Liaisons Série

ETUDE de la TRANSMISSION EN BANDE DE BASE 

I- PRESENTATION

1. Principe

Lorsque la longueur de la liaison ne dépasse pas quelques centaines de mètres, les informations peuvent être transmises sur le support de liaison sans transformation du signal numérique en signal analogique.  Ce type de transmission sans transposition de fréquence par modulation est appelé  transmission en bande de base (figure 3.1).

La transmission en bande de base rencontrée principalement dans les réseaux  locaux permet d'obtenir des circuits de données à grand débit et faible portée (débits  supérieurs à 1 Mbit/s pour des distances inférieures à 1 km), en utilisant directement  des supports physiques de type métallique (paires torsadées ou câble coaxiaux) ou optique avec éventuellement l'adjonction de répéteurs disposés sur des intervalles allant de 500 mètres à quelques kilomètres.

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En général, le signal binaire n'est pas transmis directement sur la ligne et différents codages numériques sont utilisés pour différentes raisons:

• la récupération de l'horloge nécessaire en transmission synchrone est facilitée par des séquences qui présentent des changements d'état fréquents et évitent ainsi les longues suites de 1 ou de 0 ;
• le spectre d'un signal binaire est concentré sur les fréquences basses qui sont les plus affaiblies sur la ligne;
• les perturbations subies par un signal sont proportionnelles à la largeur de sa  bande de fréquence.

Les codages en bande de base vont donc essentiellement avoir pour rôle de diminuer la largeur de bande du signal binaire et de transposer celle-ci vers des fréquences plus élevées (figure 3.6). C'est l'ETCD, la carte réseau intégrée dans le PC (API) ou le routeur, qui réalise ce codage en bande de base.

1. Principaux codages

1. Code NRZ (No Return to Zero)

Le signal binaire est simplement transposé en tension pour éviter une composante continue non nulle, source de consommation (figure 3.2).

Le code NRZI (No Return To Zero Inverted) présente les mêmes caractéristiques mais pour éviter les successions de 0, le signal reste dans le même état pour coder un 0 et change d'état pour coder un 1.

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1. Code biphase ou code Manchester

Pour augmenter les changements d'états, une transition systématique est réalisée au milieu de chaque bit du signal binaire : une transition négative lorsque le signal binaire est à 1 et une transition positive lorsque le signal binaire est à 0 (figure 3.3).

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1. Code biphase différentiel ou Manchester différentiel

Une transition systématique est réalisée au milieu de chaque bit. Pas de transition pour coder un bit à 1, une transition pour coder un bit à 0 (figure 3.4).

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1. Équipements d'interconnexion

Ils assurent les connexions nécessaires entre deux ou plusieurs équipements terminaux. Parmi les plus courants :

• Les multiplexeurs permettent le partage statique (allocation fixe et permanente) des ressources de la ligne entre les équipements terminaux qu'ils connectent. Le multiplexage peut être fréquentiel si la ligne large bande est divisée en canaux à bande de fréquence étroite, temporel ou statistique si chaque élément occupe la ligne successivement.
• Les concentrateurs (hub) sont généralement passifs et permettent l'interconnexion au réseau de plusieurs équipements. Les hubs Ethemet qui sont progressivement remplacés par des switchs  sont les plus répandus. Les hubs USB  permettent également la connexion de plusieurs esclaves sur le même port USB d'un maître.
• Les commutateurs (switch) établissent les liaisons entre les équipements terminaux, le temps de la transmission des données. À titre d'exemple, le terminal (combiné téléphonique) de chaque abonné du réseau téléphonique est raccordé à un commutateur de rattachement de l'opérateur de boucle locale. La liaison n'est établie que le temps de la communication. Les commutateurs Ethemet sont un cas particulier, ils permettent de regrouper sur un même segment, un même bus, les stations d'un réseau local liées par un trafic important.
• Les routeurs permettent l'interconnexion des réseaux ou des sous-réseaux entre eux.

1.  Contrôleurs de communication

Les contrôleurs de communication gèrent l'accès d'un équipement terminal à la ligne de transmission. Suivant la nature des liaisons (débits, distances), ces contrôleurs réalisent un simple codage en bande de base ou une modulation complexe. Dans le cas d'une liaison multipoint, le contrôleur gère également le partage de l'accès au support.

1. Cartes d'interface réseau (carte coupleur)

Ces cartes équipent la plupart des PC ou des serveurs et sont généralement intégrées à la carte mère. Elles permettent leur intégration dans un réseau local en gérant une partie du protocole. Ces cartes sont spécifiques au réseau local utilisé (cartes Ethernet, WiFi, Bluetooth ..). Les routeurs intègrent également des cartes réseau, le plus souvent Ethemet.

1. Cartes d'interface série asynchrones ou synchrones

Ce sont les cartes qui équipent certains ordinateurs, routeurs et terminaux spécifiques.

Elles intègrent un ou plusieurs circuits d'interfaçage asynchrone ou synchrone. Ces cartes permettent le raccordement au réseau éventuellement via  l'utilisation d'un modem pour des liaisons distantes. Un automate intègre par exemple une carte RS485 pour être relié au reste du réseau de l'atelier.

II- TOPOLOGIE DES RÉSEAUX LOCAUX

Chaque équipement informatique est relié au support physique (paire torsadée, câble coaxial, fibre optique ...) par l'intermédiaire d'un contrôleur de communication (généralement une carte d'interface réseau).

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