CERIG - Janvier 1999

Chapitre 5

Transmettre des données sur le réseau téléphonique
1 - Le modem analogique

Jean-Claude Sohm

1 - Les contraintes

Le réseau téléphonique a été conçu pour véhiculer la voix. Cela lui confère, si on ne le modifie pas, les caractéristiques suivantes :

• la transmission est analogique (signal électrique) sur la boucle locale ;
• la bande passante de la boucle locale est limitée à 4 KHz (pour limiter la diaphonie) ;
• la liaison entre deux correspondants s'effectue par commutation de circuit.

 

2 - Les conséquences

Les conséquences sur le transport des données via une ligne téléphonique ordinaire sont les suivantes :

• pour transformer l'information numérique issue de l'ordinateur en signal analogique, on utilise un modem ;
• compte tenu du rapport signal/bruit usuel d'une ligne téléphonique (additionné du bruit lié à la quantification), le débit maximum d'information  est limité à 34 Kbps environ (par application du théorème de Shannon) ;
• la commutation de circuit réserve un canal de communication entre deux correspondants. Ce canal est mal utilisé, car le transfert des données s'effectue généralement par à-coups. C'est donc une technique coûteuse.
• c'est également une technique quelque peu aberrante. En effet, dès le passage par le premier central téléphonique, le signal analogique sera transformé en signal numérique.

Mais, faute de mieux...

 

3 - Comment fonctionne un modem ?

A l'émission, le modem génère une porteuse de fréquence fixe, qu'il module en phase et en amplitude. L'inverse se produit à la réception.

Une modulation sur deux niveaux (2¹) permet de représenter un bit, sur quatre niveaux (2²) deux bits, sur huit niveaux (2³) trois bits, etc. On ne va guère plus loin, sinon le bruit fausse la démodulation.

Le couplage de deux modulations sur deux niveaux (2²) permet de représenter deux bits, sur quatre niveaux (2⁴) quatre bits, sur huit niveaux (2⁶) six bits, sur seize niveaux (2⁸) huit bits, etc.

La modulation sur seize niveaux d'amplitude et de phase, d'une porteuse à 3,5 KHz, permet de transporter 3,5x8=28 Kbps.

On ne pousse guère plus loin le perfectionnement de la technique, car on est de toutes façons limité vers 34 Kbps par le théorème de Shannon.

 

4 - L'évolution des performances

Dans les années 70, les modems étaient rares, et de conception propriétaire. De plus, ils étaient fort lents : à 300 bps (bit par seconde), il faut plusieurs minutes pour transmettre une page A4 ne contenant que du texte.

Au cours des années 80, la normalisation des modems commence, et les constructeurs assurent leur interopérabilité.

A la fin des années 80, le besoin de faire communiquer entre eux les micro-ordinateurs fait rapidement évoluer la technique. Par paliers successifs, les modems deviennent plus rapides : 0,3 - 1,2 - 2,4 - 4,8 - 9,6 (1989) - 14,4(1991) - 16,8 - 19,2 - 21,6 - 28,8 (fin 1993) et enfin 33,6 Kbps (fin 1995).

Cas particulier : les modems "56K" (dans le sens descendant seulement).

Pour faire mieux, il faut utiliser deux lignes téléphoniques :

• soit à l'aide de deux modems, et d'un logiciel qui leur répartit la tâche,
• soit à l'aide d'un modem prévu pour utiliser deux lignes.

Dans la base installée actuelle, les modems les plus répandus fonctionnent à 28,8 Kbps, et la vitesse moyenne de transfert qu'ils permettent d'obtenir en pratique est souvent voisine de 20 Kbps. C'est ainsi que sont équipés les internautes du grand public, les documentalistes qui interrogent les bases de données en ligne, les petits commerçants qui transfèrent en différé les opérations de carte de crédit, et... les entreprises des industries graphiques, quand leurs fichiers ne sont pas trop gros !

 

5 - Comment faire mieux et moins cher ?

Pour aller plus vite sur la boucle locale en cuivre, il ne faut plus limiter sa bande passante à 4 KHz.

Pour abaisser les coûts, il ne faut plus faire transiter des données non-isochrones sur un réseau conçu spécifiquement pour le transport de la voix.

Le rêve, c'est la fibre optique arrivant jusqu'à l'utilisateur... mais ce n'est ni pour demain, ni pour tout le monde.