Généralités sur les liaisons informatiques
Liaison série versus parallèle
On parle de liaison série W lorsque les données binaires sont transmises l'une après l'autre sur le médium .
Par opposition, on parle de liaison parallèle W lorsque plusieurs données binaires formant un mot – typiquement, un, deux, quatre, ou huit octets – sont transmises simultanément.
A priori intéressante en termes de performances en débit, la technologie des liaisons parallèles souffre de trop d'inconvénients (encombrement, complexité des connecteurs, coût, limites de longueur) pour pouvoir être employée dans les réseaux informatiques.
En fait, la technologie des liaisons parallèles a été un temps utilisée pour certaines liaisons entre un poste de travail et ses périphériques (typiquement, une imprimante). Toutefois, depuis plus d'une décennie, elle a totalement été remplacée par celle des liaisons séries.
Les liaisons parallèles restent employées dans les architectures matérielles à petite échelle : sur les cartes mères des ordinateurs (bus CPU mémoire) et dans les circuits intégrés, ainsi que pour certains dispositifs électroniques embarqués (afficheur à led, écran, caméra).
Liaison synchrone versus asynchrone
On parle de liaison synchrone W entre des machines lorsque ces dernières cadencent les transmissions de données avec le même signal d'horloge.
Par opposition, on parle de liaison asynchrone W entre des machines lorsque ces dernières cadencent les transmissions de données avec chacune leur propre signal d'horloge.
Pour mettre en œuvre une liaison synchrone, il est indispensable de partager un signal d'horloge sur le médium. Typiquement, ce signal est généré par la machine maître (celle qui initie la transmission) et véhiculé sur un conducteur dédié – fil noté par exemple SCK pour serial clock.
La mobilisation d'un conducteur dédié est évidemment un inconvénient en terme de . En règle générale, les liaisons synchrones sont mises en œuvre sur de faibles distances (quelques mètres).
Pour mettre en œuvre une liaison asynchrone, les machines doivent obligatoirement régler leur horloge à la même fréquence, sinon il y aurait immédiatement un engorgement à la réception sur la machine adoptant la fréquence la plus faible.
Toutefois, les imperfections dans les circuits électriques oscillants qui génèrent les signaux d'horloge font qu'en pratique, il existe toujours une petite différence de fréquence entre deux horloges distinctes. Il en résulte à la longue un décalage temporel qui doit être régulièrement corrigé par des étapes de synchronisation – typiquement, l'émission d'un bit de start. Ces étapes sont évidemment un inconvénient en termes de débit.
Rappels de théorie du signal
Mathématiquement, tout signal périodique de fréquence f, peut se décomposer en une somme – éventuellement infinie – de composantes sinusoïdales. C'est ce qu'on appelle une décomposition en série de Fourier W. Dans une telle décomposition :
- la fréquence f du signal est qualifiée de fondamentale – ou harmonique de rang 1 – car elle est la composante de plus grande amplitude ;
- les fréquences des autres composantes sont des multiples de f et sont appelées harmoniques de rang n – le coefficient n étant le facteur multiplicatif les reliant à f.
Dans les réseaux de distribution électrique en tension alternative, les harmoniques de rang supérieur à 1 sont nuisibles et doivent parfois être filtrées.
Mais dans les liaisons de données des réseaux informatiques, au contraire, les harmoniques sont nécessaires à la qualité des signaux.
Dans le cas d'un signal carré – constituant typique d'un signal numérique de données – avec un front montant à l'origine, la décomposition en série de Fourier est une somme infinie d'harmoniques impaires et d'amplitudes décroissantes avec la fréquence (cf. la figure ci‑contre).
Pour une bonne qualité de signal, on peut considérer que les harmoniques de rang 3 et 5 sont indispensables.
Dans le cas d'un signal numérique de données, typiquement non périodique et mais constitué d'une succession de fronts montants et descendants, la décomposition en série de Fourier est beaucoup plus complexe : l'amplitude des harmoniques varie dans le temps.
Néanmoins, on peut identifier comme fréquence fondamentale celle correspondant au débit de transmission.