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N0RoUTE Issue 4 telecoms Intro aux sys. tel. et PABX
iNTRODUCTiON AUX SYSTEMES TELEPHONiQUES ET PBX
\/\. [m0sfet] - PHRACK v.7-i49./\/
Cet article a pour but de vous faire comprendre comment fonctionne votre
telephone. C'est assez sommaire, mais cela traite les points principaux
des systemes telephoniques.
Cet article est une version adaptee de "Introduction to Telephony and PBX",
ecrit par Cavalier [TNO], paru dans Phrack49.
Apres avoir lu cet article, vous ne regarderez pas votre telephone de la meme
facon !!
1............................Le CO
2............................Le PBX
3............................Proprietes des signaux analogiques et digitaux
4............................Conversions de signaux analogiques / digitaux
5............................Transmissions numeriques
6............................Le multiplexage
7............................Supports de transmission des signaux
8............................Caracteristiques de quelques PABX et statistiques
_-----_
1 | Le CO |
-------
Un telephone seul n'est rien. Mais il devient puissant des lors qu'il
est interconnecte avec d'autres telephones.
Aux premices de la telephonie, chaque utilisateur etait connecte directement
avec d'autres telephones, et l'utilisateur devait lui meme poser ses lignes !
Hormis le fait que l'utilisateur devait lui meme installer ses propres lignes,
un enorme probleme se posa lorsque le telephone connu un premier essor et
devint populaire.
En quelques mois, ce fut une masse desorganisee de fils qui longeaitent
maisons et bureaux !
Une formule simple de maths demontre l'accroissement du nombre de connections
necessaires dans le cas d'une connection directe:
I=N(N-1)/2
I: nombre d'interconnections
N: nombre d'abonnes
Dans le cas de N=100, cela donne I=100(100-1)/2, soit 4950 fils necessaires !
Une methode plus performante etait reellement necessaire.
La commutation (switching)
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Le repartiteur principal (CO, pour Central Office) est un appareillage
interconnectant les utilisateurs a l'interieur d'une meme zone.
Par exemple, si une personne A veut appeler une personne B appartenant a
la meme zone (meme ville par exemple), lorsque A compose le numero de B,
son appel transite d'abord par le CO, puis est redirige vers B.
Nous verrons ulterieurement ce qui se passe exactement lors de l'appel
(section signalement).
Admettons que la personne A veuille appeler une personne C, habitant dans
une autre zone: ce fut possible grace a l'interconnection des COs.
Aujourd'hui, chaque CO est relie a tous les autres CO selon un schema appele
PSN (Public Switched Network).
Ces systemes sont egalement couramment appeles:
Dial Up Network
Switched Network
Exchange Network
L'inconvenient principal des COs est qu'il ne peut pas connecter tous les
abonnes en meme temps. D'un autre cote, cela serait tres lourd a gerer, et
en aucun cas tous les abonnes ne composent en meme temps.
Modes de commutation
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Les switchs mecaniques
Au debut, les COs etaient entierement mecaniques, et cela demandait
enormement de temps pour composer chaque numero. Les numeros composes
etaient analyses pas a pas (Strowger step by step switch).
L'interrupteur a intersections (crossbar switch)
Il fut invente et developpe au mileu des annees 20. Son avantage principal
est d'utiliser une memoire de masse afin de stocker le numero compose, puis
liberer le CO pour d'autres appelants.
La rapidite d'aiguillage de l'appel n'est plus en fonction de la vitesse a
laquelle l'abonne compose son numero.
La matrice d'aiguillage a intersection (Crossbar Switching Matrix)
L'aiguillage se fait a l'aide de differents fils, presents sur une matrice.
Le "crossbar switch" utilise l'intersection de deux points afin d'etablir
la communication.
Il y a quatre elements essentiels a l'inteur du CSM:
-Le marqueur est le point vital d'un switch comme celui ci. Il
identifie la ligne demande, et alloue un registre.
-Le registre renvoie une tonalite de composition et recoit puis
stocke le numero compose
-La matrice est composee de lignes horizontales et verticales. Le
point d'intersection etablit la communication.
-Les appels sont confies a un "sender", qui les route vers un PBX
Bien que la matrice d'aiguillage a intersection soit une revolution, elle
est toujours mecanique, bruyante, difficile a entretenir.
L'aiguillage electronique (ESS, Electronic Switching System)
Il fut possible lors de l'avenement du transistor (1965). L'ESS accelera
la vitesse de composition et les possibilites du reseau telephonique.
Les ESS modernes etablissent quelques fonctions principales:
1.Etablir une connection entre deux pour plusieurs points
2.Fournir des lignes de test et de maintenance
3.Facturer automatiquement les communications
4.Offrir de nouveaux services, comme l'attente lors d'un appel
5.Acceder aux operateurs pour differents services
L'ESS utilise une logique informatique reprenant les deux systemes primaires
utilises dans la matrice d'aiguillage a intersection.
Le control global de l'ESS
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Cette fonction permet de router un appel automatiquement et electroniquement.
Il n'y a plus de pieces mecaniques, ce qui rend le systeme telephonique
plus compact, fiable et puissant. Tout est informatise, avec une memoire, un
support de stockage, et une possibilite de reprogrammation.
A l'interieur de l'ESS; l'ordinateur a un control global. Il observe toutes
les lignes et trunks arrivant au CO, recherchant les modifications d'etats
electriques, comme par exemple un decrochage de telephone. Lorsque un
abonne decroche et compose un numero, le systeme de control global de l'ESS
detecte la demande et repond par une tonalite de composition, puis recoit
stocke et interprete les chiffres composes.
L'appel est ensuite route, et la ligne libere pour un autre abonne.
Le TDM
~~~~~~
C'est l'equivalent electronique de la matrice d'aiguillage. Il n'y a plus
de procede mecanique: tout est regit par des circuits integres. C'est
l'ordinateur qui analyse le chemin a suivre.
L'ESS est un outil tres fiable. Son objectif est de tenir approximativement
20 ans en service.
Les concentrateurs de lignes
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
A noter egalement la presence de concentrateurs de lignes.
Il en existe deux types:
1-Les concentrateurs simples
2-Les concentrateurs multiplexeurs
1-Les concentrateurs simples
C'est les boites blanches de FT. Certaines sont petites (25cm x 45cm),
d'autres sont beaucoup plus grosses (50cm x 100cm).
Elles sont fermees a l'aide d'une serrure en plastoc qu'on peut ouvrir avec
n'importe quel outil.
Ces concentrateurs recuperent les lignes analogiques provenant de differentes
residence, puis les regroupent dans un seul et gros cable.
A noter que c'est ici qu'il est possible de beige boxer...
Il n'y a pas d'electronique a ce niveau. C'est juste de l'electricite, des
connexions de fils. (Ah si, il y a quand meme un fusible sur chaque ligne,
au cas ou vous metteriez votre telephone sur le 220 V).
Arf, d'ailleurs cela serait marrant de voir ce que ca donne si on collait
du 220 V dans la ligne telephonique, apres avoir shunte le fusible...
Ca doit tout aller dans le CO... bah, il doit y avoir des fusibles la bas
aussi...
2-Les concentrateurs multiplexeurs
C'est un tout autre type de materiel. Il recupere aussi differentes lignes
(analogiques ou numeriques), puis les multiplexe (voir chapitre precedent),
afin de les redistribuer directement au CO.
C'est ce que l'on trouve juste avant le CO.
Physiquement, c'est boite metallique, mais celle ci est parfois plus
difficile a ouvrir, car elle dispose d'une serrure a clef.
A l'interieur, on retrouve egalement les lignes d'arrivee, et en sortie un
ou plusieurs gros cables coaxiaux (style TV par cable).
La, y'a pas moyen de beige boxer...
A---> |
B---> |
C---> |-> CS |
D---> | |
|
|-> |
| |
A'--> | | |
B'--> | | |
C'--> |-> CS | |
D'--> | |
|
|-> CMs ----> CO
|
E---> | |
F---> | |
G---> |-> CS | |
H---> | | |
| |
|-> |
|
E'--> | |
F'--> | |
G'--> |-> CS |
H'--> |
ABCD, A'B'C'D' -> residences du quartier A
EFGH, E'F'G'H' -> residences du quartier B
CS: concentrateur simple
CM: concentrateur multiplexeur
CO: central office (autocom public)
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2 | Le PBX |
--------
Tout d'abord, PBX c'est pour Private Branch Exchange. On l'apelle egalement
PABX. Lisez donc l'excellent article de C0D4 traitant les PBX paru dans
n0R0UTe 1 !
Les deux buts principaux d'un PBX sont:
1.faciliter les communications a l'interieur d'une entreprise
2.etre economique (arf!)
Toutes les entreprises ayant plus que quelques telephones sont equipees d'un
PBX afin de faciliter les communications en interne.
On peut considerer le PBX comme un mini CO, cree pour une entreprise.
Un PBX effectue les memes operations qu'un CO. On peut meme trouver parfois
certains COs dans de tres grandes entreprises !
Bien que de nombreux elements soient identiques, il y a certaines differences
entre un PBX et un CO:
-Un PBX est destine a un usage prive, un CO est destine a un usage
public.
-Un PBX accueile les utilisateurs par un message
-La plupart des PBX n'ont pas le niveau de securite des COs (par
exemple la redondace de processeur, en cas de probleme avec un CPU
ou bien encore les batteries de securite qui sont en standard avec
les COs).
-Les PABX sont largement plus souples au niveau du nombre de digits
a composer par rapport au COs.
-Les PBX ont des restrictions d'appel, les COs n'en ont *presque*
pas, car dans les appels seront factures.
Un PBX est compose de trois elements majeurs:
1.Un equipement standard (Un processeur et une matrice de routage)
2.Un ou plusieurs trunks en destinations de COs
3.Des lignes vers des postes
L'equipement standard:
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Il est constitue: -d'un CPU qui opere sous un logiciel.
-D'une matrice de routage multiplexee sous forme de
carte electronique, etablissant les interconnexions
entre utilisateurs.
Le CPU enregistre les operations et instructions, puis choisit les decisions
a prendre en consequence. Il surveille constamment toutes les lignes.
Les PBX sont assez compacts, suffisament pour se loger dans une armoire.
Les trunks et les lignes d'e/s
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Un trunk, c'est une ligne de communication entre deux switchs. Par exemple,
un trunk peut etre la ligne qui se trouve entre un CO et un PBX, ou entre
deux COs, ou encore entre deux PBX.
Un trunk peut etre prive, ou public.
Une ligne, c'est la connection entre un switch et un terminal (ce dernier
pouvant etre un telephone analogique par exemple). Par exemple, c'est la
liaison PBX -> telephone de l'employe, ou CO -> telephone de l'abonne.
La fonction du PBX est d'interconnecter les appels exterieurs provenant de
trunks vers les lignes internes.
Les deux varietees de lignes:
On va retrouver des lignes ANALOGIQUES et des lignes NUMERIQUES.
Si le telephone sur le bureau de l'employe est un modele numerique, on a
une ligne numerique (et inversement).
Les differents trunks:
Il existe des tonnes de differents trunks qui peuvent etre connectes a un PBX.
Chaque trunk a ses propres caracteristiques:
-les "tie" trunks: ils sont destines a relier deux PBX tres eloignes
(par exemple silicon graphics/cray doit utiliser ces trunks ci
d'apres la notion de VMBs en reseau que l'on retrouve chez eux).
Ils sont factures a la distance entre chaque poste, et non pas a la
quantite de donnee ou la duree des transferts.
Parfois, une liaison par micro ondes est etablie entre chaque poste.
-T1: Un trunk T1 supporte 24 canaux multiplexes, avec un
total de 1.544 Mps. Les trunks T1 sont generalement utilises comme
tie trunks entre PBX, et PBX vers COs.
Le T1 utilise deux paires de cables, standards, les donnees
transitant dessus sont codees en PCM (Pulse Code Modulation).
-T2: Un trunk T2 supporte 96 canaux multiplexes, avec un debit
total de 6.312 Mps.
-T3: Un trunk T3 supporte 672 canaux multiplexes, avec un debit
total de 44.736 Mps.
-T4: Un trunk T4 supporte 4.032 canaux multiplexes, avec un debit
total de 274.176 Mps (wha !!!! ca c'est bon pour faire du FTP !)
-DID (Direct Inward Dialing) Trunks:
Les appels entrants passent souvent par un automate (vous savez, celui
qui dit "composez le 1 pour... le 2 pour...". Avec un DID, il est
possible de recevoir des appels de l'exterieur directement, sans
passer par l'attendant (automate).
Ses principaux avantages sont: -d'autoriser les appels externes sans
passer par l'attendant.
-de pouvoir recevoir des appels, meme
en cas de probleme avec l'attendant
-de decharger l'attendant d'appels.
Les ports
~~~~~~~~~
Un port est une interface physique entre le PBX et un trunk, ou une ligne.
Les telephones de PBX
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Les telephones ne sont plus alors directement connectes au CO, mais au PBX.
Lorsque un telephone decroche, le PBX le reconnait, et renvoie au telephone
la tone de composition. Le PBX permet de sortir en composant un digit, (par
exemple le 9). Une fois ce digit compose, le PBX connecte le poste au CO du
reseau public.
L'automate est un premier routeur, qui permet de guider l'appelant vers
un poste recherche. Ceci est tres economique, et prend parti de tous les
avantages d'un PBX (annuaire par exemple).
Bloquant / Non Bloquant
Le bloquage est l'aspect critique d'un PBX. Un PBX non bloquant est celui qui
permet autant de connections qu'il y a de lignes sur le reseau.
Le PBX sont en general bloquants a un certain seuil. Un apport exponentiel
de ressources et d'argent est necessaire afin de rendre un PBX non bloquant.
La mesure d'un bloquage de PBX est possible. Elle est ecrite sous la forme:
P.xx, ou xx sont deux chiffres indiquant combien d'appels sur 100 seront
bloques. Plus petit est ce nombre, meilleur sera le service.
P.01 signifie que 1 appel sur 100 sera bloque.
Possibilites des PBX
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Routage Automatique (ARS).
Le but premier est de faire des economies au niveau des communications.
L'ARS permet de gerer les appels longue distance.
En efffet, la plupart de PBX ne sont pas uniquement relies a un seul CO, mais
ce peut etre une combinaison de tie trunks et d'autres PBX. Chaque PBX a une
facturation separee. De ce fait, il est extremement difficile de convaincre
chaque employee d'appeler tel numero sur tel trunk.
L'ARS permet de faire cette selection, automatiquement.
Le transfert d'appel
Les PBX permettent de faire transferer des appels d'un poste a un autre.
Par exemple, il suffit de composer le *62 puis le numero de destination pour
faire suivre tous les appels sur ce poste.
Physiquement, il y a sur certains telephones dedies aux PBX des boutons
labelles "transfert d'appel" qui ont comme fonction de composer le *62
Messagerie Vocale
A l'heure actuelle, lorsque un client appele une entreprise, une reponse doit
lui etre donnee. Au cas ou une personne soit absente de son bureau, la
messagerie vocale prend le relais.
Le systeme de messagerie vocale est en fait un repondeur tres sophistique
ayant de nombreuses fontionnalites, telles que le transfert d'appel, les
listes de diffusion, etc...
Restrictions
L'administrateur systeme peut fixer certaines restrictions au niveau des
appels effectues. Par exemple interdire les appels sortants sur certains
postes mais pas sur d'autres.
Tandems
Il est possible d'interconnecter des PBX grace a un schema identique a celui
des COs (ESS).
Reports (CAS et SMDR)
Des reports sont effectues sur le numero compose grace au SMDR (Station
Message Detail Recording) avec la duree de l'appel, ainsi que l'heure de
l'appel. Ce donness sont generalement directement imprimees.
Il est difficile de tirer parti directement de ces informations, c'est
pourquoi le CAS (Call Accounting System, un programme) analysera ces
informations.
En cas de panne de courant
Si une ville est en panne de courant, les CO ne sont pas en reste, ils
fonctionneront sur leurs batteries internes. Par contre, un PBX peut avoir
des problemes, car il fonctionne sur l'electricite de la compagnie
d'electricite municipale.
Bien sur, les PBX sont prevus de systemes de securite en cas de coupure de
courant: -des batteries, delivrant un courant continu (le batteries sont
constamment rechargees) sont prevues.
-Le systeme UPS (Uninterruptable Power Supply), le protegant contre
la foudre ou les variations de courant.
-Le systeme PFT (Power Failure Transfert), qui, dans le cas d'une
coupure transfere automatiquement tous les telephones sur le CO
public au lieu du PBX.
Administration Systeme du PBX
Les PBX peuvent etre vastes et complexes, et si aucune gestion n'etait
effectuee, il en resulterait un chaos.
Les PBX disposent de terminaux d'acces, permettant de gerer tout le systeme.
Par exemple: Programmer les telephones, en ajouter, en supprimer
Effectuer des analyses de traffic, afin d'optimiser le systeme
Repondre a des alarmes du systeme
ISDN
ISDN n'est pas un produit, c'est une norme. Enfin, c'est plutot une serie de
standards cree par l'ITU (anciennement le CCITT), afin de supporter
l'implementation des transmissions digitales (voix, donnees) a travers
diverses interfaces. Le but est de creer un standard et un seul.
A l'heure actuelle, la plupart des PBX sont compatibles avec cette norme.
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3 | Proprietes des signaux analogiques et digitaux |
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Proprietes des signaux analogiques
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L'air est le milieu qui transporte le son. Lorsque nous parlons, nos cordes
vocales creent un deplacement d'air. Ce deplacement compresse des molecules
d'air, qui creent une onde. Ce type d'onde est appele analogique, car il
cree une onde similaire au son qu'elle represente.
Des ondes analogiques sont frequentes dans la nature, et ont un nombre infini
de valeurs. L'onde sinusoidale est un bon exemple d'onde analogique.
Les trois proprietes principales d'une onde dans le cas de transmissions
sont: l'amplitude, la frequence et la phase.
L'amplitude:
L'amplitude refere a la hauteur maximale du signal. L'amplitude est mesuree en
decibels lorsque le signal est mesure sous la forme d'un son audible.
L'amplitude est mesuree en volts lorsque le signal est sous la forme d'une
energie electrique.
Les volts representent la puissance instantanee contenue dans un signal
analogique.
La frequence:
La frequence est le nombre de cycles par unite de temps. L'unite de mesure
de la frequence est le Hertz (Hz).
La frequence correspond a la hauteur d'un son (aigu ou grave). Plus haute
est la frequence, plus aigu sera le son.
La phase:
La phase correspond a la position relative de l'onde en un point a une date
donnee. La phase est utile lors de la comparaison de deux ondes.
La modulation:
La raison pour laquelle ces trois proprietes sont significatives est que
chacune peut etre modulee, afin de faciliter la transmission.
Le terme modulation impose des informations sur les signaux electriques
Le processus de modulation debute avec une onde d'amplitude et de frequence
constante. Les informations (voix, donnees) modulent une propriete
(amplitude, frequence, phase) de l'onde porteuse, afin de se recreer
dans l'onde.
La modulation d'amplitude (AM) est une methode qui consiste a ajouter de
l'information a un signal en faisant varier son amplitude, tout en gardant
une frequence constante.
La modulation de frequence (FM) ajoute de l'information a un signal
analogique en faisant varier sa frequence, mais en gardant une amplitude
constante. C'est la radio FM.
La modulation de phase ajoute de l'information au signal en effectuant une
variation de phase.
Dans chaque cas, l'onde modulee est transportee jusqu'au recepteur, qui la
decode et en extrait le signal.
Proprietes des signaux digitaux
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
A l'encontre des signaux analogiques, on ne trouve jamais de signaux
numeriques dans la nature. Ils ont etes crees comme methode de codage de
l'information. Un exemple simple est le code Morse.
Les signaux digitaux ont des valeurs discretes, non continues.
Les signaux digitaux ont uniquement deux etats: 1 et 0.
Les ordinateurs ne peuvent pas communiquer directement avec les humains.
Nous memes ne comprenons pas directement les variations de courant.
Les ordinateurs ne comprennent pas les lettres, ni les mots.
Pour faciliter la communication homme-machine, un code a ete cree.
C'est le code ASCII (American Standard Code for Information Exchange).
Il utilise un schema de codage sur 7 bits. Chaque caractere est un codage de
0 et de 1, sur 7 positions.
Par exemple, la lettre T est representee par le code ASCII 1010100.
Le nombre maximum de possibilites est de 128.
Un autre code standard est l'ASCII etendu, pouvant supporter jusqu'a 256
combinaisons.
Attenuation des signaux
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Les signaux analogiques et digitaux doivent transiter sur de grandes
distances. Malheureusement, les signaux s'attenuent sur de grandes distances.
C'est le phenomene d'attenuation du signal. Les deux types de signaux sont
concernes par ce probleme, mais le phenomene d'attenuation est different
pour chaque cas.
L'attenuation analogique
Approximativement chaque kiilometre, un signal analogique doit etre amplifie,
a cause de l'attenuation. Des amplificateurs amplifient (!) le signal recu,
et le diffusent. Le probleme est que chaque fois que le signal est amplifie,
des signaux nefastes sont ajoutes (du bruit), reduisent sa qualite, et ce
bruit est encore amplifie par les amplificateurs suivants.
Il existe deux principaux types de bruits sur la ligne:
-Le bruit "blanc", resultant de signaux electriques inconnus parasitant la
ligne. Lorsque ils sont assez fort, cela ressemble un peu au bruit que ferait
un ocean au loin.
-Le bruit cause par des signaux sur les lignes (crees par les COs).
L'attenuation digitale
Le phenomene d'attenuation frappe egalement les signaux digitaux, mais dans
une moindre mesure, car le phenomene de bruit disparait quasiment. En
effet, il est bien plus facile de faire transiter uniquement deux etats
electriques sur une ligne plutot qu'une variation d'etat sujette a de
nombreuses perturbations. C'est l'un des avantages principaux du mode de
transmission digital: la qualite du signal.
Avantages des signaux digitaux par rapport aux signaux analogiques
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
1. Les amplificateurs de signaux digitaux sont plus fiables, et moins onereux
que les amplificateurs analogiques.
2. Le signal analogique est plus facilement perturbe en cas de parasites, car
c'est l'onde qui est modifiee.
Le taux d'erreur de signaux analogiques est de 1 pour 100.000, tandis que
celui d'un signal numerique est de 1 pour 10.000.000
3. L'explosion des equipement modernes numeriques sur le marche, son faible
cout, sa fiabilite.
4. L'interconnectivite entre peripheriques digitaux.
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4 | Conversions de signaux analogiques / digitaux |
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De part son excellent qualite, quasi toutes les communications a longue
distances utilisent un mode de transmission numerique.
Bien sur, il faut coder a un instant le message analogique en message
numerique afin de le transmettre.
le codage PCM (Pulse Code Modulation)
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
La conversion est effectuee a l'aide d'un codec (codeur / decodeur). Le PCM
est une methode visant a convertir un signal analogique en 0 et 1, ce signal
etant destine a etre transmis. A la reception, ce signal est decode, puis
transcrit afin d'etre compris par l'interlocuteur.
Les trois etapes du codage PCM
Etape 1 - L'echantillonage
L'echantillonage represente l'enregistrement de differents etats de tension,
selon un intervalle de temps propre a l'onde. Chaque etat est appele un
sample. La theorie de Nyquist dit:
Si un signal analogique est echantillone au double de la frequence la
plus haute, alors le signal reproduit aura une meilleure qualite que
l'original.
La frequence la plus haute utilise dans les communications vocales est
4000 Hz. Donc un echantillonage a 8000 Hz est suffisant.
Etape 2 - La quantification
Plus simplement, chaque etat est represente par un nombre compris entre 0 et
255. Cette quantification est effectuee par les circuits Mu-Law (USA et Japon)
et A-Law (Europe et reste du monde).
Etape 3 - L'encodage
Le codage des 256 niveaux s'effectue sur 8 bits. Les 256 niveaux de codage
ne sont pas un fruit du hasard: la raison pour laquelle 256 niveaux sont
possibles est du au fait qu'il y a au maximun 256 combinaisons possibles sur
8 bits.
Ces signaux sont le resultat final d'un codage PCM dans le cas d'une
transmission numerique.
Le PCM delivre au maximun 256 tonalites differentes. Chaque son entendu
correspond a une des 256 tonalites.
Le decodage PCM
Etape 1 - Decoder le code PCM sur 8 bits en niveaux de tension.
Etape 2 - Reconstruire le signal, en le convertissant en une onde.
Etape 3 - Filtrer le signal: en effet, le processus de decodage cree un
bruit de fond, du a une haute frequence utilisee (comprise dans
la zone des 4000 Hz - 8000 Hz ce qui est audible pour l'homme).
Un filtre passe-bas elimine alors les frequences non desirees.
_------------------------_
5 | Transmissions numeriques |
--------------------------
Importance des transmissions numeriques
La transmission numerique est representee par la communication entre deux
machines, codee sous une forme binaire.
La transmission numerique est tres importante a l'heure actuelle, car nous
l'utilisons tous les jours. Par exemple pour payer un article avec une
carte de credit, pour telephoner a l'etranger ou pour retirer de l'argent.
Comme la technologie appliquee a l'informatique avance a grands pas, nous
sommes de plus en plus affectes aux transmissions numeriques.
Une quantite incroyable de donnees transite chaque jour dans le monde entier.
Il n'est pas illusoire de dire que les communications numeriques changeront
nos habitudes a partir d'aujourd'hui.
Voix numerique, et donnees numeriques
Il est important de souligner deux elements differents: la transmission de
voix codee sous forme numerique, et la transmission numerique de donnees.
Dans les deux cas ce ne sont que des 0 et des 1, mais le fond est different.
Terminologie numerique
Un bit est l'unite d'information la plus petite qui puisse exister: soit 1
soit 0.
Un octet (byte) de 7 ou 8 bits represente une unite d'information telle une
lettre, ou un point par exemple.
L'abreviation BPS (Bits Per Second) est le nombre de bits transmis en une
seconde. Par exemple, un appareil travaillant a 2400 BPS transfere a peu pres
dix fois moins d'informations qu'un appareil travaillant a 26400 BPS durant
le meme intervalle de temps.
Transmission numerique de donnees
Une transmission numerique de donnees s'effectue grace a trois elements:
1. Un DTE (Data Terminal Equipment) par exemple, un ordinateur, un terminal
2. Un DTE (Data Communications Equipment) par exemple un modem
3. Un lien entre des deux appareils
L'importance des modems
Une paire de modems est requise pour la plupart des communications DTE a DTE
effectuees sur le reseau public.
La fonction d'un modem est similaire a celle d'un Codec, sauf qu'il fait
l'inverse: il convertit un signal numerique en un signal analogique afin de
le faire transiter sur la ligne telephonique.
Bien sur, l'autre modem convertit le signal analogique en signal numerique
afin d'etre compris par le DTE recevant.
Bien sur, on est en droit de se demander pourquoi utiliser un modem, vu que
le message transitant apres le CO est code numeriquement; le probleme est
que quasi toutes le lignes arrivant aux particuliers sont analogiques, donc
il est necessaire de se servir d'un modem. Au fil du temps ces lignes
deviendront numerique et des debits largement superieurs seront acceptes.
Synchrone ou Asynchrone ?
Une communication numerique peut etre etablie de deux manieres differentes:
Une transmission Asynchrone, envoyant les donnees par 8 bits a la fois.
Une transmission Synchrone, envoyant de plus gros blocs de donnees a
intervalles de temps fixes.
Une communication synchrone est preferable des lors qu'il y a beaucoup de
donnees a transferer, mais revient plus cher a l'utilisiateur.
Controles d'erreur
Le but du controle d'erreur est de detecter et corriger les eventuelles
erreurs resultant de la transmission.
Il y a de nombreuses methodes de controle. La plupart des methodes effectuent
un envoi de bits de controles a la fin de chaque bloc de donnees, une
comparaison est effectuees, et si elle s'avere non satisfaite, le bloc
entier est renvoye.
A l'heure actuelle on peut dire qu'il n'y a pas de risques d'erreur lors
de la transmission de donnees, a partir du moment ou l'on se sert d'un
protocole fiable.
Si le controle d'erreur n'est pas important dans la transmission numerique
vocale, il est vital dans la transmission de donnees: imaginez les
consequences si une erreur produisait un deplacement d'une virgule sur une
quelconque transaction fincanciere importante !
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6 | Le multiplexage |
-----------------
Fonction des multiplexeurs
Des signaux analogiques et digitaux sont transmis entre un emetteur et un
destinataire. Il est bien sur cher de faire transiter de l'information
entre deux points. Le but d'un multiplexeur est de diminuer le cout de ces
transmissions.
Le multiplexage est une technique combinant de nombreux sinaux, pour former
un signal composite final. Ceci permet la transmission de multiples signaux
en meme temps, sur la meme ligne.
A l'heure actuelle, il est possible de faire transiter 24 a 30 appels sur une
seule ligne. Ceci represente un cout moindre non negligeable.
La bande passante
La bande passante d'un support est le facteur critique du multiplexage.
La bande passante est la difference entre la frequence la plus haute et la
frequence la plus basse. Par exemple la bande passante de la voix humaine
est de: 3300 Hz - 300 Hz = 3000 Hz
On peut egalement se referer a la bande passante d'un support de transmission.
Un support de transmission ayant une bande passante de 9600 Hz peut faire
transiter plus d'information qu'un support ayant une bande passante de 3000 Hz.
Nous allons etudier trois methodes principales de multiplexage:
Le multiplexage par division de frequence (FDM)
Le multiplexage par division de temps (TDM)
Le multiplexage par division statistique du temps (STDM)
Le multiplexage par division de frequence (FDM)
Ceci est la plus vieille methode de multiplexage. Elle divise simplement
la bande passante en plus petites zones. Par exemple, un support ayant une
bande passante de 9600 Hz peut faire transiter quatre communications,
travaillant sur des canaux de 2400 Hz chacune. Ainsi, quatre communications
peuvent transiter en meme temps sur le meme cable.
Normalement, des zones de 1000 Hz sont placees entre chaque canal, afin de
limiter les interferences entre chaque canal.
L'utilisation de la methode FDM est de plus en plus desuette, car elle est
plutot reservee aux communications analogiques et non numeriques.
Le multiplexage par division de temps (TDM)
Le TDM a deux avantages principaux par rapport au FDM:
-il est bien plus efficace
-il est capable de faire transiter des signaux numeriques
Au lieu de diviser la bande passante en segments de frequence, cette derniere
est divisee en intervalles de temps, appeles slots.
Le multiplexage par division statistique du temps (STDM)
Il s'apparente au TDM, hormis que lorsque il n'y a pas de donnees a
transmettre, il ne transmet pas.
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7 | Supports de transmission des signaux |
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La voix et les donnees sont representees par des ondes transitant entre un
point A et un point B. Cettre transition n'est pas magique ! Elle
s'effectue sur un support, appele media de transmission.
Ce type de media, reliant deux connectes peut avoir une enorme consequence
sur la qualite, le prix et le succes d'une transmission.
L'efficacite depend du choix du media: par exemple, pour appeler votre voisin,
une simple paire de fils de cuivre suffit, c'est bon marche et ca fonctionne.
Par contre, si vous voulez faire de la video conference de Bombay a Paris,
une siimple paire de fils n'est plus a la hauteur !
Une entreprise peut avoir le meilleur equipement du marche et un media
de transmission inadapte, il vaut mieux pour elle de faire transiter ses
messages par courrier postal !
Il y a quatre caracteristiques essentielles determinant l'appropriete d'un
support de transmission:
-son cout
-sa facilite de mise en place
-sa capacite
-son taux d'erreurs
Lorsque un choix de support de transmission est effectue, tous ces choix
doivent etre pris en consideration.
Terminologie
-Le media de transmission peut etre divise en deux categories majeures:
les conducteurs et les radiants.
Un exemple de conducteur est le fil de cuivre.
Un exemple de radiant est la transmission par micro ondes, ou satellite.
-Le circuit est le chemin que suit l'information. De l'expediteur au
destinataire.
-Un canal est un chemin de communication a l'interieur d'un circuit. Un
circuit peut contenir plusieurs canaux (voir Multiplexage).
-La bande passante d'un circuit est la difference de frequences qu'il
peut supporter (elle est reliee a sa capacite).
Le fil de cuivre
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Le fil de cuivre est le moyen de transmission le plus vieux et le plus
courant. En general isole et tourne sur lui meme, il permet de faire
transferer le son sur une plus grande distance.
Parfois blinde, il reduit les erreurs de transmission.
Un fil de cuivre demande une amplification tous les 1800 metres environ.
Ses avantages:
-Il est disponible de partout, et il est de faible cout.
-Son installation est tres simple.
Ses inconvenients:
-Il cree trop d'erreurs de transmission
-Un cable en cuivre est plus suceptible aux interferences electromagnetiques
(EMI) et interferences radio (RFI) que les autres medias. Ces interferences
produisent du bruit lors de la transmission.
-Un cable en cuivre a une bande passante etroite; approximativement 1 MHz.
Applications typiques:
-Relier les residences aux COs, relier les postes internes d'une entreprise
a un PBX.
Le cable coaxial
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Le cable coaxial a ete developpe afin de limiter les interferences
exterieures, et ainsi offrir une meilleure bande passante qu'un fils de
cuivre.
Le cable coaxial est compose d'un conducteur central isole, un blindage, et
un isolement externe.
Les cables coaxiaux demandent une amplification tous les 2000 metres environ.
Ses avantages:
-Il a une meilleure bande passante que le cable de cuivre simple, et peut
transferer plus d'informations, du a sa plus large bande passante.
-Il a un faible taux d'erreurs, grace a son meilleur isolement et blindage.
-La distance entre chaque amplificateur est plus grande.
Ses inconvenients:
-Il est relativement cher, et difficile a poser (moins souple d'utilisation).
Applications typiques:
-Reseaux informatiques, liaisons COs a COs, reseaux etendus.
Les micro ondes
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Dans le cas d'une transmission par micro ondes, les signaux electriques
doivent etre transformes en ondes radio haute frequences. Les micro ondes
travaillent dans la zone comprise entre 1 gigahertz et 30 gigahertz.
Les signaux sont transmis dans l'atmosphere, d'une antenne parabolique
a une autre.
Un champ libre est necessaire entre les deux paraboles, les micro ondes
se deplacant en ligne droite.
Du a la courbure de la terre, des repeteurs doivent etre installes tous les
30 a 60 kilometres.
Afin de compenser l'attenuation, chaque repeteur est dote d'un amplificateur,
regenerant le signal.
Ses avantages:
-Une haute capacite. Les liaisons par micro ondes ont une transmission
largement superieure a celles offertes par un cable de cuivre, ou meme un
cable coaxial.
-Un faible taux d'erreurs.
-Les systemes d'emission et de reception peuvent etre installes et deplaces
tres facilement, sans trop de frais.
-L'energie necessaire a l'emission de signaux est tres faible, car l'onde
ne se diffuse pas dans l'atmosphere.
-Un equipement de transmission par micro ondes a une duree de vie de 100.000
heures.
-Une liaison par micro ondes permet de passer au dela de montagnes, collines.
Ses inconvenients
-Les micro ondes sont suceptibles a des deformations dues a l'environnement.
Des facteurs comme la neige, la pluie, la chaleur font varier le signal,
qui est alors altere.
-Les antennes paraboliques doivent etres dirigees en ligne droite,
ce qui peut presenter parfois des problemes selon le terrain.
-L'utilisation est reglementee tres strictment.
-Un usage intensif de micro ondes saturera les frequences disponibles.
Applications typiques
Reseaux prives, reseaux eloignes.
Les satellites
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Les communications par satellite sont une partie fleurissante au niveau du
marche des telecommunications, car elle fournit une excellente fiabilite et
de hauts debits.
Les transmissions par satellites s'apparentent de tres pres aux transmissions
par micro ondes. Dans les deux cas des ondes VHF sont utilisees, et toutes
les deux demandent une liaison en ligne droite.
Un satellite remplit en fait la fontion d'une tour a micro ondes.
Toutefois, les satellites sont positionnes a 36.000 kilometres au dessus de
la terre, selon un orbite geostationnaire.
Une autre difference entre des communications par micro ondes et satellites
est leur methode de transmission de signaux. Les micro ondes utiilisent
une et une seule frequence pour emettre et recevoir, tandis que les satellites
utilisent deux frequences: une frequence d'emission, et une frequence de
reception.
Un outil appele transpondeur et transporte sur le satellite. Il recoit un
signal montant d'une antenne parabolique emettrice (provenant de la terre),
amplifie le signal, le regenere et le renvoie jusqu'a la parabole de
reception.
Aujourd'hui, les satellites ont jusqu'a 48 transpondeurs, chacun ayant une
capacite de 100 Mbps !!!
A cause de la grande distance parcourue, il y a un delai de propagation
de 1/2 secondes, inherent aux communications par satellite. Ceci peut
etre observe lors de la communication avec un interlocuteur lorsque l'on
passe par un satellite.
L'unique principal avantage d'une transmission par satellite est que le cout
de transmission ne depend pas de la distance parcourue.
Une autre caracteristique iimportante est la possibilite de multi diffusion
de l'information, en effet, plusieurs recepteurs peuvent recevoir le
meme signal emis. L'application a la television en est le meilleur exemple.
Ses avantages:
-Possibilite de diffusion enorme
-Une tres large bande passante
Ses inconvenients
-Les problemes de delais
-Reglementation tres stricte
-Probleme de securite: des communications peuvent etre interceptees
-Un satellite en orbite est necessaire
Les fibres optiques
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Les fibres optiques sont le media de transmission le plus recent a l'heure
actuelle. Il represente un enorme pas en avant au niveau des
telecommunications. Une experience assez recente demontra que des taux de
350 Gbps etaient possibles !, assez pour supporter des millions d'appels
telephoniques.
De plus, une autre experience demontra qu'il etaiit possible de faire
transferer des signaux sur 10.000 kilometres, sans repeteurs !
Fini les repeteurs tous les kilometres !
Les fibres optiques utilisent les frequences de la lumiere pour envoyer des
signaux. Un outil appele modulateur convertit les signaux electriques
analogiques en impulsions de lumiere. Ces impulsions peuvent aller jusqu'a
des trillions de fois par seconde ! De nature, la fibre optique est
numerique. Elle transite du tout ou rien.
La lumiere est transmise le long d'une fibre de verre ou de plastique du
diametre d'un cheveu. A la reception, les emissions de lumiere sont decodees
et transcrites en signaux analogiques.
Caracteristiques de quelques PABX et statistiques
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Construc Ref. Nb en France Nb ds le monde 1er en France
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Alcatel 4220 nc nc jan-93
Alcatel 4400 1811 2245 jan-93
ATT Definity >60 >50000 dec-94
Bosch Integral 3 6000 50000 1994
Bosch Integral 33x (E) 40 2000 oct-95
Eritelcom MD30 900 1000 nov-91
Eritelcom MD60 2500 3000 1990
Eritelcom MD110 60 >10000 1994
Matra 6501 68000 83000 1987
Matra 6504 68000 83000 1987
Matra 6530 68000 83000 1987
Nortel Meridian 1 800 >40000 1993
Construc. Reference nb.noeuds Signalisation Organes de reseaux
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Alcatel 4220 nc Colisee Tax, Gest
Alcatel 4400 10 ABC, QSIG Tax, MV, Gest
ATT Definity 20 DASS2, 1TR6, Tax, MV, ACD, QSIG, Gest
Bosch Integral Sans Colisee, DC5A, Tax, MV,
QSIG, ACD, Gest
Bosch Integral 33x Sans Colisee
Eritelcom MD30 7 LIA, T0, T2 Tax, Gest, MV,
Eritelcom MD60 8 Numerique filt, Gest
R2, APNSS
Eritelcom MD110 372 DPNSS, Ton, LIA Tron, QSIC, Tax, MV
Matra 6501 254 Numerique, T0, LIA ACD, Gest, Tax, MV
Matra 6504 254 Numerique, T0, ACD Filt, Gest T2 filt,
LIA, T2 Tax, MV,
Matra 6530 254 Numerique, T0, T2 ACD, filt, Gest, Tax, MV
Nortel Meridian Sans LIA, Numerique ACD, filt, Gest
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