Memoire_cedric

Conception et implémentation d’un outil de dimensionnement des installations et des équipements utilisés

dans les systèmes de transmission par faisceau hertzien

i Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique

Options : Réseaux et Télécommunications

rédigé et soutenu par Cedric KAYO TSEMO

Dédicaces

DEDICACES

A Toute la Famille

KAYO



ii Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



Remerciements

Ce document est le fruit des efforts croissants et coordonnées de plusieurs personnes. C’est ainsi

l’occasion pour nous de remercier du fond du cœur :

o Le SEIGNEUR, tout puissant pour tous les biens faits qu’il ne cesse de faire à notre

égard.

o M. Paul NGUIMEZAP, fondateur de l’IUC pour avoir eu l’idée et la volonté de

mettre à la disposition des jeunes, un cycle de formation en ingénierie informatique en

partenariat avec 3IL France.

o Le directeur de 3IAC M. Artur MANGAMTCHEUTH, pour les efforts qu’il n’a cessé

de fournir pour que notre formation soit optimale.

o Mme. DJIKA Blandine, Chef de département 3I-AC, pour tous les efforts consentis à

notre égard.

o Dr FOTSING Christian, notre encadreur académique et nouveau directeur de 3IAC

qui nous a guidés dans l’accomplissement et l’élaboration de ce travail.

o M. PANDJA Arsène. PDG de TELIS Ltd, pour nous avoir donné la possibilité

d’effectuer notre stage dans les meilleurs des conditions qu’il pouvait offrir, pour

l’esprit pragmatique et dynamique qu’il n’a cessé de nous impulsé.

o M. Yves MAKEMTA, Directeur Technique de TELIS Ltd, et encadreur professionnel,

pour son apport incommensurable et sa disponibilité malgré ses multiples occupations.

o A la famille NZEUKOU pour tout leur soutien inconditionnel et leur sacrifice

consenti à mon égard ;

o A mes frères et sœurs notamment Audrey KAYO, Marlyse KAYO, Christian

KAYO, Georges KAYO, Edith KAYO et Irène KAYO pour leur soutien moral et

leur encouragement

o Tous nos enseignants, qui ont donnés le meilleur d’eux pour nous aider à être des

hommes utiles à la société

o Nos camarades de promotion, pour les moments que nous avons passés ensemble.

o A tous le personnel de TELIS Ltd, pour avoir été d’un grand support dans

l’acquisition de certains concepts relatifs aux installations en télécommunications.

o Tous ceux qui de près ou de loin ont participé à l’édification de ce travail.

REMERCIEMENTS



iii Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



Tables des matières

Dédicaces ............................................................................................................................... i

Remerciements ..................................................................................................................... ii

Tables des matières ............................................................................................................. iii

Liste des Tableaux .............................................................................................................. ix

Liste des figures ................................................................................................................... x

Glossaire ............................................................................................................................. xii

Résumé ................................................................................................................................ xv

Abstract ............................................................................................................................. xvi

Introduction générale .......................................................................................................... 1

Première Partie : Etat de l’art ............................................................................................ 6

Chapitre 1 : Généralités sur les systèmes de transmission ............................................. 7

Généralités sur les systèmes de transmission ................................................................. 7

I. Généralités sur les systèmes de téléphonie mobile : Cas du GSM ........................ 8

1. Présentation du GSM ............................................................................................ 8

a) Vue globale .......................................................................................................... 8

b) Architecture du réseau ....................................................................................... 8

c) Les différents sous-systèmes retrouvés dans le GSM ...................................... 9

2. Concept cellulaire ................................................................................................ 12

II. Généralités sur les systèmes de transmission par faisceau hertzien ................... 13

1. Présentation des liaisons par faisceau hertzien ................................................. 13

2. Principe de fonctionnement des faisceaux hertziens ......................................... 14

3. Structure d’un faisceau hertzien ........................................................................ 15

TABLE DES MATIERES



iv Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



4. Caractéristiques des faisceaux hertziens............................................................ 19

5. Mode de transmission .......................................................................................... 20

a. PDH (Plesiochronous Digital Hierachy) ......................................................... 20

b. SDH (Synchronous Digital Hierachy) ............................................................ 22

6. Comment se propage les ondes ........................................................................... 23

a. Propagation en espace libre ............................................................................. 23

b. Propagation en visibilité .................................................................................. 24

c. Propagation en non visibilité ........................................................................... 25

7. Facteur influençant la propagation des ondes ................................................... 25

a. Réfraction atmosphérique ............................................................................... 25

b. Diffraction ......................................................................................................... 26

c. Réflexion ............................................................................................................ 26

d. Absorption ......................................................................................................... 26

e. Guidage du faisceau hertzien et précipitations .............................................. 26

8. Dispositifs de contre-mesure des liaisons hertziennes ...................................... 27

1. Protection Hot Stand-By .................................................................................. 28

2. Diversité de fréquence et d’espace .................................................................. 28

III. Modèle de propagation ........................................................................................ 29

1. Rôle .................................................................................................................... 29

2. Type de modèle de propagation ...................................................................... 29

a. Modèle de l’affaiblissement en espace libre (modèle de FRIIS) [19] ...... 30

b. Modèle COST 231 Hata [19] ........................................................................ 30

c. Modèle d’Erceg [19] ..................................................................................... 31

IV. Equipements utilisés en transmission par faisceau hertzien ............................ 31

1. Equipements utilisés en InDoor .......................................................................... 31

a. Rack FH ............................................................................................................ 31



v Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



b. TRU (Top Rack Unit) ...................................................................................... 32

c. Système d’alimentation .................................................................................... 32

d. Chassis MSS (Microwave Service Swicth) ..................................................... 32

e. Modules du MSS et leurs rôles ........................................................................ 33

f. Câble MIC ......................................................................................................... 34

2. Equipements utilisés en OutDoor ....................................................................... 35

a. Tours ou pylônes ............................................................................................... 35

b. ODU ................................................................................................................... 35

c. Câble IF ou câble coaxial ................................................................................. 35

3. Antennes paraboliques ........................................................................................ 36

a. Diagramme de rayonnement ........................................................................... 37

b. Angle d’ouverture ............................................................................................ 37

c. Gain et directivité ............................................................................................. 38

Chapitre 2 : Présentation de l’existant logiciel ............................................................... 39

Présentation de l’existant logiciel .................................................................................. 39

I. Présentation du logiciel de dimensionnement PATHLOSS ................................. 40

1. Applications proposées par PATHLOSS ........................................................... 40

II. Veille technologique ................................................................................................. 42

II.1. Description de MATLAB ................................................................................... 42

III. Méthode de conception ........................................................................................ 42

1. RAD ....................................................................................................................... 42

2. DSMD .................................................................................................................... 43

3. UP .......................................................................................................................... 44

4. RUP ....................................................................................................................... 44

5. XP .......................................................................................................................... 44

Conclusion ....................................................................................................................... 45



vi Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



Deuxième partie : Apports et contributions .................................................................... 45

Chapitre 3 : Analyse de l’outil .......................................................................................... 47

Analyse du processus de dimensionnement ................................................................. 47

I. Analyse ...................................................................................................................... 48

A. Description du projet ........................................................................................... 48

1. Contexte ............................................................................................................. 48

2. Présentation du projet ..................................................................................... 48

3. Justification du choix de conception d’un utilitaire de dimensionnement .. 48

4. Equipe projet .................................................................................................... 49

5. Objectifs et finalités du projet ......................................................................... 49

a. Objectifs ......................................................................................................... 49

b. Finalités du projet ......................................................................................... 49

B. Description des fonctionnalités à satisfaire ........................................................ 49

1. Besoins fonctionnels ......................................................................................... 49

2. Besoins non fonctionnels .................................................................................. 50

C. Planification du projet ......................................................................................... 50

1. Diagramme des taches ..................................................................................... 50

2. Planification des taches .................................................................................... 51

D. Diagrammes UML ............................................................................................... 52

1. Représentation des diagrammes de cas d’utilisation (uses case) ................. 52

2. Description des différents uses cases .............................................................. 53

3. Environnement de travail ................................................................................ 54

I. Spécifications système ............................................................................................. 54

1. Moyens humains ................................................................................................... 54

2. Equipements ......................................................................................................... 54

3. Analyse des couts .................................................................................................. 55



vii Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



II. Dimensionnement .................................................................................................... 55

1. Processus de dimensionnement ........................................................................... 55

2. Outil de dimensionnement .................................................................................. 56

3. Méthodologie de dimensionnement .................................................................... 56

a. Détermination des caractéristiques géographiques des stations à

interconnecter .......................................................................................................... 56

b. Dégagement du rayon de l’ellipsoïde de FRESNEL ..................................... 57

c. Bilan de liaison .................................................................................................. 59

d. Etapes de calcul de la distance et de l’orientation de chaque site ................ 62

Conclusion ....................................................................................................................... 64

Chapitre 4 : Conception et Implémentation.................................................................... 65

Conception et Implémentation de l’outil ...................................................................... 65

I. Conception de l’outil .............................................................................................. 66

1. Choix d’une méthode de conception ................................................................. 66

2. Application de ce choix à notre modélisation ................................................... 66

3. Architecture de la plateforme ............................................................................. 67

II. Mise en œuvre de l’outil .......................................................................................... 69

1. Outils informatiques ............................................................................................ 69

2. Réalisation des différentes maquettes ................................................................ 69

III. Résultats du dimensionnement ........................................................................... 71

1. Fenêtre principale ................................................................................................ 71

2. Calcul de la portée entre deux stations .............................................................. 71

3. Calcul du bilan de liaison radio .......................................................................... 72

Conclusion ....................................................................................................................... 74

Conclusion générale et perspectives ................................................................................. 75

Bibliographie ..................................................................................................................... xiv



viii Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



Annexes .............................................................................................................................. xvi



ix Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



Liste des Tableaux

Tableau 1: Largeur de bande en fonction du débit et de la modulation utilisée [10] ...... 19

Tableau 2: Tableau récapitulatif des débits de la norme SDH [7] .................................... 22

Tableau 3: Zones hydrométéorologiques des Intensités des chutes de pluie dépassées

(mm/h) [1] ............................................................................................................................... 27

Tableau 4 : Tableau des couts ............................................................................................... 55

Tableau 5 : Coordonnées géographiques des sites à interconnecter. ................................ 57

Tableau 6: Tableau équipe projet ........................................................................................ xvi

Liste des tableaux



x Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



Liste des figures

Figure 1 : Vue globale Architecture GSM ............................................................................. 8

Figure 2 : Architecture détaillée du GSM (1)

.......................................................................... 9

Figure 3 : Schéma d'un réseau cellulaire [15] .................................................................... 12

Figure 4 : Schéma d’un système de transmission par Faisceau hertzien [10] .................. 14

Figure 5 : Emission/réception par faisceau hertzien [10] .................................................. 15

Figure 6 : Modulation du signal. ........................................................................................... 18

Figure 7 : Chaîne de transmission PDH [7] ......................................................................... 21

Figure 8 : Ellipsoïde de Fresnel ............................................................................................. 24

Figure 9 : Schéma illustratif d’un rack FH .......................................................................... 31

Figure 10 : Schéma d’un TRU .............................................................................................. 32

Figure 11 : Schéma d’un Switch à 8 slots ............................................................................. 33

Figure 12 : Schéma d’un Switch à 4 slots ............................................................................. 33

Figure 13 : Carte Core-E ....................................................................................................... 34

Figure 14 : Représentation des différents équipements utilisés en transmission

hertzienne(1)

............................................................................................................................. 36

Figure 15 : Exemple d’antennes utilisées en transmission hertzienne .............................. 37

Figure 16 : Angle d'ouverture d'une antenne [14] .............................................................. 38

Figure 17 : Diagramme des taches ........................................................................................ 51

Figure 18 : Diagramme de Gantt .......................................................................................... 52

Figure 19 : Diagramme des Uses Cases ................................................................................ 53

Figure 20 : Vue Google Earth des sites à interconnecter .................................................... 57

Figure 21 : Présentation du profil d'élévation du lien Bassa_Viettel – Franqueville ...... 58

Figure 22 : Architecture des éléments présents dans un bilan de liaison [6] .................... 60

Figure 23 : Calcul du bilan de liaison radio ......................................................................... 61

Figure 24 : Représentation de la distance entre deux points .............................................. 63

Figure 25 : Matérialisation de l'azimut entre deux points. ................................................ 63

Figure 26 : Architecture de la plateforme ............................................................................ 67

Figure 27 : Maquette module Calcul Coordonnées GPS. ................................................... 70

Liste des figures



xi Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



Figure 28 : Page d’accueil de notre outil .............................................................................. 71

Figure 29 : Bilan de liaison .................................................................................................... 72



xii Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



Glossaire

A :

Alu : Alcatel-Lucent Equipementier de l’opérateur téléphonique Orange Cameroun

ART : Agence de Régulation des Télécommunications

ANTENNE ISOTROPE : Il s'agit d'une antenne qui est capable d'irradier (faire

propager) ou de recevoir également dans toutes les directions

Atténuation : perte d’amplitude du signal à travers les lignes et les équipements de

transmission (mesurée en décibels).

AZIMUT: C'est la direction principale d'émission d'une antenne. Il est exprimé en

degrés et est compté positivement dans le sens horaire, en partant du nord (azimut 0°).

B :

BOND: expression utilisée en transmission pour désigner une liaison hertzienne entre

une station émettrice et réceptrice.

BTS : Base Station Transceiver : c’est un ensemble d’émetteurs/récepteurs

BSC : Base Station Controller : contrôleur de station de base

C :

CCIR : (Comité Consultatif International des Radiocommunications)

D :

DIS : Document d’Installation Site, contient toutes les informations relatives à la mise

en service d’une liaison.

E :

E1 : lien synchrone à 2048 kb/s pour passer jusqu'à 30 communications numériques à

64 kb/s chacune (une communication de parole est codée sur 8bits à 8kHz soit 64kb/s).

Ellipsoïde de FRESNEL : Délimite la région de l'espace où est véhiculée la plus

grande partie de l'énergie du signal.

Glossaire



xiii Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



F :

FH : Faisceau hertzien : Conduit permettant le transport des données d’un point à un

autre

G :

GPS : Géo-Positionnement par Satellite ; outil utilisé pour déterminer les coordonnées

géographiques de l’endroit où on se trouve.

GSM: Global System for mobile Communication. Réseau de téléphonie mobile.

I:

IDU : InDoor Unit : équipement utilisé pour le multiplexage dans les faisceaux

hertziens

ISDN: International Integreted Service Digital Network.

L:

LOS: Line of Sight, terme utilisé en télécommunications pour signifier que deux

antennes sont en visibilité.

M :

MIC: Modulation d’Impulsion Codée, lien synchrone à 2048 kb/s pour passer jusqu'à

30 communications numériques à 64 kb/s chacune.

N:

NLOS: Non Loss of Sight terme utilisé en télécommunications pour signifier que deux

antennes sont en non visibilité.

O :

OCM : Operating Center and Maintenance Centre de d’opération et de maintenance.

ODU : OutDoor Unit : équipement utilisé pour la transposition entre haute fréquence.

P :

PATHLOSS : Logiciel de simulation des transmissions par faisceau hertzien.

PCM: Pulse Code Modulation, appellation Anglaise de la MIC.



xiv Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



PDH : Plésiochronous Digital Hierachy : mode de transmission de données synchrone.

PSK: Phase Shift Keying.

Q:

QAM : Quadrature Amplitude Modulation : technique de modulation.

QPSK: Quadrature Phase Shift Keying.

S:

SDH : Synchronous Digital Hierachy : mode de transmission de données synchrone à

haut débit

STM-1: Synchronous Transfert Module ou Mode de Transfert Synchrone de niveau 1,

définit une capacité de transmission de données égale à 63E1 soit 63 x 2048 kbit.

SURVEY DE TRANSMISSION: C'est une sortie sur le terrain avec des outils comme

la boussole, les jumelles, le récepteur GPS, afin de déterminer les coordonnées géogra-

phiques, les distances, et autres caractéristiques intrinsèque d'un milieu.

U :

UIT : Union Internationale des Télécommunications



xv Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



Résumé

En informatique en général, et dans les réseaux de télécommunications en

particulier, la transmission d’une information est un facteur primordial et déterminant.

Ceci est beaucoup plus perceptible en téléphonie où les moindres imperfections sont

ressenties et peuvent aboutir à des désagréments entraînant la perte du signal. L’une des

parties indexées est sans doute la transmission qui permet de transporter le signal d’un

nœud à un autre. Une bonne maîtrise du processus de transmission permettra alors

déterminer et de dimensionner les équipements d’extrémité à prendre en considération

afin d’éviter tout désagrément.

Dans le cadre de ce mémoire, nous avons abordé les transmissions sans

support physique et plus précisément celle à base de faisceau hertzien. Pour ce faire,

nous avons défini dans un premier temps, le concept du GSM dans lequel s’appliquent

les faisceaux hertziens, ensuite nous avons étudié le fonctionnement des faisceaux

hertziens ainsi que les équipements qu’elles utilisent. En seconde partie, nous avons

conçu un utilitaire dénommé MWDT V1.0 pour MicroWave Dimensioning Tool dans

sa version 1.0 qui permet d’étudier la fiabilité et la qualité d’une liaison par faisceau

hertzien et dimensionner les éléments d’extrémités à prendre en compte afin d’assurer la

qualité et la fiabilité de celle-ci.

Mots clés : GSM, Faisceau hertzien, Dimensionner, Transmission.

RESUME



xvi Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



Abstract

In computer science in general and in particular in telecommunications networks,

the transmission of information is an essential and determining factor. This is much

more noticeable in telephony where the smallest imperfections are felt and can lead to

discomfort resulting in loss of signal. One of the parts is probably indexed transmission

that can carry the signal from one node to another. In order to avoid any inconvenience,

good control of the transmission process would then determine the size and end devices

to consider.

As part of this memory, we addressed transmissions without physical support and

more specifically those based on radio beam. To do this, we first defined the concept of

time in GSM which applies the microwave, and then we examined the operation of

radio as well as the equipment used beams. In the second part, we designed a MWDT

called V1.0 for MicroWave Dimensioning Tool version 1.0 utility that will examine the

reliability and quality of a microwave link dimensioning and end elements to consider

to ensure the quality and reliability thereof.

Keywords : GSM, radio beam, Dimensionning, Transmission.

ABSTRACT



1 Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



Introduction générale

1. Motivations du choix du thème.

Le secteur des télécommunications connaît une évolution exponentielle avec

l’avènement des systèmes numériques dû à l’augmentation des abonnées et des

demandes en capacité de plus en plus importante. Cette évolution se traduit par le

développement de différents systèmes offrant de plus en plus de services à l’utilisateur,

une meilleure qualité de fonctionnement et de gestion. Ainsi, les systèmes radio mobiles

vont connaitre le plus grand essor dans le domaine des télécommunications et par

ricochet, cela entrainera l’avènement de nouvelles techniques permettant le transport de

l’information d’où l’importance et la nécessité de nouveaux systèmes de transmission.

Les opérateurs des réseaux mobiles doivent entamer pour cela des procédures et

démarches qui sont à la fois simples, peu coûteuses et robustes, tout en tenant compte

des tendances de la technologie. De même, les équipementiers tels qu’Alcatel-Lucent,

Huawei Technologies, Ericsson, etc…, ne seront pas épargné de ce vent de changement

qui soufflait et qui souffle encore. C’est pour s’arrimer à cette évolution que plusieurs

types d’équipements aux capacités aussi variées les unes des autres, vont être produits

par ces firmes.

Au stade actuel du développement des télécommunications, les systèmes de

transmission les plus utilisés sont les transmissions à base de faisceau hertzien et ceux à

base de fibres optiques. Dans le souci de permettre aux populations de communiquer et

d’échanger partout et en temps réel, bon nombre d’opérateurs téléphoniques s'interrogent

sur les infrastructures et les technologies qui permettront de répondre à ces exigences.

Ainsi, la nécessité d’avoir, une connaissance sur les différents équipements utilisés, une

maitrise de la chaine de transmission et des techniques de transport utilisées dans les

systèmes de transmission sont d’une importance capitale. Afin de comprendre le

fonctionnement de ces systèmes de transmission, le thème intitulé « Conception et

Implémentation d’un outil pour le dimensionnement des installations et des

équipements utilisés dans les systèmes de transmission par faisceau hertzien » nous a

été soumis. Il s’agira en fait pour nous, de concevoir un outil attrayant qui pourra effec-

Introduction générale






tuer le calcul du bilan de liaison, générer automatiquement et en fonction de données re-

cueillies, une liste de matériels nécessaires à la mise en place d’une liaison et, moyennant

en entrée d’un certain nombre de paramètres concernant les sites à interconnecter

.

2. Contexte

Dans le but d’étendre leurs réseaux dû à l’augmentation de la densité de la

population et de répondre aux attentes de leurs clientèles, les opérateurs de téléphonie

mobile (Orange et MTN) ont recours à des sociétés externes pour effectuer une partie de

leurs travaux. Celles-ci sont des sous-traitances et TELIS LTD en fait partie.

TELIS Ltd (Télécommunication et Informatique Service Limited) est une entre-

prise spécialisée dans les prestations de services en Télécommunications, Informatique

et les solutions bancaires. Dans le cadre des prestations dans le domaine des télécom-

munications, et plus particulièrement celles liées aux installations et mises en service,

aux affinages des liaisons et aux maintenances des équipements de transmission par

faisceaux hertzien (FH) de l’équipementier Alcatel-Lucent sur le réseau de Orange

Cameroun, ou encore des équipementiers Huawei et Ericsson pour le cas de MTN

Cameroun, il est parfois demandé aux entreprises sous-traitantes comme TELIS LTD,

d’intervenir afin de pallier aux problèmes qui s’y trouve.

Pour la réalisation de ces différentes tâches, il existe au sein de TELIS LTD, un

service technique où nous avons été affectés afin de mieux nous familiariser aux

différentes activités de l’entreprise, d’enrichir nos connaissances dans le domaine des

télécommunications et de mieux appréhender le monde professionnel. Ainsi, c’est dans

l’optique d’appréhender le principe de fonctionnement des liaisons par faisceau hert-

zien, qu’il nous a été demandé, dans le cadre de notre thème de fin d’étude d’ingénieur

informatique, de concevoir un utilitaire qui nous permettra , non seulement d’étudier

la faisabilité d’une liaison en établissant un bilan de liaison cohérent, mais aussi, de

pouvoir déterminer à priori quels seront les équipements à utiliser en fonction des

données recueillies sur le terrain et du résultat obtenu lors du calcul du bilan de liaison.

3. Problème

A mon arrivée à TELIS Ltd au mois de mars 2014, l’entreprise était en plein

déploiement massif dans les SURVEY de transmission (voir liste des abréviations)

dans les différentes régions du Cameroun, dans l’optique de pouvoir installer et de






mettre en service plus tard, de nouvelles liaisons utilisant les systèmes de transmission

par faisceau hertzien. Ces Survey ont été effectués dans le but de déterminer les caracté-

ristiques des équipements à installer sur les sites à interconnecter

En effet, l’ensemble des opérations visant à effectuer ces travaux ne connait aucun

incident majeur vue que l’entreprise traine derrière elle, une forte expérience dans le

domaine des transmissions par faisceau hertzien. Mais force a été de constater que, pour

la réalisation de ces travaux, l’entreprise requiert un certain nombre d’informations qui

leur permettra de réaliser les installations et d’aboutir à un bon résultat de transmis-

sion ; ces éléments résident dans le Document d’Installation Site (DIS) qui ressort les

renseignements sur les différents sites à installer et le bilan de liaison radio. Il est à

noter que ce document, réalisé par Alcatel-Lucent et validé par Orange Cameroun est

fourni à TELIS LTD sous la base des différentes SURVEYS effectuées et ce après une

étude minutieusement faite.

Or, La mise à disposition de ces informations n’étant toujours pas effective au

moment attendu, et Orange Cameroun mettant la pression pour que les installations

soient faites dans les bref délais posent donc un problème à TELIS, qui se retrouve

parfois sur le terrain, dans l’optique d’installer et de mettre en service la liaison sans

avoir la totalité des informations dont elle a besoin. C’est par ces multiples expériences

dans le domaine et des réalités dont elle a déjà pu faire face, qu’elle réussit parfois à

s’en tirer et à se hisser au rang de meilleur. Face à cette situation, et vue que

l’entreprise ne possède pas le logiciel de dimensionnement utilisé par Alcatel-Lucent,

se pose donc la question de savoir « quels sont les moyens qui nous permettront en

fonction des données recueillies sur le terrain d’étudier la faisabilité d’une liaison, la

réalisation du bilan de liaison et des profils de liaison ».

Ainsi, la problématique qui a été décelée dans ce cas peut être résumée en

quelques interrogations énoncées de la manière suivante:

- Quelle pourra être la solution la mieux appropriée pour permettre à TELIS de

faire ce que l’on pourra designer comme étant un pré-dimensionnement en fonction des

particularités de chaque site ?

- Quel sont les équipements de transmission que propose Alcatel Lucent pour la

mise en service des liaisons.

- Quels sont les critères qui permettent de définir les équipements à utiliser.






La réponse à ces questions nécessite l’élaboration d’une bonne méthodologie

de travail qui ressortira tous les éléments constitutifs de notre travail.

4. Méthodologie

L’approche utilisée dans la résolution d’un problème peut fournir un résultat

meilleur en fonction de la nature et la qualité des moyens mis en œuvre. Cette partie

présente la méthode d’approche que nous avons utilisée pour résoudre le problème posé.

Étudier le cadre théorique relatif à la thématique. Cette étude passera par :

Une étude globale et brève du réseau de téléphonie mobile : cas du

GSM ;

Une étude du système de transmission par faisceau hertzien.

Analyser, concevoir et mettre en place notre application qui permettra :

D’étudier la faisabilité d’une liaison en établissant un calcul du bilan de

liaison par faisceau hertzien ;

La réalisation du profil de liaison toujours en faisceau hertzien avec les

informations sur chaque site tel que : l’azimut (voir liste des abréviations), les

coordonnées géographiques du site, la hauteur base antenne etc…

L’enregistrement du bilan de liaison dans un fichier Excel.

Le listing des différents équipements qui seront utilisés.

Effectuer des tests de vérification des résultats fournis par notre application avec

ceux contenues dans le bilan de liaison du client.

La phase d’analyse passe par l’élaboration d’un cahier de charges dans lequel l’on

exprimera les besoins, les spécifications, recadrage, etc… . Et la phase de conception

par l’illustration et l’explication des différentes fonctionnalités.

5. Organisation et structure du manuscrit

Le présent mémoire, qui résume le travail effectuée s’articule autour de deux

parties contenant chacune deux chapitres comme suit :

La première partie intitulée Etat de l’art






Le premier chapitre traitera succinctement de l’état de l’art propre à la

norme de téléphonie mobile GSM, et sur une présentation générale des systèmes

de transmission par faisceau hertzien ;

Le second portera sur l’état de l’art en terme d’existentiels sur le

logiciel de dimensionnement qu’utilise Orange Cameroun et Alcatel-Lucent.

La deuxième partie intitulée Apports et Contributions

Le premier chapitre de cette partie présentera après une analyse, la

démarche suivie afin de mettre en place notre outil ;

Le dernier chapitre portera sur la conception de l’outil de dimension-

nement, les tests et résultats obtenus.






Première Partie : Etat de l’art






Chapitre 1 : Généralités sur les systèmes de transmission

Généralités sur les systèmes de transmission

Description

Nous parlerons dans ce chapitre, des réseaux de téléphonie mobile en

nous appuyant sur la technologie GSM, dire pourquoi parler du GSM

avant de parler des systèmes de transmission par faisceau hertzien et

enfin nous aborderons les équipements de transmission.

Aperçu

I. Généralités sur le GSM

II. Généralités sur les systèmes de transmission par Faisceau

Hertzien

III. Modèle de propagation

IV. Présentation des équipements utilisés dans les systèmes de

transmission par faisceau hertzien






I. Généralités sur les systèmes de téléphonie mobile : Cas du GSM

1. Présentation du GSM

a) Vue globale

GSM pour Global System for Mobile Communication est une norme

européenne spécifiant un réseau de radiotéléphonie mobile à transmission numérique,

utilisant plusieurs bandes de fréquences notamment celles de 900 Mhz et 1800 MHz. Le

réseau GSM permet bien évidemment d'effectuer des appels téléphoniques mais aussi la

transmission de données jusqu'à 9,6 kbit/s et est composé d’entités fonctionnelles

regroupées en sous-systèmes :

- le sous-système radio BSS (Base Station Sub-system) permet le contrôle des

liaisons radio qui s'établissent avec le téléphone portable. Il est composé de la BTS et de

la BSC et communique par l’intermédiaire de l’interface Abis à travers les faisceaux

hertziens.

- le sous-système réseau NSS (Network Sub-System) qui permet la connexion

d'un mobile vers un autre mobile ou vers un utilisateur du réseau fixe.

- le sous-système d’exploitation /maintenance OSS (Operation Support

System) qui permet d’administrer le système. il est composé de : OMC-S (switch

Operating & maintenance center) et OMC-R (Radio Operating & maintenance center).

BSS

OSS

NSS RTC

Figure 1 : Vue globale Architecture GSM

b) Architecture du réseau

Les fonctions mises en œuvre dans le réseau GSM sont celles requises dans

tout réseau de mobiles comme la numérotation, l'acheminement vers un usager mobile,

le transfert de cellules,…etc. La figure ci-dessous présente de façon plus détaillée






l’architecture du GSM, ses différents sous-systèmes et met en exergue la place des

faisceaux hertziens dans le GSM.

MS

1

1

1

1

1

1

1

1

MS

MS

BTS

BTS

BTS

BTS

BTS

BTS

BTS

BTS

AuC

HLR

VLR

AuCHLRVLR

BSC

BSC

BSC

MSC

MSC

RT

C

Interface A

InterfaceAbis

InterfaceUm

InterfaceAbis

InterfaceAbis

Interface A

InterfaceUm

InterfaceUm

Sous-système radio Sous-système réseau

GMSC

GMSC

Interface E

Interface G

Interface B

Interface H

Interface D Interface

C

Interface E

EIR

Interface F

Sous-système opérationnel

OMC

Figure 2 : Architecture détaillée du GSM (1)

Dans cette architecture, seule la partie entourée en rouge fera l’objet de notre étude.

NB : On se rend bien compte à travers ce schéma que le BSC et la BTS commu-

nique ensemble via une interface appelé interface ABIS. Or le problème qui se

pose est le suivant : si l’une des BTS n’est pas DIRECTEMENT reliée au BSC,

comment est-ce que le BSC fait pour communiquer avec la BTS en question. D’où

la nécessité de mettre en place un système de transmission par faisceaux hertziens

et le rôle des faisceaux hertziens dans le réseau GSM.

c) Les différents sous-systèmes retrouvés dans le GSM

Sous-système BSS (Base Station sub System)

Communication par

faisceau hertzien






Le BSS gère toute la partie radiocommunication avec les postes mobiles

(MS). Il est composé du BSC (Base Station Controller), de la BTS (Base Transceiver

Station) et du TC (Transcoding Unit).

Le terme station mobile (MS) désigne un équipement terminal muni d’une carte

SIM qui permet d’accéder au service de communication. Chaque équipement terminal

est muni d’une identité particulière : IMEI (International Mobile Equipment Identity)

stockée côté réseau dans le EIR et la carte SIM quant à elle est une carte à puce

« amovible », de la taille d’une carte de crédit et contenant un petit circuit constitué

d’un système à processeur notamment un processeur, des mémoires RAM et ROM

dans lesquelles sont stockés des données :

L’identité IMSI

Les paramètres d’authentification

Les paramètres de chiffrements/déchiffrement.

La BTS quant à elle est un groupement d’émetteurs et de récepteurs fixes. Elle

assure l’interface, par lien radioélectrique, entre le réseau terrestre et les stations

mobiles. Ses principales fonctions sont les suivantes :

- Elle échange des messages avec les stations mobiles présentes dans la cellule

qu’elle contrôle et utilise des canaux radio différents selon le type d’informations

échangées.

- La supervision des liaisons avec les mobiles ;

- La mesure des signaux sur le lien montant (uplink) ;

- Le chiffrement et le déchiffrement

Le BSC est un nœud intelligent du système car capable de gérer plusieurs BTS à

haut débit par le canal de l’interface Abis et de dialoguer avec le MSC via l’interface A.

il transporte physiquement des canaux full-rate de 16 kbit/s. La communication peut

être réalisée par un câble (ligne louée) ou par un faisceau hertzien consistant en une

transmission par ondes radio à une fréquence très élevée (supérieure à 15 GHz dans le

cas des opérateurs de téléphonie mobile). Ses principales fonctions sont les suivantes :

- L’allocation des canaux de trafic et de signalisation dans les cellules ;

- Contrôle du handover ;

- Commande de connexion vers les mobiles en relation avec le MSC ;






Cet équipement est à la fois un concentrateur du trafic issu des stations de base et une

passerelle vers le sous-système réseau.

Le TC assure le transcodage des canaux full-rate 16 Kbit/s sur l'interface Ater avec

les canaux 64Kbit/s sur l'interface A. Pour des raisons de planification de réseau (économie

en systèmes 2 Mbit/s), il peut être physiquement distinct du BSC et situé près du MSC.

Sous système NSS (Network Sub System)

Il détermine le routage à effecteur pour l’établissement d’une

communication vers le mobile demandé. Il comprend des bases de données et des

commutateurs.

Le MSC (Mobile service Switching Center) assure l’interconnexion du réseau

de radiotéléphonie avec le réseau téléphonique public, il effectue les commutations

nécessaires pour les mobiles situés dans sa zone de localisation. C’est le nœud le plus

important du réseau car il donne accès vers les bases de données et vers le centre

d’authentification qui vérifie les droits d’un abonné. C’est lui qui assure l’établissement

des communications. Il est connecté aux BSC par l'intermédiaire de l'interface A

Cette interface véhicule des canaux de trafics et des canaux de signalisation empruntant

les liaisons numériques à 2Mbit/s (E1).

Le VLR (Visitor Location Register) est une base de données associée à un

MSC, voire à plusieurs MSC. Il contient d’une part, une partie des enregistrements des

HLR concernant tous les abonnés mobiles qui se trouvent dans les cellules dépendantes

de ce MSC et d’autre part il contient également, pour tous ces abonnés, une informa-

tion de localisation sous la forme d’un identificateur de la zone de localisation dans

laquelle ils se trouvent.

Le HLR (Home Location Register) c’est la base de données nominale. Elle

contient toutes les caractéristiques d'abonnement de tous les utilisateurs du réseau GSM,

leurs identités IMSI et MSISDN (numéro d’appel du portable) ainsi que les localisations

des portables. Il n'y a normalement qu'un seul HLR par réseau mais en pratique cette

base de données est divisée. Le HLR travaille en étroite collaboration avec les

différents VLR, notamment pour les handovers, et la numérotation.

L’AuC (Authentification Center)






C’est une base de protection qui contient une copie d’une clé secrète,

également contenue dans la carte SIM de chaque abonné. Il génère et stocke les pa-

ramètres d’authentification d’un abonné.

L’EIR (Equipment Identify Register) est une base de données qui contient

les caractéristiques des postes mobiles. Le MSC interroge l'EIR par exemple, pour

vérifier le type de poste (est-il approuvé), vérifier si le poste n'a pas été volé

(liste noire).

Sous système OSS

C’est l’entité de gestion et d’exploitation du réseau. Elle regroupe la

gestion administrative des abonnés et la gestion technique des équipements.

2. Concept cellulaire

Les réseaux cellulaires ont été conçus comme réponse à la pénurie de

fréquences. Ils sont donc basés sur le principe de réutilisation de fréquences qui permet

d’obtenir des densités de trafic très élevées et de couvrir des zones d’étendue illimitée.

Le principe du système cellulaire est de diviser le territoire en de petites zones, appelées

cellules c'est-à-dire des zones circulaires se chevauchant afin de couvrir une zone

géographique, et de partager les fréquences radio entre celles-ci.

Figure 3 : Schéma d'un réseau cellulaire [15]

Chaque cellule est constituée d’un ensemble d’émetteurs-récepteurs que l’on

appelle BTS à laquelle on associe un certain nombre de canaux de fréquences à bande

étroite, sommairement nommés fréquences. Chaque cellule se caractérise par

- Sa puissance d’émission ce qui se traduit par sa zone de couverture

- La fréquence de porteuse utilisée pour l’émission radioélectrique

- Le réseau auquel elle est interconnectée






Dans la conception d’un réseau cellulaire, il faut considérer les aspects suivants :

- Topographie (bâtiments, collines, montagnes, etc)

- Densité de la population (ou de communications) pour établir la dimension de

la cellule

- Deux cellules adjacentes ne peuvent utiliser la même bande de fréquences afin

d’éviter les interférences. Ainsi la distance entre deux cellules utilisant la

même bande de fréquences doit être de 2 à 3 fois le diamètre de la cellule.

II. Généralités sur les systèmes de transmission par faisceau hertzien

Les systèmes de transmission sont une partie très importante dans les réseaux de

communication. Ceux-ci définissent les chemins permanents permettant de transporter

de manière transparente et d’un point à un autre les différents services (Voix, Données,

Vidéos). Ainsi, les transmissions utilisent un signal basé sur le principe de propagation

des ondes : ondes électriques (câbles, fils,….), ondes radio (faisceau hertzien, satellite),

et ondes lumineuses (fibres optiques). L’étude de la transmission de l’information

nécessite la connaissance :

- Des principes du signal

- Des supports de transmission et de leurs caractéristiques

- Des méthodes utilisées pour transmettre les informations sur les supports

(adaptation du signal au support de transmission).

Dans cette nouvelle partie, nous nous attarderons à vous parler des systèmes de

transmission par faisceaux hertziens.

1. Présentation des liaisons par faisceau hertzien

Les faisceaux hertziens, initialement conçus pour transmettre des multiplex

téléphoniques ou des images, connaissent une évolution constante liée à la

numérisation des supports de transmission ainsi qu'au traitement de l'information. Ainsi,

les faisceaux hertziens peuvent être définis comme un système de transmission de

signaux (analogiques ou numériques), bilatérale et permanente (full duplex) entre deux

points fixes via l’interface aérienne : ce sont des liaisons point à point. Ce type de

liaison radio est aujourd'hui principalement numérique et, est utilisé pour le transport

de la voix, données, etc. Ils utilisent comme support pour la transmission, les ondes






radioélectriques, avec des fréquences porteuses allant de 1 GHz à 40 GHz très

fortement concentrées à l'aide d'antennes directives et offrant des débits allant de 2 à

155 Mbps permettant la transmission d’informations. Les faisceaux hertziens offrent

des liaisons de très bonne qualité, sont évolutifs en fonction des besoins en capacité,

et sont parfois complémentaires des réseaux fibres optiques pour assurer la continuité

de certains points de raccordement. Ils ne s’appuient que sur des équipements Indoor et

Outdoor pour fonctionner. Ci-dessous un schéma illustrant un système de transmission

par faisceau hertzien [1].

Figure 4 : Schéma d’un système de transmission par Faisceau hertzien [10]

Ce schéma présente de façon globale les équipements utilisés en transmission hert-

zienne et le canal dans lequel l’onde se propage.

2. Principe de fonctionnement des faisceaux hertziens

Les faisceaux hertziens sont des supports de type pseudo-4 fils car les deux

sens de transmission sont portés par des fréquences différentes. Ils utilisent des ondes

radio électriques fortement concentrées à l’aide d’antennes directives pour transmettre

un signal. Selon la forme sous laquelle se présentent ces signaux, différents types de

modulations sont utilisées d’une part, pour former le multiplex et d’autre part, pour

transposer le spectre de signaux dans la gamme de fréquences appropriées pour

l’émission :






- Signaux numériques : multiplexage temporel de voies téléphoniques

numérisées par une modulation PCM ou de données numériques, puis transposition en

hyperfréquences par modulation (analogique discrète) d'une porteuse sinusoïdale en

OOK, PSK, MSK, QAM,...

- Signaux analogiques : multiplexage fréquentiel de voies téléphoniques

analogiques (modulation SSB) ou signal vidéo en bande de base, puis modulation

d'une porteuse sinusoïdale en FM. Exceptionnellement : multiplexage temporel par

modulation d'impulsion en position (PPM), suivi d'une modulation OOK.

Figure 5 : Emission/réception par faisceau hertzien [10]

3. Structure d’un faisceau hertzien

Une liaison radioélectrique est une communication bidirectionnelle entre deux

points en vue, chacun équipé d’un émetteur et d’un récepteur généralement en visibilité.

Elle se décompose principalement en 3 parties :

- un ou plusieurs émetteur(s) : Le rôle de celui-ci est de convertir le message à

transmettre sous forme d’un signal électrique, modulé et transposé à la fréquence

d’émission, puis amplifié en puissance avant d’être émis sur l’antenne ;

- le canal de transmission délimite la région de l’espace où l’onde sera

transmise ;

- un ou plusieurs récepteur(s) : Le récepteur quant à lui, à partir d’une autre

antenne, devra restituer le message reçu le plus fidèlement possible.

Les faisceaux hertziens, compte tenu des fréquences utilisées et de la directivité

des antennes utilisées, nécessitent avant toute liaison, d'effectuer un calcul pour

déterminer la faisabilité, l’affaiblissement de la liaison et la puissance d'émission à

utiliser bref un calcul du bilan de liaison. Ainsi, la structure générale d’une liaison

hertzienne (analogique ou numérique) se présente de la façon suivante :






Bloc de branchement

Emetteur Récepteur

Modem (Modulation en FI/Demodulation)

Traitement en Bande de Base

(Echantillonnage, Quantification, Codage,…)

Signal en Bande de Base:· STM-1;· E1, E2, E3,…;· Paquet IP;· Voix;…

Fréquence porteuse

Fréquence Intermédiaire

Bloc de branchement

Emetteur Récepteur

Modem (Modulation en FI/Demodulation)

Traitement en Bande de Base

(Echantillonnage, Quantification, Codage,…)

Signal en Bande de Base:· STM-1;· E1, E2, E3,…;· Paquet IP;· Voix;...

Fréquence porteuse

Fréquence Intermédiaire

Signal transmis sous forme d’onde électromagnétiqueAntenne

Antenne

Guide d’onde

Duplexeur filtre

Transposition de fréquence

Figure 6 : Synoptique d’une chaine de transmission par faisceau hertzien [10]

· Signal en bande de base ou signal à transmettre :

Un signal est dit "bande de base" s'il n'a pas subi de transposition en fréquence

par modulation. Lorsque le signal bande de base n’est pas adapté au canal de transmis-

sion, on effectue un éventuel transcodage : Opération qui consiste à substituer au signal

numérique (représentation binaire) un signal électrique mieux adapté à la transmission.

· Traitement en bande de base

Le traitement en bande de base est une opération qui consiste à numériser un

signal. Un message numérique est une suite de nombre que l’on considéra dans un

premier temps comme indépendant. Ils sont codés le plus souvent en binaire et le codeur

délivre alors une suite de caractère que nous appellerons 0 et 1 avec un débit défini par

une horloge de période T.






A chaque caractère est attribué un symbole et le signal numérique est une suite

discrète de symbole à la cadence de l’horloge bit. La mise sous forme numérique d’un

signal analogique se fait en trois opérations essentielles :

L’échantillonnage : Opération qui consiste à subdiviser le signal en petits

échantillons de temps régulier ;

La quantification : Opération qui consiste à associer à chaque échantillon une

valeur

Le codage : on associe à chaque valeur un code.

Figure 7 : Etapes numérisation d’un signal analogique

· Modulateur

Il permet d’adapter le signal à transmettre au support de transmission.

Techniquement, le signal à transmettre ne peut se transmettre seul, il doit avoir pour

support, un signal porteur (porteuse) qui sera modulé par le signal à transmettre afin que

celui-ci occupe un espace fréquentiel réduit pour une bande donnée. La modulation a

pour effet de reporter le spectre du signal informatif au voisinage d’une fréquence f0

plus élevée située un domaine favorable à la propagation. Elle consistera à faire varier

l’un des paramètres de la porteuse f0 à savoir soit l’amplitude, soit la fréquence, soit la

phase.

.






Figure 6 : Modulation du signal.

Sur la figure 6 ci-contre, nous avons un signal analogique à transmettre, pour qu’il soit

transmis, il doit être adapté au canal de transmission d’où sa modulation.

· Emetteur

Dispositif qui permet de convertir le message à transmettre sous forme d’un signal

électrique modulé à la fréquence d’émission, puis amplifier en puissance avant d’etre

e mis sur l’antenne.

· Récepteur

Il reçoit des ondes électromagnétiques/électriques/lumineux, sélectionne et

reconstitue le signal modulé transmis par l'émetteur.

· Duplexeur ou filtre

Le filtre est un composant omniprésent et fait à base des condensateurs et des

bobines. Il a pour rôle d’extraire les signaux non désirés autrement, il sépare les signaux

utiles des autres.

· Antenne

C’est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou, de capter (récepteur), les

ondes électromagnétiques.

· Signal transmis

Pour chaque liaison hertzienne, on définit un couple de fréquences correspondant

aux deux sens de transmission. Pour des raisons de distance et de visibilité, le trajet

hertzien entre l'émetteur et le récepteur est souvent découpé en plusieurs tronçons,

appelés bonds, reliés par des stations relais.






Station terminale

Station terminale

Station relais

Station relais

R: rayon de la terre

Bond

Bond Bond

d

√

Figure 7 : schéma illustrant les stations relais et stations terminales (1)

Pour les signaux PDH, on utilise une modulation à 4 ou 16 états (QPSK,

4QAM, 16QAM)

Pour les signaux SDH, modulation à 64 ou 128 états (64QAM, 128QAM).

Le tableau suivant résume les largeurs de bande passante nécessaires en fonction des

débits rencontrés dans le hertzien et le type de modulation utilisée.

Norme PDH PDH PDH PDH SDH

Débit 2x2 Mbit/s 4x2 Mbit/s 8x2 Mbit/s 16x2 Mbit/s 155 Mbit/s

4 états 3,5 Mhz 7 MHz 14 MHz 28 MHz -

16 états 1,75MHz 3,5 Mhz 7 MHz 14 MHz -

64 états - - - - 56MHz

128 états - - - - 28MHz

Tableau 1 : Largeur de bande en fonction du débit et de la modulation utilisée [10]

4. Caractéristiques des faisceaux hertziens

Utilisation: Ce procédé permet de transmettre des signaux d'information

(téléphonie, télévision, etc.) d'un point à un autre du territoire: Liaison point à point.

Ils sont utilisés :

En réseaux d’infrastructure

• Téléphonie,

• Diffusion d’émission de télévision

En réseaux de desserte






• Liaisons BTS - BSC en GSM

• Boucle Locale Radio,

Ils sont aussi utilisés sur de :

Grandes distances, environ 50 km en liaison directe (Infrastructure

téléphonique)

Courtes distances (liaisons "à vue") :

• Infrastructure GSM

Débit théorique: Jusqu'à 155 Mbits/s.

Portée: A débit donné, la portée se réduit lorsque la fréquence du FH augmente. En

général, les bandes de fréquences de 23 et 38 GHz sont utilisées pour des liaisons

courtes distances (4 ou 5 km). Les bandes de fréquences de 4 et 13 GHz

permettent d'atteindre des portées de quelques dizaines de kilomètres, voire 50 km

en utilisant des antennes de grands diamètres. Mais pour le cas de l’opérateur

téléphonique Orange Cameroun, on utilise les bandes de fréquence de 15 GHz pour les

courtes distances (zones urbaines) et les fréquences de 8 GHz pour les grandes

distances (généralement pour les interurbaines).

Rôle : Ils permettent d’acheminer des voies téléphoniques, télégraphiques et des

données via l’interface air et sur des distances plus grandes et avec des délais de mise

à disposition beaucoup plus rapides que les câbles.

5. Mode de transmission

Les hiérarchies de données utilisées dans les liaisons par faisceau hertzien se

doivent d’être symétriques et doivent aussi garantir un aller/retour correct des

informations. De ce fait, on ne peut qu’utiliser des modes de transmission synchrones :

- à bas et moyen débit : PDH

- à haut débit : SDH

a. PDH (Plesiochronous Digital Hierachy)

Plésiochrone est un terme utilisé pour définir des systèmes communiquant à

l'aide de signaux d'horloge ayant une même fréquence nominale mais avec une certaine

tolérance spécifiée. Elle est utilisée dans les réseaux de télécommunications afin de






véhiculer les voies téléphoniques numérisées. Elle est basée sur le signal E1. Pour les

réseaux par faisceau hertzien, c’est la technologie le plus utilisé. Il fonctionne en mode

point to point. Ici, le transfert de données est basé sur un flux à 2 048 kbit/s. Pour la

transmission de la voix, ce flux est séparé en 30 canaux parole de 64 kbit/s et 2 canaux

de 64 kbit/s utilisés pour la signalisation et la synchronisation. Le débit exact des

données dans ce flux est contrôlé par une horloge dans l'équipement générant les

données. Le débit exact varie légèrement autour de 2 048 kbit/s.

Afin de constituer des systèmes de débit plus élevés, un multiplexage

temporel des trames MIC est effectué en multiplexant 4 affluents de niveau inférieur

dans un débit nominal. Dans le réseau actuel, la difficulté provient que les différentes

trames ne sont pas toujours synchronisées.

La technologie PDH permet que [6] :

L’équipement se synchronise sur le signal reçu ;

L’équipement émet sur sa propre horloge interne ;

Le débit traverse le réseau via les trames E1.

Comme inconvénients de cette technologie, on peut citer

La difficulté à synchroniser les équipements entre eux ;

Aucune encapsulation de débits, les données sont brutes.

Les canaux E1 peuvent être multiplexés entre eux pour former des canaux à plus

hauts débits, etc. Le deuxième échelon de la hiérarchie numérique, est constitué de 4

signaux E1 et présente un débit de 8448 kbit/s permettant 120 voies téléphoniques.

(2048*4=8192)

Ci-dessous une représentation d’une chaîne de multiplexage de l’E1 à l’E4 [7] :

TN 1

30 telephones channels

2 Mbit/s (E1)

TN 28 Mbit/s (E2)

140 Mbit/s (E4)

34 Mbit/s (E3)

TN 4

TN 3

Codage utilisé: E1, E2, E3

E4 HDB3

CMI

Figure 7 : Chaîne de transmission PDH [7]






Cette figure illustre la chaine de multiplexage des canaux E1 afin d’obtenir des débits

plus élevés. Dans ce cas, nous avons :

· E1 = 2.048 Mbps (30 voies) ;

· E2 = 8.448 Mbps (120 voies) ;

· E3 = 34.368 Mbps (480 voies) ;

· E4 = 139.264 Mbps (1920 voies).

Cette technique présente toutefois un inconvénient : L’accès ou l’insertion d’une

information dans un canal E4 oblige à démultiplexer tous les débits (E3, E2) pour

accéder à un 64k spécifique, et se limite le plus souvent à 140Mbps ; D’où l’utilisation

du SDH.

b. SDH (Synchronous Digital Hierachy)

Cette hiérarchie numérique synchrone est basée sur un débit STM1. Elle se

distingue essentiellement de la hiérarchie plésiochrone par la présence d’horloge à tous

les niveaux du réseau. Elle peut transmettre des données de 2.048Mbps, c’est-à-dire les

débits PDH dont elle assure le relais. Ici, Les signaux sont encapsulés dans un

« container » et chaque container est associé à un surdébit. Ces deux données forment ce

qu’on appelle un container virtuel (VC). Les débits de base de la hiérarchie synchrone

sont 155.52Mbit/s, 4 fois 155.520Mbit/s (environ 620 Mbit/s) et 16 fois155.520Mbit/s

(soit environ 2.5Gbit/s) résumées dans le tableau ci-dessous comme suit :

Niveau SDH Débits en kbit/s Supports

STM – 1 155.520 FO, Coaxial

STM – 4 622,080 FO

STM – 16 2.488.320 FO

STM – 64 9.953.280 FO

Tableau 2 : Tableau récapitulatif des débits de la norme SDH [7]

Le passage de la trame de base à un débit supérieur s’effectue dans ce cas

par entrelacement d’octet et non bit à bit comme pour la hiérarchie plésiochrone. Un

des avantages est la visibilité directe des affluents dans la trame de base ce qui






simplifie les opérations d’insertion et d’extraction au niveau des divers équipements ;

elle permet en outre, de transmettre dans un multiplex synchrone des débits divers

(ATM, TVHD). Dans les réseaux SDH, les signaux PDH sont « mappés » (mis en

correspondance) dans les conteneurs ou affluents dits virtuels, avant d’être transportés

dans le cadre de la capacité utile SDH. Celle-ci doit être ensuite démappée en

signaux d’affluents PDH.

La SDH introduit de nouvelles possibilités dans les réseaux de transmission :

- Souplesse accrue par la possibilité d’extraire ou d’insérer directement un

signal.

- Possibilité d’évolution vers les hauts débits.

- La modularité des équipements SDH est plus adaptée aux progrès de la

technologie que les équipements PDH.

- Facilité de maintenance et d’exploitation.

6. Comment se propage les ondes

La base de l'étude des faisceaux hertziens est la propagation des ondes. Une onde

est un phénomène vibratoire dû à la propagation d'une perturbation, d'un ébranlement

ou d'un choc.

L'étude de la propagation des ondes consiste à déterminer la puissance reçue par

une antenne tout en connaissant la puissance rayonnée par une antenne émettrice, tout

en tenant compte des dispositions quelconques des deux antennes, des caractéristiques

du milieu de propagation et des obstacles possibles.

a. Propagation en espace libre

Le milieu de propagation de l’onde électromagnétique influe sur la qualité

de la liaison hertzienne. Si l’on n’y prend pas garde, ce milieu peut considérablement

détériorer ou même annuler la qualité d’une liaison hertzienne. L’espace compris entre

deux antennes est libre quand, il est totalement dégagé de tout obstacle matériel : la

propagation s’y fait sans aucune perturbation atmosphérique, environnementale ou

autre ; Les deux antennes étant considérées comme seules existantes dans l’atmosphère.

Ici, l’impact des obstacles environnants est négligeable et par conséquent, l'affaiblisse-

ment du signal est très proche de celui de l'espace libre.






b. Propagation en visibilité

Un bond en visibilité est un bond qui, malgré l’absence d’obstacle entre

deux antennes, se trouve influencé par les conditions atmosphériques et le

voisinage de la terre. La propagation d’une onde électromagnétique en visibilité directe

est tributaire :

- Des propriétés du milieu de propagation

- Des propriétés de la frontière du milieu de propagation

Pour ce type de propagation, il faut prendre en compte l’influence de

l’atmosphère et de la terre. La présence de la terre et de l'atmosphère apporte diverses

physiques : la réflexion (obéit à la loi de DESCARTES), la réfraction, la diffraction,

l'absorption que va subir le signal sur l'obstacle. Ces phénomènes peuvent perturber

notamment la propagation en espace libre dans certaines circonstances. Ils peuvent

également modifier profondément le champ calculé en espace libre. Pour déterminer

si la propagation se fait dans des conditions de propagation en visibilité ou non, il

convient de considérer les Ellipsoïdes de Fresnel [7].

En effet, l’ellipsoïde de Fresnel est un volume dans l’espace, permettant

d’évaluer l’atténuation apportée par un obstacle à la propagation des ondes radio. La

méthode de l’ellipsoïde permet de déterminer la région de l'espace où sera véhiculée

la plus grande partie de l'énergie du signal.

Le schéma et les équations ci-dessous, permettent de décrire et définir la

zone de Fresnel pour une liaison FH entre deux (02) points A et B :

Figure 8 : Ellipsoïde de Fresnel






Ce schéma illustre la région de l’espace où toute l’énergie rayonnée par une antenne

émettrice est transmise. Dans ce cas, r représente le rayon de l’ellipsoïde et

λ la longueur d’onde.

c. Propagation en non visibilité

Une liaison est considérée comme étant en non-visibilité lorsque le

premier Ellipsoïde de Fresnel n'est pas du tout dégagé. Ce cas se présente, lorsque

l'une des extrémités de la liaison est par-delà de l'horizon, de l'autre extrémité où les

liaisons sont réalisées avec des ondes décamétriques. Dans ce cas, le signal va

subir les phénomènes de réflexion, d'absorption, de diffraction sur l'obstacle.

Les ondes hertziennes étant très sensibles aux phénomènes naturels, nous

allons citer quelques facteurs influençant la propagation des ondes et des techniques

pour y remédier à cela.

7. Facteur influençant la propagation des ondes

L'une des méthodes de prévision les plus élaborées pour la conception de liaisons

hertziennes en vue directe est donnée par la recommandation UIT-R P.530-8 [4], qui

permet de prévoir les paramètres de propagation les plus importants. Au cours de sa

propagation, l’onde hertzienne subit principalement trois types d’atténuations:

Celle correspondant à son rayonnement en espace libre, qui est fixe, et

toujours présente (de l'ordre de 140 dB en général), et de plus parfois accentuée par

la présence d'obstacles.

Celle provenant ensuite des variations aléatoires des conditions

climatologiques: guidage, et précipitations (pertes possibles d’une trentaine de dB).

Celles des phénomènes d’interférences, conséquences de la réflexion

principale, ou de multi-trajets (pertes possibles d’une trentaine de dB).

a. Réfraction atmosphérique

Il y a réfraction quand un rayon électromagnétique passe entre deux

milieux d’indice de réfraction différent. Ce changement de milieu entraine une

direction de l’onde électromagnétique. Pour une forte densité d’indice de






réfraction de l’air, le signal subi une atténuation considérable. La décroissance de

l’indice de réfraction avec l’altitude a pour conséquence de courber le faisceau en

direction du sol, ce qui adapte mieux la transmission à la courbure terrestre et

augmente la portée du faisceau.

b. Diffraction

Lorsqu'une onde radioélectrique rencontre un obstacle, elle est plus

ou moins bien réfléchie par celui-ci. L'onde totale est l'addition de l'onde directe avec

l'onde diffractée. Pour minimiser l'effet des diffractions, on évite d'avoir des obstacles

dans le premier ellipsoïde de Fresnel.

c. Réflexion

La réflexion est le phénomène produit lorsqu’une onde radioélectrique

rencontre un objet qui le force à changer de direction. Pour éviter ce phénomène, on

évite d'avoir une surface réfléchissante dans la première zone de Fresnel entourant le

point de réflexion.

d. Absorption

L'absorption due à l'oxygène et à la vapeur d'eau augmente avec la

fréquence. Pour les fréquences inférieures à 15 GHz, on peut la négliger. Au-delà de

20 GHz, l'absorption croît rapidement car la molécule d'eau a une raie de résonance à

22,23 GHz.

Les précipitations (pluie, neige, grêle) atténuent également l'onde par dispersion.

e. Guidage du faisceau hertzien et précipitations

Certaines caractéristiques du milieu propagateur sont « aléatoires ». Pour

celles-ci, on a recours à des statistiques climatologiques (par ex. la concentration

moyenne en vapeur d’eau).

- Atténuations dues aux hydrométéores

Pour les FH de fréquence supérieure à 7GHz, les précipitations entraînent des

pertes également considérables, d’autant plus que le taux de précipitation (en mm/h) et

la fréquence sont élevés. Les données de pluviométrie nécessaires à l'analyse de

propagation sont les répartitions d'intensité de précipitation sur une minute pour une






année moyenne. Les données dont nous disposons, à l'échelle de l'Europe, proviennent

de deux sources :

- Le rapport 563-1 (MOD F) du CCIR [1] qui délimite des zones hydrométéoro-

logiques pour lesquelles on donne la répartition des intensités de précipitation pour des

pourcentages du temps compris entre 1 et 0,001. Il est alors possible d'établir des

courbes d'affaiblissement de propagation pour chacune des zones couvrant l'Europe.

- Les cartes établies à l'Université de Bradford pour l'ESA [2] qui donnent les

contours de l'intensité des précipitations sur une minute pour différents pourcentages du

temps. Ces cartes qui couvrent l'Europe sont beaucoup plus précises que le découpage

en zones du CCIR.

Ci-dessous une table représentant l’intensité des précipitations dans une zone

selon l’ITU

Tableau 3 : Zones hydrométéorologiques des Intensités des chutes de pluie dépassées (mm/h) [1]

Pour pallier au problème de phénomènes naturels cités plus hauts, des dispositifs

peuvent néanmoins être mis en place.

8. Dispositifs de contre-mesure des liaisons hertziennes

Des dispositifs permettent d'améliorer la disponibilité et la qualité des liaisons,

aussi bien vis-à-vis des aléas de propagation que de la fiabilité des équipements. Il est






par exemple possible de doubler la liaison mais il existe des moyens moins lourds et

moins coûteux.

1. Protection Hot Stand-By

Il est possible d'opter pour une configuration d'équipement dite de

« veille active » (Hot-stand-by), afin de pallier les éventuelles défaillances de matériels.

On peut également ajouter une "diversité" : il s'agit d'un deuxième canal distinct à la

liaison. A l’émission, en cas de défaillance de l’émetteur, on bascule automatiquement

sur un deuxième émetteur, de secours. Celui-ci est donc inactif la majeure partie du

temps. En réception, les deux récepteurs reçoivent. L’équipement choisit automatique-

ment la voie par laquelle le signal est le meilleur. En cas de panne, l’un des deux che-

mins reste toujours disponible, et permet le dépannage sans interruption de la liaison.

2. Diversité de fréquence et d’espace

La diversité consiste à multiplier les trajets entre deux points pour ren-

forcer la fiabilité de la transmission. En introduisant une diversité, on peut tirer parti des

phénomènes d’interférence évoqués plus tôt.

Diversité d'espace :

Un des principaux problèmes déjà mentionnés concerne la présence d’un rayon

réfléchi en plus du rayon direct qui entraîne la formation d’interférences dans le plan

vertical des antennes de réception. La puissance mesurable présente donc des pics de

sur-champ et des creux de sous-champ suivant un axe vertical. L’idée est de placer une

deuxième antenne de réception distante de la première d’une demi-frange

d’interférence, ou d’un multiple impair de celles-ci, de manière à ce que les champs

principaux et de diversité soient corrélés en opposition. Le champ combiné permet ainsi

de s’affranchir très largement des instabilités du champ dues aux réflexions ou aux tra-

jets multiples. Les champs reçus sur chaque antenne sont séparément suivant les fluc-

tuations atmosphériques (K). Le champ combiné (maximum des deux) est lissé.

Diversité de fréquence :

L’idée est semblable à celle de diversité d’espace. Il s’agit également de combi-

ner deux champs dont les déphasages sont complémentaires. On exploite cette fois-ci






les différences de propriétés de propagation des ondes de fréquences voisines. On émet

ainsi de façon redondante sur un deuxième couple de fréquences, préférentiellement sur

une polarisation croisée.

Choix de la diversité

La diversité de fréquence présente l’avantage de ne nécessiter qu’une seule an-

tenne. De ce fait, les efforts sur les structures portantes deviennent moindres ; leur taille

aussi. En revanche, l’écart optimal en fréquence est fixe (quand les hauteurs d’antenne

sont connues). Cette exigence n’est pas toujours compatible avec les plans de fréquence

imposés par ailleurs. Elle présente également un rendement spectral faible. La diversité

d’espace nécessite deux antennes mais leur taille est souvent moindre. Par ailleurs, la

méthode présente l’avantage d’avoir une grande souplesse, et des performances généra-

lement supérieures.

Après une étude assez détaillé sur les faisceaux hertziens, leur rôle et les facteurs

pouvant influencés la propagation des ondes hertziennes, nous nous attarderons à la

suite de cette partie, sur les équipements utilisés en transmission par faisceau hertzien,

quels sont les paramètres qui permettent de dire si une liaison est faisable, tout ceci en

établissant un bilan de liaison radio et un profil de liaison.

III. Modèle de propagation

1. Rôle

Les modèles de propagation simulent la manière avec laquelle les ondes

radio se propagent dans l'environnement d'un point à l'autre. Afin de modéliser exacte-

ment le comportement des ondes radio, les caractéristiques de l'environnement telles

que la topologie du terrain (par exemple, colline ou appartement) doivent être prises en

considération. La couverture au sol telle que les bâtiments et les arbres doit également

être expliquée : Un modèle de propagation modélise la manière avec laquelle les ondes

radio réagissent aux changements d'altitude et au sursol (réflexion, diffraction, et

dispersion).

2. Type de modèle de propagation

Les paramètres des modèles de propagation dépendent :

- Du terrain,

- De la densité des arbres,






- De la hauteur de fixation d’antenne et largeur du faisceau,

- De la vitesse du vent, et de la saison (été ou hiver).

Les modèles de propagation varient selon que l’émetteur et le récepteur soient

ou non en ligne de vue ou en d’autres termes en environnement LOS ou NLOS (voir

liste des abréviations).

Dans notre cas de figure, nous avons choisi le modèle de FRIIS car c’est le

modèle de propagation le plus utilisé en environnement LOS.

a. Modèle de l’affaiblissement en espace libre (modèle de FRIIS) [19]

Le modèle de l’affaiblissement du parcours espace libre est habituellement le

point de référence auquel tous les modèles de propagation prennent origine, il est

employé pour déterminer l’affaiblissement de parcours en espace libre. Ce modèle se

base sur l’équation de FRIIS qui montre que la puissance reçue chute beaucoup et elle

est calculée comme étant la carré de la distance séparent émetteur et récepteur.

En environnement LOS ; le modèle Free Space ou modèle de FRIIS est spécifié.

L’équation suivante montre les pertes en fonction de la distance :

[19] (I.1)

Avec :

d : distance entre deux antennes dans l’espace libre (m) ;

λ : Longueur d’onde (m) ;

PL (d) : pertes en espace libre.

Ou encore

[19] (I. 2)

Avec :

d : distance en Km, fc : fréquence en MHz.

b. Modèle COST 231 Hata [19]

Ce modèle est utilisé pour les macros cellules. Il est essentiellement fait pour

les fréquences inférieures à 2 GHz.






c. Modèle d’Erceg [19]

En environnement NLOS, le modèle adéquat pour prédire ce qu’adviendra au

signal lors de sa transmission vers le récepteur est le modèle d’Erceg connu sous le nom

« SUI model ».

Le modèle d’Erceg est utilisé pour les zones urbaines, sous urbaines et

rurales. Il représente une modification du modèle de HATA-OKUMURA [19]. Ce

dernier est le modèle de perte de chemin le plus utilisé pour la prédiction de l’intensité

du signal et la simulation dans des environnements macros cellulaires.

IV. Equipements utilisés en transmission par faisceau hertzien

Pour mettre en place une liaison par faisceau hertzien, différents types

d’équipements sont utilisés : les équipements utilisés en Indoor et ceux utilisés en Out-

door. On parle d’équipement utilisé en InDoor tout équipement se trouvant à l’intérieur

d’un local et OutDoor tous ceux présents à l’extérieur c’est-à-dire à l’air libre.

1. Equipements utilisés en InDoor

a. Rack FH

Le rack est un châssis vertical en acier constitué des trous sur lequel on fixe

et installe d’autres équipements de transmission. Il vient en pièce détachée

et c’est nous qui l’assemblons afin qu’il soit tenu debout (verticalement).

Figure 9 : Schéma illustratif d’un rack FH






b. TRU (Top Rack Unit)

L'Unité Supérieure De Support (T.R.U.) rattaché au rack FH et positionné,

soit au top du rack, soit en dessous du rack est constitué d’un ensemble de dis-

joncteurs montés en série, qui permettront de connecter tous les équipements

installés sur le rack, et nécessitant de l’énergie. Le TRU est lui-même alimenté par

un courant continu en provenance du système d’alimentation, fonctionnant sur

batterie ou via un groupe électrogène.

Figure 10 : Schéma d’un TRU

c. Système d’alimentation

Les systèmes d’alimentations servent à alimenter les BTS, les antennes,

le TRU dans un réseau. Ainsi plusieurs sources d’alimentation peuvent être

utilisées : le courant en provenance du power supply (générateur électrique), les

batteries, les groupes électrogènes ou meme les panneaux solaires

d. Chassis MSS (Microwave Service Swicth)

C’est un support dans lequel se monte un ensemble de modules utilisés en

transmission. Il a pour rôle d’interconnecter ces modules entre eux, de gérer les

équipements et joue aussi le rôle de commutation. Il est disponible en deux

versions :

- MSS-8 composé de 8 slots dont les 2 premières sont dédiés aux

modules core et les 6 autres aux modules de transport.

- MSS-4 composé de 4 slots dont les 2 premières sont dédiés au module

core et les 2 autres au module transport.






A ces différents modules, s’ajoute les cartes de ventilation (FAN Module)

qui alimente le châssis.

Figure 11 : Schéma d’un Switch à 8 slots

Figure 12 : Schéma d’un Switch à 4 slots

e. Modules du MSS et leurs rôles

· Module Core-E

Les modules Core-E comprennent en général six interfaces utilisateur :

4 interfaces Ethernet et 2 interfaces optiques. Il existe deux types de

Core :

- Carte Core Main

C’est la carte principale et centrale de l’équipement. Elle comprend la

matrice de connexion transversale, qui met en œuvre tous les

cross-connexions entre les modules de transport, entre les ports

utilisateur Ethernet. La matrice joue le rôle de commutateur Ethernet.

- Carte Core Spare

C’est un module optionnel qui permet d’assurer la protection du trafic

agrégé et la protection plate-forme de contrôle






Figure 13 : Carte Core-E

· Module Transport

- Carte MOD300

Elle est utilisée pour interfacer avec une radio ODU300 connecté à

l’antenne.

- Carte MPT-MC/MPT-HC

Cette carte est utilisée pour interfacer avec une radio MPT-HC ou une

radio MPT-MC. L'interface de la MPT-HC est une interface de type

GbEth (électrique ou optique) avec un câble d'alimentation alors

celle de la MPT-MC est une interface GbEth standard

trique). Cette carte a pour rôle d’envoyer ou de recevoir des paquets

Ethernet vers ou depuis les modules Core-E.

- Carte PDH

Elle a pour rôle principal l’extraction (encapsulation) des trames TDM

(en trame Ethernet) en provenance (ou à destination) de la carte Core.

Ella a une capacité maximale de 32 E1.

- Carte STM-1

Elle comprend deux interfaces optiques pour les signaux de type

STM-1. Elle gère l'encapsulation ou la reconstruction de données

SDH et envoie ou reçoit des paquets Ethernet vers ou depuis les

modules de Core-E

f. Câble MIC

Le câble MIC est le support filaire de la liaison PCM (E1). Il est connecté

d'une part, au BSC et d'autre part, connecté à l'IDU et à la BTS en passant par le






DDF. Le câble MIC est formé de 48 fils conducteurs identifiés selon le plan de

repérage des couleurs et traits.

2. Equipements utilisés en OutDoor

a. Tours ou pylônes

Les tours utilisées ont une structure architecturale en acier. Elles sont

utilisées pour établir des liens Microwave. Elles permettent la transmission des

données grâce aux antennes installées sur elle.

b. ODU

L'ODU est l'équipement greffé derrière une antenne et qui a pour

fonction d'émettre ou de réceptionner le signal haute fréquence fournit par

l'IDU. Il définit la polarisation selon la position. L'ODU de par son nom indique

qu'il est placé à l'extérieur du SHELTER (maisonnette servant d'abri pour

les équipements du réseau GSM)

Il est utilisé pour la transmission de donnée à des fréquences comprises

entre 7 et 38 GHz. Il 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. 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 à l'IDU.

c. Câble IF ou câble coaxial

Il s'interface entre l'IDU et l'ODU. Il véhicule le signal de fréquence

intermédiaire issu du modem.

Tous les équipements utilisés en transmission par faisceau hertzien de l’installation

jusqu’à l’alimentation peuvent être représentés comme le montre la figure ci-dessous :






Figure 14 : Représentation des différents équipements utilisés en transmission hertzienne(1)

Explications : Ce schéma met en exergue tous les équipements utilisés et leur agence-

ment pour mettre en place une liaison FH. Nous distinguons ici deux parties : une partie

InDoor et une partie OutDoor. En Outdoor, nous voyons une structure en acier appelé

pylône sur lequel est fixée une antenne relié à un émetteur. L’émetteur est relié au châs-

sis MSS8 via un câble coaxial ou câble IF, qui sert à la fois de transport de données et

permet d’alimenter de l’émetteur en énergie. En Indoor, nous avons un rack sur lequel

est installé d’autres équipements.

3. Antennes paraboliques

C'est un dispositif qui réalise la transformation d'une onde

électrique en une onde électromagnétique magnétique en vue de sa propagation

dans l'espace et inversement. Suivant sa forme et son mode de fonctionnement,

l’énergie est rayonnée dans certaines directions privilégiées de l’espace.

La représentation de ces directions dans tout l’espace est appelée diagramme de

rayonnement.






Figure 15 : Exemple d’antennes utilisées en transmission hertzienne

a. Diagramme de rayonnement

Le diagramme de rayonnement est une représentation géométrique de la

façon dont une antenne collecte ou rayonne l'énergie électromagnétique dans l'espace. Il

permet de localiser les zones de l'espace entourant l'antenne et les directions où le

rayonnement est intense ou faible. Même si chaque diagramme de rayonnement est dif-

férent en fonction des antennes, il est possible de différencier trois formes typiques de

diagramme de rayonnement : isotrope, omnidirectionnel et directif.

- Isotrope : l’antenne rayonne son énergie uniformément dans toutes les

directions de l'espace.

- Omnidirectionnel : elle se caractérise par la faculté à rayonner de ma-

nière égale dans toutes les directions contenues dans un plan.

- Directive : antenne qui va concentrer l'énergie qu'elle rayonne dans une

direction de l'espace.

La figure ci-dessous présente une représentation en trois dimensions des formes de

diagrammes de rayonnement que nous venons de présenter.

b. Angle d’ouverture

L'angle d'ouverture est défini comme l'angle existant entre les points dont la

densité de puissance de rayonnement est égale à la moitié de la puissance de rayonne-

ment maximum. C'est donc une séparation angulaire correspondant à une atténuation

de 3dB sur le diagramme de rayonnement de la Figure 16. Comme le montre la figure,

l'angle d'ouverture est défini dans un plan qu'il convient de préciser.

a- Omnidirectionnel b- Isotrope c- Directive

b-






Figure 16 : Angle d'ouverture d'une antenne [14]

Cette donnée ne s'applique généralement qu'aux antennes directives présentant

un lobe principal de rayonnement ou alors dans la mise en œuvre d'antennes sectorielles

au niveau des stations de base des réseaux de téléphonie sans fil.

c. Gain et directivité

Le gain d'une antenne peut se définir comme le rapport de la densité de puissance

rayonnée par l'antenne sur la densité de puissance rayonnée par l'antenne isotrope de

référence, dans la même direction, les deux antennes étant alimentées par la même puis-

sance d'excitation.

Une antenne à un gain g dans une direction donnée si la densité d’énergie recueil-

lie dans cette direction est g fois plus élevée que celle qu’aurait rayonnée l’antenne de

référence (antenne isotrope). C’est un paramètre qui prend en compte ses performances

électriques pour exprimer sa propriété d'orienter dans une direction donnée le rayon-

nement.

Le calcul du gain d’une antenne est donné par la formule suivante :

[14] (I.3)

Avec efficacité ou rendement de l’antenne ;

D diamètre de l’antenne en mètres ;

𝛌 La longueur d’onde en m ; G le gain de l’antenne.






Chapitre 2 : Présentation de l’existant logiciel

Présentation de l’existant logiciel

Description :

Dans cette partie, nous présenterons l’existant en termes de logiciel de

Dimensionnement et simulation des faisceaux hertziens utilisé chez

Orange Cameroun et Alcatel-Lucent son équipementier, nous présente-

rons également le moteur de calcul qui nous permettra de réaliser notre

outil de dimensionnement.

Aperçu

I. Etat de l’art sur le logiciel de Dimensionnement PATHLOSS

II. Veille Technologique

III.Modèle de propogation






I. Présentation du logiciel de dimensionnement PATHLOSS

L'équipement de dimensionnement utilisé par l'ingénierie de transmission à

Orange Cameroun et chez Alcatel-Lucent son équipementier, est le logiciel nommé

PATHLOSS dans sa version 4.0.

PATHLOSS est un logiciel élaboré pour des simulations de transmission

hertzienne afin de palier le mieux possible aux problèmes de propagation du signal en

espace libre et de prévoir les caractéristiques d'équipements et les techniques à déployer

pour s'assurer que le signal est reçu avec une fiabilité fixée par l'opérateur. Il intègre

plusieurs paramètres tels que les données géographiques du terrain de l'ensemble du

globe. C'est un logiciel capable de situer n'importe quel point à partir de ses

coordonnées GPS grâce à sa base de données fiable.

Dimensionner revient donc à introduire les coordonnées GPS de deux points, afin

d'avoir une vue approximative des données de parcours du terrain. Une fois le par-

cours défini, il est aussi possible de faire varier les paramètres en ajoutant d'éven-

tuels obstacles (arbres, immeubles, foret,...) susceptibles de constituer l'état réel du

terrain.

1. Applications proposées par PATHLOSS

Les applications proposées par PATHLOSS sont nombreuses et très diversifiées.

Nous vous proposons ici une brève description de certains modules.

Sommaire (Summary) : c’est le module démarrage par défaut. Il

permet l’affichage des paramètres entrant des différents sites, les données et les applica-

tions optionnelles. Il constitue l’interface entre les autres modules et la base de données

des différents sites.

Données de terrain : ce module permet de créer, d’éditer

manuellement une table de valeur ou une base de données de terrain

Hauteur des antennes (Antenna height) : le module de hauteur permet

de calculer la hauteur des antennes qui satisfont à un certain nombre de critères.

Feuille de route (worksheet) : elle permet de calculer la précision de la

propagation multi-trajets et l’atténuation due à la pluie.






Impression du profil (Print profile) : plusieurs formats ont disponibles

dans ce module. Il permet de ressortir le profil de la liaison avec les légendes corres-

pondantes.

Vue du réseau sur la carte (network map grip) : il fournit une

représentation graphique des sites et de tout le réseau.

Ellipsoïde de Fresnel : le premier ellipsoïde de Fresnel est indis-

pensable. Il nous permet de voir que les rayons directs entre antennes en regard ne

percutent pas une élévation quelconque.

Configurations des antennes : c'est également un paramètre important

dans la mesure il faudra définir la fonction de l’antenne c’est-à-dire si l’antenne

fonctionnera par exemple comme un émetteur et un récepteur ou d’autres. Il s'agira de

choisir entre les différentes fonctions d'antenne ci-dessous :

- TR : L'antenne est utilisée pour émettre et recevoir

- TX : L'antenne est utilisée pour émettre uniquement

- RX : L'antenne est utilisée pour recevoir uniquement

- DR : L'antenne reçoit uniquement mais sur un site dans lequel on a

prévu une configuration en diversité d'espace

- TH : L'antenne émet et reçoit mais sur un site dans lequel on a pré-

vu une configuration en diversité mixte (diversité d'es-

pace horizontale et verticale)

Diffraction (diffraction) : le module diffraction est utilisé pour calcu-

ler la perte sur les canaux de transmission (dispersion du signal) causée par la diffrac-

tion et la couche atmosphérique qu'est la troposphère. Il fournit les résultats sur la hau-

teur des antennes, la fréquence et le facteur K servant à calculer le rayon fictif de la

terre.

Réflexion (reflection) : le module réflexion analyse les effets d'une ré-

flexion quelconque sur un circuit. Cette analyse ne s'effectue que lorsque l'utilisateur dé-

finit la zone de transmission comme une zone regorgeant de cours d'eau ou de surface

miroitantes.






II. Veille technologique

Le logiciel de programmation que nous avons utilisée pour ce travail est

MATLAB dans sa version 7.7.1 (R2008b), installé dans une machine réelle ayant pour

système d’exploitation Window Seven.

II.1. Description de MATLAB

En effet, MATLAB (Matrix Laboratory) est un langage de programmation de

calcul scientifique et technique de haute performance. Il intègre les calculs, les tracés et

la programmation dans un environnement facile d’utilisation où les problèmes et les

solutions sont exprimés dans des notations mathématiques familières. Incluant une

interface graphique, MATLAB est un système interactif dont l’élément de base est un

tableau qui ne nécessite pas un dimensionnement. Ceci permet de résoudre les

problèmes de programmation technique, spécialement ceux avec matrices ou vecteurs.

A l’origine, MATLAB offrait uniquement la possibilité de faire la programmation

structurée mais aujourd’hui, il offre la possibilité au programmeur, de choisir entre la

programmation structurée et la programmation orientée objet. Ses boites de dialogue

sont disponibles pour le traitement du signal, systèmes de contrôle, réseaux de

neurones, simulation, etc ….

MATLAB est considéré comme un langage de programmation au même titre

que C, C++, FORTRAN. Toutefois, il est plus performant dans le sens où il permet la

résolution de nombreux problèmes en beaucoup moins de temps qu'il n'en faudrait pour

les formuler en langage compilé. De plus, il intègre de nombreuses boîtes à outils

« toolbox » dans de nombreux domaines (traitement du signal, traitement d'image,

optimisation, contrôle ...).

III. Méthode de conception

Plusieurs démarches orientées objet existent. Les plus utilisées sont [21]:

1. RAD

RAD (Rapid Application Development) est une méthode de conduite de projet

permettant de développer rapidement des applications de qualité. Aujourd'hui qualité et

réactivité font partie des objectifs généraux de beaucoup d'entreprises. Cela entraine un






certain nombre de projets, qui tout en apportant satisfaction aux utilisateurs, doivent être

menés dans un délai court.

La méthode RAD propose de remplacer le cycle de vie classique par un autre

découpage temporaire. Le déroulement est d'abord linéaire, puis il suit le modèle de la

spirale. Les étapes sont au nombre de cinq :

- L'étape Initialisation : l'objectif est de sélectionner les acteurs pertinents, de

structurer le travail en thèmes et d'amorcer une dynamique

- L'étape Expression des besoins : l'objectif est de mettre à jour ce qui sera

utile aux utilisateurs. La durée de cette étape est fonction du nombre d'utili-

sateurs concernés. Elle ne dépasse pas 30 jours.

- L'étape Conception : l'objectif est de concevoir une solution. L'étape ne

dépasse pas 60 jours.

- L'étape Construction : il s'agit, fonction par fonction, de construire un

système viable. Les techniques utilisées sont la time-box et le prototypage.

Cette étape ne dépasse pas 120 jours.

- L'étape Mise en œuvre : des recettes partielles ont été faites à l'étape cons-

truction. Il s'agit ici d'officialiser une livraison globale, de l'optimiser éven-

tuellement, d'installer le nouveau système et de faire le bilan du projet.

2. DSMD

La méthode DSDM (Dynamic Software Development Method) a été mise au

point en s'appuyant sur la méthode RAD afin de combler certaines de ses lacunes,

notamment en offrant un canevas prenant en compte l'ensemble du cycle de développe-

ment.

Les principes fondateurs de la méthode DSDM sont les suivants :

- Une implication des utilisateurs ;

- Un développement itératif et incrémental ;

- Une fréquence de livraison élevée ;

- L'intégration des tests au sein de chaque étape ;

- L'acceptation des produits livrés dépend directement de la satisfaction des

besoins.






3. UP

La méthode du Processus Unifié (UP pour Unified Process) est un processus

de développement itératif et incrémental, ce qui signifie que le projet est découpé en

phases très courtes à l'issue de chacune desquelles une nouvelle version incrémentée est

livrée.

Il s'agit d'une démarche s'appuyant sur la modélisation UML pour la

description de l'architecture du logiciel (fonctionnelle, logicielle et physique) et la mise

au point de cas d'utilisation permettant de décrire les besoins et exigences des

utilisateurs.

Ses principales caractéristiques sont:

- Il est à base de composants ;

- Il utilise le langage UML (ensemble d'outils et de diagrammes) ;

- Il est piloté par les cas d'utilisation ;

- Il est centré sur l'architecture ;

- Il est itératif et incrémental.

4. RUP

RUP (Rational Unified Process) est une méthode de développement par

itérations promue par la société Rational Software, rachetée par IBM.

RUP propose une méthode spécifiant notamment la composition des équipes et

le calendrier ainsi qu'un certain nombre de modèles de documents. RUP est l'une des

plus célèbres implémentations de la démarche UP, livrée clé en main, permettant de

donner un cadre de développement logiciel, répondant aux exigences fondamentales

préconisées par les créateurs d'UML. RUP est une version commerciale d'UP.

5. XP

La méthode XP (pour eXtreme Programming) définit un certain nombre de

bonnes pratiques permettant de développer un logiciel dans des conditions optimales en

plaçant le client au cœur du processus de développement, en relation étroite avec le

client.

L'eXtreme Programming est notamment basé sur les concepts suivants :

- Les équipes de développement travaillent directement avec le client sur

des cycles très courts d'une à deux semaines maximum.






- Les livraisons de versions du logiciel interviennent très tôt et à une fré-

quence élevée pour maximiser l'impact des retours utilisateurs.

- L'équipe de développement travaille en collaboration totale sur la base de

binômes.

- Le code est testé et nettoyé tout au long du processus de développement.

- Des indicateurs permettent de mesurer l'avancement du projet afin de

permettre la mise à jour du plan de développement.

Conclusion

Nous avons présenté dans cette partie une description assez brève du logiciel de

dimensionnement utilisé chez Orange Cameroun et quelques modèles de propagation

utilisée pour simuler les liaisons par faisceau hertzien.

Deuxième partie : Apports et contributions






Chapitre 3 : Analyse de l’outil

Analyse du processus de dimensionnement

Description

Le présent document est le cahier de charges initial du projet qui a été

soumis à notre étude et dont le thème porte sur la « Conception et

l’implémentation d’un outil pour le dimensionnement des installations et des

équipements utilisés dans les systèmes de transmissions par faisceau hertzien».

Le but de ce document est de fournir une explication globale sur la

façon dont le projet va être réalisé afin de répondre aux spécifications

fonctionnelles du projet.

Nous présenterons dans un premier temps une analyse succincte du

projet, et ensuite les différents travaux effectués pour la réalisation de ce projet.

Aperçu

I. Analyse

II. Spécifications systèmes

III. Dimensionnement






I. Analyse

A. Description du projet

1. Contexte

Ce document entre dans la cadre du projet de fin d’étude d’ingénieur de la

cinquième année de formation en Ingénierie Informatique de l’institut universitaire de la

côte (IUC). Ce projet a été effectué au sein de l’entreprise TELIS LTD, durant la

période allant du 10 mars 2014 au 10 septembre 2014 et, avec pour objectif de permettre

à tout étudiant de s’imprégner du monde professionnel, de l’emploi et de mettre en

exergue toutes les connaissances acquises tout au long sa formation.

2. Présentation du projet

Les systèmes de transmission par faisceau hertzien, permettent de transporter

des données de plusieurs types (voix, images, données), de capacités importantes et ce

sur plusieurs dizaines de kilomètres via l’interface aérienne.

Dans le but de pouvoir desservir ses différentes régions en termes de service

téléphonique, l’opérateur de téléphonie Orange Cameroun utilise les systèmes de trans-

mission sans fil pour interconnecter leurs différentes stations de base à leurs différents

BSC. Pour mener à bien notre étude, il sera question de concevoir un utilitaire permet-

tant de dimensionner quels seront les équipements à utiliser tout en établissant un bilan

de liaison radio, en générant un profil de liaison en vue de déterminer la faisabilité de la

liaison.

3. Justification du choix de conception d’un utilitaire de dimensionnement

Bien que le dimensionnement des équipements à installer sur les sites ne soit

pas pour l’instant la responsabilité directe de TELIS LTd, mais plutôt celle d’Orange

Cameroun ou d’Alcatel-Lucent, et ne possédant ni le logiciel de dimensionnement

compte tenu du fait qu’il ne soit pas libre pour souvent pallier au problèmes qu’elle

rencontre sur le terrain, la direction technique de TELIS LTd et moi allons concevoir

un utilitaire qui se veut d’être simple, évolutif et interopérable qui pourra non seulement

aider dans d’autres projets telle que les SURVEYS mais aussi de vérifier la conformité

des informations se trouvant dans le Dossier D’installation Site fourni par Alu ou

OCM. Se doter de cet utilitaire pourra aussi aider TELIS LTd, dans la mesure où, elle

peut être amenée à travailler pour d’autres entreprises de téléphonie qui aimerait qu’on






leur fournisse un utilitaire effectuant le calcul du bilan de liaison radio. D’où l’utilité

de concevoir un logiciel propre à TELIS LTd.

4. Equipe projet

Ce projet a été réalisé par TSEMO KAYO Cedric, étudiant ingénieur en

cinquième année de formation en ingénierie informatique à l’Institut Universitaire de la

cote et a été assisté durant tout le projet par les personnes suivantes (voir annexes 2):

5. Objectifs et finalités du projet

a. Objectifs

Le projet soumis à notre étude porte sur la conception et implémentation

d’un outil pour le dimensionnement des installations et des équipements utilisées

dans les systèmes de transmissions par faisceau hertzien.

Il vise à réaliser un outil informatique qui permettra, de déterminer la

faisabilité d’une liaison par faisceau hertzien tout en établissant un bilan de liaison, de

générer le profil de liaison sous Google Earth en vue des obstacles potentiels qui pour-

ront entraver la propagation des ondes et enfin de générer un ensemble d’équipements

qui permettront de mettre en place cette liaison.

b. Finalités du projet

Le projet interviendra

- Lors de la réalisation des contre-Survey pour produire un listing du

matériel que l’on devra rencontrer sur le site ;

- Lors de la réalisation des bilans de liaison concernant des éventuels

liens à mettre en service;

- Lors du checking du matériel au warehouse (Entrepôt d’Alu où sont

stockés les matériels pour diverses installations) pour produire une liste du matériel à

installer avant de se rendre au magasin pour la collecte.

B. Description des fonctionnalités à satisfaire

1. Besoins fonctionnels

L’implémentation de notre outil devra répondre aux besoins fonctionnels

suivants :






Etablissement d’un bilan de liaison en vue d’étudier la faisabilité du lien tout

en déterminant par exemple la distance de séparation des deux stations, le

calcul de la puissance reçue par un récepteur ;

Génération d’un profil de liaison ou profil de terrain c’est-à-dire la nature du

sol par exemple en vue de déterminer les obstacles potentiels sur le parcours,

et la hauteur de fixation des antennes afin que le premier ellipsoïde de Fresnel

[16] soit dégagé.

Générer une liste d’équipements nécessaires à la mise en place de la liaison.

2. Besoins non fonctionnels

Être évolutif et simple à maintenir ;

Être convivial et simple à l’utilisation.

C. Planification du projet

1. Diagramme des taches

Notre planification s'est faite avec GANTT [17]. Tout d'abord, nous avons

nommé les différentes tâches, leur durée ainsi que leurs prédécesseurs. La figure 17

illustre les dites tâches :






Figure 17 : Diagramme des taches

La figure 17 décrit toutes les différentes tâches, date de début et date de fin à

réaliser afin de mener à bien la conception de notre outil.

Pour le cas de la tache N°11 (Description des fonctionnalités) par exemple, il

s’agit d’expliciter les différentes fonctions que va abriter notre système.

2. Planification des taches

Nous parlerons de la démarche de mise en œuvre de la solution suivant le dé-

coupage ci-après

- Découpage et planification des activités du projet ;

- Analyse du système ;

- Spécification et conception du système ;






- Mise en œuvre.

La figure 18 illustre, pour chaque phase du projet, les différentes tâches à

effectuer et la répartition des rôles :

Figure 18 : Diagramme de Gantt

Le diagramme de Gantt ci-dessus fait ressortir, suivant une chronologie et un

ordre, les différentes étapes, tâches et durées qui vont permettre la réalisation de l’outil

de dimensionnement.

Pour le cas de la tache N° 13 (spécifications du système), le nombre de jours

spécifié pour déterminer les caractéristiques du système est de trois jours et s’étend sur

une période allant du 05 Aout au 08 Aout 2014..

D. Diagrammes UML

1. Représentation des diagrammes de cas d’utilisation (uses case)

En général, pour le développement d’une application, les diagrammes sont

d’une importance capitale car elles permettent de représenter les scenarios typiques

d’utilisation d’un logiciel pour mieux comprendre et identifier les besoins du client.

Dans le cas de ce projet, nous utiliserons le diagramme des cas d’utilisation qui va

matérialiser les différentes fonctionnalités du système à développer

Un cas d’utilisation permet de modéliser une interaction entre le système

informatique à développer et un utilisateur ou acteur en interaction avec le système. Le

diagramme des cas d’utilisations de notre outil est représenté par la figure ci-contre :






Figure 19 : Diagramme des Uses Cases

Cette figure met en exergue les différentes fonctionnalités que propose l’outil de

dimensionnement. Ainsi, un technicien face au logiciel pourra soit choisir le module

Coordonnées GPS afin de saisir les coordonnées GPS des sites à interconnecter, soit le

module Générer Profil de liaison dans l’optique de générer le profil de terrain entre les

2 sites afin de déterminer la hauteur de fixation des antennes, ou encore le module

Calcul Bilan de liaison qui nous fournira en sortie la puissance reçue nécessaire pour

décoder le signal reçue.

2. Description des différents uses cases

- Cas d’utilisation « Coordonnées_GPS » ce use cases permet de calculer la

distance de séparation entre deux stations. En effet, le système demande à l’utilisateur

d’entrer les coordonnées GPS recueillies sur le terrain des deux stations à interconnecter

et en sortie le système calcule et affiche selon l’équation III.9 (voir chapitre III) la

distance entre les deux sites et selon les équations III.10, III.11, III.12, III.13, III.14

et III.15 la valeur de l’angle de l’orientation des antennes ;

- Cas d’utilisation « Générer profil » il permet de déterminer la hauteur de

fixation des antennes, le calcul du rayon de l’ellipsoïde qui va déterminer l’espace dans

lequel l’énergie transmit sera rayonné ;

- Cas d’utilisation « Calcul du bilan de liaison » le système demande à entrer

les paramètres tel que la puissance d’émission, la distance parcourue par l’onde, la






bande de fréquence utilisée et en sortie, il calcule et affiche l’atténuation du parcours, la

puissance minimale admissible pour un récepteur, la marge qui va déterminer la qualité

de la liaison, le rapport signal/bruit ;

- Cas d’utilisation « Trace_perte en espace libre » le système va dans ce cas

demander à l’utilisateur d’entrer les paramètres tel que la distance et la fréquence

utilisée. Le système trace en sortie la courbe matérialisant les pertes dues en espace

libre. On montre ici que l’atténuation de parcours augmente avec la distance ce qui a un

impact sur le calcul du bilan de liaison radio ;

- Cas d’utilisation « trace signal reçue » le système va effectuer le tracé de la

courbe du signal reçue.

3. Environnement de travail

La plateforme de dimensionnement des équipements que nous devons réaliser va

être développée sous MATLAB 7.7 (R2008b) (Voir chapitre 2). Ce choix de

MATLAB est basé sur le fait qu’il est performant, il permet la résolution de nombreux

problèmes en beaucoup moins de temps qu'il n'en faudrait pour les formuler en langage

compilé. De plus, il intègre de nombreuses boîtes à outils « toolbox » dans de nombreux

domaines (traitement du signal, traitement d'image, optimisation, contrôle ...).

I. Spécifications système

La création d’un projet informatique s’appuie sur un ensemble de techniques et

de technologies qui doivent être maitrisées. Ainsi, pour la réalisation de notre outil de

dimensionnement, nous avons besoin de :

1. Moyens humains

Pour la réalisation de notre application, nous avons besoin d’un chef de projet

et d’un encadreur pour l’orientation dans la conception et l’analyse des besoins.

2. Equipements

Pour cette application, un choix judicieux des équipements à utiliser est à

prendre en considération compte tenu des calculs et des simulations qu’il y aura lieu de

faire. Pour le cas de cette application, il faudra essentiellement :

- Un ordinateur portable doté des caractéristiques ci-dessous :






· Processeur : Intel Pentium 4 et plus, Intel Celeron, Intel Core,

Intel Xeon, Intel®

Atom, AMD Athlon ;

· Espace disque dur : 250 GB;

· RAM : minimum 512 MB ,1024 MB recommandée ;

· Accélérateur graphique : 16-, 24-, ou 32-bit.

- Une connexion internet de haut débit.

3. Analyse des couts

Elle dépend fortement de plateforme à développer et des caractéristiques des

équipements. Nous les résumerons dans le tableau suivant :

Matériels Quantité Cout unitaire Total

Ordinateurs

portable de

marque acer

Ram 2Go

Processeur Intel

2.6GHz

Disque Dur 20Go

1 280.000 [20] 280.000Fcfa

Système

d’exploitation

Windows 7

Professionnel

1 150.000[20] 150.000Fcfa

MATLAB + Add-

on Product 1 95700[18] 95700Fcfa

Suite Office 2010 1 121109 [20] 121109Fcfa

Budget alloué 6 100.000 600.000 Fcfa

Totaux 1. 246 809Fcfa

Tableau 4 : Tableau des couts

Le cout total de réalisation de ce projet, plus achat du matériel, logiciel et licence

s’élèvent à un montant de 1 246 809 FCFA.

II. Dimensionnement

1. Processus de dimensionnement

L’étape de dimensionnement est une étape primordiale dans la conception de

tout système informatique. Cette phase permet aux concepteurs de trouver une disposi-

tion optimale des sites radio à interconnecter.






Etant donné les caractéristiques de l’environnement à couvrir, les spécifications

des équipements et la bande de fréquence, notre objectif est de dimensionner les

équipements utilisés dans les transmissions hertziennes afin de garantir une fiabilité du

lien et une certaine qualité de services.

L’opération de dimensionnement se base sur des données de départ obtenues

suite à des statistiques et estimations pour aboutir à des résultats permettant au réseau

de couvrir la totalité d’une zone considérée en divers services (Voix, Données, images).

Le choix des équipements à utiliser dépend fortement des caractéristiques du

milieu de propagation des ondes qui ont une influence sur la qualité de liaison.

2. Outil de dimensionnement

Nous avons utilisé comme outil de dimensionnement le simulateur Matlab,

car il permet de réaliser des interfaces graphiques (GUI : Graphical User Interface) en

disposant à l'aide de la souris des éléments graphiques (boutons, images, champs de

texte, menu déroulants,...). (Voir Chapitre 2)

3. Méthodologie de dimensionnement

Nous présenterons dans cette partie les différentes étapes qui vont mener à la

réalisation de l’outil de dimensionnement des équipements.

Une phase importante de cette étude est le SURVEY qui est en fait, une

opération qui consiste à faire une descente sur le terrain pour effectuer une prise de

coordonnées des infrastructures à interconnecter et les coordonnées des éventuels

obstacles se trouvant sur le parcours et ce, à l’aide d’un récepteur GPS

a. Détermination des caractéristiques géographiques des stations à

interconnecter

Le récepteur GPS est l’outil idéal qui permet de recueillir les coordonnées

géographiques exactes des sites. Cela s’explique par le fait qu’il reçoit en

permanence, des signaux provenant du système GPS, système constitué d’au moins 24

satellites orbitant à 20 200km d’altitude. Nous avons à titre d’exemple, les informations

recueillies sur certains sites à interconnecter résumées dans le tableau 3 :






Sites Latitude Longitude Elévation

Franqueville_Akwa 04° 03’ 10.22’’ N 009° 41’ 55.50’’ E 19.96 m

Bassa_VIETTEL 04° 02’ 22.80’’ N 009° 43’ 50.30’’ E 35.19 m

Tableau 5 : Coordonnées géographiques des sites à interconnecter.

Explications : Le tableau 5 résume en quelques lignes les coordonnées géogra-

phiques prises à l’aide d’un GPS des sites à interconnecter ; Franqueville_Akwa (direc-

tion technique d’Orange Cameroun) et Bassa_viettel (direction technique de Viettel).

Grâce aux données recueillies sur le terrain, il est possible de déterminer non

seulement la distance de séparation des deux sites mais, aussi l’orientation des antennes

à installer [11] c’est à dire la direction dans laquelle chaque émetteur/récepteur sera po-

sitionné et aussi de déterminer quelles bandes de fréquences seront utilisées.

Une vue de satellite prise dans GOOGLE EARTH qui montre la position des sites

à interconnecter.

Figure 20 : Vue Google Earth des sites à interconnecter

Ceci étant fait, pour que le signal se propage de l’émetteur vers le récepteur, il

nous faudra, trouver un espace suffisant et aménagé pour la transmission du signal. Cet

espace doit être dégagé de tout obstacle : c’est la zone de Fresnel

b. Dégagement du rayon de l’ellipsoïde de FRESNEL

L’ellipsoïde de FRESNEL [16] est un volume dans l’espace qui permet

d’évaluer l’atténuation apportée par un obstacle (colline, immeuble,…) à la propagation






d’une onde radio. Il délimite la région de l’espace où est véhiculée la plus grande partie

de l’énergie du signal (60% environ) : cette région est déterminée par le calcul du rayon

de l’ellipsoïde de Fresnel. Se situer dans cet ellipsoïde revient donc à se retrouver dans

les conditions de propagation en espace libre, c’est à dire que le signal se propage sans

diffraction.

De façon générale, lorsque cette zone de Fresnel est obstruée à plus de 20%, il en

résulte une baisse de débit de la liaison et un risque de perte de communication de façon

intermittente. Il nous faudra à cet effet, trouver une règle donnant le dégagement

minimum de l’ellipsoïde nécessaire sur une liaison hertzienne pour que la diffraction du

rayon de celui-ci soit négligeable sur les obstacles éventuels.

Pour calculer le rayon de l’ellipsoïde au centre du trajet, là où il est maximal, on

utilise la formule suivante :

√ [16] (III. 3)

Avec : Longueur d’onde en mètres;

d : distance de séparation des deux sites en mètres;

r : rayon de l’ellipsoïde en mètres.

La figure 21 montre une représentation du profil de liaison ainsi que la zone de Fresnel

où toute l’énergie va être rayonnée.

Figure 21 : Présentation du profil d'élévation du lien Bassa_Viettel – Franqueville

Explications : Cette figure 21 est une capture prise sous GOOGLE EARTH et matéria-

lise les deux stations à interconnecter à savoir la direction technique d’Orange (Fran-

queville) et la direction technique de Viettel (située au quartier Bassa_Douala). Elle

montre le profil de terrain entre les deux sites c’est-à-dire la représentation du terrain






entre les deux stations, l’espace en rouge appelée zone de Fresnel [16] est le volume

dans lequel sera rayonnée toute l’énergie transmisse par un émetteur. On se rend bien

compte que cet espace doit être dégagé de tout obstacle par conséquent il faut choisir

des hauteurs de fixation d’antenne suffisamment haute pour garantir la visibilité des

stations.

c. Bilan de liaison

Afin d’avoir une communication entre les deux émetteurs/récepteurs, il est

nécessaire qu’une puissance minimum de signal provenant des antennes lors de

l’émission soit reçue par la radio distante. Le calcul de ce minimum de puissance est

effectué par un calcul du bilan de liaison qui permettra de déterminer la fiabilité d’un

lien : ce processus de détermination de puissance est appelé calcul du potentiel de

puissance.

Estimer la valeur de ce "potentiel puissance" dans les différentes parties

d’un lien radio est nécessaire pour faire la meilleure conception et le choix le plus

pertinent des équipements.

Pour cela, deux paramètres importants pour tout bilan de liaison radio, né-

cessite une attention particulière : « la puissance maximale rayonnée (PIRE) » et "la

sensibilité du récepteur" :

- "puissance maximale rayonnée" : elle indique la puissance maximum qui

est légalement autorisée pour être envoyée dans l'air libre dans un pays ou un contexte

spécifique. Elle est fixée par l'autorité de régulation nationale. La limite légale en

Europe est normalement 100 mW. Dans quelques scénarios très concrets (liaisons point

à point) et dans quelques pays, le maximum permis pour la puissance rayonnée est de

1 à 4 W.

- "sensibilité de récepteur" : elle indique quelle valeur minimum de

puissance est nécessaire dans le récepteur radio pour qu’il puisse décoder avec succès

l’information contenue dans le signal radio.

La figure 22 met en exergue les paramètres d’entrée qui permettent de déterminer

le calcul du bilan de liaison radio.






Pt + GtPuissance en sortie d’antenne

d’émission

GtGain d’antenne

en émission

Pt Puissance

émiseAntenne

Site émission

Sortie d’ODU

Affaiblissement en espace libre+

Pertes diversesA(f,D)

Bruit de réception

Pt + Gt - A(f,D) – pertes diversesAntenne

Site réception

Gr Gain d’antenne

en réception

Marge Brute

Entrée d’ODU

PrPuissance

reçue

F = fréquenceD = distance Emission/RéceptionLes pertes diverses sont:- Diffraction liée au relief- Interférence fréquentielle- Fading (pluie, mouvement orthogonal à la polarisation- Pertes d’insertion (connectiques)

Pr = Pt + Gt - A(f,D) + GrMarge Brute = Pr + Seuil de Réception

Figure 22 : Architecture des éléments présents dans un bilan de liaison [6]

Pour évaluer un bilan de liaison, c’est-à-dire déterminer le niveau de puissance

minimal qu’un récepteur doit avoir pour décoder un signal, un ensemble de paramètres

selon le modèle Free space model (voir partie 3 du Chapitre III) est à prendre en

considération :

- La puissance transmise Pe exprimée en dBm. Elle est déterminée par la

puissance émise en sortie de la radio ou de l’émetteur.

- La liaison émetteur-antenne d’émission : elle est faite par un câble qui relie

l’émetteur à l’antenne d’émission. Elle introduit une atténuation LE,

exprimé en dB. Dans les petits systèmes où tout est intégré, cette liaison

n’existe pas et LE=0 dB. Dans notre cas de figure, l’antenne est directement

reliée à l’émetteur donc les pertes sont de l’ordre du nano watt donc très

négligeables ;

- Antenne d’émission caractérisée par son gain d’émission Ge exprimée en

dBi. Elle amplifie le signal dans une direction privilégié.

- L’expression de la puissance rayonnée (PIRE) sera donc

𝑷𝒊 𝒆 𝑷𝒕 𝑮𝒕 En Watt [7] (III. 4)

Ou encore 𝑷𝒊 𝒆 𝑷𝒕 𝑮𝒕 – Le en dBm [7] (III. 5)






- Distance d : distance entre l’émetteur et le récepteur. Celle-ci introduit une

atténuation AEL en espace libre égale à

𝑨𝑬𝑳 𝐥𝐨𝐠 𝟒 𝝅 / [7] (III. 6)

- Antenne de réception caractérisée par son gain de réception Gr exprimée en

dBi

- Récepteur : il est caractérisé par son niveau de puissance Pr qui est la

puissance minimale qu’il doit recevoir. Elle exprimée en dBm et vaut :

𝑟 𝑡 𝑡 𝑟 *

+ [7] (III. 7)

Avec : d et 𝛌 en mètres,

Pr et Pt en Watt

Gt et Gr sans unités.

La figure 23 est un schéma simplifié de calcul du bilan de liaison radio [07]

Figure 23 : Calcul du bilan de liaison radio

Explications : Cette figure indique la quantité relative des gains et pertes ainsi que la

puissance absolue à chaque point d'une liaison sans fil.

L'émetteur produit une certaine quantité de puissance Tx. Une petite quantité est

perdue dans l'atténuation entre l'émetteur et l'antenne. L'antenne concentre ensuite la






puissance, en fournissant un gain. À ce stade, la puissance est à sa valeur maximale

possible pour la liaison. Cette puissance est appelée PIRE: Puissance Isotrope Rayonnée

Effective (EIRP: Effective Isotropic Radiated Power).

Ensuite, il y’a les pertes en espace libre et celles de l'environnement, qui

augmentent avec la distance entre les extrémités de la liaison.

L'antenne de réception fournit des gains supplémentaires. Ensuite, il y’a une petite

quantité de pertes entre l'antenne de réception et la réception radio.

Si le montant de l'énergie reçue à l'extrémité est supérieur à la sensibilité de

réception de la radio, par une certaine marge M, alors la liaison est possible. La valeur

de M déterminera la fiabilité de la liaison, un bon point de départ est de disposer d'une

marge d'au moins 10dB. [07]

d. Etapes de calcul de la distance et de l’orientation de chaque site

Connaissant la latitude ou la longitude au format Degrés, Minutes, Secondes,

il faut de convertir celle-ci au format Degrés décimales dans le but de pouvoir estimer

la distance de séparation de deux sites en utilisant la formule ci-dessous :

𝑷 𝒆 𝒊

𝒆

[11] (III. 8)

C’est à partir de ces valeurs converties que nous nous effectuerons le calcul

de la distance et de l’azimut. Dans cette formule, Pos est la position en degrés

décimaux, Deg est le nombre de dégrées, Min est le nombre de minutes et sec est le

nombre de secondes.

- Détermination de la distance

La distance séparant deux stations correspond à l'arc du cercle qui fait le

tour de la terre et qui passe par ces deux stations comme le présente la figure 24 [11] :

lt B

lg A

lt Alg B

AB






Figure 24 : Représentation de la distance entre deux points

Pour simplifier les calculs, nous partons du principe que la terre est une sphère

parfaite. La formule utilisée pour déterminer la distance la plus courte encore appelée

"Arc mineur" entre deux points sur le terrain (géodésique) se rapproche du géoïde à une

sphère de rayon r = 6372.795477598 km (rayon moyen quadrique). De la sorte, le

calcul pourrait avoir une erreur de distance de 0,3%, [11] (due à la considération que la

terre est une sphère parfaite) en particulier dans les situations extrêmes.

Étant donné deux points A et B sur la sphère exprimée par la latitude (lt) et la longitude

(lg), on a la distance (A, B):

𝐨 𝒕𝑨 𝒕 𝐨 𝒕𝑨 𝐨 𝒕 𝐨 𝑨 ;

[11] (III. 9)

Les angles utilisés sont exprimés en radians, la conversion entre les degrés et les radians

est obtenue en multipliant l’angle par pi (π) et en divisant par 180. Il faut aussi noter que

D s’exprime en Km.

- Calcul de l’azimut

L’azimut est l'angle déterminé entre une direction et le méridien passant par

le point de la station. Sa valeur varie donc de 0 à 360°.

Le calcul de l'azimut est un calcul purement géographique sans aucune consi-

dération électromagnétique ou radioélectrique. Il donne simplement l'orientation des

antennes pour atteindre une station en passant par le chemin le plus court. Connaissant

maintenant la distance entre les stations A et B (arc AB), il est donc possible de calculer

l'angle Â du triangle sphérique ABC représenté dans la figure ci-dessous. Cet angle est

l'azimut de la station A vers la station B [11].

-

a

b

c

B

A

C

Figure 25 : Matérialisation de l'azimut entre deux points.






La procédure pour ce calcul est plus longue que pour le calcul de la distance. Il est basé

sur les cinq formules décrites ci-dessous [11] :

𝐨 𝑨 (𝝅

𝒕 ) (

𝝅

𝒕𝑨) 𝐨 (

𝝅

𝒕 )

𝐨 (𝝅

𝒕𝑨) [11] (III. 10)

Notons que les valeurs de latitude et de la longitude sont des valeurs en radians.

𝑨 𝒆 𝒕 (

√ )

𝝅

[11] (III. 11)

( 𝒊 𝒕 𝒊 𝒕𝑨 𝑨 𝒆 )

𝒊 𝑨 𝒆 𝒕𝑨 [11] (III. 12)

𝑨 𝒕 (

√ )

𝝅

[11] (III.13)

Si l'azimut est vers l'ouest (ltB - ltA>0), alors nous allons utiliser la formule ci-dessous

pour terminer le calcul,

𝑨 𝑨

𝝅 [11] (III. 14)

Sinon, si l'azimut est vers l'Est (ltB-ltA < 0) la dernière formule à utiliser est la suivante.

𝑨 𝑨

𝝅 [11] (III. 15)

Conclusion

Ce chapitre nous a permis d’aborder le processus de dimensionnement des

équipements de transmission hertzienne.

Nous avons montré que la détermination de la qualité d’un lien passe automati-

quement par le calcul du bilan de liaison qui va dont déterminer les caractéristiques des

équipements d’extrémité à prendre en considération. Nous avons abordé de même les

différentes étapes d’analyse de notre outil via l’élaboration d’un cahier de charges.

Le quatrième chapitre sera dont axé sur la conception de l’outil de dimensionne-

ment, en se basant sur toutes les équations que nous avons détaillé au chapitre

précédent, et nous les implémenterons dans une interface graphique, qui sera réalisée à

l’aide du langage de programmation






Chapitre 4 : Conception et Implémentation

Conception et Implémentation de l’outil

Description

Nous présentons ici les différentes étapes de conception qui ont mené à la réali-

sation de notre outil de dimensionnement, leur mise en œuvre et de présenter les

interfaces qui en découlent.

Aperçu

I. Conception de l’outil

II. Mise en œuvre

III. Résultats obtenus.






I. Conception de l’outil

La conception d’un outil passe nécessairement par une méthode à suivre. Une

méthode consiste à créer une représentation informatique des éléments du monde réel

auxquels on s'intéresse, sans se préoccuper de l'implémentation, ce qui signifie indépen-

damment d'un langage de programmation. Il s'agit donc de déterminer les objets

présents et d'isoler leurs données et les fonctions qui les utilisent. Entre 1970 et 1990, de

nombreux analystes ont mis au point des approches orientées objets, si bien qu'en 1994

il existait plus de 50 méthodes objet.

1. Choix d’une méthode de conception

Le choix de la démarche se fera en prenant en compte des critères essentiels de

la plateforme à concevoir. Pour des raisons d'efficacité, de rapidité et d'analyse

complète, nous opterons en effet pour un processus situé à mi-chemin entre UP (voir

chapitre 2 p 42) (Unified Process), un cadre général très complet de processus de déve-

loppement, et XP (voir chapitre 2 p42) (eXtreme Programming), une approche minima-

liste à la mode centrée sur le code.

2. Application de ce choix à notre modélisation

L'objectif principal d'un système logiciel est de rendre service à ses utilisateurs ;

il faut par conséquent bien comprendre les désirs et les besoins des futurs utilisateurs.

L'utilisateur représente donc une personne ou une chose dialoguant avec le système en

cours de développement. Ce type d'interaction est appelé cas d'utilisation illustré la

figure 26 (voir chapitre 3 P.52). Ainsi, le processus unifié est piloté par les uses cases.

De même, dès le démarrage du processus unifié, on a une vue sur l'architecture à

mettre en place (voir figure 27 P. 69).

L'architecture d'un système logiciel peut être décrite comme les différentes

vues du système qui doit être construit. Elle équivaut aux aspects statiques et dyna-

miques les plus significatifs du système et émerge des besoins exprimés par les

utilisateurs, d’autres intervenants et tels que reflétés par les cas d'utilisation.






3. Architecture de la plateforme

Elle décrit de manière générale les différentes fonctionnalités du système.

Interface d’entrée

Eléments du bilan de liaison· Latitude,· Longitude, · Fréquence,· Diamètre,· Efficacité; · Puissance d’émission etc...

Eléments du profil de liaison· Distance;· Élévation; · Hauteur Base Antenne; · Points remarquables du profil

d’élévation...

Moteur de Calcul (MATLAB)

Interface de sortie

GRAPHES· Atténuation du signal;· Puissance reçue;· Profil de liaison.

RESULTAT DU BILANRESULTAT DU BILANFONCTION et SCRIPTFONCTION et SCRIPT

Demon

Figure 26 : Architecture de la plateforme

L’architecture de notre plateforme se présente comme le montre le schéma ci-dessus :

- Les paramètres d’entrée ;

- Le moteur de calcul MATLAB ;

- Les paramètres de sortie.






i. Les paramètres d’entrée

Les paramètres à utiliser sont définis en fonction de deux principales fonc-

tionnalités qui sont le bilan de liaison et le profil de liaison. Pour pouvoir déterminer le

bilan de liaison radio entre deux stations, un bon nombre de paramètres doivent être

connu à l’avance notamment les coordonnées géographiques des sites (longitude,

latitude, élévation). Ces coordonnées vont permettent grâce au moteur de calcul de

MATLAB de calculer et d’afficher certains résultats à savoir :

- la distance,

- l’orientation des antennes,

- l’atténuation, etc. sur l’interface de sortie de l’application.

En fonction de la distance calculée au préalable, un choix sur la bande de

fréquence à utiliser peur être établie.

De même, pour la détermination et le tracé du profil de terrain, bon

nombres d’éléments entre en jeu. Ces éléments sont :

- La distance,

- La HBA (Hauteur Base Antenne) qui est la hauteur de fixation de

l’antenne par rapport au sol pour qu’il y ait visibilité directe entre les

deux stations.

Le profil de liaison est en quelque sorte la représentation de l’état du terrain entre

les deux sites en vue de déterminer une hauteur minimale de fixation des antennes afin

d’éviter tout obstacle influençant la propagation de l’onde.

ii. Les paramètres de sortie

Comme résultat obtenu en sortie de notre outil, nous avons :

- Le calcul du bilan liaison de radio ;

- L’affichage du profil de liaison obtenue ;

- Le calcul de l’atténuation du parcours.

Il est à noter que pour les autres paramètres, ils seront tous enregistrés dans un

tableau Excel qui va récapituler toutes les informations nécessaires à la mise en service

d’une liaison.






II. Mise en œuvre de l’outil

La réalisation d’un outil passe par la détermination des outils informatiques à

utiliser.

1. Outils informatiques

Dans le but de mener à bien la réalisation de notre outil, bon nombre de

logiciels ont été utilisés. La création du projet se faisant sous le système Windows,

nous utiliserons à cet effet :

- Un système d’exploitation : Windows XP, Seven, Vista et versions supérieures

ou même Linux Ubuntu12.10 qui possède un package pour l’installation de

MATLAB ; il est à noter que notre outil peut fonctionner sous plusieurs sys-

tèmes d’exploitation ;

- MATLAB version R2008b (voir Chapitre 2) pour la simulation, les calculs et

la résolution des équations ;

- Le logiciel GOOGLE Earth pour déterminer la position des sites en fonction

des coordonnées recueillis sur le terrain ;

- L’API googleearthtoolbox pour interfacer GOOGLE Earth et MATLAB ;

- La suite Microsoft Office 2010 pour la réalisation des différents rapports.

L’achat de tous ces logiciels ayant un cout, nous les avons résumés dans le tableau 4

suivant (voir chapitre 3 P55)

2. Réalisation des différentes maquettes

- Cas de la maquette Coordonnées GPS

Pour réaliser cette maquette, nous avons utilisé l’outil GUIDE de MATLAB qui

nous permet de réaliser les interfaces graphiques. Cette maquette contient plusieurs

champs textuels et deux boutons.

Les champs textuels permettent de saisir les valeurs des coordonnées GPS

recueillies sur le terrain tandis que les deux autres boutons permettent respectivement

de calculer la distance, l’azimut des sites distincts et d’enregistrer les résultats issues de

ce calcul.

Une description du fonctionnement de ce module est le suivant :

- L’utilisateur lance l’application ;

- Un login et un mot de passe y sont demandés ;






- L’utilisateur saisit le login et le mot de passe ;

- Les systèmes comparent la concordance de celui-ci avec ceux rattachées à

sa base de données ;

- Le système renvoi l’interface de configuration après validation de

l’authentification de l’utilisateur;

- Choix du module de calcul de coordonnées géographiques par utilisateur ;

- Renseignement sur les informations demandées par rapport à ce module ;

- Le système vérifie que toutes les données demandées sont renseignées,

calcul et renvoi à l’utilisateur les informations dont il a besoin.

- L’utilisateur satisfait valide l’enregistrement de ces informations ;

La figure 28 montre une vue de cette maquette :

Figure 27 : Maquette module Calcul Coordonnées GPS.

La figure 28 ci-contre nous renseigne sur les coordonnées géographiques des sites à

interconnecter.






III. Résultats du dimensionnement

Cette partie est consacrée à la présentation de différentes interfaces graphiques

obtenues pour la mise en œuvre de notre outil de dimensionnement.

1. Fenêtre principale

Sur la figure 29, nous présentons la fenêtre principale de notre application,

elle met en exergue le fait que nous travaillons sur les antennes paraboliques utilisées

dans les faisceaux hertziens. Elle comprend une partie authentification, qui après

renseignement sur les paramètres d’authentification suivi d’un clic, permettra l’accès à

la page configuration proprement dite des équipements.

Figure 28 : Page d’accueil de notre outil

2. Calcul de la portée entre deux stations

La première partie de notre travail est de pouvoir déterminer la distance de

séparation des sites. C’est un paramètre déterminatif et primordial pour la suite de notre

travail. Pour y parvenir, il faudra entrer les paramètres géographiques obtenues via un

GPS dans l’interface de la figure 28 et, via les formules (III.9), (III.14) et (III.15), nous

avons les résultats sur le calcul de la distance et l’orientation des antennes à installer.






3. Calcul du bilan de liaison radio

Le calcul du bilan de liaison va nous permettre de déterminer conformément

aux recommandations de l'UIT-T, la fiabilité et la qualité d’une liaison hertzienne.

Ainsi, pour un utilisateur désirant commencer par un dimensionnement radio

d’une zone bien précise, il est invité à commencer par une étape primordiale qui est

donc l’évaluation du bilan de liaison. Ceci dans le but de déterminer les affaiblissements

maximaux tolérés entre un émetteur et un récepteur pour un service donné.

Pour cela, on est amené de travailler avec les paramètres du bilan de liaison

à savoir :

- Au niveau de l’émetteur : la puissance d’émission, le gain de l’antenne

émettrice, et les pertes dues aux câbles.

- Au niveau du récepteur : sa sensibilité, le gain de l’antenne réceptrice,

les pertes dues aux câbles et le facteur de bruit.

- Et les paramètres généraux tel que la distance, la fréquence utilisée.

Figure 29 : Bilan de liaison






La figure 30 met en exergue une synoptique de calcul de bilan de liaison radio

entre deux sites. Pour effectuer ce calcul, nous avons pris en compte les données sur la

station émettrice et la station réceptrice. L’objectif du calcul du bilan de liaison est de

déterminer la qualité et la fiabilité d’une liaison en établissant le calcul de la puissance

que va recevoir un récepteur en tenant compte du milieu traversé par l’onde et des

pertes dues aux hydrométéores, de la limite seuil du récepteur, de la marges d’erreur

permisse et du rapport signal à bruit en entrée du récepteur.

Dans l’onglet station d’émission, l’émetteur est caractérisé par sa puissance

d’émission auquel on rajoute le gain de l’antenne qui va permettre d’amplifier le signal

émis dans une direction précise. Le calcul du gain est fonction du diamètre et du

rendement de l’antenne voir (équation I.3 du chapitre 1).

Dans l’onglet station réceptrice, le paramètre qui nous intéresse est la valeur de

réception seuil. Elle détermine la capacité du récepteur à décoder le signal reçue.

Chaque concepteur d’équipement défini toujours une valeur limite de réception de son

équipement.

Dans l’onglet Bilan de liaison, nous avons la PIRE (voir liste abréviations) ; elle

détermine la puissance transmisse par un émetteur dans l’espace aérien. Cette puissance

va subir des pertes du à la distance, au milieu de propagation, aux conditions clima-

tiques. Toutes ces pertes sont déterminées par l’équation (III.6 du chapitre 3) et sont

appelées pertes en espace libre.

La puissance reçue quant à elle, doit être supérieur à la valeur seuil de réception

pour garantir que le récepteur puisse décoder correctement le message qui a été

transmis. Ce calcul est obtenu par l’équation III.7 du chapitre 3 et prend en compte la

PIRE, les pertes en espace libre, les pertes dans es câbles, les pertes dues aux conditions

météorologiques.

Pour que le récepteur puisse correctement décoder correctement le message

transmis, un calcul du rapport signal sur bruit doit être effectué. Ce calcul permettra

de déterminer la qualité de réception du signal. Si ce rapport est plus petit que 1 alors on

remarque que le signal sera noyée dans la bruit et il serait impossible pour le récepteur

de décoder le message. Une conséquence dans ce cas serait d’augmenter le diamètre de

l’antenne. Dans le cas contraire, le message sera décodé et il faudra une marge d’erreur

acceptable afin de garantir la fiabilité de la liaison.

Une bonne fiabilité de la liaison sera don de garantir une marge d’au moins 15dB.






Conclusion

Il a été question pour nous dans ce chapitre de vous présenter les différentes

étapes de conception et les différents résultats qui en découlent. A cet effet, nous avons

pu effectuer un dimensionnement en termes de couverture c’est-à-dire nous avons pu

déterminer la distance séparation entre deux sites, nous avons effectué la faisabilité d’un

lien radio tout en effectuant le calcul du bilan de liaison et montrant que un lien est

stable si la marge d’erreur est au moins 10dB. Nous avons également étudié l’impact de

certains paramètres tel que la distance entre émetteur/récepteur sur les pertes en espace

libre et l’impact de la pluie sur les liaisons hertziennes.






Conclusion générale et perspectives

Il a été question pour nous au cours de notre travail, de concevoir et

d’implémenter un outil qui doit nous permettre de dimensionner, c’est-à-dire de

déterminer et d’établir sous la base certains calculs effectués (bilan de liaison, profil de

liaison), quels pourront être les équipements à utiliser pour mettre en service une liaison

par faisceau hertzien. Il s’agissait en effet, qu’à partir des données recueillies à savoir

les coordonnées GPS (longitude, latitude et élévation) sur le terrain, que l’on puisse

pouvoir déterminer les azimuts (voir liste des abréviations) des sites, la distance de

séparation entre ceux-ci , d’étudier une possibilité d’interconnexion de ces sites au

moyen d’un certain nombre de paramètres et de générer de manière automatique une

liste des équipements d’extrémité à prendre en compte pour la mise en place de la

liaison.

Pour y parvenir, nous avons présenté le contexte et la problématique qui ont

données naissance à ce projet, nous avons débuté nos recherches sur les raisons pour

lesquelles le problème nous a été posé, pour enfin ressortir une méthodologie de travail.

Nous avons par la suite, fait un état d’art sur la norme de téléphonie mobile GSM,

dans le but de comprendre où intervient les faisceaux hertziens dans son architecture et

pourquoi les faisceaux hertziens. Une étude détaillée et approfondie sur les systèmes de

transmission par faisceau hertzien a été faite afin de comprendre le fonctionnement des

faisceaux hertziens et de déterminer les techniques d’interconnexion de site.

Une analyse a été faite afin d’élaborer un cahier de charge qui nous permettra de

mener à bien notre travail selon certaines spécifications et exigences. Dans la partie

conception, nous avons mis l’accent sur les différentes fonctionnalités du système à dé-

velopper et l’architecture de la plateforme de travail.

Toutes ces phases de réalisation, ont concourues à la mise sur pied de notre outil

de dimensionnement dénommé MWDT version 1.0 (MicroWave Dimensionning Tool

version 1.0), qui permet de déterminer la faisabilité d’une liaison via un calcul du bilan

de liaison, de générer de façon automatique un profil de liaison sous MATLAB via

Google Earth afin de déterminer la hauteur de fixation des antennes et l’enregistrement

de ceux-ci dans un fichier Excel qui constituera donc notre DIS (cf liste abréviations).

Conclusion générale et perspectives






Conscient du fait que notre outil conçu tel que présenté n’est pas parfait, il est

normal que l’on puisse entrevoir des perspective en vue des améliorerions futures, nous

préconisons à cet effet, d’intégrer l’impact que peuvent avoir les pluies sur les liaisons

hertziennes, la nécessité d’étudier et de mettre en place une base de données consistante

pour la traçabilité et la durabilité de nos données et de faire de fond en comble, une

étude sur d’autres systèmes de transmission tel que celle à base de satellites et celle à

base de fibres optiques.



xiv Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



Bibliographie

[1] Gérard Barué, Télécommunications et infrastructures (Liaisons hertziennes,

spatiales et optiques), éditions Ellipses.

[2] Jean-Daniel BONJOUR, Introduction à MATLAB et GNU Octave, 1999-2013

CC-BY-SA 3.0, Service Informatique ENAC-IT & Section des Sciences et ingénierie de

l'environnement (SSIE), Faculté ENAC, EPFL, CH-1015 Lausanne.

[3] Propagation data and prediction methods required for the design of terrestrial

line-of-sight systems, Rec. ITU-R P.530-15.

[4] Assemblée des radiocommunications de l'UIT, Les recommandations de l'UIT-

R, 2003.

[5] E. Fernandez et M. Mathieu, " Les faisceaux hertziens et numériques ", Ed.

Dunod

[6] Bruno CHRISTMANN, Abrégé sur Les Faisceaux Hertziens, 2000-2008.

[7] Introduction aux Faisceaux Hertziens Alcatel University - 8AS 90001 1774 VH

ZZB Ed. 05 - Octobre 2004.c

[8] Maryelle DOUMBIA, Dimensionnement de la norme 802.16e, mémoire de fin

d’étude en Télécommunications, Sup’Com tunisie, École Supérieure des Communica-

tions de Tunis, juin 2007.

[9] MEBREK Mohammed Ali, Influence du dépointage d’antenne à la réception

sur le bilan de liaison, thèse présenté à l’Agence Spatiale Algérienne au Centre des

Techniques Spatiales et à la Division d’Instrumentation Spatiale.

[10] http://www.micdata.fr/Glossaire/fh-faisceau-hertzien.html (page visité le 15

Avril 2014 à 09h30)

Bibliographie

http://www.micdata.fr/Glossaire/fh-faisceau-hertzien.html



xv Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



[11] http://www.f4fjp.fr/position.html (Page consulté le 05 Juin 2014 à 12h30).

[12] http://www.memoireonline.com/10/12/6185/m_Transmission-dun-signal-

audio-video-frequence-par-faisceau-hertzien-et-par-satellite-cas-de-l16.html (visité

le 26 Juillet 2014 à 22h).

[13] http://vincentcolmant.voila.net/telecoms.htm (visité le 12 Mai 2014 à 09h)

[14] http://f5zv.pagesperso-orange.fr/RADIO.html (visité le 26 Juillet 2014 à

16h00).

[15] Carlos KONLACK, Réseaux Mobiles, ISTDI, 3iAC, 2012 ; P 58-87, Cours non

publié.

[16] http://www.radartutorial.eu/ (page consulté le 01 juin 2014 à 22h00) ;

[17] http://www.gantt.com/fr/ (page consulté le 01 novembre 2014 à 22h00) ;

[18] http://www.mathworks.com/pricing-

licensing/index.html?intendeduse=home&prodcode=ML

(Page consulté le 02 novembre 2014 à 22h00) ;

[19] Propagation Prediction Models, Dieter J. Cichon 1, IBP PIETZSCH GmbH,

Germany. P.20 ;

[20] http://www.amazon.fr/gp/feature.html?ie=UTF8&docId=1000388503

(page visité le 02 novembre 2014 à 09h 20) ;

[21] http://www.memoireonline.com/12/08/1760/m_Plateformes-de-services-

integres-pour--mobiles2.html (Page consulté le 03 novembre 2014 à 22h) ;

http://www.f4fjp.fr/position.html

http://www.memoireonline.com/10/12/6185/m_Transmission-dun-signal-audio-video-frequence-par-faisceau-hertzien-et-par-satellite-cas-de-l16.html

http://www.memoireonline.com/10/12/6185/m_Transmission-dun-signal-audio-video-frequence-par-faisceau-hertzien-et-par-satellite-cas-de-l16.html

http://vincentcolmant.voila.net/telecoms.htm

http://f5zv.pagesperso-orange.fr/RADIO.html

http://www.radartutorial.eu/

http://www.gantt.com/fr/

http://www.mathworks.com/pricing-licensing/index.html?intendeduse=home&prodcode=ML

http://www.mathworks.com/pricing-licensing/index.html?intendeduse=home&prodcode=ML

http://www.amazon.fr/gp/feature.html?ie=UTF8&docId=1000388503

http://www.memoireonline.com/12/08/1760/m_Plateformes-de-services-integres-pour--mobiles2.html

http://www.memoireonline.com/12/08/1760/m_Plateformes-de-services-integres-pour--mobiles2.html



xvi Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique



Annexes

Annexes 1

Membres Qualifications Fonctions

Dr FOTSING Christian Docteur en Informatique Spécialisé

en Système Temps réel embarqué

et Directeur de 3IAC

Encadreur

Académique

M. Yves Wilfried MAKEMTA Directeur Technique TELIS Ltd

Ingénieur Télécoms

Encadreur

Professionnel

Sandra NGUEMMEGNE Ingénieur TELIS Ltd Assistante Encadreur

professionnel

Cedric KAYO TSEMO Etudiant Ingénieur en Réseaux et

Télécommunications

Chef projet/

Maitrise d’œuvre

Ressource externes au projet

Qualifications Fonctions

Ressources TELIS Ltd (Techniciens) Echantillons

Hermann LEUTZE Ingénieur TELIS LTd

M. TJECK Ingénieur Télécoms, Enseignant à

IUC/3IAC

Tableau 6 : Tableau équipe projet

Annexes

Memoire_cedric

Documents

Transcript of Memoire_cedric