On a pu aborder précédemment les relations entre couches, protocoles, entités et services. On a pu voir comment une entité utilise les services d'une couche de plus bas niveau pour communiquer via un protocole avec une entité homologue. Cette relation entre ces différents éléments reste vraie jusqu'à la couche physique.

Au niveau de la couche physique, le système communicant devra transporter de l'information à un autre système communicant en codant cette information au travers un signal: c'est ce que nous présentons ici.

Il existe une grande variété de supports physiques. Parmi ceux-ci on trouvera des supports non tangibles comme le support hertzien qui est utilisé dans les réseaux sans fils ou satellitaires.

Ci-dessous par exemple un point d'accès sans fil utilisé dans un réseau Wifi.

On trouve également des supports tangibles, tels que les supports optiques comme la fibre ainsi que les supports métalliques tels que le câble coaxial ou la paire torsadée.

Ces supports sont connectés à un équipement terminal (un système communiquant) via un connecteur permettant de coupler le support physique au système communicant.

Une définition populaire de l’information est « quelque chose de nouveau, de différent ». Afin de transporter une information entre un émetteur et un récepteur sur un support physique, il faut donc faire varier quelque chose : un signal circulant entre les deux.

On peut comprendre intuitivement que la fréquence de de variation du signal a une influence sur la capacité de transmission entre deux systèmes.

Cette capacité de transmission se mesure généralement en terme de bande passante mesurée en hertz.

Celle-ci mesure l’intervalle de fréquence dans lequel l’émetteur peut émettre un signal qui sera compréhensible par le récepteur (par exemple, dans le cadre de communications entre deux personnes, la bande passante est de l’ordre de 3000 Hz ; la voix humaine pouvant être émise dans la bande de fréquence environ comprise entre 50 Hz et 3000 Hz).

Cette capacité dépend du support physique lui-même, de sa nature, de sa longueur, ainsi que des capacités de l’émetteur et du récepteur.

Il a été démontré que la bande passante, et le débit en bit/s pouvant être atteint par des communications pour un type de codage donné, et dans un environnement donné, sont proportionnels. On trouvera fréquemment ces deux quantités utilisées l’une pour l’autre.

Comparons par exemple deux supports physiques dans un même environnement.

• L’un, A, pour lequel la bande de fréquence utilisable est comprise entre 300 et 3300Hz.
• L’autre, B, pour lequel la bande de fréquence est comprise entre 25700 et 27000 Hz.

Lequel des deux aura la capacité de transmission la plus importante ?

Ce sera avec A, puisque pour A, la bande passante sera de 3300 – 300 = 3000 Hz alors que pour B, elle sera de 27000 - 25700 = 1300 Hz.

Une première façon que l'on peut employer pour faire varier le signal entre l'émetteur et le récepteur est de travailler sur son amplitude, sa tension.

Ainsi on peut imaginer que l'émetteur encode une valeur binaire '0' par un signal de base amplitude pendant une certaine période et traduise une valeur binaire '1' au travers d'une tension de signal forte pendant une période de même durée.

Imaginons maintenant la situation dans laquelle l’émetteur veux émettre une série consécutive de ‘1’ comme illustré ci-dessous.

Si les horloges de l’émetteur et du récepteur ne sont pas parfaitement synchrones une situation d'erreur pourrait se produire dans laquelle le un nombre de ‘1’ évalués par le récepteur pourrait être différent du nombre de '1' émis.

Dans l'exemple ci-dessus les 6 ‘1’ transmis sont compris comme 7 ‘1’ par le récepteur.

Une telle condition de synchronisation des horloges sur des systèmes communicants distants est difficile à atteindre en pratique.

Une façon de régler le problème est d'essayer de coder dans le signal envoyé par l'émetteur à la fois les valeurs binaires et également son horloge.

Un signal alternatif peut coder à la fois la valeur binaire et l’horloge. Celui-ci permet au récepteur de définir des périodes de mesure.

Le codage Manchester est un exemple de signal de ce type utilisé dans les premières versions d’Ethernet. Dans celui-ci, une transition se produit à chaque période d’horloge. Une transition du signal d’une valeur haute à une valeur basse représente un ‘1’ binaire et une transition inverse un ‘0’ binaire.

Au delà d’une distance de l’ordre de quelques centaines de mètres l’utilisation de ce type de signaux «carrés» n’est plus possible ceux-ci étant trop détériorés.

Au delà d'une certaine distance, on est alors amené à moduler le signal c'est-à-dire à coder l’information binaire en un signal de forme sinusoïdale périodique en faisant varier ses caractéristiques.

Avec un signal de ce type on peut également jouer sur l’amplitude pour coder les ‘0’ et les ‘1’ en utilisant une forte amplitude pour la valeur ‘1’ et une faible amplitude pour la valeur ‘0’.

On peut également faire varier la fréquence du signal c'est-à-dire le nombre de variation du signal par période de mesure en codant par exemple un ‘1’ par une alternance lente et un ‘0’ par une alternance plus rapide.

Enfin on peut également faire varier la phase du signal, c'est-à-dire créer ou pas un décalage du signal en début de période de mesure afin de coder un ‘1’ ou un ‘0’.

Il est également possible de combiner ses différentes techniques afin de pouvoir transmettre de manière simultanée plusieurs bits par période.

• Pour transmettre de l'information entre un émetteur et un récepteur, on fait varier un signal circulant sur un support physique reliant les deux;
• Il existe une grande variété de supports physiques;
• En fonction : du support physique, de environnement, de la distance entre émetteur et récepteur on peut être amené a utiliser plusieurs formes de signaux et modes de variation.

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