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Téléphonie analogique
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Sommaire

du Site

Il s'agit du téléphone fixe auquel la plupart des gens ont été reliés jusqu'aux années 1980.
Il correspond à l'acronyme anglais POTS ( Plain Old Telephone Service)
( Traduction : Vieux Service Téléphonique Simple)

Un tel chapitre peut surprendre au siècle du GSM, des liaisons par câble ou satellitaires.

Trois raisons pour en parler malgré cela :

  • En 2014, il est toujours d'actualité : peu de gens ont resilié leur abonnement téléphonique fixe au profit d'un mobile GSM ou satellitaire.

  • Quand il aura disparu, il devriendra un sujet historique qui ne manquera pas d'intérêt technique vu les traces profondes que cette technique a laissées dans les techniques actuelles les plus diverses. Dont les largeurs des bandes de fréquences téléphoniques actuelles (multiples de la bande "voix téléphonique") etc.
    Pensez seulement à la définition des déciBels... . Cours dans ce même site ici :

  • Enfin, la plupart des liaisons par Internet Haut débit se font actuellement au travers des lignes téléphoniques classiques grâce aux techniques DSL. (ADSL, SDSL etc.)

 

Préambule historique

Lorsque les premiers réseaux téléphoniques furent mis en place,
toutes les lignes d'abonnés aboutissaient à un «Central téléphonique».

Elles étaient reliées à des prises alignées horizontalement
sur un tableau face .
Sous chaqueprise Chaque prise comptait un


l'abonné(e) souhaitant être mis en communication avec un autre abonné,
décrochait son téléphone, ce qui le mettait en connexion directement avec le centrail.

Dans ce central, une lumière s'allumait sur un tableau qui en comptait plusieurs en ligne.
(autant que d'abonnés reliés au central - peu à l'époque)

L'opératrice enfonçait une fiche terminant un câble relié à des écouteurs

  1. - Ici le Central, quel numéro demandez-vous ?
  2. - Je souhaite être mis(e) en communication avec le n° 22 à Asnières (c'est un exemple)...
  3. - L'opérateur
  4. « » »

x abonnés distants à travers le réseau téléphonique

Centraux téléphoniques & Réseau Téléphonique Commuté RTC


Un central téléphonique regroupe les extrémités terminales des lignes bifilaires (appelées "paires") des abonnés.
(deux abonnés sont ici représentés par des ordinateurs pour réutiliser un schéma qui nous est utile pour l'étude des réseaux)

Les centraux sont eux-mêmes reliés par des lignes de plus ou mons grande capacité.

Le réseau téléphonique est du type maillé.
Ce terme "réseau" fait en effet allusion à son aspect d'un "filet" (constitué de mailles).

Réseau T éléphonique COMMUTÉ (RTC)

La principale fonction d'un central téléphonique est de mettre en connexion les téléphones (et maintenant les ordinateurs)
de deux abonnés, à la demande, par numérotation, de l'un d'eux : l'appelant.

Cette fonction est assurée par des commutateurs mettant automatiquement en liaison électrique
les postes de deux abonnés, à la demande de l'appelant.

Rappelons ce qu'est un commutateur en électricité générale :

La ligne bi-filaire (ou 'paire') L1 est commutée soit sur L2 soit sur L3 suivant la position du commutateur bipolaire.

Bien sûr, un central téléphonique doit pouvoir commuter automatiquement
n'importe quel poste d'abonné sur n'importe quel autre,
et ils sont nombreux !
Leur complexité électrique est à la mesure du problème.

Les premiers commutateurs furent jadis manuels, puis électromagnétiques (actionnés par les relais).
Les commuteurs des centraux téléphoniques sont aujourd'hui purement électroniques (circuits intégrés).

Je viens de décrire la COMMUTATION DE CIRCUITS.

A noter : lorsqu'il s'agit de réseaux numériques :
On a remplacé la commutation électronique par la commutation purement informatique,
l'aiguillage des données se faisant automatiquement par des ordinateurs particuliers qu'on nomme "Routeurs"
Il s'agit alors de la "commutation de trames", de "paquets" ou de "cellules". Voire l'établissement de "circuits virtuels".
Tous ces sujets sont abordés dans ce site dans les chapitres idoïnes.

Un peu d'histoire ?

Voici, l'un des premiers commutateurs manuels des années 1880




Voici un commutateur manuel privé très ancien (hôtels, petites entreprises)
Ancêtre manuel du PABX !

Puis vint le célèbre commutateur automatique "Strowger" breveté en 1891.
En service en France jusque dans les années 1970. Son histoire ici :


... mais, rassurez vous ! Nous ne remonterons tout de même pas jusqu'aux signaux de fumée...

Quoique, pour paraphraser une bêtise (de plus) dont on nous rebat constamment les oreilles dans la presse :
les signaux de fumée voyageaient, eux aussi, à la vitesse de la lumière !

Les lignes téléphoniques analogiques



Comme l'indique la figure ci-dessus, les variations de pression atmosphérique provoquées par le son
parviennent au microphone du combiné (transducteur de variations de pression en variations de tension)
qui génère des tensions variables, lesquelles sont superposées à une composante continue d'environ 48 V
.

Les tensions en ligne sont représentées par la sinusoïde en rouge.

Observez que chaque appareil est relié directement à un centre local (central téléphonique)
par une ligne bi filaire dite "paire téléphonique".
Cette portion de ligne s'appelle la "boucle terminale d'abonné" ou "boucle locale"
(en anglais terminal loop ou local loop).

Les centraux téléphoniques servent à fournir les tensions continues, gérer l'interconnexion des postes entre-eux.
Cette fonction d'interconnexion s'appelle la commutation. D'où le nom de Réseau Téléphonique Commuté RTC.

Les boucles terminales d'abonné vont directement de l'abonné au central
et ne transportent chacune qu'une seule communication.

Les centraux sont des centres locaux vers lesquels convergent toutes les boucles terminales des abonnés d'un quartier,
d'une zone urbaine ou rurale.

Entre centraux, les lignes sont très différentes des boucles terminales.
Elles doivent pouvoir acheminer plusieurs communications simultanées.
On appelle "multiplexage" le fait de faire passer plusieurs communications indépendantes sur une même paire.
Paire, bien entendu, plus performante que celles des boucles terminales

Entre centraux, les communications sont donc multiplexées.
Le multiplexage analogique est succintement décrit au lien suivant :
Le multiplexage numérique est décrit au lien suivant :

 


Bandes passantes téléphoniques

Les sons audibles sont constitués de fréquences diverses allant de 20 Hz à 20 kHz.
Et encore, pour des auditeurs jeunes et particulièrement audio sensibles.
Page traitant succintement des sons et de leurs caractéristiques :

Il n'est pas nécessaire de transmettre toute la gamme de ces fréquences pour qu'un son soit reconnaissable.

Pour des raisons à la fois historiques et physiologiques, la bande des fréquences transmises
par voie téléphonique analogique classique a été fixée à 0 - 4 kHz.
Cette largeur de bande est souvent qualifiée de "Canal - voix".

Pour des raisons pratiques, cette bande se limite généralement à 300 Hz - 3400 Hz.

C'est suffisant : la plupart reconnaissent la voix d'une personne connnue
en moins d'une fraction de seconde au téléphone.

Bien sûr, ce n'est pas suffisant pour "passer" les détails sonores d'un concert de musique classique
qui exige au moins 20 Hz - 15 kHz. Mais le téléphone n'a pas été fait pour cela.

Contrairement à ce que beaucoup pensent, cette limitation n'est pas due à la médiocrité des lignes téléphoniques.
Bien au contraire, une boucle terminale d'abonné est capable d'une bande passante bien plus élevée.
Allant de quelques Hz à 1 ou parfois plusieurs Méga Hertz !
Cela dépend de la longueur de la ligne et des perturbateurs ambiants.

C'est d'ailleurs cette largeur de bande supplémentaire qui permettra l'ADSL

Les raisons du maintien de l'étroitesse du canal voix en est le multiplexage nécessaire de plusieurs communications simultanées dans les liaisons entre centraux téléphoniques.
Se reporter si nécessaire à la page de ce site traitant du multiplexage analogique :
Par exemple, un multiplex classique de 12 canaux voix occupera une bande de 48 kHz
dans un câble de liaison dit "de groupe primaire" entre deux centraux téléphoniques.
Imaginez la bande passante d'un multiplex de milliers de canaux voix !
Or la largeur de bande passante est chère en équipements.
On conçoit qu'on a voulu économiser raisonnablement celle-ci lors de la normalisation.

De ce fait, les multiplexeurs des centraux coupent préalablement la bande passante des boucles terminales d'abonné à l'aide d'un filtre passe-bande de limites théoriques : 0 Hz - 4 kH.

Ce sera également vrai en transmission numérique.
Voyez le poids de l'histoire sur les normes actuelles...



Définition de la bande passante : ou


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