Base de la Transmission Numérique

Présenté par :Clénique Nicéphor ALLADATIN

Tel 94062374

Clenique Nicephor ALLADATIN 2

Sommaire

Introduction La voix La numérisation de la voix La trame MIC Les supports de transmissions

Clenique Nicephor ALLADATIN 3

Introduction

Les réseaux de télécommunications sont structurés en trois grandes parties :

Les réseaux d’accès Les réseaux de commutations Les réseaux de transmissions

Clenique Nicephor ALLADATIN 4

Les réseaux de transmission sont constitués : Des équipements (Multiplexeurs,des

régénérateurs de signaux,etc.) Des supports de transmissions (Cuivre,

coaxial, FH,FO,etc.) Le réseau de transmission implémente les

technologies PDH, SDH et Ethernet .

Clenique Nicephor ALLADATIN 5

Clenique Nicephor ALLADATIN 6

I- La Voix

Qu’est-ce que le son ? Qu’est-ce que la voix ? Caractéristiques du signal Émission et Réception

Clenique Nicephor ALLADATIN 7

Qu’est-ce que le son ?

L'onde Sonore : onde de compression-décompression, qui ne modifie pas le milieu dans lequel elle passe. C’est une vibration.

Composée de:

• une fréquence fondamentale

• des fréquences plus élevées

(souvent appelés harmoniques)

Clenique Nicephor ALLADATIN 8

Qu’est-ce que la voix ?

• Parole

• Signal acoustique -> vecteur de la parole

• Fréquence fondamentale:

fixée par la fréquence de vibration des cordes

vocales

Clenique Nicephor ALLADATIN 9

Le spectre de la voix humaine

Puissance d’une certaine fréquence : liée à l’amplitude moyenne de la composante à cette fréquence dans le signal sonore quand on parle

Clenique Nicephor ALLADATIN 10

Production de la voix

La parole est produite par l’air qui, expulsé des poumons via la trachée, traverse la cavité pharyngale puis les cavités orales et/ou nasales.

Clenique Nicephor ALLADATIN 11

Émetteur: Le larynx

La parole utilise différents phonèmes (ex: [a] ou [k]) assemblés pour former des mots.

• Ils se répartissent en deux catégories :

– les phonèmes voisés s'ils sont produits suite à une vibration des cordes vocales (voyelles),

– les phonèmes non-voisés s'ils sont produits par une constriction du conduit vocal (consonnes).

•Les premiers comportent une série de raies harmoniques dans leur spectre alors que les seconds sont analogues à des bruits (aucune fréquence ne se distingue).

Clenique Nicephor ALLADATIN 12

Clenique Nicephor ALLADATIN 13

Récepteur: L’oreille

Un son correspond à un déplacement d'air suivant une certaine intensité (décibel) et certaines fréquences (hertz).

ce déplacement d'air arrive dans l'oreille rebondit contre la membrane du tympan qui vibre... le liquide en se déplaçant va faire réagir de

minuscules cils sensibles à certaines fréquences de cette réaction va naître un influx nerveux qui va

transmettre l'information sonore ainsi codée au cerveau

Clenique Nicephor ALLADATIN 14

Clenique Nicephor ALLADATIN 15

II- La Numérisation de la voix

Un signal est la représentation physique d’une information qui est transportée avec ou sans transformation, de la source jusqu’au destinataire. Il en existe deux catégories :

les signaux analogiques les signaux numériques

Clenique Nicephor ALLADATIN 16

Définition de la numérisation d'un signal :

Numériser un signal analogique consiste à transformer les grandeurs continues dans le temps en des grandeurs discontinues qui varient par palier en prenant des valeurs à intervalle de temps régulier :

période d’échantillonnage Te .

Clenique Nicephor ALLADATIN 17

La numérisation d’un signal nécessite trois étapes :

L’échantillonnage La quantification Le codage

Clenique Nicephor ALLADATIN 18

L’échantillonnage

L’échantillonnage consiste à faire un prélèvement du signal suivant un intervalle de temps précis :

On appelle période d’échantillonnage Te (en s), le temps entre deux mesures successives

La fréquence d’échantillonnage f e , correspond au nombre de mesures effectuées par seconde. On a : f e =1/Te

Clenique Nicephor ALLADATIN 19

NB :Le choix de la fréquence d’échantillonnage est crucial afin de reproduire fidèlement le signal étudié.

En effet si le signal analogique varie trop vite par rapport à la fréquence d’échantillonnage, la numérisation donnera un rendu incorrect

Clenique Nicephor ALLADATIN 20

Clenique Nicephor ALLADATIN 21

Échantillonnage

Théorème de Shannon :

Pour un signal périodique (comme un son) la fréquence échantillonnage fe doit être au moins le double de la fréquence maximale fmax du signal : fe > fmax

Clenique Nicephor ALLADATIN 22

Clenique Nicephor ALLADATIN 23

Clenique Nicephor ALLADATIN 24

Application

La durée de l’enregistrement d’un son est de 3,0 s. Le signal sonore est facilement reconstitué à partir de son enregistrement numérique si la période d’échantillonnage lors de l’enregistrement est dix fois plus petite que la période du signal.

a) Déterminer le nombre d’échantillon pris lors de cet enregistrement avec une période d’échantillonnage de Te = 1 ms.

b) Déterminer la période minimale et la fréquence maximale du signal qu’il est possible de reconstruire correctement ainsi.

Clenique Nicephor ALLADATIN 25

Reponse :

a) Comme la période d'échantillonnage est de 1ms, le nombre d’échantillons est :

3s/1ms= 3000 échantillons

b) La période du signal doit être au moins 10 fois plus grande, donc T >10 ms.

La fréquence du signal f , vérifie :

Clenique Nicephor ALLADATIN 26

La Quantification

Définition : Un signal numérique ne peut prendre que certaines valeurs : c’est la quantification. Elle s’exprime en bits

Nous quantifions le signal en faisant correspondre à chaque amplitude 'échantillon, l'amplitude la plus voisine d'une suite discrète et finie d'amplitudes "étalons" appelées "niveaux"

Chaque niveau de l'échelle de quantification est caractérisé par un numéro binaire.

Clenique Nicephor ALLADATIN 27

Le Codage

Définition :

On appelle codage la transformation des différentes valeurs quantifiées en langage binaire.

Exemple : Le nombre N d’octets nécessaires pour "décrire" numériquement une minute de son est : N = (F × Q× 60 × n)/8

F : fréquence échantillonnage en Hz, Q : quantification en bits et n : nombre de voies (si le son est stéréo, n = 2 ; en mono : n = 1). N s’exprime en octet.

Clenique Nicephor ALLADATIN 28

Le Codage

Application :Déterminer le nombre d’octet nécessaires pour une minute d’en CD audio (44,1kHz et 16 bits, stéréo).

Reponse :

10, 9 Mio

Soit 10,9 Mo pour le grand public !

Clenique Nicephor ALLADATIN 29

Appliquons la numérisation à la voix

Clenique Nicephor ALLADATIN 30

III- La trame MIC

MIC = Modulation par Impulsion et Codage La modernisation du réseau téléphonique

commuté s’est conçu en numérisant les signaux analogiques de la voix. La bande passante étant de 300 Hz à 3400 Hz, pour respecter la condition de Nyquist, la voix est échantillonnée à fe=8 kHz, soit Te=125μs.

Clenique Nicephor ALLADATIN 31

La trame MIC a été développée pour la commutation temporelle de voies téléphoniques numérisées. Elle a été normalisée par la Commission Européenne des Postes et Télécommunications (CEPT)

Elle permet de multiplexer, sur une même paire, 30 voies téléphoniques numérisées.

Par la suite, les 30 voies numériques de la trame MIC ont été utilisées pour transmettre toutes sortes de données numériques (FAX, données en X25, vidéo...)

Clenique Nicephor ALLADATIN 32

La trame MIC permet la transmission de 30 voies numériques, la signalisation pour les 30 voies et la synchronisation de l'ensemble des informations.

La bande passante nécessaire pour transmettre la voix humaine pour qu'elle puisse être correctement comprise est : 300 - 3400 Hz.

Avant l'échantillonnage et la numérisation, le signal BF traverse un filtre qui limite la fréquence du signal à 4000 Hz

Clenique Nicephor ALLADATIN 33

300 Hz4 kHz Fréquence

Am

plitu

de

Clenique Nicephor ALLADATIN 34

Clenique Nicephor ALLADATIN 35

Échantillonnage de la voix Le théorème de Shannon montre qu'on ne peut pas

reconstitué correctement le signal origine si la fréquence d'échantillonnage n'est pas supérieure à 2 fois la fréquence supérieure du signal à transmettre.

Pour la trame MIC la fréquence d'échantillonnage Fe est de 8000 Hz.

Clenique Nicephor ALLADATIN 36

Quantification

Clenique Nicephor ALLADATIN 37

Clenique Nicephor ALLADATIN 38

B

S

B = Bruit de quantification

S = niveau du Signal

S / B = Signal / Bruit

Clenique Nicephor ALLADATIN 39

Clenique Nicephor ALLADATIN 40

Clenique Nicephor ALLADATIN 41

Sur chaque segment est affectée une quantification linéaire (16 niveaux).

La largeur des plages double d'un segment au suivant.

Pour l'ensemble des niveaux (positifs et négatifs) on dispose de 16 segments.

La courbe logarithmique est approximée par des SEGMENTS DE DROITE.

Chaque segment est divisé en 16 plages, soit au total 256 plages.

Clenique Nicephor ALLADATIN 42

Le Codage :

Clenique Nicephor ALLADATIN 43

Multiplexage :

Clenique Nicephor ALLADATIN 44

Constitution de la trame.Dans une trame nous avons 30 IT d'information ou 30 mots de 8 bits à transmettre en 125 microsecondes.

V1 V2 V30 V1 V2

T = 125 microsecondes

V3

8 bits 8 bits 8 bits 8 bits

Clenique Nicephor ALLADATIN 45

Organisation de la trame :A la réception, pour diriger sur chaque voie les mots qui lui appartiennent, il

est indispensable de posséder une référence; à cet effet, un intervalle de temps supplémentaire placé en début de chaque trame ( IT 0 ) permet de transmettre un mot de Verrouillage de Trame ( VT ).

Une communication téléphonique ne se conçoit pas sans signalisation.Un IT supplémentaire de signalisation est placé au milieu de la trame ( IT 16 ).

Finalement la trame contient 32 IT de 8 bits chacun pour une durée de 125 microsecondes.Le débit numérique est donc de 32 voies à 64 kbps soit 2 048 kbps.

Clenique Nicephor ALLADATIN 46

Organisation de la multitrame

L'IT 16 de signalisation ne comprend que 8 bits pour transmettre la signalisation de 30 voies.On admet pour la signalisation un rythme plus lent que pour les données.L'ensemble de la signalisation pour les 30 voies s'effectue sur 16 trames soit :125 microsecondes x 16 = 2 millisecondes

Ces 16 trames forment la multitrame.La répartition se fait de la manière suivante :- l'IT16 de la trame "0" est le mot de Verrouillage de Multi-Trame (VMT) indispensable pour la synchronisation des signalisations à la réception- 2 à 4 bits par IT 16 pour les trames "1 à 15"

Si l'on n'utilise que 30 bits pour la signalisation (1 bit par voie) les 30 autres bits peuvent être utilisés pour transmettre de la télégraphie.

Clenique Nicephor ALLADATIN 47

Organisation de la trame :L'IT0 possède 2 configurations particulières suivant que la trame est paire

ou impaire

IT0 des trames paires ( 0 , 2 , 4 ... )

Le bit n°1 (RI1) est la Réserve Internationale n°1, il est mis à "1" si la réserve n'est pas utilisée.Les bits n°2 à 8 forment le mot de Verrouillage de Trame (VT)

Clenique Nicephor ALLADATIN 48

IT0 de des trames impaires ( 1 , 3 , 5 ... )

Le bit n°1 ( RI2 ), Réserve Internationale 2, est à "1" si réserve non utilisée.Les bits n°2 et 6 sont fixés à "1" pour éviter toute ressemblance avec le mot VT.Le bit n°3 est utilisé pour l'alarme en cas de perte de VT : "0" pas d'alarme.Le bit n°4 est utilisé pour l'alarme taux d'erreur : "0" = erreur < 10 -3

Les bits ( RN ), Réserve Nationale sont à "1" si réserve non utilisée.

Clenique Nicephor ALLADATIN 49

IT 16 de la trame "0"

Les bits n°1 à 4 forment le mot de Verrouillage Multi-Trame ( VMT )Le bit n°5, Réserve Internationale n°3Le bit n°6 est utilisé pour l'alarme en cas de perte de VMT : "0" pas d'alarmeLes bits n° 7 et 8 sont en réserve

Clenique Nicephor ALLADATIN 50

IT 16 de la trame "n"

Les bits n°1 et 2 forment la signalisation de la voie n ( 1 ou 2 bits )Le bit n°4 est fixé à "1" pour éviter toute ressemblance avec le VMTLes bits n°5 et 6 forment la signalisation de la voie m = n+15Les bits n° 7 et 8 sont en réserve ( fixés respectivement à "0" et "1" )

MSB 1 LSB 8

S1n S2n 0 1 S1m S2m 0 1

Clenique Nicephor ALLADATIN 51

IV- Les Supports de transmission

Quelques paramètres :

Baud, Valence, Bande passante, Capacité

Clenique Nicephor ALLADATIN 52

Clenique Nicephor ALLADATIN 53

Les supports de transmission :

Câbles en cuivre

La Fibre Optique

L 'Air ● FH●Liaison satellite