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TECHNIQUE DE TRANSMISSION DE L'INFORMATION 1

Université SETIF 1

CHAPITRE 1 - TECHNIQUE DE TRANSMISSION DE L'INFORMATION I - Introduction

Toute entreprise possède aujourd’hui un ou plusieurs systèmes de télécommunication qui véhiculent les différentes informations nécessaires à son fonctionnement et à son développement. Ces systèmes sont organisés en réseaux, qu’on peut définir comme des ensembles d’équipements et de supports de transmission dont une des fonctions est de permettre le transfert d’informations. Au début, le volume et la diversité des informations conduisaient à l’adoption de solutions de communication distinctes et différentes suivant la nature des informations à transmettre : réseau téléphonique pour la transmission de la voix, réseau spécialisé dans la transmission de données sur longue distance ou sur courte distance comme les réseaux locaux d’entreprise, réseau hertzien ou câblé pour la télévision. Aujourd’hui les progrès des techniques de transmission et de l’informatique permettent de transférer sur un même support (une fibre optique par exemple) ces informations variées (séquences vidéos et sonores, présentation de documents) et rendent possible leur traitement sur le même ordinateur, de ce fait, les frontières entre les différents réseaux tendent à s’estomper, (le réseau mondial Internet). II - Nature des informations transmises La nature des informations peut être très variée :

– parole humaine et son haute fidélité, – données alphanumériques, textes et autres données structurées en un ensemble de

caractères, – images fixes en noir et blanc ou en couleur, – images animées, images de télévision par exemple, – informations multimédia qui intègrent plusieurs types d’informations, telles que

textes, sons, images fixes ou animées.

Par nature même, certaines informations sont analogiques, c’est-à-dire qu’elles correspondent à des signaux qui varient continûment dans le temps et qui peuvent prendre une infinité de valeurs distinctes, (la parole, la musique, les images animées de la télévision). D’autres informations sont par nature numériques. D’une façon générale, on considère qu’elles correspondent à des signaux qui varient de manière discrète dans le temps et qui prennent un ensemble fini de valeurs distinctes, (un texte est une suite de caractères appartenant à un alphabet d’un nombre fini de symboles). Les informations numériques sont facilement transformées en une suite de données binaires grâce à une opération de codage qui fait correspondre à chaque symbole de l’alphabet une configuration binaire particulière. III - Nature des transmissions La transmission des informations sur un support peut être analogique ou numérique selon que le signal transporté varie de manière continue ou discrète dans le temps, et que son espace de valeurs est infini ou non.


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Un signal de parole module de manière analogique l’amplitude ou la fréquence d’une onde porteuse avec des variations dans le temps qui sont continues. On parle de transmission analogique.

Une suite de données binaires permet de construire un signal qui prend, par exemple, deux valeurs 0 et 1 et qui varie dans le temps à des intervalles de temps réguliers kT où k est un entier. On parle de transmission numérique. IV - Représentation de l'information Aujourd’hui la quasi-totalité des transmissions sont numériques. La correspondance entre nature de l’information et nature de la transmission ne se réduit pas à une telle bijection. Pour cela, il faut transformer une information analogique pour la mettre sous forme numérique (numérisation) et ensuite la transmettre. La numérisation d'un signal analogique consiste en trois étapes fondamentales :

- L'échantillonnage : L'échantillonnage consiste à prélever un nombre déterminé d'éléments (échantillons) qui seront suffisants pour reconstituer à l'arrivée un signal analogique de qualité. Pour cela, il suffit d'échantillonner à deux fois la fréquence supérieure contenue dans le signal. Echantillonner à une fréquence plus faible conduit à un signal restitué de mauvaise qualité, et un échantillonnage plus élevé augmente le volume de données à transmettre sans augmentation significative de la qualité.

- La quantification : elle attribue à chaque échantillon une valeur prise dans une échelle finie de valeurs. L'erreur effectuée dans l'approximation est appelée bruit de quantification.

- Le codage : chaque échantillon sera codé sur un ensemble de bits. V - Définition de la qualité de service Le transfert d’une information élémentaire entre deux équipements fait intervenir de multiples autres équipements. La grande réussite des télécommunications est celle de la transparence : l’utilisateur final ne connaît pas la nature des supports de transmission utilisés, il n’est concerné que par la qualité du service qui lui est offert et exprime des exigences dans ce domaine. Les éléments de la qualité de service, souvent appelée QOS, Quality of Service, peuvent être donnés :

– la disponibilité des moyens de transfert de l’information qui est liée au taux de panne des équipements et des liaisons,


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– le taux d’erreur maximal, exprimé comme le rapport entre le nombre de bits dont la valeur est modifiée par rapport au nombre total de bits d’information émis,

– le débit de transfert mesure la quantité d'information transmise par unité de temps:

𝑑é𝑏𝑖𝑡 =𝑞𝑢𝑎𝑛𝑡𝑖𝑡 é 𝑑′𝑖𝑛𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛

𝑡𝑒𝑚𝑝𝑠

L'unité est le bit par second, noté b/s. Définition : - Le débit nominal est la quantité théorique d'information pouvant

être transmise par unité de temps. - Le débit utile est la quantité d'information effectivement transmise

par unité de temps. - Le taux d'utilisation est le rapport du débit utile au débit nominal.

𝑡𝑎𝑢𝑥 𝑑′𝑢𝑡𝑖𝑙𝑖𝑠𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 =𝑑é𝑏𝑖𝑡 𝑢𝑡𝑖𝑙𝑒

𝑑é𝑏𝑖𝑡 𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙

– le délai, c’est-à-dire la durée entre la décision d’émettre l’information et la

réception par le destinataire. Il se compose de deux parties : - Le délai de transmission est le temps mis pour transmettre la

quantité d'information du message.

𝑑é𝑙𝑎𝑖𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛 =𝑞𝑢𝑎𝑡𝑖𝑡 é 𝑑′𝑖𝑛𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛

𝑑é𝑏𝑖𝑡

- Le délai de propagation est le temps mis pour que le signal se

propage sur le matériel. Les équipement traversés peuvent introduire des retard.

𝑑é𝑙𝑎𝑖𝑝𝑟𝑜𝑝𝑎𝑔𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 =𝑑𝑖𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑐𝑜𝑢𝑟𝑢𝑒

𝑣𝑖𝑡𝑒𝑠𝑠𝑒+ 𝑟𝑒𝑡𝑎𝑟𝑑𝑠

La qualité de service n’est pas une notion absolue. Elle est généralement liée à la nature des informations transmises et du type de besoin. VI - Eléments constitutifs d’une liaison de données Une transmission de données met en œuvre des équipements d’extrémité et des éléments d’interconnexion dont les appellations et fonctions sont codifiées.

Constituant de base d’une liaison de données.

- Les équipements terminaux (End System) ou ETTD, Équipement Terminal de

Traitement de Données, appelés aussi DTE (Data Terminal Equipement) représentant l'équipement informatique d’extrémité. Cet équipement génère les données à transmettre et traite les données reçues, il est doté de circuits

support de transmission


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particuliers pour contrôler les communications. L’ETTD réalise la fonction de contrôle du dialogue.

- Les équipements d’adaptation ou ETCD, Équipement Terminal de Circuit de Données, ou DCE (Data Communication Equipement) réalisent l’adaptation entre les équipements d’extrémité et le support de transmission. II effectue également l'opération inverse. Cet élément remplit essentiellement des fonctions électroniques, il assure un meilleur transport sur la ligne de transmission. Il modifie la nature du signal, mais pas sa signification. L'ETCD rend ainsi transparente à l’utilisateur la nature du support de transmission réellement utilisé.

- La jonction d’interface entre ETTD et ETCD permet à l’ETTD de gérer l’ETCD pour assurer le déroulement des communications (établissement du circuit, initialisation de la transmission, échange de données et libération du circuit).

- Le support ou ligne de transmission est un élément essentiel de la liaison. Les possibilités de transmission (débit, taux d’erreur...) dépendent essentiellement des caractéristiques physiques et de l’environnement de celui-ci.

- L’ensemble constitué par le support et les deux ETCD placés à chaque extrémité constitue un circuit de données. Le circuit de données est une entité capable d’envoyer ou de recevoir une suite de données binaires, à un débit donné, dans un délai donné et avec un taux d’erreur dépendant du support utilisé.

VII - Caractéristiques du canal de transmission Le support de transmission est l'élément central du système de liaison à grande distance. il est caractérisé par:

– Le support est généralement une ressource chère que l’on cherchera à rentabiliser au maximum en louant ses services à plusieurs compagnies.

– Le support a une bande passante limitée, il ne peut pas faire circuler des signaux de n’importe quelle fréquence sans perte d'énergie donc n’importe quelle quantité d’information. De ce fait, cette caractéristique principale fait que le support se comporte comme un filtre et défini la capacité de transmission maximale de ce dernier.

– Le support n’est pas parfait. Même si les signaux sont correctement adaptés à la bande passante, ils sont toujours affectés par des distorsions, des affaiblissements et surtout du bruit qui perturbent leur propagation ce qui provoque une chute de la qualité du signal à la réception. Il faudra donc prévoir des moyens de détection et de correction des erreurs de transmission.

– La transmission des signaux sur n’importe quel support suppose un certain délai de propagation, incompressible, qui peut atteindre des valeurs très grandes (des centaines de millisecondes dans le cas de transmissions par satellite). Il faudra tenir compte de ce paramètre dans le déroulement de la communication.

– La capacité du canal mesure la quantité d'informations transportée par unité de temps donc le débit maximum pouvant être transmis sur la ligne. Cette capacité est fonction de la bande passante du support et du rapport signal bruit sur la ligne.


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VIII - Techniques de transmission du signal numérique a – Le codage : Les réseaux de transmissions numériques se fondent sur la numérisation des informations, qui fait correspondre à chaque caractère une suite binaire. L'information est codifiée selon une représentation et un formalisme précis permettant le traitement et le stockage des données (ex: code ASCII, ASCII étendu, EBCDIC). b – Transmission parallèle et transmission série: Transmission parallèle:

Elle est caractérisée par un transfert simultané de tous les bits d'un même mot (suite de 8, 16, n bits codifiant un caractère).

Elle est intéressante pour une transmission courte distance (en interne entre deux circuits intégrés).

Elle est performante en terme de débit. Pour des distances importantes, elle soulève de nombreux problèmes techniques.

Transmission série:

En transmission série, tous les bits d'un mot ou d'un message sont transmis successivement sur la même ligne.

Lorsque la distance séparant les équipements dépasse quelques mètres, la transmission parallèle ne peut plus être utilisée en raison du coût.

Comparaison: Si on désigne par temps bit (Bit time) le temps d'émission d'un bit sur le support, en considérant que ce temps est identique pour la transmission parallèle et série . On constate qu'il faut seulement 3 bits time pour transmettre le mot "ISO" en transmission parallèle, alors que la transmission série nécessite 8 bits time pour transmettre la lettre "O".


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c – Transmission asynchrone et transmission synchrone: Lors de leurs transmission, les bits sont émis sur la ligne à une certain cadence. Cette cadence est définie par une horloge dite horloge émission. Dans les transmissions asynchrones les horloges sont indépendantes. Au contraire, dans les transmissions synchrones on maintient en permanence une relation entre les horloges émission et réception. Transmission asynchrone

Dans cette transmission, les caractères sont émis de façon irrégulière. L'intervalle de temps entre deux caractères est aléatoire mais de valeur minimum

définie. Dans ce type de transmission, des dits de début (start) et de fin (stop) sont utilisés

pour encadrer le caractère transmis.

Transmission synchrone

Dans une transmission synchrone, les bits sont émis d'une façon régulière, sans séparation entre les caractères.

Un signal d'horloge périodique fonctionne pendant toute la durée de l'émission. La synchronisation des horloges émission et réception est maintenue en permanence

entre l’émetteur et le récepteur. Synchronisation des transmissions

Les bits sont émis sur la ligne à une certaine cadence. Cette cadence est définie par une horloge dite horloge émission. Pour décoder correctement la suite de bits reçus, le récepteur doit examiner les données reçues à la même cadence que celle de l’émetteur. Les horloges récepteur et émetteur doivent « battre » en harmonie.


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Il ne suffit pas que les horloges battent au même rythme, encore faut-il que les instants d’analyse des niveaux électriques sur la ligne soient les mêmes pour les deux éléments ; ils doivent être en phase. L’opération qui consiste à asservir l’horloge de réception sur celle d’émission s’appelle la synchronisation.

Selon le types de transmission, on distingue deux modes de synchronisation de l’horloge du récepteur sur celle de l’émetteur; cas des transmissions asynchrones: pour assurer une lecture correcte des bits

reçus, l’émetteur envoie, avant toute suite binaire significative, un signal spécifique d’asservissement (synchronisation initiale de l’horloge). Après cette opération, l’horloge de réception est libre, elle dérive. L’intervalle de temps pendant lequel la dérive est tolérable et autorise un décodage correct de la séquence binaire est faible, il n’autorise que la transmission d’une courte séquence binaire : le caractère. Après cette phase, les caractère émis sont encadrés par les signaux de synchronisation les bits start et stop.

cas des transmissions synchrones: on dispose de deux moyens, soit par le

transport du signal d'horloge sur un support séparé reliant l'émetteur et le récepteur (technique utilisée sur les courtes distances), soit par reconstitution du signal d'horloge à partir du signal reçu, pour ce faire une reconnaissance du début et de la fin d'un groupe de caractère est réalisé par détection d'une suite particulière de bits, ou par insertion régulière de caractère de synchronisation (SYN) dans les données.

d – Multiplexage: Le multiplexage est une opération de regroupement un ensemble de voies incidentes

sur un même support partagé dit voie composite. Le multiplexage permet de simuler sur une seule ligne, n liaisons point à point.

Le démultiplexage consiste à restituer à chaque destinataire les données qui lui sont destinées.

Un multiplexeur MUX (abréviation utilisée pour désigner un multiplexeur) est un système symétrique, il comporte à la fois un organe de multiplexage et un organe de démultiplexage (liaison full duplex).


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Le partage de la voie composite peut être un partage : de la bande disponible, chaque voie dispose en permanence d’une fraction de la

bande disponible, c’est le multiplexage fréquentiel ou spatial ;

du temps d’utilisation de la voie, chaque voie utilise durant un temps prédéterminé toute la bande disponible, c’est le multiplexage temporel.


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IX - Classification selon les modes de contrôle de l'échange a – Selon l'organisation des échange et l'exploitation du support:

Il existe trois modes d'exploitations du support de transmission: Liaison simplex

La transmission peut être unidirectionnelle (l'échange n'a lieu que dans une seule direction), ex: TV, radio.

Liaison semiduplex ou Half duplex

La transmission est bidirectionnelle alternée, lorsque les deux correspondants peuvent alternativement remplir les fonctions d'émetteur et de récepteur.

Liaison duplex ou Full duplex Dans ce cas, l'échange s'effectue simultanément dans les deux sens sur des voies distinctes, ou sur la même voie par multiplexage fréquentiel.

b – Selon le mode de liaison

Liaison point à point Chaque correspondant est relié par un lien dédié à un seul autre correspondant.

Liaison Multipoint Lorsqu'un même support est partagé par plusieurs nœuds, des conflit d'accès sont inévitable. Pour résoudre ce problème, il est nécessaire d'avoir une politique de contrôle d'accès et de partage du support. Les modes de contrôles les plus répondus sont: Le mode Maitre - Esclave: Dans ce mode un nœud est responsable de

l'organisation du dialogue et des échanges. Le mode égale à égale: Dans ce mode décentralisé, tous les nœuds sont

autorisés à émettre vers n'importe quel autre nœud à tous moments. Ce mode d'accès peut donner lieu à des collisions ou de contentions de messages.


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X - Notion de débit binaire, de rapidité de modulation et de capacité du canal Il est possible de transmettre 'n' bits pendant un intervalle de temps dit intervalle

significatif ''. Pour cela, il faut que le signal de donnée ait v=2n valeurs ou niveaux différents, tel que 'v' est appelé valence du signal. a refaire avec word.

a – Rapidité de modulation : La rapidité de modulation 'R' désigne le nombre d'intervalle significatif du signal par unité de temps.

𝑅 =1

∆ [𝑏𝑎𝑢𝑑]

b – débit binaire: Il représente le nombre de bits émis par second sur un support. Si 'T' est la durée d'un bit alors :

𝐷 =1

𝑇 [𝑏𝑖𝑡𝑠/𝑠𝑒𝑐𝑜𝑛𝑑𝑒]

'D' peut être exprimé en fonction de la rapidité de modula et de la valence tel que: 𝐷 = 𝑅. 𝑙𝑜𝑔2 𝑣 𝑜𝑢 𝐷 = 𝑛. 𝑅

c – Capacité de canal Shannon a démontré qu'un canal de transmission avait une capacité maximal exprimée en 'bits/seconde' tel que:

𝐶𝑚𝑎𝑥 = 𝑤. 𝑙𝑜𝑔2(1 +𝑆

𝐵)

avec ; w : Bande passante du canal S/B : Rapport signal par bruit. Remarque selon le critère de Nyquist, la rapidité de modulation ne peut excéder deux fois la bande passante.

𝑅𝑚𝑎𝑥 = 2. 𝑤 𝑑𝑜𝑛𝑐 𝐷𝑚𝑎𝑥 = 2. 𝑤. 𝑙𝑜𝑔2(𝑣)


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XI - Détection d'erreur de transmission La détection d'erreur permet de déterminer si le message reçu est erroné ou non. Pour cela, il existe plusieurs techniques de contrôle et de détections dont on cite les plus connues.

a – Contrôle par répétition : La donnée est transmise en double, la comparaison entre les deux transmission permet de déterminer si cette dernière est erronée ou non.

b – Contrôle par parité : Il consiste à ajouter un bits supplémentaire de contrôle (bit de parité) à chaque caractère avant de le transmettre. Il existe deux types de contrôle par parité:

Parité paire Le bit de contrôle doit être choisi tel que le nombre de bits à '1' dans le caractère à envoyer (bit de parité inclus) soit paire.

Parité impaire Le nombre de bits à '1' dans le message (bit de parité inclus) doit être impaire.

c – Contrôle par redondance cyclique : Cette méthode consiste à ajouter un ensemble de bits ' bits CRC ' (cyclic redundancy check ), parfois appelé aussi ' FCS ' (Frame Check Sequence), au message à transmettre. La clé CRC est déterminée par une opération mathématique complexe appliquée au bloc de données, de ' n ' digit, à transmettre au quel un polynôme P(x) de degré (n-1) est associé.


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A l'émission, pour générer la clé CRC, à laquelle un polynôme R(x) de degré (k-1) est associé, l'émetteur effectue l'opération suivante:

𝑥𝑘 . 𝑃(𝑥)

𝐺(𝑥)

G(x) est appelé polynôme générateur de degré (k). Le reste de la division correspond au polynôme R(x) de k élément (degré k-1). Le bloc transmis par l'émetteur correspond au polynôme suivant:

𝑥𝑘 . 𝑃 𝑥 + 𝑅(𝑥) A la réception, l'opération de division suivante est effectuée par le récepteur:

𝑥𝑘 . 𝑃 𝑥 + 𝑅(𝑥)

𝐺(𝑥)

si le reste de la division vaut zéro alors le bloc de données reçu est correct, sinon il y'a erreur lors de la transmission. exemple : Pour la séquence 1010010111 correspond le polynôme P(x) tel que: 𝑃 𝑥 = 𝑥9 + 𝑥7 + 𝑥4 + 𝑥2 + 𝑥 + 1 pour un polynôme générateur 𝐺 𝑥 = 𝑥4 + 𝑥2 + 𝑥 + 1 alors le polynôme 𝑅 𝑥 = 𝑥3 + 𝑥2 qui lui correspond la clé 1100 donc le bloc à transmettre est : 10100101111100 XII - Correction d'erreur de transmission La retransmission est la solution la plus utilisée dans les réseaux informatiques. Elle emploie des mécanisme d'acquittement (accusés de réceptions) pour confirmer la validité du bloc de données reçu. différentes politiques peuvent être adaptées:

a – Retransmission avec arrêt et attente : Cette approche peut être schématisée comme suit:

b – Retransmission continue : Cette méthode consiste à envoyer une série de bloc successif numéroté sans attente d'ACK. L'interruption de l'envoi n'a lieu que si un NACK est retourné par le récepteur. Dans ce cas, l'émettre retransmet le bloc erroné ainsi que tous les blocs qui le suivent.

c – Retransmission à réception sélective : Elle suit le même principe que la transmission continue, sauf dans le cas de l'apparition d'un NACK, ou uniquement le bloc erroné est retransmis. Remarque Quelque soit la stratégie de retransmission, si l'émetteur ne reçoit pas d'acquittement après un délai donnée, le bloc non accusé est réémis automatiquement, c'est une retransmission après dépassement de délai d'attente.

Transmission d'un bloc et attente Acquittement positif (ACK) bloc suivant

Acquittement négatif(NACK) réémettre le bloc

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