Fiche de révision : Pilotage d’instruments en réseau

📋 Plan du Cours

1. Objectifs et programme du cours
2. Réseaux locaux et topologies
3. Supports et équipements Ethernet
4. Adressage IPv4 et sous-réseaux
5. Réseaux privés et services réseau
6. Protocoles, ports et messagerie
7. WiFi et réseaux sans fil
8. Instrumentation et bus GPIB
9. Commandes et pilotage SCPI
10. Réseaux de capteurs sans fil
11. Architecture des nœuds capteurs
12. Contraintes et optimisation énergétique

📖 1. Objectifs et programme du cours

★ À maîtriser

• Le cours vise à apprendre à piloter un appareil de mesure, à traiter des données expérimentales lors d’un essai et à automatiser un essai.

Compléments

• En première année, les étudiants abordent les algorithmes de base, le codage en VB et LabVIEW ainsi que les cartes d’acquisition ; en deuxième année, ils étudient les réseaux informatiques et les réseaux de capteurs.

📖 2. Réseaux locaux et topologies

🔑 Notions clés & Définitions

• Réseau informatique : Ensemble de machines reliées entre elles, notamment des ordinateurs, des imprimantes, des appareils de mesure et des automates.
• Ethernet : Protocole de réseau local fondé sur la commutation de paquets et permettant de relier plusieurs machines, notamment par des câbles à paires torsadées.

★ À maîtriser

📌 Un LAN est un réseau local, tandis qu’un WAN couvre une zone étendue.

Compléments

• Le débit standard indiqué pour la structure Ethernet est de 100 Mbit/s à 1 Gbit/s.

• Dans une topologie en bus, les machines sont reliées successivement par un câble coaxial muni d’une terminaison à chaque extrémité pour éviter les réflexions parasites.

• La topologie en bus est limitée à 10 Mbit/s et peut provoquer des collisions de paquets sur le câble.

💡 Astuce mémo

LAN local, WAN étendu

📖 3. Supports et équipements Ethernet

🔑 Notions clés & Définitions

• Switch : Dispositif qui crée un réseau Ethernet local et dirige les données vers la machine destinataire, contrairement à un hub qui les fait transiter par toutes les machines.
• Fibre optique : La fibre optique est utilisée pour les longues distances, résiste aux parasites électromagnétiques et radioélectriques et offre un débit supérieur à celui du câble coaxial.

★ À maîtriser

📌 Un câble droit relie un ordinateur à un switch, tandis qu’un câble croisé relie deux ordinateurs ou deux switches.

Compléments

• Un câble à paires torsadées maintient une distance régulière entre les conducteurs afin de limiter les réflexions aux raccords et en bout de ligne, ainsi que la diaphonie due aux interférences.

📖 4. Adressage IPv4 et sous-réseaux

🔑 Notions clés & Définitions

• Adresse IP : Numéro d’identification attribué de façon permanente ou provisoire à chaque appareil d’un réseau.
• Masque de sous-réseau : Masque qui sépare les parties réseau et hôte d’une adresse IP ; un ET logique bit à bit entre l’adresse et le masque donne l’adresse du réseau.

★ À maîtriser

• IPv4 utilise des adresses de 32 bits, soit 4 octets, tandis qu’IPv6 utilise des adresses de 128 bits, soit 16 octets ; le cours indique qu’IPv4 est alors la version la plus utilisée.

Compléments

• En adressage classful, la classe A correspond à un premier octet de 1 à 126, la classe B de 128 à 191, la classe C de 192 à 223, la classe D de 224 à 239 et la classe E de 240 à 255.

• L’adresse 127.0.0.0 est réservée aux communications en boucle locale.

• Avec l’adresse 192.168.212.134 et le masque 255.255.255.0, l’adresse du réseau obtenue par ET logique est 192.168.212.0.

📖 5. Réseaux privés et services réseau

🔑 Notions clés & Définitions

• Passerelle : Dispositif reliant deux réseaux informatiques de types différents, par exemple un réseau local et Internet.
• Routeur : Équipement qui fait transiter des paquets d’une interface réseau à une autre en assurant leur routage.

★ À maîtriser

• Les plages d’adresses privées citées sont :
  • 10.0.0.0/255.0.0.0
  • 192.168.0.0/255.255.0.0
  • 172.16.0.0/255.240.0.0

📌 Un réseau privé jamais interconnecté à d’autres réseaux peut utiliser n’importe quelle adresse, tandis qu’un réseau privé susceptible d’être interconnecté doit utiliser les plages réservées à cet usage, données dans le document RFC1918.

Compléments

• Le NAT permet à plusieurs ordinateurs d’un réseau privé de partager une adresse publique.

📖 6. Protocoles, ports et messagerie

🔑 Notions clés & Définitions

• Protocole : Ensemble de règles et de procédures standardisées permettant aux processus d’émettre et de recevoir des données sur un réseau.
• DNS : Service qui traduit un nom de domaine en informations associées, notamment en adresse IP.

★ À maîtriser

📌 IP élabore et transporte les paquets sans garantir leur livraison, tandis que TCP gère notamment leur remise en ordre, le multiplexage, le contrôle du flux et l’initialisation et la clôture de la communication.

• Les ports sont codés sur 16 bits, soit 65 536 possibilités ; les ports 0 à 1023 sont reconnus ou réservés, les ports 1024 à 49151 sont enregistrés et les ports 49152 à 65535 sont dynamiques ou privés.

Compléments

• UDP est cité dans le cours comme l’un des deux protocoles de transport à distinguer dans l’étude des communications, avec TCP.

• Les ports courants présentés sont 21 pour FTP, 22 pour SSH, 23 pour Telnet, 25 pour SMTP, 53 pour DNS, 80 pour HTTP et 110 pour POP3.

• Le serveur DHCP attribue automatiquement une adresse IP à l’appareil qui se connecte au réseau ; cette adresse peut changer.

📌 SMTP transfère le courrier d’un client vers un serveur, tandis que POP permet de relever le courrier depuis un hôte différent de celui où le serveur SMTP stocke les messages entrants.

📖 7. WiFi et réseaux sans fil

🔑 Notions clés & Définitions

• WiFi : Norme de réseau sans fil utilisant des ondes radioélectriques et nécessitant des émetteurs-récepteurs WiFi sur les ordinateurs, modems et périphériques concernés.

★ À maîtriser

📌 Un réseau WiFi permet la mobilité et évite le câblage, mais ses transmissions peuvent être écoutées, contrairement à un réseau filaire présenté comme plus difficile à pirater.

Compléments

• Les caractéristiques indiquées pour les normes WiFi sont :
  • 802.11a : 5 GHz, jusqu’à 54 Mbit/s
  • 802.11b : 2,4 GHz, jusqu’à 11 Mbit/s
  • 802.11g : 2,4 GHz, jusqu’à 54 Mbit/s
  • 802.11n : débit théorique jusqu’à 300 Mbit/s
  • 802.11ac : bande comprise entre 5 et 6 GHz

📖 8. Instrumentation et bus GPIB

★ À maîtriser

• Le réseau GPIB accepte au maximum 15 appareils connectés simultanément et une longueur totale de réseau de 20 m, avec une longueur maximale de câble de 4 m entre deux appareils.

Compléments

📌 La transmission série envoie les bits d’un octet les uns après les autres, tandis que la transmission parallèle les envoie simultanément et se dégrade rapidement sur de longues distances en raison des perturbations entre canaux.

• La chronologie du GPIB présentée indique que HP-IB devient IEEE 488 en 1975, qu’IEEE 488.2 est adopté en 1987 et que SCPI est ajouté à IEEE 488.2 en 1990.

• L’adresse GPIB est codée sur 5 bits, ce qui donne 32 valeurs théoriques, mais le bus accepte 31 adresses utilisables de 0 à 30, la dernière étant réservée.

💡 Astuce mémo

HP-IB → IEEE 488 → IEEE 488.2 → SCPI

📖 9. Commandes et pilotage SCPI

🔑 Notions clés & Définitions

• SCPI : Norme définissant un langage de communication avec les instruments, fondé sur un système de messages et indépendant du constructeur et de l’interface de communication.

★ À maîtriser

📌 Une commande SCPI simple exécute une action, tandis qu’une commande de questionnement se termine par le symbole « ? » et demande une information à l’instrument.

Compléments

• Les commandes MEAS:VOLT:DC?, MEAS:RES? et MEAS:FREQ? demandent respectivement une mesure de tension continue, de résistance et de fréquence.

• Les commandes GPIB sont des chaînes de caractères ASCII émises par le PC ou l’instrument et transmises octet par octet.

• La commande système *IDN? demande l’identificateur de l’appareil, *RST le réinitialise et *CLS efface ses mémoires.

• La commande SYST:ERR? permet de récupérer à distance le code de l’erreur enregistrée par l’appareil.

💡 Astuce mémo

Commande : agit ; question : se termine par ?

📖 10. Réseaux de capteurs sans fil

🔑 Notions clés & Définitions

• Réseau de capteurs sans fil : Ensemble de nombreux microcapteurs dispersés dans une zone géographique, interconnectés et capables de mesurer et transmettre des données de manière autonome, directement ou de proche en proche.

★ À maîtriser

• Une passerelle de réseau de capteurs récupère les données des capteurs et les rend disponibles sur le réseau IP.

Compléments

• Les réseaux de capteurs sans fil recueillent notamment des données de température, d’humidité et de luminosité.

• Les réseaux de capteurs sont envisagés pour la surveillance environnementale, industrielle, médicale, agricole, militaire, des transports et des infrastructures.

• Pour surveiller une forêt ou une zone sensible, les capteurs peuvent communiquer par multi-sauts et acheminer les informations jusqu’à des stations de base sans infrastructure de communication préexistante.

📖 11. Architecture des nœuds capteurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Unité d’acquisition : Unité comprenant un capteur qui mesure des paramètres environnementaux et un convertisseur analogique-numérique qui transmet les données numériques à l’unité de traitement.
• Unité de traitement : Unité comprenant un processeur, un système d’exploitation spécifique et deux interfaces reliant l’unité d’acquisition à l’unité de transmission ; elle reçoit les données mesurées et les envoie à l’unité de transmission.
• Unité de transmission : Unité assurant l’émission et la réception des données par un support de communication radio.

★ À maîtriser

• Un nœud capteur comprend trois unités :
  • une unité d’acquisition
  • une unité de traitement
  • une unité de transmission sans fil

Compléments

• Les caractéristiques et limites indiquées pour les capteurs sans fil sont :
  • une taille réduite
  • des ressources de calcul limitées
  • une autonomie énergétique réduite
  • une faible portée de communication
  • un faible débit

💡 Astuce mémo

Acquisition → traitement → transmission

📖 12. Contraintes et optimisation énergétique

★ À maîtriser

• Après leur déploiement, les capteurs sont considérés comme autonomes et leur durée de vie est limitée par celle de leur batterie.

Compléments

• La mobilité des capteurs peut modifier continuellement la topologie du réseau et impose des protocoles de routage adaptés et économes.

• Les réseaux de capteurs partagent avec les réseaux Ethernet des problématiques de sécurité, d’accès au support, de collisions et de contrôle d’erreurs.

• Selon le cours, augmenter la puissance de correction d’erreur diminue le taux d’erreur, mais augmente la probabilité de collision et la consommation énergétique.

💡 Astuce mémo

Ressources limitées → autonomie et routage économes