TELECOMMUNICATIONS COMMUNICATIONS NUMERIQUES ET ANALOGIQUES

1. TELECOMMUNICATIONS COMMUNICATIONS NUMERIQUES ET ANALOGIQUES INTRODUCTION Introduction aux télécommunications (Tél 45)

2. 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 Introduction aux télécommunications (Tél 45)

3. Rappels historiques • 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) Introduction aux télécommunications (Tél 45)

4. Rappels historiques • 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 Introduction aux télécommunications (Tél 45)

5. Rappels historiques • L’automatisation : 1915 – 1944 • 1891, Almon Strowger : système de commutation automatique • 1915, téléphone automatique rotatif • 1919, crossbar • 1923, première liaison grande distance en France Introduction aux télécommunications (Tél 45)

6. Rappels historiques • 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 Introduction aux télécommunications (Tél 45)

7. Rappels historiques • 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 Introduction aux télécommunications (Tél 45)

8. Rappels historiques • Situation actuelle : 2000 – 2001… et plus • Émergence de nouveaux réseaux • Réseaux mobiles : GSM, GPRS • Réseaux informatiques : Internet • Réseaux multimédias : Câble TV • Nouveaux réseaux : UMTS Introduction aux télécommunications (Tél 45)

9. Destinataire Source d’information Source de perturbations Le système de transmission d’information • Constitution générale d’un système de transmission d’information m(t) s(t) r(t) Système d’émission Canal de transmission Système de réception m(t) : message à transmettre s(t) : signal transmis r(t) : signal reçu : message restitué Introduction aux télécommunications (Tél 45)

10. Transduction émission ou acquisition Information brute Signal électrique Le système de transmission d’information • 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… Introduction aux télécommunications (Tél 45)

11. Modulation signal délivré s(t) = s(t, m(t)) Le système de transmission d’information • 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 Introduction aux télécommunications (Tél 45)

12. Le système de transmission d’information • 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 Introduction aux télécommunications (Tél 45)

13. Le système de transmission d’information • 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) Introduction aux télécommunications (Tél 45)

14. Transduction réception ou restitution Signal électrique Information brute Le système de transmission d’information • Source destinataire • NOTA : dans la suite du cours, les fonctions terminales de transduction sont laissées de côté. Introduction aux télécommunications (Tél 45)

15. Le système de transmission d’information • Le processus de la transmission et le problème à résoudre f(t) m(t) s(t) r(t) U W V n(t) m(t) : message à transmettre f(t) : signal porteur s(t) : signal transmis n(t) : bruit r(t) : signal bruité reçu : message restitué U : opérateur d’émission V : opérateur d’interaction du signal et de canal W : opérateur de réception Introduction aux télécommunications (Tél 45)

16. Le système de transmission d’information • 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 Introduction aux télécommunications (Tél 45)

17. Le système de transmission d’information • 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) Introduction aux télécommunications (Tél 45)

18. Le système de transmission d’information • 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 Introduction aux télécommunications (Tél 45)

19. Le système de transmission d’information • 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) Introduction aux télécommunications (Tél 45)

20. Le système de transmission d’information • 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 Introduction aux télécommunications (Tél 45)

21. Complément : description de la chaîne complète du système de transmission Source chiffrement codage de canal étalement de spectre translation de fréquence ampli antenne codage de source multiplexage modulation accès multiple Canal de transmission translation de fréquence ampli antenne destinataire déchiffrement décodage de canal déétalement de spectre décodage de source démultiplexage démodulation accès multiple Introduction aux télécommunications (Tél 45)