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INGÉNIERIE DE TRANSMISSION ET TECHNIQUES D’ACCÈS MUL TIPLE My Ahmed FAQIHI faqi

INGÉNIERIE DE TRANSMISSION ET TECHNIQUES D’ACCÈS MUL TIPLE My Ahmed FAQIHI faqihi@ensias.ma PLAN DE COURS Introdution aux systèmes réseaux Chaîne de communications numérique T ypes de canaux de transmission Accès multiple, pourquoi ? TDMA FDMA CDMA T echnique de modulation OFDM 2 INTRODUCTION AUX SYSTÈMES RÉSEAUX T éléphonie cellulaire Réseaux locaux sans fils RTC Modems ADSL T élévision par satellite T élévision numérique terrestre Connexion sans fil (Blutooth, infrrarouge) Réseaux de capteurs 3 INTRODUCTION : CLASSE DES RÉSEAUX DE TÉLÉCOMMUNICATIONS Systèmes mobiles privés Réseaux privés d’entreprise : par exemple TETRA (Terrestrial Trunked Radio) développé par l’European Telecommunications Standards Institute (ETSI) Pompiers, police Systèmes PABX (Private Automatic Branch eXchange) Systèmes mobiles publics Systèmes analogiques Première génération 1G Systèmes numériques 2G, 2.5G, 3G 4 5 INTRODUCTION : CLASSE DES RÉSEAUX DE TÉLÉCOMMUNICATIONS GSM : Global system Mobile => débit allant jusqu’à 9,6 kbps GPRS : General Packet Radio Service  jusqu'à 115 Kbits/s UMTS : Universal Mobile Telecommunications system => débit allant de 144 à 384 kbps WIMAX : Worldwide Interoperability for Microwave Access => plusieurs Mbps Bluetooth : Groupement industriel (2.45 GHz) Hiperlan : Norme européenne (20Mbit/s à 5 Ghz pour Hiperlan 1 et 54Mbit/s pour Hiperlan2 compatible 3G LAN) 802.11 : Norme USA (IEEE) (6, 12 ou 24 Mbit/s entre 5 et 6 Ghz) CHAÎNE DE COMMUNICATION NUMÉRIQUE 6 émetteur Filtre d’émission Milieu de transmission récepteur bruit + 100011 100011 Canal de transmission Signal analogique Signal analogique Séquence binaire Séquence binaire Vue générale Source du message Analogique Ä Objectif : transmettre un message d’un point A à un point B dans les meilleures conditions possibles à travers un canal de propagation : hertzien, câble coaxial, fibre optique … Ä Source : analogique : signal audio ou vidéo qui sera numérisé par la suite * échantillonnage-blocage * conversion analogique numérique * quantification du signal numérique : données informatiques, télécommandes … CAN CHAÎNE DE COMMUNICATION NUMÉRIQUE 7 CHAÎNE DE TRANSMISSION NUMÉRIQUE : EXEMPLES DE MESSAGES SOURCES Parole : Chaque échantillon est numérisé sur 8 bits (symbole de 8bits). Sachant qu’on prend 8000 échantillons /s (fréq. d’échant. = 8kHz), le débit de la source est de 64 kbits/s. Vidéo : Chaque échantillon est numérisé sur 24bits (symbole de 24 bits : 8 bits pour le Rouge, 8bits pour le Vert et 8bits pour le Bleu). Sachant que la fréquence d’image est 25 images /s et pour une résolution 576 lignes x 720 points, le débit 8 Source du message Codage de source Ä Objectif : supprimer certains éléments binaires non significatifs (compression de données) : le message est alors sous forme concise et constitué d’éléments binaires mutuellement indépendants et prenant la valeur 0 ou 1 selon un axe des temps divisé en intervalles réguliers de durée Tb A(t) Tb 2Tb 3Tb 4Tb 5Tb 6Tb 7Tb A(t) 5V 0V 1 0 0 1 1 1 temps ( ) bit /s b 1 D T = Définition du Débit binaire en bit/s : CHAÎNE DE COMMUNICATION NUMÉRIQUE 9 Source du message Codage de canal Codage de source Ä Objectif : le codage de canal ou codage détecteur et/ou correcteur d’erreur consiste à insérer des bits de « redondance » dans le message initial, permettant au récepteur de détecter les erreurs et dans certains cas de les corriger Exemple : bit de parité. CHAÎNE DE COMMUNICATION NUMÉRIQUE 10 Source du message Codage en ligne Codage de canal Codage de source Ä Objectif : Adapter le signal au support physique de transmission. En général le code est choisit pour satisfaire des critères de: • Spectre; • Transition; • TEB. CHAÎNE DE COMMUNICATION NUMÉRIQUE 11 Source du message Modulation Numérique + Accès multiple Codage de canal Codage de source Porteuse P(t) Ä Objectif : Associer à chaque mot de n éléments binaires successifs, un symbole de durée T=nTb choisi parmi M = 2n éléments de signal, ce symbole représente l’état électrique du signal porteur. (amplitude, phase ou frequence), le but est d’associer à chaque symbole de n éléments binaires un signal Si(t), i = 1,…,M, Si(t) est de durée T=nTb, On appelle Rapidité de modulation, R, exprimée en Bauds, et donnée par la relation suivante : R = 1/T Bauds Elle exprime le nombre de signaux émis par unité de temps T Codage en ligne CHAÎNE DE COMMUNICATION NUMÉRIQUE 12 Signal émis e(t) Source du message Modulation Numérique + Accès multiple Codage de canal Codage de source Porteuse P(t) Segment RF émission Segment RF réception Codage en ligne CHAÎNE DE COMMUNICATION NUMÉRIQUE 13 Signal émis e(t) Source du message Modulation Numérique + Accès multiple Codage de canal Codage de source Porteuse P(t) Segment RF émission Démodulation Numérique Segment RF réception La démodulation a pour objectif de ramener le signal modulé en bande de base Ä Codage en ligne CHAÎNE DE COMMUNICATION NUMÉRIQUE 14 Signal émis e(t) Source du message Modulation Numérique + Accès multiple Codage de canal Codage de source Porteuse P(t) Segment RF émission Démodulation Numérique Segment RF réception Filtrage en bande de base (bdb) Le filtrage de reception permet de minimiser l’influence du bruit. Ä Codage en ligne CHAÎNE DE COMMUNICATION NUMÉRIQUE 15 Signal émis e(t) Source du message Analogique Modulation Numérique + Accès multiple Codage de canal CAN Codage de source Porteuse P(t) Segment RF émission Destinataire du message Démodulation Numérique Décodage de canal Segment RF réception CNA (Décodage de Source) Filtrage en bande de base (bdb) Codage en ligne CHAÎNE DE COMMUNICATION NUMÉRIQUE 16 17 TYPES DE TRANSMISSIONS Paires torsadées 10Kbit/s sur 5 à 6Km et 100 Mbits/s sur 100m qqs centaines de Khz Économique inc. Atténuation du signal) Câble coaxial Moins sensible Débit important (10 Mbits max) Diamètre petit => gde résistance Bande passante fonction de la qualité des conducteurs, de celle des isolants et de la longueur 18 TYPES DE TRANSMISSIONS FILAIRE Fibre Optique : Cylindre de verre très fin entouré d’une couche concentrique de verre Meilleur choix pour les transmissions Océaniques et terrestres (haut débit) Multiplexage des données hétérogènes Faibles atténuations Faibles taux d’erreurs (10-9) Coût élevé Raccordement délicat 19 TYPES DE TRANSMISSIONS FILAIRE COMPARAISON ENTRE LES DIFFÉRENTS SUPPORTS PHYSIQUES USUELS 20 Paires torsadées Câble coaxial Fibre optique Coût Bas Moyen Assez élevé Bande passante Moyenne Large Très large Longueur maximale Moyenne Elevée Elevée Immunité aux interférences Basse moyenne Moyenne élevée Très élevée Facilité de connexion Simple Variable Difficile Facilité d'installation Variable Variable Difficile Fiabilité Bonne Bonne Très bonne TYPES DES TRANSMISSIONS NON FILAIRES Nature : Support immatériel Avantages : Pas de risques accidentelle de rupture de câbles Pas de creusage dans les murs !!!!! Facilité de mise en place Inconvénients Sensibilité aux conditions atmosphériques 21 CONTRÔLE D’ACCÈS Problématique: Support de transmission unique Différents utilisateurs souhaitent émettre simultanément Eviter les conflits Nécessité d’arbitrage 22 MÉCANISMES D’ACCÈS Classification des mécanismes d’accès: Accès statique La bande passante est répartie de façon invariante dans le temps entre différents utilisateurs Accès dynamique La bande passante est répartie à la demande !! 23 PARTAGE DE SUPPORT 24 CLASSIFICATION DES MÉTHODES D’ACCÈS Accès statique : Accès Multiple par Répartition de Fréquences(AMRF) Accès Multiple par Répartition de T emps(AMRT) Accès Multiple par Répartition de Codes(AMRC) Accès dynamique : Politique d’accès dynamique à allocation déterministe Le Polling Le Jeton Adressé Non Adressé Politique d’accès dynamique à allocation aléatoire ALOHA CSMAs 25 ACCÈS DYNAMIQUE A ALLOCATION DÉTERMINISTE Le Jeton Adressé Non adressé Le polling Roll-Call Hub Polling Réseaux à grande distance (Bus ou Etoile) Station primaire et plusieurs stations secondaires (complexité de station primaire) Puissance requise 26 MÉTHODE D’ACCÈS DYNAMIQUE : JETON Principe : Consiste à faire circuler une trame spéciale sur le réseau : jeton Seule la station qui possède le jeton, à un instant donné, peut émettre. Deux variantes Adressé Non adressé 27 28 Anneau Station en cours d'émission Jeton =1 Trame occupée Anneau Le jeton est gardé par la station Sens de rotation Sens de rotation MÉTHODE D’ACCÈS DYNAMIQUE : JETON 29 MÉTHODE D’ACCÈS DYNAMIQUE : JETON NON ADRESSÉ Utilisé dans les topologies en Anneau Principe : Attente que le jeton soit « libre » Sur réception du jeton marqué « libre » Elle change l’état du jeton « libre » => « occupé » Elle joint au Jeton son message. Elle transmet le TOUT sur le réseau Si une station reçoit le jeton marqué « occupé » : Consulte l’@ du destinataire Si c’est la sienne, elle copie la trame et la fait suivre. Consulte l’@ de la source : Si c’est la sienne, elle retire la trame et émet un jeton marqué « libre » Avantages : Accès déterministe : chaque station est assurée de pouvoir émettre avant un délai borné Stabilité à forte charge, les performances ne s’écroulent pas Mise en œuvre de priorités possible Inconvénients : La connexité doit être maintenue Inefficacité à faible charge Nécessite d’une station de surveillance pour veiller à l’unicité du jeton. 30 MÉTHODE D’ACCÈS DYNAMIQUE : JETON NON ADRESSÉ APPLICATION L’accès dynamique par le Jeton non adressé est utilisé dans la normé IEEE 802.5 ( T oken Ring) 31 Utilisé pour les topologies en Bus : Bus à uploads/Ingenierie_Lourd/ ingenierie-de-transmission-et-techniques-d-x27-acces-multiple.pdf