexage temporel. PDH Plesiochronous Digital Hierarchy SDH Synchronous Digital Hierarchy

110

Problmes poss par la transmission Problmes poss par la transmission Problmes poss par la transmission Problmes poss par la transmission haut dbit en continu: Verrouillagehaut dbit en continu: Verrouillagehaut dbit en continu: Verrouillagehaut dbit en continu: Verrouillage

Dtermination de l'emplacement des informations significatives Les infos multiplexes sont "trames": assembles dans des

trames de taille fixe les trames sont mises en continu. Exemple du multiplex T1 pour 24 voies tlphoniques MIC (tats-

Unis)=> Il faut pouvoir retrouver les trames en rception en prsence de multiples alas de transmission (bruits, dsynchronisations ...).

Notion de "verrouillage de trame": Une trame est dite "verrouille" pour le rcepteur s'il est correctement synchronis sur son dbut.

Voie 0

Dlimiteur de 1 bit (0, 1 en alternance)

Voie 1 Voie24

Trame de 193 bits

Voie 0 Voie 1 chaque 125 microseconde

Dlimiteur de 1 bit (0,1)

Dbit 1544 Kilobit/s

111

Problmes de synchronisation Problmes de synchronisation Problmes de synchronisation Problmes de synchronisation dhorlogesdhorlogesdhorlogesdhorloges

Diffrences de fabrication => Diffrences de frquence Les informations sont gnres avec des horloges qui ne peuvent

gnrer de manire parfaites des frquences identiques. Dfinition de tolrances sur les

Drive d'horloges ("Wander") La frquence d'une horloge dpend de la temprature et peut donc subir

des drives lentes ( l'chelle de plusieurs heures ou mme plus) autour d'un valeur moyenne.

La variation en frquence dune horloge par rapport une autre doit tre borne

Exemple: une horloge pour gnrer le multiplex PDH 2,048 Mb/s doit-tre plus ou moins 5 10-5 ou encore + - 50 ppm (parties par million).

112

Problmes de synchronisation Problmes de synchronisation Problmes de synchronisation Problmes de synchronisation dhorlogesdhorlogesdhorlogesdhorloges

Gigue ("Jitter") La frquence d'un signal peut prsenter des variations instantanes

(autour d'une frquence moyenne) lorsque des retards diffrents sont

introduits dans le traitement des signaux.

Dphasages Les signaux issus de lignes diffrentes prsentent des retards de

propagation lies la distance.=> Dphasages entre les signaux.

Dbits Les diffrents appareils intervenant dans une chane de transmission ne

traitent pas exactement les informations la mme vitesse.

Signal avec gigue

Signal sans gigue intervalles isochrones

113

Solutions de synchronisation Solutions de synchronisation Solutions de synchronisation Solutions de synchronisation dhorloges: techniques de justificationdhorloges: techniques de justificationdhorloges: techniques de justificationdhorloges: techniques de justification

Justification Positive, Nulle ou Ngative Deux sites relis par une voie haut dbit: Les horloges de A et B sont identiques => Justification nulle

Pas de justification: on rmet le mme nombre de bits L'horloge de A est plus rapide que celle de B => Justification

ngative Pour un nombre de bits donn arrivant en B de A, on doit en

renvoyer plus. L'horloge de A est plus lente que celle de B => Justification

positive Pour un nombre de bits donn arrivant en B de A on doit en

renvoyer moins.

114

Fonctionnement de la justificationFonctionnement de la justificationFonctionnement de la justificationFonctionnement de la justification Prsentation de la justification dans le cas dun seul bit : on ajoute

ou lon retranche un seul bitpar trame. CP: bit de contrle de justification positive CN: bit de contrle de justification ngative JP: bit de justification positive JN: bit de justificationngative

CP CN JP JN

Entte Charge Utile (n bits)

0 0JP JNCP CN

A A A ......... A A

Pas de justification

1 0JP JNCP CN

A A ......... A A

Justification positive ( B le site courant plus rapide)

10JP JNCP CNA A A ........ A A

Justification ngative ( B le site courant plus lent)

115

Utilisation des pointeursUtilisation des pointeursUtilisation des pointeursUtilisation des pointeurs

Situation du problme : Quand des trames successives sont soumises des justifications

successives de mme sens => Les dlimitations entre les zones transportes glissent

l'intrieur des conteneurs de charge utile

Utilisation de pointeurs. Un pointeur est associ la charge utile de la trame. Sa valeur ne change pas tant que la position relative de cette charge

utile dans la trame ne varie pas. Le dbut des informations significatives peut avancer ou tre retard

par rapport la valeur initiale => Modification du pointeur La charge utile peut flotter dans lespace allou dans les trames. Pointeur plac dans une entte protocolaire : le surdbit. Permettant daccder aisment (indirection) aux infos transportes.

116

Fonctionnement des pointeurs en Fonctionnement des pointeurs en Fonctionnement des pointeurs en Fonctionnement des pointeurs en SDHSDHSDHSDH

Remarque: Prsentation comme en SDH, la justification porte sur des octets et les trames ont une reprsentation matricielle.

On montre trois trames successives dans les deux cas de justification.

30(0)

30(-)

29(0)

30(0)

30(+)

31(0)

Pointeur

Pointeur avec indde justif

Pointeur dcrment

Surdbit Donnes

Justification NgativeHorloge locale plus lente

Dbut en 30 1

12

1

Surdbit

30

n

n+1

n n

n-1

n

1

1

1

Justification PositiveHorloge locale plus rapide

Donnes

30

29

117

Explications fonctionnement des Explications fonctionnement des Explications fonctionnement des Explications fonctionnement des pointeurspointeurspointeurspointeurs

Si lhorloge locale a une frquence plus faible que celle du site dorigine du signal transport: On associe au pointeur une indication de justification

ngative (-). Un octet de donne est retranch vers le surdbit. Dans la trame suivante la valeur du pointeur est

diminue de 1. Si lhorloge locale a une frquence plus leve

On associe au pointeur une indication de justification positive (+).

Un octet de bourrage est insr dans la charge utile. Dans la trame suivante le pointeur est augment de 1.

118

PDH "PDH "PDH "PDH "PlesiochronousPlesiochronousPlesiochronousPlesiochronous Digital Digital Digital Digital HierarchyHierarchyHierarchyHierarchy""""

Hirarchie numrique plsiochrone : solution maintenant un peu ancienne.

Solution de niveau physique et liaison : Modulation, synchronisation bit et trame en prsence de dlais de propagations et dcalages d'horloge (techniques de justification). Ralisant le multiplexage temporel de voies tlphoniques MIC (64kb/s).

Exemple de normes et de dbits :

TN4 E4

TN3 E3

TN2 E2

TN1 E1

Trame

G.7511920139264 Kb/s

G.75148034 368 Kb/s

G.741, G.7421208 448 Kb/s

G.704, G.706302 048 Kb/s

Avis CCITT Nb circuitsDbit

119

Exemple PDH : le multiplex E1 2 048 Exemple PDH : le multiplex E1 2 048 Exemple PDH : le multiplex E1 2 048 Exemple PDH : le multiplex E1 2 048 KbKbKbKb/s G704 (TN1)/s G704 (TN1)/s G704 (TN1)/s G704 (TN1)

Surdbit: Ncessaire au maintien et la rcupration du synchronisme: l'IT0

achemin dans le premier octet entte. Utilis en version multitrame il offre des possibilits de transmission

d'informations multiples et complexes.

Dbit utile: on a 30 voies tlphoniques MIC et une voie IT16 permettant l'acheminement de la signalisation pour les 30 voies.

Canal 0 Canal 1

Usager

Canal17

Signalisation

Canal30

Usager

Synchro

Fanion de 8 bits

32 IT (Intervalles)IT0 IT31IT16

120

G704G704G704G704Utilisation du Utilisation du Utilisation du Utilisation du surdbitsurdbitsurdbitsurdbit (IT0)(IT0)(IT0)(IT0)

En regroupant 16 trames (multi-trame) on dispose de 128 bits chaque 2 millisecondes utiliss pour de nombreuses fonctions: Une zone de verrouillage de trame pour dfinir le

dbut des trames (la synchronisation trame). Une zone pour la justification bit. Une zone pour des signaux d'alarme (en cas de

mauvais fonctionnement). Une zone de contrle de qualit : CRC-4. Des zones libres d'usage spcifiques (par exemple

caractre national).

121

Introduction aux rseaux SDHIntroduction aux rseaux SDHIntroduction aux rseaux SDHIntroduction aux rseaux SDHSynchronousSynchronousSynchronousSynchronous Digital Digital Digital Digital HierarchyHierarchyHierarchyHierarchy

Problmes de la hirarchie PDH Manque de flexibilit de la hirarchie plsiochrone: pour accder

une donne dans un multiplex il faut dmultiplexer tous les niveaux. Dveloppement partir de 1980 dune nouvelle technologie: SONET Synchronous Optical Network (Bellcore) => SDH.

Originalit synchrone : tous les noeuds dun rseau utilisant la hirarchie numrique synchrone sont synchroniss Horloges de rfrence dune prcision spcifie 10-11. On a encore des drives sensibles (utilisation trs haut dbit).

Originalit pointeurs : la technique des pointeurs Permet de compenser les problmes de variation de frquence du signal Mais aussi d'accder directement aux donnes l'intrieur des trames

par des mcanismes d'indexation simples ...

122

Exemple STMExemple STMExemple STMExemple STM----1 1 1 1 """"SynchronousSynchronousSynchronousSynchronous Transport ModuleTransport ModuleTransport ModuleTransport Module 1"1"1"1"

Multiplex primaire de la hirarchie SDH Trame de base constitue de 2430 octets mis toutes les 125 s, soit

155,520 Mb/s. Organise en 9 ranges de 270 octets.

Dans une trame STM-1, les informations sont places dans des conteneurs qui peuvent tre vus comme une structure hirarchise de groupage. Le conteneur + son surdbit forment un conteneur virtuel (VCn). STM1 -> Un conteneur VC4 ou plusieurs conteneurs plus petits: VC-1 (1,544 2,

048 Mb/s), VC-3 (34,368 44,736 Mb/s).

9 octets 261 octets

9 ranges

Surdbit de section (SOH) (5,184 Mb/s)

Unit Administrative (UA) 150,336 Mb/s

.........

pointeur

123

Conclusion SDHConclusion SDHConclusion SDHConclusion SDH Utilisation de SDH trs importante et trs varie

Pratiquement toutes lesTransmissions longue distance. Rseaux tlphoniques (RTC et mobiles) Transport de cellules ATM,de paquets IP (IP sur SDH). Niveau physique pourEthernet 10 Gigabits/s.

Construction darchitectures de rseaux SDH Avec des rpartiteurs, des brasseurs, des multiplexeurs. Topologie en boucle SDH privilgie.

La hirarchie SDH est encore en dveloppement.

20 Gb/sSTM-128 (OC384)

40 Gb/sSTM-256 (OC768)

STM-64 (OC192)

STM-16 (OC48)

STM-4 (OC12)

STM-1 (OC3)

Trame

9953,280 Mb/s

2488,320 Mb/s

622,080 Mb/s

155,520 Mb/s

Dbit

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Chapitre Physique