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1 Chapitre 2. Supports de transmission en téléphonie 2.1 Introduction Les suppo

1 Chapitre 2. Supports de transmission en téléphonie 2.1 Introduction Les supports de transmission sont nombreux. Parmi ceux-ci, on distingue : les supports métalliques, non métalliques et immatériels. Les supports métalliques, comme les paires torsadées et les câbles coaxiaux, sont les plus anciens et les plus largement utilisés ; ils transportent des courants électriques. Les supports de verre ou de plastique, comme les fibres optiques, transmettent la lumière, tandis que les supports immatériels des communications sans fil propagent des ondes électromagnétiques et sont en plein essor. Généralement on classe les supports en deux catégories : – les supports guidés (supports cuivre et supports optiques) ; – les supports libres (faisceaux hertziens et liaisons satellites). 2.2 Caractéristiques des supports de transmission .2.1 Bande passante et système de transmission L’impulsion électrique représentative d’un élément binaire est affaiblie et déformée par le système de transmission. Fig.2.1 Déformation du signal par le support de transmission À l’extrémité de la ligne, le récepteur doit identifier et décoder le signal. Cette fonction ne peut valablement être réalisée que si le signal n’a pas été exagérément modifié pendant la transmission. Ces modifications dépendent d’une part de la nature du signal (spectre du signal) et, d’autre part, de la réponse en fréquence du système (bande passante). La bande passante limitée c’est-à-dire que certains signaux se propagent correctement dans le support (ils sont affaiblis mais encore reconnaissables à l’autre extrémité), mais d’autres ne le traversent pas du tout (ils sont tellement affaiblis ou déformés qu’on ne les retrouve plus du tout à la sortie). La bande passante d’un support est la bande de fréquences des signaux dont la puissance à la sortie, après la traversée du support, est supérieure à un seuil donné. En général, on caractérise un support par sa bande à 3 dB (décibels), c’est-à-dire par la plage de fréquence à l’intérieur de laquelle la puissance de sortie d’un signal sinusoïdal est au pire divisée par deux (en notant Ps la puissance de sortie et Pe la puissance d'entrée. 2 L'affaiblissement en dB s'exprime comme ) log( 10 ) ( e s p p dB A  La quantité de bruit présente sur un canal de transmission, est exprimé par le rapport de la puissance du signal transmis sur la puissance de bruit et prend le nom de rapport signal sur bruit, nous écrivons ce rapport S/B et Ps/Pe rapport varie dans le temps, puisque le bruit n’est pas uniforme, toutefois on peut en estimer une valeur moyenne sur un intervalle de temps. Le rapport signal sur bruit est aussi une caractéristique d’un canal de transmission 2.2.2 Cpacité limitée L’ensemble des supports de transmission ont des capacité limitée. Cette capacité, notée CapMax et exprimée en bits par seconde : où W est la largeur de la bande passante exprimée en Hertz, S/B est la valeur du rapport puissance du signal à puissance du bruit, la base deux du logarithme servant pour exprimer l’information en bits. A titre d’exemple, sur une liaison téléphonique dont la bande passante a une largeur de 3100 Hz et avec un rapport S/B correspondant à 32 dB (valeurs courantes), on obtient : 10 log10S/B = 32 donc log10 S/B = 3,2 soit S/B = 1585 CapMax = 3100 log2 (1 + 1585) soit avec log2(1586) = 10,63 CapMax = 3100 x 10,63 = 33000 bit/s. 2.2.3 Bruits et distorsions Les supports de transmission déforment les signaux qu’ils transportent même lorsque ceux-ci ont des fréquences adaptées. En effet, plusieurs sources de bruit perturbent les signaux et des distorsions (d’amplitude ou de phase) peuvent s’avérer gênantes pour la reconnaissance des signaux en sortie. Par ailleurs, la distance est un facteur d’affaiblissement, particulièrement important pour les liaisons par satellite. Enfin, certaines perturbations de l’environnement peuvent également introduire des bruits (foudre, orages pour le milieu aérien, champs électromagnétiques dans des ateliers pour les supports métalliques…). Même lorsque les signaux sont adaptés aux supports de transmission, on ne pourra pas garantir à 100% leur exactitude à la réception. • Exercice 1: • Application de la formule NdB = 10log10 (PS / PB) • Quels sont, en grandeur réelle, les rapports Signal/ Bruit (PS / PB) qui correspondent aux valeurs suivantes (en décibels) : 3 dB, 40 dB, 37 dB ? • Donner en dB les valeurs des rapports (PS / PB) correspondant aux valeurs suivantes : 500, 2000, 100 000 ? 3 • Exercice 2 • Débit théorique Considérons un support de transmission caractérisé par ses fréquences extrêmes : 60 kHz – 108 kHz et par un rapport signal à bruit de 37 dB. • Quel débit binaire théorique peut-être obtenu sur ce support ? • 2- Même question avec un rapport signal à bruit de 40 dB ? Conclusion ? • Exercice 3 • Sur un support de transmission, le rapport S/B vaut 400. • 1. Quelle est la valeur de ce rapport en décibels ? • 2. Même question avec un rapport S/B de 40 000. • 3. Quelle est la valeur N en décibels d’un rapport S/B égal à 500 000 ? • Exercice 4 : Sur une liaison téléphonique dont la bande passante a une largeur de 3 100 Hz et un rapport S/B correspondant à 32 dB (valeurs courantes), on obtient : • 10 log10S/B = 32, donc log10S/B = 3,2 soit S/B = 1 585 ; • CapMax = 3 100 × log2 (1 + 1 585) ; comme 1 586 = 210,63, CapMax = 3 100 × 10,63 = 33 000 bit/s. 2.3 Les types de supports de transmission 2.3.1 Paire torsadée Une paire torsadée est une ligne symétrique formée de deux conducteurs en cuivre, isolés l’un de l’autre et enroulés de façon hélicoïdale autour de l’axe de symétrie longitudinal. Fig.2.2 Paire torsadée. L’enroulement réduit les conséquences des inductions électromagnétiques parasites dues à l’environnement. L’utilisation courante de la paire torsadée est le raccordement des usagers au central téléphonique (la boucle locale) ou les réseaux privés. Il existe deux types de pair torsadée: Paire torsadée blindée (STP) ; Paire torsadée non blindée (UTP). 4 2.3.1.1 Paire torsadée blindée Le câble à paire torsadée blindée (STP) : allie les techniques de blindage, d'annulation et de torsion des fils. Chaque paire de fils est enveloppée dans une feuille métallique afin de protéger les fils contre les bruits. Les quatre paires sont elles-mêmes enveloppées dans une tresse ou une feuille métallique. Le câble STP réduit le bruit électrique à l'intérieur du câble (diaphonie), mais également à l'extérieur du câble (interférences électromagnétiques et interférences de radiofréquences). Fig.2.3 Câble paire torsadée de type STP 2.3.1.2 Paire torsadée non blindée Le câble à paire torsadée non blindée (UTP) est utilisé sur différents réseaux. Il comporte deux ou quatre paires de fils. Ce type de câble compte uniquement sur l'effet d'annulation produit par les paires torsadées pour limiter la dégradation du signal due aux interférences électromagnétiques et aux interférences de radiofréquences. Le câble UTP est le plus fréquemment utilisé pour les réseaux Ethernet. Fig.2.4 Câble paire torsadée de type UTP 2.3.2 Câble coaxial 5 Pour éviter les perturbations dues aux bruits externes, on utilise souvent deux conducteurs cylindriques de même axe, séparés par un isolant, et qui forment un ensemble appelé câble coaxial. L’ensemble est protégé par une gaine isolante. Le câble coaxial possède des caractéristiques électriques supérieures à celles de la paire torsadée. Il autorise des débits plus élevés et est peu sensible aux perturbations électromagnétiques extérieures. Le taux d’erreur sur un tel câble est d’environ 10 puissance -9. Fig.2.5 Câble coaxial flexible type RG-59.A: Gaine extérieure en plastique B: Blindage en cuivre C: Diélectrique D: Conducteur central (âme) en cuivre 2.3.3 Fibre optique Une fibre optique est constituée d’un fil de verre très fin. Elle comprend un cœur, dans lequel se propage la lumière émise par une diode électroluminescente ou une source laser (voir figure 2.6 ) et une gaine optique dont l’indice de réfraction garantit que le signal lumineux reste dans la fibre. Fig.2.6 Fibre optique 2.3.3.1 Fibres multimodes Une fibre est dite multimode si plusieurs chemins vehiculant la lumiere sont possibles. Elles peuvent etre divisees en : a)- Fibres multimodes a saut d’indice 6 Dans les fibres a saut d’indice, le coeur a un gros diametre relatif, par rapport a la longueur d'onde de la lumiere. Tous les inconvenients vus plus haut se manifestent ici. Un grand nombre de rayons lumineux se propage par reflexion totale. Le nombre de rayons est fonction de l’angle d’incidence de la lumiere. La reflexion totale est assuree par les valeurs des indices de refraction n1 (coeur) et n2 (gaine) avec toujours n1> n2. Fig.2.7 Fibres multimodes a saut d’indice Les fibres multimodes a saut d’indice sont destinees a transmettre sur de courtes distances; elles utilisent les longueurs d’onde 850 nm et 1300 nm b)- Fibres multimodes a gradient d’indice : Dans les fibres a gradient d’indice , le cœur est constitue de couches de verre successives d’indices de réfraction proches. Ainsi, l’indice décroit continument, depuis le centre du cœur jusqu’à l’interface cœur/gaine. On s’approche d’une égalisation des temps de uploads/s3/ chapitre-2-module-telephonie-support-de-transmission.pdf