Les RESEAUX

1. Les RESEAUX La TRANSMISSION de l'information Couche Physique (1)

2. Introduction • Première distinction : Transmission et Communication • La communication suppose la compréhension et l'exploitation du contenu de l'information. • La transmission ne s'occupe que du transfert de l'information de l'expéditeur vers le destinataire. Elle précède la communication. • (les deux termes sont parfois utilisés indifféremment)

3. Introduction Pour être transmise une information doit être transcrite, "matérialisée" sur un support. Matérialisation obtenue généralement avec la transformation d'une caractéristique de ce support. Pierre + Gravure Papier + Écriture Fil de verre + Lumière Air + Onde Fil métallique + Courant électrique (Cas étudié ici)

4. Introduction La transmission des données suppose donc : • De transmettre un signal 1ère Partie • D'utiliser un support 2de Partie

5. 1ère PartieLa TRANSMISSION du signal(Cette partie étudie la transmission filaire)

6. Quelques notions d'électricité • L'électricité peut se définir comme un mouvement, un flux, un déplacement d'électrons dans un support. • Toute matière est composée d'atomes. • Les atomes connus sont répertoriés dans "Le tableau périodique des éléments". • Les composantes de l'atome sont les suivantes :

7. L'Atome • Le noyau: partie centrale de l'atome. Il comprend : • Les protons : particules de charge positive. • Les neutrons : particules n'ayant aucune charge électrique (neutres) • Les électrons : particules de charge négative qui gravitent autour du noyau.

8. Neutron + Proton + Électron Exemple : l'atome d'hélium Tableau des éléments Neutrons + Protons = Noyau Nombre d'électrons = Masse atomique L'atome est électriquement neutre

9. L'Atome Il a été démontré que : Des charges électriques de même signe se repoussent Des charges électriques de signe opposés'attirent

10. Quelques notions d'électricité • La force d'attraction du noyau sur l'électron diminue avec son éloignement. • En pratique, on considère qu'un électron situé à dix nanomètres (10 nm) de son noyau en est infiniment éloigné et n'est plus attiré par lui : Il est libre. • Les électrons libres circulent en tout sens de façon désordonnée.

11. • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Quelques notions d'électricité • Mais l'ensemble continue à rester électriquement neutre. • Il est possible de créer un mouvement en créant un "déséquilibre" par l'application d'une différence de potentiel.

12. Circuit - + Pile Quelques notions d'électricité • Sur le circuit fermé, la pile va produire chimiquement des électrons sur son pôle négatif. • Les électrons émis dans le circuit exerce une répulsion sur ceux qui existent déjà. Ce mouvement fait pénétrer dans le pôle positif autant d'électrons qu'il en part du pôle négatif.

13. - - - - + + + + • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • Quelques notions d'électricité L'application d'une différence de potentiel entre les extrémités d'un conducteur comportant des électrons libres fait apparaître un mouvement d'ensemble ordonné vers le pôle positif.

14. Quelques notions d'électricité Résistance d'un conducteur Le flux des électrons est freiné selon les caractéristiques de la matière constituant le conducteur. On distingue ainsi : • Les conducteur isolants Les conducteurs isolants sont des matériaux qui freinent ou qui gênent énormément la libre circulation des électrons. Exemples : Le plastique, le verre, l'air, le bois sec, le papier, le caoutchouc et l'hélium.

15. Quelques notions d'électricité • Les conducteursLes conducteurs électriques sont des matériaux qui permettent aux électrons de circuler. Ils circulent librement parce que le noyau n'attire pas fortement les électrons les plus éloignés qui peuvent ainsi se libérer. À température ambiante, ces matériaux contiennent un grand nombre d'électrons libres. L'ajout d'une tension électrique entraîne le déplacement de ces électrons, ce qui produit un courant. • Les meilleurs conducteurs sont les métaux. Par exemple le cuivre, l'argent et l'or, la brasure (un mélange de plomb et d'étain utilisé pour souder)

16. Quelques notions d'électricité • Les semi-conducteursLes semi-conducteurs sont des matériaux dans lesquels la quantité d'électricité qui circule peut être contrôlée de manière précise. • Exemples de semi-conducteurs : Le carbone, le germanium, l'arséniure de gallium (un alliage) et le plus connu des électroniciens le silicium (fabrication des circuits électroniques).

17. Quelques notions d'électricité • Les caractéristiques de l'électricité et leurs mesures • L'intensité (Symbole I). Il s'agit de la mesure du débit du courant c'est à dire le nombres d'électrons qui circulent dans un conducteur pendant une seconde. L'unité d'intensité est l'ampère (A). 1 A = 1 Coulomb à la seconde 1 A = 6,28 * 1018 électrons à la seconde L'appareil utilisé est l'Ampèremètre.

18. Quelques notions d'électricité • La tension (symbole U) ou force électromotrice (f.e.m, symbole E) Il s'agit de la mesure de la puissance du générateur électrique (pile par exemple) sa force électromotrice qui en produisant un excès d'électrons à la borne négative est à l'origine du courant. La tension se mesure en Volt (symbole V) à l'aide d'un voltmètre

19. Quelques notions d'électricité • La résistance (symbole R) Elle se mesure en Ohm (symbole ) à l'aide d'un Ohmmètre. La résistance d'un conducteur : • dépend de sa longueur, • dépend de sa nature, • est inversement proportionnel à sa section.

20. Quelques notions d'électricité • Relation en U, R et I : La loi d'Ohm L'intensité dépend de la tension et de la résistance. Dans un circuit électrique, l'intensité du courant est directement proportionnelle à la tension appliquée à ses bornes et inversement proportionnelle à la résistance. I = U / R U = R * I

21. v (tension) t Quelques notions d'électricité • On distingue 2 types de courants : • Le courant continu Le courant est dit continu si ce courant (le flux d'électrons) va toujours dans le même sens.

22. v (tension) t Quelques notions d'électricité • Le courant alternatif Avec le courant alternatif, le courant change de sens plusieurs fois par seconde.

23. Le signal • Dans le cas d'une transmission filaire, on appellera SIGNAL l'utilisation d'une TENSION pour représenter les données à transmettre. • On distinguera ainsi : • La transmission NUMERIQUE • La transmission ANALOGIQUE • Dans tous les cas pour être transmissent les données sortent de l'ordinateur en série et en numérique (bit 0 ou 1)

24. Distinction Série/Parallèle Parallèle sur 8 bits Ordinateur Périphérique 8 Bits Transmis au moment T Technique inutilisée dans les transmissions sur un réseau car elle nécessiterait des moyens importants.

25. Transmission en série d’un octet Horloge T1 T2 T3 T1 1 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 0 1 1 0 1 Registre à Décalage 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 1 0 Sortie Série 0 Distinction Série/Parallèle

26. Bande base et large bande • Avec une transmission en bande de base le câble ou support de transmission n'acheminera qu'un seul signal à la fois. Il occupera toute la bande passante du support. Exemple : Ethernet). • Avec une transmission en large bandeplusieurs signaux seront transmis simultanément sur le support (cf. multiplexage fréquentiel). Exemple Transmission TV.

27. Transmission en Bande de Base Ce type de transmission consiste à émettre sur la ligne des courants qui reflètent la valeur des bits transmis. Par exemple une tension nulle pour un 0 et une tension positive pour un 1. Il existe plusieurs techniques de transmission en bande de base.

28. Code à émettre 0 1 1 0 1 1 0 Non Return to Zéro Level N.R.Z-L +v -v Transmission en Bande de Base Un niveau est choisi pour représenter le 1, l'autre le 0 Technique utilisée par les réseaux 100VG et Ethernet 100 Base T4

29. Code à émettre 0 1 1 0 1 1 0 Non Return to Zéro Invert on One N.R.Z-I +v 0 -v Transmission en Bande de Base Il y a une TRANSITION pour la transmission du 1 C'est la transition qui est ici repérée et non le niveau Technique utilisée par les réseaux FDDI et Ethernet 100 Base FX

30. Code à émettre 0 1 1 0 1 1 0 +v Code BiPolaire 0 -v Transmission en Bande de Base Transition sur +V ou –V pour transmettre un 1 et une transition sur 0 pour transmettre un 0

31. Code à émettre 0 1 1 0 0 1 0 +v Code de Miller 0 -v Transmission en Bande de Base 1 : Transition au milieu de l’intervalle 0 : Pas de transition si suivi par un 1 Transition à la fin de l’intervalle si suivi d’un 0

32. Code à émettre 1 0 0 1 1 0 1 +v Code Manchester -v Transmission en Bande de Base 1 : Transition de HAUT en BAS au milieu de l’intervalle 0 : Transition de BAS en HAUT au milieu de l’intervalle Technique utilisée par les réseaux Ethernet 802.3

33. Code à émettre 0 1 0 1 1 0 0 Code Manchester différentiel +v -v Transmission en Bande de Base 0 : Transition (selon la fin du bit précédent) 1 : Pas de Transition Technique utilisée par les réseaux Token-Ring 802.5

34. Transmission TETRAVALENTE Code à émettre 01 10 11 10 00 +v1 +v0 0 -v0 -v1 Transmission en Bande de Base

35. Transmission en Bande de Base Inconvénient : Dégradation très rapide des signaux avec la longueur de la transmission. Nécessite de régénérer régulièrement le signal. Distance maximum quelques kilomètres.Ne permet le partage de la bande passante (multiplexage). Avantage : Technique facile à mettre en œuvre. Utilisation d'un adaptateur.

36. Le Signal Analogique • Une transmission analogique consiste à utiliser un courant dit porteur (on parle de porteuse) et a le modifier en fonction des données à transmettre (bit 0 ou 1). • On utilise pour cette technique une tension alternative.

37. Le Signal Analogique La fonction d’une onde sinusoïdale élémentaire est : a(t) = A SIN (w t + ph) Avec : t : le Temps A : l’amplitude maximale w : la pulsation w = (2 pi f) avec f la fréquence ph : la phase a(t) : L’amplitude à l’instant t

38. Le Signal Analogique a(t) = 2 SIN (2.pi.t) ou f=1 et ph = 0

39. 1 Période Amplitude Phase 1 Phase 2 Le Signal Analogique FREQUENCE = Nombre de périodes par seconde 1 Hz = 1 période par seconde

40. Transmission analogique La modulation consiste à modifier une des caractéristiques du signal sans modifier les autres. La nature de l’information (0 ou 1) vient moduler une onde qui devient «porteuse» de la donnée. On distingue : • Modulation de Fréquence • Modulation d’Amplitude • Modulation de Phase

41. Transmission analogique Modulation de Fréquence

42. Transmission analogique Modulation d'Amplitude

43. Transmission analogique Modulation de Phase

44. v2 v3 v1 v4 v6 v5 Temps entre deux échantillons Les valeurs binaires Vi sont transmises Numérisation d'un signal analogique Cette technique permet de numériser un signal analogique (vidéo, musique, etc.). Ne pas confondre avec la compression

45. Numérisation d'un signal analogique Un signal analogique utilisant une BANDE PASSANTE (cf. plus loin) égale à F peut être représenté par une série d’échantillons prélevés à une fréquence au moins égale à 2F Par exemple un signal occupant une bande passante de 10 000 Hz devra échantillonner au moins 20 000 fois par seconde.

46. Caractéristiques du SIGNAL L’AFFAIBLISSEMENT • La puissance du signal reçu (P2) est plus faible que celle du signal émis (P1). • Affaiblissement = 20 * log10 (P2/P1) • L'affaiblissement augmente avec la fréquence et la distance.

47. V Signal émis Signal reçu affaibli t Caractéristiques du SIGNAL Affaiblissement d'un signal analogique

48.  Caractéristiques du SIGNAL DISTORTION DE PHASE Déphase du signal par rapport à une porteuse

49. Caractéristiques du SIGNAL LES BRUITS • Ensembles des composantes aléatoires et non significatives d’un signal. • Perturbations internes (composants électroniques, échauffement…) ou externes (Champs électromagnétiques, radiations…). Sr(t) = s(t) + b(t) avec Sr(t) : Signal reçu , s(t) :signal transmis et b(t) : bruit

50. Caractéristiques du SIGNAL • Le rapport Signal sur Bruit (S / B) est une caractéristique d'un canal. • Ce rapport varie dans le temps du fait qu'il est aléatoire. • Il s'exprime en DECIBELS (Db)