Les réseaux informatiques/Les supports de transmission

Pour que deux ordinateurs ou équipements réseau communiquent entre eux, il faut qu'ils soient reliés par quelque chose qui leur permet de transmettre de l'information. Ce quelque chose est ce qu'on appelle un support de transmission, qui est souvent un simple câble réseau, composé d'un fil de cuivre ou de fibre optique. Dans d'autres cas, la transmission se fait sans fils, avec des technologies à base d'infrarouges, d'ondes radio ou de micro-ondes. On pourrait notamment citer le WIFI, le Bluetooth, et bien d'autres. Pour résumer, il existe deux types de supports de communication : les câbles réseaux et le sans-fils.

Il faut cependant noter que les spécialistes en électricité et en électronique ont cependant un jargon un peu plus complexe que "avec fils" et "sans-fils". Ils parlent à la place de liaison guidée (avec fils) et non-guidée (sans fils). Dans les deux cas, le support de transmission va propager des ondes électromagnétiques, qui codent les informations transmises. Si le support est guidé, les ondes électromagnétiques ne pourront pas se disperser et seront contenues dans un espace restreint. Leur direction de propagation sera quelque peu contrôlée de manière à ce qu'elles aillent vers la destination et uniquement celle-ci. C'est le cas pour les fibres optiques ou les câbles réseaux : l'onde électromagnétique ne sort pas du câble et y reste confinée. Avec un support de transmission non-guidé, les ondes électromagnétiques vont se propager dans toutes les directions : elles ne seront pas guidées ou confinées dans un câble et seront émises dans toutes les directions à partir de la source. C'est le cas des ondes WIFI, Bluetooth et de toutes les technologies sans-fils en général.

Classification des supports de transmission.

Chaque support a ses avantages et inconvénients, le plus important étant sa portée. Les supports sans-fils n'émettent pas au-delà d'une certaine distance, au-delà de laquelle le signal transmis est trop atténué pour être capté. On observe un phénomène similaire sur les câbles réseaux, qu'ils soient en cuivre ou en fibre optique, mais il est plus sensible sur les câbles en fils de cuivre, raison pour laquelle les fibres optiques sont surtout utilisées pour de grandes distances. De manière générale, les technologies sans-fils ont une mauvaise portée : les ondes électromagnétiques vont se disperser dans l'environnement, facilitant leur atténuation. Les supports guidés (les câbles en cuivre et fibres optiques) n'ont pas ce problème : ils guident l'onde électromagnétique, qui ne peut pas s'échapper du câble.

Les supports de transmission guidés

Les câbles réseaux sont de loin la technologie la plus répandue dans nos foyers. Vous le savez peut-être, mais il existe grosso-modo deux types de câbles réseaux : les câbles basés sur des fils de cuivre, et la fibre optique. Peut-être savez-vous même que la fibre optique est bien plus rapide que la paire cuivre. Dans ce qui va suivre, nous allons voir aussi bien la paire cuivre, plus répandue dans nos foyers, que la fibre optique. Gardez à l'esprit que la fibre optique est certes plus puissante, mais aussi plus chère. C'est pour cela que les câbles réseaux qui relient votre ordinateur à votre box internet sont encore des câbles réseaux standards, en cuivre. Il faut savoir que ces câbles sont utilisés aussi bien pour construire des LAN que des réseaux plus importants. Par exemple, ce sont ces câbles qui relient votre box Internet à...Internet. Votre prise électrique est en effet reliée au réseau de votre opérateur par toute une série d'intermédiaires : les DSLAM, les BRAS, etc. Le fil qui relie votre box à ces intermédiaires était autrefois un fil téléphonique en cuivre, aux performances assez mauvaises. De nos jours, de plus en plus de clients passent à la fibre optique, ce qui signifie que le câble téléphonique qui relie votre habitation au DSLAM est en fibre optique, aux performances bien meilleures.

XDSL Connectivity Diagram fr

Les câbles en cuivre

Les câbles réseaux les plus simples sont de simples fils électriques. Ils sont composés d'un fil de conducteur, souvent du cuivre, entouré d'un isolant. Ce câble permet de transmettre n'importe quel signal électrique, qui est codé sois avec une tension, soit avec un courant. De nos jours, la majorité des signaux sont codés avec une tension électrique : on place une tension à un côté du câble, et cette tension est rapidement transmise à l'autre bout. Cette transmission est très rapide, bien plus qu'avec un courant. Cependant, un tel câble est sensible aux perturbations électromagnétiques, très fréquentes dans l'environnement. Si une perturbation électrique modifie la tension dans le fil, elle peut modifier les données transmises. Et il est alors impossible de savoir quelle était la donnée transmise à la base.

Câble coaxial.

Les câbles coaxiaux sont composés d'un fil conducteur, entouré d'un isolant, lui-même entouré d'une couche de conducteurs (le blindage), le tout étant enroulé d'une protection isolante. Ces câbles réseaux sont assez performants. Leur débit varie de 56 Kilobits à plusieurs Gigabits. Ils sont utilisés autant pour les réseaux locaux que pour des liaisons à plus grande distance. Par exemple, les câbles réseaux qui font communiquer votre ordinateur et votre box internet sont de ce type. Mais les câbles qui relient votre prise téléphonique aux équipements de votre opérateur sont aussi des câbles coaxiaux (du moins, si vous n'avez pas la fibre). Comme dit auparavant, ces câbles transmettent aussi bien les signaux analogiques que numériques.

Ligne bifilaire

Pour éviter l'impact des perturbations, on peut utiliser deux fils pour la transmission, ce qui donne ce qu'on appelle une ligne bifilaire. Dans la plupart des cas, les deux fils sont torsadés, enroulés l'un autour de l'autre. On parle alors de paire torsadée. Mais certains fils ont une organisation plus complexe.

Schéma d'une paire torsadée.

Les fibres optiques

Principe d'une fibre optique.

Les fibres optiques transmettent des signaux par le biais d'impulsions lumineuses. Ces impulsions lumineuses sont émises à un bout de la fibre optique, se propagent dans la fibre optique jusqu’à l'autre bout, où elles sont captées par un récepteur lumineux. La fibre optique est composée d'un cœur de matériau transparent, entouré par une gaine de matériau lui aussi transparent, l'ensemble étant entouré par une couche plastique de protection. Le cœur a un indice de réfraction inférieur à celui de la gaine. En conséquence, la lumière rebondit sur les parois de la gaine, et se propage dans le cœur par rebonds.

L'atténuation des supports de transmission

Les technologies sans fils utilisent comme support des ondes électromagnétiques. La transmission des bits s'effectue en utilisant l'onde électromagnétique comme support, via des techniques de modulation, que nous aborderons plus tard. L'émission et la réception de ces ondes se fait par des antennes, intégrées dans toute carte sans fil. Ces techniques sont évidemment moins fiables que le transport par un câble, fût-il optique ou en cuivre. Déjà, les ondes s'atténuent avec la distance qu'elles parcourent : au-delà d'une certaine distance, le signal transmis est trop faible pour être capté. La portée du sans fil est donc limitée, là où les câbles sont capables d'avoir une portée bien plus longue. De plus, les murs et autres objets ont tendance à atténuer les ondes électromagnétiques qui les traversent, réduisant l'amplitude du signal. Là encore, la portée est encore diminuée.

Les longueurs d'onde utilisées sont souvent des ondes radio, des micro-ondes, ou des ondes infrarouges. Les ondes infrarouges sont rarement utilisées dans les réseaux informatiques. Il faut dire que les infrarouges ne traversent pas les murs, sans compter que beaucoup d'objets émettent un rayonnement infrarouge qui peut biaiser le signal. Autant cela ne pose pas de problèmes pour transmettre le signal d'une télécommande, autant cela ne convient pas pour des réseaux sans fils LAN ou WAN. De même, les micro-ondes ne sont pas utilisées dans les réseaux sans fils, pour des raisons différentes. La totalité des réseaux sans fils actuels utilisent des ondes radio, c'est à dire des ondes dont la fréquence est comprise entre 9 kHz et 300 GHz.

Les technologies sans fils peuvent être utilisées aussi bien pour créer des réseaux de type PAN ou LAN que des WAN. On parle alors de Wireless PAN (WPAN), Wireless LAN (WWLAN) et de Wireless WAN (WWAN). Les technologies utilisées ne sont cependant pas les mêmes, les LAN, PAN et WAN ayant des contraintes différentes. Pour les réseaux LAN et PAN, on utilise surtout la technologie WIFI, ainsi que quelques autres. Les technologies sans fils WIFI sont standardisées dans la norme IEEE 802.11. Initialement dans sa version 802.11, cette norme a reçue plusieurs révisions, qui ont donné naissance aux versions 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n et 802.11ac. Chaque norme a un débit maximal et une portée différent, les performances s'améliorant à chaque version. Chaque norme définit plusieurs intervalles de fréquences, les canaux, sur lesquels un périphérique peut émettre/recevoir. Le nombre de ces intervalles de fréquences, les canaux, ainsi que leurs limites maximales et minimales sont définie par la norme utilisée.

Canaux WIFI 2.4Ghz WLAN.