Principes des Télécommunications : Systèmes & Fonctions Réseau

Sous-systèmes d'un Système de Commutation Numérique

Sous-système de Connexion au Réseau Numérique

Son rôle est d'établir la connexion :

• Entre les différents points de connexion,
• Entre les jonctions (trunks),
• Entre les abonnés et les ressources partagées via l'étage de commutation.

Sous-système du Processeur Central

• Il assure le contrôle des connexions réseau et contient les programmes et les données nécessaires pour établir et terminer les communications, en plus d'enregistrer toutes les données et de les envoyer au sous-système d'entrée/sortie.
• Ce sous-système est souvent dupliqué dans de nombreux systèmes.

Sous-système d'Entrées-Sorties (E/S)

Il s'agit de l'interface qui permet à la centrale :

• D'avoir un contact avec le monde extérieur. Il englobe tout ce qui n'est pas directement intégré à la centrale.
• Les systèmes de facturation.
• D'autres centrales.
• Et les terminaux pour l'exploitation et la maintenance.

Dispositifs de Contrôle et de Fonctionnement

Voici tous les dispositifs qui contribuent au contrôle pour remplir ses fonctions :

• Enregistreurs.
• Émetteurs.
• Récepteurs.
• Éléments de mesure.
• Synchroniseurs.
• Temporisateurs.

Chapitre 6 : Fonctions des Systèmes de Commutation

Les Fonctions de Base (Partie I)

Les fonctions de base sont les suivantes :

• Interconnexion.
• Contrôle.
• Fonction de signalisation avec les terminaux d'abonné.
• Fonction de signalisation avec d'autres centrales.
• Fonctions d'exploitation.
• Synchronisation.
• Temporisation.
• Commutation de paquets.

Interconnexion

Le système de commutation doit être capable de fournir des canaux de communication entre tous les abonnés d'un même centre, ainsi qu'entre les abonnés et chacun des liens le reliant à d'autres centrales. Ceci est réalisé par le réseau de connexion.

Contrôle

C'est peut-être la plus complexe des fonctions, elle consiste à intégrer un grand nombre de fonctions secondaires qui, ensemble, contrôlent le système. Étant donné que ces fonctions secondaires varient d'un système à l'autre, elles ne peuvent pas être considérées individuellement comme des fonctions de base.

Fonctions Générales des Systèmes de Commutation Numérique

La commutation implique l'interconnexion de terminaux regroupés par taille, allant d'une nation à forte population à un individu ou un groupe isolé.

Fonction de Signalisation des Terminaux

Au niveau des terminaux, il est nécessaire que le système de commutation échange (envoie et reçoive) un ensemble de signaux afin d'établir un dialogue avec le terminal d'abonné, permettant des actions telles que :

• Détecter qu'un abonné souhaite établir un appel.
• Annoncer au terminal d'abonné qu'un appel lui est destiné.
• Recevoir des informations de certains pour établir un appel.
• Indiquer au terminal qu'il est encombré et que la connexion demandée ne peut être établie. Cette information est étroitement liée à l'interface des équipements.
• Avec les lignes d'abonnés, bien que non exclusive à celles-ci.
• Conseiller le terminal qu'il peut commencer à envoyer des signaux (chiffres).

Fonction de Signalisation avec d'Autres Centrales

Étant donné qu'un réseau de télécommunications est composé d'un ensemble de centres de commutation (avec d'autres éléments), il est nécessaire que deux ou plusieurs centres de commutation coopèrent pour établir la communication entre deux terminaux connectés à des centres différents. Il est donc nécessaire que la centrale dispose d'une fonction qui gère l'échange de signaux entre elles. Cette fonction est liée à l'interface avec d'autres équipements appelés liaisons inter-centrales, mais elle implique également des organes de signalisation sur voie commune et même de contrôle.

Les Fonctions de Base (Partie II)

Fonctions d'Exploitation

Il est nécessaire que les systèmes supportent un ensemble de fonctions d'exploitation, de maintenance, d'administration et de tarification, permettant une exploitation rationnelle et économique du réseau.

Synchronisation

Lors de l'installation de commutateurs numériques interconnectés avec des médias de transmission numérique, pour former un réseau numérique intégré (base de l'ISDN), une synchronisation est indispensable entre les différents systèmes de commutation équipant le cœur du réseau. Dans le cas contraire, cela produirait des effets indésirables ayant un impact négatif sur la qualité du service offert par le réseau. Elle consiste à faire fonctionner toutes les stations numériques du réseau avec un signal d'horloge de base identique ou aussi proche que possible en fréquence et en phase. Pour atteindre cet objectif, l'élément central utilise des références d'horloge internes et externes, ainsi que des procédures de sélection de l'une ou l'autre en fonction de la situation du réseau.

Temporisation

En complément de la synchronisation, le système de commutation utilise un signal d'horloge pour générer une variété de signaux de référence temporelle. Ces signaux, dérivés de l'horloge de base, permettent un fonctionnement harmonisé de l'ensemble du système de commutation.

Commutation de Paquets

Lorsqu'un réseau numérique à intégration de services est envisagé, il est impératif que les PBX (Private Branch eXchanges) supportent la connexion de terminaux de données. Certains services exigent que le système numérique soit capable de prendre en charge des fonctions de commutation de paquets, et pas seulement de commutation de circuits, requise par d'autres services. Ainsi, les centres de commutation numérique doivent intégrer (de préférence de manière native au système de commutation) les entités capables de manipuler les protocoles et les caractéristiques des informations des réseaux à commutation de paquets.

Livre 2 : Télécommunications et Concepts de Téléphonie

Le mot « télécommunication » désigne la communication à distance. Une communication englobe tout échange d'informations entre les êtres humains, entre les humains et les machines, ou entre les machines elles-mêmes. En termes de distance, cela peut varier de quelques mètres (communication terminal-ordinateur) à des milliers, voire des millions de kilomètres (communication d'un vaisseau spatial avec sa station de contrôle).

Le modèle général des télécommunications se compose d'une source où l'information est générée et d'un destinataire. Dans ce dernier cas, l'information est présentée de manière compréhensible pour les humains ou les machines. Le premier est appelé terminal source et le second, terminal de présentation.

Le processus d'envoi des informations du terminal source au terminal de présentation est appelé transmission. La transmission s'effectue sous forme d'énergie électrique qui se propage à travers des médias de transmission physiques appropriés, presque à la vitesse de la lumière. Comme la forme originale de l'information n'est généralement pas électrique (mais sous forme de sons, d'images ou de documents texte), il est nécessaire de transformer l'information originale en forme électrique pour la transmission, puis d'effectuer l'opération inverse pour la présenter de manière perceptible par les organes sensoriels. Ces modifications sont effectuées au niveau des terminaux source et de présentation, respectivement, par le biais d'organes appelés transducteurs. Par exemple, une caméra de télévision est un transducteur qui transforme les images capturées en signaux électriques. La représentation électrique de l'information est appelée signal électrique ou simplement signal.

À titre d'exemple de la notion générale des télécommunications, nous aborderons la téléphonie, qui est la manière dont les télécommunications seront couvertes dans les cours de Télécommunications I, II et III.

La téléphonie est la science qui vise la « transmission du son à distance ». C'est donc l'étude et l'utilisation des moyens et des procédures pour le transport du son. Ainsi, les compagnies de téléphone peuvent être considérées comme des sociétés de transport. Les clients fournissent un son, et l'obligation de l'entreprise est de le transporter avec un minimum de dégradation possible jusqu'au destinataire. Comme dans le modèle général, en téléphonie, il y a un élément où l'information est générée et un autre destinataire, où elle est présentée de manière compréhensible pour les humains. Étant donné que la communication téléphonique est bidirectionnelle, les deux terminaux sont identiques et sont connus sous le nom de terminal d'abonné ou de téléphone.

Types de Téléphonie selon le Moyen de Transmission

1. Filaire : Le signal électrique est transmis par des fils, appelés lignes. Cette section traite principalement de cette forme de téléphonie.
2. Sans fil : La transmission du signal électrique s'effectue sans conducteurs physiques apparents (le support est l'air).

Comme la forme originale de l'information téléphonique est également sonore (la voix), il est nécessaire de la transformer en forme électrique pour la transmission. L'opération inverse est ensuite effectuée pour présenter l'information sonore (la voix) à l'abonné que nous écoutons. Le microphone du téléphone a pour fonction de convertir le son en variations de courant électrique afin qu'elles puissent être transmises via le support de transmission sous forme de signal électrique, ou simplement de signal. La mission du combiné téléphonique est de convertir ces variations de courant, issues du microphone, en son. Évidemment, cette transformation ne peut pas être faite n'importe comment. Les variations sonores doivent correspondre avec précision aux variations de courant, afin que les sons captés par le microphone soient reproduits fidèlement.

Connexions Point-à-Point et Réseaux

La figure montre deux terminaux reliés entre eux. Cette forme de connexion est appelée point-à-point. Comme les communications en télécommunications sont presque toujours bidirectionnelles, chacun des deux équipements doit disposer d'un port d'entrée et d'un port de sortie pour communiquer avec l'environnement.

Pour relier trois terminaux, nous aurions besoin de trois lignes, offrant deux voies d'entrée et deux de sortie pour chaque terminal. Le coût économique et la complexité augmentent considérablement par rapport au cas précédent. Il y a plus de lignes et l'équipement est plus complexe en raison des multiples possibilités d'entrée et de sortie.

Considérons maintenant cinq terminaux que l'on souhaite relier entre eux. Dans ce cas, il faudrait neuf lignes, et chaque terminal aurait quatre voies d'entrée et quatre voies de sortie. La complexité et le coût économique augmentent encore. Lorsque tous les terminaux sont connectés entre eux, on parle de connectivité complète.

Si le nombre de terminaux continue de croître et que l'on souhaite tous les relier entre eux, la complexité d'installation et le coût élevé nous poussent à envisager une forme alternative de connexion. Cette nouvelle forme de connexion est ce que nous appelons un réseau.

Le Concept de Réseau en Télécommunications

Le réseau le plus simple que nous puissions construire est un ensemble de terminaux connectés à un point central. Ce point est appelé un nœud. Sa fonction est d'établir une voie unique entre chaque paire de terminaux souhaitant communiquer.

Comme on le constate, la complexité de cette configuration est inférieure à la précédente. Il y a moins de lignes et l'équipement n'a qu'une seule voie d'entrée et une de sortie. Le nœud est chargé d'établir les liaisons pertinentes et de faire communiquer les différents terminaux qui souhaitent maintenir la communication. Cette fonction est appelée commutation.

Le coût économique de cette approche, même avec l'existence du nœud, est plus avantageux que la solution de connectivité totale. Il faut également considérer que, dans la pratique, nous devons faire communiquer de nombreux terminaux géographiquement éloignés, ce qui rend la solution du réseau de télécommunications fortement recommandée.

Considérons la situation d'une zone géographique étendue. Il y a trois groupes de terminaux qui sont connectés à trois nœuds. À leur tour, ces trois nœuds sont interconnectés afin de permettre la communication entre les trois groupes de terminaux.

Le réseau fournit les canaux de communication nécessaires pour établir les interconnexions. Il dispose d'un ensemble organisé de ressources partagées entre tous les utilisateurs. Le réseau n'établit les connexions que sur demande, contrairement à une connectivité totale où les connexions sont permanentes, même si l'abonné ne communique pas. L'accès au réseau, le routage et la transmission des signaux doivent respecter une organisation ou une discipline. Ces règles de fonctionnement sont appelées protocoles. Les protocoles sont mis en œuvre en utilisant des signaux particuliers qui ne sont pas l'information elle-même, mais qui sont essentiels pour les télécommunications. L'ensemble de ces signaux est appelé signalisation.

Transmission, Commutation et Signalisation

Le Réseau Téléphonique Commuté (RTC) a été créé pour la transmission du son (voix). Sa structure est identique à celle du réseau de télécommunications général que nous avons vu, à l'exception que dans le réseau téléphonique, le nœud est appelé centrale.

Considérons trois groupes de terminaux téléphoniques qui sont connectés à trois centrales. À leur tour, ces centrales sont reliées les unes aux autres pour permettre aux abonnés individuels de communiquer.

Le réseau téléphonique est le système qui permet de réduire le coût économique nécessaire pour établir la communication entre deux terminaux d'abonné, car les médias et les équipements de transmission sont partagés. Le but du réseau est le transport de l'information d'une source à une destination.

Ce réseau est dynamique : lorsqu'un terminal source sélectionne un terminal de destination, le réseau est chargé de fournir un chemin entre eux, effectuant les commutations ou les changements de route nécessaires au sein de son cœur.

Le processus de commutation est supervisé par le réseau lui-même, car la communication entre les terminaux d'abonné et la centrale concernée est établie par une signalisation spéciale dont nous avons déjà parlé.

Pensons un instant à ce qui se passe lorsqu'un abonné effectue un appel téléphonique vers un autre. La figure ci-dessus représente les téléphones utilisés dans la communication.

Tout d'abord, l'abonné décroche le téléphone et la centrale (PBX) détecte qu'un abonné souhaite établir un appel.

Immédiatement, la centrale envoie un signal continu appelé tonalité, indiquant qu'il est possible de composer les chiffres du numéro de téléphone de l'appelé.

L'appelant compose les chiffres, qui sont envoyés sous forme de signal électrique à la centrale à laquelle il est connecté. Ces étapes sont un exemple de la fonction de signalisation du réseau téléphonique.

Une fois les numéros composés, la connexion est établie entre l'appelant et l'appelé par la ou les centrales concernées et les liaisons entre elles.

Cette fonctionnalité n'est pas présente dans les téléphones, mais elle est concentrée dans la centrale. Ce sont les centres d'appel qui doivent fournir la fonction de commutation, comme dans l'ensemble du processus, sous la direction de la fonction de signalisation du réseau.

Un signal doit être envoyé par la centrale pour savoir si l'appelé est libre ou occupé. En même temps, si l'appelé est libre, un autre signal, appelé sonnerie d'appel, doit être envoyé pour faire sonner le combiné de l'appelé. Ces étapes sont un autre exemple de la fonction de signalisation du réseau.

Enfin, les deux abonnés doivent rester connectés pendant la conversation, et le signal d'information doit être transmis à travers les médias de transmission. Cette dernière étape, ainsi que la transmission des différents signaux de signalisation, est un exemple de la fonction de transmission du réseau. Lorsque la conversation se termine, les deux abonnés sont déconnectés, et une variété de fonctions auxiliaires, mais non moins importantes, sont effectuées, par exemple, la facturation de l'appel à l'appelant. Il est clair que l'accomplissement de ces tâches, et surtout, nécessite un certain degré d'intelligence dans le réseau RTC.