Ecole Supérieure Multinationale des TélécommunicationsDakar-Sénégal

Mémoire de fin de formation pour l’obtention du diplôme de :Ingénieur des Travaux de Télécommunications

Option : TechniqueSpécialité : Transmission

Thème :

Présenté et soutenu par : Sous la direction de : Sidwagnan Cheick M. Zan Liu Wang Abdramane Ouangraoua Ingénieur Microwave

à ZTE Corporation

ETUDE ET MISE EN PLACE D’UN RESEAU DE TRANSMISSION PAR FAISCEAU HERTZIEN POUR UN RESEAU CDMA : CAS DE ZTE CORPORATION

Promotion : 2006 - 2008

DEDICACE REMERCIEMENTS INTRODUCTION…………………………………………………………………....1

Première partie : Généralité sur la transmission par onde radioélectrique

I /-Définition des faisceaux hertziens…………………………………………………..3II/-Les antennes………………………………………………………………….............9

1-Caractéristiques d’une antenne…………………………………………………...……..92-Défauts de propagation………………………………………………………………...123-Bilan de liaison…………………………………………………………………….…..14

Deuxième partie : Technologie CDMA

I/-Evolution des réseaux 3G…………………………………………………………....17II/-Définition et principe de fonctionnement du CDMA……………………………..19

1- Définition et variantes du CDMA…………………………………………….202- Principe de fonctionnement du CDMA……………………………………....23

III/-Avantages et Services offerts……………………………………………………...25

Troisième partie : Réseau de transport par FH (cas de ZTE)I/-Structure générale du réseau (Etude du préalable)………………………………..29II/-Ingénierie de déploiement et Equipements utilisés ……………………………....34

1-Ingénierie de déploiement…………………………………………………..…34 2-Equipements utilisés……………………………………………………..……39

III/-Analyse critique du réseau et suggestions………………………………………..43 1-Exemple pratique d’installation du lien Kebemer-Massara Diop…………......43

2-Structure générale du réseau déployé ……………………………………..…..46 3-Cas pratique de simulation logicielle et résultats générés……………………..47 4-Problèmes rencontrés…………………………………………………….…….52

CONCLUSION……………………………………………………………………..53 ANNEXE…………………………………………………………………………….54 BIBLIOGRAPHIE…………………………………………………………………58

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WEBOGRAPHIE…………………………………………………………………….58

Je dédie ce travail à :

Mes parents

M. Adama OUANGRAOUA et Mme OUANGRAOUA née KOMDOMBO Rakieta qui ont fait des sacrifices énormes sur tous les plans afin que je puisse en arriver là. Je leur dédie ce travail en guise de remerciement et de reconnaissance pour toute la confiance qu’ils ont placé en moi. Père !!! Cette éducation, ce courage, cette force, cette lutte permanente que je mène tous les jours sont là des vertus auxquelles je vous dois. Mère !!! Vous m’avez été indispensable dans toutes les épreuves que j’ai eu à surmonter. J’avoue que je n’y serais jamais arrivé si vous ne m’aviez pas aidé à me relever à chaque fois que je tombais. Puisse Dieu tout puissant vous accorder une longue vie et une santé de fer.

Mon neveu, Ouangraoua Ashdine Cheick Omar qui vient de naître.

Mon frère, ma sœur et mes amis à Ouaga

Pour leur soutien moral. Ce sont là des personnes auxquelles je pense souvent et qui me rappellent qu’il ya des gens qui m’aiment dont je n’ai pas le droit de décevoir.

Mes colocataires et amis de Dakar

Pour leur collaboration et avec lesquels j’ai passé les moments difficiles à Dakar. Mes oncles et tantes

Pour leur soutien moral.

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Je remercie très sincèrement :

Dieu pour son assistance dans notre vie, pendant toutes ces années d’études et pour toutes ces bénédictions qu’il nous accorde.

Mes parents pour leur soutien permanent.

M. Ouattara Tahirou le directeur des études de l’ESMT qui s’est toujours montré disponible quand on avait besoin de lui.

M. Way le directeur technique de ZTE corporation.

M. Zan Liu Wang microwave engineer, mon collègue et directeur de mémoire avec lequel j’ai travaillé.

M. Philippe Badji et M. Dominique, le NSS engineer et le BSS engineer pour la formation technique qu’on a reçu au début de notre stage et leur disponibilité tout au long du stage.

Le Docteur Kora Ahmed enseignant à l ’ESMT, pour ses remarques et corrections faites sur ce travail, son suivi et sa disponibilité a notre égard.

M. Zida Bertrand et M. Nana Emanuel pour leur soutien moral.

Mme Ouangraoua Safi et Mme Ouangraoua Ida pour leur soutien moral.

Tout le staff professoral de l’ESMT pour la formation et les conseils qui nous ont été prodigué tout au long de ces années d’études.

Introduction

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Le monde devient de plus en plus mobile. Autant par la multiplicité des supports qui accompagnent l'activité nomade des entités professionnelles à l'échelle planétaire, que par la diversité des applications qui permettent aux utilisateurs de rester connectés en tout lieu et en tout temps, de communiquer, de s'informer, d'échanger de la voix et des données, grâce à la capacité de plus en plus hallucinante des débits. Les technologies de deuxième génération, qualifiées il y a une quinzaine d'années de formidable révolution, ne servent plus que de passerelles vers l'édification de réseaux de télécommunications encore plus puissants, multicanaux et multifonctions. Nous sommes aujourd'hui dans l'ère du multimédia mobile. La 3G, ou technologie de troisième génération, est célébrée comme une révolution, sans doute la plus importante de l'ère du mobile, d’autant plus qu'elle est porteuse de dynamiques nouvelles, de services interactifs et d'applications mobiles qui transforment aussi bien le quotidien des individus que l'environnement professionnel. De la simple mobilité qu'offrait le téléphone portable, le monde des télécommunications enregistre une évolution spectaculaire vers une mobilité interactive de type multimédia. Cet aspect universel, récent et évolutif de la 3G a suscité en nous l’intérêt d’étudier l’aspect déploiement du réseau de transport d’une telle technologie. Cependant la mise en place d’un support pour véhiculer et rendre accessible cette technologie partout sur une localité requiert de la part des ingénieurs une méthodologie bien structurée et des règles d’ingénierie adéquates. Notre objectif est simple et somme toute modeste. Il s’agira dans un premier temps de définir la transmission par faisceau hertzien de façon générale. Ensuite nous étayerons les notions importantes des antennes, indispensables pour toute transmission radioélectrique, puis nous expliciterons le mode de fonctionnement de la technologie d’accès radio CDMA. Et pour finir nous éluciderons un scénario fonctionnel de déploiement du réseau de transport par onde radioélectrique, au miroir de celui sur lequel nous sommes en train de mettre en place en entreprise.

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I/-Définition des faisceaux hertziens

Un faisceau hertzien est un système de transmission de signaux, numériques ou analogiques, entre deux points fixes. Il utilise des ondes radioélectriques très fortement concentrées à l'aide d'antennes directives. La directivité du faisceau est d'autant plus grande que la longueur d'onde utilisée est petite et que la surface de l'antenne émettrice est grande. Le faisceau est un support de type pseudo-4 fils. Les deux sens de transmission sont portés par des fréquences différentes. Pour des raisons de distance et de visibilité, le trajet hertzien entre l'émetteur et le récepteur souvent découpé en plusieurs tronçons, appelés bonds, reliés par des stations relais qui reçoivent, amplifient et réémettent le signal modulé vers la station suivante. Destiné à la mise en œuvre de réseaux de télécommunications le faisceau hertzien numérique s'installe rapidement, offre de grandes capacités de débit. Il est évolutif en fonction des besoins en capacité. Le faisceau hertzien est souvent complémentaire de réseaux de fibre optique pour assurer la continuité de certains points de raccordement. Le faisceau hertzien dispose de point d’accès à la norme G703 et Ethernet. Les débits vont de 2 à 622 Mbps sur des fréquences de 1,5 à 38 GHz. La qualité d’une liaison par

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faisceau hertzien et la disponibilité de la liaison sont les caractéristiques essentielles de ce support.

Structure de l'émission/réception pour les faisceaux hertziens

Figure 1 : Emission /Réception par faisceau hertzien

La modulation en fréquence intermédiaire FI permet de :- simplifier des technologies.- travailler indépendamment de la fréquence porteuse.L'émetteur transpose le signal en hyperfréquence et l'amplifie.Le récepteur amplifie et égalise le signal reçu et le transpose en FI.L’émetteur et récepteur reliés aux antennes par des guides d'ondes ou desCâbles coaxiaux.

Transposition de fréquence

La solution pour transporter un signal à distance consiste à transposer la fréquence du signalde départ : du type K cos (2πF1 t), en utilisant une porteuse de fréquence F0 très élevée.La fréquence de la porteuse est générée à l’aide d’un oscillateur, celui peut contenir habituellement un quartz pour définir F0 avec précision. La transposition de fréquence module le signal à transmettre avec la porteuse, on la représente parfois comme ci-contre. On appelle aussi cette fonction « MELANGEUR » ou « MULTIPLIEUR » en effet, elle revient mathématiquement à multiplier entre eux, les 2 signaux sinusoïdaux injectés sur ses 2 entrées, on utilise alors la propriété de la multiplication en trigonométrie : CosF0 x cosF1 = ½ [cos (F0+F1) + cos (F0-F1)]

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On obtient en sortie du multiplieur un signal ayant 2 composantes, l’une avec la somme desfréquences et l’autre avec la différence. Pour un émetteur, on cherche à élever les fréquences,grâce à un filtre sélectif on ne gardera et transmettra que la composante contenant la fréquencedésirée.An

Dans le cas du récepteur, l’accord de l’antenne est réglé sur FR=F1+F0, on récupère ensuite le signal d’origine (F1) en décalant le signal reçu FR de la fréquence F0 grâce au mélangeur, seule la composante contenant la fréquence F1 est conservée après le mélangeur en utilisant un filtre sélectif centré sur F1.

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Organisation fonctionnelle d’un émetteur-récepteur

La liaison par voie radioélectrique peut se décomposer en 3 parties : l’émetteur, le canal de transmission et le récepteur. Le rôle de l’émetteur est de convertir le message à transmettre sous forme d’un signal électrique modulé et transposé à la fréquence d’émission, puis d’amplifier en puissance et d’émettre sur l’antenne.Quant au récepteur, à partir d’une autre antenne, il devra restituer le message le plus fidèlement possible.

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Figure1.3 : Schéma organisationnel de l’émetteur /Récepteur

•Traduction : permet de convertir un signal (par exemple la voie) en un signal électrique, via un microphone piezzo-électrique par exemple. Inversement, elle convertit un signal électrique en unson via un haut-parleur.

• Traitement : il peut s’agir simplement d’une amplification linéaire, de pré-accentuation (gain variable avec la fréquence). En numérique, il peut s’agir aussi du codage de l’information pour avoir une confidentialité, une sécurité (détection d’erreur) ou pour optimiser la rapidité de la transmission (compression). Par exemple pour la musique, certains logiciels permettent de compresser le son « wave » en MP3, en télévision numérique le codage numérique des couleurs et du son est régi par la norme MPEG2.

• Modulation : elle a pour fonction de transposer l’information sur une porteuse, afin d’occuper un espace fréquentiel réduit pour une bande donnée et de ne pas perturber les voies adjacentes. On module une porteuse sinusoïdale (spectre composé par une raie unique) par le signal transportant l’information. La modulation ayant pour effet de

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reporter le spectre du signal informatif au voisinage d’une fréquence f0 plus élevée située dans un domaine favorable à la propagation. La modulation consiste à faire varier l’un des paramètres de la porteuse f0 , soit l’amplitude, soit la fréquence, soit la phase proportionnellement au signal informatif.

• Canal : Un canal indique le milieu dans lequel se propage le signal. Mais il indique aussi la partie plus ou moins large du spectre occupé. Il peut être désigné par un code (en télévision par exemple), soit par sa fréquence centrale (en radiodiffusion FM). Sa largeur dépend du type d’application, avec 8MHz pour un canal TV, environ 250kHz pour un canal FM et 12,599kHz en téléphonie.

• Démodulation : c’est l’opération qui, à partir du signal modulé reçu du canal de transmission, permet de reconstituer le signal informatif (après traitement).

• Amplificateur (Emetteur-Récepteur) : il a pour fonction d’augmenter le niveau du signal, les amplificateurs les plus courants sont à transistors.

• Filtres : ils ont pour fonction de séparer les signaux utiles des autres, ils sont omniprésents, et à base de condensateurs et de bobines.

• Antenne : c’est une interface entre le milieu dans lequel les ondes se propagent et l’appareil où elles sont guidées. Les antennes pour mobiles sont en général peu directives et parfois « électriquement petites (vis-à-vis de la longueur d’onde). Ces antennes sont fréquemment réalisées en technologie imprimée afin de réduire les coûts de production en série.

Type de liaisons radioélectriques

Réfection par l’ionosphère La communication est bidirectionnelle entre 2 points en vue, chacun équipé d’un émetteur et d’un récepteur, généralement en visibilité. Exceptionnellement, une liaison peut s’établir en utilisant la réflexion et la diffusion par l’ionosphère (haute atmosphère, 70 à 1000 km d’altitude) dans la bande des ondes courtes (3 à 25 MHz).On obtient une liaison transhorizon de très longue portée, mais de faible capacité.

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Figure 1.4 : Réflexion des signaux par l’ionosphère

visibilité directe

Une liaison peut s’établir en visibilité directe entre plusieurs stations placées sur des points hauts.

Figure 1.5: Stations en visibilite direct

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II/- Les antennes

1- Définition et Caractéristiques d’une antenne

Définition

L’antenne est un transformateur d’énergie :A l’émission elle transforme une énergie électrique (v(t), i(t)) fournie par un générateur en énergie électromagnétique (e (p,t), h(p,t)) en tout point P(x,y,z) de l’espace. En particularité, il est intéressant de connaitre cette énergie très loin de l’antenne d’émission.A la réception l’antenne transforme l’énergie électromagnétique caractérisée par le champ électromagnétique autour d’elle (e(t), h(t)) en énergie électrique sur une charge (v(t), i(t)) en générale de 50 Ω représentant l’impédance ramenée des circuits situés en aval.Il ya réciprocité entre le comportement d’une antenne à l’émission et celui à la réception. Cela veut dire principalement que les caractéristiques d’une antenne à la réception peuvent se déduire de celle d’une antenne à l’émission et réciproquement.L’antenne étant un système résonant (onde stationnaire), il faut faire en sorte que l’impédance qu’elle ramène face à la ligne (son impédance d’entrée) soit adaptée à celle-ci. La ligne est alors en onde progressive, toute la puissance est transmise à l’antenne.L’antenne sert alors de transformateur d’impédance entre l’espace libre et la ligne de transmission. La puissance rayonnée ne dépend que de la puissance acceptée et des pertes de l’antenne.

Les principaux caractéristiques d’une antenne

Pour une antenne il ya deux grandes catégories de caractéristiques qui sont soit à mesurer ou à calculer :

Les caractéristiques d’adaptation Pour rayonner de l’énergie l’antenne doit d’abord en avoir accepté le maximum du générateur dans toute la bande de fréquence utile. L’antenne est alors un dipôle électrique (au sens des circuits) qui doit être adapté au générateur.

Les caractéristiques de rayonnement

Lorsque l’antenne a accepté l’énergie du générateur, elle doit la rayonner aux pertes près. La façon de rayonner cette énergie dépend de la valeur des courants induits sur l’antenne. L’antenne devra avoir la capacité de concentrer l’énergie dans des directions voulues. Par exemple pour une liaison point – point, l’antenne devra être très directive ; par contre pour une liaison point - multipoint elle sera de préférence omnidirectionnelle en azimut pour arroser uniformément toutes les antennes réceptrices situées autour d’elles. Le champ électromagnétique émis à grande distance est donc caractéristique par son amplitude de l’énergie envoyée dans chaque direction par l’antenne. Sa phase donnera des renseignements supplémentaires sur les interférences possibles, mais une

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caractéristique importante est sa polarisation, c'est-à-dire la façon dont est orienté dans l’espace le champ électromagnétique.

Gain

C’est le rapport entre la puissance qu'il faudrait fournir à une antenne de référence (antenne isotrope) et celle qu'il suffit de fournir à l'antenne considérée pour produire la même intensité de rayonnement dans une direction donnée (par unité d’angle solide).

Le gain absolu (dans la direction du rayonnement maximum correspondant à l’axe électromagnétique de l'antenne) est défini par :

A eff est la surface équivalente de l’antenne

Figure1.6 : Champ de fort gain d’une antenne

Diagramme de Rayonnement

C’est la variation du gain en fonction de la direction. On appelle directivité le rapport entre la densité de puissance créée dans une direction donnée et la densité de puissance d’une antenne isotrope.

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Figure 1.7 : Le diagramme de rayonnement

La PIRE

Lorsqu’une antenne produit une puissance rayonnée Pe, la densité surfacique de puissance créée dans une direction donnée est le produit du gain dans cette direction par la puissance. Elle peut également être définie par la puissance qu’il faudrait fournir à une antenne ayant un rayonnement isotrope pour produire la même puissance que l’antenne directive dans la direction considérée.

La Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente :PIRE= Pe.Ge

Résistance de rayonnement

La polarisation

La polarisation d’une onde électromagnétique est définie par l’orientation du champ électrique par rapport à la direction de propagation.

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Figure 1.8 : plan de vibration électrique

2- Défauts de propagation La diffraction

Sur le plan économique on a intérêt à ce que les antennes soient les plus basses possibles de la terre, donc à ce que le rayon passe très près du sol. Il faut donc trouver une règle donnant le dégagement minimum nécessaire sur un bon hertzien pour que la diffraction du rayon sur les obstacles éventuels soit négligeable. Les études sur la diffraction montrent que la puissance reçue en espace libre varie en fonction de la distance du rayon à l’obstacle. Pour être sur d’avoir une puissance réception suffisante, on cherche à obtenir un de dégagement du rayon au dessus de l’obstacle de sorte que si M est un Point de l’espace au-dessus de l’obstacle, E et R étant les extrémités du bond. Le dégagement est caractérisé par :EM + MR= ER+ λ/2

La réflexion

Les réflexions sur le sol peuvent être à l’origine des évanouissements Profonds par interférences entre faisceau direct et faisceau réfléchi, lorsqu’ils arrivent en opposition de phase et que le coefficient de réflexion est élevé. C’est notamment le cas sur les eaux calmes miroitantes. La profondeur de l’évanouissement est le rapport exprimé en décibels Entre la puissance reçue calculée à l’espace libre et la puissance reçue au moment de l’évanouissement.

La réfraction

L’établissement d’un projet de faisceaux hertzien nécessite la connaissance de la valeur moyenne et des variations possibles de la courbure des rayons. Des mesures de l’indice de réfraction ont mis en évidence que dans une zone donnée et dans les premières couches atmosphériques, l’indice pouvait souvent être considéré de façon très grossière comme une fonction linéaire de l’altitude.

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Le gradient vertical d’indice varie non seulement en fonction de la localisation mais aussi de façon statistique au cours du temps. Certaines observations statistiques ont permis de retenir que la variation apparente de hauteur d’un obstacle situé à une distance A de l’extrémité d’un bond et B de l’autre extrémité est donnée par la formule suivante :

Dh= (AB) (1-k)/2k

Atténuation par les gaz de l’atmosphère

L’oxygène et la vapeur d’eau absorbent une partie de l’énergie du rayon. Cette absorption est de l’ordre de quelques centièmes de décibels par km pour les fréquences inferieures à 15 GHz. L’absorption croit avec la fréquence. A 20 GHz par exemple l’absorption due à l’oxygène est de 0.02 dB/km, celle due à la vapeur d’eau (7.5g/cm3) est égale à 0.09dB/km et au total on a 0.11dB/km. L’oxygène a une raie d’absorption à 118,74 GHz et une série de raies entre 50 et 70 GHzAu delà de 20Ghz l’absorption croit brutalement car une raie de résonnance de la molécule d’eau existe à 22.23GHz ; Deux autres raies d’absorption pour la vapeur d’eau se présentent aux fréquences de 183,3 GHz et 325,4 GHz.

Atténuation et transpolarisation par les hydrométéores

La transpolarisation ou dépolarisation résulte du mécanisme par lequel une partie de l’énergie rayonnée avec une certaine polarisation se trouve après propagation avec la polarisation orthogonale ; au-delà de 6 GHz, les principaux effets sont produits par les hydrométéores c’est-à-dire par la pluie et les cristaux de glace. En effet, la pluie cause une absorption et une diffusion qui donnent lieu à un affaiblissement qui dépend de l’intensité de la précipitation et de la fréquence. Comme l’intensité des précipitations varie d’un point à un autre en fonction du temps, il résulte que l’onde radioélectrique rencontre des conditions pluviométriques différentes le long du trajet. Les gouttes de pluie ont une forme lenticulaire pendant la chute, leur axe de révolution étant vertical, l’atténuation diffère selon que l’onde est polarisée horizontalement ou verticalement et il se produit un transfert d’énergie d’une polarisation à l’autre qui est appelé transpolarisation.

Les causes d’erreurs

La gigue

On peut définir la gigue comme étant le déplacement d’un signal par rapport à sa position idéale dans le temps. Elle peut être provoquée par les multiplexeurs, les

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régénérateurs ou le dérapage lié à la propagation radioélectrique et aux intempéries notamment les fortes variations de températures.

Le glissement d’horloge C’est un problème de rythme qui se produit à l’interface de deux réseaux pilotés par des horloges différentes.

Le bruit On appelle bruit, toute perturbation affectant un signal. Le bruit dégrade le signal utile et introduit des erreurs. On l’évalue généralement en mesurant le rapport signal sur bruit (S/B ou C/N en anglais).

NB : Les différentes techniques de résolution de ces divers défauts seront détaillées dans la dernière partie de notre travail.

3 -Bilan de liaison

Dans une liaison sans fil, le signal envoyé par l’émetteur est atténué et la fraction arrivant au récepteur est réduite, malgré les gains des antennes et de l’amplificateur. Le signal est donc dégradé. En outre, divers éléments introduisent une puissance de bruit qui va également dégrader les performances. La grandeur intéressante pour l’évaluation de ces performances est le rapport signal à bruit S/N. La probabilité d’erreur sur les symboles binaires reçus doit être raisonnable, compte tenu de l’ensemble des dégradations. L’évaluation du rapport S/N au récepteur se fait à l’aide du bilan de liaison qui recense l’ensemble des dégradations aux divers endroits de la liaison.

Figure1.9: Schéma illustratif des différentes pertes

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Puissance de bruit disponible après l'antenne :

Ou K est la constante de Boltzmann= 1.28 10-23

TA est la température la du bruit globale du récepteur (290K=17 0 ) BN est la bande de Nyquist BN = (1.2* Fréquence) /n Tel que 2n= N, N étant le nombre d’états de phase

Or

On a ainsi un rapport C/N =PR /PB égal a :

On a la puissance réception

suivante :

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I/-Evolution des réseaux 3G A l'origine, un réseau GSM (Global Service for Mobile communications) permettait à une personne, détentrice d'un téléphone et d'un abonnement, de communiquer avec une autre personne sur le même réseau. Les services proposés au début étaient peu nombreux mais au vu de l'intérêt grandissant des utilisateurs pour les télécommunications, les opérateurs téléphoniques ont dû s'adapter. Au bout d'une décennie d'existence, le GSM est arrivé à saturation au regard du nombre de clients raccordés sur ce réseau. D'où la nécessité de passer à d'autres technologies plus fonctionnelles et plus dynamiques.

Sur cette voie, les opérateurs ont tout d'abord proposé le WAP (Wireless Application Protocol) aux consommateurs du mobile, service qui permettait à leurs utilisateurs de se familiariser avec les services de type Internet : consultation de plans de la route, réservation de places au cinéma... Mais très vite, ces services se sont avérés insuffisants, il y a donc eu urgence de migrer vers une nouvelle technologie, en l'occurrence, le GPRS (General Packet Radio Service), par la création de bandes de fréquences supplémentaires permettant ainsi de rajouter des fréquences favorables à une expansion du réseau.

C'est en 1992 que le World Administrative Radio Conférence (WARC) définira les bandes de fréquences à utiliser pour les systèmes mobiles de troisième génération. Réunie au sein de l'IMT2000, l'Union Internationale des Télécommunications (UIT) a définit les spécifications des systèmes applicables à la 3G, dont l'UMTS est l'un des dérivés.

Le concept d'IMT-2000 établi par l'UIT vise à regrouper les propositions faites par les différents organismes de normalisation afin de proposer une définition des normes mondialement applicables dont les objectifs sont les suivants :

supporter les applications multimédias supporter les débits plus élevés par rapport à ceux enregistrés par les normes de

deuxième génération.

permettre d'augmenter la palette de services proposés aux utilisateurs

La technologie 3G implique la convergence de quatre secteurs autrefois séparés, à savoir :

les télécommunications l'Internet

les médias

l'informatique/électronique.

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La notion de « convergence », renvoie à la capacité de différentes plates-formes de transporter des services similaires en permettant l'accès à tout type de contenu et de services de manière indifférenciée quels que soient le terminal, le réseau et l'usage. Alors que dans l'univers analogique, les réseaux étaient conçus et configurés dans leur infrastructure pour donner accès à un certain type d'information, la convergence vient permettre la fusion des domaines autrefois distincts de l'informatique, des télécommunications et de la radiodiffusion.

Cette convergence est à l'origine de création de divers services dont les usages se multiplient à mesure que les technologies évoluent ; de sorte qu'au final, le téléphone portable s'apparente bien plus à une sorte de petit ordinateur de poche. Ces services optionnels payants proposés par les opérateurs ont d'ailleurs bouleversé les habitudes d'utilisations traditionnelles de la téléphonie mobile.

Génération de téléphonie

Norme ou technologies et principaux pays où elle s'applique

Norme ou technologies et principaux pays où elle s'applique

2G GSMEurope, Afrique, Moyen-Orient, Asie, Etats-Unis (minoritaire)

CDMA Etats-Unis (majoritaire)

2,5G GPRS, EDGE Europe, Etats-Unis - -

3G UMTS (ou W-CDMA)

Europe, Japon, Australie

CDMA 2000

Etats-Unis, Amérique latine, Corée du Sud, Thaïlande, Inde Russie...

3,5G HSDPA Europe EV-DV Etats-Unis, Asie

Tableau 1: Les normes utilisées dans le monde

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II/- Définition et principe de fonctionnement du CDMA 1- Définition et variantes du CDMA

Le CDMA est le terme générique qui décrit l’interface air d’un réseau sans fil utilisant la technologie d’accès multiple basée sur le code. En d’autres termes le CDMA, Code Division Multiple Access, en français Accès multiple par répartition en code (AMRC), est un système de codage des transmissions, basé sur la technique d'étalement de spectre. Il permet à plusieurs liaisons numériques d'utiliser simultanément la même fréquence porteuse. Il est appliqué dans les réseaux de téléphonie mobile dans le segment d'accès radio, par plus de 275 opérateurs dans le monde surtout en Asie et en Amérique du nord. Il est aussi utilisé dans les télécommunications spatiales, militaires essentiellement, et dans les systèmes de navigation par satellites comme le GPS, Glonass ou Galileo. Dans le domaine des services mobiles, tous les déploiements CDMA en cours au niveau international utilisent la variante "troisième génération" (3G) de la norme, connue sous le nom de CDMA 2000. Celle-ci permet aux opérateurs de proposer à leurs abonnés notamment des services d'accès à l'internet à haut débit via la technologie Evolution-Data Optimized (EV-DO).

Contraintes pesant sur l'interface radio de la 3G

Les principales contraintes pesant sur le développement de la 3G sont les suivantes :

1) L'interface radio de la 3G doit être conçue pour supporter une large gamme de services différents, services qui requièrent des débits supérieurs à ceux qui sont offerts par les systèmes mobiles de la deuxième génération (GSM, IS-95, PDC, etc.). En ce qui concerne le débit de service, l'objectif est de pouvoir offrir un débit d'information d'au moins 2Mbit /sec, alors que les évolutions actuellement prévues pour les GSM ne permettront de supporter que des débits de l'ordre de 100 kbit/sec.

2) Une seconde contrainte pesant sur les portables de la 3G est ce que l'on désigne en anglais par le nom technique de handover. En effet, le réseau cellulaire de la 3G sera multicouches, c'est-à-dire qu'il se développera par l'interaction entre des macrocellules (de 0,5 à 10 km de rayon) pour la couverture globale, des microcellules (de 50 à 500 mètres) pour les fortes densités de trafic en ville et des picocellules (de 5 à 50 mètres), pour la couverture à l'intérieure des bâtiments. Le changement de cellules (handover) devra se faire de façon transparente, c'est-à-dire sans coupures perceptibles pour l'utilisateur, ni pertes de données.

3) une dernière contrainte pour l'interface radio de la troisième génération est la coexistence de celle-ci avec les systèmes de la deuxième génération, coexistence qui se nomme transopérabilité. En effet, le déploiement en une fois du réseau de la troisième génération exposerait l’investisseur à des frais considérables et compromettrait la réussite financière de l'opération. L'idée est donc de développer progressivement la couverture de

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la 3G, par îlots, en se concentrant d'abord sur les régions à forte densité d'utilisateurs, et de permettre à ces derniers de se servir du réseau 2G dès qu'ils quittent ces nouvelles zones de couverture. Enfin, il apparaît essentiel de préserver les investissements considérables déjà réalisés sur les systèmes de la deuxième génération. L'idée est donc de réaliser des terminaux bimodes GSM/3G à faible coût, de garantir le transfert automatique intercellulaire entre le GSM et la 3G et de prévoir la possibilité d'introduire à terme la 3G dans les bandes de fréquences actuellement utilisées par la 2G. Ainsi la nécessité de réaliser des terminaux bimodes à bas coût impose quelques contraintes sur le choix des paramètres, notamment la largeur des porteuses, qui doivent être multiples de 200 kHz, et sur les débits utilisés, qui doivent pouvoir être dérivés d'une horloge commune avec celle du GSM (13 ou 26 MHz).

Variantes du CDMA

Comme toute technologie le CDMA a évolué progressivement de la manière suivante :

Tableau 2 : Variantes du CDMA

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IS-95A

Cette technologie fut pour la première fois commercialisée en 1995 .Il est connu sous le nom de CDMAone. Il appartient au standard de communication mobile de la seconde génération. Les aspects clés de ce standard sont les suivants :

Il peut supporter jusqu'à 14.4 kbps

IS- 95A est exclusivement pour la commutation de circuit-voix

Il utilise un codeur de canal convolutionnel

La technique de modulation utilisée est le BPSK

IS-95B

L’IS-95B est une version évoluée de l’IS-95A. Il est classé dans les 2.5G Il conserve la couche physique de l’IS-95A mais améliore la couche MAC pour offrir des services à haut débit. Les aspects clés de ce standard sont les suivants :

Les débits théoriques peuvent atteindre 115kbps mais le débit réel généralement obtenu est de l’ordre de 64 kbps.

Des codes Walsh et des séquences PN additionnels permettent au mobile d’être assigne jusqu'à 8 codes canal simultanément pour obtenir un débit plus élève.

Codage de canal convolutionnel

Technique de modulation utilisée BPSK

CDMA2000 1X

La technologie de CDMA 2000 1X supporte à la fois le service de voix et de données au travers d’un canal standard (1X) de CDMA .Elle fournit également beaucoup d’avantages en terme de performance par rapport à d’autres technologies.

D’abord elle fournit jusqu'à deux fois la capacité des systèmes précédents du CDMA, (Avec de plus grands gains encore au dessus de TDMA et de GSM), aidant à s’adapter à la croissance continue des services de voix aussi bien que de nouveaux services sans fil d’internet.

En second lieu, elle fournit des débits maximaux de 307kbps et de 153kbps en bi directionnel, sans sacrifier la capacité de voix pour des possibilités de données.

Le débit théorique supporté est de 307kbps mais le débit réel obtenu est de 144kbps

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L’introduction de Q-PCH (Quick Paging Common Channel), le canal de pagination rapide permet au mobile d’être renseigné sur le besoin de superviser le FCCCH (Forward Common Control Channel), le canal de contrôle commun descendant, et le paging du canal pour augmenter l’autonomie de la batterie.

IL eut l’introduction de configuration radio. Les paramètres tels que le débit, les techniques de modulation et le taux d’étalement caractérisent les formats de transmission.

Les bits de contrôle d’erreurs (Quality and Erasure Indicator Bits : QIB and EIB) sur le canal de contrôle de puissance descendant. Ceci renseigne la BS des trames erronées ou perdues au niveau de la station mobile pour qu’elles soient retransmises.

Techniques de codage utilisées : Convolution et codage turbo

Technique de modulation utilisée est le QPSK

Le CDMA 2000 3X

IL offre des débits de 2Mbps et utilise trois standards avec des canaux de 1.25 Mhz.

Il utilise la technique de codage convolutionnel ou turbo

Technique de modulation utilisée QPSK

Le CDMA 1X EV-DO

1X EV-DO veut dire 1X RTT Evolution for high speed integrated Data Optimized. La norme consiste à utiliser un réseau IP pour fournir un moyen ultra rapide d’assurer divers services de transmission de données. Pour ceux qui veulent des services à haut débit ou de données de capacité plus élevée, une version dite optimisation de données appelée 1X EV-DO de CDMA 2000 fournit des débits optimaux de plus de 2 Mbps avec une sortie moyenne de plus de 700 kbps, comparables aux services de câble DSL et suffisamment rapide pour supporter même les applications exigeantes telles que les téléchargements vidéo et les dossiers volumineux. Enfin il fournit des services de données de l’ordre du méga-octet pour les plus bas coûts, un facteur de plus en plus important pendant que l’utilisation sans fil d’internet se développe au niveau des populations de masse.

Il supporte jusqu'à 2.4Mbps (en release 0)

Il supporte jusqu'à 3.1Mbps (release A)

Pas de backward compatibility avec le CDMA 2000

Il inclut deux modes interopérables : un mode intègre 1X optimise pour la voix et le débit du support, et le mode 1X EV optimise pour des accès haut débit aux données et a l’internet

Il offre des débits adaptés conformément aux conditions du canal

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Modulation et codage adaptatif

Sélection radio via la diversité

Utilise plusieurs formats de modulation (QPSK, 8- PSK, 16QAM, 64QAM).

Le CDMA 1X EV-DV

1X RTT Evolution for high- speed integrated Data and Voice. Cette technologie de 3.5G permet d’avoir la voix et de hauts débits de données sur la même porteuse.Il est compatible avec le CDMA 2000 1X et offre des débits de 3.1 Mbps de paquets de données.

2- Principe de fonctionnement du CDMA

Pour la téléphonie mobile, trois techniques sont envisageables pour faire passer plusieurs canaux sur la même fréquence porteuse : le multiplexage temporel (AMRT, en anglais TDMA), le multiplexage de fréquence (AMRF, en anglais FDMA) et le multiplexage par code (AMRC, en anglais CDMA).

Développé dans les années 1980 pour les communications par satellite, le CDMA consiste à « étaler le spectre » au moyen d'un code alloué à chaque communication. Le récepteur utilise ce même code pour démoduler le signal qu'il reçoit et extraire l'information utile. Le code lui-même ne transporte aucune information. Ainsi les utilisateurs peuvent communiquer simultanément dans une même bande de fréquence. La distinction entre les différents utilisateurs s'effectue alors grâce à un code qui leur est attribué et connu exclusivement par l'émetteur et le récepteur. L'opération nécessite d'importantes capacités de calcul, donc des composants plus coûteux pour les terminaux grand public. En revanche, les opérateurs ont recours au CDMA pour les liaisons par satellite de leur réseau fixe.

Le principe d’étalement de spectre ("spread spectrum")

L’idée est de transformer un signal en bande relativement étroite en un signal qui a l’apparence d’un bruit sur une bande large. Pour transmettre un débit d’informations données, deux paramètres sont ajustables : la largeur spectrale et le rapport de puissance signal/bruit (S/N) en application de l'équation de C. Shannon:

Capacité maximum en b/s= w log2 (1+S/N)= 1.44 ln (1+S/N) où S/N: puissance du signal/puissance du bruit et w la bande passante. Il existe deux manières d'étaler le spectre : Séquence directe DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum): chaque bit d'information est remplacé par une série de bits, que nous appellerons code; cette série est extraite d'une séquence pseudo-aléatoire. Imaginons un débit R de 10 kbit/s nécessitant une bande passante de 10 KHz. En remplaçant chaque bit par son code (disons 10 bits par

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code), on multiplie le débit transmis par 10, ce qui donne 100 kbit/s. Le fait de transmettre 10 fois plus vite élargit donc le spectre transmis dans un rapport 10. Concrètement, on augmente le débit des transmissions, mais le débit d'informations utiles est inchangé après décodage.

Évasion ou Saut de fréquence (frequency hopping): on utilise N fréquences pour une communication. Le choix des fréquences se fait selon un modèle prédéfini à l'avance (afin de permettre au récepteur de récupérer la communication). On dit que le FH est lent si l'on change de fréquence après l'envoi de plusieurs symboles, ou rapide si l'on change de fréquences durant l'envoi d'un symbole. Ainsi la fréquence de la porteuse est changée M fois pendant la durée d’un bit de message. On obtient donc un spectre étalé en modulant le signal avec une séquence connue sous le nom de séquence pseudo aléatoire ayant une apparence de bruit, en remplacement de chaque bit de message. Le signal étalé (spectralement) doit apparaître comme du bruit, en particulier pour les autres transmissions éventuelles utilisant le même spectre étalé. Ceci permet aussi de cacher=crypter le message d'où son utilisation ancienne par les militaires. En réception on calcule la corrélation du signal avec une réplique du code émetteur (la séquence pseudo-aléatoire : pnt for pseudo noise), ce qui permet de régénérer les bits de message selon sa valeur : positive (=>1), négative (=>-1) ou nulle (mauvais code).

Le contrôle de puissance

Le contrôle de puissance permet d’optimiser la capacité. Il veille à ce que chaque utilisateur émette avec une certaine puissance ou un rapport signal sur bruit suffisant pour garantir un taux d’erreurs fixes par trame(FRE : Frame Rate Error). On distingue deux types de contrôle de puissance :

Le contrôle de puissance en boucle ouverte pour lequel la puissance d’émission du mobile est déterminée par la puissance du signal pilote reçu

Le contrôle de puissance en boucle fermée permet à la station de base de contrôler le niveau de puissance du mobile via la qualité de l’information reçue.

Le contrôle de puissance permet de résoudre dans le système CDMA les deux problèmes suivants :

Le problème de proche ou loin : l’usager proche de la BTS bloquera l’usager loin de la BTS.

La limitation par l’interférence : la capacité du système est liée à son propre bruit.

La gestion de la mobilité

Le système CDMA permet la mobilité grâce aux 3 moyens suivants : L’enregistrement qui permet de localiser le terminale mobile Le handoff qui assure la continuité du service entre cellules adjacentes. Le roaming qui permet d’assurer la continuité du service entre différents

réseaux ou des fournisseurs de services différents.

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Le handoff Les handoff entre cellules se font lorsque le mobile a du trafic. Le mobile en déplacement dans le réseau continue à rechercher de nouvelles cellules. Il maintient donc les pilotes actifs (active set), l’ensemble des pilotes non actifs mais potentiellement modulable (candidate set), l’ensemble des pilotes non actif ni candidat susceptible d’être ajoute (Neighbors set), et le reste (remaining set). Il existe plusieurs types de handoff : Le hard handoff et le Soft/Softer handoff .

Soft/Softer handoff C’est le transfert intercellulaire Soft, c’est le processus d’établissement d’un lien avec un secteur voisin avant de couper le lien avec le secteur en service (courant) Le softer handoff c’est également un transfert intercellulaire, il est comme le soft handoff sauf qu’il ne se déroule qu’entre des secteurs appartenant à la même BTS. Les avantages du soft handoff sont les suivants :

- Il ya établissement du lien avant la rupture- Les deux cellules ont la même fréquence- Il réduit le nombre d’appels perdus- Il augmente la capacité globale- Il permet de réduire la puissance d’émission du mobile- La qualité de la voix est améliorée à la bordure des cellules

Le hard handoff

Le hard handoff se déroule quand deux secteurs ne sont pas synchronisés ou ne sont pas sur la même fréquence. Il ya interruption dans la communication de voix et de données mais celle-ci est de courte durée et n’affecte pas la communication. Il ya donc une rupture avant rétablissement du lien .c’est un handoff entre des fréquences différentes, non synchroniser ou des cellules disjointes contrôlées par différents BSCs.

III/- Avantages et Services offerts Avantages

Les avantages du CDMA par rapport aux technologies précédentes sont nombreux ; entre autres nous pouvons énumérer :

Une plus grande capacité ; en effet il ya une plus grande bande passante permettant ainsi l’introduction d’une nouvelle gamme d’application.

De meilleures performances face aux trajets multiples grâce à la diversité

Une plus faible puissance d’émission= une plus grande durée d’autonomie des batteries.

Possibilité du Soft handoff

Possibilité du haut débit

Il combat également l’interférence d’accès multiple

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Services offerts

Les clients du prochain siècle emporteront avec eux un ou plusieurs terminaux leur permettant d'avoir accès à toutes sortes de services. Ainsi:

Le téléphone mobile: A ce sujet, les prédictions les plus optimistes ont cours dans les milieux financiers. Ainsi, vers 2010, le trafic écoulé par les terminaux radios devrait égaler celui des téléphones filaires. Il est à noter que l'Europe reste une des régions du monde où le taux de pénétration de la téléphonie mobile est le plus élevé, avec des pays comme la Finlande et l'Italie où ce taux tourne autour de 50% de la population.

Le visiophone de poche: Sans doute l'une des plus spectaculaires innovations de la 3G. Les terminaux portables de la 3G seront dotés d'une sorte de mini-écran de télévision permettant de voir l'interlocuteur avec lequel on dialogue. Il est à noter qu'une telle avancée technologique, devra s'accompagner d'un changement de comportement du consommateur qui ne coule pas de source: la protection de la vie privée risque d'être au moins en un premier temps menacée par la plus grande difficulté de mentir quant à l'endroit d'où l'on appelle ou d'où l'on est appelé, ou par la nécessité de se justifier auprès de son interlocuteur de son refus de passer en mode visuel. Il n'est pas impossible de penser que cette nouvelle fonction rencontrera beaucoup d'hostilité dans un premier temps chez les consommateurs, et qu'elle sera même systématiquement "boudée", au moins pour un temps par une partie de ceux-ci. Dans la même lignée, on mentionnera la possibilité de faire des vidéos-conférences, c'est-à-dire d'entretenir des conversations avec plusieurs interlocuteurs à la fois et de les visionner en même temps sur le petit écran de télévision.

Le communicateur personnel pour gérer son agenda, qui ne sera qu'une extension de services déjà offert par certaines technologies et ayant déjà rencontré auprès du public un assez beau succès (certains téléphones portables ayant cette fonction déjà incorporée, et autres agendas de poche électronique).

Messagerie et fax rapide : Ces fonctions existent déjà sur certains téléphones portables de la deuxième génération. La vitesse d'émission et de réception des informations a simplement été perfectionnée.

Accès à l'Intranet: Ici nous touchons à une innovation majeure de la 3G: la possibilité pour un utilisateur, à un point quelconque du globe de rester en liaison avec le réseau informatique de la société pour laquelle il travaille. Néanmoins, une telle innovation, aussi révolutionnaire qu'elle soit, ne sera pas sans comporter des risques au niveau de la protection des données: on sait toute la difficulté des grandes sociétés actuelles de se protéger contre l'intrusion inopinée des "hackers" sur son réseau: un tel service, en multipliant considérablement le nombre de points d'accès au réseau, n'offrira que plus de failles à la détermination des pirates de l'informatique. Certes une telle innovation

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donnera très certainement une impulsion considérable au développement du marché de la sécurité informatique, mais aucun système n'est absolument inviolable et la confidentialité de la vie des affaires risque de payer un lourd tribu.

Accès à Internet: A nouveau nous touchons ici un atout essentiel (et peut-être même le plus important) pour le développement, tant auprès du grand public que du public professionnel, du marché de la 3G. Un tel service n'est pas absolument nouveau sur le marché des téléphones portables; ainsi la firme Nokia a déjà mis sur le marché depuis quelques années un téléphone portable de deuxième génération offrant un tel service. Mais ici la différence essentielle sera dans la rapidité et le débit nettement augmenté de transmission des données. Pourtant il faut à nouveau souligner qu'il existe actuellement des technologies qui permettent de maximiser le débit de transmission des données jusqu'à 300 kbit/s pour GPRS (General Packet Radio Services) et 500 kbit/sec pour EDGE. Certes, la 3G vise à des débits de 2Mbit/sec mais il est à noter que, dans l'état actuel des choses, de tels débits ne peuvent être atteints que dans des environnements dits "intérieurs et extérieurs de courte portée" et pour une vitesse de déplacement de l'utilisateur inférieure à 10 km/h, ce qui semble a priori exclure leur utilisation dans les transports urbains (et donc restreindre considérablement le marché).

Le marché des jeux ordinateurs sera également visé par les promoteurs des portables de la 3G. Il s'agit ici de la possibilité de télécharger des jeux sur le portable mais aussi de jouer en réseau avec des utilisateurs se trouvant à n'importe quel point de la terre, le tout en temps réel. Néanmoins, il faut souligner que de telles performances sont déjà offertes par les PC fixes avec liaison Internet. Il se peut que le coût d'utilisation d'un tel service soit tel qu'il décourage au moins pendant un temps les utilisateurs de se livrer à de telles activités à partir de leur poste mobile.

Citons également deux exemples d'applications commerciales très concrètes: ainsi la possibilité d'acheter des tickets de cinéma sans devoir faire la file, ou encore la possibilité de commander des articles lors de l'organisation d'évènements sportifs. Il est certain qu'un nombre quasi infini de possibilités existent pour les investisseurs ayant de l'imagination. On sent que cette technologie porte en elle le germe d'une multiplication exponentielle de la distribution.

Mentionnons également la possibilité de télécharger des images depuis Internet et de les visionner sur le petit écran du terminal mobile (technologie déjà bien développée à partir des PC fixes reliés à Internet et connue sous le nom de "pay-per-view").

Citons encore pour mémoire divers services appelés à connaître un développement considérable au travers de cette nouvelle technologie. Ainsi la télémédecine, ou possibilité pour le corps médical de poser un premier diagnostique sans devoir assumer une présence physique auprès du patient. Pensons aussi à l'aide à la localisation ainsi qu'à l'information et le guidage routier: il n'est pas interdit de penser à ce sujet que dans un avenir assez proche la technologie développée sous le label GPS (Global Positionning System) sera intégré aux services offerts par la 3G. Citons enfin la réception de reportages, la télésurveillance, l'information …

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Le portable de la troisième génération deviendra donc un véritable bureau mobile, pour peu que les obstacles mentionnés plus haut soient en partie au moins contournés.

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I/- Structure générale du réseau (Etude du préalable) Notre étude globale permettra d’avoir un aperçu sur tout le cœur du réseau et portera principalement sur la partie de réseau installée par ZTE. Ainsi dans cette partie, nous présenterons globalement le réseau et nous donnerons une brève définition des grands blocs fonctionnels du réseau.

1- Les grands blocs fonctionnels du cœur du réseau 2G / 3G

Les réseaux 2G et 3G du CDMA se différencient à quelques différences près ; la différence fondamentale est la séparation au niveau du réseau 3G d’une part des équipements de gestion de la parole et des données (MGW), et d’autre part des équipements pour la gestion du réseau (MSCe). Les équipements utilisés sont ainsi illustrés dans le schéma ci-dessous :

Figure 3 : Equipements du cœur du réseau 2G et 3G

Le MGW (Media Gateway)

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Basé sur une architecture tout en IP, le ZXC 10 MGW (propriétaire de ZTE) a adopté un design séparant le canal des medias à celui du contrôle. Il permet d’implémenter une grande capacité de commutation modulaire et offre un processus de routage flexible. Le MGW permet également un processus de traitement de la puissance avec une grande précision. Il permet la conversion du flux de la voix entre la 2eme et la 3eme génération du CDMA 2000 et entre l’opérateur mobile et l’operateur de téléphonie fixe PTSN (Public Telephone Swichting Node) pour l’interconnexion entre la voix et les services multimédia. Le MWG permet l’intégration du MRFP (Media Resource Functional Processor), un multi processeur qui en collaboration avec le MSCe permettent d’implémenter la vidéoconférence multisession. En outre il est muni de nombreuses interfaces externes standards lui permettant de se connecter facilement avec un grand nombre d’équipements et peut facilement être reconfiguré afin d’être réceptif aux besoins de plusieurs applications. En somme le ZXC 10 MGW exécute les fonctions suivantes : L’accès aux canaux et la commutation : En effet il supporte les flux de transport de

type TDM et IP et permet l’interconnexion entre les deux types de Protocoles.

Le contrôle de la surcharge : le MGW participe au contrôle et à la mise en disponibilité du support de transmission et assure également la modification des attributs du canal.

L’interconnexion : le MGW peut s’interconnecter avec le réseau de signalisation SS7, le réseau IP et le réseau de téléphonie fixe PSTN

L’intégration du SGW (Signaling gateway) : en effet il implémente les fonctions de signalisation, permet la conversion du SS7 en signalisation IP et le redistribue aux autres éléments du réseau lors du traitement d’appel.

L’intégration du MRFP : permettant au MGW d’implémenter de nombreuses applications.

Le traitement de la voix et des données : ainsi il permet l’implémentation de fonctions diversifiées de codage de la parole. Il possède des interfaces pour la réception et la transmission du signal optique.

La gestion du réseau : La fonction de gestion du réseau inclut la configuration statique et dynamique, l’alarme, la mesure, la signalisation et le service d’observation.

Le MSCe (Mobil switching Center emulator)

Le MSCe est un ensemble d’entités fonctionnelles logiques. Il permet la gestion de la mobilité et assure la fonction de contrôle de puissance, les connexions, le VLR et d’autres fonctions de service. C’est la principale ressource qui permet le control des appels et des données à temps réel.

Le ZXC 10 MSCe possède les fonctions suivantes : La fonction de gestion de la mobilité : Il permet la mise à jour de localisation des

utilisateurs du 2G et du 3G, la gestion de la mobilité et des algorithmes

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d’authentification et de cryptage ainsi que la conversion mutuelle de données entre les 2 réseaux.

La fonction d’appel de base : Il prend en charge les multiples fonctions d’appels entre utilisateurs mobiles d’une part, d’autre part entre utilisateurs mobiles et les utilisateurs du fixe.

La fonction de handoff : Il assure le handoff et la relocalisation des abonnés dans le système 2G et 3G et entre le système 2G et 3G.

La fonction de gestion des données et des sms : les sms entrant et sortant sont contrôlés.

La fonction de services supplémentaires : le MSCe assure une pléiade de fonctions supplémentaires telles que les appels en attente, les restrictions d’appel

La fonction de taxation et de localisation : il assure la gestion de l’outil gestion du réseau intelligent, le service prépayé, le VPN etc.…

Le HLRe (Home Location Register emulator)

Le ZXC 10 HLRe est la base de données centrale du système de télécommunication mobile CDMA 3G. Au HLR traditionnel de la 2G, une interface de signalisation IP a été ajoutée au HLRe permettant la gestion des utilisateurs de la voix et ceux des données. Il contient les attributs des abonnés, gère les données des abonnés et les échanges de signalisations SS7/IP avec les autres entités fonctionnelles. En outre il complète le système de gestion de la maintenance et l’attribution de services aux abonnés. Le système possède les fonctions suivantes : la gestion de la performance du réseau, la gestion de la sécurité, l’observation du trafic, la gestion de la configuration des besoins des abonnés, la gestion des fautes et des différentes versions susceptibles d’être installés ultérieurement. Le HLRe a une grande capacité de gestion des abonnés et un processus de commutation avancé ; en effet il permet la gestion de près de 6 millions d’utilisateurs mobiles.

Le SCPe (Single Control Point emulator) : Il offre une interface de signalisation IP. Il traite également la fonction de control d’appel et la demande des services à valeur ajoutée des abonnés lors de l’abonnement de ceux-ci. Il interagit avec les autres entités fonctionnelles pour obtenir les informations requises du processus des appels et des services logiques en cours d’utilisation. En somme il interagit directement avec le réseau intelligent.

Le SGW (Signaling Gateway) : Il permet la conversion entre la signalisation SS7 et celle basée sur IP. Il garantit en effet l’intégration de services de différents réseaux. Il peut être intégré au système MSCe ou au MGW. Le transfert de signalisation est effectué entre le MSCe et les réseaux de téléphonie fixes ou mobiles.

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Figure 3.1: Relation entre le réseau téléphonique et le réseau de signalisation

Le PDSN (Packet and Data Switched Network) : c’est le réseau de données relié à internet. Il contient tous les équipements et les infrastructures nécessaires permettant d’accéder à internet.

Le MRFP (Media Resource Functional Processor) : Il peut être intégré au MSCe. Ensemble ils permettent d’offrir une multitude de services

Le HA : C’est un équipement servant d’interconnexion avec d’autres réseaux de type IP.

2- Les interfaces entre les différents équipements

Les interfaces entre les équipements 3G sont nombreuses. Le cœur du réseau 3G assure l’interfaçage vers le BSS 3G et BSS 2G.

Figure 3.2 : Schéma illustratif des différentes interfaces

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Il existe deux types d’interfaces permettant le dialogue entre les différents équipements, celles utilisées pour le trafic (voix et données) et celles utilisées pour le control et les échanges d’informations avec l’organe de control, le MSCe.

Tableau 3: Description des rôles des interfaces et protocoles utilisés

II /- Ingénierie de déploiement et Equipements utilisés1- Ingénierie de déploiement

Afin que le réseau de transport soit déployé dans les règles de l’art, bon nombres de paramètres sont à prendre en compte. Aussi les règles d’ingénierie de déploiement d’artères de télécommunication par faisceau hertzien doivent également être respectées.

Détermination des fréquences et des débits

La détermination des fréquences est une opération fondamentale dans la transmission par faisceaux hertziens. La stabilité de la liaison va en dépendre.

Interface Type

Interface name

Description Protocol

Control (controle)

A1 BSC (2G) ó MSCe BSSAP

A1p BSC (3G) ó MSCe BSSAP

xx MSCe ó MRFP H.248

39 MSCe ó MGW H.248

zz MSCe ó MSCe SIP-T&MAP

13 MSCe ó PSTN ISUP/TUP

14 MSCe ó IS41 Network

MAP

Bearer (Traffic)

A2 BSC (2G) ó MGW G.711(64kbps PCM Voice)

A2p BSC (3G) ó MGW RTP

yy MGW ó MGW RTP

34 MGW ó PSTN G.711(64kbps PCM Voice)

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En fonction de la distance à couvrir et des conditions du milieu, un choix judicieux de fréquences sera effectué afin de garantir une bonne qualité de communication. Ce choix est aussi fonction du débit (besoin) et des conditions de propagation.Le tableau ci-dessous récapitule les longueurs de bonds possibles ainsi que le diamètre des antennes en fonctions des fréquences sélectionnées.

BANDES DE FREQUENCES DIAMETRE ANTENNES LONGUEUR DES BONDS

4 – 11 GHZ 2m Moyenne 50 Km (à 7GHZ)

13 - 15 GHZ 1,80 m 15 à 60 Km (moyenne 25 Km)

15 – 18 GHZ 1,80 m 7km à 25Km (moyenne 15km)

18 – 26 GHZ 0.60 m 0.5 à 10 km (moyenne 3km)

Bande 38 GHZ 0.30m 0.5 à 6Km (moyenne 2Km)

Tableau 4 : Bandes de fréquences généralement utilisées

En générale, les basses fréquences (2 à 8 GHZ) sont réservées pour le haut débit. Les hautes fréquences quant à elles sont utilisées pour le bas débit. En général, si l’on doit déployer du 4E1, 16E1 ou 32E1 on se limite aux liaisons légères PDH car faciles à déployer avec des antennes de faible diamètre. Les fréquences utilisées dans ce cas sont de l’ordre de 13GHZ, 15GHZ, 23GHZ…En effet, plus on monte en fréquence, alors plus la longueur des bonds diminue. C’est ce que l’on peut observer sur le tableau précédent.

Détermination du nombre de bonds

Les critères de qualité de liaison FH sont conditionnés par les caractéristiques des bonds radioélectriques entre stations et par celles des antennes utilisées. En fonction de la

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distance séparant les deux points que l’on veut relier, un choix optimal du nombre de bonds sera effectué. Ici, deux cas de figure sont à prendre en compte :

Cas d’une liaison à un bond Dans ce cas précis la distance entre les deux sites ne devra pas excéder la portée maximale des équipements. Dans la pratique, la distance ne devra pas excéder 40Km afin de maintenir une certaine stabilité de la liaison. Si les deux sites sont donc assez rapprochés, alors un seul bond sera utilisé.

Cas d’une liaison à plusieurs Bonds Si les deux points à connecter sont assez éloignés alors une liaison à plusieurs bonds sera utilisée. Ceci afin d’éviter que les distances entre les différentes antennes excèdent la portée maximale exigée. S’il advient que les conditions de terrain ou alors les réalités de déploiement nécessitent un contournement d’obstacle, alors plusieurs bonds pourront également être utilisés.

Choix des sites En première analyse on peut admettre que le choix des sites consiste à réunir les extrémités de la liaison par une série de bonds en visibilité optique. Il va de soit que sous réserve des conditions locales d’installation, le nombre de bonds doit être minimal et que les points susceptibles d’être utilisés pour l’implantation d’une station relai sont en générale les points les plus hauts de la région.

Le choix des sites prend donc en compte les éléments suivants :

Les points les plus hauts

Figure 3.3 : Utilisation d’une station relai sur un point haut

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L’accessibilité du site

En effet on ne peut transporter et déployer des équipements télécoms dans une zone montagneuse par exemple. Une zone sur laquelle il est impossible de créer un accès routier pour parvenir au sommet. Il faudra alors penser aux autres sites potentiels retenus à proximité.

La proximité des lignes haute tension

Il est indispensable de respecter la distance minimale requise à respecter quant on est à proximité des lignes d’énergie haute tension.

La détermination des points peut naturellement être effectuée sur le terrain, mais il est en générale plus commode de procéder de la façon suivante :

Une pré-étude cartographique permettant de définir la zone des points utilisables et des points apparemment les mieux adaptés.

La sélection de deux ou trois points au maximum à la suite d’une reconnaissance sur le terrain

Une étude complète des tracés correspondant aux deux ou trois points retenus.

Figure 3.4 : Zone d’emplacement de l’antenne relai (Cas d’une liaison avec 1 relai) S’agissant d’une liaison à un relai sur la carte on trace 2 cercles de centre A et B et de rayon égal à la portée maximale des équipements envisagés. La partie commune aux deux cercles définit approximativement la zone des points susceptibles d’être utilisés pour l’implantation d’une station relai.

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Figure 3.5 : Zone d’emplacement de l’antenne relai (Cas d’une liaison avec deux relais)

Dans le cas d’une station à deux relai, la zone des points utilisables du relai 1 dépend de la position du relai 2 et inversement. En pratique on cherchera l’emplacement du relai 1 dans la partie commune au cercle de centre A et de rayon égal à la portée normale des équipements et au cercle de rayon double centre en D. on opèrera de la même façon pour le relai 2 en s’assurant que la distance entre eux est inferieure à la portée normale des équipements. Calcul du bilan de liaison (marge et taux de disponibilité) et génération du profile

de la liaison

Il s’agit du calcul qui permet de déterminer le niveau de puissance à la réception. Il est la sommation de la puissance émise PE et de tous les gains et pertes rencontrés jusqu’au récepteur. Il doit être tel que le niveau du signal reçu soit supérieur au seuil de réception signal. Cette somme donnera le niveau reçu par le récepteur et indiquera la marge entre ce niveau et le niveau minimum pour obtenir un certain taux d’erreur binaire.

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Figure 3.6: Schéma illustratif du bilan de liaison

Reconnaissance du site ou Survey

Elle a pour but de vérifier les contraintes électromagnétiques (autres faisceaux) et physiques (énergie, pilonnes, tours, bâtiments).Il peut nécessiter la présence de plusieurs intervenants ; notamment le fournisseur avec éventuellement une équipe de l’opérateur et le propriétaire du site. Ainsi il faudra :

Identifier les caractéristiques du site, Etablir un schéma d’installation et de disposition des équipements, Recenser les équipements de connexion nécessaires, identifier les passages de

câbles, … Etablir les besoins d’environnement, Identifier les moyens d’accès et d’installation, Coordination entre les intervenants lors de l’installation.

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Revenir en modifiant le cahier de charge (de réalisation) avec les nouvelles valeurs obtenues grâce au Survey si nécessaire.

2- Equipements utilisés

Bon nombre d’équipements sont utilisés pour la mise en œuvre du réseau faisceau hertzien. Dans le cadre de notre projet, les équipements utilisés sont les suivants.

Les tours (tower)

Les tours utilisées ont une structure architecturale en acier. Elles sont utilisées pour établir les liens microwave. Elles permettent la transmission des données par l’émission et la réception grâce aux antennes. Quand elles sont installées dans les règles de l’art elles permettent d’accroitre la vitesse et la qualité de transmission des signaux. La tour de ZTE est composée du corps de la tour, de la plateforme de gestion, de l’échelle, du système de protection contre la foudre, le système d’avertissement pour la navigation aérienne, les chemins de cables, l’ancrage aux verrous et les tiges de fixation des antennes.Il faut noter que toute la ferraille en acier devrait auparavant lors de sa fabrication être galvanisée a chaud afin qu’ils puissent résister aux éléments érosifs comme la rouille, le vent marin et la forte chaleur.

Figure 3.7 : La tour de ZTE avec ses différentes composantes

Le shelter

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Le shelter de ZTE encore appelé ZXC AB shelter est une armoire composée du corps en acier précédemment galvaniser et traiter au polyuréthane. Il comprend également des accessoires, du système d’alimentation, du système de contrôle de la température qui est composé de climatiseurs ou de ventilateurs et d’une unité de contrôle ; et de l’écran de surveillance de l’environnement qui permet la détection de forte température, de smog et d’inondation. Les accessoires du shelter permettent de faciliter l’installation des équipements et la protection des câbles. Ce sont : l’extincteur, le câble treuil, les conduits de câbles et les fils de mise à la terre. Il possède également un système de protection contre les incendies qui permet le déclenchement automatique de l’extincteur en cas d’incendie.

Figure 3.8 : le shelter Le système d’alimentation

Le système d’alimentation sert à alimenter les BTS et les antennes ou qu’elles soient dans le réseau. Ainsi plusieures sources d’alimentation peuvent être utilisées ; ce sont le courant en provenance du power supply (générateur électrique) et des batteries situées au main Switch, les groupes électrogènes et les panneaux solaires.

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Figure 3.9 : Générateur, ZXDU 68 power system

L’ODU/ IDU : Pasolink (Outdoor unit / Indoor unit)

L’ODU utilisé pour l’installation des liaisons microwave dans le cadre de notre projet s’appelle Pasolink. Il est utilisé pour la transmission de données à des fréquences comprises entre 7 et 38 GHz. L’ODU est physiquement constitué des sections suivantes :

La section d’émission : elle permet le traitement du signal en fréquence intermédiaire (FI) reçu de l’IDU, en respectant tout le processus de traitement du signal détaillé dans la 2eme partie. Il en ressort donc le signal émission FE que l’antenne est chargée de transmettre.

La section de réception : Le signal réception FR venant de l’antenne passe par l’ODU qui effectue l’opération inverse. Il convertit le signal reçu en signal intermédiaire (FI) et transmet ce signal à l’IDU.

L’alarme et la section de contrôle : En effet les circuits de détection d’alarme sont reliés au processeur de l’ODU .Celui ci est donc chargé en cas de détection d’erreurs, de les envoyer a l’IDU.

Le couplage de l’ODU à l’antenne est assuré par un guide d’onde quand il s’agit d’une configuration Indoor/Outdoor. Ces liaisons ont l’avantage d’être moins chères et les antennes plus légères. Certaines liaisons haut débit (STM1, 2STM1, 3STM1 ,4 STM1) peuvent également être dans cette configuration. L’inconvénient d’une telle configuration est la limitation de la capacité. La configuration full Indoor est utilisée pour les liaisons hauts débits (STM1 et plus). L’ODU est intégré à l’IDU et ce bloc indoor est relié à l’antenne par un guide d’onde.

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Figure3.10 : Vue externe de L’ODU figure 3.11: Vue externe de l’IDU

III /- Analyse critique du réseau et suggestions

1- Exemple pratique d’installation du lien Kebemer-Massara Diop

Kebemer et Massara Diop sont deux régions distinctes entre lesquelles nous souhaiterions installer deux sites microwaves. Cet exemple permettra d’avoir un aperçu des méthodes et calculs utilisés pour l’installation des différents sites à travers tout le Sénégal. A partir de données telles que la bande de fréquence, la position des antennes par rapport à l’azimut, la distance séparant les deux antennes et les aléas climatiques, nous ressortirons, à l’aide du calcul du bilan de liaison et du logiciel de simulation le rayon direct entre les deux antennes en regard de sorte que celui-ci soit bien au dessus du premier ellipsoïde de Fresnel.

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Kebemer Massara Diop

D =15, 37 Km H1 =43,05m H2 =43,39m

Données à utiliser

H2H1D= 15,37 Km

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Calcul du bilan de liaison

Le bilan de liaison permet de calculer la puissance reçue par l’antenne réceptrice afin de s’assurer que celle-ci soit supérieure à la puissance seuil de réception de cette antenne.

Puissance de l’émetteur (Pe)=27 DBmGain de l’antenne émission (Ge)=31,40 DBiAtténuation de transmission (Pt)=2DBAtténuation atmosphérique (α)=134,26 DBmGain de l’antenne de réception(Gr)=37,40 DBi

Puissance reçue (Massara Diop) = Pe + Ge+ Gr - (α+Pt) = -40,63 DBmAinsi l’introduction des données (la distance entre les antennes, la fréquence, le seuil de réception de l’antenne, les paramètres de conditions climatiques) dans Pathloss permet de générer ce résultat.

Résultat final généré

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Ainsi cette figure montre le rayon direct entre les antennes en regard. Ce rayon étant bien au dessus du premier ellipsoïde de Fresnel. Le dimensionnement pourrait se faire après consultation des données de la planification afin de déterminer le débit à utiliser entre les deux sites.Dans notre cas le débit alloue pour cette liaison a été de 2 STM1. Ce débit est assez important car nos deux sites constituent des relais ente deux grandes villes que sont St Louis et Thiès.

2 - Structure générale du réseau déployé

Le cœur du réseau CDMA2000 se présente comme suit :

Figure3.12: Structure générale du réseau déployé

En effet le réseau décrit précédemment est ainsi éclaté comme le montre le schéma ci-dessus. Le réseau est subdivisé en deux portions car il est piloté et déployé par 2 équipementiers différents ZTE et Huawei.

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Ainsi pour couvrir tout le Sénégal, il sera déployé 5 BSCs (Base Station Controller) dans les régions de Dakar, Thiès, Kaolack, Tambacounda et Touba. Ces BSCs seront reliés a 5 MGWs, chacun d’eux ayant des liens avec le backbone du réseau IP et avec l’un des 2 MSCe installés a Dakar. Les organes principaux de commande, les 2 MSCe ont en outre des liens avec la principale base de données le HLRe, les divers serveurs d’application (PHR, DAS, DAC, PDS), le réseau intelligent (STP-NPBD) et avec le GMGW (Gateway MGW) permettant au réseau de se connecter aux autres réseaux mobiles et fixe.Le réseau internet permettra l’accès à internet grâce aux entités fonctionnelles PDSN (Packet and Data Switched Network) et au serveur AAA (Authentication, Autorization, Accounting). Il faudra noter également la présence de l’OMC au main Switch (Opération and Maintenance Center) qui permettra d’effectuer toutes les opérations de maintenance, de debugging sur les nouvelles applications à implémenter ultérieurement. Ce centre de maintenance permettra aussi, lors de l’ajout d’équipements pour l’implémentation de certains services à valeur ajoutée spécifiques de valider l’installation logicielle et leurs connexions avec le reste du réseau. L’OMC permet les configurations techniques des équipements du core network installer. Il permet en outre d’avoir une vue globale du réseau grâce aux moniteurs de surveillance et aux indicateurs d’alarme qui sont en relation avec les mini écrans et les alarmes de surveillance que protègent les shelters installés à coté des sites stratégiques du réseau.

3- Cas pratique de simulation logicielle et résultats générés

Dans le cadre de la mise en place du réseau de transport FH, l’utilisation d’un outil de simulation microwave est indispensable.Nous avons utilisé pour le déploiement des lignes de transport un outil de simulation très puissant dénommé Pathloss. C’est un outil microwave complet qui à partir de certains paramètres d’entrée, ressort des valeurs exploitables, calcule le débit total des interférences que l’on peut avoir, trace des courbes de trajet de faisceaux des liaisons et simule des designs de réseaux.

Avant la présentation des résultats exploitables obtenus avec Pathloss, nous vous proposons d’abord une brève présentation de l’outil et ses différents paramètres à prendre en compte.

Présentation de pathloss Les applications proposées par pathloss sont nombreuses et très diversifiées. Nous vous proposons une brève description de ces applications :

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Le sommaire (Summary) :c’est le module de démarrage par défaut. Il permet l’affichage des principaux paramètres entrant des différents sites, les données et les applications optionnelles. Le module sommaire constitue l’interface entre les autres modules et la base de données des différents sites. Le calcul des interférences en utilisant la base de données des sites est effectué dans cette interface.

Figure3.13 : Le sommaire et ses différents champs

Les données du terrain (terrain data) : ce module permet de créer, d’éditer manuellement une table de valeur ou une base de données de terrain.

La hauteur des antennes (antenna heights) : Le module hauteur des antennes permet de calculer la hauteur des antennes qui satisfont à un certain nombre de critères.

La feuille de route (worksheet) : Deux formats de feuille de route sont disponibles, un pour les Faisceaux hertziens et l’autre pour la télévision. ce module figure dans les applications du module sommaire. Il permet de détailler les données entrant pour les équipements et les paramètres de conduits nécessaires pour les calculs de transmission. La feuille de route Microwave permet de calculer la précision de la propagation multitrajets et l’atténuation due à la pluie.

La diffraction (diffraction) : le module diffraction est utilisé pour calculer la perte sur les canaux de transmission (dispersion du signal) causée par la diffraction et la couche atmosphérique qu’est la troposphère. Il fournit les résultats sur la hauteur des antennes, la fréquence et le facteur K servant à calculer le rayon fictif de la terre.

La réflexion (reflection) : le module réflexion analyse les effets d’une réflexion quelconque sur un circuit. Cette analyse ne s’effectue que lorsque l’utilisateur définit la zone de transmission comme une zone regorgeant de cours d’eau ou de surface miroitantes.

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Les multi -trajets (multipath) : Il utilise les tracées techniques des rayons pour déterminer les caractéristiques de réflexion d’un conduit n’utilisant ni un indice de réfraction constant, ni un indice de réfraction non constant.

L’impression du profil (print profile) : plusieurs formats pour l’impression est disponible dans ce module. Il permet de ressortir le profil de la liaison avec les légendes correspondantes.

La vue du réseau sur la carte (network map grip) : ce module fournit une représentation graphique des sites et de tout le réseau. Toute liaison sur le réseau possède un insigne de référence sur le fichier de donnée pathloss. Les calculs des interférences internes au système sont réalisés dans ce module. La représentation de la carte est également disponible dans le sous module des interférences FH et dans le module de couverture de région.

La couverture (coverage) : L’affichage de la couverture de la région est détaillé dans ce module. Ces résultats peuvent aussi être obtenus à travers le module vue du réseau sur la carte.

L’ellipsoïde de Fresnel : le premier ellipsoïde de Fresnel est indispensable. Il nous permet de voir que les rayons directs entre antennes en regard ne percutent pas une élévation quelconque.

Figure3.14 : Rubrique de la zone de référence de Fresnel

La configuration des antennes : c’est également un paramètre important dans la mesure il faudra définir la fonction des antennes d’un bond. Il s’agira de choisir entre les différentes fonctions d’antenne ci-dessous :

TR : L’antenne est utilisée pour émettre et recevoirTX : L’antenne est utilisée pour émettre uniquementRX : L’antenne est utilisée pour recevoir uniquementDR : L’antenne reçoit uniquement mais sur un site dans lequel on a prévu une configuration en diversité d’espace

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TH : L’antenne émet et reçoit mais sur un site dans lequel on a prévu une configuration en diversité mixte (diversité d’espace horizontale et verticale)

Figure3.15 : Champ de la configuration de l’antenne Faisceau hertzien

Résultats du réseau de transport générés

L’étude précédemment faite et les simulations logicielles nous ont permis de générer des résultats sur le réseau de transport afin de pouvoir couvrir tout le Sénégal.Cependant seuls les travaux des « microwave engineers » ne sauraient suffir pour avoir des données exploitables exactes du point de vue du dimensionnement. Ainsi il aurait fallu tenir compte des travaux des « network planning engineers » et des données fournies par l’ARPT (Agence de Régulation des Télécommunications) ainsi que les données statistiques des services de recensement.Nous avons ainsi pu dimensionner les liens microwave en tenant compte de la population et du trafic total moyen pouvant être généré par chaque région du Sénégal.Le design du réseau est présenté dans le schéma suivant :

Légende :

- en noir : 7 liens de 2 *stm1

- en rouge : 11 liens de 1*stm1

- en rose : 62 liens de 48 E1

- en bleu : 86 liens de 16 E1

- en vert : 104 liens de 4 E1

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Figure3.16 : Réseau de transport généré

Le schéma retrace les liens à déployer pour couvrir tout le Sénégal. Nous avons ainsi dans les régions à forte concentration démographique 7 liens de 2 STM1 et 11 liens de 1 STM1.Les régions moins peuplées que les précédentes bénéficieront de 62 liens de 48 E1, puis 86 liens de 16 E1 qui coiffent la Gambie et couvre tout le Sud du pays. Et enfin nous avons 104 liens de 4 E1 chacun qui représentent des liaisons pour l’installation des différentes BTS.

Les sites sont aujourd’hui en plein déploiement cependant les problèmes n’ont pas manqué, ils sont même à la base du ralentissement des travaux et forcement du recul de la date d’inauguration de l’arrivée du 3eme operateur au Sénégal.

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4- Problèmes rencontrés Un projet de cette envergure est d’une si grande importance tant pour les équipementiers chargés de le déployer que pour le Sénégal tout entier. En effet ce réseau de télécommunication 3G fonctionnant avec la technologie CDMA2000 est une première au Sénégal et fait partie des premiers déjà installés en Afrique de l’Ouest ; D’où son caractère innovateur. Il était ainsi du devoir de l’Etat Sénégalais d’aider les techniciens étrangers (équipementiers chinois) dans les domaines à caractère administratifs afin de leur faciliter l’attribution des certificats et autorisations administratives régionales. Les difficultés n’ont pas manqué tant dans le domaine professionnel que personnel.

Les difficultés à caractère professionnel

Les difficultés d’acquisition de papiers administratifs régionaux et le temps de traitement des demandes d’autorisation ont été un problème majeur lors de l’acquisition des sites.

En outre lors de l’acquisition des sites certains chefs de village sont difficilement joignables .Et même cela fait, il reste difficile de les persuader de donner leur accord afin que l’installation des towers puisse commencer.

Les négociations avec certains propriétaires privés de terrains peuvent prendre plusieurs jours.

Pendant les installations des towers (tours hertziennes) certains sous traitants ne respectent point les délais, d’autres ne font pas le travail dans les règles de l’art ; ce qui nous amène souvent à ordonner la reprise du travail ou à rompre le contrat avec eux ; cela peut prendre un temps fou pour avoir un autre sous traitant prêt à envoyer une équipe sur le lieu du site immédiatement, souvent très éloigné des villes.

Le manque souvent de certains matériels provenant de la Chine, au warehouse (l’entrepôt), pour l’installation des towers nous oblige par moment de faire des commandes localement ; ce qui est souvent plus onéreux.

Les risques de travail ; en effet lors des visites des sites nous faisions des centaines de kilomètres par jour ; ce qui n’est pas toujours évident pour les nouveaux chauffeurs. En outre les sites situés dans les régions forestières dangereuses (Braquage de brigands et présence d’anciens rebelles) comme Ziguinchor sont souvent difficilement accessibles. Et les techniciens sont obligés d’arrêter très tôt les travaux avant la tombée de la nuit.

Les difficultés à caractère personnel

Le manque d’ouverture de certains ingénieurs chinois à l’endroit des stagiaires ne nous a pas facilité la tâche.

Le caractère imprévisible des chinois ne nous permettent pas de tenir un emploi du temps et de le respecter (jours de départ en mission, le nombre de jour à effectuer lors d’une mission etc.…)

Les différences de mœurs créent une certaine barrière et une certaine démotivation au travail.

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Le manque accru d’informations pratiques pour la rédaction de notre mémoire (les informations sur le projet de SUDATEL sont confidentielles).

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Conclusion et perspectives

L’objectif de ce projet a été l’étude des règles d’ingénierie de la mise en place d’un réseau de transport par faisceau hertzien. Ce support devra en effet véhiculer les données d’un réseau 3G utilisant la technique d’accès radio CDMA2000. Dans un premier temps nous avons commencé par faire une étude générale de la transmission par onde radioélectrique, partie dans laquelle le principe d’émission et réception des signaux par les antennes a été élucidé. nous n’avions pu aborder l’essentiel de notre travail sans auparavant relater les principes de fonctionnement des antennes, indispensables à la mise en place du support hertzien et les divers défauts de propagation dont il faut nécessairement prendre en compte lors des calculs de déploiement des sites. Ensuite nous avons définit la technologie d’accès radio utilisée, ses avantages et ses applications variées offertes ainsi que les contraintes d’utilisation de cette technologie. Puis enfin dans la dernière partie le déploiement du réseau était de mise et une étude préalable a permis de relever les différentes contraintes qui s’y attèlent : les sites liés doivent être en vue directe et dégagés, une sensibilité à certains phénomènes métrologiques doivent être prises en compte dans les études et une sécurisation des liaisons est à prévoir.

Ainsi une étude méthodologique nous a permis en parallèle d’acquérir les bandes de fréquences à utiliser auprès de l’ART et de l’UIT. Puis il a fallu trouver les emplacements des sites relai indispensables, les différentes unités à interconnecter n’étant pas en vu directe les unes par rapport aux autres. Puis enfin des calculs complexes et l’utilisation de logiciel de simulation tenant compte de paramètres aussi variés que la rotondité de la terre, le taux d’humidité de l’air, les propriétés radioélectriques et optiques, la diffraction de l’air etc.… ont permis de valider le choix des sites et dimensionner les équipements à prévoir.

Grace à cette étude nous avons pu analyser les problèmes fondamentaux qu’un ingénieur microwave pourrait rencontrer lors du déploiement d’un réseau de transport. Les solutions proposées pour pallier à ces contraintes ont été validées après des visites sur le terrain et des simulations répétitives. Notre étude pourrait être élargie par une étude supplémentaire en se penchant sur la stratégie de déploiement de structures filaires afin d’assurer une sécurisation complète de tout le réseau en proposant par exemple une structure en boucle par fibre optique.

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Liste des tableaux

Figure 1 : Emission /Réception par faisceau hertzien ……………………….…… ...3Figure 1.1 : Schéma de principe d’un émetteur……....................................................4Figure 1.2 : Schéma de principe d’un récepteur……………………………….…......5Figure1.3 : Schéma organisationnel de l’émetteur /Récepteur………………….……6Figure 1.4 : Réflexion des signaux par l’ionosphère……………………………........8Figure 1.5: Stations en visibilite direct……………………………………………….8Figure1.6 : Champ de fort gain d’une antenne…........................................................10Figure 1.7 : Le diagramme de rayonnement…………………………………….…..11Figure 1.8 : plan de vibration électrique…………………………………………......12Figure 1.9 : Schéma illustratif des différentes pertes…………… ………………......14Figure 3 : Equipements du cœur du réseau 2G et 3G…………………………….......29Figure 3.1: Relation entre le réseau téléphonique et le réseau de signalisation…..…..32Figure 3.2 : Schéma illustratif des différentes interfaces…………………………......32Figure 3.3 : Utilisation d’une station relai sur un point haut………………………….36Figure 3.4 : Zone d’emplacement de l’antenne relai (Cas d’une liaison avec 1 relai)..37Figure 3.5 : Zone d’emplacement de l’antenne relai (Cas d’une liaison avec 2 relais).37Figure 3.6: Schéma illustratif du bilan de liaison……………………………………..38Figure 3.7 : La tour de ZTE avec ses différentes composantes ……………………….40Figure 3.8 : le shelter…………………………………………………………………..40Figure 3.9 : Générateur, ZXDU 68 power system……………………………..............41Figure3.10 : Vue externe de L’ODU…………………………………………………..42 Figure 3.11: Vue externe de l’IDU ………………………………………………...….42 Figure3.12: Structure générale du réseau déployé……………………………………..46Figure3.14 : Rubrique de la zone de référence de Fresnel…………………………......48Figure3.13 : Le sommaire et ses différents champs…………………………………….49Figure3.16 : Réseau de transport généré………………………………………………..50Figure3.15 : Champ de la configuration de l’antenne Faisceau hertzien……………….51

Table des figures Tableau 1: Les normes utilisées dans le monde…………….………………………… ..18

Tableau 2 : Variantes du CDMA………….…………………………………………….20Tableau 3: Description des rôles des interfaces et protocoles utilisés……………….….33Tableau 4 : Bandes de fréquences généralement utilisées…………………….…….......34

Glossaire

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2G: Réseau de deuxième génération3G: réseau de troisième génération3GPP : Third Generation Partnership Project, émanation de l'ETSI et de l'UMTS Forum pour le pilotage des spécifications de la 3è génération de téléphonie mobile

AAAA : Authentication Authorization AccountingALM: AlarmANT: Antenna

B

BS : Base StationBSC : Base Station ControllerBTS : Base Station Transmitter

C

CDMA : Code Division Multiple AccessCH: ChannelCN: Core NetworkCONT: ControlCONV: ConverterCTRL: Control

D

DEM: DemodulatorE

E: ElectricalEDGE (Enfance Data for GSM Evolution) : Technologie qui permet d'augmenter la vitesse de transmission des données sur l'infrastructure de réseau GSM, grâce à une modulation plus efficace. Elle permet d'atteindre dans des conditions idéales les 384 Kbits/s en GPRS. EV-DO: Evolution-Data Optimized EV-DV: Evolution Data and voiceE/O: Electrical/OpticalETSI : European Telecommunication Standard Institute

F

FCCCH: Forward Common Control ChannelFDMA : Frequency Division Multiple AccessFIL: FilterFREQ: Frequency

G

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GPRS (Global Packet Radio Service): La norme GPRS permet une transmission des données en mode paquet sur une infrastructure de réseau GSM. Elle permet également l'utilisation optimale du réseau GSM pour des services de type Internet et offre des débits qui pourraient atteindre 100 Kbits/s (environ 10 fois supérieurs à ceux du GSM). GPS : Global Position SystemGSM : Global Service for Mobile communication

H

HLR: Home Local RegisterI

IDU: Indoor UnitIF: Intermediate FrequencyIN: InputI/O: Input/outputIP: Internet Protocol

L

LEV: LevelLOF: loss of frameLOS: Loss of Signal

M

MAINT: MaintenanceMD: Modulator DemodulatorMGW: Media GatewayMIX: MixerMOD: ModulatorMPX: MultiplexerMRFP: Media Resource Functional ProcessorMSCe: Mobil switching Center emulatorMUX: Multiplexing equipment

O

ODU: Outdoor UnitOUT: Output

P

PDA: Personal Digital AssistantPDSN: Packet and Data Switched NetworkPSTN: Public Switched Telephone NodePHD: Plesiochronous Digital HierarchyPS: Power Supply

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POW: PowerQ

QAM: Quadrature Amplitude ModulationQoS: Quality of ServiceQ-PCH: Quick Paging Common ChannelQPSK: Quadrature Phase Shift Keying

R

RF: Radio FrequencyRX: receive

S

SCPe: Single Control Point emulatorSDH: Synchronous Digital HierarchySGW: Signaling gatewaySTM: Synchronous Transfer ModuleStreaming : Envoi de flux continu d'informations qui seront traitées instantanément avec la possibilité d'afficher les données avant que le fichier ne soit intégralement téléchargé.

T

TD-CDMA: Time Division - Code Division Multiple Access TDMA: Time Division Multiple AccessTRP: Transmitter Receiver EquipmentTX: Transmit

U

UIT : Union Internationale des Télécommunications UMTS: Universal Mobile Telecommunication System

V

VF: Voice FrequencyVH: Vertical/ HorizontalVPN: Virtual Private Network

W

WAP: Wireless Application ProtocolWARC: World Administrative Radio Conference WCDMA: Wide band Code Division Multiple AccessWG: Waveguide

61

[1] Mosa Ali Abu-Rgheff, “Introduction to CDMA Wireless Communications”editon, ELSEVIER,Amsterdam,Sep 20007.

[2] Xavier LAGRANGE, Philipe GODLEWSKI et Sami TABBANE, « Réseaux GSM-DCS », 4ème

édition, Hermes, Paris, 1999.

[3] Sami Tabbane, « Déploiement et Exploitation des Réseaux Cellulaires »

[4] Sami Tabbane, « Planification Radio des Réseaux Cellulaires »

[5] Guillaume Villemaud, « Caractéristiques générales des antennes », cours d’antennes, Master INSA, 2005

[6] ZTE Corporation, “Installing the Antenna & Feeder System”, costumer service department of CDMA division, support technique

[7] ZTE Corporation, “Microwave engineering”, technical support

[8] ZTE Corporation, “Pathloss”, instruction for use

[9] Samuel C Yang, “3G CDMA2000 Wireless System Engineering”, 2004 ARTECH HOUSE, INC.

[10] M. Saïd Zoundi, “ Télécommunications par satellite”, support de cours Master SDI, Université Pierre Marie Curie, 2006-2007

[11] “Technologie et réseaux CDMA”, support de cours, Dr Ahmed Kora, ESMT 2007-2008

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[12] « Ingénierie de transmission », Support de cours, M. Daouda Diouf, Chef de projet et chef de la division transmission à la SONATEL, ESMT 2007-2008

[1] « Le multimédia mobile », Mémoire on line www.tmgtelecom.com [2] « L’évolution vers la 4G», www.servicesmobiles.typepad.com [3] « La voix sur IP », www.voice-over-internet.info [4] « Les faisceaux hertziens économiques », WWW.comatis.com

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Ecole Supérieure Multinationale des Télécommunications

Mémoire de : Sidwagnan Cheick Abdramane Ouangraoua

Titre du mémoire : Etude et mise en place d’un réseau de transmission Par faisceau hertzien pour un réseau CDMA : Cas de ZTE Corporation

Directeur de mémoire : M. Zan Liu Wang, Ingénieur télécom à ZTE

Résumé

Les faisceaux hertziens restent aujourd’hui le moyen le plus rapide et le moins onéreux pour installer un réseau télécom. L’installation d’un réseau de troisième génération ayant pour épine dorsale le réseau microwave est l’objet de notre étude. L’étude et l’installation d’un tel réseau requiert de la part des ingénieurs des compétences avérées et une bonne organisation afin que le travail d’équipe puissent se faire aisément.La problématique de notre travail s’est axée sur les points suivants : Quels sont les apports et les limites de la technologie d’accès CDMA2000 pour un

réseau faisceau hertzien ? Quels sont les règles d’ingénierie et les méthodes de déploiement d’un réseau FH ? Quels sont les outils télécoms et les équipements nécessaires pour ‘installation des

sites ? L’analyse critique et les solutions apportées aux différents problèmes posés. Ainsi par une méthodologie simple, nous étayerons notre sujet par la généralité sur la transmission par onde électromagnétique, puis brièvement nous aborderons la technologie CDMA et enfin nous apporterons des solutions aux contraintes de déploiement par des exemples pratiques d’installation de liens microwaves tout en détaillant de façon explicite les règles d’ingénieries indispensables au déploiement du réseau faisceau hertzien.

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