Réseaux, transmission et traitement des données

Un réseau informatique : qui est relié à quoi ?

Un réseau informatique relie des appareils (ordinateurs, imprimantes, capteurs, smartphones) pour qu'ils échangent des données.

Chaque élément a un rôle :

• le commutateur (switch) relie entre eux les appareils du réseau local et envoie chaque message au bon destinataire ;

• la box (ou le routeur) relie le réseau local à Internet ;

• une adresse IP identifie chaque appareil, comme une adresse postale ;

• un réseau local (LAN) relie des appareils proches (la salle informatique) ; Internet relie des millions de réseaux dans le monde.

Mesurer et calculer une transmission

Les données sont codées en bits (0 ou 1). On les regroupe en octets : $1\ \text{octet} = 8\ \text{bits}$. Attention aux symboles : o pour octet, bit pour bit.

Le débit est la quantité de données transmise par seconde (en Mo/s ou en Mbit/s). Le volume est la quantité de données (en octets). Le lien est simple :

Pour les préfixes : $1\ \text{Mo} = 1\,000\,000\ \text{octets}$ et $1\ \text{ko} = 1\,000\ \text{octets}$.

Partager un débit et estimer des volumes

Le débit d'une connexion est partagé entre les utilisateurs. Si le collège dispose de 500 Mbit/s et que 25 élèves sont connectés, chacun dispose en moyenne de $500 \div 25 = 20$ Mbit/s.

Pour savoir si une vidéo passe sans coupure, on compare le débit disponible au débit nécessaire. Ici, 20 Mbit/s disponibles pour 8 Mbit/s nécessaires : c'est suffisant. Le nombre maximal d'élèves est $500 \div 8 = 62{,}5$, donc 62 élèves (on arrondit à l'entier inférieur : on ne peut pas dépasser la capacité).

Les objets connectés envoient aussi des données, par petits paquets. Il faut estimer le volume sur une journée.

Pour le volume total, on utilise : volume mensuel = volume par jour × 30, puis × nombre de stations. On compare ensuite le résultat à la taille d'une vidéo (par exemple 450 Mo).

Pour réduire le volume, on peut envoyer moins souvent (toutes les 5 minutes plutôt que toutes les 30 s), réduire la taille des paquets, ou n'envoyer que lorsque la mesure change beaucoup. Cela économise aussi de l'énergie et réduit l'impact du numérique.

Pour des classes nombreuses, on peut télécharger la vidéo avant le cours ou utiliser une mémoire cache locale : la vidéo est copiée une fois sur le réseau local, et les élèves ne sollicitent plus la connexion Internet.

Traiter des données dans un tableur

Un capteur envoie des mesures qui s'enregistrent dans un tableur. Pour les exploiter automatiquement, on les structure : une colonne par information (date, jour, valeur), une ligne par mesure.

Avec des colonnes bien définies, le tableur peut trier, filtrer et calculer. Trois indicateurs sont utiles :

• la moyenne : somme des valeurs divisée par leur nombre (fonction MOYENNE du tableur) ;

• le maximum et le minimum (fonctions MAX et MIN) ;

• l'étendue : maximum − minimum.

Une valeur très différente des autres doit faire réfléchir : erreur de capteur, ou cause réelle ? Dans la série 14, 15, 13, 18, 16, 15, 4, 3, 15, 17 de consommation d'une salle, les valeurs 4 et 3 s'expliquent sans doute par un week-end (salle fermée). Pour décrire l'usage normal, on calcule alors la moyenne des seuls jours ouvrés.

Une alerte se code avec une instruction conditionnelle (si… alors… sinon) : si humidité > 55 alors envoyer une alerte, sinon ne rien faire. Sur 45, 47, 52, 60, 58 (en %), seules les mesures de 60 % et de 58 % la déclenchent. Il y a $24 \times 6 = 144$ mesures par jour (6 par heure). En pseudo-code : si humidite > 55 alors alerte sinon rien. On teste chaque mesure avec cette condition : 60 > 55 et 58 > 55 sont vraies, mais 45, 47 et 52 ne le sont pas.

Retour au début : la vidéo ne se coupe pas quand le débit partagé par élève (20 Mbit/s) dépasse le débit nécessaire (8 Mbit/s). Et le capteur du CDI envoie ses mesures par le réseau jusqu'au tableur, où les données structurées sont traitées.

L'essentiel

• Un réseau local relie des appareils proches (commutateur) ; la box ou le routeur le relie à Internet ; chaque appareil a une adresse IP.

• $1\ \text{octet} = 8\ \text{bits}$ ; durée = volume ÷ débit, avec la même unité pour les deux.

• Le débit est partagé entre les utilisateurs : on le compare au débit nécessaire.

• Un objet connecté envoie des paquets : on calcule le volume par jour puis par mois, et on le réduit en envoyant moins souvent.

• Des données structurées (une colonne par information) se traitent dans un tableur : moyenne, maximum, minimum, étendue.