Fonctions de couche physique
Transmission synchrone
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QUE RECOUVRE LA COUCHE PHYSIQUE D'UN RESEAU ? - Rappel -
  1. La topologie : Bus ou Anneau, possibilités de câblages en étoile par contentrateurs.
  2. Le support de transmission : Câble coaxial, Paire torsadée, Fibre optique, Infra-Rouge, Faisceau Hertzien, etc Portées maximales, Type de modulation, Fréquences utilisées
  3. Les matériels d'interface physique entre le support de transmission et la station reliées : ETTD .
  4. Les méthodes d'accès multiple au média de transmission.Ces méthodes sont à la limite des
    couches 1 et 2. On appelle souvent "couche MAC" "Media Access Control" l'ensemble de fonctions
    logiques et logicielles permettant de résoudre ces problèmes d'accès. Ne pas confondre avec les
    adresses MAC, adresses des cartes d'interface : Media Acess Cards.
  5. Codage de l'information adaptée au mieux ausupport
  6. Détections d'erreurs de transmisssion.
  7. Synchronisation bit et synchronisation trame.

Le problème

Nous nous plaçons dans le cas où deux stations se communiquent des trames d'information binaires.
La transmission se faisant en bande de base.

Imaginons un instant que le signal circulant sur le support est la traduction exacte des bits à transmettre.


RZ signifie : Signal avec "Retour à Zéro" (0 V)

Deux problèmes :

  1. Le signal possède électriquement une composante continue :
    • Ni les supports de transmission
    • Ni les systèmes électroniques d'interface

      ne supportent bien les composantes continues.

      On préfère avoir recours à des signaux bipolaires ( tantôt positifs ou négatifs )
      les plus symétriques possible par rapport au zéro. Signaux NRZ ( Non Retour à Zéro ).

      Dit autrement, l'énergie moyenne des signaux doit se situer dans la bande pasante optimale
      du câble : elle est rarement axée sur les basses fréquences.

  2. Dans une longue suite de "uns" ou de "zéros" le signal ne présente pas de transitions
    permettant la synchronisation du récepteur de la trame.

    Les circuits électroniques de la carte réseau réceptrice scrutent les signaux du bus au rythme d'une horloge pilotée par quartz à une fréquence très proche de celle de la carte émettrice qui a généré le signal binaire en ligne.

    Proche mais pas égale : très rapidement émetteur et récepteur vont se trouver en désynchronisme.

On transmet rarement l'horloge qui demanderait un support de transmission à elle toute seule.

 

SYNCHRONISATION


Comment faire pour synchroniser le récepteur sur l'horloge de l'émetteur ?

  1. Transmettre l'horloge par un support de transmission supplémentaire ?
    Solution peu pratique et onéreuse. très rarement utilisée.

  2. Bit stuffing : supposons que l'on ajoute un bit à "un" chaque fois que l'on rencontre une suite
    de 5 bits consécutifs à "zéro"
    et un bit à "zéro" chaque fois que l'on rencontre 5 bits consécutifs à "un".
    Le nombre 5 est donné pour l'exemple.

    Il est facile d'extraire ces bits surabondants à l'arrivée.
    Dans ces conditions, le signal manquera de transitions de synchronisation sur une étendue de 5 temps d'horloge au maximum.
    A l'aide d'un dispositif électronique à Verrouillage de Phase ( PLL - Phase Locked Loop ), le synchronisme peut être maintenu même quand les transitions d'horloge manquent sur de courtes séquences comme celle indiquée ci-dessus.



    Un appareil de mesure vendu sous le nom de Contrôleur de Gigue
    permet de vérifier le bon fonctionnement du PLL Une raie représentant la fréquence de l'oscillateur interne bouge entre
    deux traits marquant les limites permises. Le mouvement ressemble à celui d'une danse,
    d'où le nom de gigue GIGGER en anglais.

    Lorsque par suite d'un incident le PLL se désynchronise, la raie centrale du contrôleur de gigue
    sort des deux traits limites :
    on dit qu'il y a "distorsion de gigue"

  3. Codes autoporteurs d'horloge.

    Certains codes présentent unse transition par bit transmis.


Le codage MANCHESTER :

  • maque un "zéro" par une transition L H ( de bas en haut ) au milieu de l'intervalle de temps.
  • marque un "un" par une transition H L (de haut en bas ) au milieu de l'intervalle de temps.

Le codage MANCHESTER DIFFERENTIEL

  • marque un zéro par une transition au milieu de l'intervalle de temps
  • marque un "un" par l'absence de transition dans un intervalle de temps.

Dans ce code la polarité électrique des brins de la paire est indifférente.

L'inconvénient de ces codes est qu'ils on un développement de Fourier comportant une proportion importante d'harmonique 2 de la fréquence d'horloge.

En d'autres termes il faut utiliser des câbles permettant une fréquence double de celle du signal binaire transporté.

D'autres codes utilisés dans certains réseaux particuliers permettent d'éviter cet inconvénient.
Mais nous sortons du cadre de notre étude.

SYNCHRONISATION DES TRAMES

Les trames ne se succèdent pas toujours sans transition sur un réseau.
Pendant les périodes d'attente où aucune trame n'est émise les récepteurs se désynchronisent et il est nécessaire de les résynchroniser dès que la première trame arrive.

Pour cela, les trames sont précédées d'un préambule de plusieurs octets ( 8 octets pour Ethernet IEEE 802.3 ).

Lorsque le préambule est passé, il faut indiquer clairement le début de la trame.

Pour cela, beaucoup de couches physiques de réseau (Ethernet IEEE 802.3 par exemple) utilisent
de violations des règles de codage.

Mieux qu'un long discours, les dessins ci-dessous donnent une idée de ce genre de violation.

Le dispositif électronique de réception décèle ces violations et ne transmet à la couche supérieure que les bits suivant ces violations qui marquant en général le début de la trame.

 

Pour une étude plus détaillée de la transmission synchrone, cliquez sur la flèche ci-contre :
 


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