Commutation

n circuit dans un lien est implémenté par: frequency division multiplexing (FDM): Le spectre de fréquence d’un lien est partagé équitablement en n connexions. time-division multiplexing (TDM): la tendance dans la téléphonie moderne est de remplacer FDM par TDM. Pour un lien TDM, le temps est divisé en frames de durée fixée et chaque frame est divisée en un nombre fixe de time slots. Lors d’une connexion le réseau associe un time slot de chaque frame pour cette connexion. wavelength division multiplexing (WDM): sorte de FDM spécifique à la fibre optique : on a des flux sur des longueurs d’ondes différentes et on les multiplexe à l’aide d’un prisme pour les faire passer sur la même fibre.

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Le débit de transmission d’une frame est égal au debit de frames du lien multiplié par le nombre de bits dans un slot. Exemple, si le lien transmet 8 000 frames/s et que chaque slot consiste en 8 bits, alors le débit est de 64 Kbps. Question : temps nécessaire pour envoyer un fichier de 640 000 bits si on a une bande passante de 1,536 Mbps, un temps de 500ms pour établir le circuit et utilisation de TDM avec 24 slots/s ?  0,5 + 640 000/(1,536*1024*24)

Commutation de paquets:

Les paquets peuvent contenir tout ce que le concepteur du protocole désire et les messages trop longs sont tout simplement divisés en paquets plus petits. La transmission utilisée est de type « Store and forward transmission» : chaque nœud (routeur, …) attend de recevoir un paquet entièrement avant de commencer à faire suivre le premier bit de ce paquet. Ceci introduit un « store-and forward delay » à l’entrée de chaque lien. Par exemple, si un paquet consiste en L bits, et que ce paquet doit être retransmis sur un lien de R bps, alors le store-and-forward delay est de L/R seconds.

Dans chaque routeur, il y a plusieurs buffers (queues). Avec chaque lien il y a un input buffer (pour stocker les paquets qui viennent d’arriver) et un output buffer qui joue un rôle clé : si un paquet arrivant doit être transmis sur une ligne occupée, ce paquet doit attendre dans l’output buffer. Ce qui introduit des delays supplémentaires appelés « queueing delays ». Ceux-ci sont variables et dépendent du niveau de congestion du réseau. Dans le cas où les buffers seraient également pleins, certains paquets devront malheureusement être jetés (soit le paquet arrivant, soit un autre déjà présent dans le buffer). Regardons maintenant comment sont transmis les paquets. Comme le montre la figure 1.7, la séquence des paquets de A et B ne suit pas un ordre périodique mais aléatoire ou statistique (statistical multiplexing). Le Statistical multiplexing contraste avec le time-division multiplexing (TDM), pour lequel le temps est divisé équitablement entre les machines.

Commutation de circuits VS commutation de paquets :

La commutation de paquets : n’est pas toujours souhaitable pour les services en temps réel (téléphonie, vidéos conférences, …) à cause des delays imprévisibles et variables. offre un partage plus équitable de la bande passante. est plus simple, plus efficace et moins coûteuse à implémenter.

Pourquoi la commutation de paquets est-elle plus efficace ?

Jetons un œil sur un exemple simple : Supposons que des utilisateurs partagent un lien de 1 Mbps et que chaque utilisateur alterne entre des périodes d’activité (où il envoie des données à un débit constant de 100Kbits/sec) et des périodes d’inactivité. Supposons également que chaque utilisateur est actif seulement 10% du temps (et joue à la belotte les 90% du temps restant) Avec la commutation par circuits : 100 Kbps sont réservés pour chaque utilisateur. Donc le lien peut supporter uniquement 10 utilisateurs. Avec la commutation par paquets : S’il y a 35 utilisateurs la probabilité d’en avoir 10 ou plus actifs simultanément est inférieure à 0.0004. S’il y en a 10 ou moins simultanément (dans 99,96% des cas donc), le débit d’arrivée de donnée est inférieur à 1Mbps (le débit de sortie du lien). Les paquets voyagent donc pratiquement sans delays. Quand il y a plus que 10 utilisateurs simultanément, le débit d’arrivée excède la capacité de la sortie et l’ «output queue» commence à grandir jusqu’à ce que le débit d’entrée retombe sous 1Mbps.  Comme la probabilité d’avoir plus de 10 utilisateurs simultanément est très très faible, les performances en temps de la commutation par paquets sont pratiquement toujours égales à celles de la commutation par circuits. La différence est que la commutation par paquets permet au moins 3 fois plus d’utilisateurs.

Types de modulation et de codage dans les modems

Principe du modem C'est un dispositif électronique qui permet de faire circuler (réception et envoi) des données numériques sur un canal analogique. Il module les informations numériques en ondes analogiques. En sens inverse, il démodule les données analogiques pour les convertir en numérique. Le mot « modem » est ainsi un acronyme pour «MOdulateur/DEModulateur». La vitesse de transmission du modem est généralement exprimée en bauds (nombre de symboles transmis par seconde).

Types de modulations Différents types de modulation sont utilisés dans les modems :  la modulation d'amplitude (AM, Amplitude Modulation) ; celle-ci sera par exemple réalisée à l'aide d'un multiplicateur analogique recevant sur une entrée la fréquence porteuse, sur l'autre le signal numérique à transporter  la modulation de fréquence (FSK, Frequency Shift Keying) ; les diverses fréquences peuvent être obtenues à l'aide d'un VCO (Voltage-Controlled Oscillator, peu précis) ou par traitement numérique d'un signal produit par une horloge à quartz (division de fréquence, synthèse numérique...)  la modulation de phase: à la fin de chaque cycle, un changement de phase représente un changement de la valeur binaire.

Si on module à la fois l’amplitude et la phase… Bien qu'il soit possible de transmettre un bit par symbole, on utilise habituellement la bande passante de façon plus efficace en transmettant plusieurs bits par évènement. Si on module à la fois l’amplitude et la phase, on espace mieux les états dans le plan de phase que dans une pure modulation de phase et on peut donc continuer à augmenter le débit : modulation QSPK : 4 états de phases et d’amplitude modulation QAM-16 (Quadrature Amplitude Modulation): 16 états de phases et d’amplitude modulation QAM-64 : 64 états de phases et d’amplitude. Utilisé dans les modèles 56Kbps

Interprétation des théorèmes de Nyquist et de Shannon

Théorème d'échantillonnage de Nyquist-Shannon : La fréquence d'échantillonnage d'un signal doit être au minimum le double de la fréquence maximale de ce signal, afin de convertir ce signal d'une forme analogique à une forme numérique. Ce théorème est à la base de la conversion numérique des signaux. Exemple : En téléphonie, par exemple, le spectre est compris entre 300 et 3400 hertz, la fréquence d'échantillonnage doit être au minimum de 6800 Hz. En pratique, elle vaut 8 kHz. Il en résulte que… le débit de transmission du modem (exprimé en bauds) est limité par la fréquence de la bande passante du média physique (H). o Loi de Nyquist : baud-rate ≤ 2 x H  ne concerne pas le débits de données (en bits/s) Le débit de données (en bps) est toutefois