Pour les 3IEL et les 4IEL
Table des matières
- chap 1 – Aperçu des systèmes
- chap 2 – Bases de la téléphonie
- chap 3 – Introduction domestique
- chap 4 – Technique de raccordement
- chap 5 – Terminaux
- chap 6 – Composants et appareils complémentaires
- chap 7 – Câblage universel
- chap 8 – fibre optique
- chap 9 – Services supplémentaires
- chap 10 – Technologies large bande
- chap 11 – Réseaux
- chap 12 – Autocommutateur d’usager
- chap 13 – Communication sans fil
- chap 14 – Système coaxiaux
- chap 15 – Système de transmission
- chap 16 – DIT
Support de cours – Müller
Télématique – Müller – site web…
- chap 1 – Aperçu des systèmes
- chap 2 – Bases de la téléphonie
- chap 3 – Introduction domestique
- chap 4 – Technique de raccordement
- chap 5 – Terminaux
- chap 6 – Composants et appareils complémentaires
- chap 7 – Câblage universel
- chap 8 – fibre optique
- chap 9 – Services supplémentaires
- chap 10 – Technologies large bande
- chap 11 – Réseaux
- chap 12 – Autocommutateur d’usager
- chap 13 – Communication sans fil
- chap 14 – Système coaxiaux
- chap 15 – Système de transmission
- chap 16 – DIT
Chap 1 – Aperçu des systèmes
Le pdf chap 1 – Aperçu des systèmes
- pilotage de l’énergie par l’information
- notion de signal. => électricité
Analogique
- analogique VS numérique
Analogique = le monde physique réel.
On converti des grandeurs physiques en d’autres grandeurs physiques. Par exemple le son est une onde de compression de l’air. Un micro transforme ces compressions en signal électrique.
Donc on a de l’air qui bouge, qui fait bouger une membrane, qui fait bouger un électro-aimant, qui induit un courant et crée une tension.
Cette tension est similaire au mouvement de l’air, mais c’est une autre grandeur physique.
Tout comme on fait des analogies entre un circuit électrique et un circuit hydraulique.
L’enregistrement du son se faisait par une aiguille qui marque la vibration du son sur un cylindre. Tout d’abord un cylindre recouvert d’étain.
Puis on va utiliser des cylindres recouvert de cire d’abeille.
Ensuite avec l’invention du gramophone, l’enregistrement se fait sur des disques, notamment en vinyl.
La vibration issue de la compression du son est enregistrée sous forme de sillon dans le disque vinyl.
La lecture se fait avec une aiguille qui capte la vibration puis l’amplifie et la transmet à un haut parleur.
A noter, qu’il est possible d’écouter la musique sur un disque vinyl avec juste une épingle et un cône en papier.
Numérique
Quand on parle de numérique, il s’agit de l’enregistrement d’une grandeur physique sous forme d’un code numérique.
La transformation d’un signal analogique en signal numérique se fait par deux opération:
- l’échantillonnage
- la quantification
Ceci consiste à intervalle temporel régulier, à prélever la valeur d’un échantillon du signal à analogique et de noter sa valeur dans un code, ici le code binaire.
Le nombre de niveaux disponibles – donc la précision du son – dépend du nombre de bit sur lesquels ont quantifie le signal.
Voici un aper4u du son quantifié sur 8 Bits:
Le son 8 Bits est une sort de son “pixelisé”. C’était la capacité maximale des console de jeu d’il y a 40 ans…
Actuellement on quantifie la musique sur 32 bits pour un son excellent. Mais malgré tout il y a des fans de son 8 bits. C’est devenu un style.
Code binaire
Le système de numération binaire “moderne” a été publié en 1703 par Gottfried Leibniz qui présente ainsi 25 ans de recherche sur ce sujet. Notamment inspirée par le Yi Jing chinois vieux de plusieurs millénaires.
010101010111
Exercice: essayez de compter en binaire sur les doigts (digital !)
On prend la main droite pour compter.
Le 0 c’est le doigt plié en bas.
Le 1 c’est le doigt levé.
Le pouce représente le premier digit, puis l’index, le second, le majeur le 3ème bit, l’annulaire le 4ème, etc….
On lit de droite à gauche, comme les chiffres indo-arabes habituel. Bit de poids faible à droite, bit de poids fort à gauche.
Hop… c’est parti…
Donc en numérique, on n’enregistre plus directement la forme de la variation d’une grandeur physique, mais on enregistre une suite de nombre qui représente cette variation physique.
Ainsi il est nécessaire de connaitre le code utilisé pour coder l’information.
L’idée de coder de l’information sur un support est la même que celle qui a vu la création de l’écriture.
Voici l’exemple d’une tablette d’argile sumérienne qui enregistre un inventaire.
Il existe de nombreux code. De nos jours c’est surtout le code binaire qui est utilisé en informatique. Pour simplifier un peu on le représente sous forme hexadécimale. Donc en base 16.
Observons à quoi ressemblent différents fichiers jpg, png, wave, mp3, txt, php, .exe, html, svg, pdf etc…
Le fichier JPG commence toujours par le nombre magique FF D8 et se termine par FF D9.
Il est nécessaire de connaitre ce code pour reconnaitre une image !
Principe de codage des couleurs d’un pixel
Pour bien comprendre, revenons sur le principe de codage d’une image.
Une image c’est une grille de pixels, on parle d’image “matricielle”. Chaque pixel représente une couleur. Cette couleur doit être codée en bit d’information.
Généralement on code les couleurs en représentation RVB, soit un mélange de proportion de Rouge, Vert et Bleu.
Chaque pixel est codé sur 32 bits. (4 octets) Mais très souvent seuls 24 des 32 bits sont utilisés, comme c’est le cas pour le format bitmap .BMP
Les 24 bits (3 octets) sont décomposée en 3 fois 8 bits:
- 8 bits de rouge
- 8 bits de vert
- 8 bits de bleu
Soit 28 = 256 niveaux par couleur primaire.
Ce qui nous donne 224 ou 16 777 216 couleurs différentes possible pour chaque pixel.
La représentation des couleurs se fait souvent en hexadécimal (c’est trop long et source d’erreur d’utiliser la notation binaire). Donc chaque couleur primaire est exprimée par 2 caractères.
FF FF FF → 100% Rouge + 100% Vert + 100% Bleu = Blanc
00 00 00 → 0% Rouge + 0% vert + 0% Bleu = Noir
FF FF 00 → 100% Rouge + 100% Vert + 0% Bleu = jaune
66 DD AA → 20.69% Rouge + 44.83% Vert + 34.48% Bleu = Medium Aquamarine
Dans les caractéristiques des images, on parle de profondeur pour indiquer le nombre de bits sur lesquels une couleur est codées.
En PNG, il existe donc plusieurs profils de représentation des couleurs:
- 1 bit donc deux couleurs
- 2 bits en 4 couleurs basiques
- 4 bits permettant de choisir parmi une palette de maximum 16 couleurs contenues dans le fichier
- 8 bits en niveaux de gris (256 niveaux)
- 8 bits permettant de choisir parmi une palette de maximum 256 couleurs contenues dans le fichier (équivalent au format GIF)
- 24 bits, soit 224 ou 16 777 216 couleurs (couleurs vraies, 256 couleurs par canal RVB).
- 32 bits, soit 232 ou 4 294 967 296 couleurs.
- 48 bits, soit 248 ou 281 474 976 710 656 couleurs.
Les trois derniers ne sont plus tellement de la compression de données, mais juste une codage d’image.
Si seuls 3 octets sur les 4 octets sont utilisés, pour coder une image, il est assez aisé de réduire la taille d’un fichier BMP. En revanche, le format PNG utiliser le dernier octet pour coder une notion de transparence.
Support de transmission d’un signal
Pour qu’un information se transmette, il lui faut un support. On parle aussi de “Média“. C’est un mot qui signifie, “milieu”, “intermédiaire”.
Ainsi “les médias” (radio, TV, journaux) sont des intermédiaires de transmission d’information.
Il existe de nombreux support de transmission de l’information en voici quelques exemples:
- fil de cuivre
- fibre optique
- onde radio
- téléportation quantique ?
Actuellement l’Internet passe majoritairement par des câbles sous-marins entre les continents. (fibre optique)
Sur la Terre l’Internet passe par principalement par des fibres optiques de divers fournisseurs d’accès Internet.
Puis on parle de réseau locaux, des LAN qui équipent l’intérieur des entreprises, écoles, organisations diverses, particuliers, etc..
Internet quantique
En 2017 une équipe chinoise à réalisé la transmission de données entre des photons intriqués sur une distance de 1400 km.
Il est nécessaire d’intriquer des photons puis de les envoyer séparément via un satellite dans les stations émettrice et réceptrice. Puis ces photons vont réagir de façon similaire et instantanément. Ainsi il sont capables de transmettre de l’information.
On ne sait pas très bien comment fonctionne l’intrication quantique, mais l’Internet quantique est déjà en cours de fabrication en Chine.
Automatisation
L’automatisation est faite de nombreux capteurs qui transmettent des informations sur le monde physique.
Puis cette information est traitée et sert à la commande d’appareil.
Par exemple, un bâtiment peut capter la vitesse du vent et remonter un store pour le protéger si le vent est trop violent.
- voici une liste de capteurs
Un système doit être régulé pour être efficace. Par exemple il est très désagréable de voir la luminosité de son écran d’ordinateur baisser car l’écran est trop lumineux. Mais justement le fait que la lumière diminue déclenche l’augmentation de la luminosité, ce qui re-déclenche la diminution et on entre dans une boucle….
On peut avoir le même genre de problème avec des stores qui s’ouvrent et se ferment tout le temps.
Il est nécessaire de réguler ces comportements.
La première régulation technique a été la sécurisation de la machine à vapeur pour ne pas qu’elle explose. C’est le travail de James Watt.
Télégraphe morse
Samuel Morse était un artiste sculpteur et peintre. Il a fondé et présidé pendant 19 ans le société des Baux-arts de New York.
C’est lors du retour d’un voyage en Europe que Samuel Morse a discuté sur le bateau de l’invention récente de l’électro-aimant (par Ampère) avec le géologue Charles Thomas Jackson.
Il s’est demandé à quoi pourrait bien servir un électro-aiment. Et il a inventé le télégraphe électrique qui a révolutionné le monde.
Comme quoi avec l’avion c’est trop rapide on perd l’occasion de faire des rencontre et des discussions en bateau.
De retour chez lui il a mis au point vers 1834 le télégraphe Morse et le code morse.
L’alphabet est codé par des symboles faits de points et de traits. Il s’agit du code morse.
Le message le plus connu est SOS soit: …/—/…
En 1844 la première ligne de morse et inaugurée entre Whashington et Baltimore (60km). Le premier message est “What hath God wrought“, “ce que Dieu a fait”.
Le Morse est aussi utilisé de façon sans fil, avec la TSF, la Télégraphie Sans Fil. Ceci grâce aux travaux de Marconi qui a fait la première communication sans fil à Salvan en Valais en 1895.
A cette époque on utilise des émetteurs à étincelles. En 1903 la fréquence de 500KHz est normalisée pour la communication en morse entre les navires, surtout comme canal d’écoute de détresse. Ceci de façon obligatoire jusqu’en 1997.
Exercice pratique
Exercice pratique de transmission morse avec des fanions (des feuilles de papier suffisent).
Pour bien débuter, on va juste choisir une phrase courte à envoyer. (voir un mot)
Puis après chaque lettre envoyée le récepteur va acquitter si il a compris ou non la lettre. Si c’est compris, il faut montrer un fanion, un point. Si c’est pas compris il faut monter un trait, deux fanions, et l’émetteur retransmet la lettre.
C’est la base de ce que l’on appelle un “protocole” de communication. C’est une suite de règles conventionnelles pour effectuer une transmission. (signes de début, de fin, d’acquittement, de correction d’erreur, etc..)
Chap 2 – Bases de la téléphonie
Le pdf: chap 2 – Bases de la téléphonie
Chronologie
Pour se situer temporellement voici une chronologie des télécom.
- 1794 Le télégraphe Chappe relaye des messages via des sémaphores montés sur des tours. Chaque tour est distante de 10 à 15km. Il faut une dizaines de minutes pour transmettre un symbole sur les 200km qui relie Paris à Lille, la première ligne du télégraphe Chappe.
- 1838 Samuel Morse dépose un brevet pour un télégraphe électrique.
- 1845 Ouverture de la première ligne du télégraphe Morse entre Washington et Baltimore. La même année une ligne est aussi mise en fonction entre Paris et Rouen, le long du chemin de fer.
- 1861 L’allemand Philipp Reis, présente son prototype de Telefon à la société de physique de Francfort.
- 1871 L’italo-américain Antonio Meucci, dépose un avertissement de brevet pour son Telettrofono. Il semble que depuis 1849 il travaille sur des prototypes.
- 1876 Le 14 février l’américain Elisha Gray fait une demande de brevet concernant: la transmission et la réception électrique de la voix humaine. Le même jour l’écossais-canadien Alexander Graham Bell fait également une demande de brevet au bureau américain via son avocat, pour le télégraphe harmonique, comprenant la transmission de sons vocaux. La demande arrive 2 heures après celle de Gray, mais est traitée avant. Graham Bell obtient le brevet du téléphone et pendant un bon siècle il est mentionné comme l’inventeur du téléphone. Alors que l’on voit que l’idée était dans l’air du temps.
- 1880 La Société (privée) des téléphones de Zurich établit le premier réseau téléphonique de Suisse. Il est racheté par la confédération en 1885.
- 1895 L’iltalien Guglielmo Marconi réalise à Salvan dans les alpes suisses, la première liaision de télégraphie sans fil sur 2,4km.
- 1896 Le téléphone est présent dans tous les cantons suisse sous l’égide de la confédération qui détient le monopole comme pour le télégraphe.
- 1901 Marconi réalise la première transmission radio transatlantique entre Terre-Neuve et l’Angleterre.
- 1912 Le premier central téléphonique semi-automatique entre en service à Zurich-Hottingen
- 1923 à 1959 automatisation de la commutation du réseau téléphonique en Suisse. C’est le premier pays a avoir entièrement automatisé son réseau de téléphonie. C’est la fin des Demoiselles du téléphone.
- 1947 Invention du transistor au sein des laboratoires Bell
- 1948 Il y a 500 000 abonnés au téléphone en Suisse.
- 1959 Il y a un million d’abonnés au téléphone en Suisse.
- 1972 La France puis les États-Unis mettent en service les premiers commutateurs électroniques commerciaux.
- 1978 les PTT lancent le Nationales Autotelefon, le NATEL, le premier réseau de téléphonie mobile de Suisse.
- 1983 Officialisation de TCP-IP comme protocole de l’Internet
- 1987 NATEL C. Téléphonie mobile analogique.
- 1988 Telecom PTT lance le premier réseau numérique ISDN.
- 1993 NATEL D. Téléphonie mobile numérique GSM.
- 1998 Libéralisation du marché des télécommunication. Telecom PTT devient Swisscom (1er octobre 1997)
- 2002 Le nombre de téléphone mobile dépasse le nombre de téléphone fixe en suisse.
- 2003 Création de Skype, qui popularise la VOIP surtout depuis 2005. Il est possible de téléphoner gratuitement entre des ordinateurs et au tarif local à l’autre bout du monde en passant par Internet.
- 2007 Annonce de l’iPhone. C’est le début de l’ère du smartphone.
- 2017 Swisscom passe de la téléphonie traditionnelle TDM à la VOIP. (all ip ou NGN)
Principe de fonctionnement du téléphone
Comme nous l’avons vu plus haut, il y a plusieurs techniques de téléphone qui se sont succédées nous allons voir ici leur principe de base.
Téléphone analogique
Le principe du téléphone consiste à capter l’onde acoustique de la parole dans un microphone. Cet appareil transforme le l’onde acoustique en signal électrique. Ce signal est envoyé sur une ligne bifilaire jusqu’au récepteur composé d’un haut parleur qui recrée l’onde acoustique. La bande passante du téléphone permet de transmettre des signaux entre 300Hz et 3,4kHz.
A cela, il faut ajouter un système de sonnerie pour avertir qu’un appel entrant est là.
Le schéma de base d’un téléphone mélange donc 3 types de circuits:
- Le circuit d’appel (quand le téléphone est raccroché) pour alimenter la sonnerie, 70V alternatif, 25Hz
- Le circuit de vocal (quand le téléphone est décroché) qui permet la sélection du numéro et le circuit du micro pour envoyer la voix. Il s’agit d’un petit signal alternatif superposé à une tension continue.
- Le circuit d’écoute (quand le téléphone est décroché) qui permet de recevoir le signal du correspondant et de l’envoyer sur le haut parleur.
Au repos, quand le téléphone est raccroché, on peut mesurer sur la ligne 48V DC. C’est la tension d’alimentation qui vient du central téléphonique.
Quand un appel arrive, la sonnerie se fait via une tension alternative 70V AC à 25Hz.
Une fois que l’on décroche le téléphone. La tension continue passe de 4 à 10V.
Une conversation va ajouter un signal alternatif de l’ordre de 380 mV à cette composante continue.
K est le contact a fermé pour éviter les parasites du micro pendant la sélection.
J est le contact pour la sélection du numéro par impulsion.
Pour plus de détail voir le support de cours Müller et le CIE de 2018:
Réseau commuté
Le réseau de téléphone est dit commuté. Le principe du réseau commuté, c’est construire un circuit entre les abonnés de bout en bout, puis de faire passer l’information. (en opposition au réseau Internet par paquet dans lequel chaque paquet peut emprunter une route différente pour atteindre le terminal)
Pour relier un les abonnés, un Réseau Téléphonique Commuté (ou PSTN: Public Switched Telephone Network) nécessite un commutateur. C’est un central téléphonique.
Lorsqu’un abonné veut appeler un autre. Il décroche son téléphone et se met en communication avec une opératrice au centrale, une demoiselle du téléphone. Le central de téléphone est dans les locaux de la poste. On a une continuité dans les moyens de télécommunication: Poste, Télégraphe, Téléphone.
L’abonné précise le numéro et le central dont dépend l’abonné qu’il souhaite atteindre. L’opératrice va connecter les fiches jack entre les abonnés et réaliser physiquement un circuit entre les deux téléphones.
La fiche mini-jack que l’on utilise encore de nos jours pour connecter les casques audio est une descendante directe de la fiche jack inventée en 1877 pour les commutateurs téléphoniques.
Dès 1923 en Suisse on commence à automatiser les centraux téléphoniques.
On a des commutateurs électro-mécanique. Il est nécessaire d’utiliser un téléphone muni d’un cadrant qui permet la sélection du numéro de téléphone. La sélection se fait par impulsion.
Depuis les années 1970 les premiers commutateurs électroniques arrivent. Ils remplacent les commutateurs électro-mécaniques.
Téléphone numérique
Dans le milieu des années 1980, le réseau de téléphonie se numérise. Il s’agit du passage au Réseau Numérique à Intégration de Service, ISDN en anglais.
Le déploiement de l’ISDN chez les particulier se fait à la fin des années 1990, soit pratiquement en même temps que l’arrivée de l’Internet et des techniques de transmission haut débit analogiques xDSL.
Le principal avantage vu des particuliers pour l’ISDN, c’était d’avoir deux lignes de téléphones en parallèle. Ce qui permettait d’en dédier une à un modem pour avoir une connexion Internet sans couper le téléphone familial.
Pour en savoir plus sur l’ISDN voir une rapport de CIE des télématiciens en 2018:
180523 JTH-TLM1-Rapport Telephonie ISDN1Télécharger
Voix sur IP
Dans les années 2000 la Voip arrive. On change complètement la manière d’aborder la téléphonie. C’est le concept du triple play. Chaque opérateur réseau veux/peux transmettre les 3 principaux services de télécom sur le même réseau. Il s’agit de la téléphonie, de la TV et d’Internet.
C’est une des conséquences de la libéralisation du marché des télécom. Les opérateurs de téléphonies veulent fournir la TV et les câble-opérateurs de TV veulent fournir le téléphone !
Après des essais au début des années 2000 de TOIP, Téléphonie over IP basée sur la suite de protocole H.323 venant du monde des télécom, c’est finalement le monde de l’Internet qui gagne la course avec la VOIP et le protocole SIP plus simple à mettre en oeuvre et qui se lit avec un analyseur logiciel comme Wireshark.
La VOix sur IP s’installe d’abord chez les entreprises, pour gérer les réseaux internes. On remplace les centraux téléphoniques privé PABX par du logiciel sur des ordinateurs standards.
Après avoir conquis le monde des entreprises en interne, la VOIP s’est imposée chez les opérateurs de téléphonie. Ainsi Swisscom est passé au All IP fin 2017.
Ainsi la téléphonie actuelle fonctionne de manière totalement différente. Le réseau commuté synchrone est remplacé par le réseau Internet, donc un réseau par paquet où chaque paquet IP peut potentiellement utiliser un chemin différent. Le temps de parcours n’est pas garanti.
La téléphonie est devenue un service Internet, avec toute la philosophie qui va avec, pour le meilleur et pour le pire.
Voici les différences de philosophie:
- Monde des Telecom → fiable efficace, mais peu de fonctions.
- Monde de l’Internet → best effort, beaucoup de fonctions possibles.
Le monde des Telecom était un monopole étatique, avec une garantie de services public. La libéralisation du marché des télécom, s’est faite en 1997, depuis tout le monde peut faire de la téléphonie. De nombreux services ont émergés. Mais la qualité n’est pas garantie et tout le monde n’a pas les mêmes possibilités de débit et bande passante.
Le routage des appels d’urgence était fiable, il est devenu moins fiable. Il ne faut pas oublier de préciser sa localisation géographique dans la configuration. Mieux vaut appeler les pompiers de son quartier que ceux qui sont à 200km !
FGI-230214-xDSL-Video-2000-PBX-EIB-PSTN-ISDN-IMS-NGN-–-Routage-et-chemins-des-communications-VoiceTélécharger
Chap 3 – Introduction domestique
pdf: chap 3 – Introduction domestique
Chap 4 – Technique de raccordement
pdf: chap 4 – Technique de raccordement
Chap 5 – Terminaux
pdf: chap 5 – Terminaux
Chap 6 – Composants et appareils complémentaires
pdf: chap 6 – Composants et appareils complémentaires
Le son est une onde
C’est pas le même type d’onde que les ondes électromagnétique. On parle d’ onde longitudinale, une onde dans laquelle la déformation du milieu se fait dans la même direction que la propagation de l’onde.
Ce n’est pas du tout pareil qu’une l’onde d’un caillou qui tombe dans un lac. Si on observe la propagation de l’onde elle fait des cercles concentriques horizontaux. Alors que la perturbation est verticale, comme on le voit avec les mouvements d’une bouée qui monte et descend au passage de l’onde. Ici on parle d‘onde transversale.
Test de fréquences audibles
Microphone
Avant de diffuser le son, il faut l’enregistrer !
Le plus vieil enregistrement sonore d’une voix humaine a été enregistré en 1860 sur le Phonautographe du Français Édouard-Léon Scott de Martinville.
Mais ce n’était que de l’enregistrement. Il a fallu attendre 2008 pour que des chercheurs puissent récupérer ce son et le transformer en son audible de nos jours. Il s’agit du début de la chanson: “Au clair de la lune, mon ami Pierrot….”
C’est en 1877 que l’américain Thomas Edison dépose le brevet de son phonographe, premier appareil à pouvoir enregistrer et restituer un son.
Pour en savoir plus voici l’Histoire des supports d’enregistrement sonore…
Principe et types de microphones
Le microphone capte le son et va l’enregistrer sur un support via de l’électricité.
- Microphone à charbon.
- microphones électromagnétiques à bobine mobile
- Microphone électrostatique à électret (sorte de condensateur)
- Microphone piézoélectrique
Entrée line, aux, etc..
Il y a 3 types de niveaux qui circulent dans un circuit audio:
- le niveau micro (~1 mV à 100 mV)
- le niveau line (~ 0,5V à 1V . Le niveau d’une ligne téléphonique d’où le nom)
- le niveau haut parleur. (~2V à 140V)
Comme la tension électrique est passablement différente entre tout ces niveaux, il y a des “adaptateurs” pour passer d’un niveau à un autre soit un amplificateur ou plus précisément un pré-amplificateur pour la partie du micro à la ligne.
Ainsi il faut faire attention dans quel connecteur on branche nos appareils, les niveaux ne sont pas forcément adapté.
Si l’on voit sur un appareil, une entrée “micro” et juste à côté une entrée “Line” (ou aux IN), la principale différence à retenir, c’est qu’il y a un pré-amplificateur de micro à dans l’entrée micro.
Prise de son en plein vent
Diffuser le son c’est bien, mais il faut aussi le capter.
Il faut un bon micro, mais aussi quelques accessoires.
Pour prendre le son, il faut aussi atténuer les sons parasites. (le vent par exemple) On utilise pour ceci des bonnettes de micro….
… ou encore dead cat…. (!!!)
Qui veut acheter un chat mort ?
Voici une prise de son en bord de mer avec du vent. Il y a 3 exemples:
- le micro nu
- le micro avec une bonnette en mousse
- le micro avec un chat mort
Tout comme on utilise un chat mort pour capter le son sans le vent, on peut aussi atténuer certains défaut de prononciation.
On utilise le filtre anti-pops (popkiller) qui sert à atténuer les pops qui sont émis au moment de la prononciation de consonnes occlusives. ex: p…. k.. t… d.. g… etc…
Dans les premiers temps on mettait des bas nylon sur un ceintre devant le micro. Puis un commerce s’est développé pour proposer des accessoires plus jolis, mais pas forcément plus efficace.
Voici la chanson “we are the world” enregistrée en 1985 avec des bas nylon !
Voilà un exemple de micro moderne pour podcast, avec un filtre anti-pops…
Enceinte
Les hauts parleurs sont généralement inclus dans une enceinte. Ce n’est pas juste pour faire joli. Ça a aussi une fonction particulière.
Le principe de l‘enceinte est de porter le haut-parleurs, mais pas seulement.
Le son d’un haut parleur est émis en vibrant d’avant en arrière. Si l’on conçoit que du son est porté à l’avant du haut parleur, et bien il se trouve que le déplacement est similaire en arrière, il y a donc aussi du son qui part en arrière du haut parleur (déphasé de 180°).
Enceinte Bass reflex
L’enceinte Bass reflex est reconnaissable par le trou qu’elle a sous le haut parleur. Il s’agit d’un évent.
C’est pas juste un trou pour faire joli. C’est aussi par là que le son est émis.
Le principe de l’enceinte bass reflex est d’utiliser le son de l’arrière pour le renvoyer en avant, en phase avec le son du haut parleur. Ainsi toute l’énergie est utilisable.
Le principe est plus subtile qu’il n’y parait. Car il dépend d’un phénomène de résonance qui dépend de la taille du trou. Un trou simple ne suffit pas. Il faut un tube. Ça nous donne un effet un peu comme quand on souffle dans le goulot d’une bouteille.
Affichage – écran
Comparaison entre une TV cathodique et un écran actuel:
La définition d’image
La définition de l’image est le nombre de points ou pixels que peut afficher un écran. La définition est le produit du nombre de points selon l’horizontale par le nombre de points selon la verticale de l’affichage.
Par exemple: 2 048 × 768 points.
La définition de l’image ne doit pas être confondue avec la résolution de l’image dont on parlera juste après. (Le soucis vient qu’en anglais on parle de Display resolution pour parler de la définition. Des logiciels comme VLC ou yt-dlp utilisent ce terme de “résolution” même pour la définition !)
En bleu on reconnait les formats 16:9 issus du cinéma.
En rouge on voit les formats 4:3 issus de la télévision.
On reconnait quelques formats courants comme le:
- HD 720p
- HD 1080p
La définition de la 4K c’est une définition d’écran proche de 4 000 pixels de large. Les deux résolutions les plus communes sont 3 840 × 2 160 px (télévision, 4K UHD) et 4 096 × 2 160 px (cinéma, 4K DCI).
La résolution d’image
Une fois la proportion de l’image choisie, il faut choisir la densité de pixels que l’on veut. Ce qui nous donne la résolution de l’image.
La définition de l’image nous renseigne sur le nombre de pixel dans les 2 dimensions de l’écran. Mais nous n’avons pas d’information sur la taille du pixel.
Un écran HD peut être celui d’un ordinateur portable de 15″ de diagonale tout comme celui d’une télévision de 32″ de diagonale. On a ici un facteur 2 dans la taille des pixels.
La résolution va donc nous indiquer le nombre de pixel par unité de longueur.
C’est le pouce qui est souvent utilisé comme unité de longueur pour les écrans.
1″ = 2,54 cm
La résolution de l’écran s’exprime en pixels par pouce [ppp] ou en anglais en [ppi] pixels per inch.
Voici quelques tableaux qui indiquent la taille de la diagonale d’un écran en fonction de sa définition et de sa résolution.
Tube cathodique
L’invention du tube cathodique date de 1907. C’est en bref, un « canon à électrons » dans une tube à vide. Les électrons vont frapper l’écran par l’arrière. L’écran est recouvert de luminophore qui restent lumineux le temps du prochain passage du canon a électron.
Contrairement au cinéma qui affiche une image entière d’une coup, puis une autre, la télévision à tube cathodique affiche des images construites par une balayage.
- canons à électrons
- faisceaux d’électrons
- masque pour séparer les rayons rouge, bleu et vert de l’image affichée
- couche phosphorescente avec des zones réceptrices pour chaque couleur
- gros plan sur la face intérieure de l’écran recouverte de phosphore.
Le canon a électrons balaye les luminophores des 625 lignes de l’écran pour construire l’image. (ou d’autres normes de télévision…)
Afin d’éviter un effet de papillotement (et réduire la bande passante en diffusion), le balayage se fait une ligne sur deux à la fréquence de 50Hz (celle du réseau électrique), ce qui correspond à 25 images complètes par seconde. (très proche du cinéma et des ses 24 images par seconde.)
La télévision utilise donc la technique d’images entrelacées.
Les films sur DVD sont souvent entrelacées. Il est nécessaires de les désentrelacer pour les regarder sur un écran moderne à affichage progressif.
En 1926, l’Ecossais John Baird présente procédé inédit de réception d’image sur tube cathodique, le televisor.
Dans les années 1930, des émetteurs commencent à apparaître en Europe et aux USA. En 1936, le monde compte quelque 2000 récepteurs de télévision en usage.
Les jeux olympiques de 1936 à Berlin est le premier événement sportif à être diffusé à la TV, notamment la cérémonie d’ouverture présidée par Adolf Hitler !
Types d’écrans modernes
- L’écran à cristaux liquides (LCD)
- L’écran à diodes électroluminescentes (LED)
- L’écran à diodes électroluminescentes organiques (OLED)
- L’écran à Mini-LED
- L’écran à Micro-LED
Ecran électrophorétique
C’est un type d’écran peu connu, mais intéressant. C’est le “papier électronique“, les écrans des liseuses de bouquin électronique.
Il s’agit de microbille dans un liquide. Les billes sont polarisés en haut ou en bas. Visible ou non.
L’énorme avantage c’est que l’écran ne consomme rien quand il ne change pas !
L’écran n’émet pas de lumière pour être vu. Ainsi il est parfaitement visible en plein soleil, comme une impression d’encre sur papier.
Chap 7 – Câblage universel
pdf: chap 7 – Câblage universel
Avec la convergence de tous les systèmes de télécommunication vers Internet, le câblage de couche OSI 1, à tendance à utiliser la même base “Ethernet” avec le connecteur 8P8C dit “RJ45“.
Le même type de câble et de connecteurs permet ainsi de faire passer l’Internet, la téléphonie (VOIP), le circuit audio visuel (HDBaseT), la surveillance (caméra), et les access point wifi pour le réseau sans fil.
Ce type de câblage est également capable d’alimenter à distance des équipements (caméra, téléphone, borne wifi, etc..) via la norme PowerOverEthernet.
On parle donc de câblage universel.
Ce câblage est défini par la norme internationale ISO/IEC 11801 ou dans la norme européenne EN 50173 de même teneur.
Division en secteurs
Le câblage universel est conçu dans une topologie en arbre.
Chaque partie du parcours est divisé en secteurs avec des répartiteurs (armoire de brassage) dédié.
- RS – Répartiteur de Site
- RB – Répartiteur de Bâtiment
- RE – Répartiteur d’Etage
- SR → prise.
Les étiquettes au dessus des prises indiquent la hiérarchie des secteurs ce qui permet de savoir où (dans quelle armoire de brassages) est raccordée chaque prise.
Pour chaque secteur, il y a des spécifications de type et longueur de câble.
A proprement dit le “câblage universel” est la partie permanente de l’installation d’un bâtiment, du répartiteur de site RS à la prise SR.
A ceci s’ajoute un câble de raccordement que l’utilisateur final va tirer entre la prise et son équipement (PC, téléphone, etc…)
Le câble de raccordement ne doit pas être confondu avec le câble “patch” qui sert à raccorder les prises entre elles dans l’armoire de brassage.
Mesure du câblage universel
Il y a deux référentiels de mesures:
- le Permanent Link → la partie installée de façon fixe dans le bâtiment, d’une prise à l’autre.
- le Channel Link → Inclus le câble de raccordement depuis le PC, téléphone de l’utilisateur final, jusqu’au switch.
Catégorie et classe
Afin de créer une ligne de transmission de qualité. Il y a des catégories qui ont été définies.
Puis il y a des équipement réseaux qui sont conçu selon des classes et peuvent s’intégrer pour assurer un lien correspondant à une catégorie.
Caractéristiques électriques
Chaque câble est capable de transporter des informations jusqu’à une certaine fréquence maximale selon sa qualité. C’est principalement la fréquence qui définit la catégorie.
Atténuation
Une ligne bifilaire a un schéma équivalent composé de résistance et bobine en série et de condensateur et conductance en parallèle. Ce qui signifie que plus on monte en fréquence, moins le signal passe.
- la longueur de la ligne va me faire une résistance toujours plus grande plus la ligne est longue.
- deux conducteurs en parallèle séparés par un isolant, ça me fait un condensateur !
- A cela on ajoute des phénomènes électromagnétiques, on a une bobine.
Plus la fréquence augmente, plus la distance possible diminue.
Diaphonie (cross Talk)
C’est une interférence entre fil à cause de l’induction magnétique. C’est le fait d’entendre une conversation téléphonique qui passe sur le fil d’à côté !
Il y a deux types de diaphonie:
- NEXT → Near End Cross Talk = paradiaphonie
- FEXT → Far End Cross Talk = telediaphonie
ACR – Attenuation to CrossTalk Ratio
La synthèse de toutes ces contraintes électriques peut se dessiner sur un diagramme. On peut ainsi voir pour chaque câble la fréquences à laquelle l’atténuation et la diaphonie se croisent ce qui rend la communication impossible.
La mesure de ces caractéristiques nous indique la réserve de qualité à disposition. Ceci permet de certifier la liaison pour une catégorie donnée.
Sur les appareils de mesure tel que le cables analyzer Fluke DSX 5000, il y a deux types de mesures ACR.
- ACR-N → utilise la paradiaphonie NEXT (donc ACR au loin)
- ACR-F → utilse la télédiaphonie FEXT (donc ACR au début)
Pour en savoir plus sur la mesure de ligne de cuivre avec des appareils FLUKE….
Résistance terminale
Comme pour un nageur dans une piscine, un signal envoyé dans un câble va générer une signal en sens inverse quand il arrive proche du bout du câble.
Ainsi on place une résistance de terminaison de même impédance que la ligne globale afin de simuler une continuité infinie de la ligne.
La valeur de cette résistance de terminaison change suivant la nature du câble:
- 100 ohms pour les pairs torsadées de cuivre
- 75 ohms pour les câbles coaxial (CATV)
- 50 ohms pour les câbles coaxiaux d’appareil de labo, oscilloscope.
Raccordement téléphonique
Quelles sont les possibilités pour “avoir” le téléphone chez soi ?
Historiquement il fallait que la paire de cuivre arrive chez soi. Puis on a dans chaque appartement une prise de téléphone. (Souvent de type TT83 en Suisse ou une prise 8pôles RJ45 pour les bâtiments récents équipé de câblage universel)
Type de connecteurs utilisés en téléphonie en Suisse
Finalement pour la téléphonie analogiques et pour les connexions Internet VDSL seulement 2 fils sont nécessaires. Peut importe le nombre de pôles du connecteur. Souvent il faut jouer avec des adaptateurs, TT83, RJ11, RJ45.. etc.. c’est déroutante vu que seul une paire est nécessaire.
Pour le câblage universel en RJ45 selon la norme EIA/TIA 568, peu importe si le câblage est de type A ou B, c’est toujours les 2 fils du centre qui forment la 1ère paire, donc les deux fils de notre paire de cuivre traditionnelle.
Il y a parfois des guerres de religions entre les différentes types A ou B. L’origine de ces deux normes est floue. Il semble que le type A est compatible avec le brochage USOC (Universal Service Order Codes) 1 paire et 2 paires. Utilisé dans la téléphonie aux USA. Alors que le type B est correspond à l’ancien brochage AT&T 258A (Systimax) aux USA, déjà largement installé dans les années 1990 avant la normalisation EIA/TIA 568 et donc on continue par inertie à l’installer.
Types de câbles
Il existe deux grande familles de câbles de cuivre:
- symétrique → câble à paires torsadées
- asymétrique → câble coaxial (CATV)
Protection des câbles
Pour limiter les perturbations et/ou la diaphonie, on va protéger le câble. Il existe plusieurs technique que l’on peut combiner, ce qui nous donne les différents types de câbles existants.
- TP → Twister Paires, Paires Torsadées.
- S → Shielded, blindage par tresse
- F → Foil, blindage par feuille d’alu
Quand il n’y a pas de blindage on utilise le terme U → Unshielded.
Les câbles peuvent être des agrégations de deux couches. Ainsi la notation se décrit en deux temps, d’abord l’extérieur puis l’intérieur:
XX/XXX
Exemples de câbles et leur dénomination
S/FTP
U/UTP. (ou raccourcis: UTP)
F/UTP
U/FTP
U-UTQ → U72
Indication supplémentaires
NVP → proportion de la vitesse de la lumière. Un NVP de 66% correspond à 0,66* 299 792 458 m/s = 197 863 022 m/s
AWG → Section du câble selon la norme American Wire Gauge. Attention plus le nombre est grand, plus le câbles est petit !
En fait il s’agit du nombre de fois que le câble est passé dans la tréfileuse pour l’étirer.
LSZH → Low Smoke Zero Halogen. Indication pour les pompiers quand ça brûle.
Chap 8 – fibre optique
Quand la bande passante complète de la ligne téléphonique est bien utilisée, il n’est pas possible d’augmenter les débits sans changer le média de base.
C’est ainsi que les opérateurs réseaux se tournent vers la fibre optique qui a une capacité nettement plus grande. (1 fibre ~ 100 000 communications téléphoniques)
La réfraction
Le principe de fonctionnement de la fibre optique fonctionne grâce au principe physique de la réfraction.
Pour chasser c’est important de connaitre la réfraction !
C’est au milieu des années 1980 que les backbones des opérateurs commencent à se poser en fibre optiques. (en 1985 1ère fibre des PTT entre Berne et Neuchâtel)
En 1988, TAT8 la première fibre transatlantique est posée. Avec un débit de 2 × 280 Mbit/s. (~40 000 lignes de téléphones)
Les opérateurs se lancent dans la pose de fibres optiques toujours plus proches de l’utilisateur final, jusque dans chaque appartement: FTTH, Fiber To The Home.
Les étapes intermédiaires sont:
- FTTN – Fiber To The Neighbourhood – Quartier
- FTTC – Fiber To The Curb – Trottoir
- FTTS – Fiber To The Street – Rue
- FTTB – Fiber To The Building – Bâtiment
- FTTH – Fiber To The Home – Domicile, chaque appartement
La dernière partie passe sur des câbles métalliques. Là encore il y a plusieurs possibilités. Du Câblage Universel composé de paires de cuivre torsadées, à la ligne G.Fast, un VDSL Gigabit sur courte distance. (max 100m, sinon 500Mbit/s)
La carte du réseau de fibre optique en Suisse nous montre que la majorité des communes ont une possibilité de connexion à 100 Mbit/s ou 500 Mbit/s.
Dans les grandes villes, la connexion est fréquemment à 10Gbit/s.
La couverture n’est pas totalement similaire dans tous les cantons. Bâle ville est couvert à 84% et Neuchâtel à 1%. Ceci pour des problèmes de litiges juridique entre Swisscom est ses concurrents. Traditionnellement Swisscom pose 4 fibres ce qui permet à ses concurrents d’avoir leur propre fibre. Puis Swisscom a voulu passer au multiplexage de fréquences sur une seule fibre. Des petits opérateurs de fibres ont saisi la justices pour montrer leur mécontentement de ne plus avoir leur propre fibre.
Voici comment on fabrique une fibre optique:
Documentation swisscom
Voici différents manuels swisscom…
FAI fibre optique
Les différents Fournisseurs d’accès internet en fibre optique en suisse demande l’info du numéro inscrit sur la prise OTO pour activer la ligne.
Voici des exemples: