Histoire du téléphone
et des réseaux téléphoniques
Modems
Nous avons parlé sur une page précédente du multiplexage qui permet de faire passer plusieurs communications téléphoniques sur un seul fil. Il ne nous reste plus qu'à parler des modems.
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1209Hz1336Hz1477Hz1633Hz
697Hz123A
770Hz456B
852Hz789C
941Hz*0#D


Frequency Shift Keying

DTMF

Les téléphones à touche avaient déjà un modem à bord, notament le circuit pour encoder les touches en une fréquence vocale. Les fréquences sont à nouveau transformées en commandes dans la centrale.

Le système était déjà employé par les opérateurs des centrales manuelles pour transférer un appel à une autre centrale. Le système était très fiable et a donc trouvé sa place dans les téléphones même, au lieu de la sélection d'un numéro par impulsions, qui était d'application jusqu'alors.

Les fréquences utilisées sont choisies de telle manière qu'elles ne forment pas des multiples (pour que toutes les harmoniques possibles ne puissent pas former un code correct). Des harmoniques peuvent par exemple apparaitre en cas d'écrêtage du signal par un amplificateur de ligne défectueux. Les fréquences ne peuvent pas non plus correspondre aux fréquences déjà utilisées dans les centraux mêmes.

Le système prévoit 16 touches, avec entre autre les codes A, B, C et D qui ne sont pas prévus sur un téléphone ordinaire. Ces codes sont par exemple utilisés sur le réseau militaire où ils indiquent un niveau de priorité.

L'avantage de ce système, c'est qu'il s'agit d'une signalisation intrabande. Les codes peuvent donc être transportés dans tout le système.

Le système est tellement répandu que des messageries téléphoniques utilisent le système ("appuyez sur 1 pour..."), même si le réseau terrestre est de moins en moins utilisé. Les gsm génèrent ces codes indirectement (par l'envoi d'un "event") car les fréquences vocales ne sont plus utilisés sur le réseau mobile.

La communication série entre le terminal (ordinateur ou terminal VT-100 ou autre) est décrite sur cette page.

Modems accoustiques

L'utilisation d'un modem a longtemps été bloqué par les exploitants de réseau. Les appareils étrangers ne pouvaient pas être connectés au réseau, mais les opérateurs eux-mêmes n'avaient pas de modems à vendre. Je parie que personne au service clientèle de la RTT (la régie des téléphones et télégraphes) ne savait ce que c'était un modem.

La seule solution, si tu voulais rester en règle, c'était d'utiliser un modem accoustique. Il s'gissait d'un appareil sur lequel tu plaçais le combiné du téléphone après avoir formé le numéro.


Frequency Shift Keying

Le codage utilisé était FSK (frequency shift keying), l'équivalent numérique de la modulation de fréquence (FM) utilisé pour la radio. Un zéro était par exemple codé par une fréquence de 1070Hz et un un par une fréquence de 1270Hz. Le correspondant utilisait les fréquences de 2025 et 2225Hz, permettant un full duplex. Le débit (baud rate) était de 300 baud. Il y avait quelques fabricants, mais les appareils n'étaient pas compatible entre eux à cause des fréquences différentes.

La modulation d'amplitude n'a jamais été utilisée en pratique à cause des parasites sur la ligne (beaucoup plus présents sur les anciennes lignes analogiques). La modulation de fréquence pouvait mieux éliminer les parasites. La modulation d'amplitude sera utilisée plus tard combinée à la modulation de phase (quand la qualité des lignes se sera améliorée). Pour les dénits les plus élevés, elle sera utilisée uniquement sur la dernière partie de la ligne, entre la centrale et l'utilisateur.



Quadrature Phase Shift Keying

Phase Shift Keying

La modulation de phase PSK (phase shift keying) permet d'envoyer 1200 bits/seconde (qui sera porté plus tard à 2400 b/s). L'avantage de cette méthode, c'est qu'on peut envoyer plus d'un bit par changement de phase: le baud rate (nombre de changements de signal par seconde) reste fixe alors que le bit rate (nombre de bits transmis par seconde) augmente.

En rose la porteuse à fréquence et amplitude fixe. Lors de la modulation, on introduit des déphasages. Avec un déphasage de 45° (bits 00), la porteuse modulée est en avance de 45° par rapport à la porteuse de référence. La porteuse de référence doit être reconstituée dans le récepteur pour pouvoir démoduler le signal.

Plus tard, il sera possible de brancher des modems certifiés sur le réseau téléphonique, mais la procédure pour certifier un modem était si complexe qu'il n'y avait que peu de fabricants sur le marché.


 

Un exemple de codes Hayes est la séquence suivante: ATDT0W024567890.
AT: Attention: indique le début d'un ordre.
DT: Dial with ToneFormez le numéro en fréquences vocales
0W024567890: Formez le 0, attendez (wait) la seconde tonalité de ligne (nous passons par une centrale intérieure et le "0" permet d'obtenir une lign extérieure) formez ensuite le numéro.

Codes Hayes

Ce qui a joué un rôle important dans le développement des modems et des applications, c'est le modem de Hayes. Ce n'était pas un modem extraordinaire, il utilisait même une modulation dépassée, mais le modem avait un microcontrolleur a bord qui analysait le flux de données en provenance de l'ordinateur local. Ces codes permettaient de commander le modem. Il était donc devenu possible de commander le modem à partie d'une série de codes standardisés envoyés via le port RS232, qui était présent sur tous les ordinateurs.

Il ne fallait donc plus former manuellement un numéro (ou utiliser un composeur de numéro séparé commandé via un second port sériel), le logiciel pouvait automatiquement commander l'établissement d'une communication et libérer la ligne en fin de transaction.

Jusqu'à présent les modems utilisaient une bande de fréquence différente pour émettre et recevoir, l'écho n'avait donc aucun effet. Mais ce système à comme inconvénient qu'il ne permet d'utiliser que la moitié de la bande passante disponible. Les modems plus modernes analysent les caractéristiques de la ligne et mesurent l'écho avant toute communication (amplitude et retard). Quand le modem se met a émettre des données, il place le signal sur la ligne, mais également dans une ligne à retard programmable. Le signal à la sortie de la ligne à retard est soustrait du signal entrant, ce qui fait qu'un écho est éliminé.


Quadrature Amplitude Modulation (QAM)

La modulation quadrature amplitude modulation est déplacée sur une nouvelle page.


ADSL et cable

L'ADSL est devenu accessible (via Belgacom), d'abord pour les clients Skynet, puis contraint et forcé également pour les clients des autres opérateurs. L'ADSL permet une liaison permanente avec l'internet, il n'est plus nécessaire de se connecter et bloquer la ligne. La vitesse qui peut être atteinte dépend des caractéristiques de la ligne et principalement de la distance entre la centrale et l'utilisateur, mais également du bon placement du splitter qui va empècher que le signal ADSL ne se perde via tous les cables internes à la maison.

L'ADSL utilise une bande passante qui se trouve au dessus de la bande attribuée à la ligne analogique, et les deux services peuvent être utilisés en même temps. Le signal ADSL n'existe qu'entre l'utilisateur et la centrale.

Une vitesse de download (téléchargement) de 10Mbits est possible, ce qui correspond à une multiplication du débit par 200 comparé à un modem analogique. Un fichier qui met 10 minutes à être téléchargé l'est maintenant en 3 secondes.

L'ADSL (Asymmetric digital subscriber line) est asymmétrique avec un uplink plus limité, mais cela ne pose pas problème en utilisation normale, où l'internet est principalement utilisé pour aller chercher des données.

L'asymmétrie est dictée par la technique: il y a plus de bruit de fond et de diaphonie à la centrale, là où tous les cables se rencontrent. En utilisant une bande passante plus étroite pour l'uplink, on réduit le bruit de fond sur les données qui entrent à la centrale. Le downlink utilise lui une bande plus large, car les parasites n'influencent pas le signal plus puissant à la sortie de la centrale. Et comme cela on transforme un problème technique en argument de vente (download plus important!!!)

La même asymmétrie se rencontre avec l'internet via le cable, qui était prévu à l'origine uniquement pour diffuser des programmes de télévision. En remplacant tous les amplificateurs de lignes, on a pu rendre le cable bi-directionnel. Cette fonctionalité a d'abord été utilisée par des applications de télévision payante (programmes à la demande, programmes exclusifs...) qui rapportent plus que l'internet.

Les possibilités pratiques du modem sont décrites sur une page suivante.

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