22/04/23 Introduction aux télécommunications (Tél 45)

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INTRODUCTION

TELECOMMUNICATIONS COMMUNICATIONS NUMERIQUES ET ANALOGIQUES

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Rappels historiques

La préhistoire : ?? - 1875 Les origines : 1875 - 1915 L’automatisation : 1915 - 1944 L’électronisation : 1944 - 1973 La modernisation : 1973 - 1999 Situation actuelle : 2000 – 2001… et plus

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La préhistoire : ?? - 1875 1464 : Création de la Poste royale par Louis XI 1667 : Robert Hooke, Cornets liés par un fil

Point à point, courte distance, faible qualité 1837 : Samuel Morse : télégraphe électrique

Point à point, très longue distance, faible débit 1844 1ère liaison commerciale de S. Morse 1858 : câble sous l’atlantique (en panne sous 1 mois) 1870 : liaison aérienne et sous-marine Londres/

Calcutta (11000 kms)

Rappels historiques

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Les origines : 1876 - 1915 1876, Alexander Graham Bell : invention du

téléphone Point à point, courte distance, faible qualité, lien

permanent (« télégraphe parlant ») 1877, Thomas Edison : microphone 1878, Connecticut : standard téléphonique

Premier réseau : 21 postes Commutation manuelle, faible disponibilité

Rappels historiques

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L’automatisation : 1915 – 1944 1891, Almon Strowger : système de commutation

automatique 1915, téléphone automatique rotatif 1919, crossbar 1923, première liaison grande distance en France

Rappels historiques

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L’électronisation : 1944 – 1973 1938, Alec Reeves : MIC

Représentation numérique d’information analogique 1947, W. Shokkey : transistor

Essor de l’électronique dans les télécommunications 1951 :premiers faisceaux herztiens 1956 : câble transatlantique téléphonique 1962 : satellite Telstar 1 1965 : satellite géostationnaire « Ealy Bird »

Transmission à longue distance et haut débit

Rappels historiques

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La modernisation : 1973 – 1999 1970-80s : numérisation du réseau

Accroissement de la fiabilité et du débit 1978 : création du réseau transpac 1987 : début de RNIS 1990 : début du réseau intelligent 1997 : dérégulation du marché

Rappels historiques

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Situation actuelle : 2000 – 2001… et plus Émergence de nouveaux réseaux Réseaux mobiles : GSM, GPRS Réseaux informatiques : Internet Réseaux multimédias : Câble TV Nouveaux réseaux : UMTS

Rappels historiques

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Le système de transmission d’information

Constitution générale d’un système de transmission d’information

Source d’information Destinataire

m(t) s(t) r(t) )(~ tm

Source de

perturbationsm(t) : message à transmettres(t) : signal transmisr(t) : signal reçu : message restitué)(~ tm

Système d’émission

Canalde transmission

Systèmede réception

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Source d’information Information brute : parole, musique, textes, images, données

numériques…

Signal électrique : tension ou courant électrique, champ électrique, champ magnétique, champ électromagnétique…

Transducteurs : • Mécanique et acoustique : microphone, haut-parleur, écouteur,…• Optique : caméra, tube cathodique, télécopie, scanner…

Le système de transmission d’information

Information brute Signal électriqueTransduction émission ou acquisition

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Système d’émission Fonction : réaliser l’adaptation du signal

informationnel m(t) à transmettre aux caractéristiques du canal de transmission

Opération fondamentale qui permet cette adaptation : modulation

Le système de transmission d’information

Modulation signal délivré s(t) = s(t, m(t))

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Canal de transmission Transmission : opération qui permet le transfert à distance du

signal informationnel m(t). Les moyens électromagnétiques (milieu, support physique) pour effectuer ce transfert sont les canaux de transmission

• Milieu de propagation naturel : atmosphère, ionosphère, …• Milieu artificiel : câbles (cuivres et optiques), guide d’onde, …

Milieu soumis à des perturbations (source de perturbations)• Imperfections des caractéristiques de transfert du canal• Signaux indésirables des canaux voisins : diaphonie,

interférences… Bruit

Le système de transmission d’information

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Système de réception Le signal reçu r(t) est un signal mêlé à du bruit,

processus aléatoire non connu du système de réception r(t) version bruitée de s(t)

Les opérations fondamentales de ce système pour atténuer au mieux l’effet du bruit et recouvrer l’information se rattachent aux fonctions de filtrage et démodulation

Ces fonctions conduisent, en sortie du système de réception au signal , version restituée du signal informationnel d’origine m(t)

)(~ tm

Le système de transmission d’information

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Source destinataire

NOTA : dans la suite du cours, les fonctions terminales de transduction sont laissées de côté.

Transduction réceptionou restitutionSignal électrique Information brute

Le système de transmission d’information

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Le processus de la transmission et le problème à résoudre

m(t) s(t) r(t) )(~ tm

m(t) : message à transmettref(t) : signal porteur s(t) : signal transmisn(t) : bruitr(t) : signal bruité reçu : message restitué)(~ tm

U V W

n(t)

f(t)

U : opérateur d’émissionV : opérateur d’interaction du signal et de canalW : opérateur de réception

Le système de transmission d’information

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Opérateur d’émission « U » Opération(s) de modulation obtenue(s) en faisant

varier, à partir de m(t), tel(s) ou tel(s) paramètres a,(b,c,…) d’un signal porteur f

s = U (m,f) avec f = f(a,b,c,…,t)

Exemple de porteuse : signal sinusoïdal, train d’impulsions

Le système de transmission d’information

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Opérateur d’interaction du signal et du canal « V » Bruit : fonction aléatoire qui agit sur l’ensemble de la

chaîne. En télécommunications, un modèle (que nous

retiendrons pour ce module) consiste à considérer n(t) comme le bruit global équivalent supposé ramené à l’entrée du dispositif de réception

r = V (s,n) On étudiera le cas simple suivant :

• Bruit additif• Affaiblissement réel (pas de rotation de phase) r = V (s,n) = . s + n r(t) = . s(t) + n(t)

Le système de transmission d’information

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Opérateur de réception « W » Cet opérateur symbolise le traitement effectué sur le

signal bruité r(t)

Le problème pratique à résoudre Chercher à obtenir un signal qui diffère le moins

possible du signal informationnel d’origine m(t), du point de vue d’un certain critère

Le système de transmission d’information

)()(~ rWtm

)(~ tm

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En pratique, on connaît : • La porteuse f, l’opérateur U, l’ensemble des traitements à

l’émission. On peut en déduire : s(t) = U (m(t),f(t))

• Les caractéristiques (statistiques et énergétiques) du bruit n(t), de l’opérateur V qui caractérise le canal de transmission et le type d’interaction entre le signal utile s(t) et le bruit. On peut donc en déduire :

r(t) = V (s(t), n(t)) En pratique : r(t) = s(t) + n(t)

Le système de transmission d’information

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Problème théorique : se limite à la détermination de l’opérateur W, c’est à dire la

définition de l’opération optimale de réception et au calcul de ses performances.

Problème pratique tient compte des facteurs et contraintes pas toujours

facilement quantifiables : complexité, coût,… sous optimal au plan de ses performances, bon compromis rapport qualité / prix

Approche de l’ingénieur

Le système de transmission d’information

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Complément : description de la chaîne complète du système de transmission

Source

codage de source

chiffrement

déchiffrement

multiplexage

démultiplexage

codage de canal

décodage de canaldécodage de source

modulation

démodulation

étalement de spectre

déétalement de spectre

accès multiple

accès multiple

translation de fréquenceampli antenne

translation de fréquenceampli antenne

Canal de transm

ission

destinataire