Télécommunications
Principes, infrastructures et services
Daniel Battu
Dunod
Avant-proposxxi
Chapitre 1 - Quelques rappels de technologie1
1.1 Mouvements vibratoires1
1.1.1 Vibrations1
1.1.2 Fréquences et phase2
1.2 Notions d'électricité4
1.2.1 Électricité et téléphonie4
1.2.2 Définition des unités électriques4
1.2.3 Application à la téléphonie5
1.3 Magnétisme6
1.3.1 Aimantation et attraction6
1.3.2 Action d'un champ magnétique sur un circuit et réciproque6
1.3.3 Signaux téléphoniques6
1.3.4 Perturbations électromagnétiques6
1.4 Électrostatique7
1.4.1 Principe7
1.4.2 Perturbations7
1.4.3 Application à la téléphonie7
1.5 Puissance des signaux de télécommunication7
1.6 Signaux vocaux8
1.6.1 Son: un phénomène vibratoire8
1.6.2 Voix humaine9
1.6.3 Fréquences vocales téléphoniques9
1.6.4 Attente musicale10
1.6.5 Sensibilité de l'oreille humaine11
1.6.6 Boléro de Ravel12
1.6.7 Codage de l'information13
1.6.8 Effets spéciaux13
1.6.9 Circuits de largeur de bande à 4 kHz14
1.7 Rappels historiques15
Chapitre 2 - Système téléphonique19
2.1 Équipement terminal d'un abonné19
2.1.1 Principe19
2.1.2 Couplage microphone/écouteur22
2.1.3 Transformation de 2 fils à 4 fils pour le transport22
2.1.4 Phénomène d'écho22
2.1.5 Niveaux d'émission et de réception25
2.1.6 Caractéristiques des signaux de parole25
2.2 Système téléphonique26
2.2.1 Liaison commutée et liaison louée26
2.2.2 Hiérarchie des centres téléphoniques28
2.2.3 Cas du transfert d'appel29
2.2.4 Trafic du réseau commuté30
2.2.5 Famille des commutateurs téléphoniques31
2.2.6 Organisation des services d'exploitation33
2.2.7 Service de renseignements téléphoniques33
2.2.8 Fiabilité de l'acheminement des appels urgents34
2.2.9 Numérotation des postes d'abonnés35
2.3 Autocommutateurs privés d'entreprise (PABX)36
2.3.1 Organisation36
2.3.2 Historique des autocommutateurs privés36
2.3.3 PABX actuels37
2.3.4 Table de change39
2.3.5 Centres d'appel40
2.3.6 Synthèse de la parole et serveurs vocaux41
2.3.7 Vue d'ensemble42
2.4 Service Centrex43
2.5 Aperçu économique44
2.5.1 Résumé sur le RTPC44
2.5.2 Quelques chiffres44
2.5.3 Courbe de Jipp45
2.5.4 Flux financiers et télécommunications46
Chapitre 3 - Codages et données49
3.1 Données et transfert d'informations49
3.1.1 Données49
3.1.2 Analogique et numérique50
3.1.3 Communication de données51
3.1.4 Codages utilisés en transmission51
3.1.5 Types de message à transmettre52
3.2 Codages de messages alphanumériques53
3.2.1 Exemples de codages53
3.2.2 Codage par caractère54
3.2.3 Codage pour téléécriture conversationnelle55
3.2.4 Codage par élément d'image56
3.2.5 Codes à barres56
3.2.6 Conversion de codes56
3.3 Liaisons télégraphiques et télex56
3.3.1 Principes56
3.3.2 Ligne d'abonné télégraphique57
3.3.3 Section interurbaine ou internationale58
3.4 Définitions relatives à la transmission de données59
3.4.1 Terminal de données59
3.4.2 Terminal de circuit de données et modem59
3.4.3 Communication entre terminaux de données61
3.4.4 Liaison de données61
3.5 Débit binaire et rapidité de modulation62
3.5.1 Débit binaire62
3.5.2 Valence d'un signal62
3.5.3 Rapidité de modulation63
3.6 Contrôle d'erreur64
3.6.1 Nécessité64
3.6.2 Méthodes de protection contre les erreurs64
3.6.3 Vérification à l'aide de l'écho64
3.6.4 Demande de répétition65
3.6.5 Contrôle de parité66
3.6.6 Contrôle de trame66
3.6.7 Codage en treillis67
3.6.8 Autres codes68
3.7 Compression de données68
3.7.1 Aspects théoriques68
3.7.2 Données de l'usager69
3.7.3 Types de redondance dans les données69
3.7.4 Méthodes de compression de données70
3.8 Annexe: codage de l'information71
3.8.1 Codage binaire, décimal, hexadécimal71
3.8.2 Codage ASCII72
Chapitre 4 - Modems et transmission de données75
4.1 Modem et bande de base75
4.1.1 Distinction75
4.1.2 Émetteurs récepteurs en bande de base (ERBdB)75
4.1.3 Systèmes HDSL76
4.1.4 Caractéristiques des modems77
4.2 Interface modem - ETTD77
4.2.1 Notion d'interface77
4.2.2 Jonction V.2478
4.3 Modes d'exploitation d'un circuit de données79
4.3.1 Mode simplex (ou unidirectionnel)79
4.3.2 Mode semi-duplex (ou bidirectionnel à l'alternat)79
4.3.3 Mode duplex79
4.4 Modes de transmission et synchronisation81
4.4.1 Transmission asynchrone81
4.4.2 Transmission synchrone81
4.5 Types de modulation82
4.5.1 Principe82
4.5.2 Modulation d'amplitude (MA)82
4.5.3 Modulation de fréquence (MF)82
4.5.4 Modulation de phase83
4.5.5 Autres modulations possibles83
4.5.6 Exemples de fonctionnement des modems84
4.6 Capacité d'un circuit de données86
4.7 Qualification des supports analogiques88
4.8 Exploitation de la voie téléphonique90
4.8.1 Définitions90
4.8.2 Numérotation préenregistrée91
4.9 Qualité d'une liaison de données91
4.9.1 Liaison asynchrone91
4.9.2 Liaison synchrone91
4.10 Annulation d'écho92
4.10.1 Origine des échos92
4.10.2 Suppression ou annulation d'écho93
4.11 Normalisation des modems94
4.12 Fonctions complémentaires des modems96
4.12.1 Multiplexage de données96
4.12.2 Bouclage97
4.12.3 Horloge d'émission externe97
4.12.4 Fonctions d'exploitation97
4.12.5 Langages de communication97
4.12.6 Contrôle de flux98
4.12.7 Modems voix et données simultanées98
4.12.8 Présentation des modems100
4.13 Protocoles MNP100
4.13.1 Description100
4.13.2 Détection d'erreur V.42 et MNP 4101
4.13.3 Compression V.42 bis et MNP 5101
4.14 Modems à 56 kbit/s (V.90/V.92) et à 144 kbits/s (V.300)101
4.15 Conformité des modems102
4.15.1 Raisons des essais de conformité102
4.15.2 Difficultés103
4.15.3 Interfaces des réseaux d'accès103
4.15.4 Normes de modems103
4.15.5 Autres fonctionnalités103
4.15.6 Opposabilité104
4.16 Choix d'un modem adapté à la liaison104
4.16.1 Largeur de bande et débit maximum104
4.16.2 Solution générale105
4.16.3 AVD/SVD et ASVD/DSVD105
4.16.4 Choix d'un modem106
4.17 Modem sur IP (V.MoIP)107
Chapitre 5 - Supports de transmission109
5.1 Câbles à paires ou à quartes métalliques111
5.2 Câbles à paires coaxiales111
5.3 Guides d'ondes112
5.4 Liaisons radioélectriques112
5.4.1 Faisceaux hertziens113
5.4.2 Satellites de télécommunications116
5.4.3 Couverture radioélectrique à faible distance126
5.5 Fibres optiques126
5.5.1 Caractéristiques126
5.5.2 Multiplexage en longueur d'onde (WDM)129
5.5.3 Soliton131
5.5.4 Avantages et inconvénients des fibres optiques132
5.6 Câbles sous-marins133
5.7 Liaisons sans support matériel135
5.7.1 Infrarouge135
5.7.2 Laser136
5.7.3 Optique en espace libre (FSO)136
5.7.4 Domaines économiques136
5.8 Choix d'un support et d'un système de transmission137
5.9 Défauts intrinsèques du réseau de transmission138
5.9.1 Généralités138
5.9.2 Distorsion d'affaiblissement139
5.9.3 Distorsion de phase139
5.9.4 Désadaptation d'impédance139
5.9.5 Bruits et diaphonies139
5.9.6 Écarts de fréquence140
5.9.7 Distorsion non linéaire140
5.9.8 Saut et gigue de phase141
5.9.9 Échos141
5.9.10 Microcoupures141
5.9.11 Temps moyen de propagation des différents supports141
5.9.12 Disponibilité des supports142
5.9.13 Taux d'erreur en numérique142
5.9.14 Mesures en fibre optique142
Chapitre 6 - Multiplexages pour le réseau de transport145
6.1 Impératifs de la transmission145
6.2 Analogique et numérique146
6.2.1 Technique analogique146
6.2.2 Technique numérique146
6.3 Principe de la modulation analogique146
6.4 Hiérarchies des systèmes analogiques148
6.5 Principe du multiplexage MIC/PCM148
6.6 Hiérarchie des systèmes numériques plésiochrones150
6.7 Hiérarchie numérique synchrone (SDH)151
6.8 Dispositions propres au réseau national156
6.8.1 Sécurisation des artères interurbaines156
6.8.2 Synchronisation du réseau157
6.9 Équipements utilisés à l'international157
6.9.1 Interpolation des signaux de parole157
6.9.2 Suppresseur et annuleur d'écho160
6.10 Transport des groupes multiplexés161
6.10.1 Multiplexage analogique161
6.10.2 Multiplexage numérique161
6.10.3 Numérique sur canal analogique162
6.11 Annexe: comparaison des techniques de transport analogique et numérique164
6.12 Annexe: loi A du codage MIC165
Chapitre 7 - Multiplexage, concentration et commutation167
7.1 Introduction167
7.1.1 Intérêt économique167
7.1.2 Vocabulaire utilisé168
7.1.3 Vue d'ensemble sur le multiplexage169
7.1.4 Multiplexage et transmission de données170
7.1.5 Familles de multiplexeurs170
7.1.6 Caractéristiques des multiplexeurs171
7.2 Multiplexage analogique ou en fréquence172
7.2.1 Principe172
7.2.2 Caractéristiques172
7.3 Multiplexeurs temporels173
7.3.1 Principe173
7.3.2 Caractéristiques175
7.4 Multiplexeur statistique177
7.4.1 Principe177
7.4.2 Caractéristiques178
7.5 Cas des radiocircuits179
7.5.1 Liaisons radio de haute qualité179
7.5.2 Parties terminales des liaisons179
7.5.3 Modulation analogique du circuit radio179
7.5.4 Traitement numérique du signal à large bande180
7.6 Considérations sur les multiplexeurs180
7.6.1 Normalisation180
7.6.2 Retard de transmission180
7.6.3 Sensibilité aux erreurs180
7.6.4 Détection automatique de vitesse181
7.6.5 Synchronisation d'un réseau181
7.6.6 Administration de réseau181
7.6.7 Multiplexeurs multiapplications182
7.7 Traitements numériques de la parole183
7.7.1 MIC différentiel adaptatif (MICDA ou ADPCM)183
7.7.2 Bande sonore élargie184
7.7.3 Codages Musicam, Digicast et COFDM184
7.7.4 Autres procédés de traitement du signal vocal185
7.8 Concentrateurs186
7.8.1 Concentrateur téléphonique186
7.8.2 Historique des concentrateurs de données188
7.8.3 Caractéristiques du concentrateur189
7.8.4 Concentrateurs et multiplexeurs190
7.9 Multiplexeurs inverses191
7.10 Techniques de commutation193
7.10.1 Commutation de circuits193
7.10.2 Multiplexage numérique et commutation193
7.10.3 Signalisation téléphonique et supervision195
7.10.4 Commutateurs brasseurs196
7.10.5 Commutation de trames, de paquets et de cellules196
7.11 Transmission de données en interurbain197
7.11.1 Groupement des débits à basse vitesse197
7.11.2 Multiplexage dynamique198
7.11.3 Raccordement des abonnés à haut débit198
7.11.4 Constitution d'une liaison louée à grande distance199
7.11.5 Exemple de multiplexage de liaisons numériques200
Chapitre 8 - Architectures de réseaux203
8.1 Architecture des réseaux informatiques203
8.1.1 Évolution des réseaux et de leur topologie203
8.1.2 Méthodes d'accès à un réseau205
8.1.3 Protocoles de liaison206
8.1.4 Types de protocole206
8.1.5 Réseaux locaux d'entreprise208
8.2 Protocole BSC208
8.3 Modèle OSI209
8.3.1 Principes de la disposition en couches209
8.3.2 Dans la pratique210
8.3.3 Analogie de représentation210
8.3.4 Les sept couches du modèle OSI210
8.3.5 Schéma logique de l'information transmise212
8.3.6 Correspondance des quatre premières couches213
8.3.7 Protocoles orientés avec ou sans connexion214
8.3.8 Protocoles des réseaux locaux d'entreprise214
8.4 Quelques applications du modèle OSI217
8.4.1 Généralités217
8.4.2 Messagerie électronique X.400217
8.4.3 Annuaire global X.500 et protocole LDAP219
8.5 Actualité du modèle OSI220
8.5.1 Principes220
8.5.2 Avantages220
8.5.3 Inconvénients220
8.5.4 Persistance des normes non OSI221
8.5.5 Extension du modèle OSI222
8.5.6 Interconnexions avec les LAN225
8.6 En conclusion229
Chapitre 9 - Exemples de protocoles231
9.1 Protocole X.21231
9.1.1 Généralités231
9.1.2 Description232
9.1.3 Caractéristiques des réseaux X.21232
9.2 Protocole HDLC232
9.2.1 Généralités232
9.2.2 Caractéristiques de HDLC233
9.2.3 Fonctionnement233
9.2.4 Contrôle d'erreur234
9.2.5 Gestion des compteurs235
9.2.6 Détection des incidents et procédures de reprise235
9.2.7 Déroulement des échanges de trames235
9.3 Protocole X.25236
9.3.1 Architecture des réseaux de paquets236
9.3.2 Notion de circuits virtuels238
9.3.3 Transfert de données en mode paquets241
9.3.4 Contrôle de flux241
9.3.5 Gestion des incidents241
9.3.6 Connexion des terminaux asynchrones242
9.3.7 Recommandations associées à X.25244
9.3.8 Protocoles Internet associables à X.25245
9.3.9 Avantages des réseaux de paquets246
9.4 Protocole de relayage de trames248
9.4.1 Description248
9.4.2 Applications250
9.4.3 Vue d'ensemble251
9.5 Mode de transfert asynchrone (ATM)251
9.5.1 Principe de l'ATM251
9.5.2 Structure de la cellule252
9.5.3 Fonction de commutation253
9.5.4 Fonction de multiplexage255
9.5.5 Classes de services256
9.5.6 Interfaces UNI et PNNI257
9.5.7 Réseau ATM257
9.5.8 Mécanismes du contrôle d'accès258
9.5.9 Normes ATM258
9.5.10 Réalisations en cours260
9.6 Perspectives260
Chapitre 10 - Réseau de transport et réseau d'accès263
10.1 Principes de connexion263
10.1.1 Éléments traditionnels de réseau263
10.1.2 Évolution des concepts relatifs au transport264
10.1.3 Réseau métropolitain265
10.2 Nouveaux réseaux de transport265
10.2.1 Infrastructures266
10.2.2 Systèmes de transmission266
10.2.3 Économie de la transmission268
10.2.4 Cas des liaisons internationales268
10.3 Interconnexions entre exploitants269
10.4 Réseau d'accès en France270
10.4.1 Éventail des choix270
10.4.2 Accès aux services numériques270
10.4.3 Distribution par ondes radioélectriques271
10.4.4 Distributions de services numériques par câble278
10.4.5 Distribution xDSL279
10.4.6 Distribution HFC284
10.4.7 Distribution par fibre optique286
10.4.8 Techniques à courant porteur289
10.4.9 Vue d'ensemble290
10.5 Distribution en immeuble ou en entreprise292
10.5.1 Câbles utilisés292
10.5.2 Immeubles "intelligents"294
10.5.3 Offres en immotique295
10.5.4 Les réseaux personnels (PAN)295
10.6 Évolution actuelle du réseau d'accès298
Chapitre 11 - Exemples de réseaux301
11.1 Généralités301
11.2 Liaisons louées (LL)302
11.2.1 Rappels302
11.2.2 Liaisons louées multipoints303
11.2.3 Liaisons louées analogiques304
11.2.4 Liaisons louées numériques305
11.2.5 Multiplexage306
11.2.6 Intérêt des liaisons louées306
11.2.7 Les liaisons permanentes à un réseau307
11.3 Réseaux téléphoniques commutés307
11.3.1 Réseau téléphonique public commuté (RTPC)307
11.3.2 Réseau privé virtuel (VPN)308
11.4 Réseau télex309
11.5 Réseaux de communications radioélectriques311
11.5.1 Systèmes radiomobiles de type analogique311
11.5.2 Systèmes radiomobiles de type numérique312
11.5.3 Réseaux locaux par radio WLAN318
11.5.4 Liaisons avec les avions320
11.5.5 Radiomobile professionnelle (PMR)320
11.5.6 Réseaux par satellite324
11.5.7 Vue d'ensemble325
11.6 Réseau numérique à intégration de services (RNIS)325
11.6.1 Principe325
11.6.2 Interfaces326
11.6.3 Accès aux réseaux X.25327
11.6.4 Services328
11.7 Réseau X.25331
11.8 Réseau "intelligent" (RI)332
11.8.1 Objectifs332
11.8.2 Modèles conceptuels332
11.8.3 Exemples de fonctionnalités334
11.8.4 Réseaux intelligents et protocoles TMN334
11.9 Réseaux à valeur ajoutée (RVA)335
11.9.1 Définitions et historique335
11.9.2 Renater338
11.9.3 Internet338
11.9.4 Autres réseaux à valeur ajoutée344
11.9.5 Le réseau de nouvelle génération (NGN)344
11.10 Vue d'ensemble347
11.11 Annexes349
11.11.1 Les interfaces V5349
11.11.2 IP et les protocoles associés349
Chapitre 12 - Exemples de services355
12.1 Services à valeur ajoutée355
12.1.1 Lente décroissance du télex355
12.1.2 Conversion des services de l'écrit356
12.2 Télécopie357
12.2.1 Principe357
12.2.2 Types de télécopieurs358
12.2.3 Services359
12.3 Vidéotex (service de vidéographie)361
12.3.1 Vidéotex diffusé (ou télétexte)361
12.3.2 Vidéotex interactif361
12.3.3 Services vidéotex363
12.4 Messagerie365
12.4.1 Définition365
12.4.2 Principes365
12.4.3 L'offre des exploitants de réseau365
12.4.4 Messagerie textuelle366
12.4.5 Messagerie multimédia369
12.4.6 Computerized Bulletin Board Systems370
12.5 Services associés à la fonction vocale370
12.5.1 Audiotex370
12.5.2 Audiocarte373
12.5.3 Audioconférence374
12.5.4 Système DAB374
12.5.5 Effet "surround"375
12.5.6 Synthèse vocale375
12.6 Échange de données informatisées (EDI)375
12.6.1 Définition375
12.6.2 Normes internationales376
12.6.3 Développement de l'EDI377
12.6.4 Évolution377
12.7 Services multimédias378
12.7.1 Visioconférence378
12.7.2 Vidéotéléphonie (ou visiotéléphonie)379
12.7.3 Streaming media380
12.8 Téléaction, télédétection et télémétrie383
12.8.1 Codes à barres383
12.8.2 Identification par radiofréquence (RF/ID)383
12.8.3 Cartes à puce384
12.8.4 Téléaction et télémétrie384
12.9 Interconnexion des systèmes385
12.9.1 Articulation LAN/WAN385
12.9.2 Protocoles LAN à acheminer386
12.9.3 Offres en systèmes numériques interurbains (WAN)388
12.9.4 Caractéristiques et domaines d'emploi390
12.9.5 Principes d'interconnexion391
12.9.6 Offres de services391
12.10 Transport de la parole393
12.10.1 Compression des signaux vocaux393
12.10.2 Voice over Frame Relay (VoFR)394
12.10.3 Voice over Internet Protocol (VoIP)394
12.10.4 Voice Telephony over ATM (VToA) et CES396
12.10.5 VoDSL397
12.10.6 Projet Tiphon398
12.11 Point de vue de l'utilisateur398
12.11.1 Gestion des communications399
12.11.2 Délais de transmission400
12.11.3 Évaluation du taux de disponibilité401
12.11.4 Tolérance aux pannes402
12.11.5 Continuabilité (E.850)402
12.11.6 Sécurité402
12.11.7 Performances403
12.12 Vue d'ensemble404
Chapitre 13 - Normalisation et qualité de service407
13.1 Nécessité de la normalisation407
13.1.1 Définition407
13.1.2 Philosophie de la normalisation408
13.1.3 Intérêt pour les professionnels408
13.1.4 Intérêt pour le consommateur409
13.1.5 Vue d'ensemble409
13.2 Normalisation en télécommunications410
13.2.1 Principaux organismes de normalisation410
13.2.2 Normes d'application volontaire et règlements obligatoires415
13.2.3 Rôle actuel des instances de normalisation415
13.3 Règles du marché des télécommunications416
13.3.1 Zones géographiques à considérer416
13.3.2 ONP416
13.3.3 Pouvoir réglementaire en Europe417
13.3.4 Réglementation en France417
13.3.5 Licences d'exploitation de réseau et de service418
13.4 Obligations de service public420
13.4.1 Service public420
13.4.2 Service universel420
13.4.3 Services obligatoires421
13.4.4 Missions d'intérêt général421
13.5 Attestation de conformité des équipements421
13.5.1 Action de l'Union européenne421
13.5.2 Application en France422
13.5.3 Exigences essentielles424
13.5.4 Réseau européen de laboratoires de mesures424
13.6 Qualité des services fournis424
13.7 Vue d'ensemble426
13.8 Annexe: adresses utiles428
Chapitre 14 - Exercices corrigés431
14.1 Système téléphonique431
14.2 Codages et modems432
14.3 Systèmes de transport434
14.4 Multiplexages435
14.5 Protocoles de réseau436
14.6 Exemples de réseaux437
14.7 Exemples de services438
14.8 Normes et qualité de service439
Annexes
A - Images et télévision443
A.1 Constitution d'une image télévisuelle443
A.1.1 Définitions443
A.1.2 Incidence de la physiologie de l'oeil444
A.1.3 Incidence des choix industriels444
A.2 Télévision couleur et télévision noir et blanc446
A.2.1 Principe de la télévision couleur446
A.2.2 Compatibilités447
A.2.3 Luminance et chrominance447
A.3 Normes de télévision analogique448
A.3.1 National Television System Committee (NTSC, 1953)448
A.3.2 Phase alternée en ligne (PAL, 1966)449
A.3.3 Séquentielle à mémoire (Secam, 1965)449
A.3.4 Télétexte449
A.4 Télévision à haute définition (TVHD)450
A.4.1 Principes450
A.4.2 Système européen DVB450
A.5 Transport d'images451
A.5.1 Principes451
A.5.2 Les trois services de télévision452
A.5.3 Reportages453
A.5.4 Service de contribution par satellite453
A.5.5 Service de distribution454
A.5.6 Serte455
A.5.7 Décodeurs456
A.6 Réduction du débit télévisuel457
A.6.1 Intérêt457
A.6.2 Besoins des utilisateurs457
A.6.3 Supports de transmission458
A.6.4 Compressions JPEG et MPEG459
A.6.5 Qualité d'image et taux de compression463
A.6.6 Compatibilité de réception TV et TVHD463
A.6.7 Codage d'applications464
A.6.8 Adaptateur Set-Top Box465
A.7 Services multimédias distribués465
A.7.1 Interactivité465
A.7.2 Choix actuels465
A.8 Vidéotransmission467
A.9 Transfert d'images fixes468
A.10 Conclusions468
B - Glossaire471
C - Bibliographie499
Index501