LE TÉLÉPHONE
1. Les différents liens d’un réseau téléphonique :
1.1. Introduction : la plupart des compagnies de téléphone au Canada sont régies soit par le C.R.T.C., qui est un organisme fédéral soit par un organisme provincial. Ces organismes approuvent la réglementation et la tarification des diverses compagnies de téléphone.
Ils ont des points en commun :
- Il est strictement interdit d’enlever, de modifier ou d’utiliser tout câble ou équipement leur appartenant sans leur autorisation.
- Il est interdit de perturber le service téléphonique ou de créer des situations ou des conditions qui pourraient empêcher son fonctionnement.
1.2. La ligne téléphonique : une ligne téléphonique est composée de deux fils conducteurs de petit calibre. Ils sont torsadés l’un à l’autre de manière à former une paire de fils.
Un câble téléphonique peut contenir de 1 à 3000 paires de fils. Il est recouvert d’une gaine protectrice résistant à l’eau.
1.3. Réseau de télécommunication : le but essentiel d’un réseau de télécommunication peut être défini comme étant de permettre l’établissement d’une liaison entre deux équipements quelconques raccordés à ce réseau. Le chemin entre les deux abonnés peut s’établir à l’intérieur d’un seul central (communication locale) ou plus généralement transiter par plusieurs centraux.
1.4. Structure de branchement : le système de branchement adopté consiste à relier chaque téléphone à un central à l’aide d’un seul lien direct et de permettre le lien entre chacun des abonnés, sur demande, à l’intérieur de ce central.
Le réseau établit le branchement en cherchant le chemin le plus court pour connecter les deux abonnés ensemble. Lorsqu’un appel demande un service et que l’échangeur de bas niveau ne peut acquiescer, l’appel est alors acheminé vers un échangeur de niveau plus élevé.
a) Réseau local : une moyenne de 41000 abonnés peut être branchée au central local et celui-ci possède 5000 lignes vers le niveau plus élevé (échangeur).
b) L’échangeur : c’est l’intermédiaire entre les différents réseaux locaux et le système à longue distance. Les liaisons se font soit par fils nus, par paires de câbles, par micro-ondes ou par fibres optiques.
c) Réseau longue distance : sert à relier les différentes villes, provinces et pays ensemble. Celui-ci est presque exclusivement acheminé par fibre optique ou par satellite.
2. Les caractéristiques d’une ligne téléphonique :
2.1. Largeur de bande vocale
Le signal subit une atténuation pour les fréquences élevées. Pour cette raison, le canal vocal est limité à 4 Khz.
2.2. Impédance : une paire de fils téléphoniques du câble possède une impédance de 600 W.
2.3. Niveau du signal : en téléphonie, on exprime le niveau du signal en puissance en fonction d’une charge. Dans une ligne de transmission, la puissance délivrée à la charge est :
E2s
P = ---------------
Z
P = Puissance en watts
Es = Niveau du signal en volts
Z = Impédance en ohms
On exprime le niveau du signal en fonction d’une référence. En téléphonie, la référence est de 1 mW de puissance dans une charge de 600 W. Le niveau du signal est alors de :
La tension de 775 mV correspond à 0 dB.
Généralement on exprime le gain ou l’atténuation en puissance en utilisant le décibel.
Sensation G(dB) = 10 Log (P2/P1) P2 excitation actuelle et P1 excitation précédente.
|
dB |
P2/P1 |
|
40 |
10 000 |
|
30 |
1000 |
|
20 |
100 |
|
10 |
10 |
|
3 |
2 |
|
0 |
1 |
|
-3 |
0.5 |
|
-10 |
0.1 |
|
-20 |
0.01 |
|
-30 |
0.001 |
|
-40 |
0.001 |
Av (dB) = 20 Log (V2/V1)
Ai (dB) = 20 Log (I2/I1)
2.4. Bruits : les systèmes de transmission doivent souvent fonctionner en présence de signaux parasites (bruits) qui déforment l’information envoyée (exemple de bruits : éclairs, bruits thermiques, tension induite d’hydro Québec). La qualité du signal est principalement déterminée par la valeur absolue du bruit lorsqu’il n'y a pas de signal. Comme il serait très déplaisant d’avoir un bruit de fond assez élevé lors des silences, Bell a établi des normes en ce qui concerne les bruits de fond. Les standards sont fonctions de la distance :
- 69 dBm jusqu’à 180 milles (300 Km)
- 50 dBm jusqu’à 3000 milles (5000 Km)
On tolère moins de bruit de fond avec l’éloignement.
2.5. Tension continue et courant continu de ligne : la signalisation DC est basée sur l’absence ou la présence de courant ou tension et la polarité de ceux-ci. Ces signaux indiquent :
- Combiné accroché ou décroché ;
- Composition par impulsions ;
- État de branchement (appel ou appelé).
Ils sont du type digital : "ON" ou "OFF".
a) Boucle ouverte : sur le réseau local, l’état accroché du combiné est indiqué par un circuit ouvert donc pas de courant (V=48 volts DC, I=0).
b) Boucle fermée : l’état décroché est indiqué par un circuit fermé donc par un courant qui circule (6 à 25 mA).
c) La composition par impulsions consiste à ouvrir et fermer le circuit à une certaine cadence.
d) La polarité de la pile indique l’état de l’appel entre deux centraux. Une tension d’une certaine amplitude et polarité indique que le combiné appelé est accroché et sonne. L’échangeur du combiné appelé inverse les polarités de la tension lorsque quelqun répond à l’appel.
2.6. Tension AC de sonnerie :
En Amérique, le niveau électrique du signal activant la sonnerie est de 90 volts AC à une fréquence de 16 à 60 Hz.
3. Fonctionnement d’un téléphone conventionnel :
3.1. Introduction : un téléphone doit pouvoir réaliser les six (6) fonctions de base suivantes :
. Demander l’utilisation du réseau téléphonique ;
. Informer le réseau de son état ;
. Informer le central du numéro désiré ;
. Vous informer qu’un appel est arrivé ;
. Se désactiver du réseau lorsque l’appel est terminé ;
. Transmettre et recevoir un signal dans la bande audio sur le réseau.
La communication s’effectue sur seulement deux fils de cuivre nommés "TIP" et "RING". Par convention, le TIP a une gaine verte et est de polarité négative alors que le RING a une gaine rouge et est de polarité positive.
Ces deux conducteurs, le téléphone, les amplificateurs de ligne et le central forment la boucle locale. C’est par cette boucle que vont transiter toutes les communications bidirectionnelles "full duplex" entre le réseau et votre téléphone.
Cette boucle locale ne possède qu’une bande passante de 300 Hz à 3400 Hz.
3.2. Fonctionnement d’un téléphone conventionnel :
Un téléphone conventionnel est avant tout un terminal qui n’a aucun composant actif. Il est alimenté par une tension continue de 48 volts provenant du central. C’est aussi le central qui gère la communication.
Les six (6) éléments importants d’un téléphone (voir figure suivante) sont :
. Le microphone ;
. L’écouteur ;
. L’interrupteur du combiné "switchhook" ;
. La sonnerie ;
. Le générateur de composition ;
. Le bloc réseau "speech circuit".
3.2.1. Les connecteurs et branchements :
Il existe plusieurs types de connecteurs résidentiels et commerciaux permettant de se brancher sur les deux conducteurs. Le plus commun est le connecteur rectangulaire avec détrompeur. Ce connecteur peut être relié à un câble de 4 ou 6 conducteurs. Il n’y a que deux bornes importantes : le tip et le ring. Les autres conducteurs peuvent servir à des applications particulières (interphone par exemple).
3.2.2. Le microphone : Le microphone d’un téléphone classique est soit du type au charbon, électrodynamique ou électret. Son rôle est de convertir la parole en un signal électrique qui sera transmis sur la ligne.
3.2.3. L’écouteur : l’écouteur que l’on retrouve dans un téléphone est toujours du genre haut-parleur électrodynamique. Il est formé d’enroulements, d’un aimant permanent et d’une membrane mobile (diaphragme). Son rôle est de convertir les variations du courant électrique en variations de pression acoustique perçue par les oreilles.
3.2.4. La sonnerie : dans un téléphone classique, la sonnerie est réalisée par un marteau qui, attiré et repoussé par deux électroaimants frappe deux cloches métalliques. Dans les téléphones modernes, la sonnerie est créée par un oscillateur qui alimente un haut-parleur ou un élément piézoélectrique. La sonnerie c’est généralement des tonalités de 2 secondes espacées de 4 secondes. Le signal de sonnerie est généré par le central téléphonique. Ce signal alternatif de 90 volts RMS est superposé à la tension continue de 48 volts de la boucle locale. La fréquence de ce signal peut varier de 16 Hz à 60 Hz.
Il ne faut pas que la tension de 90 volts RMS qui actionne la sonnerie se transmette dans le reste du téléphone. Cette tension est appliquée sur la boucle locale mais les deux interrupteurs du combiné "switchhook" isolent le circuit du téléphone. Seule la tension alternative alimente les deux bobines de la sonnerie, un condensateur placé en série avec les bobines empêche le courant continu de circuler dans la boucle tant que le téléphone n’est pas décroché.
Les centraux peuvent détecter des courants continus de 6 à 25 mA. Le circuit de détection ne doit pas être sensible au courant de fuite ou de coulage qui peut exister entre les deux conducteurs ou entre les conducteurs et la terre sinon il détectera faussement un décrochage de combiné.
3.2.5. Le bloc réseau : une fois le combiné décroché, il faut pouvoir superposer une tension alternative représentant la voix qui part du téléphone ou arrive au téléphone au courant moyen de la boucle. De plus il faut pouvoir convertir les quatre conducteurs formés de deux conducteurs du microphone et deux conducteurs de l’écouteur en deux conducteurs : TIP et RING. Cette fonction est réalisée par le bloc réseau ou transformateur hybride.
3.2.6. La signalisation : dans un téléphone classique, la signalisation s’effectue à l’aide d’un cadran rotatif possédant des trous également espacés. Le principe consiste à ouvrir et fermer un interrupteur à intervalles réguliers. Le nombre d’impulsions générées correspond au chiffre activé (le 0 génère 10 impulsions).
La plupart des téléphones modernes utilisent maintenant une composition par double tonalité appelée DTMF (Dual Tone Multiple Frequency).