Réseau RTC

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    19-Jun-2015

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<p>AIX-MARSEILLE</p> <p>www.lyceefourcade.fr.fm</p> <p>ELECTRONIQUE</p> <p>Approche concrte du</p> <p>TELEPHONE FIXE (RTC)Objectifs : Ressources : Mettre en vidence le principe de fonctionnement du tlphone fixe. Caractriser les signaux lectriques sur une boucle locale.Lab Ide de HEWLETT PACKARD. G.M. REBEIZ, EECS Departement, University of Michigan. S. GREGOIRE Institut de recherche LAVOISIER. D. RABASTE, IUFM dAix-Marseille. J.P. BOURGUET, M.Ch. MARSOLAT, lyce Fourcade, Gardanne. Encarta (Microsoft) 2004 www.francetelecom.fr www.supelec-rennes.fr www.aurelienr.com/electronique/ et tous ceux que joublie, mille excuses.</p> <p>Tous nos remerciements ceux qui ont contribu la ralisation de ce document. Devinette : quand jappelle on me rpond, mais ce nest pas moi quon veut parler, qui suis-je ?</p> <p>Ce cours constitue la premire partie dune suite de cours, TD et TP qui servent dappuis lors de ltude de systmes lectroniques faisant appel notamment aux domaines de la tlphonie. Cette partie se veut volontairement facile daccs, sans calculs mathmatiques. Ce document a t ralis dans le cadre de lEducation Nationale des fins pdagogiques et personne ne retire aucune rmunration de sa diffusion. Un soin extrme a t port sur le choix des sources, la rdaction des textes, la cration des illustrations provenant soit de lauteur lui-mme, soit dimages libres dutilisation et respectant le droit des auteurs ; si une erreur a t commise, elle sera corrige ds son signalement. Sachant, hlas, que personne n'est parfait, des inexactitudes, omissions ou insertions indpendantes de la bonne volont peuvent demeurer. Toutes remarques constructives, suggestions ou critiques via le courriel sont les bienvenues. escolano.philippe@laposte.net</p> <p>Avertissement</p> <p>SOMMAIRE1. Lvolution du tlphone 2. Le rseau tlphonique commut (RTC)2.1 Schma de principe simplifi du RTC 2.2. Aiguillage des signaux</p> <p>3. Liaison entre le tlphone et le central 4. Tonalit 5. Numrotation tlphonique</p> <p>5.1. Le numro de tlphone 5.2. Numrotation dcimale 5.3. Numrotation par frquences vocales ou DTMF</p> <p>6. Activation de la sonnerie 7. Transmission de la voix 8. Transmission de donnes 9. Caractristiques techniques9.1. Prise tlphonique 9.2. Cblage</p> <p>APPROCHE CONCRETE DU TELEPHONE FIXE -RTC-</p> <p>(Escolano V2004-12-16)</p> <p>page 1/8</p> <p>AIX-MARSEILLE</p> <p>www.lyceefourcade.fr.fm</p> <p>ELECTRONIQUE</p> <p>1. Lvolution du tlphone1879 1937</p> <p>En 1854, l'inventeur franais Charles Bourseul fut le premier imaginer un systme de transmission lectrique de la parole. En 1877, l'amricain Alexander Graham Bell construisit le premier tlphone capable de transmettre la voix humaine, tout en respectant sa qualit et son timbre. En France, un grand plan de dveloppement des tlcommunications fut mis en uvre durant les annes 1970, conduisant un quipement rapide. Les recherches menes au Centre national d'tude des tlcommunications (CNET) permirent ainsi la mise en place, du premier central entirement lectronique du monde. France Tlcom dcida d'ouvrir son rseau numrique aux abonns avec intgration de services (RNIS), commercialis sous le nom de Numris. Ce rseau permet d'amliorer certains services comme la tlcopie ou l'interconnexion d'ordinateurs.</p> <p>1920</p> <p>Encarta</p> <p>2. Le rseau tlphonique commut (RTC)</p> <p>Les quipements tlphoniques sont conus pour assurer les relations de tlcommunications, soit : en empruntant les lignes du rseau public RTC, ce sont des communications extrieures. soit au sein dune mme entreprise, il sagit alors de communications internes traites par un autocommutateur priv. Laccs au rseau public se fait alors en composant un prfixe supplmentaire. Le rseau tlphonique commut (RTC or in english : Public Switched Telephone Network) assure la mise en relation momentane, une une des installations terminales afin de mettre en relation 2 abonns. Il est un moyen de communication pratique pour des communications interactives, ce rseau est actuellement le plus utilis par les particuliers pour se relier entre eux ou Internet. Le RTC public est trs tendu, il atteint tous les pays de la plante et compte plusieurs centaines de millions dabonns. Le RTC est compos de nuds (commutateurs) schangeant des informations au moyen de protocoles de communications base la plus part du temps sur lmission de frquences. Le RTC est compos de systmes htrognes, provenant de fabricants divers et utilisant des technologies diffrentes. Cette coexistence de technologies provient de la longue dure de vie de ces dispositifs, souvent une vingtaine dannes, voire plus.</p> <p>2.1 Schma de principe simplifi du RTCCentre de commutation local Centre de commutation local</p> <p>Centres de commutation hirarchiss</p> <p>Centre de transmission</p> <p>Centres de commutation hirarchiss</p> <p>Centre de commutation local</p> <p>Centre de commutation local</p> <p>Chaque poste tlphonique est rattach une seule borne de rpartition connecte un commutateur local (local switch) dont la distance peut aller de quelques centaines de mtres jusqu quelques kilomtres, la distance rduisant dautan la bande passante des signaux transitant. La faible bande passante (300Hz - 3400Hz) du RTC et dautre part son rapport signal/bruit (de lordre de 40dB) limitent la qualit du signal analogique transmis (voix) et donc le dbit du nombre de bits transmis (informatique). Les supports de transmission pour lacheminement du signal entre commutateurs peuvent tre faits par des conducteurs mtalliques (paires torsades, cbles coaxiaux), par des liaisons en espace libre avec des faisceaux hertziens (via des antennes et des satellites) ou par des fibres optiques.APPROCHE CONCRETE DU TELEPHONE FIXE -RTC(Escolano V2004-12-16)</p> <p>page 2/8</p> <p>AIX-MARSEILLE</p> <p>www.lyceefourcade.fr.fm</p> <p>ELECTRONIQUE</p> <p>2.2 Aiguillage des signauxLes commutateurs ralisant les points de connexions, anciennement manuels, puis lectrotechniques sont passs maintenant la technologie lectronique et informatique. La topologie du rseau est arborescente et conue autour de noeuds de commutation contenant lintelligence du rseau. Les signaux sont aiguills, puis par la suite transmis par multiplexage frquentiel (analogique) o chaque conversation se trouve transpose autour dune frquence et par multiplexage temporel (numrique) o les chantillons de plusieurs conversations sont transmis les uns la suite des autres, de faon rptitive.</p> <p>3. Liaison entre le tlphone et le centralChaque tlphone grand public est gnralement connect un central RTC (rseau tlphonique commut) par une simple paire de fils de cuivre dun diamtre denviron 0,5 mm. Ces cbles ont une impdance caractristique de 600. Cette liaison avec le poste de labonn est dite boucle locale (local loop) et transporte une composante continue ainsi qu'une composante alternative. Mais les nouveaux systmes utilisent des cbles coaxiaux ou fibres optiques pour accder une bande passante accrue.</p> <p>Encarta</p> <p>Malgr les efforts effectus pour largir les lignes, un trop grand nombre dusagers simultans peut provoquer des encombrements et empcher ltablissement dune communication. Paire torsade 48V c.c. 0mA c.c. CENTRAL RTC Tlphone B Tlphone A Paire torsade 48V c.c. 40mA c.c.</p> <p>Lorsque le tlphone n'est pas dcroch, il est soumis une tension continue denviron 48V venant du central. Ce choix sest fait en partie parce que le tlphone a t invent avant lutilisation du courant alternatif (secteur). Au repos, les postes tant soumis une tension continue, ils ont une grande impdance, ils ne consomment aucun courant. Lorsque lon dcroche (off-hook) le combin du poste (A), le commutateur se ferme, alors le poste prsente une impdance assez faible et consomme un courant continu de lordre de 40mA, signalant ainsi son souhait au central dtablir une communication, cest la prise de ligne. La tension continue peut descendre entre 10V et 22V lorsque la ligne est charge (tlphone dcroch).Commutateur du combin Condensateur de blocage Sonnerie</p> <p>Clavier + micro + couteur</p> <p>40mA c.c.</p> <p>48V c.c.</p> <p>CENTRAL RTC</p> <p>48V c.c.</p> <p>ZeTlphone A</p> <p>Tlphone BAPPROCHE CONCRETE DU TELEPHONE FIXE -RTC(Escolano V2004-12-16)</p> <p>page 3/8</p> <p>AIX-MARSEILLE</p> <p>www.lyceefourcade.fr.fm</p> <p>ELECTRONIQUE</p> <p>4. TonalitAprs avoir ferm le commutateur du combin, le central acquitte la demande de connexion en superposant la tension continue, un signal sinusodal de 440Hz (note de musique LA ), cest linvitation numroter : la tonalit (dial-tone).</p> <p>Vtonalit</p> <p>440Hz</p> <p>440Hz.</p> <p>48V</p> <p>Vton.</p> <p>t</p> <p>Tlphone A</p> <p>5. Numrotation tlphonique5.1. Le numro de tlphoneEn France, la numrotation actuelle sur 10 chiffres permet datteindre une capacit de 300 millions de postes.</p> <p>tl : 04 42 51 53 08Le premier chiffre indique loprateur charg dtablir la communication, qui peut louer le service dautres oprateurs pour acheminer lappel. Le deuxime, sert orienter lappel vers une des 5 zones gographiques que compte la France. Le groupe de 4 chiffres suivants donne lidentification de lautocommutateur local de rattachement du poste demand. Puis le groupe des 4 derniers chiffres, identifie la ligne de labonn dans lautocommutateur local.</p> <p>5.2. Numrotation dcimaleCe procd de numrotation par impulsions est utilis par les tlphones cadran rotatif (poste disque) et par certains modems. Dans ce cas la numrotation est interrompue un nombre de fois correspondant au chiffre envoy, gnrant ainsi des impulsions 0 . Une impulsion pour le chiffre 1, deux impulsions pour le chiffre 2, et ainsi de suite jusqu dix impulsions pour le chiffre 0. Chaque impulsion dure 100ms, soit 33,3ms pour la ligne ferme (prsence de courant) et 66,7ms pour la ligne ouverte. Pour composer le 1, il faut 100ms ; pour faire le 2 il faut 200ms, ainsi de suite jusquau 0 o il faut 1s. Un intervalle de temps dau moins 200ms doit sparer 2 trains dimpulsions. Ce principe ancien est lent.</p> <p>Iligne33,3ms</p> <p>100ms</p> <p>35mA t</p> <p>touche 5</p> <p>touche 2</p> <p>touche 1 page 4/8</p> <p>APPROCHE CONCRETE DU TELEPHONE FIXE -RTC-</p> <p>(Escolano V2004-12-16)</p> <p>AIX-MARSEILLE</p> <p>www.lyceefourcade.fr.fm</p> <p>ELECTRONIQUE</p> <p>5.3. Numrotation par frquences vocales ou DTMF (Dual Tone Multi Frequency) Le DTMF est un procd de numrotation qui gnre des sonorits cods, il doit mettre des frquences spcifiques dans la gamme 300Hz 3400Hz. Mais si lon attribue une frquence simple chaque chiffre, un sifflement (ou un son propre et fort) peut provoquer une erreur de numrotation !Ce problme dinterfrence est rsolu simplement, par lmission de deux frquences simultanes par chiffre. Il est trs peu probable que deux frquences spcifiques, dun rapport gal un nombre rationnel, soient prsentes larrire plan du microphone pendant la numrotation. Ces frquences sont normalises au plan international (norme UIT-T-Q.23). Sur le clavier du tlphone, en appuyant sur une touche, on met les deux tonalits correspondant lintersection de laxe horizontal et de laxe vertical.697Hz</p> <p>1 4 7</p> <p>2 5 8 0</p> <p>3 6 9 #</p> <p>A B C D</p> <p>770Hz</p> <p>852Hz</p> <p>941Hz</p> <p>*</p> <p>1209Hz 1336Hz 1477Hz 1633Hz</p> <p>Dans le cas de lappui sur le clavier de la touche 8, le numroteur transmet le signal composite et on le relve sur le haut-parleur (voie 1), sur la voie 2 on a le signal 852Hz.</p> <p>Signal touche 8</p> <p>852HzG.M. REBEIZ G.M. REBEIZ</p> <p>G.M. REBEIZ</p> <p>FFT touche 8Toujours dans le cas de lappui sur la touche 8, on relve la FFT du signal mixte. Il est noter que les frquences f1 et f2 ne sont pas exactement conformes aux prvisions.</p> <p>f2</p> <p>f1</p> <p>G.M. REBEIZ</p> <p>Pour viter les problmes de distorsion et de gnration dharmoniques, aucune frquence nest harmonique daucune autre frquence. De plus, il est impossible de synthtiser une frquence partir de la somme ou de la diffrence de deux autres frquences, pour viter les erreurs de numrotation dues aux produits dintermodulation. Actuellement la dure denfoncement dune touche et lintervalle de temps entre deux manuvres successives ne peuvent tre infrieurs 40ms.APPROCHE CONCRETE DU TELEPHONE FIXE -RTC(Escolano V2004-12-16)</p> <p>page 5/8</p> <p>AIX-MARSEILLE</p> <p>www.lyceefourcade.fr.fm</p> <p>ELECTRONIQUE</p> <p>6. Activation de la sonnerieAprs que labonn du poste A ait compos le numro du correspondant (B), le RTC via les commutateurs va acheminer lappel, puis actionne la sonnerie du poste B par lintermdiaire du dernier central autocommutateur local.</p> <p>CENTRAL RTC Tlphone B Tlphone A</p> <p>Pour activer la sonnerie, le central envoie vers le poste B un signal sinusodal de frquence environ 50Hz et de tension de 50 80V efficaces par rafales, activ pendant environ 2 secondes et dsactiv pendant environ 4 secondes. Ce signal est superpos la tension continue de 48V.4s</p> <p>VSonnerieClavier + micro + couteur</p> <p>2s</p> <p>Vsonnerie 48V</p> <p>Tlphone B</p> <p>tLe dcrochement du poste B tablit un courant continu denviron 40mA dans la ligne. Alors, le central RTC supprime la sonnerie et met en liaison les deux correspondants. Lorsque la liaison est tablie, on a pratiquement une ligne point point. On utilise une tension de 80V, relativement leve, pour pouvoir activer les sonneries peu efficaces des anciens tlphones. Dans les nouveaux postes quips de sonnerie lectronique, un signal numrique TTL (5V) suffit, mais le niveau TTL est incompatible avec les anciens tlphones.</p> <p>APPROCHE CONCRETE DU TELEPHONE FIXE -RTC-</p> <p>(Escolano V2004-12-16)</p> <p>page 6/8</p> <p>AIX-MARSEILLE</p> <p>www.lyceefourcade.fr.fm</p> <p>ELECTRONIQUE</p> <p>7. Transmission de la voixContrairement au systme audio de haute fidlit, dont les bandes passantes sont comprises entre 20Hz et 20kHz, le tlphone opre dans la bande de 300Hz 3,4kHz.</p> <p>CENTRAL RTC Tlphone A</p> <p>Tlphone B</p> <p>En effet lnergie vocale humaine se situe en grande partie dans cette gamme de frquences, ce qui permet dobtenir une conversation fiable (mais sans tre excellente). Cest surtout cette limitation de bande passante qui fait que lon a du mal saisir la diffrence au tlphone entre b , p et d . La variation de tension audio est de 5 500mV crte, gnrant une dynamique de 40dB trs infrieure celle dun systme Hi-Fi (70 90dB). Lorsque les deux correspondants sont en liaison, les signaux vocaux envoys et reus sont dus une modulation de lamplitude du courant continu dans la bande de frquences 300Hz 3,4kHz. A lintrieur de chaque appareil, un dispositif antilocal vite que le signal mis par le microphone ne soit transmis lcouteur. La communication s effectue en duplex intgral, elle est bidirectionnelle, le courant sur la ligne tant la somme du courant continu et des deux courants variables mis par chaque poste. Pendant la phase de communication, les commutateurs supervisent la communication pour dtecter le raccrochage de A ou de B. Si un des 2 raccroche, la liaison est libre (ou relche), cest la phase de libration qui a nouveau met en oeuvre la signalisation. La taxation est aussi arrte. Cest la norme TBR21 qui fixe les caractristiques lectriques des signaux mis par le combin tlphonique ou nimporte quel quipement branch sur la prise.</p> <p>8. Transmission de donnes sur le rseau commutLinformatique tient aujourdhui une place considrable dans lutilisation du rseau tlphonique commut. Le modem (contraction d...</p>