Chapitre 21 : transmission et stockage de l'information

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Animation
1. Codage RVB (M. Gastebois)
2. principe de fonctionnement de la lecture optique d'un CD
3. propagation de la lumière dans la fibre optique (université de Nantes) Table des matières I) transmission de l'information
1) la chaîne de transmission de l'information
2) exemple de chaîne de transmission
3) propagation libre et guidée II) qualité de la transmission
1) atténuation d'un signal
2) le débit binaire D III) les types de transmission
1) transmission guidée par fibre optique
2) transmission guidée par câble
3) transmission libre hertzienne IV) stockage des données sur un disque optique
1) structure d'un disque optique
2) Principe du codage d'un CD
3) capacité d'un CD
Programme officiel
I) transmission de l'information
1) la chaîne de transmission de l'information La chaine de transmission de l'information correspond à l'ensemble des
éléments permettant de transférer des informations d'un point à un autre.
Cette chaine contient:
- un encodeur qui code l'information à transmettre
- un canal de transmission composé d'un émetteur qui envoie
l'information codée et d'un récepteur qui reçoit l'information
- un décodeur qui décode l'information.
2) exemple de chaîne de transmission Prenons le cas du téléphone mobile (cellulaire)
- l'information à transmettre est la voix
- l'encodeur transforme les ondes sonores en signal analogique
(tension électrique) par l'intermédiaire du microphone du téléphone. Le
signal analogique est numérisé.
-le canal de transmission est composé de l'émetteur (antenne du
téléphone émetteur) et du récepteur (antenne du téléphone récepteur).
L'émetteur transforme le signal numérisé en ondes électromagnétiques qui
sont envoyées vers des antennes-relais. Les OEM sont ensuite envoyées vers
l'antenne du téléphone récepteur.
-le décodeur transforme les OEM en signal numérisé puis analogique
qui est convertit en onde sonore. [pic]
3) propagation libre et guidée La propagation du signal peut se faire de 2 manières: 1) propagation guidée: les signaux utilisent une ligne de
transmission entre l'émetteur et le récepteur.
Les câbles électriques sont utilisés pour transmettre des informations. Ce
type de ligne est utilisé pour les courtes distances car l'amortissement du
signal est important et les champs électromagnétiques déforment le signal
transmis.
On utilise également des fibres optiques. Les informations sont transmises
sous forme d'OEM visibles ou proche du visible.
2) propagation libre: les OEM (ondes hertziennes) peuvent se déplacer
dans toutes les directions (cas des OEM émises puis reçues par une
antenne). On les utilise, par exemple, dans la téléphonie mobile.
II) qualité de la transmission
1) atténuation d'un signal Toute transmission de signal s'accompagne d'une perte de puissance.
L'atténuation A d'un signal se propageant dans un câble ou une fibre
optique est égale à:
[pic]
Pe: puissance fournie par l'émetteur en watt (W)
Ps: puissance reçue par le récepteur en watt (W)
A: atténuation en décibel (dB)
Le coefficient [pic]d'atténuation linéique est égale au rapport de
l'atténuation A sur la longueur du fil:
[pic]
[pic]: coefficient d'atténuation linéique en décibel par mètre (dB.m-1)
A: atténuation en décibel (dB)
L: longueur du fil (m)
Exemple: fibre optique [pic]= 2x10-4 dB.m-1; câble coaxial utilisé pour les
antennes satellites [pic]= 0,2 dB.m-1. Exercice : un canal de transmission a un coefficient d'atténuation de
[pic]8,0 dB.km-1 ; la puissance mesurée en entrée est Pe = 100 mW ; le
récepteur pour fonctionner impose que la puissance de sortie Ps = 3,8
[pic]. Quelle est la longueur L max maximale de la ligne permettant de
transmettre l'information. Réponse :
[pic]
A = 10.log(Ps/Pe)
[pic]
2) le débit binaire D Le débit binaire caractérise la vitesse de transmission d'un signal. Plus
le débit est important plus la transmission est rapide (important qu'on on
télécharge des films ou de la musique).
Un débit binaire D est le nombre de bits N transférés par la durée [pic]de
la transmission, entre une source et son destinataire:
[pic] Unités: D (bit.s-1), N(bit); [pic](s)
Exemple: on télécharge (légalement) un CD contenant 640 Mo de données avec
une transmission de débit D = 4,0 Mo.s-1. Quelle est la durée mise pour
télécharger le CD? 1 Mo = 1x106 octets, 1 octet = 8 bits;
[pic]
III) les types de transmission
1) transmission guidée par fibre optique La fibre optique est composée de 3 parties:
- la protection en plastique
- la gaine
- le c?ur
Exemple de taille des 3 parties (article wikipédia)
[pic] Intérêt:
- le rayonnement visible est peu atténué à l'intérieur du c?ur de la
fibre optique
- le rayonnement n'est pas altéré par le rayonnement
électromagnétique.
Les rayonnements se réfléchissent en se propageant à l'intérieur de la
fibre optique. Très peu de rayons s'échappent de la fibre.
L'indice de réfraction du c?ur est plus important que celui de la gaine.
Clique sur l'animation propagation de la lumière dans la fibre optique
(université de Nantes). Quelles sont les 3 types de fibres?
2) les différents types de fibre optique On distingue 3 types de fibre:
- les fibres multimodales à saut d'indice, les rayons subissent des
réflexions successives, leur trajet est supérieur à la longueur de la
fibre.
[pic] Des radiations émises simultanément peuvent avoir des durées de trajet
différentes. Le signal de sortie est dégradé par rapport au signal
d'entrée. On n'utilise plus ce type de fibre aujourd'hui.
- les fibres multimodales à gradient d'indice constant ou linéaire
[pic] [pic] L'indice de réfraction varie continument entre le c?ur et l'extérieur.
L'indice de réfraction n = c/v est de plus en plus faible au fur et à
mesure qu'on s'éloigne de l'axe. La vitesse est donc plus grande qu'on on
s'éloigne de l'axe alors que la distance parcourue est plus élevé.
d2 > d1 et on désire que t2 (durée mise par l'onde lumineuse la plus
éloignée de l'axe du c?ur pour se propager dans la fibre) soit égale à la
durée t1 mise par l'onde lumineuse la plus proche de l'axe du coeur
v2 = d2/t2 donc t2 =d2/v2 et t1= d1/v1 ; t2 = t1 donc d2/v2 = d1/v1
si d2 > d1 v2 doit être supérieur à d1 ; pour réaliser cette condition
l'indice de réfraction n2 doit être de plus grand que n1 car
n2 = c/v2 < n1 = c/v1
Par conséquent ces 2 paramètres font que des rayons émis au même instant
arrivent à peu près au même moment en sortie de la fibre. -les fibres monomodales, (non représentées dans l'animation)
transmettent un signal sur un seul mode, elles ne peuvent être utilisées
qu'en ligne droite. Elles sont utilisées sur des longues distances (réseaux
sous marins) |type de |atténuation |débit |
|fibre |en dB.km-1 |maximal |
| |pour [pic] | |
|monomode |0,2 |10 Gbit.s-1 |
|multimode à |4 |50 Mbit.s-1 |
|saut | | |
|d'indice | | |
|multimode à | |1 Gbit.s-1 |
|gradient |1 | |
|d'indice | | |
2) transmission guidée par câble Un câble est constitué d'au moins 2 fils électriques réunis dans une
enveloppe. La grandeur physique transportée est une tension ou un courant
électrique. Il existe 2 types de câble:
- le câble torsadé utilisé pour les liaisons Ethernet, téléphoniques
... Ils sont sensibles au bruit et l'atténuation 'A' y est importante et le
débit numérique est faible.
- le câble coaxial, utilisé pour relier une antenne satellite ou
hertzienne à un téléviseur. Ils ne produisent pas de rayonnement
électromagnétique et sont peu sensibles au bruit.
Exemple: un câble coaxial a un coefficient d'atténuation de 0,17 dB.m-1 à
100 MHz; son débit est de 10 Mbit.s-1, sa portée est de 100 m.
3) transmission libre hertzienne Les ondes hertziennes sont des ondes électromagnétiques dont les longueurs
d'onde sont comprises entre 10-3 m et 104 m. On les classes en 2
catégories, les micro-ondes et les ondes radio. |plage de longueur |micro-| |
|d'onde |ondes | |
|[pic] | |communication |
| | |par satellites |
|[pic] | |radar |
|[pic] | |télévision, |
| | |téléphones |
| | |portables Wifi |
|[pic] |ondes |radio FM |
| |radio | |
|[pic] | |radio ondes |
| | |courtes |
|[pic] | |radio ondes |
| | |moyennes |
|[pic] | |radio grandes |
| | |ondes | [pic]La transmission hertzienne est une transmission libre entre une
antenne émettrice d'OEM et une antenne réceptrice.
Intérêt: Les ondes hertziennes peuvent être reçues par des récepteurs
mobiles IV) stockage des données sur un disque optique
1) structure d'un disque optique [pic] Sur un disque optique (CD, DVD, BD) l'information numérique est stockée par
une succession de creux et de plats disposés sur une piste. (Attention les
creux sont obtenus par pressage du disque et correspondent à des bosses sur
la face lue du disque. On les appelle quand même des creux!) La piste en
spirale fait 5,7 km de long. La tète de lecture d'un disque optique est
formée d'une diode laser et de surface réfléchissante.
2) Principe du codage d'un CD Animation: interférence constructive ou destructive suivant la position du
laser. Déterminer comment est codée l'information sur un CD en cliquant sur
l'image suivante.
Cas de l'interférence de