Le réseau téléphonique

1. Le réseau téléphonique Pourquoi faut-il un réseau ? La structure du réseau Comment transporter l ’information Modulation-démodulation Comment se déroule un appel téléphonique Le réseau numérique à intégration de service (Numéris) Les réseaux intelligents Les réseaux mobiles

2. S ’il y a n correspondants, il faut lignes et le poste de chacun comporte n-1 lignes Pourquoi faut-il un réseau ? La meilleure méthode serait de relier les correspondants 2 à 2 IMPOSSIBLE Même avec 1000 abonnés, c’est

3. La solution pratiqueUn réseau en étoile Chaque abonné n ’est relié que par UNE ligne Mais il faut un COMMUTATEUR pour créer une liaison entre abonnés

4. La structure du réseau téléphonique Il n ’est pas possible de raccorder tous les abonnés à un même commutateur pour des raisons économiques et politiques On veut que la distance moyenne d ’un abonné au commutateur soit de l ’ordre d ’un km Il y a un commutateur pour au plus 10000 abonnés On l ’appelle un CAA Centre à Autonomie d ’Acheminement En France, il y a plus de 3000 CAA

5. La structure du réseau téléphonique Pour créer un réseau national, il faut relier les CAA par un autre réseau en étoile avec des commutateurs dits de Transit Secondaire ou CTS Les lignes de ce réseau sont de haute qualité et transmettent simultanément de nombreuses conversations

6. La structure du réseau téléphonique Il y a environ 150 CTS qui sont reliés par un 3ème réseau en étoile avec des commutateurs de transit primaire (CTP) ... Qui sont tous reliés entre eux Les fils reliant les CTP sont de très haute qualité En France, il y a moins de 10 CTP

7. La structure du réseau téléphonique Pour joindre un correspondant, il faut trouver un chemin à travers 6 commutateurs au plus (8 pour l ’étranger) CTP CTP CTI CTS CTS CAA CAA Abonné Abonné

8. Une contrainte : la numérotation Pour joindre un correspondant, il faut lui attribuer un numéro unique qui rend le chemin facile à trouver automatiquement Préfixe international Numéro de l ’abonné Numéro du CAA 3 3 (0) 1 4 9 4 0 3 0 0 0

9. Le plan de numérotation La numérotation est raisonnée A l ’international, le premier numéro donne le continent

10. Le plan de numérotation En France, la numérotation est également raisonnée 1 Région parisienne 4 Sud-Est 2 Nord-Ouest 5 Sud-Ouest 3 Nord -Est Pourquoi 10 chiffres ? Avec 30 000 000 abonnés, ayant chacun 3 numéros (personnel, mobile, travail) et des numéros spéciaux (1.., 36.., 0800....., etc.) il faut plus de 109 combinaisons et moins de 1010 10 chiffres suffisent

11. Les moyens de transmission utilisés Entre l ’abonné et le CAA, on utilise 2 fils (paire torsadée) Un seul fil transporte l ’information de et vers le CAA A partir des CAA, on utilise d ’autres moyens -le coaxial -les liaisons hertziennes et satellitaires -les fibres optiques

12. Les moyens de transmission utilisés

13. Les fréquences utilisées 200 kHz Grandes Ondes 1 MHz Petites Ondes 10 MHz Ondes Courtes 100 MHz Bande FM 400 MHz Télévision hertzienne 10 GHz Télévision par satellite 200 THz Liaisons par fibre optique

14. Le principe des émissions hertziennes Des électrons accélérés par un champ alternatif émettent des o.e.m. Le champ alternatif d ’une o.e.m. permet aux électrons d ’acquérir un mouvement alternatif

15. Les différents types d ’orbite pour les satellites de télécommunication LEO Low Earth Orbit GEO Geostationnary Earth Orbit

16. Un exemple de système de satellites géostationnaires : INMARSAT

17. Un exemple de constellation LEOIRIDIUM

18. Comment accéder au satelliteLe protocole AMRF Un couple de fréquences est fourni à la demande pour chaque appel

19. Comment accéder au satelliteLe protocole AMRT Toutes les liaisons sont faites sur la même fréquence Mais chaque émetteur ne dispose que d ’un temps fini pour transmettre les données Il ne les émet qu’à un instant TRES précis L ’ensemble des émissions constitue une trame au niveau du satellite Un intérêt : suivant les besoins, on peut envoyer des bouffées de données courtes (téléphone) ou longues (télévision) avec le même système

20. Les moyens de transmission utilisés

21. Les moyens de transmission utilisés Plus le cœur de la fibre est petit, plus on peut transporter d ’information

22. Modulation- Démodulation Si on veut transmettre des informations à grande distance, il faut très souvent modifier les caractéristiques initiales du signal à transmettre L ’opération s ’appelle la modulation L ’opération inverse s ’appelle la démodulation

23. Modulation- Démodulation En général, on modifie les caractéristiques d ’un signal de fréquence auxiliaire appelé porteuse Le signal initial La porteuse

24. La modulation d ’amplitude

25. La démodulation d ’amplitude L ’enveloppe Le signal redressé

26. La modulation de fréquence

28. Les modulations numériques Le principe : s(t) prend des valeurs discrètes qui peuvent s ’interpréter en valeurs numériques Très utilisé sur les lignes téléphoniques grâce à des MODulateurs-DEModulateurs ou MODEM

29. La modulation de fréquence numériqueou FSK Pour représenter un « 0 » Pour représenter un « 1 » Pour démoduler, il faut une sorte de compte-tours

31. La modulation de phase numérique ou PSK Avec =  pour un « 0 » et = 0 pour un « 1 » On envoie un « 0 » On envoie un « 1 » On envoie un « 1 » On envoie un « 0 » On envoie un « 1 » On envoie un « 0 »

32. La modulation d ’amplitude numérique Pour représenter un « 0 » Pour représenter un « 1 » Rq. :On peut mélanger les différents types de modulation (ex. : RDS)

33. Les modulations numériques Un signal analogique quelconque peut être transformé en une série de signaux de forme donnée représentant des « 0 » et des « 1 » Intérêts de la modulation numérique Traitement de l ’information dans les ordinateurs Possibilité de régénération et diminution du bruit

34. Comment faire ? Echantillonner le signal analogique Quantifier les échantillons Codage numérique des valeurs quantifiées Transmission des données numériques (éventuellement les multiplexer) Reconstituer le signal analogique

35. L ’échantillonnage C ’est la conversion d ’un signal analogique en une série de valeurs numériques acquises à des intervalles réguliers (pas d ’échantillonnage)

36. Un problème : la reconstitution du signal Le signal sera d ’autant mieux reconstitué que le pas d ’échantillonnage sera plus grand, mais ce sera d ’autant plus cher !!!

37. Il faut choisir le pas d ’échantillonnage avec soin Ni trop, ni trop peu On peut retrouver une fréquence inexistante

38. Le théorème de Niquist Une conséquence très importante : Pour transporter la parole dans le téléphone, on limite la fréquence maximum à 4 kHz et on échantillonne à 8 kHz, soit toutes les 125s

39. La quantification des échantillons On représente les échantillons par une suite de n bits Il y a donc 2n valeurs

40. Une solution possible la conversion analogique-numérique linéaire V +8V n -8V

41. Mais la conversion peut être différente V Tension Niveau 8V 7 4V 6 2V 5 1V 4 0V 3 -1V 2 -2V 1 -4V 0 -8V +8V n -8V Permet de mieux représenter les petits signaux en gardant la même dynamique

42. Une solution pour transmettre les données

43. Une application : le téléphone le multiplexage par trame MIC

44. Comment se déroule un appel téléphonique Il y a 3 phases dans un appel téléphonique -la recherche du correspondant -la conversation -la libération des lignes Chacune de ces phases (notamment la première et la dernière) est accompagnée d ’échanges de signaux entre les éléments du réseau Plus ce sera rapide, plus le client sera content et moins la facture sera élevée C ’est le rôle de la signalisation

45. La signalisation au départ du combiné téléphonique Au décrochage, un contact se ferme pour alerter le CAA qui envoie en retour la tonalité d ’invitation à numéroter

46. Le dispositif de numérotation En appuyant sur une touche du clavier, on envoie 2 fréquences (ligne et colonne)

47. La signalisation entre centraux A partir du numéro qui a été composé, chaque central (CAA, CTS, CTP, CTI) peut connaître la direction que devra suivre l ’appel Les centraux vont alors échanger des signaux indiquant au moins le numéro du correspondant recherché (et plus si on a le temps) et réserver un canal pour la future conversation Par sécurité, il y a toujours accusé de réception de la part du central appelé

48. CTP CTP CTS CTS CAA CAA Abonné Abonné La signalisation entre centraux Réservation faite Réservation faite Réservation faite Réservation faite Réservation faite

49. La signalisation au niveau du CAA du numéro demandé Si le correspondant est libre (ou a le double appel),le CAA envoie une sonnerie vers les deux correspondants de façon indépendante Si le correspondant est occupé,le CAA libère les lignes retenueset c ’est le CAA de départ qui envoie la tonalité d ’occupation

50. Que se passe-t-il lorsque le correspondant décroche ? Comme pour l ’appel, un contact se ferme pour indiquer le décrochage au CAA Ceci permet au CAA d ’arrêter les signaux de sonnerie Et alors ? Et alors ? Le CAA d ’arrivée envoie au CAA de départ les informations de taxation Et on commence à payer