Les differents types de supports de transmission

LES DIFFERENTS TYPES DE SUPPORTS DE TRANSMISSION

Un réseau exige plusieurs équipements de télécommunication et/ou informatique, situés à distance les uns des autres. La première chose à mettre en œuvre pour constituer le réseau est la transmission des informations d’un équipement à l’autre; on utilise des supports de transmission dont nous parlons les caractéristiques dans les deux premiers chapitres. Avant l’apparition de la fibre optique, tous les réseaux de communication utilisaient d’autres supports de transmission tels que les fils de cuivres ou les câbles coaxiaux. Lorsqu’il s’agit de transmettre des informations, plusieurs cas peuvent se présenter. Il faut, soit effectuer une liaison point à point entre un émetteur et un récepteur (téléphonie), soit diffuser l’information à partir d’un émetteur vers plusieurs récepteurs (radiodiffusion ou télédiffusion). C’est en fonction du type de liaison, des contraintes économiques et matérielles, que s’effectuent le choix du media de transmission. Le media de transmission, auquel s’ajoutent les perturbations et déformations (bruits, diaphonie, distorsions…) de l’information, est appelé « canal».

Supports de transmission

Les supports de transmission sont les moyens dont on utilise pour transporter un signal depuis une entité émetteur jusqu’au récepteur. Ces supports de transmission se différencient par la façon dont les signaux s’y propagent et la nature même du support [1]. Ils sont caractérisés d’abord, par la bande passante définie comme l’intervalle de fréquence de travail du support, c’est-à-dire la bande dans laquelle le signal est reçu correctement au récepteur. Un support physique de transmission est aussi caractérisé par son apport de bruit au signal à transmettre [2] [3]. Dans ce chapitre, on comparera ces différents supports de transmission pour les applications aux liaisons à longue distance. Mais avant d’entamer la comparaison proprement dite, on effectuera une vue globale de quelques types de support de transmission.

L’onde radio 

Le support onde radio utilise l’espace libre comme support physique de transmission. On utilise alors la caractéristique rayonnante de l’atmosphère pour faire propager l’onde électromagnétique qui est porteur de l’information. Il est le résultat de plusieurs recherches sur la propagation des ondes électromagnétiques surtout dans le domaine de l’Hyperfréquence. On distingue deux grands types de liaison utilisant ce support : la liaison par faisceaux hertzien et la liaison par satellite.

Faisceau hertzien
Dans la liaison par faisceau hertzien, la transmission est assurée par la propagation des micro-ondes dans l’atmosphère c’est-à-dire des ondes centimétriques et millimétriques. L’émission de l’onde est assurée par des antennes directives produisant une onde fortement concentrée. Les liaisons peuvent s’effectuer de deux manières. Premièrement, en visibilité directe : dont la liaison se fait par un enchainement de plusieurs relais ou bonds (distance typique entre deux relais est de l’ordre de 50 km), qui peuvent être passif (un simple réflecteur) ou actif (ayant pour but de mettre en forme l’information, les amplifie, puis les retransmet), le long de la liaison .

Deuxièmement, les liaisons transhorizon ou par diffusion troposphérique qui utilise des couches de l’atmosphère (ionosphère) comme réflecteur dans la liaison. En d’autre terme, ces derniers utilisent la propriété réfléchissante de certaines couches de l’atmosphère aux ondes électromagnétiques dans le domaine de l’hyperfréquence.

Les liaisons par faisceaux hertziens peuvent être en analogique ou numérique mais ce dernier, grâce à des technologies performantes comme le codage et les modulations, est moins sensible aux différents problèmes de transmission et peut émettre beaucoup plus d’informations .

Liaisons par satellites
Les liaisons par satellite utilisent aussi l’onde radio comme support de transmission en effectuant une escale dans une station relais placée sur une orbite de la terre avant de revenir vers une station terrienne réceptrice. Il existe plusieurs types de satellite mais en général, on utilise ceux appelés géostationnaires dans le domaine de la télécommunication de haut débit. Ces types de satellites ont une orbite GEO (Geostationary Earth Orbit) place à 35786 km de la terre dans un plan voisin de l’équateur et tourne dans le même sens que la terre avec la même vitesse angulaire de cette dernière. La fréquence de travail en transmission par satellite est de l’ordre de 1 à 40 GHz. La plupart des liaisons par satellite sont en numérique.

En ce qui concerne la méthode d’accès, les liaisons par satellite utilisent les accès multiples à répartition de fréquence (FDMA), de temps (TDMA) et de code (CDMA).

Les problèmes dans les transmissions par onde radio

Réflexion

C’est le changement de la direction de l’onde par un milieu réfléchissante comme l’eau, le sol, ou les couches de l’atmosphère. Cela peut conduire à une perte énorme du signal surtout au niveau énergétique.

Réfraction

C’est la courbure de l’onde dû à la variation de l’indice de réfraction de l’atmosphère. Ce changement d’indice dépend de l’évolution aléatoire de la condition météorologique du milieu. Lors de cette réfraction, le signal subit des transpolarisations conduisant à la perte du signal.

Diffraction

C’est la mise en morceaux de l’onde lors de son impact avec un objet opaque. L’onde prend alors des trajets différents, donc de temps de propagation différents avant d’arriver à la réception ou encore connue sous le nom de « trajet multiple ». Cela a pour conséquence l’atténuation du signal à la réception par contribution destructif des différents morceaux de l’onde. C’est le phénomène d’évanouissement ou « fading ».

Absorption

C’est la caractéristique des gaz de l’atmosphère de retenir une partie de l’énergie du signal envoyé. Elle a comme conséquence l’atténuation de ce dernier .

Câble coaxial 

Structure et fonctionnement

Un câble coaxial est constitué de deux conducteurs cylindriques métalliques disposés sur un même axe. Ces derniers sont séparés par des matériaux isolants pour éviter la connexion des deux conducteurs. Le premier conducteur, dont le rayon est plus petit, véhicule le signal contenant l’information, quant au deuxième conducteur, généralement en forme d’une tresse métallique, joue le rôle de « cage de Faraday » lorsqu’il est relié à un potentiel fixe par rapport à l’environnement. Il empêche tout intrusion d’autres signaux électromagnétiques dans le premier guide, afin d’éviter la possibilité de détérioration du signal transporté par celui-ci. Une gaine en matériaux isolants renferme le câble pour sa protection contre les mauvaises conditions physiques du milieu extérieur. Il existe différents types de câble coaxial suivant leur impédance caractéristique. Les câbles coaxiaux peuvent être utilisés en transmission analogique aussi bien qu’en numérique .

Les problèmes du câble coaxial

Les câbles coaxiaux présentent diverses imperfections qui sont les causes des pertes de signal, ceci à cause de différents phénomènes :
– Pertes diélectriques : qui résultent du transfert d’une partie de l’énergie du signal dans les matériaux isolants par oscillation moléculaire produisant de la chaleur.
– Perte par effet Joule : qui se manifeste par l’échauffement du matériau conducteur lors du passage du courant électrique.
– Perte par effet pelliculaire : qui est due par le fait d’agrandir le rayon du conducteur conduisant une tendance du signal à aller vers l’extérieur du conducteur.
– Les câbles coaxiaux ne sont pas protégés totalement par les bruits électromagnétiques car ce sont des conducteurs métalliques.

Câble bifilaire

Le support de transmission le plus simple est la paire symétrique torsadée (UTP : Unshielded Twisted Pairs). Il s’agit de deux conducteurs métalliques entremêlés (d’où le nom de « paire torsadée »). Le signal transmis correspond à la tension entre les deux fils. La paire peut se présenter emprisonnée dans une gaine blindée augmentant l’immunité contre les perturbations électromagnétiques (STP : Shielded Twisted Pairs).

Les deux avantages principaux de ce type de support sont :
– sa facilité d’installation
– son coût très bas .

Par contre, les inconvénients sont assez nombreux :
– affaiblissement rapide
– sensibilité aux bruits
– faible largeur de bande
– faible débit.

En effet, sa bande passante est faible, il est en général réservé pour les transmissions à bas débit (inférieur à 2Mbit/s sur le réseau téléphonique).

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 : LES DIFFERENTS TYPES DE SUPPORTS DE TRANSMISSION
1.1 Introduction
1.2 Supports de transmission
1.3 L’onde radio
1.3.1 Faisceau hertzien
1.3.2 Liaisons par satellites
1.3.3 Les problèmes dans les transmissions par onde radio
1.4 Câble coaxial
1.4.1 Structure et fonctionnement
1.4.2 Les problèmes du câble coaxial
1.5 Câble bifilaire
1.6 Transmission par fibre optique et la technologie WDM
1.6.1 Historique de la transmission par fibre optique
1.6.2 Onde lumineuse
1.6.3 Fibre optique
1.6.4 Transmission par fibre optique
1.6.5 Technologie WDM
1.7 Conclusion
CHAPITRE 2 : PROBLEMES RENCONTRES DANS LA TRANSMISSION PAR FIBRE OPTIQUE
2.1 Introduction
2.2 Effets de la propagation linéaire
2.2.1 Les pertes optiques
2.2.2 Dispersion
2.3 Effet de la propagation non linéaire
2.3.1 Effet Kerr
2.3.2 Auto-modulation de phase
2.3.3 Modulation de phase croisée
2.3.4 Mélange à quatre ondes
2.3.5 Diffusion Raman stimulée
2.3.6 Diffusion Brillouin stimulée
2.4 Conclusion
CHAPITRE 3 : SIMULATION DE LA LIAISON WDM AMPLIFIE ET LA COMPARAISON DU SUPPORT OPTIQUE AVEC LE CABLE COAXIAL
3.1 Introduction
3.2 Présentation de la liaison
3.2.1 Structure générale d’une liaison WDM
3.2.2 Emetteurs et récepteurs optiques
3.2.3 Multiplexeurs et Démultiplexeurs
3.2.4 Fibres de lignes
3.2.5 Fibres de compensations
3.2.6 Amplificateurs
3.3 Bilan de liaison
3.4 Critères de qualités
3.4.1 Bruits considérés
3.4.2 OSNR
3.4.3 Facteur de qualité Q et taux d’erreur binaire
3.4.4 Diagramme de l’œil
3.5 Présentation de l’application pour la simulation d’une liaison WDM amplifiée
3.5.1 MATLAB
3.5.2 Présentation du programme de simulation
3.6 Simulation de la Liaison WDM
3.6.1 Première Simulation avec un débit par canal de 2.5 Gbit/s
3.6.2 Deuxième Simulation avec un débit par canal de 10 Gbit/s
3.7 Simulation de la comparaison entre la Fibre Optique et le câble Coaxial
3.8 Conclusion de la partie simulation
CONCLUSION GENERALE
ANNEXES

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