LE MULTIPLEXAGE
II. Principe du multiplexage : A. Notion de logique combinatoire : a. ..... TD). Enfin,
la fibre optique est peut sujette au bruit et à l'atténuation en fréquence. ...... Le
multiplexeur prend chaque signal de voie basse vitesse et le réemet sur la voie
..... Elle détecte et corrige, si possible, les erreurs dûes au support physique et ...
part of the document
tre Service BOSCH ).
formation
B.T.S Maintenance et Après Vente Automobile. 07.97.
C.Q.P T.E.E.A au G.N.F.A Bordeaux. 10.95.
C.A.P / B.E.P. Mécanicien Automobile (option vp ). 06.94.
BAC F2 Technicien en Electronique Générale. 06.91.
table des matieres
TOC \o "1-6" \h \z HYPERLINK \l "_Toc478120148" I. Genèse de létude : PAGEREF _Toc478120148 \h 8
HYPERLINK \l "_Toc478120149" A. Notion de confort en automobile. PAGEREF _Toc478120149 \h 8
HYPERLINK \l "_Toc478120150" 1) PAGEREF _Toc478120150 \h 8
HYPERLINK \l "_Toc478120151" 2) PAGEREF _Toc478120151 \h 8
HYPERLINK \l "_Toc478120152" B. Développement de lélectronique et évolution du câblage. PAGEREF _Toc478120152 \h 8
HYPERLINK \l "_Toc478120153" a. La loi de Moore PAGEREF _Toc478120153 \h 8
HYPERLINK \l "_Toc478120154" 1. Figure 1.3 La loi de Moore. PAGEREF _Toc478120154 \h 8
HYPERLINK \l "_Toc478120155" 2. Figure: Classification des réseaux informatiques selon leur taille. PAGEREF _Toc478120155 \h 10
HYPERLINK \l "_Toc478120156" b. Les différents conducteurs de communication. PAGEREF _Toc478120156 \h 10
HYPERLINK \l "_Toc478120157" 1) Les supports de transmission. PAGEREF _Toc478120157 \h 10
HYPERLINK \l "_Toc478120158" 1. la paire torsadée. PAGEREF _Toc478120158 \h 10
HYPERLINK \l "_Toc478120159" 2. la paire torsadée blindée. PAGEREF _Toc478120159 \h 11
HYPERLINK \l "_Toc478120160" 3. le câble coaxial. PAGEREF _Toc478120160 \h 11
HYPERLINK \l "_Toc478120161" 4. la fibre optique. PAGEREF _Toc478120161 \h 11
HYPERLINK \l "_Toc478120162" 5. les liaisons sans fils. PAGEREF _Toc478120162 \h 12
HYPERLINK \l "_Toc478120163" 2) utilisation des conducteurs PAGEREF _Toc478120163 \h 13
HYPERLINK \l "_Toc478120164" c. Limites du câblage conventionnel. PAGEREF _Toc478120164 \h 13
HYPERLINK \l "_Toc478120165" 1) Les imperfections des canaux de transmission. PAGEREF _Toc478120165 \h 13
HYPERLINK \l "_Toc478120166" 1. Atténuation en fonction de la distance. PAGEREF _Toc478120166 \h 13
HYPERLINK \l "_Toc478120167" La résistivité dun fil. PAGEREF _Toc478120167 \h 13
HYPERLINK \l "_Toc478120168" calcul des conducteurs PAGEREF _Toc478120168 \h 15
HYPERLINK \l "_Toc478120169" pertes de tension admissibles PAGEREF _Toc478120169 \h 15
HYPERLINK \l "_Toc478120170" puissances admissibles sur un conducteur PAGEREF _Toc478120170 \h 15
HYPERLINK \l "_Toc478120171" 2. Atténuation en fonction de la fréquence. PAGEREF _Toc478120171 \h 15
HYPERLINK \l "_Toc478120172" 3. bruit - interférences. PAGEREF _Toc478120172 \h 15
HYPERLINK \l "_Toc478120173" d. Intégration de fonctions électriques dans un boîtier électronique. PAGEREF _Toc478120173 \h 16
HYPERLINK \l "_Toc478120174" II. Principe du multiplexage : PAGEREF _Toc478120174 \h 16
HYPERLINK \l "_Toc478120175" A. Notion de logique combinatoire : PAGEREF _Toc478120175 \h 16
HYPERLINK \l "_Toc478120176" a. Techniques de codage logique. PAGEREF _Toc478120176 \h 16
HYPERLINK \l "_Toc478120177" 1) le code tout ou rien PAGEREF _Toc478120177 \h 17
HYPERLINK \l "_Toc478120178" 2) le code NRZ PAGEREF _Toc478120178 \h 17
HYPERLINK \l "_Toc478120179" 3) le code bipolaire PAGEREF _Toc478120179 \h 17
HYPERLINK \l "_Toc478120180" 4) le code RZ PAGEREF _Toc478120180 \h 17
HYPERLINK \l "_Toc478120181" 5) le code Manchester PAGEREF _Toc478120181 \h 17
HYPERLINK \l "_Toc478120182" 6) le code Miller PAGEREF _Toc478120182 \h 17
HYPERLINK \l "_Toc478120183" 7) le binaire réfléchi (code GRAY) PAGEREF _Toc478120183 \h 18
HYPERLINK \l "_Toc478120184" 8) Codage par modulation PAGEREF _Toc478120184 \h 19
HYPERLINK \l "_Toc478120185" 1. la modulation d'amplitude PAGEREF _Toc478120185 \h 20
HYPERLINK \l "_Toc478120186" 2. la modulation de fréquence PAGEREF _Toc478120186 \h 21
HYPERLINK \l "_Toc478120187" 3. la modulation de phase PAGEREF _Toc478120187 \h 21
HYPERLINK \l "_Toc478120188" b. Système de numérations. PAGEREF _Toc478120188 \h 21
HYPERLINK \l "_Toc478120189" 1) système décimal PAGEREF _Toc478120189 \h 21
HYPERLINK \l "_Toc478120190" 2) la base 2 : système binaire PAGEREF _Toc478120190 \h 22
HYPERLINK \l "_Toc478120191" 3) systeme Décimal Codé en Binaire PAGEREF _Toc478120191 \h 22
HYPERLINK \l "_Toc478120192" 4) systeme hexadecimal PAGEREF _Toc478120192 \h 23
HYPERLINK \l "_Toc478120193" c. Lalgèbre de Boole PAGEREF _Toc478120193 \h 24
HYPERLINK \l "_Toc478120194" 1) Généralités : PAGEREF _Toc478120194 \h 24
HYPERLINK \l "_Toc478120195" 2) Opérations booléennes PAGEREF _Toc478120195 \h 25
HYPERLINK \l "_Toc478120196" 3) Propriétés de lalgèbre de Boole : PAGEREF _Toc478120196 \h 25
HYPERLINK \l "_Toc478120197" 1. Propriété de la fonction OU : PAGEREF _Toc478120197 \h 25
HYPERLINK \l "_Toc478120198" 2. Propriétés de la fonction ET : PAGEREF _Toc478120198 \h 25
HYPERLINK \l "_Toc478120199" 3. Propriétés communes : PAGEREF _Toc478120199 \h 25
HYPERLINK \l "_Toc478120200" 4. Complémentation dune variable binaire : PAGEREF _Toc478120200 \h 25
HYPERLINK \l "_Toc478120201" 5. Linvolution : PAGEREF _Toc478120201 \h 26
HYPERLINK \l "_Toc478120202" 6. Labsorption : PAGEREF _Toc478120202 \h 26
HYPERLINK \l "_Toc478120203" 7. Identités remarquables : PAGEREF _Toc478120203 \h 26
HYPERLINK \l "_Toc478120204" 8. Théorème de De Morgan : PAGEREF _Toc478120204 \h 26
HYPERLINK \l "_Toc478120205" B. Fonctions logiques PAGEREF _Toc478120205 \h 26
HYPERLINK \l "_Toc478120206" a. Table de vérité PAGEREF _Toc478120206 \h 26
HYPERLINK \l "_Toc478120207" 1) Fonctions logiques de base à 2 variables PAGEREF _Toc478120207 \h 27
HYPERLINK \l "_Toc478120208" 2) Autres fonctions PAGEREF _Toc478120208 \h 27
HYPERLINK \l "_Toc478120209" b. tableaux de Karnaugh PAGEREF _Toc478120209 \h 28
HYPERLINK \l "_Toc478120210" 1) Exemple du lève vitre PAGEREF _Toc478120210 \h 30
HYPERLINK \l "_Toc478120211" C. Initiations aux circuits intégrés : PAGEREF _Toc478120211 \h 30
HYPERLINK \l "_Toc478120212" a. Caractéristiques des circuits électroniques. PAGEREF _Toc478120212 \h 30
HYPERLINK \l "_Toc478120213" 1) Les familles technologiques PAGEREF _Toc478120213 \h 30
HYPERLINK \l "_Toc478120214" 1. 1) Présentation : PAGEREF _Toc478120214 \h 30
HYPERLINK \l "_Toc478120215" 2. 2) Niveau dintégration : PAGEREF _Toc478120215 \h 31
HYPERLINK \l "_Toc478120216" 3. 3) Niveaux logiques dun circuit intégré : PAGEREF _Toc478120216 \h 31
HYPERLINK \l "_Toc478120217" 2) La technologie CMOS PAGEREF _Toc478120217 \h 32
HYPERLINK \l "_Toc478120218" 1. 2.1.1. Les transistors MOS PAGEREF _Toc478120218 \h 32
HYPERLINK \l "_Toc478120219" 2.1.2. Définitions PAGEREF _Toc478120219 \h 32
HYPERLINK \l "_Toc478120220" 2.1.3. Equations définissant le comportement du transistor MOS. PAGEREF _Toc478120220 \h 33
HYPERLINK \l "_Toc478120221" 3) La technologie TTL PAGEREF _Toc478120221 \h 35
HYPERLINK \l "_Toc478120222" 1. 2.1.4. Le transistor bipolaire PAGEREF _Toc478120222 \h 35
HYPERLINK \l "_Toc478120223" 2.1.5. Définitions PAGEREF _Toc478120223 \h 36
HYPERLINK \l "_Toc478120224" 2.1.6. Equations décrivant le comportement du transistor bipolaire PAGEREF _Toc478120224 \h 36
HYPERLINK \l "_Toc478120225" D. Caractéristiques technologiques dun circuit intégré : PAGEREF _Toc478120225 \h 38
HYPERLINK \l "_Toc478120226" a. Tension dalimentation : PAGEREF _Toc478120226 \h 38
HYPERLINK \l "_Toc478120227" b. Caractéristiques de transfert PAGEREF _Toc478120227 \h 38
HYPERLINK \l "_Toc478120228" c. Marges de bruit : PAGEREF _Toc478120228 \h 39
HYPERLINK \l "_Toc478120229" d. Immunité au bruit : PAGEREF _Toc478120229 \h 39
HYPERLINK \l "_Toc478120230" e. Fan-in et fan-out PAGEREF _Toc478120230 \h 39
HYPERLINK \l "_Toc478120231" f. 4.3) Règles dassociation : PAGEREF _Toc478120231 \h 40
HYPERLINK \l "_Toc478120232" g. Puissance dissipée PAGEREF _Toc478120232 \h 40
HYPERLINK \l "_Toc478120233" h. le concept de résistance thermique : PAGEREF _Toc478120233 \h 40
HYPERLINK \l "_Toc478120234" i. Délais de propagation par porte PAGEREF _Toc478120234 \h 40
HYPERLINK \l "_Toc478120235" j. Produit puissance-délai PAGEREF _Toc478120235 \h 41
HYPERLINK \l "_Toc478120236" E. les différentes techniques de multiplexage : PAGEREF _Toc478120236 \h 42
HYPERLINK \l "_Toc478120237" a. le multiplexage fréquentiel PAGEREF _Toc478120237 \h 42
HYPERLINK \l "_Toc478120238" b. le multiplexage temporel PAGEREF _Toc478120238 \h 42
HYPERLINK \l "_Toc478120239" c. le multiplexage statistique PAGEREF _Toc478120239 \h 43
HYPERLINK \l "_Toc478120240" F. La communication en réseaux de circuits électroniques. PAGEREF _Toc478120240 \h 43
HYPERLINK \l "_Toc478120241" III. Notions de réseaux PAGEREF _Toc478120241 \h 44
HYPERLINK \l "_Toc478120242" A. La révolution des réseaux PAGEREF _Toc478120242 \h 45
HYPERLINK \l "_Toc478120243" 1) Rendue possible par la technologie PAGEREF _Toc478120243 \h 45
HYPERLINK \l "_Toc478120244" B. classification des réseaux. PAGEREF _Toc478120244 \h 47
HYPERLINK \l "_Toc478120245" 1) Les réseaux BUS PAGEREF _Toc478120245 \h 48
HYPERLINK \l "_Toc478120246" 2) structures d'interconnexion PAGEREF _Toc478120246 \h 51
HYPERLINK \l "_Toc478120247" 3) réseau local PAGEREF _Toc478120247 \h 52
HYPERLINK \l "_Toc478120248" 4) réseau métropolitain PAGEREF _Toc478120248 \h 52
HYPERLINK \l "_Toc478120249" 5) réseau étendu PAGEREF _Toc478120249 \h 52
HYPERLINK \l "_Toc478120250" C. Topologie des réseaux informatiques PAGEREF _Toc478120250 \h 52
HYPERLINK \l "_Toc478120251" 1) la commutation de circuits : PAGEREF _Toc478120251 \h 56
HYPERLINK \l "_Toc478120252" 2) la commutation de messages : PAGEREF _Toc478120252 \h 56
HYPERLINK \l "_Toc478120253" 3) la commutation de paquets PAGEREF _Toc478120253 \h 56
HYPERLINK \l "_Toc478120254" 4) la commutation de cellules PAGEREF _Toc478120254 \h 57
HYPERLINK \l "_Toc478120255" 5) Le modèle de référence OSI de l'ISO. PAGEREF _Toc478120255 \h 57
HYPERLINK \l "_Toc478120256" 6) Détection et correction d'erreurs. PAGEREF _Toc478120256 \h 61
HYPERLINK \l "_Toc478120257" b. Les différents types de réseaux : PAGEREF _Toc478120257 \h 65
HYPERLINK \l "_Toc478120258" 1) Fast Ethernet. PAGEREF _Toc478120258 \h 65
HYPERLINK \l "_Toc478120259" 2) ATM PAGEREF _Toc478120259 \h 66
HYPERLINK \l "_Toc478120260" 3) Services ATM PAGEREF _Toc478120260 \h 67
HYPERLINK \l "_Toc478120261" 4) internet PAGEREF _Toc478120261 \h 67
HYPERLINK \l "_Toc478120262" 5) l'ADSL. PAGEREF _Toc478120262 \h 69
HYPERLINK \l "_Toc478120263" IV. Les applications liées à lautomobile. PAGEREF _Toc478120263 \h 71
HYPERLINK \l "_Toc478120264" A. Les diferentes architectures de réseaux embarqués. PAGEREF _Toc478120264 \h 73
HYPERLINK \l "_Toc478120265" a. maitre esclaves PAGEREF _Toc478120265 \h 73
HYPERLINK \l "_Toc478120266" b. multi maitres PAGEREF _Toc478120266 \h 73
HYPERLINK \l "_Toc478120267" c. superviseur PAGEREF _Toc478120267 \h 73
HYPERLINK \l "_Toc478120268" d. décentralisée PAGEREF _Toc478120268 \h 73
HYPERLINK \l "_Toc478120269" e. PAGEREF _Toc478120269 \h 73
HYPERLINK \l "_Toc478120270" B. Le réseaux CAN devellopé par R.BOSCH. PAGEREF _Toc478120270 \h 73
HYPERLINK \l "_Toc478120271" a. Principe. PAGEREF _Toc478120271 \h 73
HYPERLINK \l "_Toc478120272" b. Principe de fonctionnement : PAGEREF _Toc478120272 \h 74
HYPERLINK \l "_Toc478120273" c. Principe de l'arbitrage : PAGEREF _Toc478120273 \h 75
HYPERLINK \l "_Toc478120274" d. Formats de trames de messages : PAGEREF _Toc478120274 \h 76
HYPERLINK \l "_Toc478120275" e. Détection des erreurs : PAGEREF _Toc478120275 \h 78
HYPERLINK \l "_Toc478120276" f. PAGEREF _Toc478120276 \h 78
HYPERLINK \l "_Toc478120277" g. Diagnostic. PAGEREF _Toc478120277 \h 78
HYPERLINK \l "_Toc478120278" C. Le réseaux VAN devellopé par PSA RENAULT. PAGEREF _Toc478120278 \h 78
HYPERLINK \l "_Toc478120279" a. Principe. PAGEREF _Toc478120279 \h 78
HYPERLINK \l "_Toc478120280" b. Principales caractéristiques : PAGEREF _Toc478120280 \h 80
HYPERLINK \l "_Toc478120281" c. Architecture. PAGEREF _Toc478120281 \h 81
HYPERLINK \l "_Toc478120282" d. Fonctionnement. PAGEREF _Toc478120282 \h 81
HYPERLINK \l "_Toc478120283" e. Diagnostic. PAGEREF _Toc478120283 \h 81
HYPERLINK \l "_Toc478120284" D. Étude comparatives des réseaux CAN et VAN. PAGEREF _Toc478120284 \h 81
HYPERLINK \l "_Toc478120285" a. Avantages des systèmes PAGEREF _Toc478120285 \h 81
HYPERLINK \l "_Toc478120286" b. Inconvénients des systèmes . PAGEREF _Toc478120286 \h 81
HYPERLINK \l "_Toc478120287" V. Les évolutions en automobile. PAGEREF _Toc478120287 \h 81
HYPERLINK \l "_Toc478120288" A. De l'automobile, vers d'autres domaines d'aplications. PAGEREF _Toc478120288 \h 81
HYPERLINK \l "_Toc478120289" VI. PAGEREF _Toc478120289 \h 81
HYPERLINK \l "_Toc478120290" VII. PAGEREF _Toc478120290 \h 81
HYPERLINK \l "_Toc478120291" VIII. Conclusion. PAGEREF _Toc478120291 \h 81
Genèse de létude :
Notion de confort en automobile.
Développement de lélectronique et évolution du câblage.
En trente ans, lenrichissement des fonctions et des équipements de sécurité, de confort et de dépollution, aura contribué à multiplier dun facteur dix, la longueur des câblages et le nombre de connexions au sein du véhicule, marquant ainsi la limite naturelle des architectures électriques classiques.
La loi de Moore
La Loi de Moore est le principe technologique au cur de la révolution des réseaux. Gordon Moore, cofondateur de Intel Corporation, a remarqué en 1964 que la puissance de traitement que lon peut acheter pour un montant donné double environ tous les dix-huit mois (figure 3).
Par conséquent, le coût de presque tous les produits et services fondés sur les technologies numériques a baissé de façon spectaculaire. Les fabricants installent aujourdhui des puces microprocesseurs bon marché dans une gamme variée de produits allant des automobiles aux téléphones. Maintenant, 15 milliards de micro puces sont utilisées et bientôt les fabricants vont les intégrer dans pratiquement tous les produits. La Loi de Moore devrait rester dapplication pendant au moins les vingt-cinq prochaines années ; cependant, bon nombre des évolutions indispensables à la réalisation des promesses dune économie des réseaux résideront peut être dans lamélioration des normes et des logiciels et dans des raffinements organisationnels des réseaux plutôt que dans de nouvelles augmentations de la vitesse de traitement.
Figure 1.3 La loi de Moore.
INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\Fr_Ch_1_fichiers\\1-3.gif" \* MERGEFORMATINET
Source : Intel Corporation ; BYTE ; Gemini Strategic Research Group.
a. Unité centrale
b. Millions dinstructions par seconde
Quatre autres évolutions technologiques fondamentales sont à la base de la révolution des réseaux.
Tout dabord, tous les types de contenu analogique sont en train dêtre convertis en format numérique, ce qui le rend plus facile à copier, à manier, à stocker et à transmettre.
En deuxième lieu, la quantité de bande passante (capacité du réseau mesurée en bits par seconde) disponible pour le transport de données numériques augmente rapidement.
La construction de nouveaux réseaux et lutilisation de nouvelles technologies tels que les modems par câble, les lignes numériques dabonné (DSL) et le multiplexage optique à haute densité, visent à la croissance exponentielle continue de la capacité des réseaux, augmentant considérablement leurs potentialités et réduisant les coûts de transmission.
En troisième lieu, les réseaux de commutation par paquets, tels lInternet, vont bientôt transporter la plupart du trafic de télécommunications. Ils vont dépasser rapidement le volume du trafic sur les réseaux de télécommunications publics traditionnels, créant de nouveaux services de télécommunications riches en médias, bon marché et accessibles à la plupart. En dernier lieu, les concepteurs de matériel et de logiciels construisent de plus en plus de produits et de services basés sur des normes ouvertes, garantissant une plus grande standardisation et davantage de concurrence ce qui à son tour résulte en des produits et services moins onéreux et cependant supérieurs.
Les réseaux informatiques qui permettaient à leur origine de relier des terminaux passifs à de gros ordinateurs centraux autorisent à l'heure actuelle l'interconnexion de tous types, d'ordinateurs que ce soit de gros serveurs, des stations de travail, des ordinateurs personnels ou de simples terminaux graphiques.
Les services qu'ils offrent font partie de la vie courante des entreprises et administrations (banques, gestion, commerce, bases de données, recherche, etc...) et des particuliers (messagerie, loisirs, services d'informations par minitel et Internet ...).
Figure: Classification des réseaux informatiques selon leur taille. INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\Introduction_fichiers\\img1.gif" \* MERGEFORMATINET
Les différents conducteurs de communication.
Les supports de transmission.
L'objectif de la couche 1 cf : du modèle OSI est aussi de fixer les caractéristiques des matériels utilisés pour relier physiquement les équipements d'un réseau. Nous décrivons succinctement quelques uns des supports de transmission les plus usités.
la paire torsadée.
c est un câble téléphonique constitué à l'origine de deux fils de cuivre isolés et enroulés l'un sur l'autre (d'où le nom). Actuellement on utilise plutôt des câbles constitués de 2 ou 4 paires torsadées.
Elle est très répandue, de connexion facile et d'un faible coût mais elle possède une faible immunité aux bruits. Pour améliorer les performances on utilise la paire torsadée blindée
la paire torsadée blindée.
plus résistante aux perturbations électromagnétiques et qui autorise un débit pouvant aller jusqu'à 16 Mbits/s.
D'une manière générale les performances (et les coûts) de ce support dépendent de la qualité des matériaux employés et des détails de réalisation. On recommande actuellement d'utiliser de la 4 paires non blindées de catégorie 5 avec une impédance de 100 ohm (la catégorie 3 est inférieure en qualité, et l'impédance 120 ohm est une particularité française). Utilisée en ligne de téléphone classique leur débit est au maximum de 56 Kbit/s avec les modems les plus récents, mais les progrès de cette technologie autorisent, sur de courtes distances, des débits de l'ordre de 10 Mbit/s voire 100 Mbit/s.
Son intérêt principal est que cette même paire torsadée peut servir au réseau téléphonique, au réseau informatique et vidéo d'une même entreprise et de plus elle pourra être utilisée ultérieurement pour évoluer vers des réseaux 100 Base T et même .
le câble coaxial.
Cest un câble utilisé également en téléphonie et en télévision, il est constitué d'un c INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\Les supports de transmission_fichiers\\img3.gif" \* MERGEFORMATINET ur qui est un fil de cuivre. Ce c INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\Les supports de transmission_fichiers\\img3.gif" \* MERGEFORMATINET ur est dans une gaine isolante elle-même entourée par une tresse de cuivre, le tout est recouvert d'une gaine isolante.
Certains coaxiaux peuvent atteindre un débit maximal de 150 Mhz mais son encombrement est nettement supérieur à celui de la paire torsadée et ses performances n'atteignant pas celle de la fibre optique il a tendance à disparaître des nouveaux plans de câblage.
On le rencontre dans sa version 10 Base2 (ou Ethernet fin 10 Mbit/s sur 200 m maximum) ou 10 Base5 (ou Ethernet épais 10 Mbit/s sur 500 m maximum) pour la réalisation de réseaux locaux à topologie en bus. Les connexions de chaque poste sur le bus se font à l'aide de connecteur en T et la connexion du câble sur le poste se fait à l'aide de connecteur AUI pour l'Ethernet épais et BNC pour l'Ethernet fin HYPERLINK "http://www.info.univ-angers.fr/pub/pn/poly/footnode.html" \l "1104" INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\Les supports de transmission_fichiers\\foot_motif.gif" \* MERGEFORMATINET . Il est actuellement beaucoup utilisé pour relier entre eux deux éléments actifs (hub, routeur,...)
la fibre optique.
un support d'apparition plus récente mais son utilisation prend de l'ampleur de jour en jour car elle permet(tra) des débits de plusieurs Gbit/s sur de très longues distances.
Elle est particulièrement adaptée à l'interconnexion de réseaux par exemple entre plusieurs bâtiment d'un même site. En plus de ses capacités de transmission, ses grands avantages sont son immunité aux interférences électromagnétiques et sa plus grande difficulté d'écoute, contrairement aux supports électriques, ce qui la rend également attrayante dans les contextes où la confidentialité est requise. D'un point de vue technique une fibre optique est constituée d'un c INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\Les supports de transmission_fichiers\\img3.gif" \* MERGEFORMATINET ur et d'une gaine en silice de quelques INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\Les supports de transmission_fichiers\\img15.gif" \* MERGEFORMATINET recouvert d'un isolant. À une extrémité une diode électroluminescente (LED) ou une diode laser émet un signal lumineux et à l'autre une photodiode ou un phototransistor est capable de reconnaître ce signal.
Figure: Réflexion interne. INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\Les supports de transmission_fichiers\\img16.gif" \* MERGEFORMATINET
Les différents rayons lumineux issus de la source sont guidés par le fil de verre en suivant un principe de réflexion interne qui se produit au niveau de la frontière entre le c INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\Les supports de transmission_fichiers\\img3.gif" \* MERGEFORMATINET ur et la gaine comme illustré dans la figure HYPERLINK "http://www.info.univ-angers.fr/pub/pn/poly/node10.html" \l "fig:fibre" 1.11. Si la réflexion ne laisse subsister qu'un seul rayon, car le diamètre du fil est très réduit, alors on parle de fibre monomode sinon, lorsqu'il existe plusieurs rayons simultanément on parle de fibre multimode . Enfin, la bande passante d'une fibre optique étant très large (plusieurs MHz) il est aisé de faire du multiplexage fréquentiel pour faire transiter simultanément plusieurs communications.
INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\1_ Généralités_fichiers\\img3.gif" \* MERGEFORMATINET
les liaisons sans fils.
possibles grâce à des liaisons infrarouges ou laser sur de courtes distances et grâce aux faisceaux hertziens pour les liaisons satellitaires. Les débits sont très élevés mais les transmissions sont sensibles aux perturbations et les possibilités d'écoute sont nombreuses.
utilisation des conducteurs
Type de mediadébit typiquedistance typiqueexemple d'applicationcâble plat100 kbps10 mcâble pour interface sériecâble coaxial10 Mbps500 mEthernetpaire torsadée100 Mbps100 mFast Ethernetfibre optique600 Mbps2,5 kmBackbone ATMcanaux hertziens2 Mbps10 kminterconnexion des 2 campus du Havre.Limites du câblage conventionnel.
Les imperfections des canaux de transmission.
Atténuation en fonction de la distance.
Les câbles possèdent une résistance, optique ou électrique. Il s'en suit une perte énergétique du signal par effet joule. Plus la longueur parcourue est longue, plus le signal est atténué.
La résistivité dun fil.
En effet, les fils se comportent comme des résistances. On peut calculer facilement cette résistance en fonction de la longueur, de la section et du métal utilisé pour le conducteur. R = p * l / s
R, la résistance du fil en Ohms,
l, sa longeur en Mètres,
s, sa section en Mètres carrés,
p, la résistivité du métal, en Ohms.Mètres.
Pour le cuivre, p = 1,72.10^-8 Ohms.Mètres.
On obtient la formule pratique "R = 0,0172 l / s"
avec "l" en Mètres et "s" en Milli-Mètres carrés On peut donc déduire de tout cela une formule qui donne la section du fil en fonction de l'impédance connecté et du pourcentage de perte désiré.
s = 0,0344 * l * ( 100 - Perte ) / ( Z * Perte)
s, la section du fil en mm²; l, la longueur du câble (la formule tiens compte du fait qu'il y a DEUX fils par câble) en m; Z, l'impédance utilisée en Ohms; Perte, la perte acceptée en % (pour 7,9 % Perte = 7,9). La formule, sauf coup de chance, ne donnant jamais une section commercialisée, on choisira la section existante immédiatement supérieure. En général on admet une perte de 10% (faibles puissances) à 1% (pour les fortes puissances). En effet, 10% de 200 Weff, cela fait 20 W que le câble devra dissiper en chaleur, c'est beaucoup.
Les pertes par effet joules sont données la loi de Joule :
W = RI²t.
Ces pertes presentent plusieurs inconvenient :
Diminution du rendement des appareils non thermiques ;
Echaufement des conducteurs qui peut déteriorer les isolants protecteurs en créant des courts circuits.
Limitation de ce phénomène déchauffement à une valeur compatible avec le bon fonctionnement des appareils utilisés.
calcul des conducteurs
pertes de tension admissibles
puissances admissibles sur un conducteur
Atténuation en fonction de la fréquence.
Les câbles électriques possèdent une résistance, mais aussi une capacité et une inductance. Il en résulte à la manière des circuits R,L,C un comportement en fréquence. En général, plus le signal a une fréquence élevée, plus il est atténué en sortie du câble. La bande passante d'un canal, est la zone de fréquence où le signal est peu atténué. On la définie aussi comme la différence entre la fréquence minimale et la fréquence maximale.
bruit - interférences.
Les lignes sont perturbées par des bruits de toutes sortes : cosmiques, émissions hertziennes (radio, TV, GSM...) ou d'autres sources électromagnétiques (moteurs, tubes néon...). La ligne jouant un rôle d'antenne, le bruit interfère alors avec le signal et peut brouiller le décodage de l'information transportée. On définit le rapport signal sur bruit qui relié à la bande passante d'un canal, nous donne le débit maximal théorique que peut transporter le canal. (cf. TD).
Enfin, la fibre optique est peut sujette au bruit et à l'atténuation en fréquence. Sa principale limitation est l'atténuation en fonction de la distance.
INCLUDEPICTURE "C:\\Program Files\\Wanadoo\\Fichiers Téléchargés\\sig1.jpg" \* MERGEFORMATINET
signal bruité
Intégration de fonctions électriques dans un boîtier électronique.
Principe du multiplexage :
Notion de logique combinatoire :
Techniques de codage logique.
Figure: Différents codages de la séquence 0110010. INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\Transmission en bande de base_fichiers\\img11.gif" \* MERGEFORMATINET
Dans la figure HYPERLINK "http://www.info.univ-angers.fr/pub/pn/poly/node7.html" \l "fig:code" 1.8 nous trouvons quelques exemple de codage de l'information pour une transmission en bande de base.
le code tout ou rien
c'est le plus simple, un courant nul code le 0 et un courant positif indique le 1
Plusieurs inconvénients :
La valeur moyenne du signal n'est pas nulle : puissance en continue fournie pour rien et réduction de la durée de vie des équipements.
Si on a une longue suite de 1 (ou de 0) le récepteur risque de perdre la synchronisation.
le code NRZ
(non retour à zéro): pour éviter la difficulté à obtenir un courant nul, on code le 1 par un courant positif et le 0 par un courant négatif.
le code bipolaire
c'est aussi un code tout ou rien dans lequel le 0 est représenté par un courant nul, mais ici le 1 est représenté par un courant alternativement positif ou négatif pour éviter de maintenir des courants continus.
le code RZ
le 0 est codé par un courant nul et le 1 par un courant positif qui est annulé au milieu de l'intervalle de temps prévu pour la transmission d'un bit.
le code Manchester
ici aussi le signal change au milieu de l'intervalle de temps associé à chaque bit. Pour coder un 0 le courant sera négatif sur la première moitié de l'intervalle et positif sur la deuxième moitié, pour coder un 1, c'est l'inverse. Autrement dit, au milieu de l'intervalle il y a une transition de bas en haut pour un 0 et de haut en bas pour un 1. . Il est utilisé dans token-ring et ethernet.
le code Miller
on diminue le nombre de transitions en effectuant une transition (de haut en bas ou l'inverse) au milieu de l'intervalle pour coder un 1 et en n'effectuant pas de transition pour un 0 suivi d'un 1. Une transition est effectuée en fin d'intervalle pour un 0 suivi d'un autre 0
le binaire réfléchi (code GRAY)
On désire qu'en passant d'un nombre à son suivant (+1) ou précédent (-1), on n'aie qu'un seul bit qui change. On désire de plus que les zéro rajoutés à gauche d'un nombre ne soient pas significatifs. Sur deux bits, on utilisera les codes 00, 01, 11 puis 10. Sur 3 bits, on gardera les mêmes premiers codes (précédés d'un zéro). La combinaison suivante débutera donc obligatoirement par 1, donc les deux autres bits ne peuvent pas changer. On continuera à prendre les mêmes codes, en ordre inverse, débutant par 1 : 110, 111, 101 et 100. En passant à 4 bits, on précède ces 8 cas d'un 0, les 8 suivants étant les mêmes, dans l'ordre inverse, précédés d'un 1. Ce codage est utilisé dans les cas où des valeurs ne peuvent varier que par incrémentation ou décrémentation : si l'on voit que plus d'un bit a changé entre deux valeurs, c'est qu'il y a eu un problème (en général le nombre a changé trop vite, le système n'a pas eu le temps de lire toutes les valeurs). Il faut par contre passer en binaire naturel pour tout autre calcul que l'incrémentation.
Un exemple est le capteur de position angulaire. Un capteur incrémental comptant des impulsions est utilisé par exemple sur les robots. C'est un disque, entaillé d'encoches régulièrement espacées, passant devant un capteur optique. Certaines impulsions trop rapprochées peuvent être "oubliées" en cas de choc par exemple, et donc occasionner un mauvais réglage. A l'initialisation et en cas de problème, on doit ramener toutes les articulations en position de repos, puis mettre les compteurs à 0, avant de pouvoir utiliser le robot. Un capteur absolu quand à lui donne toujours le position exacte (bien qu'il y ait souvent une démultiplication, le mouvement total fait plus d'un tour mais aucun choc ne fera sauter le capteur d'exactement un tour). On utilise un code binaire réfléchi car un autre codage nécessiterait, pour passer d'une valeur à la suivante, une modification simultanée de plusieurs bits.
Il existe des systèmes, où l'on a avantage à ce que d'une valeur à l'autre, il n'y ait qu'un seul bit qui varie. Ce n'est pas le cas du binaire, où pour passer de 1 à 2 par exemple, deux bits changent. Si un capteur produit une information codée, les transitions ne sont pas simultanées et on peut lire : 1 (001) ->3 (011) ->2 (010) ou bien:
1 (001) ->0 (000) ->2 (010).
D'où le code Gray :
Nombre décimal Codage Gray 00001001201130104110511161017100
Codage par modulation
Sur une ligne téléphonique, le signal ne peut pas avoir de fréquences faibles, car la bande passante de ce support est comprise entre 300 Hz et 3400 Hz. Les émissions hertziennes ne peuvent se faire qu'à haute fréquence. Si l'on augmente la fréquence, la puissance du signal augmente. Pour résoudre tous ces problèmes, on utilise alors une onde porteuse à haute fréquence qui est modulée par le signal d'information à basse fréquence.
Le principal problème de la transmission en bande de base est la dégradation du signal très rapide en fonction de la distance parcourue, c'est pourquoi elle n'est utilisée qu'en réseau local (>1, faible inversion si Ki 1Mo10 Mbpsnonvidéo MPEG 24 bits de 30 minutes en 640x48010 Go40 Mbpsnontélévision 177 Mbpsnon
Services ATM
LATM est né par opposition aux réseaux synchrones des opérateurs de téléphonie comme le Synchronous Transfert mode. Dans le mode synchrone, la bande passante est réservée grâce à un découpage temporel (Time Division Multiplexing ) ; sil ny a rien à transmettre (cas dune station muette) les " slots " réservés restent vides. Dans ATM, les " slots inoccupés pourront lêtre par dautres équipements.
Isochrone : garantie dun délai max. dacheminement et dun débit constant.
Asynchrone : garantie dun débit et dun délai moyen.
internet
INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\INTERNET EN 2 MOTS_fichiers\\img002.gif" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "http://www.info.univ-angers.fr/pub/pn/internet/img005.gif" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "http://www.info.univ-angers.fr/pub/pn/internet/img010.gif" \* MERGEFORMATINET
INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\QUELLE CONNEXION POUR QUEL USAGE_fichiers\\img013.gif" \* MERGEFORMATINET
l'ADSL.
La technique de l'ADSL (Asymetric bit rate Digital Subscriber Line ou ligne numérique d'abonnés à débits asymétriques) est une technique récente qui permet d'utiliser, sur de courtes distances, les lignes téléphoniques classiques mais avec un débit très supérieur à celui des normes plus classiques (V34 ou V90). Par exemple, dans sa version Lite, elle permet de connecter à Internet un particulier en utilisant simplement sa ligne téléphonique habituelle comme illustré dans la figure HYPERLINK "http://www.info.univ-angers.fr/pub/pn/poly/node11.html" \l "fig:adslmaison" 1.12.
Figure: Connexion à Internet via ADSL Lite. INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\Exemple de l'ADSL_fichiers\\img17.gif" \* MERGEFORMATINET
De manière théorique, cette technologie offre un débit maximal descendant (d'Internet vers l'abonné) de 8,2 M bit/sec et un débit maximal montant (de l'abonné vers Internet) de 640 K bit/sec. Cependant, ces performances ne sont pas possibles sur une grande distance (plus de 5 km) et les solutions commerciales grand public proposées en France actuellement (fin 1999) fixent par exemple le débit entrant à 512 Kbit/sec et le débit sortant à 128 Kbit/sec.
D'un point de vue technique ADSL fonctionne en full duplex grâce à un multiplexage fréquentiel, permettant de faire transiter simultanément les signaux montant et descendant accompagnés également des signaux portant la voix téléphonique.
Figure: Multiplexage fréquentiel utilisé par ADSL (échelle des fréquences non réelles). INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\Exemple de l'ADSL_fichiers\\img18.gif" \* MERGEFORMATINET La figure HYPERLINK "http://www.info.univ-angers.fr/pub/pn/poly/node11.html" \l "fig:adslmultiplex" 1.13 illustre ce multiplexage dans le cas où les fréquences pour les voies montantes et descendantes ont été clairement séparées. Pour gagner encore en largeur de bande, et donc en débit, on peut envisager de rapprocher les deux espaces de fréquences mais il faut alors annuler les perturbations (phénomène d'écho) que subissent les signaux montant et descendant émis simultanément.
Les différents signaux sont transmis selon la technologie DMT (Discrete MultiTone ) qui divise la totalité de la bande passante en 256 sous-canaux d'une largeur de 4,3 kHz. Ainsi, le 1canal est réservé à la téléphonie. Les canaux 2 à 6 servent à séparer la voix des données numériques. Le flux montant occupe les 32 canaux suivants et le flux descendant tous les canaux restant, dans le cas où aucune zone de fréquence ne sépare les deux sens de communication et que l'annulation d'écho est en place. Le fait que la largeur de bande montante soit plus faible que la descendante explique le terme asymétrique dans la dénomination ADSL. De plus, certains sous-canaux sont utilisés pour la gestion de la transmission
Les applications liées à lautomobile.
Plus de systèmes électroniques, de capteurs aussi bien sous le capot, dans l'habitacle et à divers endroits de la voiture, obligent les constructeurs et leurs équipementiers à utiliser plus de câbles, de connecteurs afin de relier et faire communiquer les différents éléments ensemble. Pour limiter l'utilisation de câbles et connexions (actuellement de l'ordre de 2 km et 1500 connexions sur une voiture*), augmenter la fiabilité, constructeurs et équipementiers ont pensé recourir à un bus de liaison pour interconnecter les différents éléments. Ainsi est né le multiplexage sous la forme de deux bus et protocoles de communication destinés à l'automobile :
Le CAN (Contrôler Area Network) (ISO 11519-1), mis au point par Bosch,
Le VAN (Véhicule Area Network) (ISO 11519-2), issu de travaux effectués en majorité par des constructeurs français.
Ces bus sont conçus pour permettre l'interconnexion, des équipements de la carrosserie ; tableau de bord, signalisation, éclairage, essuyage, lavage dégivrage, alarmes, commandes des portières, lève-vitres, des équipements de confort ; climatisation, auto-radio, téléphone, réglage de chauffage et position des sièges, des calculateurs intervenant dans chacune des fonctions du véhicule ; injection, allumage, ABS, anti-patinage des roues, régulation de la vitesse, changement de vitesse, suspension, direction, ordinateur de bord, Toutes les informations passent dans un bus multiplexant les données dans deux fils seulement, deux autres fils alimentant les circuits électriques.
:
-
Le VAN (Vehicle Area Network), pour le pilotage des fonctions dhabitacle (climatisation, radio, systèmes de navigation...) et de carrosserie (portes, sièges, rétroviseurs extérieurs, feux, etc.). Le VAN est lun des trois protocoles de communication à avoir obtenu la certification ISO. Il a été en grande partie développé par PSA Peugeot Citroën.
PSA Peugeot Citroën a étudié et validé différents systèmes de multiplexage pendant six années de recherche et de développement. Puis, dès 1994, ils ont été expérimentés sur plus de 1 000 Citroën XM.
Aujourdhui, le groupe a décidé de commercialiser cette nouvelle technologie. La solution retenue met en uvre une architecture intégrée qui fait coopérer deux protocoles de communication complémentaires
-
Le CAN (Controler Area Network), standard commun pour le pilotage des fonctions liées à la dynamique véhicule (contrôle moteur, ABS, BVA etc.).
Le VAN et le CAN sont connectés entre eux par une unité centrale, appelée BSI (Boîtier de Servitude Intelligent). Le BSI rationalise lorganisation du câblage et distribue lénergie et linformation à bord du véhicule par le canal des bus VAN et CAN.
Le multiplexage, en organisant la communication entre tous les modules électroniques du véhicule et en regroupant lensemble des informations sur un seul câble de transmission permet sans renchérir les coûts des véhicules de :
- simplifier la conception des habitacles et optimiser larchitecture véhicule,
- freiner lévolution croissante de la masse des véhicules,
- renforcer la sûreté de fonctionnement des dispositifs électroniques embarqués en améliorant la fiabilité des informations transmises,
- assurer une meilleure tolérance au fonctionnement dans des environnements électromagnétiques perturbés,
- offrir une fonction diagnostic intégrée simplifiant les opérations daprès-vente dans les domaines électrique et électronique.
En lan 2 000, plus de 400 000 Peugeot et Citroën seront équipées dune architecture électronique multiplexée. Celle-ci représentera plus de 6 millions dinterconnexions.
Les diferentes architectures de réseaux embarqués.
maitre esclaves
multi maitres
superviseur
décentralisée
Le réseaux CAN devellopé par R.BOSCH.
Principe.
Le bus CAN (Controller Area Network) est né du besoin de trouver une solution de communication série dans les véhicules automobiles, qui ont tendance à intégrer de plus en plus de commandes électroniques. Jusqu'à maintenant, tous les organes de commandes des véhicules échangeaient les données par l'intermédiaire de lignes dédiées. L'augmentation du nombre d'organe embarqué a contraint les équipementiers automobiles a développer une nouvelle architecture à base de bus réseaux. Le GIE Renault-PSA avec les partenaires comme Sagem, Valeo et autres ont développé le bus VAN (Vehicule Area Network), les puces controleurs sont fabriquées par MHS, SGS, TI .... En Allemangne, Bosch a développé, au milieu des années 80, le bus CAN ou "Controller Area Network" qui a fait l'objet d'une normalisation Iso 11898.
Avec le bus CAN, les stations ayant les mêmes droits (organes de commande, capteurs ou actionneurs) sont reliées par un bus série. Le protocole CAN de base leur permet d'échanger 2048 variables. Ce protocole, ainsi que les paramètres électriques de la ligne de transmission, sont fixés par la norme 11898. La transmission physique s'effectue soit une paire torsadée ou par liaison infrarouge, hertzienne ou par fibre optique.
INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\Le BUS CAN_fichiers\\synop.gif" \* MERGEFORMATINET
A la différence du faisceau de câbles, le réseau détecte et corrige, grâce à son protocole, les erreurs de transmissions induites par les radiations électromagnétiques. L'organisation en réseau apporte aussi une configurabilité aisée du système et la possibilité d'établir un diagnostic central. Elle permet à chaque station de communiquer avec les autres sans charger le calculateur des organes de commande.
Principe de fonctionnement :
Du type multi-maître, orienté messages courts, le bus CAN est bien adapté à la scrutation de variables émises par des stations déportées. La norme Iso 11898 spécifie un débit maximum de 1Mbit/s. La longueur maximum du bus est déterminée par la charge capacitive et le débit. Les configurations recommandées sont les suivantes :
Débit Longueur 1 Mbit/s 40 m 500 Kbit/s 100 m 100 Kbit/s 500 m 20 Kbit/s 1000 m Le protocole est basé sur le principe de diffusion générale : lors de transmission, aucune station n'est adressée en particulier, mais le contenu de chaque message est explicité par une identification reçu de façon univoque par tous les abonnés. Grâce à cet identificateur, les stations, qui sont en permanence à l'écoute du réseau, reconnaissent et traitent les messages qui les concernent; elles ignorent simplement les autres.
L'identificateur indique aussi la priorité du message, qui détermine l'assignation du bus lorsque plusieurs stations émettrices sont en concurences. En version de base, c'est un nombre de 11 bits, ce qui permet de définir jusqu'à 2048 messages plus ou moins prioritaires sur le réseau. Chaque message peut contenir jusqu'à 8 octets de données, ce qui correspond par exemple à l'état de 64 capteurs. L'adressage par le contenu assure une grande flexibilité de configuration. Il est possible d'ajouter des stations réceptrice à un reseau CAN sans modifier la configuration des autres stations.
Principe de l'arbitrage :
Afin d'être traitées en temps réel, les données doivent être transmises rapidement. Cela suppose non seulement une voie physique de transmission atteingnant jusqu'à 1 Mbit/s ; mais encore exige une assignation rapide du bus dans les cas de conflits, lorsque plusieurs stations souhaitent transmettre simultanement des messages.
L'urgence des informations échangées sur le bus peut être très diverse : une valeur variant rapidement, comme l'état d'un capteur ou l'asservissement d'un moteur, doit être transmis plus souvent avec un retard moindre que d'autres valeurs comme la température du moteur, qui évolue lentement. Sur le réseau CAN, l'identificateur de chaque message, qui est un mot de 11 bits (format standart) ou 29 bits (format etendu), détermine sa priorité. Les priorités sont attribuées lors de l'analyse conceptuelle du réseau, au moyen de valeur binaire, et ne peuvent donner lieu à aucune modification dynamique.
Le procédé d''attribution du bus est basé sur le principe de l'"arbitrage bit à bit", selon lequel les noeuds en compétition, emettant simultanément sur le bus, comparent bit à bit l'identificateur de leur message avec celui des messages concurrents. Les stations de priorité moins élevées perderons la compétition face à celle qui a la priorité la plus élevé.
Les stations sont cablées sur le bus par le principe du "OU cablé", en cas de conflit c'est à dire emission simultanée, la valeur 0 écrase la valeur 1. On appel donc l'"état dominant" l'état logique 0, et l'"état récessif" l'état logique 1. Lors de l'arbitrage bit à bit, dès qu'une station émettrice se trouve en état récessif et détecte un état dominant, elle perd la compétition et arrête d'émettre. Tous les perdants deviennent automatiquement des récepteurs du message, et ne tentent à nouveau d'émettre que lorsque le bus se libère.
Formats de trames de messages :
La norme CAN définit deux format de protocole : Standart(Version2.0 A) et Extended (Version2.0 B). La différence résulte seulement dans la longueur de l'identificateur (ID) qui est de 11 bits de base et 18 bits suplémentaires en mode Extended. Cette extension permet l'augmentation du nombre de variables échangées, et le nombre de stations sur le réseau. Le nombre d'octets de données échangées à chaque trame reste inchangé.
INCLUDEPICTURE "C:\\Mes Documents\\Le BUS CAN_fichiers\\trame.gif" \* MERGEFORMATINET
Une trame est composée des champs suivants :
- bit SOF (Start Of Trame)
- zone d'arbitrage (11 bits)
- bit RTR (Remote Transmission Request) : détermine s'il s'agit d'une trame de données ou d'une d'une trame de demande de message.
- bit IDE qui établi la distinction entre format standart (état dominat) et format étendu (état récessif)
- 1 bit réservé pour une utilisation future
- 4 bit DLC : nombre d'octets contenus dans la zone de données
- zone de données de longueur comprise entre 0 et 8 octets
- zone CRC de 15 bits :(Cyclic Redundancy Code) Ces bit sont recalculés à la réception et comparés aux bits reçus. S'il y a une différence, une erreur CRC est déclarée.
-zone ACK composé d'un bit à l'état recessif ainsi qu'un bit séparateur ACK. Le premier bit doit être forcé à létat dominant par les stations ayant bien reçu cette trame.
- zone EOF de 7 bits : (End Of Frame) permet d'identifier la fin de la trame.
Stuff bit : au cours de la construction d'une trame, si 5 bits consécutifs portent la même valeur 0 ou 1, un bit de valeur opposée est ajouté à la suite des 5 bits consécutifs.
Les contrôleurs CAN qui admettent le format étendu peuvent aussi émettre et recevoir des messages au format standart. En revanche, dès que l'on utilise sur le réseau des contrôleurs ne maitrisant que le format standart, les messages étendus seront mal interprétés.
Détection des erreurs :
La trame du protocole CAN intègre des mécanismes de détection d'erreurs. De plus, comme tous les noeuds de réseau surveillent simultanément le bus, ils détectent des différences entre bits reçus et bits émis. Dès qu'une erreur est détectée, la transmission en cours est interrompue par l'emission d'un indicateur d'erreur ("error flag"). L'emetteur peut donc recommencer à émettre son message.
Tout ce système de gestion des erreurs est complétement transparent pour le développeur et l'utilisateur. Le système est capable de gérer automatiquement ses conflits et ses erreurs en émettant des trames d'erreurs pour renseigner l'émetteur du message sur le type de faute qu'il a commis. Une station est capable de faire la distinction entre les perturbations temporaires et les défauts permanemts. Les stations en défaut permanemt sont déconnectée automatiquement du réseau.
Ce système de gestion d'erreur fait toute la puissance du réseau CAN, certains constructeurs démontrent que la probabilité d'erreur résiduelle reste inférieur 4,6 10-11.
Diagnostic.
Le réseaux VAN devellopé par PSA RENAULT.
Principe.
VAN (Vehicle Area Network) est un réseau de communication. Son architecture générale ainsi que les couches liaison de données et physiques sont définies par la norme ISO 11519-2. Elaborée par un groupe d'experts de différents pays (France, Allemagne, Italie, Etats Unis, Japon, Pays Bas, Royaume Uni, Suède), cette norme rallie les principaux représentants de l'industrie automobile, constructeurs et fabricants d'équipements électroniques. Elle définit la transmission d'informations entre les différents types de modules électroniques embarqués à bord des véhicules routiers : commandes de phares, capteurs ,calculateurs d'injection, tableau de bord ...
L'architecture VAN est conforme au modèle de référence pour l'interconnexion des systèmes ouverts (OSI) de l'ISO en ce qui concerne la décomposition en couches. Elle propose des services de transfert de données sans connexion, acquittés ou non acquittés. Les services peuvent être utilisés pour des échanges point à point, multipoint ou diffusion. Les données échangées sont identifiées par une adresse logique, l'identificateur, qui détermine la priorité du message, c'est à dire l'ordre d'accès au bus lors d'un arbitrage bit à bit. Un module VAN peut être :
Un module autonome; il a alors la capacité d'envoyer des données sur le médium, de recevoir des données et d'interroger d'autres modules.
Un simple module esclave; il peut alors recevoir des données ou émettre des données lorsqu'elles lui sont demandées en utilisant un mécanisme de réponse dans la trame.
Un module à accès synchrone; il ne peut alors initier une transmission qu'après l'apparition d'un signal de début de trame sur le bus.
Les messages peuvent transporter jusqu'à 28 octets de données utiles.
La méthode d'accès proposée par la norme est de type aléatoire (CSMA/CD) avec détection de collisions et arbitrage bit à bit , non destructif pour le message le plus prioritaire. La notion de priorité de message est inhérente au principe d'accès. Une gestion optimisée des questions réponses est réalisée par des demandes de transmissions distantes : l'accès au médium est conservé et le module interrogé insère sa réponse dans la trame de demande.
La norme vise différents types de médium : nappe, paire torsadée, liaison infrarouge ou optique, différents type de codage : manchester, manchester comprimé, et différents types de débits : jusqu' à 10 Mbits/s. Elle intègre également la gestion automatique des défauts de ligne : les modules VAN intègrent des diagnostics chargés de détection des défauts électriques (court-circuit, circuit ouvert) et sont capables de fonctionner en mode dégradé (sur une seule ligne).
Les fondeurs de silicium comme PHILIPS, HYPERLINK "http://www.ti.com/sc/" \t "_blank" TEXAS INSTRUMENTS, HYPERLINK "http://www.st.com/" SGS THOMSON, MATRA MHS proposent aujourd'hui des composants et des contrôleurs de protocole VAN. La disponibilité d'outils d'accompagnement tels que des analyseurs de réseau, des simulateurs de modules, des générateurs d'erreurs, facilite le développement et la mise en oeuvre des applications basées sur VAN.
VAN est donc pensé et réalisé pour répondre à des impératifs de robustesse, de fiabilité, de simplicité et d'économie liés aux productions de masse de l'industrie automobile. Les environnements particulièrement sévères en température, rayonnement électromagnétique, et vibration sont pris en compte par la norme VAN.
Principales caractéristiques :
contrôle temps réel réparti, avec un niveau élevé de sécurité.
impératifs de robustesse, de fiabilité, de simplicité et de standardisation propre à l'industrie automobile.
réseau pour les environnements particulièrement sévères en température, rayonnement électromagnétique et vibration.
réseau économique du fait des faibles coûts des éléments qu'il raccorde au sein d'un véhicule.
réseau normalisé ( ISO 11519-2 rev 4.000 ), flexible et modulaire.
un réseau avec des modules autonomes, esclaves et à accès synchrone. Il permet des architectures de type multi-maîtres, multi-esclaves, ou mixte.
réseau avec des notions de messages prioritaires, d'acquittements et de réponses dans la trame.
un réseau avec des messages jusqu'à 28 octets de données, protégés par un checksum codé sur 15 bits.
un réseau en bus série de type CSMA/CD, arbitrage bit à bit.
un réseau au codage Manchester ou manchester comprimé (code 5 Time Slots pour 4 bits).
réseau en mode courant différentiel pour un faible taux de rayonnement et une meilleure immunité aux agressions électromagnétiques.
un réseau qui intègre la détection des défauts de ligne tels que courts-circuits ou circuits ouverts, et capable de travailler en mode dégradé.
réseau capable d'utiliser d'autres supports physiques tels que la fibre optique, les liaisons infrarouges, ou encore les courants porteurs.
réseau capable de fonctionner jusqu' à 1000 kTS/s.
réseau avec un environnement de développement et de maintenance.
Architecture.
Fonctionnement.
Diagnostic.
Étude comparatives des réseaux CAN et VAN.
Avantages des systèmes
Inconvénients des systèmes .
Les évolutions en automobile.
De l'automobile, vers d'autres domaines d'aplications.
La disponibilité de ces systèmes normalisés, suscite un grand intérêt chez de futurs utilisateurs ayant besoin de communiquer en réseaux locaux et en bus,c'est le cas :
de communication dans tout moyen de transport (rail, air, mer), de transmission entre équipements industriels, d'applications domotiques.
tout secteur où la mise en oeuvre d'un bus de transmission n'était pas économique, pourra être envisagé avec ces systèmes.
Conclusion.
PAGE
PAGE 42
Le multiplexage Frederic LALANNE
