Modes de transmission

Transmissions parallèle et série

• transmission parallèle

Les ordinateurs manipulent non pas des bits isolés, mais des mots de plusieurs bits aussi bien pour le calcul que pour le stockage. On est donc conduit à imaginer un système de transport dans lequel les différents bits d'un mot sont véhiculés en parallèle. Cela implique que pour des mots de N bits il faut N lignes de transmission.

Cette possibilité comporte des inconvénients évidents :

• les lignes nécessitent une masse métallique délirante à grande distance

• non synchronisation des bits transportés à grande distance

Pour ces raisons, à grande distance, la transmission parallèle n'est pas employée ; elle peut l'être, par contre, entre un ordinateur et des périphériques proches (imprimante parallèle par exemple).

Une autre possibilité, plus sophistiquée, est la transmission parallèle de signaux sur des canaux de fréquences différentes ; en fait, comme on le verra plus loin, cette possibilité correspond au multiplexage en fréquence.

• transmission série

Dans ce mode, les bits sont transmis les uns derrière les autres, ce qui nécessite une "sérialisation" effectuée par une logique de transmission dont la pièce maîtresse n'est autre qu'un registre à décalage dont le fonctionnement est rythmé par une horloge.

Une difficulté majeure de ce mode de transmission est liée à l'horloge ; en effet, il est nécessaire d'employer une horloge d'émission et une horloge de réception qui doivent fonctionner en synchronisme parfait.

Exercices et tests : QCM15

Modes d'exploitation d'une voie de transmission

Trois modes d'exploitation peuvent être définis sur une liaison point à point reliant deux stations émettrices/réceptrices:

Transmissions asynchrone et synchrone

• transmission asynchrone

Elle consiste en la transmission d'une succession de blocs courts de bits (1 caractère - en grisé sur la figure ci-dessous) avec une durée indéfinie entre l'envoi de deux blocs consécutifs. Un bit START annonce le début du bloc ( polarité inverse de celle de la ligne au repos - idle), un ou deux bits STOP annoncent la fin du bloc (polarité inverse de celle du bit STOP). Un bit de parité est 

Pour ce type de transmission, les débits sont normalisés : 

- blocs de 11 bits : 110 b/s ; 
- blocs de 10 bits : 300, 600, 1200, 2400, 3600, 4800, 9600, 19200 b/s.

• transmission synchrone

Ce type de transmission est bien adapté aux données volumineuses et aux nécessités de transmission rapide. L'information est transmise sous la forme d'un flot continu de bits à une cadence définie par l'horloge d'émission.  Le flot de bits est réparti cependant en trames qui peuvent être de longueur variable ou de longueur fixe.  Les trames doivent être précédées d'un motif de bits annonçant un début de trame et, éventuellement se terminer par un motif analogue. Ce motif de bits ne doit pas  évidemment être confondu avec une portion de la zone de données. On emploie à cet effet la technique du bit-stuffing que nous expliquons sur un cas particulier.

exemple : la procédure synchrone HDLC emploie des trames débutant par le drapeau 01111110 et finissant par le même drapeau. Pour éviter que ce motif ne se retrouve à l'intérieur de la trame, on convient de remplacer chaque groupe de cinq "1" successifs par 111110 ; à la lecture, chaque fois que l'on trouvera le motif 111110, on enlèvera le "0". 

Comme nous l'avons déjà signalé, l'horloge de réception doit être synchrone avec l'horloge d'émission. Pour résoudre ce problème on peut envisager deux solutions :

- solution 1 (mauvaise) : transmettre sur deux canaux parallèles l'information et l'horloge ; cette solution est à rejeter car en dehors du fait qu'elle nécessite une bande passante non négligeable, sur longue distance, les signaux des deux canaux se désynchronisent.
- solution 2 (bonne) : intégrer l'horloge à l'information : emploi d'un encodage particulier comme on le verra plus loin.

Exercices et tests : Exercice 18, QCM16

Transmission par signaux numériques

Après numérisation de l'information, on est confronté au problème de la transmission des "0" et des "1". Une première possibilité est l'utilisation de signaux numériques ce qui paraît logique (on verra que des signaux analogiques peuvent aussi convenir).

Il s'agit donc de faire correspondre un signal numérique pour le "0" et un autre signal numérique pour le "1". Il y a plusieurs manières de procéder. Nous donnons ci-dessous quelques exemples (du plus simple vers le plus compliqué).

- codes NRZ (Non Retour à Zéro), RZ (Retour à Zéro), bipolaire NRZ et RZ

- codes biphases : le signal d'horloge et le signal de données sont convolués.

Pour ces codages, il est important de vérifier que les fréquences transportées se trouvent dans la bande passante car ils ne doivent pas subir un trop fort affaiblissement. Pour un codage donné d'une valeur binaire (un octet par exemple), le signal est décomposé en composantes sinusoïdales de Fourier et le spectre des fréquences est établi :

En effectuant cette opération pour toutes les valeurs possibles et en les combinant, on obtient le spectre du code. Quelques allures de ces spectres sont données ci-dessous.

Suivant les voies de transmission utilisées, il est alors possible de voir si le codage convient ou pas. En particulier, les codes NRZ et RZ possèdent l'inconvénient de posséder une harmonique non négligeable à la fréquence zéro (composante qui passe mal au travers des équipements réseaux).

Par ailleurs et d'une manière générale, les signaux numériques possèdent un très gros inconvénient : ils se déforment à grande distance (effet capacitif des lignes) :

ce qui signifie que le transport par des signaux numériques n'est possible qu'à courte distance. Pour des longues distances, il faut employer une autre méthode : la modulation .

Exercices et tests : Exercice 13, Exercice 20, Exercice 32, Exercice 38, Exercice 39, QCM17

Modulation et démodulation

La modulation consiste à utiliser une onde "porteuse" sinusoïdale :

v(t) = V sin(wt + F)

dans laquelle on va modifier certains paramètres pour représenter les "0" et les "1" :

• modification de V (modulation d'amplitude)

• modification de w (modulation de fréquence)

• modification de F (modulation de phase)

a) signal numérique à transporter en NRZ
b) modulation d'amplitude
c) modulation de fréquence
d) et e)modulation de phase

On peut aussi imaginer une combinaison des différents types de modulation, par exemple, la combinaison d'une modulation d'amplitude et d'une modulation de phase (dans la figure ci-dessous, cette combinaison permet d'avoir 8 signaux différents, chaque signal transportant chacun 3 bits) :

Pour les longues distances, la solution de la modulation est quasi-générale. Une liaison télé-informatique classique (en modulation) est représentée ci-dessous :

ETTD : Equipement Terminal de Traitement de Données
ETCD : Equipement Terminal de Circuit de Données

Exercices et tests : QCM18, QCM19, QCM20