Introduction générale aux télécommunications

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La parole téléphonique

Les contraintes de la parole téléphonique sont celles d'une application en "temps réel" (Real time): Il s'agit d'un mode dans lequel le temps qui s'écoule entre l'émission et la réception est limitée à une valeur faible, dépendant de l'application. Ainsi l'acheminement de la parole ne doit pas dépasser 300ms. De ce fait les signaux doivent être remis au destinataire à des instants précis grâce au respect d'une synchronisation: action consistant à déterminer les instants ou les événements qui doivent se produit et cesser de se produire.
La parole téléphonique est à l'origine d'un signal analogique. La première préoccupation consiste à numériser, c'est-à-dire à les transformer en une suite d'élément binaire (0 ou 1). Ce processus consiste à prendre des points dans le temps appelés échantillon et à envoyer leur valeur numérique vers le récepteur. Pour se faire on utilise le théorème d'échantillonnage qui détermine le nombre minimum d'échantillon nécessaire à une reproduction correcte d'un signal analogique sur un support donné. Ce nombre doit être au moins égal au double de la bande passante. Comme la parole téléphonique possède une bande passante de 3200Hz (3200 manifestations par seconde). Ce sont au moins 6400 échantillons, au moins qui doivent être acheminer au récepteur. La normalisation appelée MIC (Modulation par Impulsion de Code) s'appuie sur 8000 échantillons par seconde. Soit à dire un échantillon toutes les 125µs. Chaque échantillon est ensuite codé c'est-à-dire une valeur numérique est donnée à la valeur de la fréquence de l'échantillon. En Europe le codage est effectué sur 8bits et sur 7bits en Amérique du Nord. Ce qui donne des débits respectivement de 64Kbits/s et de 56Kbits/s.
En réception l'appareil qui effectue le codage s'appelle le CODEC (Acronyme de Codeur Décodeur). Le CODEC reçoit le signal analogique et le transforme en signal numérique, ou encore il décode le signal numérique en le transformant en signal analogique original. Il joue alors le rôle de décodeur. Le groupe de 8bits par échantillon s'appelle un octet. En cas de perte on remplace son octet par un octet estimé à partir du précédent et du suivant. Cependant ce processus ne doit pas se répéter indéfiniment au risque de détruire la qualité de la parole.

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La figure ci-dessus représente le codage différentiel. Il s'agit d'une technique de codage dans laquelle au lieu de coder la valeur complète de l'échantillon on ne transmet que la différence avec l'échantillon précédent.

Technologie des réseaux des télécommunications

Etant donné les contraintes de l'application de la téléphonie, les opérateurs de télécommunications se sont dirigés vers les technologies circuit. Il s'agit d'un ensemble de ressources mettant en relation l'émetteur et le récepteur, ces ressources n'appartiennent au couple émetteur récepteur. On met en place un chemin dans le réseau avant d'envoyer les informations de l'utilisateur, chemin qui sera suivi par l'ensemble des informations.
La première génération de technologie circuit a été la commutation de circuit. Cette technologie subsiste jusqu'à l'heure actuelle. On établit les circuits après quoi la parole peut transiter. Dans cette première génération, le signal reste analogique de bout en bout.
La deuxième génération de technologie circuit concerne la commutation du circuit mais passe au numérique. La parole est numérique et ce sont les octets qui transitent, la numérique s'effectue le plus souvent à l'entrée du réseau, cette technologie reste encore à améliorer. En effet sur le fil métallique qui sert à faire passer la parole on est capable grâce à des modems de faire transiter des flux de plus en plus puissants pouvant atteindre 2Mbits/s sur des distances de plusieurs kilomètres.
Un modem (acronyme de modulation démodulation) est un appareil qui transforme les signaux binaire produits par des ordinateurs ou les équipements terminaux en signaux également binaire mais doté d'une forme sinusoïdale qui les offre une propagation de meilleur qualité.
De ce fait les opérateurs de télécommunication ont pu intégrer les données en même temps que la parole, les données en même temps que la parole téléphonique à partir du réseau RMIS (Réseau Numérique à Intégration de Service) consistant à fournir deux lignas simultanées, l'une pour la téléphonie, l'autre pour les données. Les deux lignes ayant une interface unique, cette technique est toujours commercialisée malgré une certaines désaffection.
Avec la 3e génération, on travail directement en mode paquet: le terminal place toutes les informations téléphoniques, vidéo ou de données dans des paquets et émet ses paquets sur boucle locale vers le réseau coeur.
L'avenir appartient à une 3e génération de réseau, utilisant le paquet IP (Internet Protocol). Un paquet IP est constitué d'un ensemble de données provenant d'un utilisateur, et complété par un en-tête possédant les informations de contrôle.

Les opérateurs vidéo

On appelle opérateur vidéo, les diffuseurs et les câblo-opérateurs qui mettent en place les réseaux terrestres et hertziens des diffusions de canaux de télévision. Le câblo-opérateur, se charge de la partie terrestre et le vidéo diffuseur de partie hertziens. Ces infrastructures de communication permettent de faire transiter vers les équipements terminaux, les canaux vidéo. Etant donné la largeur de bande passante réclamée par ses applications ces annaux demandent de débits très importants. On appelle largeur de bande la différence entre la plus basse t la plus haute fréquence utilisée au transport d'une application, plus le débit nécessaire sur une liaison doit être grand.
La diffusion de programme de télévision s'effectue depuis de longues années par le biais d'émetteur hertzien avec ses avantages et ses inconvénients. De nouvelles applications vidéo ont fait leur apparition, ces nouvelles années donc la qualité vidéo va d'images saccadées de piètre qualité jusqu'à des images animées de haute définition.
La classification admise pour les applications vidéo est la suivante:

  • Visioconférence: Elle se limite à montrer les visages de correspondants, sa définition est relativement faible puisqu'on diminue le nombre d'image par seconde pour gagner en débit. Le signal produit par une visioconférence se transporte aisément sur un canal numérique à 128Kbits/s et sa compression est simple à réaliser.
  • Télévision numérique: Sa qualité correspond ordinairement à un canal de 4 à 5MHz de bande passante en analogique. La numérisation sans compression de ce canal en utilisant des théorèmes d'échantillonnage produit un débit de plus de 200Mbits/s. Après compression, ces débits peuvent descendre à 2Mbits/s pratiquement sans perte de qualité.
  • Télévision haute définition: Elle demande des transmissions à plus de 500Mbits/s si aucune compression n'est effectuée. Après compression la valeur peut tomber à 35Mbits/s.
  • Vidéoconférence: approche la qualité du cinéma et demande de débits considérables. C'est la raison pour laquelle se type de vidéo ne sera intégré que plus tard dans les applications multimédia.