L’information numérique résulte d’une suite de conventions préalables. Les messages, quelle que soit leur forme (paroles, sons, textes, images fixes ou animées, etc.) subissent une opération de codage dont les règles sont préétablies en vue de leur transmission et de leur restitution correcte chez le destinataire.
On distingue deux types
de codage : le codage de source et le codage
de canal. Les codages de source, comme leur
nom l'indique, sont particuliers à chacune
des formes prises par le message (message vocal
à bande étroite ou large, télécopie,
message informatique, images, signalisation
convenue, etc.). Les codages de canal concernent
les opérations effectuées sur
les informations numériques transmises
sur des supports définis (cuivre, fibre,
espace radioélectrique) afin d'éviter
des dégradations trop importantes pendant
la transmission.
I - Les codages de source
Tous les messages peuvent être codés
de façon conventionnelle. Un code établit
la correspondance entre le contenu du message
et la forme qui lui est attribuée. Le
système à base deux (binaire)
est souvent utilisé, car l'informatique
connaît deux états logiques (ouvert
ou fermé, 0 volt ou X volts). Le train
binaire suivant se lit 10011011.
Le système binaire
utilise des éléments binaires
(ou bits, pour binary digits) et des
octets (8 bits). Les télécommunications
utilisent aujourd'hui les composants de l'informatique,
car ils conduisent à des solutions moins
coûteuses que des composants spécifiques.
Ceci astreint à transformer dès
leur source, soit à la prise d'information,
soit après, par conversion, les six types
de messages à transmettre évoqués
ci-dessus sous une suite de 0 et de 1 (codage
de source) et à privilégier le
multiplexage numérique pour le transport
(codage de canal).
Le traitement numérique du signal permet
de réduire les effets du bruit en transmission,
de réduire le débit global grâce
à aux techniques de compression, de détecter
les erreurs binaires (jusqu'à une certaine
limite) et de pouvoir associer des flux numériques
différents (applications multimédias).
La transmission numérique permet également
de combiner la fonction transport à la
fonction de commutation.
II - Codage de la parole
Trois étapes distinctes sont utilisées
pour coder les signaux de parole : l'échantillonnage,
la quantification et le codage. L'échantillonnage
consiste à prélever de façon
périodique des échantillons du
signal à transmettre. Dans le cas du
MIC G.711, le prélèvement est
effectué 8 000 fois par seconde. Puis
l'amplitude de chaque échantillon est
mesurée (quantifiée) par
rapport à une échelle de référence
où chaque échelon correspond à
une valeur binaire. C'est cette valeur binaire
qui est transmise en ligne pour permettre la
restitution du signal d'origine.
Traitement
numérique d'un signal
En MIC européen,
l'amplitude de chaque échantillon est
codée sous la forme d'un nombre de 8
bits, ceci 8 000 fois par seconde. Le débit
binaire d'une voie téléphonique
est donc égal à 8 000 fois 8,
soit 64 kbit/s. Les échantillons codés
de chacune des voies sont transmis en ligne
en y ajoutant des éléments binaires
supplémentaires pour la synchronisation,
la signalisation et la supervision. Au total,
32 fois 64 kbit/s constituent une trame à
2,048 Mbit/s.
L'erreur d'approximation commise dans la mesure
se traduit par une légère dégradation
de la qualité du signal transmis (bruit
de quantification). Afin de prendre en compte
la caractéristique de l'oreille, plus
sensible aux sons faibles qu'aux fortes puissances,
une échelle de quantification de type
logarithmique est utilisée en téléphonie.
Il existe une dizaine de procédés
utilisés pour le codage de la parole,
soit pour une restitution d'une gamme de fréquences
plus large (musique, Home Cinéma, etc.),
soit en vue de réduire le débit
en ligne sans compression (codage à bas
débit, utilisé surtout pour les
réseaux de téléphonie mobile),
ou pour la voix sur IP. Les trains binaires
de signaux vocaux transmis en ligne sont évidemment
précédés d'un en-tête
indiquant le type de codage utilisé.
III - Codage alphanumérique
La transmission de
textes nécessite la traduction en
binaire des signes alphanumériques. Une
table met en correspondance les "L"
lettres de l'alphabet considéré,
les chiffres et les signaux de commande avec
une suite de N bits, de sorte que :
L'alphabet Morse
a été établi d'une façon
simple (des traits et des points séparés
par des silences) en utilisant les signaux les
plus courts pour représenter les lettres
les plus utilisées dans des textes de
langue anglaise.
Le code télégraphique
international utilise 32 séries de 5
zéros ou de uns consécutifs pour
transmettre les messages télex. Les majuscules
des lettres, les chiffres et des signaux de
commande les plus importants figurent parmi
les 57 combinaisons retenues (dont les signes
monétaires "dollar" et "livre").
Des suites de 7 bits consécutifs
permettent d'identifier 128 caractères
(ASCII, pour American Standard Code for Interchange
International) et des suites de 8 bits en
autorisent 256 (ASCII étendu). Il existe
donc deux familles d'alphabet ASCII. Le langage
Unicode permet le codage alphanumérique
de plusieurs langues sur deux octets (16 bits).
La logistique attachée
aux marchandises conditionnées utilise
un système de codes à barre (bi
ou tridimensionnel) qui se lit comme une suite
de nombres binaires (codages IrDA et RFID).
Ces principes de codage
peuvent aussi être appliquées,
en vue de leur transmission, à la conversion
des termes les plus usuels de la langue chinoise
en nombres décimaux arabes (voir dictionnaire
"Biaozhun Dianmaben").
IV - Codage de la télécopie
La télécopie
de textes ou de figures en noir et blanc repose
sur l'analyse des lignes du document de format
A4 prises successivement. Une barrette de plus
d'un millier de photodiodes explore chaque ligne
du document. Les diodes traduisent par un courant
la lumière reflétée par
les points blancs de la ligne explorée.
Chaque ligne est donc traduite par une suite
binaire de zéros et de uns qui est compressée
selon une règle de conversion simple
favorisant les éléments noirs
minoritaires sur fond blanc (code de Huffman
et code Read Relative Element ADdressing),
ces deux codages étant alternés,
ligne après ligne (codes T.4 et T.6 de
l'UIT-T). En réception, les lignes de
points sont reproduites en séquence et
l'impression est effectuée par un procédé
thermique, par jet d'encre ou par xérographie.
Un protocole de négociation (T.30) permet
la synchronisation du récepteur sur l'émetteur
et l'échange contrôlé des
signaux.
V - Codages d'images
On trouvera une description
succincte des codages des images fixes et animées
dans le Dossier technologique
N°09.
VI - Codages de signalisation
Les signaux de télécommande
sont aujourd'hui transmis sous forme numérique,
à cause de la grande sécurité
de fonctionnement, de leur immunité au
bruit et de la bonne interactivité apportée
par les systèmes de transmission associés
(également pour les systèmes à
courte distance en infra rouge). Un déplacement
"virtuel" en trois dimensions apparaît
sur l'écran grâce à une
interface homme machine appropriée avec
pilotage par le geste et le toucher (simulateur
de vol, apprentissage à la conduite automobile,
ou visites virtuelles d'édifices reconstitués,
etc.). Des commandes haptiques, avec effets
tactiles, (dur, mou, lisse, collant, glissant,
etc.) et retour d'efforts ou générations
de vibrations sur l'interface homme machine,
permettent d'effectuer des diagnostics (sonde
échographique manipulée à
distance) ou des prestations de téléchirurgie.
VII - La compression
de données
Il est possible de réduire la quantité
d'informations numériques à transmettre
en simplifiant le codage du signal de source
en supprimant une partie de sa redondance. Plusieurs
procédés ont été
proposés pour chacun des types de messages
à transmettre :
- Compression vocale par suppression des
silences ou utilisation d'algorithme de répétition.
- Compression en télécopie
(protocoles T.4 et T.6)
- Compression des images (JPEG et MPEG-2
et 4).
Il est à noter qu'un message compressé
ne peut être compressé une nouvelle
fois, la redondance du message ayant disparue,
ou ayant été fortement réduite.
Une compression de données réduit
toujours un peu la qualité du signal,
sauf pour la compression de textes alphanumériques.
À titre d'exemple, une photographie couleur
24 x 36 ne peut pas être projetée
dans une grande salle de spectacle sans que
le grain de la pellicule n'apparaisse (limite
imposée par la résolution de l'image
- ou grain de la qualité photographique).
Ainsi, il est déconseillé de transmettre
par télécopie une photographie
en noir et blanc, sous peine de dégradations
importantes. La dégradation des messages
par la compression de données est une
des composantes de l'entropie.
VIII - Le contrôle d'erreur et la sécurité
Depuis les origines de la transmission de données,
des procédés ont été
mis en œuvre pour détecter les erreurs
de transmission et au besoin pour les corriger.
La vérification systématique par
la répétition ou par l'écho,
la répétition sur demande et le
contrôle de parité (somme paire
ou impaire des bits des octets) constituent
des moyens classiques utilisés en détection
d'erreur.
Des solutions plus fiables en transmission ont
permis d'alléger les processus de détection
d'erreur. Aujourd'hui, les aspects de sécurité
soulèvent les points d'authentification,
de non répudiation, de non intrusion,
d'intégrité, de chiffrement et
de sécurité des paiements.
IX - Le contrôle de flux
Le transfert d'informations, qui est lié
au débit de la liaison de données,
est conditionné par la taille des mémoires
des équipements intermédiaires
et quelquefois, par l'importance du trafic sur
le réseau. Il faut donc instaurer sur
la connexion un système automatique de
gestion des flux avec arrêt et reprise
du flux d'informations dans chacun des sens
de la communication de données. Chaque
système de transmission met en place
un système d'alerte et d'acquittement
des blocs de données transmis sur sa
section de réseau. Sur l'ensemble de
la communication de données, ces systèmes
doivent permettre une exploitation cohérente.
X - Le multimédia
Les services multimédias associent sous
une forme numérique les données,
le son et l'image. En quelque sorte, la diffusion
télévisuelle actuelle constituait
déjà un flux multimédia,
mais sous une forme analogique. Les services
multimédias doivent être compris
aujourd'hui comme des services numériques
interactifs de télécommunications.
Après (ou avant) la lecture des programmes
multimédias disponibles, la sélection
entraîne le paiement à distance
ou la vente de produits ciblés (service
de téléachat ou de réservation
de programme après identification).
Aujourd'hui, les
terminaux disponibles sur le marché peuvent
associer les fonctions décrites ci-dessus
dès la saisie de l'information, de sorte
qu'il est impossible de disjoindre les fonctions
de codage, de compression, de protection contre
les erreurs, la synchronisation, etc. Il est
possible de coder un texte dès que l'on
a identifié la langue utilisée,
car les performances des composants disponibles
aujourd'hui permettent d'effectuer les opérations
de compression en association avec codage sans
nécessiter un nouveau traitement, etc.
Salon INTERNET WORLD , Du 24 au 26 Avril 2012 à Londres, INTERNET WORLD : l’évènement ... [suite]
Séminaire IPv6, Le 11 Avril 2012, à Telecom ParisTech., Le G6 organise un séminaire ... [suite]
