Communication, communication, radioélectronique et appareils numériques

Brèves informations sur les types de télécommunications Les télécommunications sont la transmission d'informations au moyen de signaux électriques se propageant par des fils (communications filaires) et/ou des signaux radio (communications radio). Les télécommunications comprennent également la transmission d'informations...

Système de télécommunication

INFORMATIONS DE BASE SUR LES TÉLÉCOMMUNICATIONS

Information, message, signal électrique

Lors de la caractérisation des systèmes de télécommunication, les concepts suivants sont utilisés : information, message, signal.

Information(du latin informatio - explication, présentation) - un ensemble d'informations sur tout événement, phénomène ou objet destiné à la transmission, la réception, le traitement, la transformation, le stockage ou l'utilisation directe.

Il existe trois principaux types d’informations dans la société :

Personnel (concerne certains événements dans vie personnelle personne);

Spécial (cela inclut les sciences et techniques, les affaires, la production, l'économie, etc.) ;

Masse (conçue pour grand groupe personnes et est diffusé à travers les médias : journaux, magazines, radio, télévision, etc.).

Exemples : informations sur l'heure d'arrivée d'un ami, informations sur le résultat d'un match de football.

Message- forme de présentation des informations à transmettre.

Les messages peuvent être divisés en deux types :

Continu (analogique) (prendre n'importe quelle valeur dans un certain intervalle). Exemple: parole, musique, images animées et fixes ;

Discret (accepter numéro final valeurs possibles). Exemple: texte, données informatiques.

Signal(du latin signum – signe) – processus physique, affichant (transportant) le message en cours de transmission. C'est toujours une fonction du temps, même si le message (par exemple , image fixe) ne l’est pas.

À sa manière nature physique il y a des signaux

électrique,

lumière,

le son, etc

Signal électrique– la forme de présentation d'un message destiné à être transmis par un système de télécommunication. Les signaux électriques peuvent être caractérisés quantitativement par la puissance, la tension ou le courant.

Système de télécommunication

Système de télécommunication- ensemble moyens techniques et des environnements de distribution qui assurent la transmission des messages de la source au consommateur. Ce concept comprend un dispositif émetteur, une ligne de communication et un dispositif récepteur.

Le système de communication s'appelle monocanal, s'il assure la transmission d'un message d'une source à un destinataire sur une seule ligne de communication. Les systèmes à canal unique sont inefficaces car La bande de fréquences dans laquelle fonctionne la ligne de communication est bien supérieure à la largeur du spectre des signaux primaires.

Graphique 1.1 – Schéma fonctionnel monocanal systèmes de communication.

Le système de communication s'appelle à canaux multiples, s'il assure la transmission simultanée et indépendante de messages de plusieurs sources vers plusieurs destinataires sur une ligne de communication commune.

Figure 1.2 – Schéma fonctionnel d'un système de communication multicanal.

Considérons le but des éléments structurels des circuits présentés sur les figures 1.1 et 1.2.

1 (1 i) – source du message – personne ou dispositif technique générant le message transmis une (une je).

2 (2 i) – convertisseur de message en signal – un appareil qui convertit un message en signal primaire (basse fréquence) u(t) (u je (t)). Exemples : partie de transmission de l'appareil télégraphique, microphone, convertisseur de signal lumineux sur des dispositifs à couplage de charge.

3 – convertisseur de signal (émetteur). Dans un système monocanal, il s'agit d'un appareil qui convertit le signal primaire en signal secondaire (haute fréquence) St), pratique pour la transmission sur une ligne de communication. Dans un système de communication multicanal, il s'agit d'un dispositif dans lequel les signaux primaires sont convertis en signaux de canal, qui sont ensuite combinés en un signal de groupe envoyé à la ligne de communication :

Où s'asseoir) – signaux de canal – signaux uniquement liés aux signaux primaires tu je (t) et présentant certaines caractéristiques qui permettent de les séparer à la réception ;

N– nombre de canaux dans le système.

Les éléments 2 (2 i) et 3 forment un dispositif émetteur.

4 - ligne de communication - un support utilisé pour transmettre des signaux d'un émetteur à un récepteur. Il existe des lignes de communication :

Filaire (le champ électromagnétique se propage le long d'un milieu de guidage continu). Exemples: lignes aériennes et câblées, guides d'ondes, guides de lumière ;

Liens radio ( ondes électromagnétiques se propager dans l'espace libre). Exemples: lignes relais radio et satellite.

Lorsqu'ils traversent une ligne de communication, les signaux électriques sont sujets au bruit n(t) et à la distorsion. Cela conduit au fait que le signal à la sortie de la ligne de communication z(t) et message reçu a' (a'i) peut différer du signal à l’entrée de la ligne de communication et du message transmis.

Le degré de correspondance du message reçu avec celui transmis est appelé précision de la transmission du message.

Canal de télécommunication– un ensemble de moyens techniques et de supports de diffusion qui assurent la transmission des signaux primaires entre deux points. Les éléments 3, 4 et 5 forment le(s) canal(s) de communication.

5 - convertisseur de signal (récepteur). Dans un système de communication monocanal, il s'agit d'un dispositif qui, sur la base du signal secondaire reçu, restaure le signal primaire Utah). Dans un système multicanal, il s'agit d'un dispositif qui sépare les signaux de canal d'un signal de groupe modifié par des distorsions et des interférences. s'asseoir), qui sont ensuite convertis en signaux primaires tu 'je (t).

6 (6 i) – convertisseur signal-message – un appareil qui convertit le signal primaire en un message reçu une' (une' je).

Exemples : réception d'une partie d'un appareil télégraphique, d'un téléphone, d'un haut-parleur, d'un kinéscope.

Les éléments 5 et 6 forment un dispositif de réception.

7 (7 i) – destinataire du message – ​​une personne ou un appareil technique qui reçoit le message.

CHAPITRE 1 LES BASES DES TÉLÉCOMMUNICATIONS

1. 1. Système typique transmission de données

Tout système de transmission de données (DTS) peut être décrit à travers ses trois composants principaux. Ces composants sont l'émetteur (ou ce qu'on appelle la « source de transmission d'informations »), le canal de transmission de données et le récepteur (également appelé « récepteur » d'informations). Dans la transmission bidirectionnelle (duplex), la source et la destination peuvent être combinées afin que leur équipement puisse transmettre et recevoir des données simultanément. Dans le cas le plus simple, SPD entre les points A et B (Fig. 1. 1) se compose des sept parties principales suivantes :

> Équipement terminal de données au point A.

> L'interface (ou interface) entre l'équipement terminal de données et l'équipement de liaison de données.

> Équipement du canal de données au point A. > Canal de transmission entre les points A et B. > Équipement du canal de données au point B. > Interface (ou jonction) des équipements du canal de données.

> Équipement terminal de données au point B.

Équipement terminal de données(DTE) est un concept général utilisé pour décrire un équipement terminal utilisateur ou une partie de celui-ci. OOD

Riz. 1.1. Système de transmission de données typique : UN - schéma fonctionnel du système de transmission de données ;

b- système de transmission de données réel

peut être une source d'information, son destinataire, ou les deux à la fois. Le DTE transmet et/ou reçoit des données grâce à l'utilisation d'un équipement de liaison de données (DCA) et d'un canal de transmission. Le terme international correspondant est souvent utilisé dans la littérature - DTE (Équipement terminal de données). Souvent, un ordinateur personnel ou un ordinateur central peut faire office de DTE. (ordinateur central), terminal, appareil d'acquisition de données, caisse enregistreuse, récepteur GPS ou tout autre équipement capable de transmettre ou de recevoir des données.

L'équipement de liaison de données est également appelé équipement de communication de données (DTE). Le terme international DCE est largement utilisé (Équipement de communication de données), que nous utiliserons plus loin. La fonction d'un ETCD est de permettre le transfert d'informations entre deux ou plusieurs ETTD sur un type spécifique de canal, tel qu'un canal téléphonique. Pour ce faire, l'ETCD doit assurer une connexion avec l'ETTD d'un côté et avec le canal de transmission de l'autre. Sur la fig. 1. 1, UN Le DCE peut être un modem analogique si un canal analogique est utilisé, ou, par exemple, une unité de service canal/données (CSU/DSU - Unité de service de canal/unité de service de données), si un canal numérique comme E1/T1 ou RNIS est utilisé. Les modems, développés dans les années 60 et 70, étaient des appareils dotés exclusivement de fonctions de conversion de signal. Cependant, dans dernières années modems achetés montant important fonctions complexes qui seront discutées ci-dessous.

Mot modem est le nom abrégé de l'appareil qui exécute le processus MODulation/DEModulation. La modulation est le processus de modification d'un ou plusieurs paramètres du signal de sortie selon la loi du signal d'entrée. Dans ce cas, le signal d'entrée est, en règle générale, numérique et est appelé modulation. Le signal de sortie est généralement analogique. souvent appelé signal modulé. Actuellement, les modems sont les plus largement utilisés pour transmettre des données entre ordinateurs via. réseau téléphonique commuté usage public (RTC, GTSN - Réseau téléphonique général commuté)

Un rôle important dans l'interaction des DTE et des DCE est joué par leur interface, qui se compose de circuits entrants/sortants dans les DTE et DCE, de connecteurs et de câbles de connexion. Le terme est également souvent utilisé dans la littérature et les normes nationales. articulation

La connexion entre DTE et DCE s'effectue via l'un des joints de type C2. Lorsque le DCE est connecté à un canal de communication ou à un support de distribution, l'un des joints de type C1 est utilisé.

1. 2. Canaux de communication

1. 2. 1. Chaînes analogiques et numériques

Sous canal de communication comprendre l'ensemble du support de distribution et des moyens techniques de transmission entre deux interfaces de canal ou joints de type C1 (voir Fig. 1-1). Pour cette raison, le joint C1 est souvent appelé joint en canal.

Selon le type de signaux transmis, on distingue deux grandes classes de canaux de communication : numériques et analogiques.

Un canal numérique est un chemin binaire avec un signal numérique (impulsionnel) à l'entrée et à la sortie du canal. Un signal continu est reçu à l'entrée du canal analogique et un signal continu est également retiré de sa sortie (Fig. 1). 2) Comme on le sait, les signaux sont caractérisés par la forme de leur représentation

Figure 1 2 Canaux de transmission numériques et analogiques

Les paramètres du signal peuvent être continus ou prendre uniquement des valeurs discrètes. Les signaux peuvent contenir des informations soit à chaque instant (continu dans le temps, signaux analogiques), ou seulement à certains moments discrets (signaux numériques, discrets, impulsionnels).

Les canaux numériques incluent les systèmes PCM, RNIS, les canaux T1/E1 et bien d'autres. Les SPD nouvellement créés tentent d'être construits sur la base de chaînes numériques, qui présentent un certain nombre d'avantages par rapport aux chaînes analogiques.

Les canaux analogiques sont les plus courants en raison de leur longue histoire de développement et de leur facilité de mise en œuvre. Un exemple typique de canal analogique est un canal à fréquence vocale (VFC), ainsi que des chemins de groupe comportant 12, 60 canaux à fréquence vocale ou plus. Un circuit téléphonique PSTN comprend généralement de nombreux commutateurs, répartiteurs, modulateurs de groupe et démodulateurs. Pour le PSTN, ce canal (son itinéraire physique et un certain nombre de paramètres) changera à chaque prochain appel.

Lors de la transmission de données, il doit y avoir un dispositif à l'entrée du canal analogique qui convertit les données numériques provenant du DTE en signaux analogiques envoyés au canal. Le récepteur doit contenir un dispositif qui reconvertit les signaux continus reçus en données numériques. Ces appareils sont des modems. De même, lorsqu'elles sont transmises sur des canaux numériques, les données du DTE doivent être converties sous la forme acceptée pour ce canal particulier. Cette conversion est réalisée par des modems numériques, très souvent appelés adaptateurs RNIS, adaptateurs de canal E1/T1, pilotes de ligne, etc. (selon le type spécifique de canal ou de support de transmission).

Le terme modem est largement utilisé. Cela n'implique pas nécessairement une quelconque modulation, mais indique simplement certaines opérations de conversion des signaux provenant du DTE pour leur transmission ultérieure sur le canal utilisé. Ainsi, dans au sens large Les termes modem et équipement de liaison de données (DCE) sont synonymes.

1. 2. 2. Canaux commutés et dédiés

Les canaux commutés sont fournis aux consommateurs pendant toute la durée de la connexion, sur leur demande (appel). Ces canaux contiennent essentiellement des équipements de commutation centraux téléphoniques(PBX). Les téléphones conventionnels utilisent des circuits PSTN. De plus, les circuits commutés fournissent réseau numérique avec intégration de services(RNIS - Réseau Numérique à Intégration de Services).

Les canaux dédiés (loués) sont loués auprès des compagnies de téléphone ou (très rarement) installés par l'organisation elle-même. Ces canaux sont fondamentalement point à point. Leur qualité est généralement supérieure à celle des canaux commutés en raison du manque d'influence des équipements de commutation du central téléphonique.

1. 2. 3. Canaux à deux et quatre fils

En règle générale, les canaux ont une terminaison à deux ou quatre fils. Par souci de concision, ils sont appelés respectivement à deux fils et à quatre fils.

Les canaux à quatre fils fournissent deux fils pour transmettre un signal et deux fils supplémentaires pour la réception. L'avantage de ces canaux est pratiquement absence totale influence des signaux transmis en sens inverse.

Les canaux à deux fils permettent d'utiliser deux fils pour transmettre et recevoir des signaux. De tels canaux vous permettent d'économiser sur le coût des câbles, mais nécessitent un équipement de formation de canal et un équipement utilisateur plus complexes. Les canaux bifilaires nécessitent de résoudre le problème de la séparation des signaux reçus et transmis. Ce découplage est réalisé à l'aide de systèmes différentiels qui assurent l'atténuation nécessaire dans des sens de transmission opposés. L'imperfection des systèmes différentiels (et rien n'est idéal) conduit à des distorsions des caractéristiques amplitude-fréquence et phase-fréquence du canal et à des interférences spécifiques sous forme de signal d'écho.

1. 3. Modèle OSI à sept couches

Pour interagir, les gens utilisent langue commune. S'il n'est pas possible de se parler directement, des moyens auxiliaires sont utilisés pour transmettre des messages. L’un de ces moyens est le système postal (Fig. 1. 3). Dans sa composition, on distingue certains niveaux fonctionnels, par exemple le niveau de collecte et de livraison des lettres des boîtes aux lettres vers les centres de communication postale les plus proches et en sens inverse, le niveau de tri des lettres dans nœuds de transit, etc. d. Diverses normes adoptées dans le service postal concernant la taille des enveloppes, la procédure d'enregistrement des adresses, etc. permettent d'envoyer et de recevoir de la correspondance depuis presque n'importe où dans le monde.

Une situation similaire se présente dans le domaine des communications électroniques, où le marché des ordinateurs, des équipements de communication, des systèmes et des réseaux d'information est particulièrement vaste et varié. Pour cette raison, la création de systèmes d'information modernes est impossible sans l'utilisation approches communes au cours de leur élaboration, sans unifier les caractéristiques et les paramètres de leurs composants constitutifs.

La base théorique des réseaux d'information modernes est déterminée par le modèle de référence de base de l'interconnexion des systèmes ouverts (OSI - Interconnexion des systèmes ouverts) Organisation internationale de normalisation (ISO - Organisation internationale de normalisation). Il est décrit par la norme ISO 7498. Le modèle est une norme internationale pour la transmission de données. D'après la référence

Tableau 1. 1. Fonctions des niveaux du modèle d'interaction des systèmes ouverts

Interface physique avec canal de transmission de données ; protocoles de modulation de bits et de codage de ligne 1).

Le modèle d'interaction OSI identifie sept niveaux qui forment la zone d'interaction des systèmes ouverts (Tableau 1. L'idée principale de ce modèle est que chaque niveau se voit attribuer un rôle spécifique. Merci à cela La transmission des données est divisée en tâches spécifiques distinctes. Les fonctions d'un niveau, selon son numéro, peuvent être assurées par un logiciel, un matériel ou un micrologiciel. En règle générale, la mise en œuvre de fonctions de niveaux supérieurs est de nature logicielle ; les fonctions des niveaux canal et réseau peuvent être exécutées à la fois de manière logicielle et matérielle. La couche physique est généralement implémentée dans le matériel.

Chaque niveau est défini par un groupe de normes qui comprennent deux spécifications : protocole et prévu pour un niveau supérieur service. Un protocole désigne un ensemble de règles et de formats qui définissent l'interaction des objets au même niveau du modèle.

La couche application est la plus proche de l’utilisateur. Sa tâche principale est de fournir des informations déjà traitées (acceptées). Ceci est généralement géré par un logiciel d'application système et utilisateur, tel qu'un programme de terminal. Lors du transfert d'informations entre différents systèmes informatiques, la même représentation codée des caractères alphanumériques utilisée doit être utilisée. En d’autres termes, les programmes d’application des utilisateurs en interaction doivent fonctionner avec les mêmes tables de codes. Le nombre de caractères représentés dans le code dépend du nombre de bits utilisés dans le code, c'est-à-dire de la base du code. Les codes les plus utilisés sont ceux indiqués dans le tableau. 1. 2.

Riz. 13. Niveaux fonctionnels du système postal

Tableau 1. 2. Principales caractéristiques des codes de caractères courants

Diverses extensions nationales des codes répertoriés sont souvent utilisées, par exemple les codages cyrilliques principaux et alternatifs pour le code ASCII. Dans ce cas, la base de code est portée à 8 bits.

Les fonctions des modems modernes appartiennent aux niveaux les plus « éloignés » de l'utilisateur - physique et canal.

1. 3. 1. Couche physique

Ce niveau définit les interfaces du système avec le canal de communication, à savoir les paramètres mécaniques, électriques, fonctionnels et procéduraux de la connexion. La couche physique décrit également les procédures de transmission et de réception des signaux vers le canal. Il est conçu pour transporter un flux de signaux binaires (une séquence de bits) sous une forme adaptée à la transmission sur le support physique particulier utilisé. Un tel support de transmission physique peut être un canal à fréquence vocale, une ligne filaire de connexion, un canal radio ou autre chose.

La couche physique remplit trois fonctions principales : établir et libérer les connexions ; conversion de signal et implémentation d'interface.

Établir et libérer une connexion

Lors de l'utilisation de canaux commutés au niveau physique, il est nécessaire d'effectuer une connexion préalable des systèmes en interaction et leur déconnexion ultérieure. Lors de l'utilisation de canaux dédiés (loués), cette procédure est simplifiée, puisque les canaux sont affectés en permanence aux directions de communication correspondantes. Dans ce dernier cas, l'échange de données entre systèmes ne disposant pas de connexions directes est organisé par commutation de flux, de messages ou de paquets de données via des systèmes intermédiaires en interaction (nœuds). Cependant, les fonctions d'une telle commutation sont remplies depuis plus de niveaux élevés et n'ont rien à voir avec le niveau physique.

En plus de la connexion physique, les modems en interaction peuvent également « se mettre d'accord » sur un mode de fonctionnement qui leur convient à tous les deux, c'est-à-dire la méthode de modulation, la vitesse de transmission, les modes de correction d'erreurs et de compression des données, etc. d. Une fois la connexion établie, le contrôle est transféré à une couche de liaison de données supérieure.

Conversion de signaux

Pour faire correspondre la séquence de bits transmis avec les paramètres du canal analogique ou numérique utilisé, il est nécessaire de les convertir respectivement en signal analogique ou discret. Ce groupe de fonctions comprend des procédures qui mettent en œuvre l'interface avec un canal de communication physique (analogique ou numérique). Cette jonction est souvent appelée interface dépendante de l'environnement et il peut correspondre à l'un des joints de canal invité C1. Des exemples de tels joints C1 peuvent être : S1-TF (GOST 23504-79, 25007-81, 26557-85) - pour les canaux PSTN, S1-TC (GOST 23475-79, 23504-79, 23578-79, 25007-81 , 26557-85) - pour les canaux de fréquence vocale dédiés, S1-TG (GOST 22937-78) - pour les canaux de communication télégraphique, S1-ShP (GOST 24174-80, 25007-81, 26557-85) - pour les canaux primaires à large bande, S1 -FL (GOST 24174-80, 26532-85) - pour les lignes de communication physiques, S1-AK - pour le couplage acoustique du DCE avec un canal de communication et plusieurs autres.

La fonction de conversion du signal est la fonction la plus importante des modems. Pour cette raison, les premiers modems, qui n'avaient pas de capacités intellectuelles et n'effectuaient pas de compression matérielle ni de correction d'erreurs, étaient souvent appelés dispositifs de conversion de signal(OUPS).

Implémentation de l'interface

La mise en œuvre de l'interface entre DTE et DCE est la troisième la fonction la plus importante niveau physique. Les interfaces de ce type sont réglementées par des recommandations et des normes pertinentes, parmi lesquelles figurent notamment V. 24, RS-232, RS-449, RS-422A, RS-423A, V. 35 et autres. De telles interfaces sont définies par les GOST nationaux comme des joints de convertisseur C2 ou carrefours indépendants de l’environnement.

Les normes et recommandations des interfaces ETTD-ETCD définissent les caractéristiques générales (vitesse et séquence de transmission), les caractéristiques fonctionnelles et procédurales (nomenclature, catégorie des circuits d'interface, règles de leur interaction) ; caractéristiques électriques (valeurs de tension, de courant et de résistance) et mécaniques (dimensions, répartition des contacts dans les circuits).

Au niveau physique, une certaine classe de défauts est diagnostiquée, par exemple les ruptures de fil, les pannes de courant, les pertes de contact mécanique, etc. p.

Un profil de protocole typique lors de l'utilisation d'un modem qui prend en charge uniquement les fonctions de couche physique est illustré à la Fig. 1. 4. Dans ce cas, on suppose que l'ordinateur (DTE) est connecté au modem (DCE) via l'interface RS-232 et que le modem utilise le protocole de modulation V. 21.

Figure 1 4 Profil de protocole pour un modem avec fonctions de couche physique uniquement

L'immunité au bruit d'un canal de communication composé de deux modems et du support de transmission entre eux est limitée et ne répond généralement pas aux exigences de fiabilité des données transmises. Pour cette raison, la couche physique est considérée comme un système peu fiable. Le problème de la correction des bits déformés dans le canal de transmission est résolu à des niveaux supérieurs, notamment au niveau de la liaison de données.

1. 3. 2. Couche de liaison

La couche liaison de données est souvent appelée couche de contrôle de liaison de données. Les outils de ce niveau implémentent les fonctions principales suivantes.

> formation de blocs de données d'une certaine taille à partir de la séquence de bits transmise pour leur placement ultérieur dans le champ d'information des trames transmises sur le canal,

> encoder le contenu de la trame avec un code résistant aux erreurs (généralement avec détection d'erreurs) afin d'augmenter la fiabilité de la transmission des données,

> restauration de la séquence de données originale côté réception,

> assurer un transfert de données indépendant du code afin de fournir à l'utilisateur (ou aux processus d'application) la possibilité de sélectionner arbitrairement un code de présentation des données ;

> le contrôle du flux de données au niveau du canal, c'est-à-dire le débit auquel il est émis vers l'ETTD du destinataire ;

> suppression des conséquences de pertes, distorsions ou duplications de trames transmises dans le canal.

L'ISO recommande HDLC comme norme pour les protocoles de couche 2. (Contrôle de liaison de données de haut niveau). Il est devenu extrêmement répandu dans le monde des télécommunications. Sur la base du protocole HDLC, de nombreux autres ont été développés, qui constituent essentiellement une adaptation et une simplification d'un certain nombre de ses capacités par rapport à un domaine d'application spécifique. Ce sous-ensemble de HDLC inclut les protocoles SDLC couramment utilisés (Contrôle de liaison de données synchrone), GENOUX (Procédure d'accès au lien) LAPB (Procédure d'accès au lien équilibrée), LAPD (Procédure d'accès au lien canal D), LAPM (Procédure d'accès au lien pour les modems), SARL (Réseau de Liaison Logique), LAPX (Extension de procédure d'accès au lien) et un certain nombre d'autres. Par exemple, les protocoles LAPB et LAPD sont utilisés dans les réseaux numériques RNIS (Réseau numérique à intégration de services) LAPM est la base de la norme de correction d'erreur V. 42, LAPX est une variante semi-duplex de HDLC et est utilisé dans les réseaux et systèmes de terminaux fonctionnant selon la norme Teletex et le protocole LLC. (Contrôle logique de lien) implémenté dans presque tous les réseaux multi-accès (par exemple, les réseaux sans fil réseaux locaux). Sur la fig. 1. La figure 5 montre la famille de protocoles HDLC et ses domaines d'application.

Riz. 1. 5. Famille de protocoles HDLC

Figure 1 6. Profil de protocole pour modem avec fonctions de couche physique et liaison

Un profil de protocole possible pour un modem prenant en charge les fonctions des couches physique et liaison de données est présenté dans la Fig. 1. 6. On pense que l'ordinateur se connecte au modem via l'interface RS-232, et le modem implémente déjà le protocole de modulation V 34 et la correction des erreurs matérielles selon la norme V 42

Riz. 1 7 Profil de protocole pour DCE avec accès multiple

Dans certains réseaux basés sur des liaisons point à multipoint, le signal reçu par chaque DCE est la somme des signaux transmis par un certain nombre d'autres DCE. Les liaisons de ces réseaux sont appelées liaisons multi-accès ou liaisons mono, et les réseaux. eux-mêmes sont appelés réseaux multi-accès. Ces réseaux comprennent certains réseaux satellitaires, les réseaux terrestres de radiocommunication par paquets et les réseaux locaux filaires et sans fil.

Les couches correspondantes du modèle OSI lors de la transmission en mode d'accès multiple sont quelque peu différentes de celles utilisées dans les liaisons point à point. La deuxième couche doit fournir aux couches supérieures un canal virtuel pour une transmission de paquets sans erreur, et la couche physique doit fournir le chemin binaire. Il est nécessaire de disposer d'une couche intermédiaire pour gérer la liaison multi-accès afin que chaque DCE puisse transmettre des trames sans conflits constants avec d'autres DCE. Cette couche est appelée couche de contrôle d'accès au média MAC. (Contrôle d'accès moyen). Il est généralement considéré comme le premier sous-niveau du niveau 2, c'est-à-dire c'est à dire niveau 2. 1. La couche de liaison traditionnelle dans ce cas se transforme en couche de contrôle de canal logique LLC (Contrôle de lien logique) et est le sous-niveau 2. 2. Sur la fig. 1. La figure 7 montre l'interconnexion de la deuxième couche et des sous-couches LLC et MAC.

1. 4. Télécopie

1. 4. 1. Envoi d'une image de fax

La communication par télécopie est un type de communication documentaire conçu pour transmettre non seulement le contenu, mais également l'apparence du document lui-même. L'essence de la méthode de transmission par télécopie réside dans le fait que l'image transmise (originale) est divisée en zones élémentaires distinctes, qui sont numérisées à une vitesse de balayage de 60, 90, 120, 180 ou 240 lignes/min. Le signal de luminosité, proportionnel à la réflectance de ces plots élémentaires, est converti sous forme numérique et transmis sur un canal de communication en utilisant l'une ou l'autre méthode de modulation. Côté réception, ces signaux sont convertis en éléments d'image et reproduits (enregistrés) sur le formulaire de réception.

Le schéma fonctionnel de la communication par fax est illustré à la Fig. 1. 8. L'image (originale) à transmettre est numérisée avec un point lumineux de la taille requise. Le spot est formé d'un système optique lumineux contenant une source lumineuse et un dispositif optique. Le déplacement de la tache le long de la surface de l'original est effectué par un dispositif d'étalement (RU). Partie flux lumineux, incident sur la zone élémentaire de l'original, est réfléchi et fourni à un convertisseur photoélectrique (PC), dans lequel il est converti en un signal vidéo électrique. L'amplitude du signal vidéo à la sortie du photoconvertisseur est proportionnelle à l'ampleur du flux lumineux réfléchi. Ensuite, le signal vidéo entre dans l'entrée d'un convertisseur analogique-numérique (ADC), où il est converti en code numérique. À partir de la sortie de l'ADC, le code numérique est transmis à l'entrée d'un dispositif de conversion de signal (SCD), c'est-à-dire un modulateur, où, grâce à l'utilisation de l'un des protocoles de modulation, le spectre du signal vidéo numérique est transférée vers la gamme de fréquences du canal de communication utilisé.

Riz. 1. 8. Schéma fonctionnel de la communication par fax

Du côté réception, le signal modulé provenant du canal de communication entre séquentiellement dans l'UPS et le DAC pour la démodulation et la conversion numérique-analogique, respectivement. Ensuite, le signal vidéo entre dans le dispositif de reproduction (RD), où, sous l'action du dispositif d'alésage, une copie de l'image transmise est reproduite sur le formulaire. Le processus d'obtention de la copie finale du fax, l'inverse du processus de numérisation, est appelé réplication. Pour assurer la synchronisation et les balayages en phase, des dispositifs de synchronisation (SD) sont utilisés côté émission et réception.

Ainsi, un télécopieur (fax) est très similaire à un photocopieur, dans lequel l'original et la copie sont séparés par plusieurs kilomètres.

Les modems fax modernes incluent tous les composants des télécopieurs, à l'exception des appareils de numérisation et de reproduction. Ils « savent comment » communiquer avec les fax ordinaires, et les informations reçues sur l'image transmise sont envoyées à un ordinateur, où le programme de fax est converti dans l'un des formats graphiques courants. A l'avenir, le document ainsi obtenu pourra être édité, imprimé ou envoyé à un autre correspondant disposant d'un télécopieur ou d'un ordinateur avec modem fax.

1. 4. 2. Normes de télécopie

Selon les recommandations Secteurs de normalisation de l'Union internationale des télécommunications(UIT-T - Union internationale des télécommunications - Télécommunications) Selon le type de modulation utilisé, les fax se distinguent en quatre groupes. Les premières normes de télécopie, classées dans le groupe 1, étaient basées sur la méthode analogique de transmission d'informations. Les fax du groupe 1 transmettaient une page de texte en 6 minutes. Les normes du groupe 2 ont amélioré cette technologie pour augmenter la vitesse de transmission, entraînant une réduction du temps de transmission par page à 3 minutes.

La norme de télécopie du groupe 3 a été définie à l'origine par la recommandation T de l'UIT-T. 4 1980. Cette norme a été rééditée deux fois, d'abord en 1984 et de nouveau en 1988. La modification de 1990 de cette norme a adopté les schémas de codage développés pour les télécopieurs du groupe 4, ainsi que les débits binaires plus élevés définis par les normes V. I 7, V. 29 et V. 33. La différence radicale entre les télécopieurs du groupe 3 et les modèles antérieurs réside dans la méthode de transmission entièrement numérique, avec des vitesses allant jusqu'à 14 400 bps. En conséquence, grâce à la compression des données, un fax du groupe 3 transmet une page en 30 à 60 secondes. Lorsque la qualité de la communication se détériore, les fax du groupe 3 passent en mode d'urgence, ralentissant la vitesse de transmission. Selon la norme Groupe 3, deux niveaux de résolution sont possibles : standard, fournissant 1728 points horizontalement et 100 dpi verticalement ; et élevé, doublant le nombre de points verticaux, ce qui donne une résolution de 200x200 dpi et divise par deux la vitesse.

Les télécopieurs des trois premiers groupes se concentrent sur l'utilisation des canaux téléphoniques analogiques PSTN. En 1984, l'UIT-T a adopté la norme du groupe 4, qui offre des résolutions allant jusqu'à 400 x 400 dpi et une vitesse accrue aux résolutions inférieures. Les fax du groupe 4 offrent une résolution de très haute qualité. Cependant, ils nécessitent les liaisons à haut débit que les réseaux RNIS peuvent fournir et ne peuvent pas fonctionner sur des liaisons PSTN.

Presque tous les fax actuellement vendus sont basés sur la norme Groupe 3 Fig. 1. La figure 8 illustre le fonctionnement de tels fax.

1. 5. Contrôle du flux

1. 5. 1. Nécessité d’un contrôle des flux

Dans tout système ou réseau de transmission de données, des situations surviennent lorsque la charge entrant dans le réseau dépasse la capacité de le desservir. Dans ce cas, si aucune mesure n'est prise pour limiter les données entrantes (graphiques), la taille des files d'attente sur les lignes du réseau va croître sans limite et finira par dépasser la taille des buffers des moyens de communication correspondants. Lorsque cela se produit, les unités de données (messages, paquets, trames, blocs, octets, caractères) arrivant aux nœuds pour lesquels il n'y a pas d'espace tampon libre seront rejetées puis retransmises. Le résultat est un effet lorsque, à mesure que la charge entrante augmente, le débit réel diminue et les délais de transmission deviennent extrêmement élevés.

Les moyens de lutter contre de telles situations sont des méthodes de contrôle de flux, dont l'essence est de limiter le trafic entrant pour éviter les surcharges.

Un circuit de contrôle de flux peut être nécessaire sur une liaison de transmission entre deux utilisateurs ( couche de transport), entre deux nœuds de réseau (couche réseau), entre deux ETCD voisins échangeant des données sur un canal logique (couche liaison de données), ainsi qu'entre un équipement terminal et un équipement de liaison de données interagissant sur l'une des interfaces ETTD-ETCD (couche physique) .

Les schémas de contrôle de flux de la couche transport sont implémentés dans les protocoles de transfert de fichiers tels que ZModem ; schémas de contrôle de flux de couche réseau - dans le cadre des protocoles X. 25 et TCP/IP ; Circuits de contrôle de flux de couche liaison - dans le cadre de protocoles d'assurance tels que MNP4, V. 42 ; Le contrôle de flux au niveau de la couche physique est implémenté dans l'ensemble de fonctions des interfaces correspondantes, telles que RS-232. Les trois niveaux de circuits de contrôle répertoriés sont directement liés au matériel et aux logiciels des modems, et leurs implémentations spécifiques seront discutées dans les sections pertinentes du livre.

1. 5. 2. Méthode de fenêtre

Considérons une classe de méthodes de contrôle de flux souvent utilisées par les protocoles de liaison, de réseau et de transport appelées contrôle de flux fenêtré. Une fenêtre est définie comme le plus grand nombre d'unités d'informations pouvant rester sans accusé de réception dans un sens de transmission donné.

Lors de la transmission entre l'émetteur et le récepteur, le fenêtrage est utilisé si une limite supérieure est fixée sur le nombre d'unités de données qui ont déjà été transmises par l'émetteur, mais pour lesquelles un accusé de réception n'a pas encore été reçu du récepteur. Limite supérieure, spécifiée sous la forme d'un entier positif et correspond à la fenêtre ou à la taille de la fenêtre. Le récepteur informe l'émetteur qu'il a reçu une unité de données en envoyant un message spécial au récepteur (Fig. 1. 9). Ce message appelé accusé de réception, autorisation ou reçu. La confirmation peut être positive - ASC (ACKconnaissance) signalant la réception réussie de l'unité d'information correspondante, et négatif - NAK (Reconnaissance négative), indiquant que la donnée attendue n’a pas été reçue. Après avoir reçu le reçu, l'émetteur peut transmettre une autre unité de données au récepteur. Le nombre de reçus utilisés ne doit pas dépasser la taille de la fenêtre.

Riz. 1. 9. Contrôle de flux fenêtré

Les reçus sont soit contenus dans des dossiers de contrôle spéciaux, soit ajoutés aux dossiers d'information réguliers. Le contrôle de flux est utilisé lors de la transmission sur un canal virtuel, un groupe de canaux virtuels ; l'ensemble du flux de paquets se produisant dans une fenêtre et adressé à un autre nœud peut être contrôlé. L'émetteur et le récepteur peuvent être deux nœuds de réseau ou un terminal utilisateur et un nœud d'entrée du réseau de communication. Les unités de données dans une fenêtre peuvent être des messages, des paquets, des trames ou des caractères.

Il existe deux stratégies : le contrôle de fenêtre de bout en bout et le contrôle basé sur les nœuds. La première stratégie fait référence au contrôle du flux entre les nœuds d'entrée et de sortie d'un réseau pour certains processus de transfert et est souvent mise en œuvre dans le cadre des protocoles de transfert de fichiers. La deuxième stratégie concerne le contrôle de flux entre chaque paire de nœuds série et est mise en œuvre dans le cadre de protocoles de couche liaison tels que SDLC, HDLC, LAPB, LAPD, LAPM et autres.

1. 6. Classification des modems

Il n'existe pas de classification stricte des modems et, probablement, ne peut pas exister en raison de la grande diversité des modems eux-mêmes ainsi que des domaines d'application et des modes de fonctionnement. Néanmoins, il est possible d'identifier un certain nombre de signes permettant d'effectuer classement conditionnel. Ces caractéristiques ou critères de classification comprennent les éléments suivants : champ d'application ;

objectif fonctionnel; type de canal utilisé ; conception; prise en charge des protocoles de modulation, de correction d'erreurs et de compression données. De nombreuses caractéristiques techniques plus détaillées peuvent être identifiées, telles que la méthode de modulation utilisée, l'interface avec le DTE, etc.

1. 6. 1. Par domaine d'application

Les modems modernes peuvent être divisés en plusieurs groupes :

> pour les canaux téléphoniques commutés ;

> pour les canaux téléphoniques dédiés (loués) ;

> pour les lignes réseau physiques :

Modems niveau bas(pilotes de ligne) ou modems sur courtes distances (modems courte portée)",

- modems bande de base (. modems bande de base);

> pour les systèmes de transmission numérique (CSU/DSU) ;

> pour les systèmes de communication cellulaire ;

> pour les réseaux de radiocommunication par paquets ;

> pour les réseaux radio locaux.

La grande majorité des modems produits sont destinés à être utilisés sur des canaux téléphoniques commutés. Ces modems doivent être capables de fonctionner avec des centraux téléphoniques automatiques (PBX), de distinguer leurs signaux et de transmettre leurs propres signaux de numérotation.

La principale différence entre les modems à ligne physique et les autres types de modems est que la bande passante des lignes physiques n'est pas limitée à 3. 1 kHz, typique des canaux téléphoniques. Cependant, la bande passante ligne physique est également limitée et dépend principalement du type de support physique (paire torsadée blindée et non blindée, câble coaxial, etc.) et de sa longueur.

Du point de vue des signaux utilisés pour la transmission, les modems pour lignes physiques peuvent être divisés en modems bas niveau(pilotes de ligne) utilisant des signaux numériques, et modems du "baseband" (baseband), qui utilisent des méthodes de modulation similaires à celles utilisées dans les modems pour les canaux téléphoniques.

Les modems du premier groupe utilisent généralement des méthodes numériques de transmission bi-impulsions, qui permettent de générer des signaux impulsionnels sans composante constante et occupent souvent une bande de fréquences plus étroite que la séquence numérique d'origine.

Les modems du deuxième groupe utilisent souvent différents types modulation d'amplitude en quadrature, permettant de réduire radicalement le besoin bande de fréquence pour la transmission. En conséquence, sur des lignes physiques identiques, ces modems peuvent atteindre des vitesses de transmission allant jusqu'à 100 Kbps, alors que les modems de bas niveau n'en fournissent que 19. 2 Kbit/s.

Les modems destinés aux systèmes de transmission numérique ressemblent aux modems de bas niveau. Cependant, contrairement à eux, ils assurent la connexion aux canaux numériques standards, tels que E1/T1 ou RNIS, et prennent en charge les fonctions des interfaces de canal correspondantes.

Les modems pour systèmes de communication cellulaire se distinguent par leur conception compacte et leur prise en charge de protocoles spéciaux de modulation et de correction d'erreurs, qui permettent une transmission de données efficace dans des conditions de canaux cellulaires avec un niveau élevé d'interférences et des paramètres en constante évolution. Parmi ces protocoles, on distingue ZyCELL, ETC et MNP10.

Les modems radio par paquets sont conçus pour transmettre des données sur un canal radio entre utilisateurs mobiles. Dans ce cas, plusieurs modems radio utilisent le même canal radio en mode d'accès multiple, par exemple, accès multiple à détection de porteuse, conformément à l'ITU-T AX. 25. Le canal radio est proche dans ses caractéristiques du canal téléphonique et est organisé à partir de stations de radio standards accordées sur la même fréquence dans la gamme VHF ou HF. Le modem radio par paquets met en œuvre des techniques de modulation et d'accès multiple.

Les réseaux radio locaux constituent une technologie de réseau prometteuse et en pleine croissance qui complète les réseaux locaux ordinaires. Leur élément clé est constitué de modems radio spécialisés (adaptateurs de réseau radio local). Contrairement aux modems radio par paquets mentionnés précédemment, ces modems assurent la transmission de données sur de courtes distances (jusqu'à 300 m) avec grande vitesse(2-10 Mbit/s), comparable à la vitesse de transmission des réseaux locaux filaires. De plus, les modems radio des réseaux radio locaux fonctionnent dans une certaine gamme de fréquences en utilisant des signaux forme complexe, tels que des signaux avec réglage pseudo-aléatoire de la fréquence de fonctionnement.

1. 6. 2. Par mode de transmission

Sur la base de la méthode de transmission, les modems sont divisés en asynchrones et synchrones. Lorsqu'on parle de méthodes de transmission synchrone ou asynchrone, on entend généralement la transmission sur un canal de communication entre modems. Toutefois, la transmission sur l'interface DTE-DCE peut également être synchrone ou asynchrone. Le modem peut fonctionner avec un ordinateur en mode asynchrone et simultanément avec un modem distant - en mode synchrone ou vice versa. Dans ce cas, on dit parfois que le modem synchrone-asynchrone ou il fonctionne en mode synchrone-asynchrone.

En règle générale, la synchronisation est mise en œuvre de deux manières, en fonction du fonctionnement des horloges de l'émetteur et du récepteur :

indépendamment les uns des autres (de manière asynchrone) ou de concert (de manière synchrone). Si Étant donné que les données transmises sont composées d'une séquence de caractères individuels, alors, en règle générale, chaque caractère est transmis indépendamment des autres et le destinataire est synchronisé au début de chaque caractère reçu. Pour ce type de communication, une transmission asynchrone est généralement utilisée. Si les données transmises forment une séquence continue de caractères ou d'octets, les générateurs d'horloge de l'émetteur et du récepteur doivent être synchronisés sur une longue période. Dans ce cas, une transmission synchrone est utilisée.

Le mode de transmission asynchrone est principalement utilisé lorsque les données transmises sont générées à des moments aléatoires, par exemple par l'utilisateur. Dans une telle transmission, l'appareil récepteur doit se ré-horloger au début de chaque caractère reçu. Pour ce faire, chaque caractère transmis est encadré par un bit de départ supplémentaire et un ou plusieurs bits de stop. Ce mode asynchrone est souvent utilisé lors de la transmission de données via l'interface DTE-DCE. Lors de la transmission de données sur un canal de communication, les possibilités d'utilisation du mode de transmission asynchrone sont largement limitées par sa faible efficacité et la nécessité d'utiliser des méthodes de modulation simples, telles que l'amplitude et la fréquence. Des méthodes de modulation plus avancées, telles que OFM, QAM, etc., nécessitent de maintenir un synchronisme constant des générateurs d'horloge de référence de l'émetteur et du récepteur.

Dans la méthode de transmission synchrone, un grand nombre de caractères ou d'octets sont combinés en blocs ou trames séparés. La trame entière est transmise sous la forme d'une seule chaîne de bits sans aucun délai entre les éléments de huit bits. Pour que l'appareil récepteur puisse fournir différents niveaux synchronisation, les conditions suivantes doivent être remplies.

> La séquence de bits transmise ne doit pas contenir de longues séquences de zéros ou de uns afin que l'appareil récepteur puisse attribuer de manière stable la fréquence d'horloge de synchronisation.

> Chaque trame doit avoir des séquences réservées de bits ou de symboles marquant son début et sa fin.

Il existe deux méthodes alternatives pour organiser une communication synchrone : orientée caractères ou octets et orientée bits. La différence entre les deux réside dans la façon dont le début et la fin de l’image sont déterminés. Avec la méthode basée sur les bits, le destinataire peut déterminer la fin de la trame avec une précision d'un seul bit, plutôt qu'un octet (caractère).

En plus de la transmission de données à haut débit sur des canaux physiques, le mode synchrone est souvent utilisé pour la transmission via l'interface DTE - DCE. Dans ce cas, des circuits d'interface supplémentaires sont utilisés pour la synchronisation, à travers lesquels un signal d'horloge est transmis de l'expéditeur au destinataire.

1. 6. 3. Par capacités intellectuelles

Les modems peuvent être classés selon leurs capacités intellectuelles :

sans système de contrôle ;

> prendre en charge un ensemble de commandes AT ;

> avec prise en charge des commandes V. 25bis ;

> avec un système de commande propriétaire ;

> prise en charge des protocoles de gestion de réseau.

La plupart des modems modernes sont équipés d'un large éventail de fonctionnalités intelligentes. La norme de facto est devenue un ensemble de commandes AT, développées autrefois par Hayes, qui permettent à l'utilisateur ou au processus d'application de contrôler entièrement les caractéristiques du modem et les paramètres de communication. Pour cette raison, les modems prenant en charge les commandes AT sont appelés modems compatibles Hayes. Il convient de noter que les commandes AT prennent en charge non seulement les modems PSTN, mais également les modems paquets radio, les adaptateurs RNIS externes et un certain nombre d'autres modems ayant des applications plus restreintes.

L'ensemble de commandes le plus courant qui vous permet de contrôler l'établissement de la connexion et les modes d'appel automatique sont les commandes de recommandation ITU-T V. 25bis.

Les modems spécialisés à usage industriel disposent souvent d'un système de commande propriétaire différent du jeu de commandes AT. La raison en est grande différence dans les modes de fonctionnement et les fonctions exécutées entre les modems largement utilisés et les modems industriels (réseau).

Les modems industriels prennent souvent en charge le protocole de gestion de réseau SMNP (Protocole réseau Simple Manager), permettant à l'administrateur de gérer les éléments du réseau (y compris les modems) depuis un terminal distant.

1. 6. 4. Par conception

Les modems sont classés selon leur conception :

> externe ;

> interne ;

> portatifs ;

> groupe.

Les modems externes sont des appareils autonomes qui se connectent à un ordinateur ou à un autre DTE via l'une des interfaces DTE-DCE standard. Un modem interne est une carte d'extension qui s'insère dans l'emplacement correspondant de l'ordinateur. Chaque option de conception présente ses propres avantages et inconvénients, qui seront discutés ci-dessous.

Les modems portables sont conçus pour être utilisés par les utilisateurs mobiles conjointement avec des ordinateurs portables. Ils sont de petite taille et à un prix élevé. En règle générale, leurs fonctionnalités ne sont pas inférieures à celles des modems complets. Les modems portables sont souvent équipés d'une interface PCMCIA.

Les modems de groupe sont un ensemble de modems individuels combinés en une unité commune et disposant d'une alimentation électrique, de dispositifs de contrôle et d'affichage communs. Un modem séparé d'un modem de groupe est une carte avec un connecteur installé dans l'unité et est conçu pour un ou un petit nombre de canaux.

1. 6. 5. Pour prendre en charge les protocoles internationaux et propriétaires

Les modems peuvent également être classés selon les protocoles qu'ils mettent en œuvre. Tous les protocoles régulant certains aspects du fonctionnement des modems peuvent être classés en deux grands groupes :

international et de marque.

Les protocoles de niveau international sont élaborés sous les auspices de l'UIT-T et adoptés par celle-ci sous forme de recommandations (anciennement l'UIT-T s'appelait Comité consultatif international de téléphonie et télégraphe - CCITT, abréviation internationale - CCITT). Toutes les recommandations de l'UIT-T concernant les modems appartiennent à la série V. Les protocoles propriétaires sont développés par des sociétés de modems individuelles afin de surpasser la concurrence. Souvent, les protocoles propriétaires deviennent de facto des protocoles standards et sont adoptés en partie ou en totalité sous forme de recommandations de l'UIT-T, comme cela s'est produit avec un certain nombre de protocoles Microcom. Des sociétés aussi connues que AT&T, Motorolla et U. développent activement de nouveaux protocoles et normes. S. Robotique, ZyXEL et autres.

D'un point de vue fonctionnel, les protocoles de modem peuvent être divisés dans les groupes suivants :

> Protocoles qui définissent les normes d'interaction entre le modem et le canal de communication (V. 2, V. 25) :

> Protocoles régissant la connexion et algorithmes d'interaction entre le modem et le DTE (V. 10, V. 11, V. 24, V. 25, V. 25bis, V. 28);

> Protocoles de modulation qui déterminent les principales caractéristiques des modems conçus pour les canaux téléphoniques commutés et dédiés. Ceux-ci incluent des protocoles tels que V. 17, V. 22, V. 32, V. 34, HST, ZyX et un grand nombre d'autres ;

> Protocoles de protection contre les erreurs (V. 41, V. 42, MNP1-MNP4);

> Protocoles de compression des données transmises, tels que MNP5, MNP7, V. 42bis ;

Riz. 1. 10. Classification des protocoles de modem

> Protocoles définissant les procédures de diagnostic des modems, de test et de mesure des paramètres des canaux de communication (V. 51, V. 52, V. 53, V. 54, V. 56).

> Protocoles de coordination des paramètres de communication au stade de son établissement (Poignée de main), par exemple V. 8.

Les préfixes « bis » et « ter » dans les noms de protocole désignent respectivement la deuxième et la troisième modification des protocoles existants ou un protocole lié au protocole d'origine. Dans ce cas, le protocole original reste généralement pris en charge.

Une certaine clarté parmi la variété des protocoles de modem peut être apportée par leur classification conditionnelle illustrée à la Fig. 1. 10. CHAPITRE 8 PROTOCOLES DE COMPRESSION DE DONNÉES

"Circuits et signaux de télécommunication" - cours de base dans le système de formation d'un ingénieur moderne dans le domaine de l'ingénierie électrique et radio et de l'électronique radio. Son objectif est d'étudier les principes fondamentaux associés à la réception des signaux, à leur transmission via des canaux de communication, à leur traitement et à leur conversion dans les circuits radio.

L'éventail des problématiques couvertes par ce cours est très vaste. Il comprend, en premier lieu, des questions de théorie du signal :

· analyse spectrale et de corrélation des signaux d'information et de contrôle ;

· caractéristiques du spectre et analyse de corrélation signaux radio à bande étroite, introduction aux notions de signaux complexes et analytiques ;

· principes fondamentaux de la théorie des discrets et signaux numériques;

· analyse statistique signaux aléatoires et les interférences, étudiées dans un seul complexe avec des signaux déterministes.

Deuxièmement, le cours « Circuits et signaux de télécommunication » comprend la théorie de la conversion des signaux ci-dessus dans des circuits linéaires - apériodiques et sélectifs en fréquence.

Troisièmement, il comprend les principes de base de la théorie des dispositifs non linéaires et paramétriques et de la conversion des signaux en ceux-ci.

Grande valeur acquis la théorie du traitement du signal numérique, le traitement optimal du signal sur fond d'interférences et les principes de base de la théorie de la synthèse circuits radio– analogique et numérique.

Ainsi, à la suite de l'étude de la discipline, l'étudiant doit savoir :

· concepts de base : information, message, signal,

· structure de construction d'un système de télécommunication,

· types de télécommunications,

· objectif et structure du canal de communication,

· l'essence des processus physiques de base dans la transmission d'informations à l'aide de signaux électriques,

· types de signaux, leurs paramètres,

· caractéristiques physiques des signaux,

· modèles mathématiques, affichant des signaux périodiques,

spectres de signaux périodiques,

· spectres de signaux non périodiques ;

et être également capable de :

· expliquer la structure d'un système de communication monocanal,

· expliquer le principe de fonctionnement des principaux types de convertisseurs message-signal et signal-message,

· recherche composition spectrale des signaux,

· représenter mathématiquement et graphiquement différents types de signaux,

· construire des diagrammes temporels et spectraux basés sur les paramètres du signal,

· réaliser des études en laboratoire des spectres de signaux périodiques et non périodiques.

Le cours doit commencer par concepts de base des télécommunications– informations, messages et signaux.

Les notions d'information et de message sont assez souvent utilisées. Ces significations, proches dans leurs sens, sont complexes et pour leur donner définition précise pas facile. Le mot « information » vient du latin « informatio » – explication, familiarisation, prise de conscience. En règle générale, les informations sont comprises comme un ensemble d'informations, de données sur des événements, phénomènes ou objets. Nous vivons dans monde de l'information. Tout ce que nous voyons, entendons, retenons, savons, expérimentons sont autant de formes d’informations différentes. Un ensemble d'informations et de données ne devient connaissance qu'après avoir été interprété, en tenant compte de la valeur et du contenu de ces informations. L’information au sens large peut donc être définie comme un ensemble de connaissances sur le monde qui nous entoure. Dans cette compréhension, l'information est la ressource la plus importante développement scientifique, technique et socio-économique de la société. Contrairement aux ressources matérielles et énergétiques, une ressource d'information ne diminue pas avec la consommation, s'accumule dans le temps, est relativement facilement et simplement traitée, stockée et transmise sur des distances considérables à l'aide de moyens techniques.

Ainsi, sous information est compris comme l'ensemble des informations sur les événements, les processus et les faits qui se déroulent dans la vie et nature inanimée et destinés au traitement, au stockage et à la transmission.

Utilisé pour transmettre ou stocker des informations divers signes(symboles) qui permettent de l'exprimer (représenter) sous une forme quelconque. Ces caractères peuvent être des mots et des expressions discours humain, gestes et dessins, formes vibratoires, signes mathématiques etc. Ainsi, lors de la transmission télégraphique, le message est le texte du télégramme, qui est une séquence de caractères individuels - lettres et chiffres. Lorsque l'on parle au téléphone, un message est un changement continu de la pression sonore au fil du temps, reflétant non seulement le contenu, mais également l'intonation, le timbre, le rythme et d'autres propriétés de la parole. Lors de la transmission d'images animées dans des systèmes de télévision, le message représente le changement de luminosité des éléments de l'image au fil du temps. Par conséquent, la forme sous laquelle une personne reçoit des informations peut être différente.

Message est une forme de présentation d’informations.

La transmission de messages à distance s'effectue à l'aide de tout support matériel (papier, bande magnétique, etc.) ou d'un procédé physique (ondes sonores ou électromagnétiques, courant, etc.).

Un processus physique qui affiche un message transmis et se propage dans une certaine direction est appelé signal.

Tout processus physique qui change en fonction du message transmis peut être utilisé comme signal. DANS systèmes modernes les communications utilisent le plus souvent des signaux électriques. La grandeur physique qui définit un tel signal est le courant ou la tension.

Vibrations électriques contenant le message est appelé signal électrique.

Les signaux sont générés en modifiant certains paramètres du support physique conformément au message transmis. Ce processus (modification des paramètres de la porteuse) est généralement appelé modulation. Toutes les conversions de signaux seront abordées dans les sections suivantes du cours.

L'ensemble des moyens techniques permettant de transmettre des messages d'une source à un consommateur est appelé système de communication.

Considérons le principe de construction du système de communication monocanal le plus simple illustré à la figure 1. Regardons le but éléments individuels schéma présenté sur cette figure.

Origine des messages Et destinataire Dans certains systèmes de communication, il peut y avoir une personne, dans d'autres, il peut y avoir différents types d'appareils.

Convertisseur de message en signal– transforme bip ou un signal d'image en un signal électrique.

Au niveau de l'émetteur, le signal primaire (généralement basse fréquence) est converti en un signal secondaire (haute fréquence) adapté à la transmission sur le canal utilisé. Cette conversion s'effectue par modulation.

Ligne de communication appelé environnement physique et un ensemble de matériel utilisé pour transmettre des signaux d'un émetteur à un récepteur. Dans les systèmes communication électrique- il s'agit avant tout d'un câble ou guide d'ondes, dans les systèmes de radiocommunication - une région de l'espace dans laquelle les ondes électromagnétiques se propagent de l'émetteur au récepteur. Pendant la transmission, le signal du canal peut être déformé, car il peut se superposer au ingérence .

Récepteur traite la vibration reçue , qui est la somme du signal déformé entrant et des interférences, et reconstruit le signal transmis à partir de celui-ci (il sera également quelque peu déformé).

Convertisseur de signal en message convertit le signal en un message qui, avec une certaine erreur, affiche le message transmis un. En d’autres termes, le récepteur doit, sur la base d’une analyse de forme d’onde, déterminer lequel des messages possibles transmis. Par conséquent, l'appareil récepteur est l'un des plus responsables et éléments complexes systèmes de communication.

Par esprit messages transmis différencier systèmes suivants relations:

· transmission de la parole (téléphonie) ;

· transmission de textes (télégraphie);

· transfert d'images fixes (fax);

· transmission d'images animées (télévision), télémesure, télécommande ;

· transfert de données.

Par objectif téléphone Et télévision les systèmes sont divisés en :

radiodiffusion, différent haut degré reproduction artistique de messages;

· professionnel, ayant une application particulière (communications officielles, télévision industrielle, etc.).

Dans le système télémétrie la grandeur physique à mesurer (température, pression, vitesse, etc.) est convertie à l'aide de capteurs en un signal électrique primaire entrant dans le transmetteur. A la réception, le message transmis grandeur physique ou ses changements sont isolés du signal et observés ou enregistrés à l'aide d'instruments d'enregistrement. Dans le système télécommande des commandes sont transmises pour effectuer automatiquement certaines actions. Souvent, ces commandes sont générées automatiquement sur la base des résultats de mesure transmis par le système de télémétrie.

L'introduction d'ordinateurs hautement efficaces a conduit à la nécessité de développer rapidement des systèmes de transmission de données assurant l'échange d'informations entre les outils informatiques et les objets des systèmes de contrôle automatisés. Ce type de télécommunication, comparé à la communication télégraphique, diffère davantage exigences élevéesà la rapidité et à l'exactitude du transfert d'informations.

Examinons maintenant le concept de canal de communication. Canal de communication est un ensemble de moyens qui assurent la transmission du signal d'un certain point A du système vers le point B (Figure 2). Les points A et B peuvent être choisis arbitrairement, l'essentiel est que le signal passe entre eux. La partie du système de communication située jusqu'au point A est source de signal pour cette chaîne. Si les signaux arrivant à l'entrée d'une voie et prélevés sur sa sortie sont discrets (en niveaux), alors la voie est appelée discret.

Si les signaux d'entrée et de sortie d'une voie sont continus (en niveau), alors la voie est appelée continu. Il y a aussi discret-continu Et continu-discret canaux qui reçoivent des signaux discrets en entrée et des signaux continus en sortie, ou vice versa.

Il est à noter que certains blocs du schéma de la figure 2 ne sont pas indiqués, puisque leur structure dépend du type de système de communication et du type de canal.

Les types de canaux par lesquels les signaux sont transmis sont nombreux et variés. Distinguer canaux de communication filaires(antenne, câble, optique, etc.) et canaux de communication radio.

Lignes de câbles les communications constituent la base des réseaux fédérateurs de communication longue distance ; elles transmettent des signaux dans la gamme de fréquences allant de dizaines de kHz à des centaines de MHz. Les lignes de communication par fibre optique sont très prometteuses. Ils permettent de fournir des débits très élevés dans la gamme 600 – 900 THz (des centaines de chaînes de télévision ou des centaines de milliers de chaînes téléphoniques).

Outre les lignes de communication filaires, les lignes radio de différentes gammes (de centaines de kHz à des dizaines de GHz) sont largement utilisées. Ces lignes sont plus économiques et indispensables pour la communication avec des objets en mouvement. Les lignes de relais radio (RRL) des gammes métriques, décimétriques et centimétriques à des fréquences de 60 MHz à 15 GHz se sont généralisées pour les communications radio multicanaux. Tous une plus grande application trouver des lignes de communication par satellite - RRL avec un répéteur activé satellite artificiel Terre (satellite). Pour ces lignes de communication (systèmes), des plages de fréquences de 4 à 6 et de 11 à 275 GHz sont attribuées. La longue portée avec un répéteur sur un satellite, la flexibilité et la capacité d'organiser des communications mondiales sont des avantages importants des systèmes satellitaires.