Architecture et protocole des réseaux

Couche Physique

I. MOUAKHER-ABDELMOULA

2ème LFIG

Eléments de base

 L’ETTD, Équipement Terminal de Traitement des Données, désigne l’équipement informatique qui génère les données à transmettre et traite les données reçues. L’ETTD est, par exemple, un ordinateur personnel.

 L’ETCD, Équipement de Terminaison du Circuit de Données,

reçoit en entrée la suite de données binaires et fournit en sortie un signal dont les caractéristiques sont adaptées au support de transmission. Il rend ainsi transparente à l’utilisateur la nature du support de transmission réellement utilisé

Eléments de base

 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.

Couche physique

 Cette couche groupe un certain nombre de

moyens physiques permettant d'échanger des signaux entre diverses machines dans les meilleures conditions de rapidité et d'immunité aux erreurs qui pourraient être induites par des perturbateurs environnementaux.

 Elle étudie les caractéristiques physiques des lignes, définit en conséquence : la forme et la temporalité des signaux et les stratégies d'échange entre stations.

Couche physique

 La couche physique ore un seul service à la

couche liaison : Convertir des bits logiques en des signaux physiques qui sont transmis sur un canal.

 Un signal peut être un voltage électrique

(câble), la lumière (fibre optique), des ondes radio (lignes satellites)

Débit et rendement

 Pour une liaison donnée, on distingue :

 Le débit nominal : vitesse de transmission du

support (débit brut).

 Unité : bit/s

 Le débit utile : débit nominal moins le débit

affecté au contrôle de la liaison

 Le rendement d’une liaison = débit utile/débit

nominale

LES MODES DE TRANSMISSION

Les modes de transmission

 La transmission de plusieurs bits peut

s'effectuer  En parallèle

 En série

 synchrone

 asynchrone

Les modes de transmission : La transmission en parallèle

 les différents bits d'un mot sont véhiculés en

parallèle

 La transmission en parallèle n'est pas

employée ; elle peut l'être, par contre, entre un ordinateur et des périphériques proches (imprimante parallèle par exemple).

Exemple de transmission parallèle

Les modes de transmission : La transmission en série

 Les bits sont transmis les uns derrière les

autres

La transmission synchrone

 les intervalles de temps alloués à chaque symbole sont égaux et coïncident avec les périodes successives d’un signal appelé base de temps ou horloge.

 Le signal d’horloge associé est indispensable à

l’interprétation du signal de données.

 Avant chaque émission l’émetteur envoie une séquence destinée à synchroniser l’horloge du récepteur. Ensuite, pendant toute la durée de l’émission, les 2 matériels restent synchronisés.

La transmission asynchrone

 Dans une transmission asynchrone, les caractères

sont émis de façon irrégulière, comme par exemple des caractères tapés sur un clavier, l’intervalle de temps entre deux caractères est aléatoire, le début d’un caractère peut survenir à n’importe quel moment.

 Il est nécessaire d’adjoindre au caractère des

délimiteurs de début (START) et de fin (STOP) permettant une reconnaissance du caractère.

La transmission asynchrone

 On a alors des successions de trains de

symboles binaires synchrones pour la durée de transmission d’un caractère, qui se succèdent à des instants aléatoires.

LES MODES D’EXPLOITATION D’UN SUPPORT DE TRANSMISSION

Le mode simplex

 L’exploitation d’un canal de transmission peut s’effectuer suivant différents modes qui sont :

 Le mode simplex : une seule extrémité émet

et l’autre reçoit (transmission unidirectionnelle).

 ex: la diffusion radio et TV

Le mode semi-duplex (half duplex)

 Le mode semi-duplex (half duplex) appelé aussi

bidirectionnel à l’alternat, permet une transmission dans les deux sens, mais alternativement.  Exemple typique conversation par talkie/walkie

Le mode duplex (full duplex)

 Le mode duplex (full duplex) appelé aussi

bidirectionnel simultanés permet une transmission dans les deux sens en même temps

 Ex: le téléphone.  Nécessite l’utilisation de deux voies de

transmission, une pour l’émission, l’autre pour la réception.

TECHNIQUES DE TRANSMISSION

Techniques de transmission

 Afin de transmettre l’information sur le support

de transmission, on doit préalablement la coder/numériser.

 Deux approches sont possibles pour le transport

des éléments binaires :  Soit l’information est véhiculée directement sous la

forme « bande de base »

 Soit chaque type d’information se voit allouer une

bande passante en fonction de ses besoins : approche dite « large bande ». Les signaux numériques sont modulés sur une porteuse.

Transmission en bande de base

 Les informations numériques ne peuvent pas

circuler sous forme de 0 et de 1 directement, il s'agit donc de les coder sous forme d'un signal possédant deux états, par exemple :  la présence/absence de courant dans un fil,

 la présence/absence de lumière, etc

 La transmission en bande de base est simple et

non coûteuse. Elle est répondue dans les réseaux locaux.

Le code tout ou rien

 C'est le plus simple, un courant nul code le 0 et un courant

positif indique le 1

 Problèmes posés par le codage trop simple : une tension nulle correspond à l’envoi d’un 0 binaire mais peut aussi correspondre à l’absence d’envoi de données.

Code NRZ (Non Return To Zero)

 Le bit 1 est associé à la valeur +a, le bit 0 est

associé à la valeur -a.

Code bi-phase (ou Manchester)

 Il s’agit d’un code basé sur les variations du

signal : ce n’est plus la tension qui est importante mais la différence de signal.

 1 est codé par un passage de la tension n à -n et 0 par le passage en sens inverse.

 C’est le code utilisé dans le réseau Ethernet

Le code Miller

 Le bit 1 est codé par une transition en milieu de temps horloge et le bit 0 par une absence de transition.

 Les longues suites de 0 posant toujours le problème de la synchronisation, si un bit 0 est suivi d’un autre 0 une transition est rajoutée à la fin du temps horloge

Transmission en large bande (Modulation)

 Le principal problème de la transmission en bande de base est la dégradation du signal très rapide en fonction de la distance parcourue, c'est pourquoi elle n'est utilisée qu'en réseau local (<5km).

 Il serait en effet trop coûteux de prévoir des répéteurs

pour régénérer régulièrement le signal.

 C'est pourquoi sur les longues distances on émet un signal

sinusoïdal qui, même s'il est affaibli, sera facilement décodable par le récepteur. Ce signal sinusoïdal est obtenu grâce à un modem (modulateur-démodulateur)

 un modem permet de passer de signaux numériques

discrets (0 ou 1) à des signaux analogiques continus. 26

Transmission en large bande

MULTIPLEXAGE

Multiplexage

 On appelle multiplexage, la capacité à

transmettre sur un seul support physique des données provenant de plusieurs paires d’équipements  Le multiplexage fréquentiel

 Le multiplexage temporel

 Le multiplexage temporel synchrone

 Le multiplexage statistique

Multiplexage fréquentiel

 La bande passante du canal est divisée en sous-

bandes (canaux) chaque message correspond à une sous-bande de fréquence

 un multiplexeur mélange les différents messages  un démultiplexeur, à l'arrivée, sépare, grâce à un

filtrage en fréquence, les messages.

Multiplexage temporel

 Il est en général utilisé dans les transmissions numériques.  Il relie une voie incidente d’entrée à une voie incidente de sortie durant un intervalle de temps (IT) prédéterminé.

 Ce IT constitue une voie temporelle  Le multiplexeur n'est autre qu'un mélangeur de paquets, le

démultiplexeur est un trieur de paquets.

Multiplexage temporel - Exemple

 La voix humaine est numérisée sous la forme d’un signal à 64 kbit/s,

1 octet transmis toutes les 125 𝞵s,

 En Europe, on multiplexe temporellement 30 voies. Le signal

multiplexé contient 30 IT contenant chacun une voie auxquels on rajoute un élément de synchronisation (dans l’IT 0) et un élément de signalisation (en général dans l’IT16).

 On obtient donc un total de 32 IT et un débit brut de 32x64=2048

kbit/s capable de transporter 30 communications.