Trame MIC

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Trame MICCEPT
Formation
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• Sommaire
• INTRODUCTION
• FILTRAGE
• ECHANTILLONNAGE
• QUANTIFICATION - CODAGE
• MULTIPLEXAGE
• ORGANISATION DE LA TRAME
• ORGANISATION DE LA MULTI-TRAME
• TRANSFORMATION du signal codé en un signal en HDB3

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INTRODUCTION La trame MIC (Modulation par
Impulsions Codées) a été développée pour la
commutation temporelle de voies téléphoniques
numérisées.Elle a été normalisée par la
Commission Européenne des Postes et
Télécommunications (CEPT). Elle permet de
multiplexer, sur une même paire, 30 voies
téléphoniques numérisées. Par la suite, les 30
voies numériques de la trame MIC ont été
utilisées pour transmettre toutes sortes de
données numériques (FAX, données en X25,
vidéo...) La trame MIC permet la transmission de
30 voies numériques, la signalisation pour les 30
voies et la synchronisation de l'ensemble des
informations.
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FILTRAGE La bande passante nécessaire pour
transmettre la voix humaine pour qu'elle puisse
être correctement comprise est 300 - 3400
Hz. Avant l'échantillonnage et la numérisation,
le signal BF traverse un filtre qui limite la
fréquence du signal à 4000 Hz
Amplitude
300 Hz
4 kHz
Fréquence
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• ECHANTILLONNAGE
• L'échantillonnage est, après le filtrage, une
  opération effectuée sur le signal à transmettre
  en vue de réaliser la conversion "analogique /
  numérique".Il consiste à substituer, au signal
  d'origine, une suite de valeurs instantanées
  prélevées sur le signal et régulièrement espacées
  dans le temps.A des instants précis,
  régulièrement espacés, on prélève un échantillon
  du signal, qui sera représentatif de l'amplitude
  de celui-ci.
• A la réception, pour retrouver le signal
  original, on filtre les échantillons par un
  filtre "passe-bas" à 4000 Hz.
• Le théorème de Shannon montre qu'on ne peut pas
  reconstitué correctement le signal origine si la
  fréquence d'échantillonnage n'est pas supérieure
  à 2 fois la fréquence supérieure du signal à
  transmettre.Pour la trame MIC la fréquence
  d'échantillonnage Fe est de 8000 Hz. Fe gt 2
  Fmax

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• ECHANTILLONNAGE
• Fe gt 2fs le signal peut être reconstitué
• Fe lt 2fs le signal ne peut être reconstitué (
  pas assez d'échantillons )

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• QUANTIFICATION
• L'échantillonnage d'un signal BF consiste en une
  modulation d'un peigne d'impulsions par le signal
  BF.Le résultat est une modulation d'amplitude de
  l'impulsion par le signal encore appelée PAM
  (Pulse Amplitude Modulation).Nous pouvons
  transmettre ces impulsions modulées en amplitude
  mais elles seraient très sensibles aux bruits et
  distorsions.Pour reconstituer le signal à la
  réception, il n'est pas indispensable de
  transmettre directement ces impulsions. Il suffit
  de transmettre une information caractérisant
  l'amplitude de chacune d'entre elles.Pour cette
  raison, nous quantifions le signal en faisant
  correspondre à chaque amplitude d'échantillon,
  l'amplitude la plus voisine d'une suite discrète
  et finie d'amplitudes "étalons" appelées
  "niveaux".C'est la valeur de ces niveaux qui, à
  l'émission, après codage, sera transmise en
  ligne.Chaque niveau de l'échelle de
  quantification est caractérisé par un numéro
  binaire.

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V

• QUANTIFICATION ( suite )

128 plages
4
milieu de la plage
3
2
1
plage
0
-0
-1
-2
-3
-4
128 plages
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• QUANTIFICATION ( suite )
• A chaque plage comprise entre 2 niveaux
  correspond un numéro.C'est un mot codé en
  BINAIRE.
• Pour le MIC, les échantillons sont codés par des
  mots de 8 bits.On dispose donc de 256 plages,
  soit 256 mots de 8 bits.Il y a 128 plages de
  niveaux positifs et 128 plages de niveaux
  négatifs.
• A chaque échantillon situé dans une plage, est
  associé un mot binaire correspondant au numéro de
  la plage.Cette information est transmise et à la
  réception, le mot binaire reçu est reconverti en
  une impulsion dont le niveau correspond au milieu
  de la plage correspondante.
• L'erreur de quantification (différence entre
  niveau réel de l'échantillon et le milieu de la
  plage correspondante) est d'autant plus faible
  que nombre de plages est grand.

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• QUANTIFICATION ( suite )

S / B Signal / Bruit
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• QUANTIFICATION ( suite )
• Le nombre de niveaux étant limité, il existe un
  Vmax et un - V max.Une impulsion de niveau
  supérieur à ces valeurs est écrétée.
• Dans une quantification dite linéaire, la largeur
  des plages est identique pour tous les niveaux.
• Dans une quantification non linéaire, la largeur
  des plages est variable selon le niveau du
  signal.Une quantification non linéaire
  correspond à une compression du signal.
• Pour une bonne transmission, il faut que le
  rapport signal / bruit soit indépendant du niveau
  du signal (même qualité aux signaux faibles
  qu'aux niveaux forts)Pour les niveaux faibles,
  le bruit de quantification B doit être plus petit
  que pour les niveaux forts, donc la largeur des
  plages est plus petite.On utilise une échelle de
  quantification logarithmique qui correspond à la
  courbe de sensibilité de l'oreille et maintien un
  rapport S/B presque constant.

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N de plage en décimal

• ECHELLE DE QUANTIFICATION ( partie positive )

128
112
96
80
64
48
32
16
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0
1
1/2
1/4
1/8
1/16
1 Vmax 3 072 mV
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• QUANTIFICATION ( suite )
• Sur chaque segment est affectée une
  quantification linéaire (16 niveaux).
• La largeur des plages double d'un segment au
  suivant.
• Pour l'ensemble des niveaux (positifs et
  négatifs) on dispose de 16 segments.
• La courbe logarithmique est approximée par des
  SEGMENTS DE DROITE.
• Chaque segment est divisé en 16 plages, soit au
  total 256 plages.

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• CODAGE
• Constitution du mot binaire.Un mot binaire de 8
  bits, correspondant à une plage du signal, est
  constitué ainsi
• Le bit S est le bit de signe ( "1" pour tension
  positive )Les bits A, B, C représente le numéro
  de segment de droiteLes bits W, X, Y, Z
  indiquent la plage parmi les 16 plages possibles
  sur le segment de droite sélectionné.Le mot 1 1
  0 0 1 0 1 0 représente une impulsion positive de
  la plage 10 du segment 4.

LSB 1 MSB 8
S A B C W X Y Z
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• MULTIPLEXAGE
• La trame MIC est conçue pour transmettre
  simultanément 30 voies téléphoniques, en
  utilisant les temps libres entre deux
  échantillonnages successifs d'une voie pour
  intercaler les échantillons des autres voies.
• Chaque voie est échantillonnée à - 8 kHz soit
  toutes les 125 microsecondes - chaque
  échantillon est codé par mot de 8 bits - chaque
  voie transmet donc un débit de 64 kbps.
• Bien que la trame ait été conçue pour transmettre
  30 voie téléphoniques numérisées, les voies BF
  peuvent être remplacées par des voies de données
  à 64 kbps.
• L'assemblage des mots binaires entre 2
  échantillons successifs d'une même voie forme la
  trame.Chaque voie dispose dans la trame d'un
  intervalle de temps correspondant à 8bits (en
  abrégé IT).

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• MULTIPLEXAGE ( suite )
• Constitution de la trame.Dans une trame nous
  avons 30 IT d'information ou 30 mots de 8 bits à
  transmettre en 125 microsecondes.

8 bits
8 bits
8 bits
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• ORGANISATION DE LA TRAME
• Organisation de la trameA la réception, pour
  diriger sur chaque voie les mots qui lui
  appartiennent, il est indispensable de posséder
  une référence à cet effet, un intervalle de
  temps supplémentaire placé en début de chaque
  trame ( IT 0 ) permet de transmettre un mot de
  Verrouillage de Trame ( VT ).Une communication
  téléphonique ne se conçoit pas sans
  signalisation.Un IT supplémentaire de
  signalisation est placé au milieu de la trame (
  IT 16 ).Finalement la trame contient 32 IT de 8
  bits chacun pour une durée de 125
  microsecondes.Le débit numérique est donc de 32
  voies à 64 kbps soit 2 048 kbps.

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• ORGANISATION DE LA MULTITRAME
• Organisation de la multitrameL'IT 16 de
  signalisation ne comprend que 8 bits pour
  transmettre la signalisation de 30 voies.On
  admet pour la signalisation un rythme plus lent
  que pour les données.L'ensemble de la
  signalisation pour les 30 voies s'effectue sur 16
  trames soit 125 microsecondes x 16 2
  millisecondesCes 16 trames forment la
  multitrame.La répartition se fait de la manière
  suivante - l'IT16 de la trame "0" est le mot
  de Verrouillage de Multi-Trame (VMT)
  indispensable pour la synchronisation des
  signalisations à la réception - 2 à 4 bits par
  IT 16 pour les trames "1 à 15"Si l'on n'utilise
  que 30 bits pour la signalisation (1 bit par
  voie) les 30 autres bits peuvent être utilisés
  pour transmettre de la télégraphie.

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• ORGANISATION DE LA TRAME ( suite )
• L'IT0 possède 2 configurations particulières
  suivant que la trame est paire ou impaire
• IT0 de des trames paires ( 0 , 2 , 4 ... )
• Le bit n1 (RI1) est la Réserve Internationale
  n1, il est mis à "1" si la réserve n'est pas
  utilisée.Les bits n2 à 8 forment le mot de
  Verrouillage de Trame (VT)

LSB 1 MSB 8
RI 1 0 0 1 1 0 1 1
Mot de Verrouillage Trame MVT Mot de Verrouillage Trame MVT Mot de Verrouillage Trame MVT Mot de Verrouillage Trame MVT Mot de Verrouillage Trame MVT Mot de Verrouillage Trame MVT Mot de Verrouillage Trame MVT
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• ORGANISATION DE LA TRAME ( suite )
• L'IT0 possède 2 configurations particulières
  suivant que la trame est paire ou impaire
• IT0 de des trames impaires ( 1 , 3 , 5 ... )
• Le bit n1 ( RI2 ), Réserve Internationale 2, est
  à "1" si réserve non utilisée.Les bits n2 et 6
  sont fixés à "1" pour éviter toute ressemblance
  avec le mot VT.Le bit n3 est utilisé pour
  l'alarme en cas de perte de VT "0" pas
  d'alarme.Le bit n4 est utilisé pour l'alarme
  taux d'erreur "0" erreur lt 10-3Les bits (
  RN ), Réserve Nationale sont à "1" si réserve non
  utilisée.

LSB 1 MSB 8
RI 2 1 A E RN 1 RN RN
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• ORGANISATION DE LA MULTITRAME (suite)
• IT 16 de la trame "0"
• Les bits n1 à 4 forment le mot de
  Verrouillage Multi-Trame ( VMT )Le bit n5,
  Réserve Internationale n3Le bit n6 est utilisé
  pour l'alarme en cas de perte de VMT "0" pas
  d'alarmeLes bits n 7 et 8 sont en réserve

LSB 1 MSB 8
0 0 0 0 RI 3 A R R
Mot de Verrouillage MultiTrame MVMT Mot de Verrouillage MultiTrame MVMT Mot de Verrouillage MultiTrame MVMT Mot de Verrouillage MultiTrame MVMT
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• ORGANISATION DE LA MULTITRAME (suite)
• IT 16 de la trame "n"
• Les bits n1 et 2 forment la signalisation de
  la voie n ( 1 ou 2 bits )Le bit n4 est fixé à
  "1" pour éviter toute ressemblance avec le
  VMTLes bits n5 et 6 forment la signalisation de
  la voie m n15Les bits n 7 et 8 sont en
  réserve ( fixés respectivement à "0" et "1" )

LSB 1 MSB 8
S1n S2n 0 1 S1m S2m 0 1
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ORGANISATION DE LA MULTITRAME (suite)
Info voie 30
IT 0 IT 1 IT 2 - - - - - IT 15 IT 16 IT 17 - - - - - IT 31
Info voie 1
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ORGANISATION DE LA MULTITRAME (suite)
Code correcteur d'erreur CRC4
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
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ORGANISATION DE LA MULTITRAME (suite)
Code correcteur d'erreur CRC4
SMT n
SMT n1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0
R 0 0 1 1 0 1 1
IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0
R 0 0 1 1 0 1 1
IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0
R 0 0 1 1 0 1 1
IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0 IT 0
R 0 0 1 1 0 1 1
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ORGANISATION DE LA MULTITRAME (suite)
Code correcteur d'erreur CRC4
Soit F(x) la fonction polynomiale de la SMT
"n" Soit G(x) X4 X 1 Le CRC 4 est le reste
de la division polynomiale F(x) / G(x) Il est
inséré dans la SMT "n 1"
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Codage HDB3
1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 1




28
Codage HDB3
1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1




29
Codage HDB3
1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1




Bit de viol
30
Codage HDB3
1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0




31
Codage HDB3
1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0




Bit de remplissage
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Codage HDB3
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0




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Codage HDB3
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0




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• Codage HDB3 (suite)
• Définitions
• Bipolaire
• impulsion en ligne en polarité normale
  (alternée) correspondant à un "1" binaire
• Viol
• impulsion en ligne en viol de bipolarité (de même
  signe que l'impulsion en ligne précédente)
  correspondant au quatrième "0" d'une séquence
  de quatre "0" consécutifs
• Remplissage
• impulsion en ligne de remplissage en bipolarité
  normale (alternée) correspondant au premier "0"
  d'une séquence de quatre "0" consécutifs,
  générée pour assurer le viol de polarité
  suivant le signe inverse au viol précédent

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• RESUME
• La transmission numérique des 30 voies MIC
  s'effectue par
• FILTRAGE de chacune des voies pour limiter le
  spectre
• ECHANTILLONNAGE de chacune des voies
• QUANTIFICATION et CODAGE des échantillons
• MULTIPLEXAGE temporel des échantillons codés
• TRANSFERT du signal codé en un signal
  HDB3suppression des composantes continues du
  signal à cause des transfos, transfert sous un
  seul signal des données et du rythme
• Cela nécessite une organisation en
• TRAME pour les voies
• MULTITRAME pour les signalisations

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• TRAITEMENT D'UNE VOIE

Autres voies
Signal numérique tramé
Signal audio
Filtrage 4 kHz
Quantification
Codage
Multiplexage
Voie codée
Signal à spectre borné
Autres voies
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