CHAPITRE III. LES SUPPORTS DE TRANSMISSION
III.2. CARACTERISTIQUES DES SUPPORTS DE TRANSMISSION
L‟infrastructure d‟un réseau, la qualité de service offerte, les solutions logicielles à mettre en œuvre, dépendent largement des supports de transmission utilisés. Les supports de transmission exploitent les propriétés de conductibilités des métaux (paires torsades, câble coaxial) ou celles des ondes électromagnétiques (faisceau hertzien, fibre optique).Les supports de transmission, quels qu‟ils soient, ne sont malheureusement pas parfaits. Ils ont une bande passante limitée, supportent divers bruits et ont de ce fait une capacité à transmettre les signaux limitée :
III.2.1. Bande passante
La largeur de la bande passante(le débit auquel des données sont transférées à
travers un réseau) est la caractéristique essentielle d‟un support de transmission, qui
se comporte généralement comme un filtre qui ne laisse donc passer qu‟une bande limitée de fréquence appelée bande passante. Toute fréquence en dehors de cette bande est fortement affaiblie et limitée c‟est-à-dire que certains signaux se propagent correctement dans le support (ils sont affaiblis mais encore reconnaissables à l’autre
extrémité), mais d‟autres ne le traversent pas du tout (ils sont tellement affaiblis ou déformés qu’on ne les retrouve plus du tout à la sortie).
La bande passante d‟un support est la bande de fréquences des signaux dont la puissance à la sortie, après la traversée du support, est supérieure à un seuil donné. En général, on caractérise un support par sa bande à 3 dB (décibels), c‟est-à-dire par la plage de fréquence à l‟intérieur de laquelle la puissance de sortie d‟un signal sinusoïdal est au pire divisée par deux (en notant Ps la puissance de sortie et Pe la
puissance d'entrée, l'affaiblissement en dB s'exprime comme 10log10Pe/Ps. Pour Pe/Ps = 2, on trouve 10 log10 Pe/Ps = 3 dB). Intuitivement, plus un support a une bande
Schéma d’une Bande passante
Exemple : une ligne téléphonique ordinaire ne laisse passer que les signaux de fréquence comprise entre 300Hz et 3400Hz. Au dehors de cette bande les signaux sont fortement atténuée et ne sont plus compréhensible, on dit alors que la bande passante d’une telle ligne est de 3400–300 Hz soit 3100Hz. Par contre un câble coaxial utilisé dans les réseaux locaux a une bande passante nettement supérieure dont la largeur est de l’ordre des centaines de MHz (300 à 400 MHz). Il est important de noter que lorsqu’on parle de bande passante W (en Hz), on indique une longueur d’intervalle sans préciser les bornes de cet intervalle.
III.2.2. Bruits
Le bruit est un signal perturbateur provenant du canal lui-même ou de son environnement externe. Il est de comportement aléatoire et vient s’ajouter au signal véhiculant les informations et provoquer ainsi les erreurs de transmission.
On distingue généralement deux types de bruit :
bruit blanc : Le bruit blanc46 est un bruit dont la puissance est uniformément repartie dans toute la bande passante du canal, il s‟agit essentiellement d‟un bruit provoqué par l‟agitation thermique des électrons dans le conducteur électrique.
bruit impulsif : Comme son nom l‟indique ce type de bruit est à caractère impulsif, il se présente sous forme de tensions perturbatrices de valeur élevée mais de durée brève. Ces bruits sont très gênants pour la transmission de données, car le signal perturbateur modifie la forme du signal reçu à des instants quelconques (aléatoires) telles qu‟il se produit des erreurs à la réception. Les sources de bruit impulsif sont nombreuses. On peut citer notamment :
* la diaphonie (crosstalk) est d‟une manière générale, une influence
mutuelle indésirable entre signaux utiles transmis sur des conducteurs voisins l’un de l’autre dans l’espace, par exemple dans un même câble.
Cela résulte principalement d‟un couplage inductif dû au champ magnétique de l‟une des lignes sur l‟autre et réciproquement.
* Les brusques variations de courant sur les lignes d‟alimentations électriques.
* Les Phénomènes atmosphériques, solaires, ou autres.
Bruit impulsif
46On l’appelle blanc par analogie à la lumière blanche qui possède une densité spectrale uniforme. Le
III.2.3. Déphasage ou Distorsion
Le déphasage47, encore appelé « distorsion de phase », implique un retard du signal reçu par rapport au signal émis dû au temps de propagation de ce signal de l‟émetteur vers le récepteur.
Atténuation et retardement subis pour un signal sinusoïdal traversant un canal
Les supports de transmission déforment les signaux qu‟ils transportent même lorsque ceux-ci ont des fréquences adaptées. En effet, plusieurs sources de bruit perturbent les signaux et des distorsions (d’amplitude ou de phase) peuvent s‟avérer gênantes pour la reconnaissance des signaux en sortie. Par ailleurs, la distance est un facteur d‟affaiblissement, particulièrement important pour les liaisons par satellite. Enfin, certaines perturbations de l‟environnement peuvent également introduire des bruits (foudre, orages pour le milieu aérien, champs électromagnétiques dans des
ateliers pour les supports métalliques…). Même lorsque les signaux sont adaptés aux
supports de transmission, on ne pourra pas garantir à 100% leur exactitude à la réception.
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Le terme « déphasage » ne concerne en toute rigueur que les signaux sinusoïdaux (la phase est un angle); pour les autres signaux le terme exact est « décalage (temps) » ; mais on a coutume par simplification d’utiliser le terme « déphasage » quelle que soit la forme des signaux.
III.2.4. Affaiblissement
Un canal de transmission atténue (affaiblit) l‟amplitude du signal qui le traverse. Le phénomène d‟atténuation correspond à une perte d’énergie du signal pendant sa propagation sur le canal, et s’accentue avec la longueur de celui-ci. La quantité d‟énergie perdue dépend très étroitement de la fréquence du signal et de la
bande passante du système. On mesure l‟atténuation par le rapport Ps/Pe où Ps est la
puissance du signal à la sortie du canal et Pe la puissance du signal à l‟entrée du canal. Il est courant d‟exprimer l‟atténuation en décibels (dB) sous la forme10log (Ps/Pe) (elle est aussi exprimée en décibels par kilomètre).
Schéma de l’affaiblissement du signal
III.2.5. Capacité limitée
L‟ensemble des caractéristiques ci-haut ne fait que la capacité d‟un support de transmission est limitée. Par capacité, nous entendons la quantité d‟information transportée par unité de temps. Un théorème dû à Shannon48 donne une borne maximale de cette capacité, notée CapMax et exprimée en bits par seconde :
CapMax= W log2 (1 + S/B)
Où W est la largeur de la bande passante exprimée en Hertz, S/B est la valeur du rapport puissance du signal à puissance du bruit, la base deux du logarithme servant pour exprimer l‟information en bits. A titre d‟exemple, sur une liaison téléphonique dont la bande passante a une largeur de 3100 Hz et avec un rapport S/B correspondant à 32 dB (valeurs courantes), on obtient : 10 log10S/B = 32 donc log10 S/B = 3,2 soit
S/B = 1585 CapMax = 3100 log2 (1 + 1585) soit avec 1586 = 210,63 CapMax = 3100
x 10,63 = 33000 bit/s.
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Claude Shannon, mathématicien américain du XXème siècle qui a développé la théorie de l’information