BreizhHardware/cours-ISEN-MD
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cours-ISEN-MD/ISEN/Réseau/A1/Cisco Cours 4.md

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Plan

  • Signal analogique Vs. Signal digital
  • Signaux périodiques
  • Composantes harmoniques (ou de fréquence) d'un signal
  • Théorème de Fourier
  • Limitation à la transmission d'un signal
  • Capacité d'un canal
  • Transmission analogique Vs. Transmission digitale
  • Les supports de communication
  • Multiplexage
  • Conclusion

Signal Analogique Vs. Signal digital

https://cdn.breizhhardware.fr/FAKA3/mOvudObI29.png

  • Analogique
    • valeurs continues, par exemple, voix ou vidéo
  • Digital
    • valeurs discrètes, par exemple, texte représenté par des caractères ASCII ou chaque caractère corresponds à une séquence de 7 ou 8 bits.

Période Vs. Fréquence

https://cdn.breizhhardware.fr/FAKA3/zEmEsOsa64.png https://cdn.breizhhardware.fr/FAKA3/zoVEKikO31.png https://cdn.breizhhardware.fr/FAKA3/sApANAGA09.png

Composantes Harmoniques

  • Généralement, un signal est composé de plusieurs fréquences
  • Les composantes sont des fonctions périodiques sinusoïdales: les composantes harmoniques

Théorème de Fourier

Un signal est représenté par ces premiers harmoniques

Spectre et Largeur de Bande

  • Spectre
    • L'ensemble de fréquences contenues dans le signal
    • Eg, f et 3f
  • Largeur de bande absolue
    • Largeur du spectre
    • E.g., 2f=3f-f
  • Largeur de bande effective
    • Généralement, largeur de bande ou bande passante est utilisée
    • Calculée en utilisant seulment un sous ensemble de fréquences qui contiennent la majeure partie du signal

Limitations à la Transmission d'un Signal

  • Un canal de transmission ne transmet que certaines plages de fréquence
    • Bande passante d'un canal de transmission
      • Exemples:
        • 300 Hz à 3400 Hz pour une ligne téléphonique normale
        • 20 à ~20 kHz pour l'oreille humaine
        • 0 à 500 Mhz pour télédistribution
  • Généralement, un signal périodique est composé d'une infinité d'harmoniques

Atténuation

https://cdn.breizhhardware.fr/FAKA3/HAmELuTe70.png

  • L'atténuation et l'amplification sont quantifiées en décibels (dB)
    • Atténuation: 10log(P1/P2) dB
    • Amplification: 10log(P2/P1) dB
    • P1 = puissance du signal à l'émission
    • P2 = puissance du signal à la réception
    • P1 et P2 sont exprimés en watt

Distorsion

Bruit

  • Signal parasite se superposant au signal utile
    • interférences avec d'autres signaux
  • Il y a en réalité du bruit parasite sur les lignes de transmission. Ce bruit s'exprime par rapport à la puissance utile du signal transmis:
    • Rapport signal sur bruit: PS/PN
    • PS énergie du signal, PN énergie du bruit.
  • La quantité de bruit est exprimée en dB: 10 log10 (PS/PN)

Capacité d'un Canal

  • Mesure de la capacité d'un canal
    • Rapidité de modulation (Baud)
      • Nmb de chamgements du signal par seconde
    • Bits par seconde

Capacité d'un Canal Parfait

  • Capacité maximale d'un canal parfait
  • Théorème de Nyquist
    • Un signal limité à la fréquence H peut être reconstruit complètement à condition de le mesurer à une fréquence 2H
      • Signal discret à V niveaux
      • Canal de bande passante H
      • Débit maximum : 2*H*log2 (V) bits par seconde
      • Exemple
        • signal digital à deux niveaux sur ligne téléphonique
          • H=3400, V=2 -> 6800 bits/seconde
        • signal à digital 4 niveaux sur ligne téléphonique
          • H = 3400, V=4 -> 13600 bits/seconde
  • En théorie, on peut transmettre à une vitesse aussi grande qu’on veut en augmentant le nombre de niveaux discrets.
  • Cependant le canal de transmission n’est pas parfait
    • Il faut que le bruit de fonds (les parasites) ne fassent pas confondre des niveaux voisins.

Capacité d'un Canal Imparfait

  • Canal avec bruit aléatoire
    • Mesure du bruit
      • SNR = puissance du signal utile/puissance du bruit
    • SNR est souvent exprmié en dB
      • SNRdB = 10*log10(SNR)
    • Débit max = H*log2(1+signal/bruit bits/sec
      • Théorème de Shannon

Multiplexage

  • Objectif
    • Transmettre plusieurs signaux sur un seul canal de transmission
  • Multiplexage analogique
    • Multiplexage fréquentiel (FDM)
      • Réseau téléphonique
      • Télédistribution
    • Fibres optiques
      • Wavelength Division Multiplexing (WDM)
  • Multiplexage temporel

Multiplexage en Fréquence

Muletiplexage Temporel

  • Multiplexage Temporel (Synchrone)
  • Multiplexage temporel asyncrone
    • On assigne la capacité de transmission de façon dynamique (multiplexage temporel statistique)
  • Le multiplexage statistique (asyncrone) utilise le fait que la capacité de la ligne de sortie ne doit pas nécessairement être égal à la somme des capacités
  • Le prix a payer est de:
    • associer un identificateur à chaque unité d’information transférée;
    • prévoir des buffers capables d'absorber les pics éventuels (au moment où la ligne de sortie ne suit pas).
  • Le multiplexage temporel ne peut être appliqué que dans le cas de la transmission numérique
    • Les signaux analogiques sont transformés en informations numériques (7 ou 8 bits) par un codec

Conclusion

  • Un signal s(t) peut s'écrire sous la forme d'une somme (qui peut être infinie) de signaux périodiques (les harmoniques) sinusoïdaux et cosinusoidaux
    • La fréquence de chaque signal périodique est un multiple entier de la fréquence f du signal s(t)
    • Théorème de Fourier
  • La bande passante d’un signal est généralement calculée en utilisant seulement un sous-ensemble de fréquences qui contiennent la majeure partie (énergie) du signal
    • C’est pas pratique (et pas nécessaire) de transmettre toutes les fréquences
  • Un canal de transmission ne transmet que certaines plages de fréquence
    • Bande passante d'un canal de transmission est limitée
    • Étant donnée un signal, ses fréquences (harmoniques) supérieure à la bande passante du canal ne seront pas transmises par le canal
  • Débit maximum d’un canal parfait est 2*H*log2 (V) bits par sec
    • H: largeur de bande en Hz; V: nombre de niveaux du signal
    • Théorème de Nyquist
  • Débit maximum d’un canal imparfait est H*log2 (1+signal/bruit)
    • H: largeur de bande en Hz;
    • Théorème de Shannon
  • Rapidité de modulation (Baud)
    • nombre de changements du signal par seconde
  • Bits par seconde
    • nombre de bits transmis par seconde
  • Multiplexage permet de transmettre plusieurs signaux sur un seul canal de transmission
    • Multiplexage en fréquence Vs. Multiplexage temporel
    • Multiplexage temporel peut être utilisé seulement pour la transmission numérique

Démo 2: Démo2.pdf Cours suivant dispo ici: Cisco Cours 5

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