41
INTRODUCTIONAUX TELECOMMUNICATIONS Pr. Rachid EL KOUCH 0 I N T R O D U C T I O N AUX TELECOMMUNICATIONS (PARTIE RESEAU FIXE) Pr. Rachid EL KOUCH INTRODUCTIONAUX TELECOMMUNICATIONS Pr. Rachid EL KOUCH 1 S S o o m m m m a a i i r r e e P P a a r r t t i i e e I I H H i i s s t t o o i i r r e e d d e e s s t t é é l l é é c c o o m m s s : : N N o o t t i i o o n n s s d d e e r r é é s s e e a a u u x x d d e e s s T T é é l l é é c c o o m m m m u u n n i i c c a a t t i i o o n n s s P P a a r r t t i i e e I I I I P P r r i i n n c c i i p p e e d d e e l l a a C C o o m m m m u u n n i i c c a a t t i i o o n n H H u u m m a a i i n n e e P P a a r r t t i i e e I I I I I I L L e e R R é é s s e e a a u u T T é é l l é é p p h h o o n n i i q q u u e e C C o o m m m m u u t t é é ( ( R R . . T T . . C C . . ) ) P P a a r r t t i i e e I I V V S S t t r r u u c c t t u u r r e e d d e e s s r r é é s s e e a a u u x x d d e e s s T T é é l l é é c c o o m m m m u u n n i i c c a a t t i i o o n n s s A A n n n n e e x x e e D D é é c c i i b b e e l l : : M M e e s s u u r r e e s s e e t t C C a a l l c c u u l l s s

Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 0

I N T R O D U C T I O N AUX TELECOMMUNICATIONS

(PARTIE RESEAU FIXE)

Pr. Rachid EL KOUCH

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 1

SSoommmmaaiirree

PPaarrttiiee II HHiissttooiirree ddeess ttééllééccoommss:: NNoottiioonnss ddee rréésseeaauuxx ddeess TTééllééccoommmmuunniiccaattiioonnss PPaarrttiiee IIII PPrriinncciippee ddee llaa CCoommmmuunniiccaattiioonn HHuummaaiinnee PPaarrttiiee IIIIII LLee RRéésseeaauu TTéélléépphhoonniiqquuee CCoommmmuuttéé ((RR..TT..CC..)) PPaarrttiiee IIVV SSttrruuccttuurree ddeess rréésseeaauuxx ddeess TTééllééccoommmmuunniiccaattiioonnss AAnnnneexxee DDéécciibbeell :: MMeessuurreess eett CCaallccuullss

Page 2: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 2

PPaarrttiiee II

HHiissttooiirree ddeess ttééllééccoommss

NNoott iioonnss ddee rréésseeaauuxx

ddeess TTééllééccoommmmuunniiccaatt iioonnss

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 3

INTRODUCTION AUX TELECOMS : HISTORIQUE

I- Histoire des télécoms

1- Le problème de la portée La grande difficulté du téléphone a été sa portée. Rappelons que la transmission télégraphique se faisait sur un seul fil avec retour du courant par la terre. En reproduisant, pour le signal analogique, ce qui avait été fait pour les signaux numériques du télégraphe, on ne pouvait pas dépasser quelques kilomètres de portée, alors que le télégraphe pouvait porter à des dizaines de kilomètres. Au-delà de cette distance, le signal téléphonique était en effet couvert par une friture épouvantable.

On doit à Carty, un jeune télégraphiste de 18 ans, la découverte du principe de la transmission en mode différentiel sur deux fils. Avec la transmission différentielle, des portées de quelques centaines de kilomètres devenaient réalisables, surtout depuis qu'en 1900 le mathématicien Puppin ayant compris qu’en insérant tous les 1,8 km des bobines en série dans la ligne, on pouvait diminuer l'affaiblissement dû à la capacité parasite répartie. Mais bien sûr, il n'était toujours pas possible d’établir des communications téléphoniques transcontinentales.

2- Le télégraphe Que ce soit à l’aide de signaux visuels ou de signaux sonores, la communication à distance s’est imposée comme un besoin et une nécessité pour l’homme d’assurer une transmission rapide de l’information. C’est ainsi que naît le premier réseau de communication il y a plus d’un siècle. À cette époque, les pouvoirs centraux avaient besoin d’un système de communication assurant la rapidité et la discrétion de la transmission des informations. C’est dans ce contexte que Claude Chappe (1763-1805) présente, à la tribune de l’Assemblée législative en 1792, son télégraphe optique.

La ligne se compose de deux stations terminales, entre lesquelles sont placées des stations intermédiaires. À leur sommet est installé un mât sur lequel pivotent des bras de bois qui peuvent prendre différentes positions. Le système de communication de Chappe réside dans un code préétabli de ces positions. Cet assemblage constitue le premier réseau de télécommunications !

Le télégraphe électrique, lui, est le fruit de plusieurs innovations, recherches et expérimentations. Parmi les plus fondamentales, la pile, mise au point par Alessendro Volta en 1800, pose les bases des techniques électriques. Puis en 1820, Oersted, Ampère et Arago découvrent l’électroaimant et montrent que l’électricité peut être utilisée pour la communication. Enfin, Morse, par le biais d’un code simple qui utilise la variation du rythme des impulsions du courant électrique pour traduire une information, réalise, en 1844, la première liaison de télégraphie électrique entre Washington et Baltimore. Par la suite, le télégraphe connaît un grand développement, notamment grâce à l’ingénieur français Baudot qui, à partir du principe du temps partagé, apporte une plus grande rapidité de transmission.

3- Le télégraphe parlant, ou téléphone La transmission numérique (le télégraphe) existait donc bien avant la transmission analogique. Alors que l’on savait transmettre des signaux télégraphiques à travers les océans, on ne savait toujours pas transmettre la voix de l’autre côté de la rue. De nombreux chercheurs eurent l’intuition du téléphone. Bourseul démontre, en 1854, que les vibrations de la voix humaine peuvent être transmises. En Allemagne, Reis réussit à

Page 3: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 4

transmettre de la musique. Mais c’est l’opiniâtreté d’un professeur pour enfants malentendants qui a permis de découvrir les principes de la transmission analogique.

Alexandre Graham Bell dépose son brevet, le 14 février 1876. Le système est fondé sur le principe de l’induction électromagnétique. Les vibrations communiquées par la voix à la membrane du transmetteur entraînent une variation du flux magnétique d’un barreau aimanté, ce qui provoque des courants électriques, dits d’induction. Theodore Vail aida Bell à commercialiser le téléphone; il transformera la petite compagnie Bell Telephone en une immense société et il peut être considéré comme le véritable inventeur de l’organisation de la téléphonie en tant que service public et de l’organisation générale des services publics en monopoles, publics ou privés, contrôlés par une autorité. Ce type d’organisation durera jusqu’au 1er janvier 1984, date à laquelle un juge américain décida de démanteler le Bell System, ce qui provoqua la dérégulation dans le monde entier. Néanmoins, l’inventeur officiel n’est pas Graham Bell mais Antonio Meucci, qui a reçu le crédit officiel de l’invention du téléphone en 2002. Il avait en effet déposé le brevet dès 1871, mais celui-ci avait expiré en 1874, faute de moyens.

4- La naissance de la radio En 1870, Maxwell démontre que les ondes électromagnétiques voyagent aussi bien dans le vide que dans la matière, à la vitesse de la lumière. Il ouvre la voie aux futures découvertes en radiotélégraphie, en radiotéléphonie puis, plus tard, en radiodiffusion. Hertz prolonge l’idée de Maxwell et montre, en 1887, comment fabriquer des ondes... hertziennes bien entendu ! En 1890, Branly, professeur de physique à l’Institut Catholique de Paris, bien connu des ISEPiens (au moins de nom!), découvre les propriétés de la limaille de fer et invente le cohéreur, appareil qui détecte les ondes électromagnétiques. En 1892, à Oxford, Lodge perfectionne le cohéreur de Branly et parvient à émettre à quelques dizaines de mètres. L’année suivante, le russe Popov met au point un récepteur amélioré grâce à une antenne verticale. En 1894, Marconi tente ses premières expériences. Son idée est de reprendre les ondes hertziennes pour transmettre des signaux. En 1895, il réussit, à Bologne, la première transmission radiotélégraphique sur plusieurs centaines de mètres, au-delà de la ligne d’horizon. En juillet 1897, son système est breveté. En 1897 également, Eugène Ducretet réussit la première liaison entre la tour Eiffel et le Panthéon. En 1899, il effectue la première liaison à travers la Manche.

Cependant, le débit des informations est faible et, même à courte distance, la réception est très mauvaise. Après améliorations, la première liaison transatlantique est établie entre les Cornouailles et Terre-Neuve à la fin de l’année 1901. Puis Fleming, en 1904, dépose le brevet d’une lampe à deux électrodes détectant les ondes électromagnétiques.

Deux ans plus tard, Forest améliore la sensibilité de ce récepteur en ajoutant une troisième électrode. Cette lampe permet d’amplifier les signaux de faible intensité. Cette invention, la triode, permet des liaisons longue distance de bonne qualité en téléphonie. Lorsque la guerre de 1914 se termine, la production de matériel de TSF est déjà industrialisée et la qualité améliorée des transmissions permet d’offrir au grand public un nouveau média: la radio. En 1931, ce sera au tour de la télévision d’apparaître en France.

5- Dans l’espace Les progrès techniques accomplis au cours des années 1950-1960 permettent au téléphone, un siècle après le télégraphe, de traverser à son tour l’Atlantique. Le premier câble transatlantique est installé en 1956. À la même époque on envisage la transmission de communications téléphoniques par satellite. Après plusieurs expériences menées par les américains au cours des années 1950, un premier satellite de télécommunications (de

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 5

défilement) est lancé en 1962 : Telstar. En juillet 1962, les premiers échanges d’images ont lieu entre Andover, aux États Unis, et le CNET (Centre National d’Études des Télécommunications) à Pleumeur-Bodou, en Bretagne. Peu après, on inaugure les communications téléphoniques intercontinentales via satellites. À partir de 1965, sont lancés des satellites géostationnaires. L’ère des télécommunications spatiales et de la mondiovision est désormais ouverte. En 1984, le premier satellite de télécommunications français Télécom 1A est lancé.

6- Les réseaux L’invention de Bell ne permettait que des liaisons spécialisées point à point. Pour donner à un abonné l’accès à de nombreux correspondants, il faut des centraux de commutation et organiser un vrai réseau téléphonique.

En 1878, un premier standard téléphonique commercial reliant 21 abonnés est mis en service, aux Etats-Unis. Au début, les opérateurs sont des garçons, anciens télégraphistes. Très rapidement, on préfère confier cette tâche à des femmes qui ont en général, compte tenu de l’éducation de l’époque, une façon plus polie de s’exprimer et sont plus disciplinées (et toc !). En réalité, ce sont des motifs économiques qui ont motivé une telle mutation, puisque les femmes étaient bien moins rémunérées que leurs homologues masculins... À l’aube du 20ème siècle, le téléphone devient le signe de la modernité. Il envahit les bureaux et modifie considérablement la vie quotidienne à la ville comme à la campagne.

Le brevet de la modulation par impulsions codées est déposé en France en 1938. Ce type de modulations élimine presque complètement le bruit. Dans les années 1950, Claude Shannon établit la théorie de l’information et les idées théoriques sur la communication numérique sont développées. Mais toutes ces idées restent cantonnées à des systèmes très coûteux à cause de la technologie électronique à lampes.

En 1947, William Shokley, John Bardeen et Walter H. Brattain, des Bell Labs, inventent le transistor. La création du premier micro-processeur, en 1971, permet la miniaturisation des matériels informatiques et leur pénétration dans les réseaux de télécommunications. Au cours des années 1970, les ingénieurs du CNET et de LMT (Le Matériel Téléphonique) sont les premiers au monde à remplacer les matrices de commutation analogiques par des matrices numériques. La numérisation permet de véhiculer simultanément plusieurs communications sur une même ligne et assure également l’intégration des services, en transmettant sur une même ligne des informations de natures différentes : voix, image, écrit, données. En 1981, à Biarritz, était expérimenté le visiophone ; cette même année, la fibre optique est testée comme support de transmission. Disposant d’un réseau bien implanté et techniquement performant, il est désormais possible de proposer autour du téléphone une gamme étendue de produits et de services nouveaux. C’est ainsi que la France propose dès la fin des années 1980, des connexions numériques sur tout son territoire et commercialise, sous le nom de Numéris, le premier Réseau Numérique à Intégration de Services (RNIS).

Cette année-là toujours, le CCITT (Comité Consultatif International Télégraphique et Téléphonique) définit le modèle OSI (Open Systems Interconnection) à 7 couches pour mettre un peu d’ordre dans la jungle des protocoles propriétaires de transmissions.

De la convergence des télécommunications et de l’informatique, naît la télématique et, en 1983, le Minitel. Sa mise en service a permis d’initier les Français à la communication électronique devant un écran et un clavier. Son mode de fonctionnement est relativement simple : il va chercher de l’information sur un serveur, information ensuite rapatriée sur un écran. Parallèlement se développait, dans la communauté scientifique et par extension, dans le

Page 4: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 6

monde universitaire américain, le réseau ARPAnet (Advanced Research Project Agency network), mettant en relation plusieurs ordinateurs répartis sur plusieurs sites et permettant l’échange de courriers électroniques... En 1971, la mise au point du protocole TelNet ouvre la voie à une extension du réseau, puis le protocole de transfert de fichier FTP (File Transfer Protocol) permet de mettre en commun différents fichiers sur plusieurs types de machines.

Les recherches sur la commutation de paquets, lancées aux Etats Unis par la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), aboutissent à la définition du « Transmission Control Protocol » (Vinton Cerf...) qui est à l’origine des protocoles TCP/IP. Un Internet est alors défini comme un ensemble de réseaux interconnectés et l’Internet en tant que tel se définit comme l’ensemble des réseaux interconnectés à l’aide du protocole TCP/IP. En 1990, au CERN, laboratoire européen de physique des particules à Genève, deux ingénieurs créent le WWW (World Wide Web), la branche multimédia de l’Internet. Trois ans plus tard, des étudiants de l’Université de l’Illinois mettent au point un programme graphique simplifiant l’emploi de l’Internet : avec une souris, on pointe sur des icônes...

7- Les communications mobiles Cas International : Dans les années 1980, de multiples systèmes nationaux de radiocommunications avec des terminaux mobiles sont mis au point au Japon, en Italie, en Allemagne, aux Etats-Unis, en Norvège – Suède - Finlande, etc. En France, l’opérateur national France Telecom est alors en situation de monopole; en 1986, il fait développer le système Radiocom 2000. Pour favoriser la croissance de la radiotéléphonie par la concurrence, une autorisation d’exploitation est accordée en décembre 1987 à un second opérateur: la Société Française de Radiotéléphone SFR. Un second réseau est donc développé en France, commercialisé sous le nom de "Ligne SFR".

À leur apogée en août 1994, en France ces deux réseaux totalisaient 460 000 abonnés, soit un taux de pénétration de 0,83%. Ce taux était tout à fait modeste en comparaison des autres pays européens (8% dans les pays nordiques). Dès le milieu de l’année 1995, le système de deuxième génération GSM, numérique, supplantera les réseaux analogiques en France. Les principales différences entre les systèmes de première génération et les systèmes de deuxième génération sont les suivantes :

• l’utilisation d’une modulation numérique dans les systèmes de deuxième génération, • la montée dans les fréquences utilisées pour les systèmes de deuxième génération, qui

permet l’implantation de systèmes à plus haute densité, • l’utilisation d’une bande de fréquences communes à plusieurs pays voisins, qui fut

libérée en 1982 par la CEPT (Conférence Européenne des Postes et Télécommunications),

• un accès multiple à répartition dans le temps TDMA (GSM) ou dans les codes CDMA (IS-95) pour les systèmes de seconde génération, et non plus en fréquence comme pour les systèmes de première génération,

• une normalisation, par l’ETSI (European Telecommunications Standards Institute) en ce qui concerne l’Europe, des systèmes de deuxième génération, qui permet aux différents réseaux nationaux de s’interconnecter.

L’origine du GSM remonte à 1982 quand la CEPT crée un groupe d’étude, le Groupe spécial Mobile - l’acronyme GSM sera réinterprété plus tard - qui a pour rôle de spécifier un système cellulaire européen pour 1990. En France, ce groupe d’étude est présent au CNET où est lancé le projet MARATHON : Mobiles ayant Accès au Réseau des Abonnés par Transmission

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 7

Hertzienne Opérant en Numérique. En 1987, le GSM entérine le choix de la transmission numérique avec multiplexage temporel et fréquentiel ; le type de modulation, le codage de canal et le codage de la parole sont également choisis et permettent de fixer les bases nécessaires à une élaboration rapide des spécifications. En mars 1991, un arrêté ministériel donne l’autorisation aux deux opérateurs français des réseaux analogiques, France Telecom et SFR, de déployer un réseau GSM. Les premiers réseaux pilotes ouvrent à la fin de l’année 1991 et dès 1992, des réseaux ouvrent dans toute l’Europe avec la référence au sigle GSM qui perd alors sa signification française pour l’appellation nettement plus évocatrice de « Global System for Mobile communications ». En 1991, les spécifications GSM sont adaptées de façon mineure pour permettre de développer des systèmes dans la bande des 1800 MHz. Ces systèmes sont désignés par le terme DCS 1800, Digital Cellular System. En septembre 1994, Bouygues Telecom est sélectionné pour déployer un réseau DCS 1800 sur les grandes villes de France. Le réseau ouvre commercialement en mai 1996.

Alors que les deux types de réseaux GSM 900 et DCS 1800 imposaient l’utilisation de terminaux différents, on voit apparaître sur le marché des terminaux bi-bandes GSM 900/DCS 1800. Dès lors, en 1999, l’Autorité de Régulation des Télécommunications décide de mettre à la disposition des trois opérateurs français des fréquences supplémentaires dans la bande DCS 1800 pour leur permettre de faire face à la forte croissance du marché et de permettre à Bouygues Telecom de disposer de fréquences GSM 900 là où elles sont le plus utiles, à savoir en zones rurales. Dans le monde, on comptait environ 22 0 millions d’abonnés GSM-DCS en novembre 1999 et plus de 400 millions en 2001. Début 2004, il y a plus d’un milliard d’abonnés mobiles (toutes technologies confondues) ; en septembre 2005, il y en a 2 milliards. En France, en octobre 2001, le nombre d’abonnés mobiles (34,6 millions) dépasse le nombre d’abonnés fixes. En 2005, les 3 opérateurs gèrent au total 45 millions d’abonnements, tandis que dans les pays scandinaves, le taux de pénétration dépasse 100 % ! Bien que concurrencé par le PDC et le PHS au Japon, l’AMPS, l’IS-136 ou l’IS-95 en Amérique et en Asie, le succès du GSM-DCS est tel qu’il reste une référence au niveau mondial tant sur le plan des concepts que du vocabulaire : le système a été formidablement conçu et de manière collective. Les services de voix, de données, de fax, de messagerie, etc. sont proposés, et aujourd’hui les réseaux mobiles sont les seuls réseaux multi-constructeurs complètement interopérables. Comme le souligne Claude Rigault, de l’ENST, « le GSM est une vraie Killer Application en ce sens qu’il transforme la façon dont l’homme travaille. Avant le GSM, l’homme travaillait en boucle ouverte, sans possibilité de correction. Il ne cessait d’aller à des rendez-vous où l’autre ne pouvait venir, de se heurter à des portes dont il n’avait pas le code. Depuis le GSM, l’homme travaille en boucle fermée, il peut corriger en temps réel sa fonction d’erreur ». Les normes du GSM ont évolué afin de permettre aux abonnés de se connecter à des services de données à de plus hauts débits. Dans l’ordre chronologique, les évolutions furent les suivantes :

• Tout d’abord un service HSCSD (High Speed Circuit Switched Data) fut défini. Ce service, fonctionnant en mode circuit comme le GSM, permet aux mobiles de transmettre et de recevoir des données jusqu’à un débit théorique de 57,6 kbits/s.

• Puis le WAP (Wireless Application Protocol, spécifié en 1998) a fait son apparition, avec le succès que l’on connaît, permettant au mobile de se connecter à l’Internet grâce à un nouveau langage applicatif, dérivé de la syntaxe HTML. Le standard japonais i-Mode utilise quant à lui un sous-ensemble du HTML destiné à fonctionner sur des navigateurs mobiles allégés. Il fut introduit sur le marché japonais par l’opérateur NTT DoCoMo en février 1999 et remporta un vif succès.

Page 5: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 8

• Enfin l’accès paquet, offert dans un premier temps par le service GPRS (General Packet Radio Service), permet d’atteindre des débits théoriques de 170 kbits/s, mais en pratique de l’ordre de 60 kbits/s pour les abonnés.

Dans un deuxième temps, l’EDGE (Enhanced Data for GSM Evolution), a été défini de manière à permettre une transmission des données environ 3 fois plus rapide que le GPRS, c’est-à-dire théoriquement plus de 400 kbits/s. Depuis 1985, l’UIT (Union Internationale des Télécommunications) réfléchissait à un système de troisième génération (3G), initialement appelé FPLMTS (Futur Public Land Mobile Telephone System), puis IMT 2000 (International Mobile Telecommunications). L’idée fondatrice du système 3G était d’intégrer tous les réseaux de deuxième génération du monde entier en un seul réseau et de lui adjoindre de réelles capacités multimédia. Le principe du système est souvent résumé dans la formule anyone, anywhere, anytime, signifiant que chacun doit pouvoir joindre ou être joint n’importe où et n’importe quand. Pourtant, à l’issue d’une féroce bataille technologique, juridique et politique, ce sont trois normes différentes qui composent le paysage technologique et industriel de la 3G dans le monde. Ces normes sont les suivantes : le WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), le CDMA2000 et le TD-SCDMA (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access). La norme WCDMA est développée par le 3GPP (3G Partnership Project) dont fait partie l’ETSI et a donné naissance au réseau UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) que l’on connaît en France. Le standard CDMA2000, aussi connu sous le nom de IS-2000 constitue une évolution du CDMA-One (IS-95). L’avantage principal du CDMA2000 sur le W-CDMA réside dans sa compatibilité avec les réseaux 2G de même technologie, ce qui a largement facilité la conversion des abonnés 2G en utilisateurs 3G sur certains marchés (Corée et Japon en particulier). La norme TD-SCDMA (Time Division Synchronous Code Division Multiple Access) est le résultat d’une bataille politique. Premier marché mondial pour les communications mobiles, la Chine a encouragé ses industriels à former une alliance avec les autorités du pays pour promouvoir une norme 3G domestique. Le premier service 3G à être lancé fut supporté par un réseau CDMA2000 en octobre 2000 par SK Telecom en Corée du Sud, suivi un an plus tard par l’opérateur japonais NTT DoCoMo avec son service FOMA (Freedom Of Multimedia Access, norme WCDMA). En mai 2005, environ 150 opérateurs dans 66 pays proposaient déjà à leurs abonnés des services 3G, dont une soixantaine d’opérateurs de services WCDMA. Tous réseaux confondus (WCDMA et CDMA2000), on comptait près de 180 millions d’utilisateurs de services 3G dans le monde à la fin du premier trimestre 2005, dont quelques 25 millions pour la norme WCDMA. En ce qui concerne la répartition géographique des utilisateurs, c’est l’Asie qui tire la croissance de ce marché avec près de 30 millions de clients au Japon et autant en Corée du Sud. À l’heure où d’autres technologies radios comme WiFi1 (Wireless Fidelity) et Wimax2 (Worldwide Interoperability for Microwave Access), mettent en avant leurs qualités, les enjeux de ces évolutions, appelées déjà parfois 3.5G, apparaissent incontournables pour l’avenir des opérateurs de télécommunications mobiles tels que nous les connaissons aujourd’hui. Cas National (Maroc) Dans une étude qui a faite par l’ANRT et la SNRT au niveau du séminaire ANFR – CRR, Paris, 12 septembre 2003 sur la Conférence Régionale de Radiocommunications (CRR-04/05), spécialement pour le cas du Maroc, ils ont précisé que le Maroc appartient à deux Zones de radiodiffusion : Européenne et Africaine et que le Maroc est régi par les Plans ST61 et GE89, avec une particularité de la bande utilisée par le Maroc: la bande 162 – 174 MHz qui est également attribuée à la radiodiffusion au Maroc. Cependant, cette situation a créé un

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 9

décalage des canaux attribués au Maroc dans les Plans par rapport aux canaux des autres pays. Ce qui a ramené le Maroc a répondre favorablement à la révision des Plans de ST-61 et GE-89. En cette date de Septembre 2003, ces deux responsables marocains ont précisé également que le Maroc dispose seulement de deux Chaînes de télévision: RTM et 2M, qui exploitent les bandes III et IV. Bandes TV analogique terrestre utilisées : Importante utilisation de la bande la bande III : 162 – 230 MHz (M4 – M11). Usage moins intensif dans les bandes IV et V : 470 – 862 MHz.

Systèmes utilisés : B / PAL en VHF : Largeur du canal en VHF : 7 MHz. G / PAL en UHF : Largeur du canal en UHF : 8 MHz.

TV analogique en bandes III, IV et V : Situation en Bande III : 23 émetteurs de grande puissance (≥ 10 Kw). 69 émetteurs de moyenne puissance (entre 100w et 10 Kw). 69 émetteurs de moyenne puissance (entre 100w et 10 Kw). 84 émetteurs de faible puissance (< 100 w). 84 émetteurs de faible puissance (< 100 w).

Situation en bandes IV et V : 7 émetteurs de grande puissance (≥10 Kw). 8 émetteurs de moyenne puissance (entre 100w et 10 Kw). 59 émetteurs de faible puissance (< 100 w).

Lourds investissements en analogique : il va y avoir encore des projets, au minimum, jusqu’à 2010. Ces projets concernent :

- la TV analogique par satellite : Usage de capacités satellitaires pour le transport et la diffusion.

- TV numérique par satellite : Diffusion des programmes TV sur des bouquets numériques.

D’un point de vu paysage réglementaire de la radiodiffusion • Jusqu’à 2002 : Monopole de l’État en matière de radiodiffusion (sonore et télévisuelle), visuelle), depuis 1924. •10 septembre 2002 : Suppression du monopole de l'État en matière de radiodiffusion et de télévision (décret-loi). •31 août 2002 : Création de la Haute Autorité de la Communication Audiovisuelle (HACA) (Dahir) composée de: • Conseil Supérieur de la Communication Audiovisuelle (CSCA); L e CSCA est constitué de 9 Membres • Direction Générale de la Communication Audiovisuelle. • ANRT reste gestionnaire du spectre en totalité, y compris pour les usages de radiodiffusion. De nombreuses demandes de licence pour la radiodiffusion (essentiellement sonore) ont été déposées au Ministère de la Communication. •Attributions du CSCA:

� Veille au respect des lois et règlements applicables à la communication audiovisuelle;

Page 6: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 10

� Instruit les demandes d'autorisation de création et d'exploitation des entreprises de communication audiovisuelle ;

� Accorde les autorisations d'utilisation des fréquences radioélectriques qui ont été assignées par l'ANRT ;

� En cas de besoin, le CSCA peut créer une commission de coordination avec l’ANRT pour les questions liées à la gestion et au contrôle du spectre des fréquences ;

� Approuve et contrôle le respect, par les entreprises de communication audiovisuelle, du contenu des cahiers de charges.

Réflexions pour la CRR-04/05 : Pour le DVB-T: • Norme DVB-T dans les bandes III, IV et V. – Le but étant de faciliter la coordination et la planification dans la même zone ou la même région ; – Alignement dans la bande 174 – 230 MHz (dégagement de la bande 162 –174 MHz par la radiodiffusion). –Ne pas introduire le numérique dans le court-terme n’empêcherait pas une planification en numérique. •La CRR devra assurer la protection des assignations analogiques existantes et planifiées et tenir compte des spécificités des PM existantes et planifiées et tenir compte des spécificités des PMA et PVD. • La conversion analogique / numérique dans l’avenir serait peut-être difficile ; • Il serait peut-être difficile d’introduire des stations numériques sans éteindre l’analogique ; • Simulcast dans les grandes villes ; • Prise en compte de la transition au numérique à moyen et à long terme dans les plans d’investissement. Pour le T-DAB: Position conforme à celle de l’ASBU : pas de T-DAB dans la bande III : • Les résultats des études du Groupe d’action GA-6/8 ont montré que le partage de la bande III entre le T-DAB et le DVB-T est difficile.

8- Téléphonie mobile La téléphonie mobile désigne toute l'infrastructure de télécommunication permettant d'utiliser des téléphones portables (que l'on appelle également téléphone mobile, téléphone cellulaire on encore NATEL en Suisse), permettant de téléphoner presque partout. Cette technologie, notamment grâce aux progrès constant de l'électronique, s'est considérablement développée auprès du grand public ces dix dernières années, supplantant même dans certains pays (scandinaves principalement) le téléphone fixe. La téléphonie mobile est fondée sur la radiotéléphonie, c'est-à-dire la transmission de la voix à l'aide d'onde radio (fréquences dans la bande des 900 et 1 800 MHz) entre une base relais qui couvre une zone de plusieurs dizaines de kilomètres de rayon et le téléphone mobile de l'utilisateur. Les premiers systèmes mobiles fonctionnaient en mode analogique. Les terminaux étaient de taille importante, seulement utilisable dans les véhicules automobiles où ils occupaient une partie du coffre et profitait de l'alimentation électrique du véhicule. Les systèmes mobiles actuels fonctionnent en mode numérique (la voie est échantillonnée, numérisée et transmise sous forme de bits) et, les progrès de la microélectronique ont permis de réduire la taille des téléphones mobiles à un format de poche. Les bases de transmission sont réparties sur le territoire selon un schéma de cellules, chaque base utilise un groupe de fréquences différent de ses voisines, les mêmes fréquences ne sont réutilisées qu'a une distance suffisante afin de ne pas créer d'interférences.

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 11

Les systèmes mobiles sont standardisés pour être compatibles entre les réseaux des différents pays et s'interconnecter avec les réseaux de téléphonie fixe. Il existe dans le monde deux grands standards de systèmes mobiles, le standard IS41 d'origine américaine (norme ANSI-41) et le standard GSM, défini dans l'Europe par l'ETSI, le plus répandu. Pour savoir sur quelle base diriger un appel entrant, le réseau mobile échange périodiquement avec les téléphones mobiles des informations sous forme de messages de signalisation.

II- L'électronique 1- Lee de Forest, la triode et les répéteurs Il fallait, pour les liaisons téléphoniques transcontinentales, inventer l'amplification électronique. Les premiers pas dans cette direction sont faits par Edison avec la découverte de la thermo-émission conduisant aux diodes à tubes. Mais c'est Lee de Forest qui découvre en 1906 le contrôle de la thermo-émission par la charge d’espace créée par une grille, dans la triode. Toutefois, les ingénieurs n'arrivent pas à maîtriser le dispositif. Arnold, un élève de Milikan, ainsi que Langmuir, comprennent qu'il faut faire le vide dans la triode. Les progrès sont alors très rapides, la société Bell développe des répéteurs. La première liaison téléphonique transcontinentale est réalisée en 1915 à l'occasion de la foire California-Pacific qui marque la renaissance de San Francisco après la terrible catastrophe du tremblement de terre. Le défi suivant sera la téléphonie transocéanique. Mais, alors que le premier câble transocéanique télégraphique est posé en 1858, ce n'est qu’un peu moins de 100 ans plus tard, en 1956, que l’on réussit à poser le premier câble téléphonique transocéanique. En attendant que ce problème extrêmement difficile de téléphonie transocéanique par câble soit résolu, on fait appel à la radio pour la communication intercontinentale.

2- De la radio à la télévision Prédites par Maxwell en 1864 dans son célèbre article A dynamic theory of the electromagnetic field, les ondes électromagnétiques sont mises en évidence par les expériences de Heinrich Hertz en 1887, que mon professeur de physique de terminale reproduisait devant nous ! Dès 1896, Marconi, à Pontecchio, invente les antennes et, la même année, le russe Popov à Saint Petersbourg transmet le premier message radio: « Heinrich Hertz » ! La communication télégraphique par radio se développe avec des alternateurs électromécaniques produisant du 50 KHz (6 km de longueur d'onde !) et les premières communications transatlantiques par radio en Morse sont réalisées en 1901 par Marconi. Ce type de transmission sert beaucoup pour les communications avec les navires. En 1906, un professeur de Harvard a l'idée de mettre un microphone en série entre l'alternateur et l'antenne (ce micro devait chauffer très fort !) et se met à transmettre de la voie et de la musique. Grand étonnement des officiers radio des navires qui tout d'un coup, entendent de la musique au lieu des « tit-tat » Morse habituels !

Mais c'est après l'invention de l'électronique dans les mêmes années que la radiodiffusion, on disait alors la TSF (Téléphonie Sans Fil), se développe avec un succès extraordinaire auprès du public, chez qui la construction de postes à galène devient un dada très apprécié ! (je dois moi-même à cette activité ma vocation scientifique, je ne suis pas près d'oublier mes battements de cœur quand j'ai entendu les premiers sons dans les écouteurs du poste qu'à 12 ans j'avais fabriqué de toutes pièces). En 1915, J. R. Carson de la Bell invente la BLU (Bande Latérale Unique). Le même Carson devait publier un papier un peu malencontreux en 1924, expliquant que le principe de la FM n'avait pas d'intérêt et concluant : "Noise, like the poor, is here to stay with us". Ces conclusions (sur le bruit) étaient exactes pour une FM à bande étroite, mais dix ans plus tard Armstrong réalisait la FM à bande large avec le succès que l'on connaît !

Page 7: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 12

3- L’effet de la 1ère Guerre mondiale La première guerre mondiale eut pour effet un formidable développement de la radio. La première triode qui était disponible était une TM1 (Télégraphie Militaire 1) datant de cette époque. Toutefois les récepteurs utilisés étaient à amplification directe ou des détectrices à réaction. Le jeune Américain Armstrong, envoyé en France en 1917 avec le Signal Corps, invente le superhétérodyne dont il dépose le brevet depuis la France le 30 décembre 1918. Cette invention géniale marque l'essor de la radio vraiment pratique ! Les livres disent que c'est parce que la sélectivité est faite sur une fréquence fixe, avec la possibilité d'obtenir économiquement des coefficients Q très élevés. C'est évidemment vrai, mais un autre avantage, jamais cité dans aucun ouvrage, est tout aussi déterminant : l'amplification est faite à une autre fréquence que celle de l'étage d'entrée, on peut ainsi avoir une forte amplification et donc une grande sensibilité, sans re-bouclage parasite et par conséquent, sans oscillation!

4- Les années 30 Les années 30 consacrent le perfectionnement de la communication analogique avec les inventions du contrôle de gain et de la contre-réaction. Armstrong, encore lui, apporte un progrès décisif en mettant au point la FM (en bande large) et donc la radiodiffusion en haute fidélité avec très peu de bruit. Également ces années là, le voyage automobile se démocratise et les routes dans les déserts sont parfois bien longues ! Pas étonnant qu'une société de l'Arizona réalise une radio pour les autos. Cette société prendra plus tard le nom de Motor-Ola! On peut dire qu'à la fin des années 30 tous les progrès de la radio analogique sont acquis. Mis à part le progrès apporté par les transistors dans les années 60, nous en sommes toujours là, en attente de la radio-diffusion numérique promise depuis longtemps et qui ne vient toujours pas!

5- Les années 40 En revanche, dans les années 40 c'est la télévision et donc la transmission de l'image qui devient la préoccupation importante. Les ingénieurs des années 20 n'arrivaient pas à choisir entre des systèmes de balayages mécaniques ou électroniques. À la fin des années 30, ce dilemme était réglé. Le développement des radars avait déjà permis de maîtriser l'électronique à très haute fréquence et aussi la technique des tubes cathodiques. La transmission de l'image pouvait alors démarrer… en mode diffusé. La visiophonie est une autre histoire dont les vraies modalités restent encore à trouver.

Il faut se rappeler que : "Le bruit, c'est comme la pauvreté, on ne pourra pas s'en débarrasser"

6- Les normes Radiocom 2000 : Norme analogique de première génération (1G) déployée en France par France Télécom.

Global System for Mobile Communications (GSM) : Norme numérique de seconde génération (2G) mise au point par l'ETSI sur la gamme de fréquence des 900 MHz. Une variante appelée Digital Communication System (DCS) utilise la gamme des 1 800 MHz. Cette norme est particulièrement utilisée en Europe, en Afrique, au Moyen-Orient et en Asie.

General Packet Radio Service (GPRS) : Norme dérivée du GSM permettant un débit de données plus élevé. On le qualifie souvent de 2,5G. Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE): Norme dérivée du GSM permettant un débit de données plus élevé pour un utilisateur stationnaire.

Advanced Mobile Phone System (AMPS): Norme analogique de première génération déployée aux États-Unis à partir de 1976.

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 13

CDMA 2000 : Évolution de troisième génération (3G) du CDMA principalement destiné à être déployé en Amérique du Nord.

Code Division Multiple Access (CDMA): Norme de seconde génération dérivée de la norme ANSI-41, mais dont les brevets appartiennent à la société états-unienne Qualcomm.

Universal mobile telecommunications system (UMTS) ou Wideband Code Division Multiple Access (WCDMA) : Évolution de troisième génération du CDMA, soutenu par l'Europe et le Japon.

7- Les normes annexes i-mode : Protocole permettant de connecter des téléphones portables à Internet. Le langage utilisé pour les sites est une version modifiée de HTML appelée C-HTML.

Multimedia Messaging Services (MMS) : Service de messagerie multimédia pour téléphones portables.

Personal Ring Back Tone (PRBT) : Service qui permet aux abonnés d'un opérateur de remplacer leur sonnerie d'attente habituelle par des musiques

Short Message Service (SMS) : Service de messagerie pour téléphones portables, permettant l'envoi de messages écrits de 160 caractères maximum. Ce canal peut également être utilisé pour transférer des données (carte de visite, données applicatives pour la carte SIM, sonneries, logos...)

Wireless application protocol (WAP) : Protocole permettant de connecter des téléphones mobiles à Internet. Toutefois, le langage utilisé pour les sites destinés au WAP utilisent un langage de balisage spécifique, le WML.

8- Les différentes générations

Les différentes générations de téléphonie mobile

Génération Acronyme Intitulé

AMPS Advanced Mobile Phone System. Apparu en 1978 aux

USA pour des fins militaires

NMT Network Mobile Telephone

1G Radiocom 2000 Radiocom 2000 France Telecom

2G GSM Global System for Mobile Communication

2.5G GPRS General Packet Radio Service

2.75G EDGE Enhanced Data Rate for GSM Evolution

3G UMTS Universal Mobile Telecommunications System

3.5G HSDPA High Speed Downlink Packet Access

4G OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing

Attention GPRS et OFDM sont utilisé pour l'échange de données uniquement et non de la voix.

Page 8: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 14

Remarque :

En France : Le fait qu'il n'y ait que trois opérateurs sur le marché français (Orange, Bouygues Télécom, SFR), implique que le coût de la téléphonie mobile en France est particulièrement élevé en comparaison des tarifs pratiqués dans les pays voisins.

Questions : Que pensez vous du marché Marocain ? Faites une comparaison entre la France et le Maroc et tirez des conclusions.

Nombre de Téléphones Fixe/mobiles

Pour IAM, pour Meditel, pour la France et dans le Monde

Tableau à compléter par les étudiants

IAM/en millions Méditel/ en millions France/en millions Monde/en millions Année Fixe Mobile Année Fixe Mobile Année Fixe Mobile Année Fixe Mobile 1990 1990 1990 1990 1995 1995 1995 1995 1996 1996 1996 1996 1997 1997 1997 1997 1998 1998 1998 1998 1999 1589864 1999 1999 1999 2000 2673937 2000 2000 2000 2001 3012389 2001 2001 2001 2003 4600000 2003 2003 2003 2005 1310000 6764392 2005 2005 2005 2006 ? 2006 2006 2006 2007 2007 2007 2007 2008 2008 2008 2008 2009 3,5 106 19 106 2009 2009 2009 2010 2010 2010 2010

Total = 22.5 106 Total = Total = Total = La figure suivante montre, la structure du marché des télécommunications marocain et les principaux services offerts par chaque entreprise. Histoire des télécoms : L’ère de la convergence

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 15

On constate actuellement un développement très rapide des réseaux locaux sans fil, les WLAN, (Wireless Local Area Network), combinant des points d’accès radio (aux normes 802.11a, b, g...) à des connexions haut débit, par exemple, l’ADSL (Asymetric Digital Subscriber Line) au domicile ou l’Ethernet Gigabit dans un bureau. Il faut aussi replacer ce développement dans le contexte de la démocratisation des ordinateurs portables, offrant la nomadicité à des coûts de plus en plus raisonnables. WLAN et ordinateurs portables changent donc considérablement la donne (ou l’attribution) des communications mobiles. Pourquoi ne pas utiliser son ordinateur pour faire de la téléphonie sur IP ? Et tant qu’à faire de la vidéo-conférence avec des interlocuteurs situés à l’autre bout du monde ? L’explosion des services de messagerie instantanée mêlant texte, son et image mais aussi la croissance de sociétés de téléphonie sur Internet comme Skype témoignent de cet engouement. De plus, l’IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), l’instance de normalisation des réseaux locaux sans fil, étend son spectre d’investigation aux réseaux de type cellulaire. Par exemple, Wimax est originellement dédiée aux transmissions point à point (entre des points d’accès fixes) mais évolue pour offrir un support de mobilité.

9- Les Réseaux Traditionnels de Téléphonie Mobile En parallèle, les réseaux traditionnels de téléphonie mobile évoluent aussi vers des offres plus riches, non plus limitées à la voix ou aux messages courts mais permettant des débits plus élevés, parfaitement compatibles avec des services multimédia et des transferts de données.

Ce sont par exemple les évolutions HSDPA et HSUPA (respectivement High Speed Downlink/Uplink Packet Access) de l’UMTS dont la standardisation est quasiment achevée au sein du 3GPP. Ainsi, ces deux mondes convergent, bénéficiant chacun de leur passé. Les WLANs qui bénéficient de bandes de fréquences non licenciées, sont adaptés a priori aux données, offrent des débits importants mais une mobilité limitée (souvent réduite au nomadisme) et peu ou pas de gestion de qualité de service. Les réseaux cellulaires, opérés dans des bandes de fréquences licenciées, permettent quant à eux une gestion réelle de la mobilité, ainsi qu’une qualité compatible avec la téléphonie, mais ils requièrent des investissements lourds. Même si ces deux mondes semblent converger vers des offres de services communs et donc être en concurrence totale, il ne faut pas nécessairement penser que les réseaux futurs seront tous WLAN ou tous cellulaires. Il est plus probable qu’ils soient un savant mélange des deux, alliant les avantages de chacun. Par exemple, un opérateur devant densifier sa couverture dans des hot-spots (des zones à très fort trafic tels que des centres urbains, aéroports, centres commerciaux, etc.) préférera utiliser des WLAN plutôt que de déployer en indoor des micro/pico/nano-cellules. Des terminaux bi-modes existent déjà sur le marché, permettant de commuter sans interruption d’une technologie à une autre, et cela d’une manière transparente pour l’utilisateur qui a alors à sa disposition la technologie la plus adaptée à son service.

L’utilisateur prend aussi rapidement l’habitude de pouvoir consulter les données de sa sphère personnelle (messagerie, comptes en banque, photos de famille etc.) quand il veut, où qu’il soit. Cette évolution des usages est un moteur vraisemblable dans ce mouvement de convergence. L’UMA (Unlicensed Mobile Access) est un exemple pratique de cette convergence. C’est le résultat d’un groupe de réflexion (essentiellement formé d’acteurs de la téléphonie cellulaire) permettant de connecter des points d’accès WLAN à un réseau GSM. Typiquement, toutes les procédures du GSM (authentification, gestion de mobilité etc.) sont conservées mais seule la connexion physique entre le terminal et le réseau change, utilisant un « tuyau » WLAN lorsque la couverture le permet. Cette spécification a été adoptée par le 3GPP en décembre 2004, et des produits pré-commerciaux existent dès à présent. Alternativement, les réseaux cellulaires évoluent aussi pour supporter les services issus du

Page 9: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 16

monde IP : bien sûr la voix sur IP, mais aussi les services de messagerie instantanée et les services multimédia tels que le streaming, la notion de présence, etc. Pour cela, le 3GPP a introduit dans la version 5 de l’UMTS ce que l’on appelle l’IMS (IP Multimedia Subsystem), permettant d’interconnecter des réseaux de différentes natures, de supporter tout type de services et donc de se retrouver au coeur de la convergence entre fixes et mobiles, réseaux téléphoniques et réseaux téléinformatiques. Les réseaux de diffusion s’intègrent eux aussi dans cette dynamique de convergence. En effet, ne voyons nous pas arriver la diffusion numérique : la Télévision Numérique Terrestre, permettant de diffuser aujourd’hui de la télévision, mais demain, pourquoi pas, n’importe quel contenu numérique ? Inversement, les réseaux de télécommunication traditionnels (fixes ou mobiles) permettent maintenant de transporter avec une qualité suffisante des flux auparavant réservés à la télévision (par exemple, l’ADSL au domicile, ou la 3G sur un mobile). Les technologies évoluent aussi pour répondre au mieux au monde du portable mobile ; ainsi, le DVB-H (Digital Video Broadcasting... Handheld) permet d’accéder à la télévision numérique dans toutes les situations de mobilité. En conclusion, la convergence des réseaux constitue pour l’utilisateur une simplification des usages : un terminal unique permettant de tout faire, avec une facturation simplifiée (à l’instar des offres « triple-play », téléphonie, internet et télévision en un seul abonnement au domicile). Les services s’adaptent au contexte de l’utilisateur.

� WIFI, nom commercial de la technologie IEEE 802.11b de réseau local Ethernet sans fil, basée sur la fréquence 2.4 GHz et permettant un débit de 2 Mbits/s partagé entre plusieurs utilisateurs

� Wimax (Worldwide Interoperability for Microwave Access), nom commercial de la norme IEEE 802.16 qui permet d’établir des liaisons hertziennes haut débit sur plusieurs dizaines de kilomètres)

10- La communication numérique C'est en France, en 1938, que l'anglais Alec Reeves qui travaillait pour l'entreprise LMT (Le Matériel Téléphonique), dépose le brevet de la modulation par impulsions codées MIC, qui devait éliminer presque complètement le bruit. Malheureusement, à cette époque, la technologie de l'électronique à lampes ne permettait pas de réaliser économiquement de tels procédés de transmission.

Dans les années 50, le numérique apparaît comme une conséquence de la nouvelle industrie des ordinateurs dont le développement a été rendue nécessaire par la deuxième guerre mondiale. Une nouvelle électronique voit le jour : on ne parle plus d'amplificateurs, de circuits intégrateurs ou de dérivateurs mais on parle de flip-flops, de portes, d'algèbre de

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 17

Boole. Claude Shannon établit la théorie de l'information et les idées théoriques sur la communication numérique sont développées. Malgré tout, ces idées restent cantonnées à des systèmes très coûteux à cause de la technologie électronique à lampes.

C'est l'invention du transistor en 1947 par William Shokley, John Bardeen et Walter H. Brattain, trois physiciens des Bell Labs, prix Nobel en 1956, qui va changer la donne. Très certainement l'une des premières applications est le clavier DTMF de nos téléphones ! Produire 1 fréquence parmi 4, plus 1 fréquence parmi 3 aurait demandé, d’après l’équation de Van der Pol, au moins deux lampes ! Les téléphonistes n'hésitaient pas à utiliser des signaleurs à lampes pour la signalisation entre centraux, mais comment caser un tel dispositif dans un téléphone ! Avec deux transistors, alimentables par le courant de la ligne, le problème devenait complètement différent!

Il faut cependant attendre l'apparition des circuits intégrés à la fin des années 60 pour que l'électronique, jusque-là cantonnée aux systèmes de transmissions analogiques à multiplexage fréquentiel, puisse sérieusement s’étendre à la transmission numérique et à la commutation. Les multiplex numériques sont d’abord utilisés comme systèmes de gain de paires pour la transmission entre les centraux analogiques. Puis on passe de la programmation câblée à la programmation enregistrée en pilotant les commutateurs par des ordinateurs.

Le dernier pas à franchir est le remplacement des matrices de commutation analogiques par des matrices numériques. Ce sont les Français qui, au cours des années 1970, précèdent tout le monde dans ce domaine, d’abord les ingénieurs du CNET avec le système E10, puis les ingénieurs de LMT avec le système MT20. Le reste du monde, pris de court, est obligé de suivre… en grinçant des dents à cause des investissements réalisés dans l'analogique.

11- Les progrès invisibles Les années 1980 sont des années d'immenses progrès, dont le public et même beaucoup de spécialistes ne réalisent pas vraiment l'ampleur.

Dans les années 1970, il était pratiquement hors de question d'équiper chaque foyer d'un téléphone, chaque petite route de France aurait été bordée d'immenses nappes de fils ! Les meilleurs modems fonctionnaient à 9600 bits par seconde et encore sur liaisons spécialisées de qualité supérieure très coûteuses. Les ingénieurs annonçaient doctement que compte tenu de la limite de Shannon, on ne pourrait jamais aller au delà de 15 Kbit/s sur une ligne téléphonique ! Lorsque l'on appelait Nice depuis Paris, on avait une tonalité d'acheminement pendant 10 à 20 secondes !

Une ou deux décennies plus tard, tout cela a bien changé sans avoir l'impression qu'il y ait eu de découvertes scientifique fondamentale. En fait trois progrès fondamentaux, intervenus à cette époque, ont complètement bouleversé la situation.

* Il est d'abord devenu possible de piloter des concentrateurs à distance. C'est ce progrès technique, peu connu, découlant de la signalisation sémaphore qui explique que l'on ait pu raccorder tous nos foyers, tout autant que l'immense investissement du plan LP (Delta des lignes principales) consenti par la France à la fin des années 1970. Les concentrateurs distants ont changé le paysage de la France. Le long des routes, les grandes potences en bois soutenant les nappes de lignes ont été remplacées par des petits poteaux en acier portant un câble noir contenant plusieurs MICs. Du fait des concentrateurs distants, les lignes sont devenues beaucoup plus courtes, permettant ainsi de raccorder tout le monde!

* La limite de Shannon s'est trouvée considérablement augmentée, tout simplement parce que le réseau d'aujourd'hui a un bien meilleur rapport Signal/Bruit. Ce progrès est essentiellement

Page 10: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 18

dû à la généralisation de la fibre optique. On ne trouve plus du cuivre aujourd'hui que sur les derniers kilomètres, tout le reste est en verre avec une qualité de transmission et une immunité au bruit extraordinaire. Un autre facteur favorable est l'augmentation de la vitesse des processeurs de traitement du signal. Le bruit n'est pas que du bruit blanc Gaussien aléatoire, il y a beaucoup de diaphonie que l'on sait traiter.

* L'augmentation de la vitesse des microprocesseurs a des conséquences fabuleuses. En 1985, l'accès de base du RNIS était limité à 144 Kbit/s utiles parce que l'horloge du microprocesseur qui faisait l'annulation d'écho n'était que de 2 MHz. Aujourd'hui les microprocesseurs tournent au moins 100 fois plus vite et c’est pourquoi nous pouvons faire l'ADSL 100 fois plus rapide !

* La généralisation de la signalisation sémaphore a d'abord considérablement accéléré le fonctionnement du réseau, elle a aussi rendu possible les progrès des années 1990.

12- Des réseaux mobiles et intelligents Les années 1990 ne sont plus des années de progrès invisibles, ce sont des années de rupture, des années de toutes les audaces. La numérisation du réseau n'était pas encore digérée, le RNIS n'avait pas encore démarré, et les ingénieurs se lançaient dans l'aventure incroyable du raccordement des abonnés en radio-numérique. On aurait pu croire que le mur de la complexité était atteint tant du point de vue technique que financier. La technique de la radio est intrinsèquement très difficile, s’y ajoutaient les problèmes de signalisation, d'architecture de contrôle, de développements logiciels.

De son côté, l'aspect financier semblait insurmontable puisqu'il fallait investir des milliards avant que l'on puisse espérer gagner le moindre centime.

Pourtant le succès du GSM est l'un des meilleurs exemples de ce que l'homme peut faire en coopérant. D'abord la normalisation réalisée par l'ETSI a été remarquable. Le système a été formidablement conçu et de manière collective. Aujourd'hui les réseaux mobiles sont les seuls réseaux multi-constructeurs complètement inter-opérables et qui respectent scrupuleusement une norme unique.

Ensuite le GSM est une vraie "Killer Application" en ce sens qu'il transforme la façon dont l'homme travaille. Avant le GSM, l'homme travaillait en boucle ouverte, sans possibilité de correction. Il ne cessait d'aller à des rendez-vous où l'autre ne pouvait venir, de se heurter à des portes dont il n'avait pas le code. Depuis le GSM, l'homme travaille en boucle fermée, il peut corriger en temps réel sa fonction d'erreur.

Comme toute vraie "Killer Application", ce sont les plus humbles d'entre nous qui en profitent le plus car c'est pour eux un véritable instrument de productivité. Dans les pays en développement, le mobile est très largement majoritaire par rapport au fixe qu'il cannibalise.

En même temps se développe un autre concept, celui du réseau intelligent. L'idée que le réseau ne pouvait fournir que les services qui étaient programmés dans les ordinateurs des centraux téléphoniques devenait intolérable. Il fallait trouver un moyen de rendre le réseau plus coopératif pour exécuter des services que des sociétés tierces pourraient programmer dans des plates-formes extérieures. Ce but ultime n'est pas encore complètement atteint mais l'on s'en rapproche, et d'ores et déjà les services "réseaux intelligents" constituent en bien des pays plus de la moitié du revenu des opérateurs.

En Amérique du Nord c'est le cas des numéros 800. Dans beaucoup d'autres pays, en particulier dans les pays en voie de développement, ce sont les services prépayés qui

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 19

deviennent majoritaires. C'est ainsi que nous nous orientons maintenant vers le GPRS prépayé, merveille de technologie puisqu'il combine à la fois le réseau mobile, les réseaux Data, la signalisation du mobile et la signalisation du réseau intelligent (CAMEL phase 3).

13- La montée des réseaux informatiques A l’origine, l’informatique était centralisée. C’était le règne des Main Frames et messieurs les informaticiens, tels les grands prêtres antiques, étaient leurs serviteurs bénéficiant d’un statut privilégié. Ils imaginaient que leurs oracles allaient révolutionner, à leur profit, l’industrie, la société, les styles de vie.

Dans la vague iconoclaste de 1968, quelques dangereux révolutionnaires, peu soucieux de se laisser déposséder dans leurs métiers par ces nouveaux seigneurs, imaginent l’informatique distribuée basée sur le modèle "Client-serveur". En réalité ce modèle reste en grande partie un modèle centralisé, l’essentiel est dans le serveur, unique, et la cosmétique est dans le client. Petit à petit les Main Frames sont remplacés par des minis, par définition moins puissante que les Main Frames, mais propriété de chaque entreprise qui peut ainsi garder le contrôle de son destin.

Mais la contrepartie de la faiblesse, c’est l’obligation de coopérer. Il fallait donc relier ces mini-ordinateurs entre eux pour qu’ils puissent partager les informations. Les opérateurs de télécommunications, bien installés dans leur rôle de service public et soucieux de satisfaire les besoins de leurs "usagers", conçoivent des réseaux publics de données pour relier tous ces mini-ordinateurs. C’est ainsi que naissent Transpac/France (Maghripac au Maroc) et plus généralement la norme X25. Cependant le modèle X25 ne correspond pas vraiment à l’attente de nos nouveaux adeptes de l’informatique distribuée. En effet, les opérateurs, en concevant X25, s’étaient basés sur le même modèle de communication que celui dont ils avaient l’habitude en téléphonie. Dans ce modèle, dit conversationnel, un circuit, fût-il virtuel, est connecté préalablement au dialogue et doit être explicitement déconnecté à la fin du dialogue.

Dans le modèle client-serveur, où la session de communication ne dure que le temps d’une requête et de sa réponse, il n’y a pas vraiment de dialogue. Le modèle conversationnel ne convient donc absolument pas. Peu satisfaits de ce que leur offraient les opérateurs télécom traditionnels, quelques professeurs américains décident de créer un autre type de réseau, adapté au modèle requête réponse, donc sans connexions. Dans un tel réseau, il n’y a pas de routage préalable. À chaque paquet le commutateur doit refaire à nouveau sa décision de routage : pour cette raison ces commutateurs "sans mémoire", on dit aujourd’hui "stateless", sont appelés "routeurs".

Ce nouveau réseau, qui relie d’abord quelques universités américaines, est à l’origine de l’Internet que nous connaissons aujourd’hui. Le succès phénoménal de l’Internet est, dans un sens, celui de l’architecture client-serveur, d’abord mise en œuvre par les mini-ordinateurs des entreprises, puis reprise pour les PC… de tout le monde. Le succès de l’Internet n’est pas uniquement un succès technique, grandement facilité par le fait qu’il est très majoritairement mono-source, contrairement aux réseaux GSM ou aux réseaux X25. C’est aussi le succès d’un nouveau modèle économique de la communication, certainement pas gratuite, mais faisant intervenir une concurrence entre fournisseurs d’accès.

14- La dérégulation À la fin des années 1970, le modèle d’entreprise des télécommunications, basé sur un service public monopolistique dans une zone géographique donnée, imaginé par Théodore Vail presque 100 ans plus tôt, arrive à son terme. Dans ce modèle économique il y avait péréquation tarifaire entre les services non rentables (le raccordement d’un fermier isolé, les

Page 11: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 20

tarifs résidentiels très bas) et les services rentables (tarifs Entreprises). Dans le contexte de l’inflation à deux chiffres résultant de la guerre du Vietnam, les péréquations financières ne sont plus à l’ordre du jour.

Le 1er janvier 1984, après un procès fleuve de 8 ans, le juge Green décide la "divestiture", c’est-à-dire le démembrement du Bell System, la plus grande société mondiale, à l’origine de beaucoup des grands progrès techniques du 20ème siècle. Dans un premier temps, de nouvelles sociétés, les babys Bells indépendantes les unes des autres, sont créées, sans toutefois remettre en cause la notion de monopole local.

Mais le mouvement est lancé, le nouveau modèle économique démontré par le succès de l’Internet semble attractif. En 1996, une nouvelle décision met fin aux monopoles des télécommunications. Désormais, de nouveaux modèles sont à trouver pour les services de télécommunications, et les opérateurs sont libres de se concurrencer les uns les autres sur la téléphonie fixe comme sur la téléphonie mobile et les données.

Conclusion Le rythme des innovations technologiques s’est considérablement accéléré depuis la fin des années 1960. Il a provoqué la convergence des télécommunications, de l’informatique et de l’audiovisuel. C’est pourquoi on parle aujourd’hui des NTIC � STIC � TIC : Technologies de l’information et de la communication. Ces techniques, dans l’ensemble de leur diversité, ont pénétré notre espace professionnel et notre espace privé, notamment par l’intermédiaire de la télématique et du téléphone mobile. Désormais, l’usage prime sur la technique et de nouveaux modèles sont à trouver pour les services de télécommunications, les opérateurs étant libres de se concurrencer les uns les autres sur la téléphonie fixe comme sur la téléphonie mobile et les données.

Il faut dire aussi que vers la fin du règne de l'architecture Client-Serveur... il y a encore tant de choses qui restent à faire! En fait, l’informatique distribuée, basée sur le modèle client-serveur, n’est pas si révolutionnaire. Elle ne bouleverse pas les ordres établis. Il y a toujours un chef, le serveur. Ce modèle persistera probablement longtemps, et sera peut-être même toujours indispensable pour certains types de problèmes. On commence cependant à entrevoir aujourd’hui qu’une vraie révolution serait une informatique sans chef : l’informatique coopérative. Dans ce nouveau monde, les processus seraient réalisés par une coopération libre entre entités participantes égales, sans Ordonnanceur suprême.

La difficulté, c’est que la science informatique ne connaît pas encore de solution technique pour l’informatique coopérative. C’est un véritable défi pour l’informatique et les télécommunications du futur. Un défi bien difficile à relever. Jusqu’à présent, ce que l’homme sait bien faire, c’est le maître-esclave. Coopérer, c’est une autre histoire. Les équations de la coopération ne sont pas encore connues, et ceux qui les trouveront seront sans doute des bienfaiteurs de l’humanité. L’informatique distribuée s’apparente plutôt à une diversion qu’à une vraie solution du problème de la coopération. Paradoxalement, il existe des exemples d’informatique coopérative, mais il s’agit en fait de solutions adhoc, particulières, ne permettant pas d’établir des principes généraux. Le traitement de connexion des centraux téléphoniques est l’un de ces exemples, la gestion MTP3 du réseau sémaphore en est un autre. Il n’est pas étonnant que ces applications informatiques aient nécessité des milliers d’homme et des dizaines d’années de programmation ! Mais un peu de réflexion permet d’entrevoir déjà quelques points-clés d’une informatique coopérative. Une telle informatique nécessite de :

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 21

♦ Partager les informations entre entités paires. Ce problème est connu des spécialistes télécom: le partage d’informations dans les réseaux, c’est la signalisation. Nul doute que les mécanismes de signalisation seront l’une des clés des réseaux de l’avenir et de l’informatique coopérative.

♦ Attribuer à un moment donné l’autorité de décision parmi les partenaires. Quel problème difficile, si loin d’être résolu ! C’est ici que l’on comprend que le traitement de connexion du téléphone est très particulier, qu’il ne peut pas être considéré comme une solution générale, puisque c’est chacun à leur tour que les centraux prennent leur décision dans l’établissement d’une connexion. (Si l’on savait comment attribuer les autorités de décision, l’Union Européenne aurait eu moins de mal à trouver sa Constitution !).

♦ Connaître les modèles comportementaux des partenaires. Il est en effet impossible de prendre une décision sans connaître les comportements des partenaires. C’est le problème des modèles d’appels si nécessaires aux réseaux intelligents ou au couplage téléphonie - informatique. Ceci milite pour des plans contrôle statefull dans les réseaux futurs plutôt que pour les solutions stateless envisagées actuellement.

Dans ces conditions, nous nous rendons compte que nous sommes encore très loin des télécommunications du futur, d’immenses révolutions restent à faire pour que nos futurs réseaux, les fameux NGN (Next Génération Networks) conviennent à la fois aux humains et aux machines, fixes ou mobiles, au travail centralisé, distribué, coopératif, à tous les médias.

Page 12: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 22

PPaarrttiiee IIII

PPRRIINNCCIIPPEE DDEE LLAA CCOOMMMMUUNNIICCAATTIIOONN

HHUUMMAAIINNEE

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 23

LA COMMUNICATION HUMAINE : PRINCIPE

I- Communication Humaine

1- Transmission d’un message entre Hommes De celui qui frappait un tronc d'arbre creux pour alerter ses congénères d'un danger, à celui qui soufflait dans son coquillage pour signaler la naissance du petit dernier aux tribus voisines, nombreux sont les individus à pouvoir se vanter de l'utilisation d'un téléphone avant l'heure. Depuis que l'Homme est homme, le besoin de communiquer s'est toujours fait sentir. Bruits, signaux divers, mécanismes alambiqués, … Tous les moyens sont bons pour se faire remarquer ! Reste toutefois le problème de la distance, dès que l'œil ne distingue plus, dès que l'oreille devient sourde, impossible de correspondre. Et à moins d'envoyer de loin en loin des individus reproduire le signal, la fin inexorable du message est prévisible au bout de quelques kilomètres.

Bon nombre de méninges ont donc planché sur ce sujet durant des millénaires. Mais ce n'est qu'avec la domestication de l'électricité et la compréhension des principes liés aux vibrations qu'une solution a vu le jour. L'idée géniale consiste à transformer la voix humaine en électricité, puis d'envoyer le tout sur un fil à l'autre bout du monde. Présenté comme cela, rien de plus simple! Mais en pratique. Et bien en pratique, il faut une lamelle souple, un aimant et du fil électrique. On place l'aimant sous la lamelle, on entoure l'aimant avec le fil et on fait aussi passer un courant électrique dans le fil. Le mécanisme est maintenant en place, nous allons essayer...

"Allô", la lamelle vibre, faisant du même coup vibrer l'aimant. Le courant qui circule autour de l'aimant sent qu'il se passe quelque chose et perturbe son flux normal. La variation ainsi générée est envoyée dans le tuyau. A l'autre bout, le même principe est inversé, la perturbation du courant fait bouger l'aimant, qui fait à son tour vibrer la lamelle, "Allô". Quand on pense qu'il suffisait de causer de petites perturbations à quelques particules élémentaires pour réussir une des plus performante invention de l'humanité, il y a de quoi conforter notre ego que les idées simples et originales sont souvent la source des plus grandes réussites.

2- Qu’est –ce que c’est que la Voix ?

� Voix : C'est une suite de sons produits par les cordes vocales. Celles-ci vibrent avec l'air qui passe dans la gorge, les différentes tonalités sont provoqués par les positions de la langue et des dents.

� Portable : A l'ère du téléphone portable ce n'est plus en électricité qu'est transformée la voix, mais en ondes radio qui se déplacent à travers l'espace.

� Microphone : Mécanisme de transformation de la voix en courant électrique. � Ecouteur : Mécanisme de transformation du courant électrique en sons compréhensibles.

� Diaphragme : Lamelle qui vibre dans le microphone ou l'écouteur.

La communication humaine met en oeuvre une chaîne d'organes permettant d'envoyer des informations depuis un cerveau vers un autre cerveau (siège de la pensée humaine).

II- Transmission d’un message entre Systèmes Tout comme la communication humaine, la communication entre systèmes s'effectue à travers une chaîne d'éléments dont l'analogie avec l'homme est remarquable.

Page 13: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 24

1- Principe de la Transmission d’un message entre Systèmes Tout comme la communication humaine, la communication entre systèmes s'effectue à travers une chaîne d'éléments dont l'analogie avec l'homme est remarquable

2- Quelques termes utilisés : Bus : C’est une série de fils électriques par lesquels sont véhiculées les informations à transmettre sous forme numérique (des Octets),

Coupleur de communication : C’est une unité de traitement autonome ayant pour unique fonction de gérer des transmissions de données (envoie, réception, gestion de la ligne de transmission, vérification d'erreur etc...).

Modem : Il a la même fonction que le coupleur de communication mais adapté aux lignes téléphoniques.

3- Codage de l’information La transmission de données: elle consiste à coder des informations de manière à leur permettre d’être véhiculées sur un support adapté. S’il s’agit de la transmission numérique � le codage se fait donc par des 0 et des 1. Chaque niveau logique correspondant à un niveau de tension ou de courant. Les différentes normes spécifient les niveaux du 0 et du 1 logique (niveau de tension, de courant, de fréquence, …). La transmission des bits de données peut être véhiculée de deux façons différentes soit: en Parallèle ou en Série.

Transmission parallèle : Les données en sortie des organes de traitement de I'information sont présentées généralement sous forme de mots de n bits. La transmission parallèle consiste a émettre simultanément ces n bits d'information et nécessite par conséquent une ligne de transmission de n fils appelée bus, associée à des fils de contrôle et de commande .

4- Codage de l’information

Transmission série asynchrone: En environnement industriel, il est préférable d’utiliser la transmission Série asynchrone. Elle est non seulement plus simple à mettre en oeuvre mais aussi moins coûteuse.

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

Pr. Rachid EL KOUCH 25

La ligne ne comporte qu'un fil; les éléments binaires d'informations (bits) d'un mot ou caractère sont alors transmis successivement les uns après les autres (mode série) au rythme d'un signal d'horloge. Le récepteur effectue I'opération inverse: transformation Série/parallèle à partir de son horloge ayant la même fréquence que celle de I'émetteur.

5- Le mode de Transmission

Mode Simplex: Dans ce mode, l'émetteur émet des ordres, le récepteur les exécute uniquement. Le récepteur ne peut pas renvoyer un message, il ne peut être que receveur de message et en aucun cas ne peut commander l’échange de l’information.

Analogie avec l'homme:

Mode Half Duplex: l’émetteur et le récepteur peuvent recevoir et envoyer des messages. Cependant, chaque partie ne peut pas émettre et recevoir en même temps. L’être humain communique exactement sous cette forme car c'est elle qui permet de comprendre au mieux le message (couper la parole de quelqu'un, c'est vouloir émettre un message en même temps. La communication devient alors difficile). Analogie avec l'homme

Mode Full Duplex : Dans ce mode, chaque partie peut émettre et recevoir en même temps . Cette forme de communication permet aux organes de traitement d'émettre en même temps (donc de recevoir en même temps aussi) Cela nécessite dans ce cas, 2 voies de communication.

Analogie avec l'homme

6- Format d’échange

MODE FULL DUPLEX : Les transmissions de données se fait dans beaucoup de cas, par le codage de caractères codés en binaire. La table de conversion des ces caractères en code binaire s'appelle le code ASCII (Américan Standart Code for Information Interchange). C'est le code ASCII qui permet de coder les touches du clavier informatique. Le code ASCII étant un standard.

7- Qu'est ce que le format d'échange ? Un caractère codé en ASCII n'est pas transmis seul. Il est associé à des bits de contrôle:

Bit de START : Il indique le début de l'émission d'un caractère. Il peut être 0 logique ou 1 logique.

Page 14: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

26

Bit de parité : Le bit de parité est un moyen simple de vérifier la validité d'un message en indiquant si le nombre de 1 Logiques, sur l'ensemble du message,est pair ou impair. S'il apparaît une discordance entre le nombre de 1 Logiques dénombré à la réception et le nombre indiqué par ce bit de parité, c’est qu'il y a erreur de transmission. Cette méthode rudimentaire fonctionne bien si la probabilité d'erreur est inférieure à 1 bit sur 8.

Bit de Stop : Le bit de STOP indique la fin d'émission du caractère. Il peut être au 0 logique ou 1 logique.

Exemples: Dans l'exemple ci-dessous, on désire transmettre le caractère L avec une parité PAIRE.

Exemples: Dans l'exemple suivant, on désire transmettre le caractère T avec une parité IMPAIRE.

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

27

8- Vitesse de Transmission Elle définit la vitesse d'émission d'une information élémentaire. L'information élémentaire dans le cas des machines, c'est le bit. Cette vitesse se mesure en bits par seconde (BPS). Pour pouvoir communiquer correctement, l'émetteur et le récepteur doivent fonctionner à la même vitesse. Certaines vitesses sont souvent utilisées : 4800 BPS, 9600 BPS, 19200 BPS, 28800 BPS, etc... Plus la vitesse de transmission est élevée, et plus un message sera transmis rapidement.

9- Quelques Standards utilisés

RS 232 C ou V24 : Elle comporte 2 lignes de transmission des données: une pour chaque sens, ainsi qu'un ensemble de lignes de contrôle et de commandes nécessaires à I'établissement d'un canal de communication. Toutes ces lignes sont référencées par rapport à un fil commun (terre de signalisation ou retour commun). La liaison RS 232 C est définie pour une longueur maximum de 15 mètres et un débit au maximum égale à 20 Kbps.

Pour les lignes de données: - Tension > 0 (entre +5 et 15 V) = bit a 0 logique - Tension < 0 (entre -5 et -15V) = bit a 1 logique

Utilisation : liaisons courtes avec faibles débits (exemple: liaison souris - ordinateur; liaison ordinateur – traceur).

RS 422A, RS 485 : Ce standard diffère fondamentalement de la liaison RS 232 C car il définit un mode de transmission différentiel. Chaque signal de données est véhiculé sur 2 fils et n'est pas référence par rapport à une masse, mais présenté comme un signal différentiel aux sorties du transmetteur et aux entrées du récepteur. Le standard RS 485 est une extension du standard

Page 15: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

28

RS 422 A plus connu permettant des liaisons multipoint aussi bien que point a point. Tension de sortie circuit ouvert: 6 volts > Vo > - 6 volts La norme RS 485 est une extension du standard RS 422 qui consiste à boucler l'émetteur sur le récepteur

CENTRONICS : L'interface parallèle CENTRONICS à 36 broches est devenue le standard pour les communications ordinateur vers imprimante. L'interface comprend 8 lignes qui acheminent en parallèle chacune un bit de donnée. La transmission des bits de données est contrôlée par l'impulsion STROBE de l'ordinateur. Le contrôle de flux (handshaking) est réalisé par la présence ou l'absence de tension sur les fils ACKNOWLEDGE (bien reçu) et BUSY (occupé). Tous les niveaux logiques de l'interface Centronics sont des niveaux TTL (5V). L'inconvénient de ce standard réside dans l'impossibilité de liaisons multipoints.

III- LE PROTOCOLE 1- Analogie avec l'homme: Deux personnes peuvent utiliser le même type de liaison, le même mode de transmission, la même vitesse de transmission sans toutefois se comprendre. Cela ne suffit pas.

Le support physique est le même, mais la communication ne peut pas s’établir. Il faut donc, non seulement un support physique, mais aussi un LANGAGE. Le langage utilisé pour communiquer entre les différents organes de traitement des données s'appelle: LE PROTOCOLE ! Il doit comporter non seulement des mots compréhensibles par les interlocuteurs, mais aussi un code d'émission et de réception. Ici la communication s'établit de la façon suivante : Ici, le protocole c'est la langue (analogie avec l'homme)

La communication peut s’établir car le support physique et le Protocole sont les mêmes. Bonjour ! (Servant à avertir qu'un message va être envoyé) Quelle heure est- il ? (Requête pour une demande d'information et attente de réponse) Il est 16 H 15 (transmission de l’information) Merci ! (Accusé réception du message = message bien reçu)

1) Bonjour 2) Quelle heure est-il ? 4) Merci 3) Il est 16 H 15

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

29

2- Le code A.S.C.I.I (Américan Standart Code for Information Interchange) Émission de caractères: Dans beaucoup d'applications industrielles, la communication entre organes de traitement se fait par émission de caractères. Le code ASCII associe chaque caractère d'un clavier à un code binaire sur 7 ou 8 bits. Le tableau suivant permet de codifier les caractères sous forme d'un code binaire, décimal ou hexadécimal.

Comment lire le tableau ? Code ASCII du caractère B : En binaire Prendre la suite de bits de b0 à b6 (attention au sens de lecture).

Comment lire le tableau ? Code ASCII du caractère B : En hexadécimal Prendre le chiffre représentatif de la colonne puis celui de la rangée (qui peut être une lettre).

Page 16: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

30

Comment lire le tableau ? Code ASCII du caractère B : En en décimal Prendre le nombre représentatif de la colonne et l'additionner avec celui de la rangée.

Exercice : On désire transmettre le mot BONJOUR et bonjour avec une parité PAIRE.

En binaire et décimal Remarques ? 3- La Signalisation en Bande de Base

Dans ce mode de signalisation, les signaux permettant d’établir un service de télécommunications sont véhiculés dans le même canal que celui utilisé pour le transport de la voix ou des données. La téléphonie traditionnelle fonctionnait de cette façon avec des systèmes de signalisation tels que les codes MF SOCOTEL, CCITT N°5 et R2 (dont certains sont encore en usage) utilisant le principe « voie par voie ». Dans cette technique de signalisation, chaque voie de parole possède et véhicule sa propre signalisation. Cette signalisation prend la forme d’une série d’impulsions multifréquences (MF), un peu comme la tonalité de composition du numéro entre les commutateurs. Il faut cependant distinguer deux catégories de signaux, fonctions des organes entre lesquels ils s’échangent:

• Les signaux de ligne : ils sont échangés et exploités par les organes d’extrémité, notamment entre unités de raccordement et joncteurs de départ et d’arrivée. Ces signaux sont utilisés pour la supervision de la communication et sont émis sur l’IT (Intervalle de Temps) de signalisation de la voie et liés au support ou sur des fils

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

31

séparés, spécialisés. Ce sont par exemple les signaux de prise, de réponse, de taxe, de raccrochage et de libération.

• Les signaux d’enregistreurs : ce sont principalement les signaux de numérotation transportés sur la voie de parole. Ils sont échangés entre unités de commande et de traitement d’appel.

Figure : Signalisation bande de base

4- La Signalisation HORS-BANDE La signalisation hors-bande ou signalisation par voie commune est une signalisation qui ne s’effectue pas sur le même canal de communication que la voix ou les données. En effet, cette signalisation nécessite l’établissement d’un canal numérique pour l’échange des informations de signalisation. Ce canal est appelé lien de signalisation. Les liens de signalisation sont destinés à véhiculer tous les messages de signalisation nécessaires entre les nœuds du réseau. Ainsi lorsqu’un appel est lancé, le numéro composé et les informations nécessaires à son établissement et à sa supervision sont envoyés entre les commutateurs en utilisant leurs propres liens de signalisation, plutôt que les liens qui vont, à la suite, véhiculer la communication. Aujourd’hui, les liens de signalisation véhiculent les informations avec des débits de 56 ou 64 Kbits/s selon les standards américain ou européen. Le système de signalisation N°7 est un exemple de signalisation hors-bande. Il faut cependant noter que ce système est uniquement utilisé pour la signalisation entre les éléments du réseau. A l’inverse le canal D RNIS étend le concept de signalisation hors-bande à l’interface entre l’usager et le commutateur. En effet, avec le service RNIS, la signalisation qui doit être échangée entre le poste de l’usager et le commutateur local est véhiculée sur un canal numérique séparé, appelé canal D. La voix ou les données qui constituent l’appel sont transportées sur un ou plusieurs canaux B. La signalisation hors-bande a plusieurs avantages qui font qu’on la préfère à la signalisation en bande de base :

• elle permet le transport d’une quantité de données plus importante et à des débits plus élevés ; • elle permet une signalisation à tout moment pendant toute la durée de la communication ; • elle permet la signalisation entre des éléments du réseau qui ne partagent pas de canal direct de connexion.

Figure : Signalisation hors-bande

Page 17: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

32

Il existe deux types de signalisation hors-bande :

- La Signalisation Associée Son architecture est simple et réside dans l’allocation de l’un des conduits reliant chaque paire de nœuds de réseau interconnectés à la signalisation, tout comme le lien de signalisation. Tout le trafic de signalisation entre une paire de nœuds de réseaux devra traverser ce lien, la seule contrainte étant la capacité de ce dernier. La signalisation associée est efficace aussi longtemps qu’un équipement de réseau a besoin d’échanger de la signalisation avec un autre équipement auquel il est directement connecté. La principale limite réside dans le fait qu’elle ne permet pas l’échange de signalisation entre deux équipements non reliés.

- La Signalisation sur réseau dédié Elle repose sur une architecture qui définit un réseau de signalisation complètement séparé, superposé au réseau de voix ou de données. Le réseau est constitué d’éléments spécifiques interconnectés par des liens de signalisation.

En téléphonie, il faut toutefois distinguer trois catégories de signalisation : - La signalisation terminale, utilisée sur la boucle locale d’abonnés ; - La signalisation du commutateur, utilisée entre les unités d’un même autocommutateur ; - La signalisation inter-commutateurs, échangée sur les circuits et dont il est ici question.

5- Evolution des Codes de Signalisation Le code de signalisation est le langage codé utilisé pour véhiculer les informations de signalisation entre différentes extrémités. L’augmentation sans cesse du nombre de signaux rend plus complexe les installations de télécommunications et ne facilite pas l’interfonctionnement des équipements de différents fabricants d’où la nécessité d’une normalisation des codes. Les codes de signalisation ont connu plusieurs évolutions eu égard aux mutations dans les réseaux de télécommunications. C’est ainsi qu’on rencontre différents codes de signalisation : les codes à impulsions (code décimal), les codes multifréquences (MF SOCOTEL, R2, …) et aujourd’hui la signalisation sémaphore.

- Le Code MF SOCOTEL Le système de signalisation multifréquence SOCOTEL a été créé et mis au point par le groupement de l’administration et des constructeurs au sein de la SOCOTEL (Société Mixte pour le développement de la Technique de la commutation dans le domaine des Télécommunications) qui a pris en compte les recommandations du CCITT. Le code MF (multifréquence) SOCOTEL comprend deux types de signaux :

- Les signaux de ligne: * Trois codes ont été définis en fonction de particularités propres ou de zones d’application différentes :

♦ Un code automatique à impulsions utilisé dans le réseau urbain ; ♦ Un code à impulsions permettant la retransmission des signaux de taxation, également

utilisé dans le réseau interurbain mais lorsque le commutateur de départ ne possède pas l’autonomie de taxation ;

♦ Un code à courant continu à changement d’état destiné aux réseaux urbains.

- Les signaux d’enregistreurs : Chaque signal est constitué par la superposition de 2 fréquences (appartenant à la bande téléphonique) prises parmi 5, un poids étant affecté à chaque fréquence. Les fréquences sont : f0=700, f1=900, f2=1100, f4=1300 et f7=1500 Hz avec des poids respectifs de 0, 1, 2, 4, 7. Chaque combinaison significative est asservie par une fréquence de contrôle fc=1900 Hz, elle-même asservie par la suppression du signal initial. On distingue principalement deux modes de fonctionnement pour les unités de commande : le tandem (section par section) et le transit (bout en bout).

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

33

PPaarr tt iiee IIIIII

LLee RRéésseeaauu TTéélléépphhoonniiqquuee

CCoommmmuuttéé ((RR..TT..CC..))

Page 18: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

34

LA COMMUTATION TELEPHONIQUE

I- Introduction. Il y a plus de 109 téléphones de par le monde dont la moitié sont partagés entre l’Amérique du Nord et l’Europe. Les téléphones sont tous interconnectés entre eux. Certes ils ne peuvent pas

directement être liés car ceci nécessite ( )

2

1−nn liens, où n est le nombre de points

interconnectés, c'est-à-dire( ) 1610 49.99 000 000 500 999 999 499

×==−2

11010 99, par

conséquent un très grand nombre de centres de commutations se sont développés de part le monde.

1- Centres de Commutation Il existe deux types de centres de commutations :

o Les centraux publics, réservés pour Réseau téléphonique commuté ou RTC o Les centraux privés, réservés pour les entreprises privées ou pour des

bâtiments. Ces derniers sont connus sous le nom de PABX

2- Les centraux téléphoniques ou commutateurs sont soit : o Des autocommutateurs manuels, o Semi-automatiques : des standardistes reçoivent les communications et les font

suivre sur des équipements automatiques o ou purement automatiques

3- Stratégie de routage au niveau des réseaux. Dans les réseaux des télécommunications, il n’existe plus cette bordure entre la commutation et la transmission. Les usagers sont devenus exigeants, les opérateurs doivent satisfaire leurs clientèles et par conséquent les équipementiers sont obligés de satisfaire à leur tour ces opérateurs.

II- Hiérarchie des centraux de commutation. 1- Relation entre la commutation et la transmission Les figues suivantes illustrent la relation qui existe entre la commutation et la transmission. Il faut se rappeler qu’il y a deux types de centraux de commutation, les commutateurs Locaux (CL), les Commutateurs à Autonomie d’Acheminement (CAA) et les centres de Transit (CT Urbain, National et International). Il y a aussi la notion de niveau qu’il ne faut pas perdre de vue. Il y a 4 niveaux de centraux de commutations qu’on classe suivant les classes : Classe 1, 2, 3 et 4 en plus de tout cela il y a la classe 5 qui représente la hiérarchie, ce qui nous donne au total 5 niveaux.

Classe 5 : Classe 4 : Classe 3 : Classe 2: Classe 1:

CL CAA Centre Primaire Centre Secondaire Centre régional

Cas Général Centre Local: Centre Autonomie Acheminement: Centre Transit Urbain: Centre Transit National: Centre Transit International:

CL CAA CTU CTN CTI

Cas Maroc

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

35

Réseau à 4 niveaux de commutation. Un appel de y vers z est routé selon l’un des différents chemins suivants. Notions de sécurité et de débordement. y z z A E F z W D F z E F z B C D F z E F z

AbonnésY

Classe 4 CAA

Classe 5 CL

Classe 3 C Primaire

Classe 1 C Régional

Classe 2 C Secondaire

AbonnésZ

Classe 4 CAA

Classe 5 CL

Classe 3 C Primaire

Classe 1 C Régional

Classe 2 C Secondaire

A

B

C

D E

F

G

H1er choix

Circuits de connexion

Choix final

2ème choix

1er choix

2ème choix

3ème choix

Choix final

Choix final

1er choix 1er

choix

Choix final

Choix final

Choix final

Choix final

y z

A

E

F

D

C

B

W

Page 19: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

36

2- Réseau téléphonique: Règles d’acheminement Le réseau étant partiellement maillé, plusieurs itinéraires sont généralement possibles pour atteindre un abonné. Pour un numéro donné, le faisceau de premier choix est choisi de telle manière qu’il conduise l’appel vers le commutateur le plus proche de l’abonné appelé en empruntant les faisceaux de plus faible hiérarchie.

3- Supports de transmission • Agents physiques – Signaux électriques – Faisceaux lumineux – Ondes • Supports – Câbles en cuivre – Câbles en FO – Faisceau Hertzien 4-Équipements d’interconnexion • Répéteur :

– Régénère le signal d’une ligne. – Concentrateur : HUB, (Répéteur multi-port)

• Pont : – Permet d’acheminer les information entre réseaux locaux de types différents. – Commutateur : SWITCH , (Pont multi-port)

• Routeur : – Permet de relier des réseaux locaux de telles façon à permettre la circulation des

données d’un réseau à un autre d’une façon optimale en retrouvant une route à travers les divers ponts pour atteindre la cible

– Routeur est forcement un pont

5- Le réseau téléphonique public commuté Généralités Le réseau téléphonique public, PSTN "Public Switched Telephone Network" ou RTPC (Réseau Téléphonique Public Commuté) ou également RTC constitue un des plus grands réseaux au monde avec plusieurs centaines de millions d'abonnés. Le RTC était essentiellement analogique au départ, il s'est progressivement numérisé: la transmission dans le réseau d'abord, suivie par la commutation ensuite. La dernière partie à être numérisée reste la partie locale, c'est-à-dire la connexion de l'abonné au réseau: ceci est un des objectifs du RNIS. La numérisation permet, outre le transport de la voix, le transport des données mais en mode commutation de circuits 64 kbit/s, ce qui constitue une limitation pour certains types de trafics de données ce qui a donné naissance au réseau large-bande basé sur la commutation de paquets du type ATM, et à des capacités en débits plus importantes que 64kbit/s dans la partie locale comme l’ADSL).

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

37

Le réseau PSTN assure aussi des fonctions d'accès à d'autres réseaux, ou services comme par exemple au réseau à commutation de paquets, à Internet, au GSM, etc.... Organisation du réseau actuel. Dans un réseau local, l'abonné dispose d'un poste téléphonique, ou d'une installation téléphonique plus complexe, connecté à un commutateur via une ligne d'abonné. Cette liaison est en général une simple paire de fils de cuivre, avec un diamètre de l'ordre de 0,4 à 0,6 mm, appelé aussi "boucle locale" ou en anglais "local loop", ceci est le cas de la plupart des abonnés résidentiels, mais cette liaison peut être plus sophistiquée (un coaxial ou de la fibre optique (FO)) pour des systèmes 2 Mbit/s ou plus pour des abonnés professionnels. Le commutateur de rattachement est appelé, "commutateur d'abonnés" ou "commutateur local" ou "local switch"ou aussi "local exchange: LEX", est situé dans un bâtiment appelé "Central Office" CO ou "Local Centre", souvent simplifié en "central" ou CAA, souvent confondu avec le commutateur!

Le réseau de rattachement qui donne l'accès au PSTN est aussi appelé "réseau local". Un CO peut héberger plusieurs commutateurs et bien d’autres équipements comme one le verra ci-après (transmission, alimentation, …). La paire d'abonné aboutit sur un répartiteur d'abonnés MDF "Main Distribution Frame " sur un côté, dit "côté vertical"; l'autre côté "côté horizontal" est connecté à un équipement d’abonné, appelé aussi circuit d'abonné, dans le commutateur local. Les côtés vertical et horizontal du répartiteur sont réunis par des fils appelés "jarretières" ou "jumpers" qui permettent d'associer une paire physique avec un équipement d’abonné. Les accès "côté vertical" sont plus nombreux que les accès côté horizontal, on peut avoir un rapport 2/1, ceci étant la conséquence du taux d'occupation: on pose en effet des câbles avec une période d'investissement relativement longue ce qui pénalise l'occupation tandis que du côté commutateur on peut envisager jusqu'à une allocation JIT "Just In Time" des cartes d'équipement.

III- Le commutateur local 1- Identification: Dans le commutateur local, chaque ligne d’abonné est identifié par un n° d'équipement EN "Equipment Number" propre au commutateur, c'est une sorte de "variable locale". Le commutateur associe ce n° d'équipement à un numéro d'appel téléphonique DN "Directory Number" ou "Numéro de Désignation" qu'on peut considérer comme une variable "globale" valable pour le réseau. On notera aussi que les deux associations paire/EN et EN/DN permettent la portabilité locale du numéro (exemple on peut déménager et conserver le même numéro) dans la zone d'un même réseau local. Une des principales fonctions de la carte d’abonné pour un commutateur numérique est de convertir le signal analogique de la voix en un signal numérique 64 kbit/s.

a- Structure d’un numéro • Suit un codage qui permet de localiser géographiquement un abonné : cas d’un abonné fixe

Z ABPQ MCDU • Z : Zone géographique (212 pour le Maroc) • AB : zone urbaine (37 Rabat) • PQ : commutateur de rattachement (77 pour Agdal) • MCDU : identification de l’abonné (3281)

b- Types de Numérotation Il existe deux types de numérotation:

Page 20: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

38

� impulsion, décimale ou analogique cadran. Ouverture et fermeture de ligne d’abonné grace à une came qui se trouve dans le poste d’abonné avec une cadence de (33ms/66ms),

� Explication : Numérotation par impulsions: L’une des deux méthodes utilisées pour composer au téléphone (impulsions/tonalité). Avec la numérotation par impulsion, le modem transmet une série d’impulsions qui représentent les numéros de téléphone (une impulsion pour le un, deux impulsions pour le deux, etc.).

Chaque chiffre est transmis comme un signal carré (66 ms à la valeur max. et 33 ms de repos). Le nombre de séquences 66-33 ms dépend directement du chiffre à transmettre (1 => 1 impulsion, 5 => 5 impulsions, 0 => 10 impulsions). Ce système est relativement ancien donc en voie de disparition. Il est également très lent (1seconde pour le chiffre 0). Il n'est pas rare qu'un téléphone qui doit fonctionner en mode impulsion (c’est le cas si l'on est raccordé dans un vieux central) puisse envoyer (touche DATA) temporairement des codes fréquences (pour l'écoute/programmation de répondeur à distance, choix à faire dans les systèmes automatiques, etc.)

� Fréquence ou vocale (multifréquentielle) ou Numérotation par tonalité : Emission simultanée de 2 fréquences dans la bande. Dans ce système l'action d'une touche engendre l'envoi de deux fréquences (une haute puis une basse) qui seront reconnues au central. Les stations peuvent avoir jusqu'à 16 touches (0 à 9, *, #, A à D -pour fonctions spéciales).

fréquences 1209 1335 1477 1633

697 1 2 3 A

770 4 5 6 B

852 7 8 9 C

941 * 0 # D

Lorsqu'on presse sur la touche "8", on envoie du 1335 Hz et du 852 Hz. Si on presse la touche "0", on envoie du 1335 Hz et du 941 Hz, etc. La durée pour envoyer le code d'une touche est tout le temps la même. Ce système est très rapide. Il permet également de faire des commandes à distance : répondeur, sélection d'option d'une boîte vocale.

L’une des deux méthodes utilisées pour composer au téléphone (impulsions/tonalité). Avec la numérotation par tonalité, le modem envoie des séries de tonalités à diverses fréquences qui représentent les numéros de téléphone.

c- Structure d’un réseau: Structurellement, le réseau local traditionnel se subdivise en réseau d'alimentation et en réseau de distribution.

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

39

- Le réseau d'alimentation: Il comporte des câbles à capacité élevée, quelques centaines voire des milliers de paires, qui rayonnent à partir du bureau local et constituent les voies d’alimentation.

- Le réseau de distribution: Sur ces voies sont connectées les bornes de répartition "street distribution cabinet" d’où partent les câbles de distribution vers les clients. La zone de service d’une borne comporte en moyenne de l’ordre de 200 abonnés; la distance moyenne de raccordement est de l’ordre d’une centaine de mètres; les paires d’abonnés "drop" sont directement jointées sur le câble de distribution. Une borne de répartition est aussi dotée d'un mini-répartiteur qui permet de relier les paires amont avec les paires aval. Un autre point d'accès possible dans la distribution est le bac placé dans le trottoir "footway box" et dans certains pays on trouve évidemment aussi une partie aérienne. A noter enfin que les abonnés situés à proximité du bureau local sont directement connectés sur celui-ci. Pour limiter l’investissement et tenant compte que l’affaiblissement augmente avec la distance, on réalise l’alimentation (et les connexions des abonnés proches) avec du câble de plus petit diamètre (0,4mm) et on augmente le diamètre dans la distribution (0,5 à 0,6 mm). Pour des abonnés éloignés, on peut aller jusqu’à 1mm dans la dernière section. Toutes ces règles qui ont été conçues uniquement dans la perspective de la téléphonie il y a quelques décades ont évidemment un impact considérable pour des techniques actuelles comme ADSL qui doivent faire passer un débit de plusieurs Mbit/s sur le réseau local. Le répartiteur et les bornes de répartition constituent des points de flexibilité.

d- Réseaux numériques (RNIS) Protocoles: Le NT sert à faire l'interface entre la ligne du distributeur à 2 fils (bus U) et la ligne coté installation intérieur à 4 fil (bus S).

• Sur le bus S le signal est de type NRZ ( il s'agit d'un signal binaire sans retour à zéro) pour l'alimentation des appareils en protocole HDLC (lapD)

• Sur le bus U (en accès de base soit 2 communications simultanées et plusieurs MSN disponible) le signal est codé en 2B1Q soit 2 digits binaires transformés en 1 digit quaternaire.

Ce code permet de diminuer la rapidité de modulation d'un facteur 2 en transportant suffisamment d'énergie pour les distances usuelle en téléphonie).

Raccordements: Il s'agit de réseau ISDN, RNIS, Numeris (réseau à intégration de services). Prise TT 83 (6p) Prise RJ 45 (double)

Les réseaux numériques, en raccordement de base, se composent d'une alimentation à 2 fils (c'est le bus U raccordé aux bornes 4 et 5 d'une RJ45), puis d'une terminaisons réseau (NT) qui fait l'interface entre le bus U et les bus R, S ou T. Souvent on peut utiliser des sorties analogiques - bus R- sur une NT. Bien sûr ces sorties ne disposent pas de tous les services

Page 21: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

40

proposés. La ou les sorties numériques - bus S ou T sont des liaisons à 4 fils ( 2 fil pour l'émission et 2 pour la réception) (bornes 3,4,5,6 d'une RJ45). 3 et 6 : réception � 4 et 5 : émission En cas de prises terminales, il faut placer 2 résistances 100 W 1/4 W sur émission / réceptionLes principaux terminaux à raccorder sur une ligne numérique sont des téléphones numériques, des ordinateurs ou des téléfax groupe 4, les vidéophones, etc... Pour un raccordement de base ( 2 communications simultanées et plusieurs MSN), la tension d'alimentation des lignes est d'environs 96 V. La liaison se fait par 3 canaux: 1 canal D de données (taxe, MSM, informations du système, composition du numéro) à 12 kbit/s et deux canaux B pour l'échange d'informations (dialogues, données du fax, etc.) à 64 kbit/s. Il est donc possible d'avoir 2 communications simultanées à 64 kbit/s ou de faire de transmission de données (internent, ordinateur) en employant plusieurs canaux -moyennant finance. Lorsque l'alimentation se fait avec une fibre optique (monomode), on parle de raccordement primaire. On dispose alors de 30 canaux B et 1 canal D , chacun à 64kbit/s se qui donne un débit globale de 2,048 Mbit/s.

Les signaux de sonnerie : sont codés en binaire et transit par le canal D. Les indications de taxe : sont codés en binaire et transit par le canal D. Les numéros d'appel : sont codés en binaire et transit par le canal D. Ce système est le plus rapide des systèmes (par rapport aux systèmes de numérotation analogiques) Les numéros de l'appelant : sont codés en binaire et transit par le canal D.

Note : Il convient de ne pas excéder 8 terminaux sur un raccordement de base. Au-delà, il faut installer un ACU (autocommutateur d'usager).

Les services de l'ISDN voici une liste partielle des services disponible sur les réseaux ISDN ( RNIS - NUMERIS). De plus en plus ces service son également disponible sur les réseaux analogique.

Depuis une station analogique: (NT + 2ab v4)

rappel automatique R * 37 * # = active # 37 # = annule * # 37 # = contrôle

rappel le dernier numéro avant cette sélection si sa ligne était occupée (la touche R peut être différente selon le modèle de téléphone)

déviation immédiate CFU

*21* # numéro # = active # 21 # = annule * # 21 # = contrôle

l'appel entrant est directement dévié ( sans sonnerie)

déviation en cas de non réponse CFNR

*61* # numéro # = active # 61 # = annule * # 61 # = contrôle

l'appel entrant est dévié si n'a pas de réponse dans un temps donné

déviation si occupé CFB

* 67 * # numéro # = active # 67 # = annule * # 67 # = contrôle

l'appel entrant est dévié si la ligne est occupée

rétrodemande / maintien conférence à 3

R - tonalité- numéro R - tonalité- 0 R - tonalité- 1 R - tonalité- 2 R - tonalité- 3

la liaison en cours est maintenue et remplacée par le nouveau numéro termine la liaison en maintien et continue avec l'active termine la liaison active et réactive celle en maintien commute les 2 liaisons conférence à 3

Parcage TP R * 79 * code de parc # la liaison est parquée le code est optionnel (max. 8 chiffres)

CLIR * 31 * numéro =cache # 31 # = montre

cache l'identification de l'appelant à l'appelé pour un appel

OCB * 33 * mot de passe # # 33 * m.de p. = annule * # 33 # = contrôle

set de blocage (liste de num. sortant transmis à Swisscom)

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

41

2- Topologie: La topologie est donc essentiellement arborescente. En ce qui concerne la voie d’alimentation par contre, les longueurs de raccordement sont particulièrement importantes: un abonné d’un réseau local est en moyenne distant de 4 Km du CO; dans certains cas extrêmes, cette distance atteint 10 Km. Un point de flexibilité intermédiaire LDC "Local Distribution Centre " a été créé de manière à permettre l’introduction progressive de FO dans le réseau local ce qui permet d’éviter de nouvelles extensions (sans avenir) en Cuivre et de pouvoir envisager le déploiement de futurs services "large-bande". Les abonnés sont situés en général à moins de 1,5 km de ces points.

Le réseau local a longtemps été construit de manière rigide avec du fils en Cuivre et des prévisions de capacité à très long terme, de 10 années pour l’alimentation et de d’une 30 d’années pour la distribution, pour limiter les coûts des poses. Bien qu’essentiellement passif (pas d’électronique entre l’abonné et le commutateur), pour réaliser des économies dans certains cas spécifiques ou pour pallier des pénuries, on installe des systèmes électroniques actifs comme les systèmes dits à gains de paire, c.à.d des multiplexeurs ou des concentrateurs, qui permettent de transporter plusieurs communications téléphoniques sur un système de transmission numérique (le plus souvent des systèmes PCM 2 Mbit/s, sur 2 paires bien sélectionnées avec l’inconvénient dans ce cas de devoir placer des répéteurs/régénérateurs sur des distances relativement courtes. De nouvelles technologies comme le xDSL permettent de relaxer ces contraintes).

3- Technologies comme le xDSL De tels systèmes sont également utilisés pour connecter les équipements d’abonnés professionnels (PABX avec des faisceaux de 2 Mbit/s, circuits loués numériques à haut débit.

Pour des entreprises avec des besoins en gros débits ou des parcs industriels, la tendance est de poser des boucles en FO, c’est le concept de "Télé-zone". e- Réseaux Intelligent : Réseau à valeur ajoutée Dans les années 1980, les différents opérateurs américains tentent de résoudre certains problèmes liés à la réalisation de services par la modification des programmes tournant sur chaque commutateur du réseau. L'opérateur de réseau désirant introduire un nouveau service dépend fortement de ses fournisseurs qui sont seuls à même de modifier les programmes fort complexes faisant fonctionner leur commutateur. Le fournisseur se trouvant dans une situation de force, il peut facturer très cher la modification de programme demandée. Pour l'opérateur, ces coûts sont multipliés par le nombre de fabricants fournissant des commutateurs pour son réseau. Une fois les programmes nécessaires disponibles, il est nécessaire de les introduire dans tous les commutateurs du réseau si l'on veut que le service soit disponible partout. Un réseau pouvant se composer de plusieurs centaines de commutateurs, cette opération peut s'avérer non seulement coûteuse, mais aussi longue. On estime habituellement qu'il faut 3 à 5 ans entre la prise de décision d'introduire un nouveau service et la mise en œuvre effective de ce service dans le réseau. Ces délais ne permettent pas à un opérateur de réagir rapidement à la demande d'un client pour un service particulier. Aujourd'hui, on estime que 6 mois est un délai maximum. D'autre part, certains services nécessitent que le commutateur traite des informations qui ne sont pas locales, mais communes à l'ensemble des commutateurs du réseau. Par exemple, l'application Numéro Vert qui permet à un appelant de faire un appel gratuit, repose sur la traduction d'un numéro logique à préfixe spécifique (0800 en France) en un numéro de destination réelle. La table de traduction est une donnée globale à tous les commutateurs. Dupliquer une telle table dans tous les commutateurs du réseau implique une gestion très

Page 22: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

42

difficile pour garantir sa cohérence. Par contre, disposer d'un nœud central stockant cette table et étant accessible par l'ensemble des commutateurs est une solution simple à mettre en œuvre et peu coûteuse. C'est ainsi que le Numéro Vert fut introduit aux États-Unis. Un nœud appelé point de commande de service (SCP, « service control point ») est dédié au traitement de la traduction du numéro. Ainsi le réseau est enrichi d'une fonctionnalité nouvelle et du fait de sa capacité à traiter des informations et à offrir un service plus évolué que l'appel de base, il est qualifié d'« intelligent ». Dans l'architecture du réseau intelligent (RI), le SCP joue le rôle de maître, alors que les commutateurs (SSP, « service switching point »), sont les esclaves . Ce principe centralisé est bien adapté aux services nécessitant une base de données unique. Par ailleurs, seul le SCP est mis à jour quand un nouveau service est installé. L'exécution d'un service Numéro Vert peut être décrite à travers les étapes suivantes : un appelant décroche et compose le Numéro Vert (numéro logique) désiré (0800 25 26 27). Le SSP, détectant le préfixe « 0800 » décide d'arrêter tout traitement relatif à cet appel, et demande des instructions au SCP. Celui-ci recherche dans ses tables le numéro physique vers lequel diriger l'appel en fonction du numéro sélectionné (25 26 27) et éventuellement de critères particuliers comme le jour de la semaine, l'heure du jour, la région d'origine de l'appel, etc. Une fois ce numéro trouvé, le SCP indique au SSP qu'il doit établir une connexion vers le demandé 01 43 55 46 56, en lui indiquant également que c'est le demandé qui doit être taxé pour cet appel. Le SSP reçoit les ordres du SCP et continue le traitement de l'appel en les exécutant. Cet article présente les différents aspects permettant à un SCP de contrôler la fonctionnalité des SSP. Nous verrons que pour maîtriser les concepts introduits, il faudra définir plusieurs niveaux d'abstraction appelés plans . Le plan service est une vue exclusivement orientée vers les services. Le plan fonctionnel global, qui modélise une vue globale du RI, est détaillé. Le plan fonctionnel réparti modélise une vue répartie du RI. Le plan physique modélise les aspects physiques (équipements) du RI. Enfin, nous verrons les évolutions du RI. III- Le réseau dorsal "backbone" Du point de vue commutation, les commutateurs sont fonctionnellement de 2 types :

- Les commutateurs locaux ou d'abonnés au niveau inférieur - Les commutateurs de transit qui permettent d’établir des connexions entre des

commutateurs.

Note : Physiquement, un commutateur peut supporter ces 2 fonctions; on parle parfois dans ce cas de "combiné".

1- Les commutateurs locaux: Ils desservent les abonnés qui font partie d'une zone géographique appelée "Réseau local"; ils constituent le niveau bas de la hiérarchie. On distingue d’une part les BU "Base Unit" qui sont les commutateurs locaux autonomes: ils contiennent les bases de données relatives aux abonnés et à leurs services et peuvent être raccordés sur tous les autres commutateurs du réseau et d’autre part les RU "Remote Unit" qui concentrent le trafic des abonnés et dépendent d’un BU.

Avec la numérisation du réseau, la tendance est à la réduction du nombre de BU’s . D’autre part, des RU’s sont également utilisés pour desservir des abonnés dans des points de flexibilité intermédiaires comme les LDC’s. Les lignes téléphoniques sont raccordées au commutateur via des circuits de ligne pour les lignes simples. Pour des installations plus complexes comme les PABX ou les concentrateurs, l’accès se fait en 2 Mbit/s.

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

43

2- Les commutateurs de transit: Les commutateurs locaux sont rattachés à des commutateurs de transit appelés "Centres de Zone" (CZ) qui constituent le 1er niveau de transit. La zone géographique desservie par l'ensemble de ces commutateurs définit une zone géographique (en association avec le plan de numérotage). A un niveau supérieur dans la hiérarchie, on trouve les commutateurs de transit nationaux et les commutateurs de transit qui assurent l’interconnexion avec des réseaux internationaux: les centres internationaux (exemple: les ISC "International Switching Center" sont des centres internationaux) et l’interconnexion avec les autres opérateurs nationaux (fixes ou mobiles): les AGE’s "Access Gateway Exchange". Les mêmes commutateurs de transit assurent à la fois les fonctions de transit national et aussi d’AGE.

3- Le circuit commuté 4- Le Réseau téléphonique Commuté (RTC) • But du RTC Le RTC est le réseau pour les téléphones (fixes et mobiles) dans lequel un abonné est relié à un central téléphonique par une paire de fils/BLR (Boucle Locale Radio). Ce central est relié à d'autres centraux pour former le RTC • Un réseau Commuté C'est est un réseau point à point où les connexions entre nœud se font de manière dynamique et ne durent que le temps de la communication. Cependant, pour les sites communicants, ce type de réseaux conserve les avantages -et la plupart des inconvénients- du point à point : pas besoin d'identification de l'émetteur ni du récepteur une fois la communication établie, sécurité des données (elles ne traversent aucun autre site). Cependant, le temps d'établissement de la communication peut être notablement plus élevé, et on peut rencontrer des encombrements. De ce fait, cette architecture convient mal à l'émission de petits messages vers des destinataires nombreux. Le Réseau Téléphonique Commuté met en relation au moins deux postes d’abonnée: "Connexion"

L’échange d’informations nécessaires à l’établissement, au maintien et à la rupture de la communication: " la signalisation "

Page 23: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

44

5- Réseau téléphonique: Schéma général

6- Réseau téléphonique: Organisation

Le RTC est organisé en 3 sous-parties – La commutation: Partie centrale du réseau. Elle permet de relier les abonnées. – La transmission: Ensemble des techniques mises en œuvre pour relier les

commutateurs entre eux. L’ensemble des commutateurs et des supports de transmissions entre commutateurs est appelé réseau de transmission ou réseau de transport.

– La distribution: Organisation technique mise en œuvre pour relier les abonnées au commutateur le plus proche (commutateur de rattachement). L’ensemble des dispositifs permettant cette liaison est le réseau de distribution.

Le réseau téléphonique est organisé en 3 niveaux (zones):

– Zone à Autonomie d’Acheminement (ZAA): au bas de la hiérarchie, les commutateurs (CAA) accueillent les abonnées et peuvent établir différents types de communications.

– Zone de Transit Secondaire (ZTS): comporte les commutateurs (CTS). Les abonnées ne sont pas reliés aux CTS. Ils assurent les brassages des circuits lorsqu’un CAA ne peut atteindre le CAA destinataire directement.

R é s e a u d e d i s t r i b u t i o n R é s e a u d e t r a n s m i s s i o n

D i s t r i b u t i o n C o m m u t a t i o n T r a n s m i s s i o n

R é s e a u d e d i s t r i b u t i o n R é s e a u d e t r a n s m i s s i o n

D i s t r i b u t i o n C o m m u t a t i o n T r a n s m i s s i o n

Branchem ent D istributionD irecte

Central SR

SR

SR

SR

Distribution Branchem ent

Ab

Ab

Ab

Ab

PC

PC

PC

PC

PC

PC

TransportPrim aire

TransportSecondaire

SR = Sous RépartiteurPC = Point de concentration

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

45

– Zone de Transit Principale (ZTP): cette zone assure la commutation des liaisons longues distances. L’un des commutateurs (CTP) est relié au commutateur international de transit (CTI).

– Dans les zones à faible densité, les abonnées sont rattachés à des commutateurs locaux (CL): concentrateur de trafic.

V- Techniques de Commutation 1- Définition La commutation est une opération qui permet à une information de progresser vers son destinataire. Elle consiste à établir à la demande et de façon autonome des liaisons temporaires entre des voies entrantes et des voies sortantes afin d’échanger des informations. C’est une famille de techniques de partage d’une voie composée. Il existe 3 types de commutations :

- Circuits - Messages - Paquets :

• Par stockage, retransmission • Par commutation temporelle asynchrone • Commutation de circuits

C’est le mode utilisé pour le réseau téléphonique. La voie est construite à l’établissement de la communication, par commutation des circuits élémentaires. Elle correspond à une occupation continue à vitesse lente de la voie (cas du téléphone).

2- Commutation de circuits C’est le mode utilisé pour le réseau téléphonique. La voie est construite à l’établissement de la communication, par commutation des circuits élémentaires. Elle correspond à une occupation continue à vitesse lente de la voie (cas du téléphone). Dans le mode de commutation par circuits, la voix, même numérisée, se prête peu au découpage en paquets car la conversion numérique / analogique nécessaire à la restitution du signal vocal au destinataire impose le strict respect d'une contrainte de temps (ex: la voix numérisée au débit de 64 Kbit/s, équivaux à un échantillon d'un octet toutes les 125 ms). Ce besoin spécifique de la voix par rapport aux données caractérise un signal isochrone

B

C

D

A

F

Gcircuit

faisceauB

C

D

A

F

Gcircuit

faisceau

Page 24: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

46

(Caractérise des communications où les données sont transmises selon un timing précis). La voix numérisée est sensible au temps de transmission qui doit être respecté scrupuleusement, mais elle peu sensible aux erreurs de données jusqu'à un certain seuil.

L'attribution d'une capacité fixe, pour une durée déterminée, résout le problème du délai variable. Cette technique, appelée commutation de circuits, si elle est bien adaptée aux flux d'informations comme la voix, n'est pas très efficace pour les transmissions de données. En commutation de circuits, l'ensemble des ressources du réseau, contribuant à cette capacité, est immobilisé pour toute la durée de la connexion. Le principe de la commutation de circuits consiste à établir, en préalable à la commutation, une liaison par l'interconnexion de plusieurs voies bout à bout. Chaque communication passe par trois phases successives :

• Établissement de la liaison: phase de commutation active pour détecter la demande de service, recevoir et interpréter l'identité du terminal demandé, chercher et occupé un itinéraire et interconnecter les deux terminaux (décrocher, composer, sonner).

• Maintien de la liaison pendant toute la durée de la connexion • Libération des connexions sur ordre et retour à l'état libre.

3- Commutation de messages

– Un message est une suite d’informations qui constitue une entité logique tant pour son émetteur que pour son destinataire (ligne frappée sur un terminal, fichier, etc...)

– Le message est envoyé du nœud de commutation auquel est raccordé l’émetteur jusqu’au nœud de commutation auquel est raccordé le récepteur en traversant un certain nombre de nœuds intermédiaires. Pour qu’un nœud transmette le message au suivant sur le chemin allant de l’émetteur au destinataire, il est nécessaire qu’il l’ait reçu complètement du nœud précédent.

– Ce mode convient mieux que le précédent pour le partage de voies destinées à transmettre des données. Cependant la difficulté de gérer, dans les noeuds, les tampons destinés au stockage provisoire de messages de tailles très différentes, ainsi que la difficulté de transmettre sans erreur de très longs messages ont amené à découper les messages en paquets.

4- La commutation par paquets Technologie qui consiste à diviser les données en paquets et à les envoyer sur le réseau. Chaque paquet dispose d'un en-tête qui indique la source, la destination, un numéro de séquence pour ré assembler les informations, un bloc de contenu des données et un code de vérification des erreurs. Les paquets de données peuvent emprunter des itinéraires différents vers leur destination où les informations d'origine sont ré assemblées après l'arrivée des paquets. La norme internationale pour les réseaux à commutation de paquets est X25.

La spécification X25 définit l'interaction point à point entre l'équipement terminal de traitement de données (ETTD) et l'équipement de terminaison de circuit de données (ETCD). Un ETTD est relié à un ETCD par une unité de traduction appelée assembleur/désassembleur de paquet (PAD, packet assembler/désassembler). La spécification X25 est l'oeuvre des sociétés téléphoniques.

La communication de bout en bout entre les ETTD s'effectue par l'intermédiaire d'un circuit virtuel. Les circuits virtuels permettent la communication entre des éléments de réseau distincts, par un nombre quelconque de noeuds intermédiaires, sans qu'il soit nécessaire de leurs consacrer des portions fixe du réseau.

Les circuits virtuels conservent l'ordre des paquets, autorisent l'échange en full duplex, utilisent le contrôle de flux et permettent le multiplexage.

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

47

Il y a deux types de circuits virtuels :

1. Permanent Virtual Circuits (PVC). Voie logique vers le réseau entre l'origine et sa destination. Une fois que la voie logique a été établie dans des conditions normales, tous les paquets la suivent. En cas de défaillance, une nouvelle voie est négociée. Les PVC sont utilisés pour les transferts de données les plus fréquents.

2. Switched Virtual Circuits (SVC). N'établit pas de voie logique. Chaque paquet se fraie

un chemin vers la destination, et empreinte le trajet le plus approprié à l'instant de la transmission. Avec cette méthode, les paquets suivent des routes différentes et peuvent donc parvenir à destination dans un ordre incorrect. X25 prend en compte cette situation pour assurer une transmission sans erreur. Les SVC sont utilisés pour les transferts de données sporadiques.

3. Numéro de voie logique. Les paquets étant fragmentés, pour éviter d'avoir une adresse

complète dans chacun des fragments qui empruntent le circuit virtuel, on attribut aux paquets des numéros de voie logique lié au chemin virtuel. Pendant le transfert des données, X25 utilise le protocole LAPB qui permet de s'assurer que les trames arriveront à destination dans le bon ordre et sans erreurs. De grande mémoires tampons sont utilisées pour répondre à des pointes dans la demande et pour vérifier l'état des données. Cette technique (store and forward) stoker et retransmettre en plus la correction d'erreurs, introduit des délais dans transmission des données. La réception des données par le destinataire, ne peut commencer que lorsque les données transmissent on été intégralement reçus.

5- La commutation de cellules Qu'est qu'une cellule ? L'idée de base des réseaux à commutation de cellules et de transmettre toutes les données dans des petits paquets de taille fixe appelés cellules. La taille de la cellule présente une certaine importance car celle-ci influe sur la forme des protocoles des couches supérieures. Afin que le récepteur puisse interpréter correctement les données contenues dans la cellule, cette dernière doit contenir des informations de contrôle décrivant la relation de cette cellule avec les autres dans le flot de données. La taille des cellules est de 48 octets de charge utile et 5 octets d'en-tête, soit 53 octets.

ATM : Asynchronous Transfer Mode (ou MTA : mode de transfert asynchrone, en français). Actuellement, les deux types de technologies de commutation existantes sont :

• La commutation de paquets (et le relais de trames), bien adaptée à la transmission de données.

• La commutation de circuits, qui prend en compte le caractère isochrone du service téléphonique

La commutation de cellules allie la simplicité de la commutation de circuits ainsi que la flexibilité de la commutation de paquets. Simplicité grâce à la longueur de la cellule qui permet de concevoir des commutateurs de cellules relativement simples et performants. D'autre part, si l'on accepte de limiter la taille des files d'attente dans les commutateurs et de ne pas utiliser les liaisons d'accès au maximum des possibilités, la petite taille des cellules permet une émulation de circuit isochrone. Flexibilité du fait que les cellules sont des paquets, avec entête, permettant d'établir des connexions virtuelles qui peuvent être multiplexées. Le débit est adapté aux caractéristiques de la source, au lieu d'être imposé par la liaison d'accès.

Page 25: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

48

Contraintes Commutation

de circuits Commutation de

paquets Commutation de

cellules

Temps réel oui non oui

Transparence oui non oui

Protocole de bout en bout oui non oui

Débit variable non oui oui

Multiplexage statistique non oui oui

5- Le multiplexage

C'est la capacité à transmettre sur un seul support physique (voie haute vitesse) des données provenant de plusieurs équipement (voies basse vitesse). La voie haute vitesse: c'est la voie de communication entre le multiplexeur et le démultiplexeur, elle prend en charge l'ensemble du trafic. La voie base vitesse: c'est la voie de communication reliant le terminal de l'utilisateur au multiplexeur, elle prend en charge le trafic de l'utilisateur.

Multiplexeur: Équipement permettant de combiner les signaux provenant des émetteurs pour les transmettre sur la voie haute vitesse. Le démultiplexeur et l'équipement sur lequel les récepteurs sont raccordés à la voie haute vitesse.

Multiplexage fréquentiel: Aussi appelé MRF (Multiplexage par répartition de fréquence ou FDM, Frequency Division Multiplexing) permet de partager la bande de fréquence sur la voie haute vitesse en une série de plusieurs canaux moins large, qui permettront de faire circuler sans interruption sur la voie haute vitesse les données provenant des différentes voies basse vitesse.

Multiplexage statistique: Le multiplexage statistique reprend les caractéristiques du multiplexage temporel, à la différence près qu'il ne transmet sur la voie haute vitesse que les voies basses vitesses comportant des données. Ce type de multiplexage se basent sur des statistiques concernant le débit de chaque ligne basse vitesse. Ainsi, la ligne haute vitesse ne transmettant pas les blancs (problèmes spécifique a l'électronique rencontré à des vitesse de plus 100 mégahertz).

Multiplexage temporel: Le multiplexage temporel, Aussi appelé MRT (Multiplexage par répartition dans le temps ou TDM, Time Division Multiplexing) permet d'échantillonner les signaux des voies basse vitesse pour les transmettre successivement sur la voie haute vitesse en leur allouant la totalité de la bande passante, même si celles-ci ne possèdent pas de données à émettre (il n'est pas possible de traiter les signaux en continu, par souci de simplicité, on échantillonne les signaux à un rythme régulier d'ou la possibilité d'avoir une bande passante sans émission).

VI- Commutateur: Fonctions 1- Fonctions Sa principale fonction est la connexion (la liaison temporaire entre 2 jonctions). Une jonction est un circuit ou une ligne d’abonné.

L’établissement des connexions nécessite : – l’échange de signalisation entre les commutateurs, – une suite d’actions, appelées traitement du signal qui est assuré par l’unité de

commande (ordinateur).

• Les Unités de Raccordement d’Abonnés (URA) :

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

49

– Fournissent l’énergie à l’alimentation des postes téléphoniques, adaptent les caractéristiques électriques

– Numérisent le signal (conversion Analogique/Numérique dans le cas d’abonnés analogiques)

– Détectent les événements (décrochage et raccrochage d’un poste) – Génèrent une sonnerie vers un poste et exécutent des tests des lignes d’abonnés. – Offrent une fonction de concentration

• Les Unités de Connexion d’Abonnés (RCx) – Matrice d’une ligne entrante sur une ligne sortante

• Les Unités de Commandes (UC) : – Partie intelligente du commutateur

2- Techniques de Commutation: a- Commutation de paquets par stockage / retransmission Les messages sont découpés en paquets de longueur comprise entre 1000 et 2000 bits. Les paquets sont envoyés indépendamment les uns des autres.

Les nœuds de commutation sur le chemin de l’émetteur au récepteur s’envoient les paquets selon la politique définie précédemment pour les messages: un nœud doit avoir reçu entièrement un paquet avant de le ré-émettre vers le nœud suivant.

Comparée à la commutation de messages la commutation de paquets rend plus aisé la gestion des tampons de stockage dans les noeuds de commutation. Elle permet de diminuer la probabilité d’erreurs et en cas où celles-ci arrivent, elle diminue le coût de la procédure de reprise. Enfin elle permet de diminuer le temps global de transfert d’un message, puisqu’il peut y avoir plusieurs paquets appartenant au même message en circulation entre des noeuds différents.

b- Communication Synchrone / Asynchrone Précise la façon dont un échange se déroule par rapport au temps. La communication synchrone, dite aussi « en temps réel » Caractéristique des signaux qui utilisent la même fréquence d'horloge et qui ont la même référence temporelle. Mode de transmission dans lequel les données sont envoyées par blocs et ne demandent pas la présence de bits de départ et d'arrêt entre les octets. La synchronisation est assurée par l'envoi d'une part d'un signal d'horloge avec les données, et d'autre part de configurations de bits spéciales pour indiquer le début de chaque bloc. Une communication téléphonique et un exemple courant de communication synchrone.

c- La communication asynchrone: Mode de communication dans lequel deux ordinateurs s'échangent des informations sans être synchronisés. Les informations sont transmises et traitées à intervalles variables selon les ressources disponibles, en utilisant des références temporelles différentes. Les signaux ont des phases et des fréquences différentes. Dans la mesure où les données sont reçues à intervalles irréguliers, il faut que le modem récepteur soit informé du début et de la fin des bits de données d'un caractère. Ceci s'effectue au moyen de bits de départ et d'arrêt. Types des communications asynchrones : Un forum Internet et le chat.

d- Commutation temporelle asynchrone Il s’agit toujours de commutation de paquets mais on fait l’hypothèse que leur taille est de quelques dizaines d’octets. Un nœud de commutation n’est plus tenu d’attendre d’avoir reçu tout le paquet pour commencer à le ré-émettre vers le nœud suivant.

Page 26: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

50

Si la taille des paquets est faible et fixe, et que les règles de synchronisation sont strictes. Ce type de commutation permet d’atteindre des débits de l’ordre du Gigabit.

Le réseau téléphonique commuté est un moyen de communication pratique pour de petites applications interactives, comme celle qu'il faut construire.

Les avantages et les inconvénients du RTC pour ce type d'utilisation sont d'une part ceux inhérents au RTC lui-même, et d'autre part ceux induits par l'utilisation que l'on en fait, c'est à dire la transmission de données numériques VII- Réseau téléphonique: 1- Structure d’une chaîne de communication

2- Ligne d’abonne La ligne d'abonné est la partie de la liaison téléphonique qui relie l'installation d'abonné à son centre de rattachement. Cette ligne (en partant du CAA) se compose en général de 3 parties appelées: * Transport * Distribution * Branchement 3- Réseau Téléphonique: Constituants Le Répartiteur d’Entrée (RE): C'est l'interface entre les câbles de transport et le commutateur. Il a 3 fonctions: Brassage, Protection et Coupure/test

TRANSPORT DISTRIBUTION BRANCHEMEN

PCRE SRCAA

Abonné

TRANSPORT DISTRIBUTION BRANCHEMEN

PCRE SRCAA

Abonné

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

51

Le réseau de transport: C’est la partie reliant le commutateur aux sous - répartiteurs. Il est constitué d'arbre de transport partant du central et se divisant vers les sous - répartiteurs

Sous Répartiteur (SR): Dispositif permettant l'affectation souple d'une paire de transport sur une paire de distribution.

Le réseau de distribution: C'est la partie du réseau local située entre la sous - répartition et les points de concentration.

Le point de concentration (PC): Il permet la connexion de plusieurs lignes de branchement sur un câble de distribution. Les zones d'influence des PC ne se chevauchent pas. Les PC sont des points de coupure entre le branchement et la distribution utiles ·pour les opérations de maintenance.

Les lignes de branchement: Ce sont les câbles qui relient l'entrée d'un terminal au PC de sa zone. VIII- RESEAU DES TELECOMS : PRESENTATION La notion de réseau apparaît dés que plusieurs sources et/ou destinataires se partagent le même service. Un réseau est un ensemble d'éléments Interconnectés. En télécommunication cette notion recouvre deux réalités de natures différentes.

1- Pour les usagers Un Réseau est avant tout caractérisé par le service qu'il rend. Ex: Réseau téléphonique. Il permet des conversations. On peut distinguer 3 types de réseaux:

2- Les réseaux de diffusion: A partir d'une source centrale, ces réseaux envoient la même information à un groupe de destinataires. En général, ces réseaux sont unidirectionnels (Radio, TV, Agence de Presse).

3- Les réseaux de consultation: Ils fonctionnent à l'inverse des précédents (Consultation d'une Banque de Données)

4- Les réseaux conversationnels: Ils sont bidirectionnels et le plus souvent ils sont commutés Commuté: Il s'agit d'un réseau commuté, c'est à dire que lorsque la liaison est établie, on a l'impression d'avoir une ligne point à point. C'est très pratique pour la communication vocale ; ça évite d'avoir à recomposer le numéro du correspondant à fois que l'on veut prendre la parole !!! Cette architecture de réseau est de type point à point virtuel (la liaison point à point est créée dynamiquement). Il existe un certain nombre d'architecture de réseaux, que vous étudierez plus tard. Pour situer l'architecture commutée, voici un bref aperçu des topologies les plus communes :

La liaison Point à Point. Il y a une liaison effective entre l'émetteur et le récepteur du message. Dans le cas de sites plus nombreux, on parle aussi de réseau totalement maillé. Le réseau Bus. C'est un réseau où tous les correspondants sont reliés à un même support de communication. C'est aussi une des architectures les plus évolutives, car il suffit de se « piquer » au réseau pour ajouter un nœud.

A B

A C

B C

Page 27: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

52

Le réseau en Étoile. C'est une architecture où tout message passe par un serveur (S) qui redistribue ensuite les messages entre les sites. Le plus gros problème de cette architecture est évidemment le serveur, qui fait goulet d'étranglement si il n'a pas la puissance de communication suffisante...

Le réseau en Anneau. C'est une architecture où chaque site est relié à un suivant, et ne transmet des messages qu'à ce dernier. Comme le réseau est bouclé sur lui-même, tout message peut passer depuis tout site source vers toute destination. Cependant, c'est un réseau assez fragile, puisque la chute d'un seul site bloque souvent toute communication dans le réseau. On crée, pour palier à cet inconvénient et pour gagner en performance, des anneaux bidirectionnels, c'est à dire où les sites peuvent émettre à la fois vers leur suivant et vers leur prédécesseur.

Le réseau Maillé. C'est un réseau où la topologie de connexion est régulière. La figure représente ici une des topologie les plus simples : la maille carrée. D'autres existent (triangle, hexagonale, etc.), certaines n'ont même pas une représentation planaire (maille cubique, etc.). Cette architecture est souvent utilisée dans les machines massivement parallèles. Il existe souvent plusieurs chemin pour transmettre un message. Ici, pour passer de A à F, un message peut emprunter les chemins A-B-C-F ou A-B-E-F ou encore A-D-E-F, etc. Deux caractéristiques sont très importantes dans ce type de réseau : le nombre de connexion de chaque nœud, et le nombre de sauts maximal qu'il faut pour relier un nœud à un autre.

Un réseau Commuté C'est est un réseau point à point où les connexions entre nœuds se font de manière dynamique et ne durent que le temps de la communication. Cependant, pour les sites communicants, ce type de réseaux conserve les avantages -et la plupart des inconvénients- du point à point : pas besoin d'identification de l'émetteur ni du récepteur une fois la communication établie, sécurité des données (elles ne traversent aucun autre site). Cependant, le temps d'établissement de la communication peut être notablement plus élevé, et on peut rencontrer des encombrements. De ce fait, cette architecture convient mal à l'émission de petits messages vers des destinataires nombreux.

Étendu (géographiquement): Le RTC public est très étendu ; il atteint tous les pays du globe. Pays développés ou en voie de développement et même les villages très reculés possèdent en général au moins un téléphone par groupement de population.

Répandu (nombre d'abonnés): Beaucoup de personnes possèdent le téléphone. Si vous rencontrez une personne, vous lui demanderez sans doute son numéro de téléphone avant son adresse e-mail ou son adresse postale. Cette qualité est sans nul doute la principale, celle qui fait que l'on supporte tous les autres défauts inhérents à cette liaison. Elle a cependant un léger revers : malgré les efforts effectués pour élargir les lignes, un trop grand nombre d'usagers simultanés peut provoquer des encombrements et empêcher l'établissement d'une communication.

A C

B

D

E C S

D

A

A B C D

E F G

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

53

Simplex, Half Duplex & Full Duplex (vus dans un autre chapitre) : Les deux utilisateurs de la liaison peuvent émettre et recevoir en même temps. Même si les hommes ne peuvent pas à priori parler et écouter en même temps (du moins, pas en comprenant ce qu'on leur dit…), les modems sont parfaitement capables de réaliser cela et donc de tirer parti de la fonctionnalité full duplex du RTC.

5- Inconvénients du RTC � Analogique: Le réseau téléphonique commuté était purement analogique. Ce qui n’est

plus le cas depuis déjà une dizaine d’années. Lorsqu'on l'utilisait pour y transférer des données numériques, on connaissait un certain nombre de restrictions. Ceci n’est plus le cas avec la numérisation du réseau.

� Nécessité d'utilisation de matériels spécifiques pour faire la conversion analogique, numérique. Ces appareils sont appelés modulateurs démodulateurs, d'où le nom commun de "modem".

� Limitation du débit. La bande passante du RTC est (300-4000Hz). Son rapport signal/bruit est de l'ordre de 40dB en moyenne, limitent la qualité du signal analogique transmis, ce qui se traduit par une limitation du nombre de bits que l'on peut faire passer par unité de temps. Les modems actuels arrivent à faire passer 33.6 kb/s en full duplex. Pour dépasser cette limite, on a recours à des protocoles non symétriques comme le V90 (56kb/s en réception pour l'appelant seulement). Ces chiffres sont à comparer à ce qui est utilisé par les opérateurs Télécoms pour numériser une liaison téléphonique: un échantillon de 8 bits (donnant un rapport signal/bruit maximum

théorique de l'ordre des 8

254

=2

0.5 Log 20 dB . pris 8000 fois par secondes

(nécessaire pour obtenir la bande passante à 4000Hz, (théorème de Nyquist), soit un total de 64kb/s. Ce chiffre, qui est le débit d'un canal B d'une liaison RNIS, est le maximum qui puisse être réalisé sur un RTC sans compression. Ce débit maximal est en fait tout théorique, d'abord parce que le rapport signal/bruit atteint rarement son maximum, et aussi à cause de l'occurrence de perturbations supplémentaires. D'où l'intérêt de passer à un RNIS pour bénéficier d'un débit maximal fixe et assuré de 64kb/s.

� Perturbations : Même une fois que la liaison du circuit virtuel est établie, un certain nombre de désagréments peuvent apparaître en cours de communication, produisant des transmissions erronées et de ce fait limitant encore le débit, ou forçant purement et simplement un des modems à raccrocher.

� Lignes physiques. La plupart des lignes reliant les équipements de FT ne sont pas des liaisons radio, mais bel et bien des fils enterrés ou suspendus à des poteaux téléphoniques. Ceci implique qu'un coup de pelle mécanique malencontreux ou un accident renversant un de ces pylônes peut interrompre pour une durée élevée la liaison téléphonique.

� Bruit. Les équipements analogiques perturbent le signal transmis. Un transistor grillé ou une résistance ayant mal vieilli dans un équipement de FT ajoutent du bruit au signal lors de sa transmission.

� Électromagnétisme. L'orage ou un défaut d'antiparasitage sur un moteur passant dans les environs produisent des crépitements sur la ligne, gênant les conversations et les modems !

Page 28: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

54

� Inter-modulation. Qui n'a pas déjà entendu une seconde conversation se surimposer à la sienne au téléphone? Ceci peut avoir deux causes : soit les fils analogiques qui se longent sur une grande distance avant d'atteindre le central qui numérisera les conversations, soit lors du groupement/dégroupement des lignes.

6- Récapitulatif :

Full duplex : c’est l'un des 3 principaux types de communications vues dans le cours. Dans les architectures de réseaux ci-dessus, on se rend compte de l'importance du point à point : en effet, la plupart des topologies sont obtenues en créant une liaison point à point entre certains nœuds (et pas la totalité). La seule exception à ceci est le réseau Bus, mais il peut être conceptuellement ramené à un réseau de type étoile en considérant le support de communication comme un serveur central (S) qui répercute à tous les satellites les messages qu'il reçoit de l'un d'entre eux. On a donc étudié les différents types de communication pouvant avoir lieu sur une liaison de type point à point. On distingue :

La communication Simplex. Dans ce type de communication, il y a un émetteur des données (A) et un récepteur (B). B ne peut envoyer de données à A, mais il peut néanmoins lui faire remonter un certain nombre d'informations (comme le contrôle de flux). Ce type de communication se rencontre lors d'un dialogue PC, imprimante, ou plus trivialement le cas d'un discours d'un homme politique. Ce type de communication est un peu gênant, car il force le récepteur au mutisme, et laisse une dissymétrie importante entre le récepteur et l'émetteur. Cependant, rien n'empêche le récepteur d'être lui-même émetteur sur une autre liaison, ce que l'on retrouve dans le cas d'une topologie en anneau unidirectionnel. Dans ce cas, le récepteur retrouve sa capacité à communiquer.

La communication Half-Duplex. C'est un type de communication qui stipule que chacun des partenaires peut émettre, mais chacun à son tour. C'est le cas d'une conversation courtoisement menée entre deux personnes (on ne coupe pas la parole à son vis-à-vis), ou mieux encore, le cas de la CB. C'est aussi ce que l'on retrouve la plupart du temps sur des réseaux de type bus, où les protagonistes se partagent le support de communication. Une exception cependant : si le support est dispersif, plusieurs personnes peuvent l'utiliser pour émettre localement à la fois (pendant que le professeur dicte son cours, vous pouvez demander à voix basse un effaceur à votre voisin sans que cela empêche les autres d'écouter), et on n'est plus réellement dans le cas strict du half duplex.

La communication Full-Duplex. C'est un type de communication où tous les nœuds peuvent émettre à la fois, chacun se débrouillant pour récupérer les informations qui lui sont destinées. C'est très performant sur le plan du débit, mais souvent délicat à mettre en oeuvre. On retrouve rarement cela dans des conversations de la vie courante, puisqu'il est assez dur de parler et d'écouter en même temps. Cependant, si l'information cesse d'être la parole de quelqu'un pour devenir son image, on peut dire que l'on réalise une communication full duplex : chacun émet de la lumière et en reçoit de la part des autres simultanément.

7- Les réseaux Télécoms et Informatiques Ils permettent le transport d’informations d’un équipement terminal à un autre équipement terminal. Pour réaliser ce transport, l’information est découpée en blocs, appelés paquets. Les paquets sont acheminés sur des lignes de communication et transitent de nœud en nœud jusqu’à leur destination.

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

55

Le réseau Internet : c’est un réseau de transfert particulier, dans lequel les paquets ont un format spécifique contenant l’adresse du destinataire. Le transfert des paquets dans un nœud s’effectue grâce à cette adresse.

• Les transferts de paquets • Propriétés du transfert de paquets • Internet

8- Les modes de commutation Trois principaux modes de commutation existent (Nous verrons qu'en réalité que deux modes sont bien différenciés):

a- Commutation de circuits: Les réseaux naissent du besoin de transporter des informations d’un individu à un autre situé à une distance supérieure à la portée de la voix. Pour cela, il faut concevoir un moyen de transporter un signal. Une autre solution, développée en parallèle, consiste à établir des codes pouvant traduire les lettres et les chiffres en des éléments simples, compréhensibles par le destinataire. Grâce à l’apparition de la logique binaire, les codes donnent lieu à des tables permettant de passer d’une lettre ou d’un signe à une suite d’éléments binaires, ou bits. Historiquement, les premiers réseaux de télécommunications sont le télex et le téléphone. Ils consistent en un circuit formé d’une suite de supports physiques capables de mettre en relation un émetteur et un récepteur pendant toute la durée de la communication.

Cette technique s’améliore rapidement avec l’introduction de la commutation de circuits, qui permet aux circuits de se faire et se défaire à la demande des utilisateurs qui veulent communiquer. Au départ, les circuits sont mis en place par des opérateurs capables de mettre bout à bout des morceaux de circuits. Cette implantation manuelle des circuits est ensuite remplacée par une mise en place automatique grâce à des commutateurs automatiques. Dans les réseaux à commutation de circuits : Il faut nécessairement une signalisation. La signalisation correspond aux éléments à mettre en œuvre dans un réseau de façon à assurer l’ouverture, la fermeture et le maintien des circuits. Le circuit est en général assez mal utilisé.

Les commandes de signalisation sont transportées dans des paquets spécifiques portant l’adresse du destinataire, comme l’illustre la figure suivante. Au fur et à mesure de l’avancement de ces paquets sur le réseau, on met en place le circuit, qui achemine ensuite les données jusqu’au récepteur.

Figure : Mise en place d’un circuit entre deux téléphones.

L’inconvénient majeur de la commutation de circuits est la mauvaise utilisation des circuits mis en place pour la durée de la communication. Dans une communication téléphonique, par exemple, il est rare d’avoir deux paroles simultanément dans chaque sens de la communication, les interlocuteurs parlant généralement l’un après l’autre. Le circuit est donc utilisé, au plus, la moitié du temps. Si on enlève les blancs dans le cours de la parole, l’utilisation réelle du circuit est encore plus faible.

Page 29: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

56

On pourrait améliorer la commutation de circuits en ne mettant en place le circuit que durant les moments où les signaux doivent être effectivement transmis. Cette solution demanderait toutefois un système de signalisation trop important et complexe en comparaison du gain réalisé.

Un autre exemple classique des limites de la commutation de circuits est la connexion d’un ordinateur à un serveur distant par l’intermédiaire d’un circuit. Quand l’ordinateur émet les informations contenues dans sa mémoire, le circuit est bien utilisé. Entre ces émissions, en revanche, le support physique reste inutilisé. Le taux d’utilisation du circuit devient alors encore plus faible que dans le cas du circuit de parole téléphonique. Nous verrons un peu plus loin dans ce cours que le transfert de paquets permet de réaliser une meilleure utilisation du circuit.

Dans la commutation de circuits, un circuit est établi entre l'émetteur et le récepteur. Ce mode se caractérise essentiellement par la réservation des ressources de communication: on parle de réservation de Bande Passante.

Il faut bien noter que la commutation de circuit (en anglais circuit switching) est une méthode de transfert de données consistant à établir un circuit dédié au sein d'un réseau. Dans ce type de scénarios, un circuit constitué de lignes de communications entre un noeud émetteur et un noeud récepteur est réservé le temps de la communication afin de permettre le transfert de données et est libéré à la fin de la transmission. La commutation de circuit est un type de commutation dans lequel un circuit joignant deux interlocuteurs est établi à leur demande par la mise bout à bout de circuits partiels. Le circuit est désassemblé à la fin de la transmission. Il s'agit notamment de la méthode utilisée dans le réseau téléphonique commuté (RTC. En effet, en réservant une ligne téléphonique entre deux abonnés, il est possible de garantir la meilleure performance possible pour le transfert des données. Dans le cas d'une communication vocale par exemple, il est essentiel que la ligne ne soit pas coupée pendant tout le temps de la transmission. En commutation de circuit les deux extrémités sont reliées en permanence pendant toute la durée de l’échange, il y’a continuité des transferts de l’information. La liaison est bidirectionnelle:

• Un canal est affecté en propre à chaque communication en sorte que toute l’information suive le même chemin appelé circuit • La transmission de l’information se fait en temps réel.

� Deux techniques de commutation de circuit: • Commutation spatiale. • Commutation temporelle. (ceci sera vu ultérieurement. Dans les bases de transmission : Notions sur le MIC, Trame, Intervalle de Temps (IT))

� Le service offert est orienté Connexion où on distingue trois étapes: • Établissement de la connexion • Transfert de l'information • Libération de la connexion • Les applications classiques de ce type de réseau sont celles à contrainte temporelle (délai de traversée constant) telles que le service téléphonique • Les L'inconvénient majeur est le gaspillage possible de la Bande Passante. En effet, le mode Réserver n'est pas Utilisé.

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

57

� Avantages : - Contact "Physique" entre les utilisateurs

� Inconvénients : - Ligne monopolisée par deux utilisateurs. - Procédure d’établissement et de rupture de liaison.

b- Commutation de messages

• Les échanges de messages écrits, liés aux activités professionnelles ont fait apparaître des insuffisances du mode circuit:

- Risque d’encombrement - Diffusion point à point.

• L’étude d’un autre procédé de commutation s’est imposé:

- Mode Message.

Principe: Véritable service de courrier électronique, le mode message permet de:

- Recevoir - Stocker - Réexpédier des messages vers un ou plusieurs destinataires. - pas de réservation de ressources - les messages qui arrivent dans le nœud de commutation sont traités selon l'ordre

d'arrivée: file FIFO. - S'il y a trop de trafic, il y a attente dans la file. Donc le temps de traversée du

réseau n'est pas constant et dépend des temps d'attente qui est fonction du trafic. - Si on rajoute au traitement de routage, le traitement d'erreurs et d'autres

traitements pour assurer un service fiable de transmission, le temps d'attente augmente.

Avantage: Une meilleure utilisation des ressources puisqu'il n'y a pas de réservation. Ce mode de commutation est adapté à un trafic sporadique et non continu n'ayant pas de contrainte de temps telles que les applications informatiques classiques (ex. transfert de fichiers).

Inconvénient: Le temps d'attente excessif et non contrôlable

Principe: - L’information est de type numérique codée sous forme de message. - Les messages trop longs doivent être divisés en fragment en format normalisé. - Deux modes d’exploitation : - Le mode datagramme. - Le mode circuit virtuel

La commutation de messages peut être amélioré en découpant le message en unités de données : paquets (taille variable mais ayant un maximum).

Paquet = ensemble de bits manipulés par un réseau à commutation de paquets.

Quand on veut faire passer un gros fichier dans un réseau, on peut donc le découper en petits paquets, plus facile à manipuler et permettant de faire passer en même temps plusieurs fichiers

Page 30: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

58

dans le même canal. En effet, la même technique (commutation de messages) est utilisée avec deux avantages:

� Effet " pipe line": on peut commencer à transmettre un paquet pendant qu'on reçoit un autre paquet du même message

� Temps d'émission plus réduit: la taille du paquet étant limitée, une meilleure gestion de la file d'attente et un meilleur multiplexage des données est effectué.

Le problème à résoudre est le ré-assemblage du message avant de le donner à la couche supérieure. c- Commutation de paquets Un paquet est l’entité de base acheminée par les réseaux. Un paquet contient un nombre variable ou fixe d’éléments binaires. Longtemps assez courts, de façon à optimiser les reprises sur erreur, les paquets se sont allongés à mesure que les taux d’erreur diminuaient. Ils peuvent atteindre aujourd’hui plusieurs milliers d’octets.

Pour répondre au développement très rapide du marché de la téléinformatique un nouveau mode de transfert a été créé : "Le Mode Paquet".

Transfert de paquets : consiste à transporter des blocs d’information (paquets), de nœud en nœud pour les acheminer à un récepteur. Lors d'une transmission de données par paquets (en anglais packet switching), les données à transmettre sont découpées en paquets de données (on parle de segmentation) émis indépendamment sur le réseau. Les noeuds du réseau sont libres de déterminer la route de chaque paquet individuellement, selon leur table de routage. Les paquets ainsi émis peuvent emprunter des routes différentes et sont ré-assemblés à l'arrivée par le noeud destinataire. Dans ce cas, les paquets peuvent arriver dans un ordre différent que l'ordre d'envoi et peuvent éventuellement se perdre. Des mécanismes sont ainsi intégrés dans les paquets pour permettre un réassemblage ordonné et une réémission en cas de perte de paquets. Il s'agit du mode de transfert utilisé sur Internet, car il comporte les avantages suivants :

� Résistances aux pannes des noeuds intermédiaires � Utilisation rationnelle et efficace des lignes de transmission

La commutation de paquets offre deux services: � Service orienté Connexion: les paquets (résultant de la segmentation) arrivent

dans l'ordre d'émission à la station destinatrice. On parle aussi de Circuit Virtuel

� Service orienté Sans Connexion: les paquets arrivent chez le destinataire sans aucune garantie de séquencement. En effet, si les paquets ont pris différents chemins (suite à une stratégie de routage dynamique) ils risquent d'arriver dans le désordre. On parle aussi de Datagramme.

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

59

� Dans le service Datagramme, chaque paquet contient l'adresse du destinataire et est acheminé indépendamment des autres paquets avec le risque d'arrivée dans le désordre. Bien sûr, si le routage est fixe, les paquets suivant le même chemin, ils arriveront dans l'ordre.

Caractéristiques: - Tous les paquets transitent indépendamment les uns des autres. - Aucune procédure d’appel et de libération - En cas d’engorgement dans les nœuds, les paquets sont détruits. - L’ordre des paquets n’est pas forcement respecté.

Conséquences: - Risque de perte de paquets => Prévoir des protocoles de bout en bout. - Facilité d’implémentation => Nœuds léger

10- Comment est offert le service Circuit Virtuel ? • Dans le service Circuit Virtuel, les paquets appartiennent à une Connexion

identifiée par un numéro (Numéro de Circuit Virtuel). • Pour garantir le séquencement des paquets d’une même transaction, les paquets

transitent par le même chemin. Au préalable un marquage des ressources des réseaux réserve ce chemin appelé circuit virtuel

Il y a trois étapes à prendre en considération : Établissement de la connexion, le transfert des données et la libération de la connexion

a- Établissement de la connexion: Un paquet d'appel (contenant l'adresse du destinataire) est acheminé via le réseau jusqu'au destinataire. Il va tracer le chemin en laissant à chaque nœud les informations de routage relatives à sa connexion (identifié par un numéro). Le paquet d'appel est confirmé par un autre paquet provenant du destinataire et suivant le chemin tracé.

b- Transfert des données: Les paquets appartenant au Circuit Virtuel suivent le chemin tracé. Ils ne contiennent plus l'adresse du destinataire mais le Numéro de Circuit Virtuel qui est traité à chaque nœud.

c- Libération de la connexion: Un paquet de Libération du Circuit Virtuel est envoyé par un des utilisateurs et qui enlève toutes les informations relatives à la connexion dans les différents nœuds :

11- Les modes de commutation D'autres modes de commutation tels que la commutation de cellules et la commutation de trames s'inspirent de la commutation de paquets. Dans les faits, les deux approches fondamentales sont celles de la commutation de circuits et de la commutation de paquets.

Comme nous l’avons vu, l’inconvénient du circuit provient des piètres performances obtenues lorsque l’information à transporter n’arrive pas de façon régulière. La plupart des grands réseaux utilisent la technique de transport consistant à paquétiser l’information, c’est-à-dire à regrouper en paquets le flot des bits à transporter. Une information de contrôle est ajoutée au paquet pour indiquer à qui appartient le paquet et à qui il est destiné.

Le paquet peut être défini comme une entité de base acheminée par les réseaux. Un paquet contient un nombre variable ou fixe d’éléments binaires.

Page 31: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

60

Longtemps assez courts, de façon à éviter les erreurs, les paquets se sont allongés à mesure que les taux d’erreur diminuaient, et ils peuvent atteindre aujourd’hui plusieurs milliers d’octets.

Figure : Terminal émettant des paquets sur un circuit.

Une fois les paquets prêts, ils sont envoyés vers un premier noeud, le nœud frontière, ou edge node. Ce noeud permet aux paquets d’entrer dans le réseau de l’opérateur. Ils traversent ensuite un réseau maillé, passant de noeud en noeud jusqu’à atteindre le destinataire.

La capacité des lignes qui desservent les noeuds s’exprime en bit par seconde (bit/s). Comme les noeuds actuels permettent de traiter un grand nombre de paquets à la seconde, les capacités des lignes s’expriment en Kbit/s, Mbit/s et Gbit/s.

Un transfert de parole téléphonique par paquets est représenté par la figure ci-dessus. Du téléphone sortent des octets les uns derrière les autres grâce à un codeur décodeur, Appelé CODEC. Les octets sont mis dans un paquet jusqu’à ce que le paquet soit plein ou que l’on ne puisse attendre plus longtemps. En effet, la parole téléphonique est une application dite temps réel.

Cela implique qu’entre le moment du départ de la voix et l’arrivée de cette voix à l’oreille du destinataire ne s’écoule pas plus de 100 ms. C’est le temps maximal pour obtenir une bonne qualité de la communication.

Il n’est donc pas possible de placer beaucoup d’octets dans un paquet. Si nous prenons l’exemple d’un débit de parole à 8 Kbit/s, ce que l’on trouve approximativement dans le GSM, le CODEC génère un octet toutes les 1 ms.

12- Commutation de paquets téléphoniques

Les paquets de parole téléphonique sont tout petit pour ne pas perdre de temps à la paquétisation de l’information.

Du téléphone sortent des octets les uns derrière les autres grâce à un codeur/décodeur, appelé codec.

Les octets sont mis dans un paquet jusqu’à ce que le paquet soit plein ou que l’on ne puisse attendre plus longtemps. En effet, la parole téléphonique est une application dite temps réel.

Entre le moment du départ de la voix et l’arrivée de cette voix à l’oreille du destinataire il ne doit pas s’écouler plus de 100 ms. C’est le temps maximal pour obtenir une bonne qualité de

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

61

la communication. On accepte de monter jusqu’à 300 ms mais la qualité de la communication est dégradée.

13- Quelques définitions Transmission des données : Pour que la transmission de données puisse s'établir, il doit exister une ligne physique, un signal radio électrique ou lumineux, appelée aussi voie de transmission ou canal. Ces voies de transmissions sont constituées de plusieurs tronçons permettant de faire circuler les données sous forme d'ondes électriques ou lumineuses. Les méthodes décrites ci-dessous ne sont pas exhaustives, se sont les plus courantes.

Qu'est-ce qu'une Opération de commutation?: C'est l'établissement d'une connexion temporaire entre deux points d'un réseau. On peut faire de la commutation de circuit qui utilise le réseau téléphonique (RTC), et de la commutation de paquets qui utilise le réseau (IP) Internet....

Commutation temporelle : Dans la commutation temporelle ou numérique, ce n'est plus le courant électrique (engendré par la voix) qui est transporté, mais les valeurs numériques représentant les amplitudes du signal à des instants d'échantillonnage régulièrement espacés. Le courant n'arrive plus dans le central d'un côté pour en ressortir de l'autre: ce qui entre c'est une information abstraite qui, selon les principes de la modulation en impulsions codées (MIC, Modulation par Impulsion et Codage), décrit point par point la courbe du message sonore.

Paquet: Entité de base acheminée par les réseaux. Un paquet contient un nombre variable ou fixe d’éléments binaires. Longtemps assez courts, de façon à éviter les erreurs, les paquets se sont allongés à mesure que les taux d’erreur diminuaient. Ils peuvent atteindre aujourd’hui plusieurs milliers d’octets.

Transfert de paquets: Technique générique consistant à transporter des blocs d’information de noeud en noeud pour les acheminer à un récepteur.

Analogique: Qui représente, traite ou transmet des données sous la forme de variations continues d’une grandeur physique.

Bit: (contraction de binary digit): Quantité d’information valant 0 ou 1. Également unité binaire de quantité d’information.

Circuit: Ensemble de ressources mettant en relation un émetteur et un récepteur. Ces ressources n’appartiennent qu’au couple émetteur-récepteur.

Faisceau: c’est l’ensemble des circuits passant par un même chemin. Pour assurer un bon fonctionnement du réseau en cas de rupture d’un support conduit à dupliquer les faisceaux entre les commutateurs même lorsque la charge à écouler ne le justifie pas. Commutation de circuits: Type de commutation dans lequel un circuit joignant deux interlocuteurs est établi à leur demande par la mise bout à bout des circuits partiels. Le circuit est désassemblé à la fin de la transmission.

Signalisation: Ensemble des éléments à mettre en oeuvre dans un réseau de façon à assurer l’ouverture, la fermeture et le maintien des circuits. C’est une sorte d’échange de références.

Bande passante: Bande passante, en communications analogiques: c'est la différence entre les fréquences les plus hautes et les plus basses au sein d'une plage donnée. Symbole f min à f max. Pour le numériques, la bande passante est exprimée en bits par seconde (b/s). C'est le volume d'informations pouvant transiter sur un support de communication informatique (fil téléphonique, câble coaxial, fibre optique, ondes radio, etc.). C'est aussi, l'intervalle de fréquences à l'intérieur duquel les données seront correctement transmises.

Page 32: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

62

14- Récapitulatif: a- Commutation/Définition: Elle peut être définie comme étant l’établissement ou modification de connexions entre systèmes, qui sont le fondement des télécommunications

b- Commutation/Fonction: La fonction de commutation, sur laquelle sont fondés les commutateurs téléphoniques, consiste à établir temporairement entre deux correspondants un circuit physique qui leur permettra de dialoguer.

Quand un correspondant appelle un autre par téléphone, une ligne physique continue s’établie entre ces deux personnes grâce à cette fonction de commutation de circuit physique du central téléphonique auquel ils sont raccordés (en réalité, ce n'est plus tout à fait le cas, mais c'est ce principe qui prévalait avant l'apparition des autocommutateurs numériques). Mais pour toutes les communications de données, messages, fichiers, etc., l'établissement d'un circuit physique fixe entre émetteur et récepteur n'est pas requis comme pour la communication vocale. Pour rentabiliser l'infrastructure du réseau, on recourt donc à la commutation de paquets.

Aucun circuit particulier n'est établi pour la communication. Les données à émettre sont découpées en petits paquets et complétées de données d'acheminement et de séquence. Les commutateurs/relais du réseau, chaque fois qu'ils reçoivent un paquet, ils examinent ses données d'acheminement et choisissent le chemin optimal à cet instant T pour le relayer vers sa destination. C'est le principe du protocole IP d’Internet .

Ce principe rentabilise les circuits physiques mais impose un volume supplémentaire de données de service et est coûteux en temps de traitement à chaque étape de commutation. Une amélioration a consisté à établir des circuits virtuels pour acheminer les paquets. Dans ce schéma, un circuit donné est sélectionné pour toute la communication, mais il est dit virtuel, car il n'est pas réservé à cette communication comme c'était le cas du circuit téléphonique du temps des commutateurs analogiques. On gagne en temps de calcul sans perdre l'avantage de la rentabilisation de l'infrastructure. C'est le principe des réseaux X.25 (en France, Transpac) et du relais de trames (frame relay ou FR).

Les dernières améliorations en matière de commutation de paquets sur circuit virtuel ont donné naissance au protocole ATM, dont la vocation est d'exploiter les avantages de cette commutation sans plus les réserver aux seules données, mais également aux communications vocales et visiophoniques.

c- Commutateur : C’est donc un Dispositif ou appareil permettant de modifier un circuit électrique ou les connexions entre différents circuits.

• Dans la vie courante, un commutateur est une commande, sur un appareil électrique, qui permet de modifier son circuit électrique principal ou l'un de ses circuits secondaires. Sur un amplificateur de chaîne Hi-Fi, par exemple, un commutateur permet de raccorder le circuit d'amplification à l'entrée Phono ou à l'entrée CD, ou à l'entrée Tuner, etc.

• Dans le domaine des télécommunications, on a très tôt appelé commutateurs les premiers centraux téléphoniques qui permettaient de relier entre eux les abonnés au téléphone. Leur rôle était d'établir des dizaines de circuits téléphoniques simultanés entre deux abonnés. Ces commutateurs étaient exploités manuellement. Pour effectuer

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

63

un appel, il fallait appeler l'opératrice et lui demander d'établir un circuit avec l'abonné demandé. Elle devait brancher le câble adéquat dans le connecteur adéquat.

• Progressivement, les commutateurs téléphoniques s'automatisent. Les autocommutateurs électroniques apparaissent dans les années 70 et évoluent en autocommutateurs numériques dans les années 80-90.

• La notion de commutation a dépassé son sens originel de connexion physique pour recouvrir diverses stratégies d'acheminement de communication. Aujourd'hui, c'est un élément d'interconnexion de deux segments de réseaux locaux de topologie identique.

d- Autocommutateur: C’est un commutateur téléphonique qui ne nécessite pas d'intervention manuelle pour établir une communication entre deux correspondants.

• Les commutateurs téléphoniques sont les installations qui permettent d'établir une communication téléphonique entre deux abonnés.

• Les commutateurs publics sont les centraux téléphoniques locaux auxquels est raccordé tout abonné,

• Tandis que les commutateurs privés sont ce qu'on appelle familièrement les "standards" d'entreprise ou d'organisme, qui permettent l'établissement de communications internes et la gestion des communications avec l'extérieur.

• L'autocommutateur est l'évolution automatisée de ces installations. Il a marqué la fin des "opératrices" qui étaient chargées d'établir manuellement les liaisons entre abonnés.

• Avec les premiers autocommutateurs électromécaniques, ce sont les impulsions correspondant à la composition de chaque chiffre sur le cadran du téléphone qui ont permis l'établissement automatique d'une communication avec l'abonné correspondant au numéro composé.

• Sur la génération suivante d'autocommutateurs électroniques (années 70), la commutation était commandée par des tonalités bifréquences (DTMF) correspondant à chaque chiffre tapé sur un pavé de touches, et aucun relais électromécanique n'entrait plus en jeu.

• Avec les autocommutateurs numériques (années 90), la technologie de la commutation téléphonique a pratiquement rejoint celle du réseau informatique, ce qui a permis de proposer de nombreux services complémentaires

e- Réseau : Network C’est l’ensemble d'ordinateurs et de périphériques interconnectés.

f- Réseau informatique: C’est un ensemble de liaisons permettant à différents ordinateurs de s'interconnecter et de partager ainsi des données et des services. En termes de dimensions, cela va du réseau local interconnectant quelques machines, ou quelques dizaines de machines, à Internet , le réseau de réseaux mondial reliant potentiellement entre eux plusieurs dizaines de millions d'ordinateurs. Pour établir un réseau, il faut mettre en oeuvre un support de réseau (câble coaxial, fils téléphoniques, fibre optique, ondes hertziennes) et des protocoles qui gèrent de façon normalisée les différents aspects de la communication entre machines. Dans les années 70 et 80, différents constructeurs d'ordinateurs et établissements de recherche ont proposé leurs propres solutions pour la mise en réseau. L’ISO a ensuite travaillé à définir un modèle universel d'interconnexion d'ordinateurs pour résoudre les problèmes d'incompatibilité, le modèle OSI.

Page 33: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

64

Ce modèle traite de tous les aspects de la mise en réseau, mais lorsqu'il a été promulgué, au milieu des années 80, de nombreuses solutions existaient déjà, ce qui a nui à son application. Il sert désormais simplement de modèle de référence par rapport auquel il est pratique de situer la place de chaque protocole ou dispositif de réseau généralisé de fait (Ethernet , TCP/IP , FTP , etc.).

Pour que différentes branches d'un réseau soient reliées entre elles, ou pour relier un réseau à un autre réseau, on a recourt à des dispositifs tels que : Pont, Routeur, Passerelle.

La configuration des différentes branches et la disposition des ordinateurs sur ces branches constituent la topologie du réseau.

Enfin, le terme d'architecture désigne de façon générale l'ensemble des choix faits pour établir le réseau, c'est-à-dire sa topologie, les protocoles utilisés, etc.

Utilisé de façon plus spécifique, il désigne le type de dialogue qui s'instaure entre les noeuds du réseau et qui peut être Client /Serveur ou d'égal à égal.

Désignations équivalentes: Réseau - Support de réseau - Architecture de réseau g- Codage des signaux de transmission (Liaison a travers le RTC) Pour qu'il puisse y avoir un échange de données, un codage des signaux de transmission doit être choisi, sa mise en oeuvre dépend du support physique qui est utilisé pour le transfère des données, ainsi que de la vitesse de transmission. Exemple:

Le modem émetteur transforme les données numériques sortant de l'ordinateur source en signaux analogiques pouvant être acheminés par une ligne téléphonique. Le modem récepteur transforme les signaux analogiques en signaux numériques qu'il renvoi a l'ordinateur de destination. 15- Organisation du Réseau : C'est le découpage en zones techniques et Administratives. Le service Universel: C'est permettre au abonnés du réseau téléphonique de communiquer quelque soit leur localisation:

� avec un délai d'établissement de la communication aussi court que possible. � avec une qualité d'audition qui rend la conversation possible de ceci découlent:

* l'organisation du réseau. - un plan d'acheminement - un plan de transmission

Plans Techniques Fondamentaux Il existe un ensemble de Plans Techniques Fondamentaux qui conduisent et régissent la structure et le fonctionnement d’un réseau téléphonique

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

65

Impact sur la Qualité de service et la performance du Réseau

Plan de Signalisation: La signalisation est l’ensemble des signaux et des tonalités nécessaires pour l’établissement et la rupture ainsi que la supervision d’une communication téléphonique. Le plan de signalisation doit donc définir les différents types de signalisation qui seront dans le réseau en fonction des types de commutateurs

Plan de Numérotation: pour établir une relation réciproque entre un Abonné et un N° Téléphonique. On peut ainsi réaliser l’interconnexion automatique entre tous les abonnés du territoire

Plan de Maintenance et Plan de Secours

Plan de Transmission: il a pour but de fixer la répartition des équivalents entre les divers éléments d’une liaison téléphonique (circuits, lignes d’abonnés, postes téléphoniques, etc..)

Plan de Synchronisation: Il doit permettre d’éviter les glissements d’horloges qui occasionnent des pertes d’informations dans les parties numérisées du réseau

Plan de d’Acheminement: il définit les règles d’itinéraires pour écouler le trafic d’un point à un autre du réseau (notion de hiérarchie)

Plan de Taxation: Il définit les règles des communications dans le réseau (durée, distance….)

Plan de commutation: il doit prendre en compte les évolutions démographiques et économiques afin d’offrir a l’abonné le meilleur service, au présent mais aussi pour l’avenir

Plan de Signalisation

Plan de Numérotation

Plan de Secours et Plan de

Maintenance

Plan de Transmission

Plan de Synchronisation

Plan de d’Acheminement

Plan de Commutation

Plan de Taxation

Qualité de

service et la

performance

Page 34: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

66

PPaarrtt iiee IIVV

SSttrruuccttuurree ddeess rréésseeaauuxx ddeess TTééllééccoommmmuunniiccaatt iioonnss

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

67

Structure des réseaux des Télécommunications

Les réseaux de télécommunications à l’ère de l’intelligence répartie Introduction : Les réseaux de télécommunications constituent des systèmes complexes permettant de relier à la demande deux abonnés du monde entier, choisis parmi des centaines de millions d’abonnés. Cette simple fonction originelle s’est progressivement enrichie et peut être aujourd’hui déclinée en une série de services basés sur le transport non seulement de la voix, de l’image etc … mais de l’information d’une manière générale. En retour, l’évolution des services offerts et l’amélioration de la qualité des communications ont conduit les opérateurs de télécommunications à faire appel aux technologies les plus modernes : développement de la technique numérique pour la transmission et la commutation des signaux, introduction de concepts informatiques évolués pour leur traitement. Ainsi, les réseaux de télécommunications peuvent être considérés comme de vastes ensembles de calculateurs interconnectés entre eux et traitant des signaux numériques. La structure classique des réseaux, comprenant des nœuds de commande indépendants (les commutateurs) et des arcs de transmission entre les noeuds, fait apparaître un certain nombre de limitations, en particulier une vitesse d’adaptation aux besoins nouveaux des abonnés beaucoup trop lente. Des études sont donc menées pour faire évoluer la structure des réseaux, en particulier en confiant à certains noeuds spécialisés le traitement de fonctions bien spécifiques. Cette nouvelle structure de réseaux conduit à utiliser plusieurs noeuds de commande pour le traitement d’un même appel, d’où la notion d’“intelligence répartie” par opposition à celle d’intelligence localisée des structures classiques de réseaux ce qui n’exclut pas, bien au contraire, une supervision centralisée. Cette évolution des réseaux nécessite bien sûr la résolution de problèmes complexes au plan théorique, mais aussi l’adoption de dispositions nouvelles pour l’ingénierie et l’exploitation de ces réseaux.

Généralement il y a deux façons sous lesquelles n’importe quel type d’informations peut être transmit sur un moyen de télécommunications : Analogique ou Numérique.

� Transmission Analogique : l’amplitude du signal transmit varie suivant une direction continue (exemple : le son, la lumière, …se sont des signaux analogiques dispersés sur une portée de fréquences. Pour les signaux Hi-Fi, les fréquences varient de 30 à 15000 Hz. Les sons inférieurs à 30 Hz ou supérieurs à 20 000 Hz ne peuvent pas être entendu et perçu par l’être humain.

Signal analogique

Page 35: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

68

Pour des raisons économiques, on ne transmettait sur des lignes téléphoniques que des fréquences qui varient entre 300 et 3400 Hz seulement (la voix est reconnaissable de tout un chacun au bout du fils). Quand les signaux téléphoniques sont transmit sur des longs canaux, les signaux sont à ce moment groupés par paquets ou multiplexés, ceci permet à un seul canal de porter de nombreux signaux. Ceci sera possible quand la voix aura une fréquence de : (300 - 3100 Hz) à (60300-63100 Hz). La voix voisine sera alors sur une fréquence de 64300Hz à 67100 Hz. Dans ce cas, ceci permettra aux deux voix voisines d’être portées par le même canal sans interférences, mais toutes les deux sont donc transmises sous forme analogique. C’est donc un signal continu sur une portée de fréquences continues.

� Bande passante : Un circuit de données est assimilable à un filtre de type Passe Bande. Autrement dit, seule une certaine bande de fréquence est correctement transmise. La réponse spectrale d’un circuit parfait indique une atténuation totale de toutes les fréquences extérieures à la bande. Dans la pratique, la réponse n’est pas aussi franche, et on définit en général la bande passante (encore appelé largeur de bande du circuit par :W = f2 - f1 . W est exprimé en Hertz (Hz)

Ces 2 fréquences f1 et f2, limitant la bande passante, correspondent à une puissance transmise P1 = P0/2, avec P0 représentant la puissance dans la bande. Cette largeur de bande est dite à : 3 dB (décibel) � 10 log10 P0/P1 = 10 log10 2 = 3 dB

La bande passante est très importante pour un circuit de données puisqu’elle détermine directement sa capacité de transmission.

� Exemple: La ligne téléphonique usuelle ne laisse passer que les signaux dont l’affaiblissement est inférieur à 6 dB ce qui correspond à une plage de fréquences allant de 300 Hz à 3400 Hz. La bande passante est donc égale à 3100 Hz.

300-3100 Hz ���� 60300-63100 Hz

64300 Hz ���� 67100 Hz

1200 Hz

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

69

� Diagramme des liaisons

� Bases de Transmission : Rôle de la transmission:

- Elle permet le transport des informations (voix + données) entre les commutateurs.

- Les médiums utilisés sont variables (câble coaxiaux, faisceaux hertzien, fibre optique, satellite etc…)

Notion de transmission numérique: Transformation d’un signal analogique en signal numérique par les procédures: - Echantillonnage. - Quantification. - Multiplexage et codage

� Structure des trames MIC 1 MIC= IT0 IT1………………..….IT16……….…..………. ……………IT31

1 trame = 125 micro secondes.

IT0 : De toutes les trames porte le mot alignement de trame AT . Les IT1 à 15 et 17 à 31 portent les voies téléphoniques (VT1 à VT15 et VT16 à VT30).

L’IT16 de la trame 0 porte le mot alignement de multi-trame AMT. L’IT16de la trame n porte la signalisation de la VTn et de la VTn+15.

Trame 0 Trame 1

Trame15 AT : Le mot alignement de trame. AMT : Le mot alignement multitrame.

� Structure Multi trame Multi trame = 16 trames. Durée = 2ms. Notion d’intervalle de temps (IT) et de trame.

Exemple d’illustration: Il s’agit d’un système rotatif à 4 utilisateurs et 4 laps de temps(IT).

On commence à IT1 et en boucle à IT4 À la fin de l’IT4 un nouveau cycle commence.

Page 36: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

70

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

71

AAnnnneexxee11

DDéécciibbeell MMeessuurreess eett CCaallccuullss

Page 37: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

72

Décibel: Mesures et Calculs Le décibel (dB) est une mesure du rapport entre deux puissances. Il est très utilisé dans des domaines comme l'acoustique, la physique, les télécommunications et l'électronique. Alors qu'il a été introduit à l'origine pour mesurer des rapports d'intensité et de puissance, le décibel est désormais largement répandu dans l'ensemble des champs de l'ingénierie. On l'utilise couramment pour mesurer des volumes sonores. C'est une unité "sans dimensions", comme le pourcentage (il ne s'exprime pas en mètres ou en kilogrammes).

Définition

Un BEL est le logarithme décimal d'un rapport de puissances:

=

0

1

P

Plog Bel 10

Le décibel est le dixième de Bel et sa définition est donc:

=

0

1

P

P10log dB 10

Par exemple, si le rapport entre les deux puissances est de 102 = 100 cela correspond à 2 Bel ou 20 dB. Dans certaines situations les puissances sont proportionnelles au carré d'une autre grandeur. Par exemple en électronique si l'on travaille avec des résistances de charge constantes (en HF, par exemple). Ou bien, en acoustique, la puissance acoustique est proportionnelle au carré de la pression acoustique. Souvent, dans ces situations, si l'on exprime la puissance en fonction de l'autre grandeur, des carrés apparaissent, et il est tentant pour les mathématiciens de les sortir du logarithme pour arriver à des définitions de décibel

du genre:

=

0

1

U

U20log dB 10

Mais il vaut mieux retenir la définition d'origine. Le décibel comme unité de mesure absolue. Le décibel est utilisé comme mesure du rapport entre deux puissances dans certains domaines, comme les télécommunications ou le radar pour décrire des gains ou des amplifications (dB positifs) ou des pertes ou des atténuations (dB négatifs). On parle alors d'une atténuation de 15 dB compensée par un amplificateur avec 15 dB de gain. Une atténuation de 15 dB est équivalente à un gain de -15 dB.

Le décibel a donné naissance à un certain nombre d'unités (sans dimensions) utilisées pour mesurer des puissances ou des intensités de façon absolue. Ceci se fait en utilisant comme puissance de référence (dans le dénominateur de la définition précédente) une valeur de puissance prédéfinie.

Dans ce cas, on ajoute une lettre à "dB" pour savoir de quoi on parle. Voici quelques exemples: dBSPL décibel en acoustique. dBA décibel pondéré en acoustique. dBW décibels au dessus d'un watt. La puissance de référence est 1 W. dBm décibels au dessus d'un milliwatt. La puissance de référence est 1 mW. dBu décibels au dessus d'un microvolt. La puissance de référence est celle d'un microvolt

efficace aux bornes une résistance de la valeur de l'impédance des lignes de transmission utilisées.

dBi utilisé pour parler du gain des antennes. La puissance de référence est celle d'une antenne isotrope.

Unité acoustique : dBSPL Le décibel, notée dB, est une unité relative de l'intensité acoustique. Le dBSPL (Sound Pressure Level) est défini par le rapport de la puissance par unité de surface du son que l'on mesure et

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

73

une puissance par unité de surface de référence:

=

réf

10SPL

S

PS

P

10log dB

La puissance par unité de surface de référence est 10-12 w/m2 (un picowatt par mètre carré). La puissance par unité de surface transportée par une onde sonore est reliée à la pression

acoustique par la formule: 2p1

S

P

ρν=

où: p est la pression acoustique efficace. ρ est la densité du milieu. v est la vitesse du son dans le milieu. Si, dans la formule de la première définition, on remplace la puissance par unité de surface par la formule en fonction de la pression acoustique, la densité et la vitesse se simplifient et on obtient:

=

20

2

p

p10log dB 10SPL

Si on sort le carré du logarithme on obtient la seconde version de la définition de dBSPL:

=

0p

plog 20 dB 10SPL

p est le niveau de pression du son (en valeur efficace) et p0 est la pression de référence que l'on accepte comme le niveau à partir duquel l'oreille humaine commence à percevoir un son pur de 1 kHz. Celui-ci est de 20 µPa (valeur efficace). Les deux valeurs de référence (1 picowatt par mètre carré et 20 µPa efficaces) sont équivalentes pour l'air à la température et pression ambiante. Par ailleurs, pour un même niveau acoustique à différentes fréquences, l'homme ne perçoit pas le même niveau d’intensité. Pour un même niveau d’intensité acoustique de 20dBSPL, un son pur de 1kHz paraîtra plus fort qu'un son de 10 kHz tandis qu'un son de 100 Hz ne sera pas perçu. Pour avoir le même niveau perçu, le son de 10 kHz devra être à 30 dBSPL et le son de 100 Hz à 50 dB SPL. Les courbes isosoniques représentent les courbes de même intensité perçue qu'un son pur de 1kHz à un niveau acoustique donné.

Le seuil de perception auditive : Le niveau de 0 phone ou 0 dBSPL est un niveau vraiment bas. Pour s'en rendre compte, voici à quoi ce niveau de 0 dB SPL correspond :

En puissance par mètre carré : à 0,5 watts repartis sur toute la surface de la France métropolitaine.

En pression: à la pression due au poids d'une couche de 2 10-9m d'eau (environ 20 atomes d'épaisseur).

En déplacement des molécules dans l'air : à une oscillation (crête à crête) de 2 10-11m , c'est à dire 2 dixièmes de l'épaisseur d'un atome !

L'oreille humaine a une sensibilité exquise !

dB pondéré Pour prendre en compte cette sensibilité de l'oreille par rapport aux fréquences, le dB(A) est utilisé. En effet, celui-ci utilise la courbe isosonique, correspondant à un niveau perçu de 40 dB pour un son pur de 1 kHz. L’inverse de cette courbe pondère le signal et l’on obtient le

Page 38: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

74

niveau en dB(A) par intégration sur toutes les fréquences. Cette unité est très fréquemment utilisée dans les indicateurs acoustiques du bruit.

Décibel 1. Le gain. 1.1 Le facteur de transmission. Le facteur de transmission (TT) encore appelé transmittance est un rapport. - De tensions. C'est alors le rapport de la tension de sortie (Us à la tension d'entrée Ue)

TT = Us / Ue - De puissances. C'est alors le rapport de la puissance de sortie (Ps à la puissance d’entrée Pe)

TT = Ps / Pe

Dans les 2 cas, si : TT < 1 il y a atténuation, mais si : TT > 1 il y a amplification.

1.2 Le gain et le décibel.

Le gain est une fonction logarithmique du facteur de transmission. Gain en tension G = 20 log TT = 20 log (Us/Ue) : Avec Us et Ue en V et G en dB (décibel)

Gain en puissance. G = 10 log TT = 10 log (Ps/Pe) : Avec Ps et Pe en W et G en dB (décibel)

*********************************** Exemple 1: Quel est le gain en dB pour une transmission ayant comme tension d’entrée Ue = 2 mv et comme tension de sorite Us = 5 V. G = ……………?

Solution : Etant donné que la tension de sortie est plus élevée que la tension d'entrée, le gain sera donc positif. G = 20 log (Us/Ue) = 20 log (5/0,002) G = 67,9 dB soit 68 dB

*********************************** Exemple 2 Quel est le gain en dB pour une transmission ayant comme puissance d’entrée Pe = 2 W et comme puissance de sortie Ps = 50 mW. G = ……… ? Solution : Comme la puissance de sortie est plus faible que la puissance d'entrée, le gain sera négatif (atténuation). G = 10 log (Ps/Pe) = 10 log (0,05/2) G = - 16 dB

*********************************** Exemple 3 Un filtre a une atténuation de - 12 dB. Sachant que la tension d'entrée est de 4,2 V, quelle sera la tension de sortie?

Solution : étant négatif, cette tension de sortie sera plus faible que la tension d'entrée. G = 20 log (Us/Ue) On sait que log (a/b) = log a - log b. On remplace

les variables par leur valeur, on aura : - 12 = 20 log (Us/4,2) - 12 = 20 log Us - 20 log 4,2 - 12 = 20 log Us - 12,46 20 log Us = - 0,46 log Us = 0,46/20 = 0,023 Comme log 10n = n, on peut écrire, log Us = log 100,023 ==> Us = 100,023 Us = 1,05 V

Exemple 4 On entre une puissance de 2 mV dans un ampli 20 dB. Quelle sera la

puissance de sortie?

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

75

Solution G = 10 log (Ps/Pe) 20 = 10 log Ps - 10 log 0,002 20 = 10 log Ps - (-0,27) 20 = 10 log Ps + 0,27

10 log Ps = 20 - 0,27 10 log Ps = 19,73 log Ps = 1,97 Ps = 101,97 Ps = 93,3 W

*********************************

Exercice 5 : Ue = 0,4 mv et Us = 8,5 V. G = ?

Solution Comme la tension de sortie est plus élevée que la tension d'entrée, le gain sera positif. G = 20 log (8,5/0,0004) ==> G = 86,4 dB

********************************* Exercice 6 Un filtre a une atténuation de - 18 dB. Sachant que la tension d'entrée est de 2,8 V, quelle sera la tension de sortie? Solution Méthode de résolution: G = 20 log (Us/Ue) Vous devez savoir que log (a/b) = log a - log b On remplace les variables par leur valeur.

- 18 = 20 log (Us/2,8) - 18 = 20 log Us - 20 log 2,8 - 18 = 20 log Us - 8,94 20 log Us = - 18 + 8,94 = - 9,06 log Us = - 9,06/20 = - 0,45 Comme log 10n = n, On peut écrire, log Us = log 10-0,45 Us = 10-0,45 Us = 0,35 V

*********************************

Exercice 7 On entre une puissance de 8,2 mV dans un ampli 14 dB. Quelle sera la puissance de sortie? Solution Méthode de résolution G = 10 log (Ps/Pe) 14 = 10 log Ps - 10 log 0,0082 14 = 10 log Ps – 10 log82/104 14 = 10 log Ps – (-2/10) 14 = 10 log Ps - (-0,2) 14 = 10 log Ps + 0,2 10 log Ps = 14 - 0,2 10 log Ps = 13,8 log Ps = 13,8/10 = 1,38 Ps = 101,38 Ps = 23,9 W = 24 W

C'est un fait d'expérience ... nos sensations physiques "varient peu" lorsque la grandeur provoquant la stimulation "varie beaucoup".

Fait surprenant mais vérifiable: lorsque nous doublons la puissance d'un appareil producteur de son, c'est à peine si nous nous apercevons de l'augmentation de volume ! Une expérience qui révèle la faible variation de notre sensibilité visuelle par rapport à la puissance et qui peut se réaliser plus simplement, consiste à mettre l'une près de l'autre deux ampoules de même puissance (mettons 75 W). Observez les écarts d'éclairement de la pièce quand on les allume simultanément ou successivement. Ils sont toujours beaucoup moins importants qu'on n'aurait pu le penser.

Page 39: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

76

Autre expérience concernant cette fois notre sensibilité auditive peut se réaliser en reliant à un haut parleur les bornes de sortie d'un générateur d'audiofréquences réglé sur un son audible et fournissant une tension convenable pour une écoute confortable.

Si nous disposons d'un voltmètre mesurant la tension alternative appliquée au haut-parleur, nous pouvons noter sa valeur actuelle, puis, nous manœuvrons le potentiomètre de volume de telle manière que la tension précédente soit multipliée par racine carrée de deux. Nous rappelons que la puissance électrique est proportionnelle au carré de la tension. De cette manière nous doublons la puissance sonore.

L'expérience montre que l'écart de puissance est à peine audible. C'est l'équipe de Graham Bell qui, pour la première fois de l'histoire, a développé une technique dont l'aboutissement était à l'appréciation de l'un des sens humains : l'audition. Il fallait s'adapter et l'on chercha une fonction qui, comme les sensations, varie peu quand la variable varie beaucoup.

Tous les types de logarithmes répondent ce critère, en particulier le logarithme décimal :

Variable x 1 10 100 1000 10 000 100 000 etc log x 0 1 2 3 4 5

Observons qu'il s'agit, non pas de mesurer, mais de comparer deux sensations. Dès lors, on établit cette comparaison en prenant le logarithme du rapport des puissances (au sens de la physique) des grandeurs qui provoquent les deux sensations. Ce nombre censé représenter une différence de sensations est donné en Bel en hommage au sus nommé Graham.

Une première définition

Ecart de sensations en Bel : 1

210

1

2

P

Plog =

S

S

En déciBel (dB) =1

210

log10P

P

Si on utilise le logarithme népérien à la place du décimal, l'écart des sensations s'évalue en Népers.

Quelques cas particuliers

P2 / P1 2 0,5 10 100 1000 10 000 10 log

(P2/P1) 3 dB -3 dB 10 dB 20 dB 30 dB 40 dB

Ln(P2 / P1) 0,69 Néper - 0,69 Néper 2,30 Néper 4,60 Néper 6,90 Néper 9,21 Néper

Question : Un avion émet 120 dB au décollage, combien de dB émettent deux avions identiques décollant ensemble ? Réponse : 123 dB

En téléphonie

Il est convenu que le 0 dB correspond à un signal sinusoïdal transférant une puissance de

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

77

1mW à une résistance de 600 Ohm (impédance d'un appareil téléphonique normalisé) à une fréquence de 800 Hz.

Le décibel comme repère d'un bruit

Bruit en dB : La puissance sonore (en mW) qui correspond à 0 dB résulte d'une convention internationale. C'est la puissance considérée comme minima de perception par un échantillon moyen de population. Cette définition est très arbitraire et dépend à la fois des conditions de vie des personnes (campagne calme ou ville bruyante) et du type de bruit considéré (stridences, bruit sourd des autos, pétarades etc.). Si bien que l'on dispose de diverses normes légales pour définir avec précision et sans contestation possible à la fois le 0 dB et les conditions de mesure des bruits dans chaque catégorie d'application : normes A, B, C etc. Se reporter aux textes officiels.

Le décibel comme repérage d'efficacité d'un dispositif

Antennes : Pour finir notre rapide tour d'horizon, nous citons une application d'un autre type : la mesure de l'efficacité d'un dispositif. Une antenne (de télévision, par exemple) ne comporte primitivement aucun dispositif d'amplification. Cependant, certains modèles peuvent fournir des tensions de capture des émetteurs plus ou moins élevée suivant sa géométrie particulière (nombre & forme des éléments). On définit une antenne 0dB de géométrie simple et facilement reproductible (segment de conducteur rectiligne dont les dimensions sont précisées) que l'on branche sur l'impédance caractéristique (75 Ohm en France). Cette antenne fournit une tension mesurable en on peut la comparer, en un même lieu, à tout autre type d'antenne utilisée dans les mêmes conditions. Comme l'appareil est destiné en fin de chaîne à la perception audiovisuelle humaine, la comparaison ne se fait ni en rapports de tension, ni en rapports de puissance mais en dB.

Efficacité en dB = 20 log( UAntenneTestée / UAntenneNormalisée 0 dB)

Exercices : Question : Calculer la tension du signal conventionnel 0 dB. Solution : La puissance électrique transférée à une résistance R par un signal de tension U est: P = (U*U)/R. Avec R = 600 Ohm et P = 1 mW, on obtient U # 0,775 V

Question : Calculer la tension d'un signal à + 3 dB, à - 3 dB, à - 5 dB. Solution : Il faut être capable de raisonner de plusieurs manières :

1. Pour -5 dB, l'énoncé peut se traduire par : 20.log(U1/U0) = - 5 soit : log(U1/U0) = - 0,25 ; soit : U1/U0 = 10 puissance (- 0,25) = 0,56 en prenant U0 = 0,775 V (0 dB) on obtient : U1 = 0,434 V

2. On sait que pour +3 dB la tension est multipliée par racine de 2, soit 1,414 0,775 . 1,414 = 1,096 V

3. Pour -3 dB la tension est divisée par racine de 2 : 0,775/1,414 = 0,548 V

Question : Calculer le niveau en dB d'un signal de 4 V. Solution ? x = 20 log(4/0.775) = 14,25 dB

Page 40: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

78

Question : Un signal subit deux variations successives : 3 dB puis - 6 dB. Résultat ? Solution ? x dB = +3 dB - 6 dB = - 3 dB. Le signal perd la moitié de sa puissance.

Question : Le niveau minimum d'un signal téléphonique est - 60 dB, à quelle tension correspond-il ?

Solution ? 20 log(U / 0.775) = - 60 dB log(U / 0,775) = - 3 U / 0.775 = 10 - 3 U = 0.775 mV

Question : Le niveau acceptable d'un signal téléphonique est - 35 dB ; à quelle puissance correspond-t-il dans les conditions normales d'util isation de la ligne ?

Solution ? Les "conditions normales d'utilisation de la ligne téléphonique" impliquent que le signal s'applique à une résistance de 600 Ohm Le signal de référence 0 dB correspond à 1 mW. - 35 = 10 log (P/0.001) soit : log (P/0.001) = - 3,5, soit : P = 0.001 . inv log (- 3,5), soit : P = 0,316 mWatt ou (ce n'était pas demandé), en Volts : comme P = (U.U) / R , U = Rac Carrée(R.P) = Rac Carrée(600 . 0,316 . 0.001) U = 0,0137 V = 13,7 mV

(inv log : touches d' une calculatrice pour obtenir l'exponentielle en base 10 - inverse du log décimal en somme).

Quelques cas particuliers :

P2 / P1 2 0,5 10 100 1000 10 000

10 log (P2 / P1) 3 dB -3 dB 10 dB 20 dB 30 dB 40 dB

Ln(P2 / P1) 0,69 Néper - 0,69 Néper 2,30 Néper 4,60 Néper 6,90 Néper 9,21 Néper

Capacité d’une voie Dés 1924, H. Nyquist prouvait de façon empirique que la capacité d’un circuit de donnée est limitée par sa bande passante : C = 2 W

Numérique : Une suite de pulsation off/on sont transmises comme des informations utilisées pour les circuits des ordinateurs. Ces pulsations sont aussi appelées bits.

Jusqu’aujourd’hui il y a toujours des téléphones qui sont équipés de systèmes analogiques, mais si on veut utiliser ces téléphones pour transmettre des informations par ordinateur, on doit dans ce cas là on utilise un dispositif spécial appelé "Modem". Ce modem transforme les signaux numériques aux signaux analogiques de la même manière que pour la voix, ceci nous permet alors de communiquer avec le monde entier quelques soit la méthode de

Signal Numérique

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

79

transmission utilisée. Les circuits logiques sont aussi équipés de Modem qui transforme les signaux analogiques aux signaux Numériques. La musique Hi-Fi, la photo télévisée, la voix etc… sont des signaux analogiques convertis en signaux numériques par ces Modems. Bien que des millions de canaux digitaux sont actuellement opérationnels, le monde entier continu à produire des téléphones à circuits analogiques car les circuits logiques sont très chers.

Les réseaux Téléphoniques. Les systèmes de Télécommunications peuvent être divises en 4 parties essentielles.

1- Les instruments : Le terme "Instrument" est utilisé pour designer l’appareil que l’abonné emploie pour transmettre ou recevoir les signaux. (C’est l’appareil téléphonique ou terminaux transmission et réception des informations) 2- La Boucle Locale : C’est un câble qui arrive jusqu'à l’abonné et qui le relie au centre automatique. Chaque boucle téléphonique et/ou télégraphique est généralement utilisée par un seul abonné. Ces derniers temps, il y a d’autres boucles locales comme par exemple les câbles Télévision utilisés par des compagnies privées. Ces câbles peuvent avoir d’autres fonctions en plus de la réception des programmes de TV. 3- Centre de commutation : Ceux-ci permettent à chaque abonné relié aux réseaux téléphoniques d’être connecté à n’importe quel autre abonné du monde entier. La connexion se fait automatiquement au niveau de ces centraux soit par ordinateurs ou par des systèmes électromécaniques. 4- Circuits de transmission: Ce sont des liaisons entre les centraux de commutations. Ces circuits transmettent plusieurs appels téléphoniques en même temps. Il y a plusieurs façons de transmettre les signaux téléphoniques par : des lignes doubles, des câbles coaxiaux, des faisceaux hertziens, et des satellites.

Page 41: Introduction Télécom cours complet pour élèves LPTR2012

INTRODUCTI ONAUX TELECOMMUNICATIONS

80

AAnnnneexxee 22