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La communication de données est le transfert de données via un canal de communication point à point ou point à multipoint . Elle comprend la transmission et la réception de données et peut être classée en transmission analogique et communications numériques .
La communication de données analogiques transmet des informations vocales, des données, des images, des signaux ou des vidéos au moyen d'un signal continu dont l'amplitude, la phase ou d'autres propriétés varient. En transmission analogique en bande de base , les messages sont représentés par une séquence d'impulsions au moyen d'un code de ligne ; en transmission analogique en bande passante , ils sont communiqués par un ensemble limité de formes d'onde variant continuellement, grâce à une méthode de modulation numérique . La modulation et la démodulation en bande passante sont effectuées par un modem .
La transmission et la réception numériques consistent en le transfert d'un signal analogique numérisé ou d'un flux binaire natif numérique . La transmission numérique en bande de base est considérée comme faisant partie d'un signal numérique , tandis que la transmission en bande passante de données numériques peut également être considérée comme une forme de conversion numérique-analogique .
Les canaux de communication de données comprennent les câbles en cuivre , les fibres optiques , les communications sans fil utilisant le spectre radioélectrique , les supports de stockage et les bus informatiques . Les données sont représentées sous forme de signal électromagnétique , tel qu'une tension électrique , une onde radio , un signal micro-ondes ou un signal infrarouge .
Distinction entre sujets apparentés
La transmission numérique, ou transmission de données, relève traditionnellement des télécommunications et du génie électrique . Les principes fondamentaux de la transmission de données peuvent également être abordés dans le cadre de l'informatique , et plus particulièrement dans le domaine des communications de données, qui inclut aussi les applications de réseaux informatiques et les protocoles de communication , tels que le routage, la commutation et la communication interprocessus . Bien que le protocole TCP (Transmission Control Protocol ) soit impliqué dans la transmission de données, le TCP et les autres protocoles de la couche transport sont traités dans le cadre des réseaux informatiques, mais ne sont généralement pas abordés dans les manuels ou les cours consacrés à la transmission de données.
Dans la plupart des manuels, le terme « transmission analogique » désigne uniquement la transmission d'un signal de message analogique (sans numérisation) au moyen d'un signal analogique, soit sous forme de signal en bande de base non modulé, soit sous forme de signal en bande passante utilisant une méthode de modulation analogique telle que l'AM ou la FM . Il peut également inclure les signaux en bande de base modulés par impulsions analogiques sur analogiques, tels que la modulation de largeur d'impulsion (PWM). Dans quelques ouvrages relevant du domaine des réseaux informatiques, la transmission analogique désigne aussi la transmission en bande passante de flux binaires utilisant des méthodes de modulation numérique telles que la FSK , la PSK et l'ASK .
Les aspects théoriques de la transmission de données sont couverts par la théorie de l'information et la théorie du codage .
Couches de protocole et sous-thèmes
Les cours et les manuels dans le domaine de la transmission de données traitent généralement des couches et des sujets suivants du modèle OSI :
- Couche 1, la couche physique :
- Couche 2, la couche liaison de données :
- Couche 6, la couche de présentation :
- Codage source (numérisation et compression des données) et théorie de l'information.
- Cryptographie (peut intervenir à n'importe quel niveau)
Il est également courant de traiter la conception multicouche de ces trois couches.
Applications et historique
Depuis l'avènement des communications , des données (principalement, mais pas exclusivement, informationnelles ) sont transmises par des moyens non électroniques ( optiques , acoustiques , mécaniques , etc.). Les données de signaux analogiques sont transmises électroniquement depuis l' invention du téléphone . Cependant, les premières applications de transmission électromagnétique de données à l'époque moderne furent la télégraphie électrique (1809) et les téléscripteurs (1906), qui utilisent tous deux des signaux numériques . Les travaux théoriques fondamentaux sur la transmission de données et la théorie de l'information, menés par Harry Nyquist , Ralph Hartley , Claude Shannon et d'autres au début du XXe siècle, visaient précisément ces applications.
Au début des années 1960, Paul Baran inventa la commutation adaptative distribuée par blocs de messages (ADAB) pour la communication numérique de messages vocaux, utilisant des commutateurs électroniques à bas coût. Entre 1965 et 1967, Donald Davies inventa et mit en œuvre les communications de données modernes, notamment la commutation de paquets , les routeurs à haut débit , les protocoles de communication , les réseaux informatiques hiérarchiques et le principe de bout en bout . Les travaux de Baran n'incluaient ni les routeurs avec commutateurs logiciels et protocoles de communication, ni l'idée que la fiabilité reposerait sur les utilisateurs plutôt que sur le réseau lui-même . Ces deux contributions furent fondamentales et influencèrent le développement des réseaux informatiques .
La transmission de données est utilisée dans les ordinateurs, notamment au niveau des bus et pour la communication avec les périphériques via les ports parallèles et série , tels que RS-232 (1969), FireWire (1995) et USB (1996). Les principes de la transmission de données sont également utilisés dans les supports de stockage pour la détection et la correction d'erreurs depuis 1951. La première méthode pratique permettant de résoudre le problème de la réception précise des données par le récepteur à l'aide d'un code numérique fut le code Barker, inventé par Ronald Hugh Barker en 1952 et publié en 1953 La transmission de données est utilisée dans les équipements de réseau informatique tels que les modems (1940), les adaptateurs de réseau local (LAN) (1964), les répéteurs , les concentrateurs de répéteurs , les liaisons micro-ondes , les points d'accès réseau sans fil (1997), etc.
Dans les réseaux téléphoniques, la communication numérique permet d'acheminer de nombreux appels sur un même câble en cuivre ou à fibre optique grâce à la modulation par impulsions et codage (MIC) combinée au multiplexage temporel (MT) (1962). Les centraux téléphoniques sont désormais numériques et pilotés par logiciel, offrant ainsi de nombreux services à valeur ajoutée. Par exemple, le premier central téléphonique AXE a été présenté en 1976. La communication numérique jusqu'à l'utilisateur final via le réseau numérique à intégration de services (RNIS) est devenue disponible à la fin des années 1980. Depuis la fin des années 1990, les techniques d'accès haut débit telles que l'ADSL , les modems câble , la fibre jusqu'au bâtiment (FTTB) et la fibre jusqu'au domicile (FTTH) se sont largement répandues dans les petits bureaux et les habitations. La tendance actuelle est au remplacement des services de télécommunications traditionnels par la communication par paquets, comme la téléphonie sur IP et la télévision sur IP (IPTV ) .
La transmission numérique des signaux analogiques offre des capacités de traitement du signal accrues . Le traitement d'un signal de communication permet de détecter et de corriger les erreurs dues à des processus aléatoires. Les signaux numériques peuvent également être échantillonnés au lieu d'être surveillés en continu. Le multiplexage de plusieurs signaux numériques est beaucoup plus simple que celui des signaux analogiques. Grâce à tous ces avantages, à la forte demande de transmission de données informatiques et à la capacité des communications numériques à y répondre, ainsi qu'aux progrès récents réalisés dans le domaine des canaux de communication à large bande et de l'électronique à semi-conducteurs qui ont permis aux ingénieurs d'exploiter pleinement ces avantages, les communications numériques ont connu une croissance rapide.
La révolution numérique a également donné lieu à de nombreuses applications de télécommunications numériques où les principes de transmission de données sont appliqués. Citons par exemple la téléphonie cellulaire de deuxième génération (1991) et les suivantes , la vidéoconférence , la télévision numérique (1998), la radio numérique (1999) et la télémétrie .
La transmission de données, ou transmission numérique, désigne le transfert de données via un canal de communication point à point ou point à multipoint. Parmi ces canaux figurent les câbles en cuivre, les fibres optiques, les liaisons sans fil, les supports de stockage et les bus informatiques. Les données sont représentées sous forme de signal électromagnétique , tel qu'une tension électrique, une onde radio, une micro-onde ou un rayonnement infrarouge.
Alors que la transmission analogique consiste à transférer un signal analogique à variation continue sur un canal analogique, la communication numérique consiste à transférer des messages discrets sur un canal numérique ou analogique. Les messages sont représentés soit par une séquence d'impulsions au moyen d'un code de ligne (transmission en bande de base), soit par un ensemble limité de formes d'onde à variation continue (transmission en bande passante), utilisant une méthode de modulation numérique. La modulation en bande passante et la démodulation correspondante (également appelée détection) sont effectuées par le modem. Selon la définition la plus courante d'un signal numérique, les signaux en bande de base et en bande passante représentant des flux binaires sont considérés comme une transmission numérique. Une autre définition considère uniquement le signal en bande de base comme numérique, et la transmission en bande passante de données numériques comme une forme de conversion numérique-analogique.
Les données transmises peuvent être des messages numériques provenant d'une source de données, par exemple un ordinateur ou un clavier. Il peut également s'agir d'un signal analogique, tel qu'un appel téléphonique ou un signal vidéo, numérisé en un flux binaire, par exemple à l'aide de la modulation par impulsions et codage (MIC) ou de techniques de codage source plus avancées (conversion analogique-numérique et compression des données). Ce codage et ce décodage source sont effectués par un codec.
transmission en série et en parallèle
En télécommunications, la transmission série consiste en la transmission séquentielle d' éléments de signal représentant un caractère ou une autre donnée . Les transmissions numériques série consistent en l'envoi séquentiel de bits sur un seul fil, une seule fréquence ou un seul chemin optique. Comme elle nécessite moins de traitement du signal et présente moins de risques d'erreur que la transmission parallèle, le débit de chaque voie peut être plus rapide. Elle peut être utilisée sur de longues distances et permet d'inclure facilement un bit de contrôle ou de parité avec les données.
La transmission parallèle consiste à transmettre simultanément des éléments de signal liés sur deux chemins distincts ou plus. Elle utilise plusieurs fils électriques capables de transmettre simultanément plusieurs bits, ce qui permet des débits de transfert de données supérieurs à ceux de la transmission série. Cette méthode est généralement utilisée en interne au sein d'un ordinateur, par exemple via les bus internes, et parfois en externe pour des périphériques tels que les imprimantes. Le déphasage temporel peut constituer un problème important dans ces systèmes, car les fils utilisés en transmission parallèle présentent inévitablement des propriétés légèrement différentes. Par conséquent, certains bits peuvent arriver avant d'autres, ce qui risque de corrompre le message. Ce problème tend à s'aggraver avec la distance, rendant la transmission parallèle moins fiable sur de longues distances.
canaux de communication
Voici quelques exemples de types de canaux de communication :
Transmission de données asynchrone et synchrone
La communication série asynchrone utilise des bits de début et de fin pour indiquer le début et la fin de la transmission. Cette méthode de transmission est utilisée lorsque les données sont envoyées de manière intermittente, par opposition à un flux continu.
La transmission synchrone synchronise les vitesses de transmission aux extrémités de réception et d'émission grâce à des signaux d'horloge . L'horloge peut être un signal distinct ou intégrée aux données . Un flux continu de données est alors transmis entre les deux nœuds. L'absence de bits de début et de fin permet d'optimiser le débit de transfert.