RÉSEAU TÉLÉPHONIQUE COMMUTÉ

1. RÉSEAU TÉLÉPHONIQUE COMMUTÉ RTC A. Oumnad

2. Structure du RTC Poste Téléphonique Ligne Téléphonique Commutateur de transit commutateur Faisceaux de circuits RTC A. Oumnad

3. Réseau Local et Dorsal Réseau local Backbone RTC A. Oumnad

4. Le RTC est un réseau mondial Satellite Centre de transit international Liaison terrestre ou Soumarine RTC A. Oumnad

5. PC SR Répartiteur Infrastructure du Réseau local • Le Poste Téléphonique permet d’échanger : • Voix • signalisation • Sonnerie, • Tonalités, • Numérotation Point de concentration : Mini répartiteur permettant de regrouper les lignes individuelles dans un câble de distribution Petite boite plastique ou métallique de 14 à 28 paires Sous répartiteur : Bâtis sur le trottoir permettant de brancher les câbles de distribution avec les câbles de transport Répartiteur Général: Equipement en sous sol du centre de rattachement permettant de brancher les lignes des câbles de transport avec le commutatteur Câble de transport : Câble de qq. Centaines de paires placé en caniveau non inondable avec regards de visite 112 à 2688 paires Câble de Distribution : Câble de qq. dizaines de paires aérien ou posé en plein terre 14, 28, 56, …, 448 Branchement Branchement Branchement : Ligne bifilaire de 0.4 à 0.6 PC PC Distribution PC SR SR Transport Centre de Rattachement Commutateur RTC A. Oumnad

6. Le Réseau Dorsal (backbone) • Le réseau dorsal est constitué : • des commutateurs qui forment les nœuds du réseau • Les faisceaux de circuits qui peuvent être de cuivre, Optiques ou Hertziens  Le réseau peut avoir des structures très variées RTC A. Oumnad

7. CR CR CR CR CR CR CR CR Réseau maillé C’est débile RTC A. Oumnad

8. CR CR CR CR CR CR CR CR CR CR CT CT CT CT Réseau étoilé maillé Le maillage est un Compromis entre le coût de commutation et le coût de transmission RTC A. Oumnad

9. CR CR CR CR CR CR CR CR CR CR CT CT CT CT Réseau étoilé Doit être surdimensionné CT RTC A. Oumnad

10. CR CR CR CR CR CR CR CR CR CR CT CT CT CT Réseau étoilé (2) Moins gros CT CT Compromis entre coût des CT et celui des faisceaux RTC A. Oumnad

11. CR CR CR CR CR CR CR CR CR CR CR CR CR CR CR CT CT CT CT CT CT Structure en Anneau SDH CR RTC A. Oumnad

12. ZAA ZAA ZAA ZAA CAA CAA CAA CAA CAA CAA CAA CAA CL CTS CTS CTS CTS La structure classique ZAAM ZTS ZAA ZTS CTP CTP ZTP ZTP ZAA ZTS ZTS RTC A. Oumnad

13. écouteur Circuit de parole micro Poste téléphonique Condensateur d’arrêt 2µF Ligne téléphonique Commutateur de numérotation fermé au repos Commutateur lié au combiné Sonnerie RTC A. Oumnad

14. 48V Boucle locale RTC A. Oumnad

15. Boucle locale Résistance Équivalente ligne + centre Courant de boucle 33 à 50 mA Résistance équivalente du poste 48V C’est le courant de boucle qui transporte la voix et la signalisation RTC A. Oumnad

16. Envoi du numéro(numérotation impulsionnelle) 48V I Inter digit > 350 ms Inter digit Chiffre 3 Chiffre 5 40 mA une impulsion = 100 ms , Bd /Md = 2 10 impulsions/seconde 66ms 33ms RTC A. Oumnad

17. Envoi de la paroleMicrophone à charbon Boule souple remplie de grains de charbons Pour simplifier on suppose que la résistance du microphone est la seule résistance de la boucle locale I 48V Le fait de comprimer/décomprimer les grains de charbon modifie la résistance de la boucle proportionnellement au mouvement de la membrane qui elle même varie au rythme de la voix. Il en résulte que le courant de boucle varie comme la voix. Contact métallique membrane I RTC A. Oumnad

18. Ligne Circuit de parole Le circuit de parole réalise l’interface entre la ligne téléphonique (2fils) et le combiné (4 fils). Les signaux sortant et entrant sont superposés dans la ligne téléphonique. Il faut un circuit pour les séparer : le signal issu du microphone doit aller vers la ligne et le signal arrivant de la ligne doit aller vers l’écouteur. On utilise un transformateur différentiel avec 4 accès. Si une ferme une entrée avec l’impédance de l’entrée opposée (Za = ZL), on obtient le fonctionnement illustré. Za symbole ZL RTC A. Oumnad

19. Z L Exemple de bobine d’adaptation Micro I1 et I2 Ecouteur I3 N3:60 I1 et (N1,N3) N2:50 N1:200 W I2 et (N2,N3) 820 I2 Ligne I1 0.1 µF Micro Za Les enroulement N1 et N2 sont fait de sorte à ce que I31 et I32 soient en opposition de phase. Pour que le système soit adapté il faut que le courant résultant I3 soit nul, c’est-à-dire I31 = I32 RTC A. Oumnad

20. Schéma simplifié du poste téléphonique Ecouteur micro Sonnerie Za RTC A. Oumnad

21. Poste téléphonique avec antiparasite K1 K K2 K3 Za A l’ouverture de K1, I passe brutalement à 0, Une force contre électromotrice génère une surtension très importante aux bornes de la bobine d’un coté et de la ligne de l’autre. Cette tension crée des parasites très gênants à l’écoute, et elle peut détruire les composants du circuit de parole. K2 et K3 fonctionnent en opposition avec K1, ils se ferment chaque fois que K1 s’ouvre. K2 protège le circuit de parole contre les surtensions et K3 empêche la sonnerie de fonctionner lors de la numérotation RTC A. Oumnad

22. Générateur d'impulsion + 1 2 3 5 4 6 8 7 9 0 # * - Le clavier et la numérotation impulsionnelle K1 K2 K3 DZ Za K1 et K3 sont des interrupteurs électroniques DZ est un dispositif de protection supplémentaire RTC A. Oumnad

23. 1 2 3 5 4 6 8 7 9 0 # * Poste à numérotation fréquentielle K2 Za Signal à 2 harmoniques dans la bande téléphonique Générateur DTMF + f1=697 f2=770 f3=852 f4=941 - 1209 1336 1477 F1 F2 F3 RTC A. Oumnad

24. Signaux DTMF 1 2 3 697 5 6 4 770 8 9 7 852 # 0 * 941 1209 1336 1477 RTC A. Oumnad

25. La ligne Téléphonique Vs Ve La question qui nous intéresse est : On injecte un signal Ve au bout d’une ligne, à quoi ressemble le signal qu’on récupère de l’autre coté ? Une ligne à des caractéristique Résistives , capacitives et selfiques, donc : LIGNE = FILTRE = Fonction de transfert complexe F(jω) Module A(f)nous informe comment le signal est atténué F(jω) Phase Φ(f) nous informe comment le signal est déphasé RTC A. Oumnad

26. Atténuation et déphasage d’un harmonique dans une ligne Signal de fréquence fo à l’entrée de la ligne V A(fo)V t Signal à la sortie de la ligne Φradian = 2πfo θsecondes RTC A. Oumnad

27. Distorsion d’amplitude Pour q’une ligne ne provoque pas la distorsion d’amplitude du signal qui la traverse, il faut que tous les harmoniques constituant le signal soit atténués de la même façon, Pour cela, il faut que le module A de la fonction de transfert soit indépendant de la fréquence A(f)= Cte A(f) f RTC A. Oumnad

28. Distorsion de phase Pour qu’une ligne ne provoque pas la distorsion de phase du signal qui la traverse, il faut que tous les harmoniques constituant le signal subissent le même retard en traversant la ligne. Pour cela, il faut que la phase Φ de la fonction de transfert varie linéairement avec la fréquence Φ(f) Φ(f)= Kf  θ(f) = Cte θ(f) f RTC A. Oumnad

29. Objectif Notre objectif est donc de déterminer le module et la phase de la fonction de transfert et de voir à quoi ils ressemblent RTC A. Oumnad

30. Rdx Ldx Cdx Gdx Paramètre primaire d’une ligne • R : Résistance linéique (Ω/km) • L : Inductance linéique (mH/km) • C : Capacité linéique (nF/km) • G : Perditance linéique (MΩ/km), • G =  C tg , avec  =angle de perte du diélectrique RTC A. Oumnad

31. Fonction de transfert d’une ligne Une ligne de transmission est caractérisé par son coefficient de propagation : γ=  + J  : est le coefficient d’atténuation  : est le coefficient de déphasage La fonction de transfert de la ligne est : RTC A. Oumnad

32. Coefficient de propagation en fonction des paramètre primaire On démontre que : Il n'est pas possible de décomposer l’expression de sous forme + jβ affin de faire des investigations sur le module et la phase de la fonction de transfert RTC A. Oumnad

33. Comportement asymptotique On supposant que la perditance est négligeable, essayons de trouver des hypothèses de simplification qui nous permettent de décomposer l’expression de  • R >> L (Vraie en basse fréquence) En basse fréquence, c'est-à-dire dans la bande téléphonique, Les coefficient  et varient comme √f, on aura donc une distorsion d'affaiblissement et de phase. Tous les harmoniques ne sont ni atténués ni déphasés de la même façon RTC A. Oumnad

34. Comportement asymptotique (2) • L >> R(Vraie en haute fréquence) En haute fréquence, le coefficient d'affaiblissement est indépendant de f, il n’y a pas de distorsion d’amplitude. Le coefficient de déphasage croit linéairement avec f, il n'y a donc pas de distorsion de phase. La ligne apparaît donc comme un milieu de transmission idéal en haute fréquence, malheureusement, d’autre phénomènes néfastes vont apparaître comme l’effet de peau et la diaphonie RTC A. Oumnad

35. 25  20 1 15 a 0.8 10 0.6 5 0.4 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 MHz 0 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 MHz 0 simulation R  267 /km (cuivre, 0.4 mm, 10 °C) C  35 nF/km, ( quel que soit le diamètre des conducteurs) L  0.7 mH/km ( quel que soit le diamètre des conducteurs) tg 2.10-4 quelle que soit la fréquence (polyéthylène et polystyrène) En utilisant un logiciel capable de manipuler les variables complexes, on peut tracer les courbes ci-dessous qui confirment les comportements asymptotiques étudiés auparavant RTC A. Oumnad

36. 1/2Lp 1/2Lp sC s C C C Bobine de Pupin Bobine de Pupin Pupinisation d’une paire symétrique En basse fréquence la seule solution pour vérifier ωL>>R est d'augmenter la valeur de L. Pupin eut l'idée simple d'insérer dans la ligne des bobines d'induction discrètes à intervalles réguliers pour augmenter son inductance linéique. On parle alors de ligne Pupinisée ou de ligne chargée Une ligne chargée se comporte comme une suite de filtres passe bas. Il faut que leur fréquence de coupure soit supérieure à 3400 Hz RTC A. Oumnad

37. a non chargée chargée f (kHz) 1 2 3 4 Calcul des bobines de Pupin Calculons la valeur de Lp pour avoir une fréquence de coupure de 4kHz avec un espacement de 2 Km C =35nF/km Lp ≈ 90 mH RTC A. Oumnad

38. Diaphonie • Deux lignes situées dans un même câble de transport subissent une influence mutuelle par le biais de 2 types de couplage : • Couplage capacitif dû à la présence de capacité entre les conducteurs des deux lignes • Couplage par inductance mutuelle lorsqu’une ligne s’enroule sur l’autre Zc Ligne perturbatrice A B Zc Zc C D Ligne perturbée Zc Zc RTC A. Oumnad

39. Paradiaphonie et Télédiaphonie PARADIAPHONIE : C'est la diaphonie qui se manifeste à l'extrémité proche de la ligne perturbée TELEDIAPHONIE : c'est la diaphonie qui se manifeste à l'extrémité éloignée de la ligne perturbée Signal nominal paradiaphonie télédiaphonie RTC A. Oumnad

40. Les écarts diaphoniques Chaque extrémité de la ligne perturbée reçoit son signal nominal Un sur lequel superpose un signal diaphonique. Up du coté proche ou UT du coté éloigné. Pour déterminer la gène introduite par la diaphonie on évalue les rapports qu’on exprime en dB Un rapport de 100 équivaut à un écart diaphonique de 40 dB RTC A. Oumnad

41. Trafic Téléphonique Une ligne téléphonique n’est pas occupée en permanence, Son trafic représente le pourcentage de temps pendant lequel elle est occupée. Considérons un système fictifs où 10 abonnés reliés à un centre A peuvent communiquer avec les abonné d’un centre B relié à A à l’aide de N circuits. Si on observe les 10 lignes pendant une heure et on représente leur activité sur un graphique on obtient : N circuits A B 10 abonnés x abonnés RTC A. Oumnad

42. 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 mn Trafic téléphonique (2) • Les instants auxquels les appels apparaissent sont indépendants • Les communications ont une durée variable, on peut toutefois calculer une durée moyenne • Les lignes ne sont jamais toutes occupées en même temps RTC A. Oumnad

43. Trafic : quelques définition • Le Volume de Trafic de la ligne 6 est 5+6+3 = 14 mn • Son Trafic ou Intensité de Trafic est 14/60=0.23Erlang • Le Trafic Instantané du faisceau de circuit est égal au nombre n(t) de circuit occupés à un instant donné, • Le Trafic moyen (A) du faisceau de circuit est égal à la moyenne dans le temps du nombre de circuits occupés n(t) n(t) 5 4 3 2 1 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 mn RTC A. Oumnad

44. t (h) 6 18 21 12 Heure chargée Pour la planification du réseau, la mesure du trafic d’un faisceau doit se faire pendant l’heure chargée Heure chargée Zone résidentielle t (h) 6 18 21 12 Zone professionnelle RTC A. Oumnad

45. Modèle d’Erlang Si on fait les hypothèses suivante : • Il est très rare que deux appels ou plus arrivent pendant un même petit intervalle de temps. • Le nombre n d’appels arrivant pendant un petit intervalle de temps  est proportionnel à cet intervalle : n = , est la densité d'arrivés des appels. • La probabilité pour qu'un appel apparaisse à un instant testindépendante de t et de tout ce qui s'est produit avant • La loi des durées qui exprime la probabilité pour qu’un appel ait une durée >  est une loi exponentielle négative RTC A. Oumnad

46. Modèle d’Erlang (2) Erlang a proposé le modèle suivant Si un trafic A est présenté sur un groupe de N organes, la probabilité de trouver i organes occupés est RTC A. Oumnad

47. Probabilité d’Echec La probabilité d'échec correspond à i = N C’est la formule d’Erlang pour système avec perte ou formule d’Erlang B On peut la calculer par récurrence RTC A. Oumnad

48. 0.01 0.0001 0.001 100 95 90 85 80 75 70 65 60 55 N 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 Abaque d’Erlang En général on cherche le nombre d’organes nécessaires pour écouler un trafic donné avec une qualité de service spécifiée Trafic A RTC A. Oumnad

49. Trafic, densité d’arrivé et durée moyenne  : Densité d'arrivé des appels  : Durée moyenne des appels En effet, si N =Nombre d'appels apparus pendant une durée T RTC A. Oumnad

50. 0.01 0.0001 0.001 100 95 90 80 75 70 65 60 55 N 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 Exemple 1 Donner le nombre de circuits nécessaires pour transporter avec un taux d’échec de 1 % le trafic de 1000 abonnés ayant un trafic 0.07E chacun Trafic Offert : 1000 x 0.07 = 70 E 85 RTC A. Oumnad