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Chapitre 4 : Le support physique

Les différents supports

Les paires torsadées

Les paires torsadées sont composés d’au moins deux fils séparés par un isolant et enroulés sur eux-mêmes. C’est le support où les transmissions sont les plus simples. Les câbles peuvent être blindés. Si c’est le cas, le blindage doit être relié à la terre.

Les câbles coaxiaux

Un câble coaxial est composé d’un noyau enroulé d’un isolant, c’est la masse. Autour, il y a un autre conducteur permettant de transporter les données. Le câble coaxial peut aussi être blindé. Les câbles coaxiaux permettent de meilleurs débits que les paires torsadés. Toutefois, ce support est concurrencé par la fibre optique, qui est insensible aux champs magnétique.

La fibre optique

Une fibre optique est un tube de verre mesurant quelques microns (µm) de diamètre entourée d’un isolant en plastique. Dans cette fibre optique, on fera enverra de la lumière émise par une LED ou un laser. De chaque côté d’une fibre optique, il y a une interface permettant de convertir la lumière en électricité. Il existe deux types de fibres optiques :

Fibre optique multimode

Les fibres multimodes sont soit à saut d’indice, soit à gradient d’indice. Le diamètre intérieur de la fibre à saut d’indice est environ deux fois plus important que pour la fibre à gradient d’indice. Cette dernière permettra d’avoir une meilleure qualité de transmission. Suivant la composition du tube, l’indice de réfraction du verre va varier. La réfraction est un principe physique qui fait changer la direction de la lumière en traversant un corps transparent. Il est possible de séparer cette catégorie en deux familles :

La fibre à saut d’indice
Le diamètre du cœur mesure 200 µm, la lumière est réfléchie en dessinant un triangle.
La fibre à gradient d’indice
Le diamètre du cœur mesure 50 à 100 µm, le trajet de la lumière forme des courbes.
Fibre optique monomode

La fibre optique monomode a un diamètre intérieur plus petit, elle permet d’avoir un meilleur débit. Par contre, la fibre monomode ne fonctionne qu’avec du laser, elle coûtera donc plus chère. Le trajet de la lumière est droit, elle ne se fait donc pas grâce à la réfraction.

Conclusion

Voici un résumé des fibres optiques :

Schéma représentant les différents types de fibre optique

La fibre optique convient très bien dans les environnements où il y a beaucoup de perturbation électromagnétique. Elle a pour inconvénient d’avoir un rayon de courbure plus faible que le cuivre : on ne pourra pas la plier à l’équerre pas exemple. De plus, le coût d’une installation en fibre optique est plus chère qu’une installation cuivrée. Ce n’est pas le support qui coûte cher mais le matériel aux extrémités. Les débits autorisés en fibre optique sont plus élevés, grâce à une atténuation très faible (3 dB), ce qui permet d’avoir une très bonne qualité de transmission. La perte de débit est donc moins soumise à la distance.

Les ondes hertziennes

Les ondes hertziennes permettent d’avoir des liaisons sans-fil. Cette technologie utilise une antenne qui rayonnera sur une zone appelée cellule. Les ondes ont été longtemps utilisées pour la radio ou la télévision. Pour ces deux applications, le problème de la confidentialité ne se pose pas. Ces deux technologies utilisent les transmissions en sens unique.

Les réseaux de téléphonie mobile se sont développés, avec des besoins différents : les liaisons fonctionnent dans les deux sens, on a un besoin de confidentialité. Une autre technologie utilisée est le handover qui permet à un téléphone de se déplacer et de changer d’antenne. La Wi-Fi est la technologie phare pour les connexions sans-fil dans les LAN.

Toutefois, ces technologies peuvent être soumises à des perturbations dues à des rayonnements électromagnétiques intenses ou à des murs dans une maison.

Problématiques du support

Le débit

Le débit correspond au nombre de bits émit par unité de temps. Le débit se compte en bits par seconde : bits/s ou bps et ses multiples sont : kbps, Mbps, Gbps et le Tbps. Le terme de bande passante est incorrect est parfois utilisé à mauvais escient à la place du mot “débit”. Les deux termes sont liés en physique mais la bande passante s’exprime en Hertz.

Pour définir un envoie de données, deux mots sont utilisés. Si la machine envoie les données, on dira qu’elle upload, lorsque l’on reçoit des données on dira download (ou téléchargement). Avec certain support, le débit pour télécharger peut être plus apportant que le débit d’upload. Dans ce cas, on dira que la liaison offre des débits asymétriques le contraire est dit symétriques, c’est-à-dire quand les deux débits sont identiques.

L’atténuation

L’atténuation correspond à la perte de puissance d’un signal, exprimée en décibels (dB), entre l’émetteur et le récepteur. Plus la distance est grande, plus l’atténuation sera élevée et plus le débit maximum sera faible. En effet, cette valeur évoluera de différente façon en fonction du support, par exemple, la fibre optique est moins sensible à l’atténuation. Dans une liaison ADSL, le diamètre du fil de cuivre utilisé joue aussi un rôle, plus ce dernier est fin, plus le câble sera sensible à l’atténuation.

Détection d’erreur

Lors d’une transmission sur un support quelconque, il est possible que certains bits soient modifiés. Pour contrer ce problème, des mécanismes sont mis en place soit pour détecter et corriger l’erreur, soit pour détecter l’erreur dans le but de la redemander à l’émetteur. La deuxième méthode est utilisée dans la plupart des protocoles comme l’Ethernet ou l’IP. La technique utilisée par l’Ethernet est appelée division polynomiale. Cette technique fonctionne dans 99,9 % des cas, les erreurs restantes sont dites résiduelles et sont corrigées par les protocoles de niveaux supérieurs.

Les collisions

Certains supports physiques ne supportent pas l’émission de signaux simultanément, comme les fils de cuivres. Ainsi lorsque deux machines souhaitent joindre une même machine en même temps, les bits d’une des machines sont mis en attente. Si les deux machines émettent en même temps, il se produit alors une collision, le récepteur ne pourra pas lire les messages.

Un domaine de collision est un ensemble de machines, plus précisément d’interfaces réseau, qui ne pourront pas émettre des données en même temps sans causer de collision.

Suivant les modes de transmission, le domaine de collision et le débit vont varier.

  • Simplex : la communication n’a lieu que dans un sens ;
  • Half-duplex : la communication peut aller dans les deux sens, mais les deux machines ne peuvent pas émettre en même temps ;
  • Full-duplex : la communication peut aller dans les deux sens, les deux machines peuvent émettre des données simultanément.

Catégorie des câbles

Les câbles sont classés suivant des catégories :

  • catégorie 5 : câble permettant un débit de 100 Mbps. Ces câbles ne sont plus utilisés au profit du 5e qui est une version améliorée ou de câbles de catégorie 6 ;
  • catégorie 5e : câble permettant un débit de 1 Gbps ;
  • catégorie 6 : câble permettant un débit de 1 Gbps ;
  • catégorie 6a : qui permet d’atteindre les 10 Gbps en Ethernet.

Boucle locale

Nous avons vu que ce terme est utilisé pour désigner le premier réseau emprunté par un utilisateur. En 2010, la solution la plus utilisé en France est le cuivre, avec l’ADSL et le SDSL. Toutefois, la fibre optique commence à être utilisée avec le FTTx. En France, la solution qui tend à être utilisée est le FTTH.

xDSL

Le xDSL a pour principe de ne pas perturber le réseau téléphonique classique, ainsi il est toujours possible d’utiliser sa ligne ADSL pour recevoir le téléphone fournit par France Télécom. Du côté de l’utilisateur, le matériel utilisé au bout de la ligne est un modem. Ce dernier permet de transmettre les données sur la ligne xDSL de façon analogique. De l’autre côté de la ligne, l’opérateur a mis en place un DSLAM auquel est connecté plusieurs lignes appartenant à ces clients. Le DSLAM va ensuite envoyer les données sur le réseau d’un FAI, soit celui de l’opérateur de collecte ou celui d’un autre FAI.

Nom Débit Distance
ADSL2+ Asymétrique - 28 Mbps à 1 Mbps Moins d’un km (débit max) à 5 km
SDSL Symétrique Moins de pertes que l’ADSL sur des distances plus courtes
VDSL2 Jusqu’à 100 Mbps Moins de 300m du DSLAM

FTTx

FTTx (Fiber To The x) est le nom donné aux technologies permettant d’apporter la fibre optique chez les particuliers. Le x est à remplacer par une lettre qui désigne l’endroit où se termine la fibre optique :

  • FTTLA (Last Amplifier) : la fibre optique s’arrête au dernier amplificateur ;
  • FTTN (Neighbourhood) : la fibre optique arrive dans le quartier de l’abonné ;
  • FTTC (Curb) : la fibre optique arrive sur le trottoir de l’abonné ;
  • FTTB (Build) : la fibre optique arrive en bas de l’immeuble ; - FTTH (Home) : la fibre optique arrive jusqu’à une prise directement chez l’abonné. C’est la technologie qui tend à se déployer en France ;

Pour relier l’endroit où se termine la fibre optique vers l’utilisateur, on utilisera du cuivre. Ici, les technologies sont classées en fonction du pourcentage fibre optique/cuivre : plus la fibre optique ira au plus près de l’utilisateur, plus elle permettra de débit et sera en bas de la liste.

Matériel associé

Le répéteur permet de régénérer le signal :

Schéma d'un répéteur

Ce matériel est utilisé lors de grandes distances, par exemple.