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9/19/2019 1 Techniques de Communications – Introduction Générale CPA Ingénierie

9/19/2019 1 Techniques de Communications – Introduction Générale CPA Ingénierie Électrique Bouchaib RACHED Bouchaib.rached@gmail.com 2 Plan • Définition des télécommunications & un peu d’Histoire • Éléments principaux dans un système de communication • Nécessité de la modulation Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 9/19/2019 2 3 Introduction … • Les télécommunications comprennent l’ensemble des moyens techniques nécessaires: – à l’acheminement (transfert) aussi fidèle et fiable que possible d’information (de formes diverses), • entre deux points quelconques, • à une distance quelconque, • avec des coûts raisonnables. Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 4 … Introduction • Objectif principal des télécommunications: Transmettre (communiquer) fidèlement des informations à distance. • L’art de l’ingénieur consiste à: – Trouver la solution la plus économique à un problème de communication, dans un compromis entre coût et qualité (Coût au sens large comprend matériel, frais de développement, exploitation, etc.). Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 9/19/2019 3 Un peu d’histoire … • 1887 : l’allemand H. Hertz observe les ondes électromagnétiques, prédites par l’anglais JC Maxwell • 1890 : le français E. Branly réussi à capter ces ondes • 1895 : l’Italien G. Marconi réalise la 1ère transmission radio en morse. (marconigrammes) • 1912 : le SOS du Titanic est capté par le navire Carpathia et sauve 800 personnes 5 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 5 … Un peu d’histoire … • 1920 :1ère liaison radiotélégraphique France-Amérique ouverte au public. • 1927 :1ère liaison radiophonique Londres-New-York. • 1935 : 4 liaisons téléphoniques intercontinentales depuis Paris. • 1955 : début des 1ères liaisons radio (160MHz) à Paris (taxis, médecins) 6 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 6 9/19/2019 4 … Un peu d’histoire … • 1930-60 : augmentation de la bande de fréquence et mise en place de réseaux radio en modulation de fréquence. – 1933 : État d’art: conservation de la BW. Edwin Armstrong: Introduction du système FM – l’augmentation de la BW permet de réduire le bruit – meilleure qualité. – Naissance de la radio astronomie: étude des interférences en transmission radio 7 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 7 – 1958: Charles Townes & Arthur Schawlow: publication d’un article sur comment on peut construire un Laser « Infrared & Optical Masers » – 1961: Réalisation du processus à l’état solide par Theodore Maiman. – Introduction d’un modem FSK pour la transmission de données sur lignes téléphoniques (AT&T). Débit 300bps … Un peu d’histoire … 8 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 8 9/19/2019 5 … Un peu d’histoire … – Etablissement de ARPA (Advanced Research Project Agency) de DoD qui va jouer un rôle important dans l’Internet. • 1970 : fin des ondes courtes pour la radiophonie: remplacées par les satellites. – 1983: Internet prend forme. TCP/IP. Arpanet (4 à 100 nœuds - 1969) 9 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 9 … Un peu d’histoire … – 1960-70: mise au point du principe du cellulaire (Bell labs). – 1970-90: le cellulaire analogique se développe. - 1979 : 1er système cellulaire AMPS (Advanced Mobile Phone Service) à Chicago - 1981 : le NMT dans les pays scandinaves - 1985 : en France Radiocom2000, en Angleterre le TACS - 1986 : en Allemagne, le C450 - en //, développement des systèmes sans fil 10 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 10 9/19/2019 6 … Un peu d’histoire – depuis 1990 : Systèmes à modulation numérique - USA : USDC(91), IS-95 (93), DCS-1900 (94) - Europe : GSM-900MHz (90), DECT (93), DCS- 1800MHz (93) – communications internationales : • 70% par câbles sous-marins, • 30% par satellites – Présent : convergence voix données : UMTS, wLAN, bluetooth... 11 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 11 Systèmes de Télécommunications, P.G. Fontolliet. Traité d ’électricité, vol18, editions EPFL 12 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 12 9/19/2019 7 ONU ITU ITU-T (ex CCITT) ITU-D ITU-R - Europe,Afrique,Moyen-Orient - Amérique,Groenland - Asie, Océanie -radiocoms -organise WRC - technique - réglementation IFRB -gardien du spectre - enregistre les fr. radio - liens avec admin. locales -WTSC -normalisations TSB GCNT http://www.itu.int 13 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 13 15 Modules d’un Système de Télécommunications … • Schéma synoptique d’un système de télécommunications : EMETTEUR CANAL OU LIGNE RECEPTEUR SOURCE UTILISATEUR Message Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 9/19/2019 8 16 … Modules d’un Système de Télécommunications … • Canal (Support, Milieu, ou Ligne de transmission) : multiple - allant de la liaison filaire aux ondes hertziennes en passant par les supports "lumineux" : – Il permet de véhiculer l’information transmise de l’émetteur vers le récepteur; – Il est le siège de perturbations diverses (distorsions, bruit, …) EMETTEUR CANAL OU LIGNE RECEPTEUR SOURCE UTILISATEUR Message Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED Communications Radio • Les communications hertziennes, ou radiocom.: – exploitation du spectre électromagnétique en champ libre pour effectuer de la transmission d’information. 17 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 17 9/19/2019 9 Le spectre électromagnétique • C’est une denrée rare à partager: – Nécessité d ’attribuer une bande de fréquences pour une application donnée – Adapter la largeur de spectre et le choix de la fréquence aux besoins de chaque applications 18 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 18 Les applications • La diffusion • La liaison point à point • L’accès fixe • Les radio-mobiles • Les réseaux cellulaires 19 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 19 9/19/2019 10 La diffusion • Principe: diffusion d’information sur une zone géographique. – Caractéristiques: • 1 liaison simplex (sens descendant) • 1 émetteur fixe omnidirectionnel • des récepteurs directionnels – Applications: TV, radiophonie, signalisation... 20 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 20 La liaison point à point • Principe: Relier deux sites par un canal de transmission non câblé. – Caractéristiques : • 1 liaison simplex ou duplex • 2 E/R fortement directionnels et bien orientés • points relais (terrestres, satellites) – Applications: ponts radios, liaisons satellites 21 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 21 9/19/2019 11 L’accès fixe • Principe: Permettre la transmission d’information entre un point d’accès fixe et un utilisateur fixe – Caractéristiques : • 1 liaison duplex • 1 E/R omnidirectionnel • 1 E/R fortement directif – Applications: La Boucle Locale (Radio ou satellite) 22 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 22 Les radio-mobiles • Principe: Permettre la transmission d ’information entre un point d ’accès fixe et un utilisateur mobile – Caractéristiques : • 1 liaison duplex • 2 E/R omnidirectionnels – Applications: radio-taxis,... 23 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 23 9/19/2019 12 Les réseaux cellulaires • Principe: permettre l’extension de la zone géographique couverte et l ’augmentation du nombre d’utilisateurs – Caractéristiques : • liaisons duplex • E/R omnidirectionnel • 1 sous-réseau fixe de points d’accès (cellules) – Applications: la téléphonie mobile, les réseaux radio 24 Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 24 25 … Modules d’un Système de Télécommunications … • La source génère de l’information (message) de diverses formes (analogique ou numérique) - parole, musique, images (fixes ou animées), textes, données, etc. – On utilise un transducteur pour traduire le message sous forme électrique (un microphone convertit les variations de pression acoustique en courants électriques proportionnels). EMETTEUR CANAL OU LIGNE RECEPTEUR SOURCE UTILISATEUR Message Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 9/19/2019 13 26 … Modules d’un Système de Télécommunications … • L’utilisateur, situé à distance, désire connaître l’identité de l’information générée par la source ; – il doit se contenter d’une version, légèrement altérée, par rapport à l’information originale; EMETTEUR CANAL OU LIGNE RECEPTEUR SOURCE UTILISATEUR Message Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 27 … Modules d’un Système de Télécommunications • L’émetteur : Il permet d’adapter l’information au canal de transmission. – L’information transmise agit sur une grandeur physique du signal porteur (amplitude, fréquence ou phase) : modulation. • Au récepteur : après traitement approprié (amplification, mise en forme, etc.), l'information utile contenue dans le signal recueilli doit être extraite : démodulation. EMETTEUR CANAL OU LIGNE RECEPTEUR SOURCE UTILISATEUR Message Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 9/19/2019 14 28 Nécessité de la modulation … • Transmission Radioélectrique: – Pour émettre un signal électrique (100Hz – 10kHz), au moyen d'une antenne : les dimensions propres de l’antenne à ces fréquences atteindraient 1500km pour 100Hz et 15km pour 10kHz! • Besoin de Multiplexage: – Si plusieurs stations émettent en même temps en fréquences audio, il ne serait pas possible de discerner l'une de l'autre dans le récepteur; et on ne pourrait donc pas transmettre plus d'un message à la fois! Ingénierie Electrique - CPA Pr. B. RACHED 29 • Solution : – Introduire un message électrique de basse fréquence (B.F.) dans un autre message de haute fréquence (H.F.) - principe de la modulation • Chaque station choisit une haute fréquence qui lui est propre, dite fréquence ou onde porteuse; • Celle-ci est modifiée par le message électrique dit signal en bande de base ou onde modulante. • Le signal uploads/Litterature/ 1-1-introduction-au-telecom.pdf