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à‰tude et mise en service de la liaison par faisceau hertzien Loumbila- Kamboincè au Burkina Faso( Télécharger le fichier original )par Youssouf Moussa ADOUM Institut supérieur d'informatique et de gestion (ISIG) - Licence 2009 |
CHAPITRE1 : Présentations des structures d'accueil1) Présentation générale d'I.S.I.GL'Institut Supérieur d'Informatique et de Gestion (I.S.I.G) est un grand établissement privé d'enseignement supérieur à caractère professionnel. Créé en octobre 1992 par arrêté N°92- 125/MESSRS/MDCHEP/DEST du 21/10/1992 et arrêté N°2005-244/MESSRS/CAB du 2 décembre 2005, conférant à l'ISIG le statut de personne morale. L'ISIG a pris l'engagement de relever le défi de l'enseignement supérieur privé au Burkina Faso. Il a comme mission : l'enseignement supérieur, la recherche scientifique, les prestations technologiques et la formation professionnelle continue. L'institut compte de nos jours deux (2) campus universitaires : un à Ouagadougou et l'autre à Bobo-Dioulasso. Celui de Bobo-Dioulasso est fonctionnel depuis octobre 2002. Il faut aussi noter que l'ISIG a ouvert ses portes au début avec une seule filière : l'informatique de gestion. Aujourd'hui, il a diversifié ses structures pédagogiques et compte trois (3) cycles de formation. Les filières sont les suivantes : 1' Informatique de Gestion (IG) qui prépare aux Diplômes des Analystes Programmeurs (DAP) en deux ans, des Ingénieurs des Travaux (IT) en trois ans, des Concepteurs des Systèmes d'Information Informatisé (CS2i) en quatre ans et enfin le DESS en cinq ans ; 1' Gestion Commerciale (GC). Les diplômes préparés sont le DTS/GC en deux ans, la licence en marketing en trois ans et le Master en Marketing en quatre ans ; 1' Finance Comptabiité (FC). Cette filière délivre des diplômes de DTS/FC en deux ans, de licence en comptabilité en trois ans et de Master (MSTCF et CCA) ; v' Secrétariat de Direction (SD) pour le DSS en deux ans, l'Assistanat de Direction en trois ans ; 1' Assurance Banque (AB) qui prépare le DTS/AB en deux ans, la licence finance/banque et le Master Banque/Assurance ; 1' Communication d'Entreprise (COM) préparant au DTS/Communication en deux ans ;
1' Electronique et Maintenance Informatique (ELN) qui prépare également aux diplômes de IT, CS2i et de DESS ; v' L'ISIG prépare également aux diplômes de licences en Gestion des Projet et en Gestion des Ressources Humaine (GRH), en Administration des Entreprises (AE) et enfin en Affaire et Commerce International (ACI). Les partenaires de l'institut sont : l'Institut d'Ingénierie de Limoges, l'Université du Ghana Legon, l'Université de Cape Coast au Ghana, l'Université de Marseille II, ... ORGANISATIONS ADMINISTRATIVES Pour mieux asseoir sa vision sous-régionale et sa notoriété, ISIG devient GROUPE ISIG depuis Septembre 2008 ayant la structuration suivante : > ISIG Business School regroupant les filières comme :
2) Présentation générale de Telecel-Faso2.1) Description de l'entreprise
2.2) Le conseil d'administration
2.3) La direction générale
2.4) Organigramme de l'entreprise
2.5) Présentation de la direction technique
2.6) Les services offerts par Telecel-Faso
CHAPITRE2 : Généralités sur le GSM
1) Architecture d'un réseau GSM
2) Architecture matérielle du système radio (BSS)
2.1) Fonction de la BTS
2.2) Fonction de la BSC
3) Architecture matérielle du système réseau (NSS)
3.1) Fonction du HLR
3.2) Fonction de l'AUC
3.3) Fonction du MSC
3.4) Fonction du VLR
3.5) Fonction de l'EIR
3.7) NMC (Network Management Center)
DEUXIEME PARTIE : Architecture
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Après avoir parcouru le réseau GSM de façon générale nous allons voir comment se présente le réseau de Telecel-Faso.
Présentement, Telecel-Faso dispose d'un réseau GPRS (General Packet Radio Service) greffé à son réseau GSM, lui permettant de proposer des nouveaux services de types donnés (Data) tel que l'Internet sur téléphone mobile à ses clients.
Figure 5 : Greffage du réseau GPRS au réseau GSM
Equipements GPRS
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+ décapsuler des paquets GPRS provenant du SGSN (les paquets de données émis par le mobile) et de les envoyer au réseau externe correspondant ;
+ permettre d'acheminer les paquets provenant des réseaux de données externes vers le SGSN du mobile destinataire.
Il est composé du sous-système réseau (NSS) et du sous-système radio (BSS) ; l'élément principal du coeur étant le MSC qui assure les fonctionnalités suivantes :
> point d'interconnexion
Qui est chargé de l'interconnexion avec les autres opérateurs et les partenaires des différents services à valeur ajouté ;
> point de signalisation
La signalisation concerne tous les échanges d'informations nécessaires pour la fourniture d'un service de télécommunication.
Elle comprend les signaux requis pour la gestion des connexions :
· établissement et rupture ;
· contrôle et facturation ;
· supervision et maintenance ;
· gestion GSM.
> point de routage et commutation
Il est doté d'une table d'analyse qui est chargée d'analyser les demandes de connexion et de router l'appel vers la bonne destination.
Le réseau de transmission de Telecel-Faso est essentiellement composé de liaisons hertziennes (FH) sous forme de backbone (colonne vertébrale en anglais).
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Un Backbone est un système de transmission composé d'émetteurs et de récepteurs disposés en configurations chainée qui permet de transmettre le signal de bout en bout sur de grandes distances.
Dans le concept GSM, le signal transmis par faisceau Hertzien sur le Backbone servira alors à assurer une couverture réseau dans chaque zone où sont implantées des antennes GSM.
Figure 6: Exemple d'antenne GSM
(Source : www.wikipedia.org)Ainsi, tout abonné du réseau considéré pourra communiquer tant qu'il se trouve dans la zone de couverture.
Le réseau de transmission, vu de la DT (Direction Technique à OUAGADOUGOU), se divise comme suit :
1' une station terrienne 4.5 et une autre 6.3 qui servent de passerelle pour l'international ;
1' trois autres Backbones partent de la DT, ce sont : le backbone Kouritenga d'une capacité de 21 E1, le backbone Saaba d'une capacité d'un STM-1 et le backbone Kilwin d'une capacité de 32 E1.
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La hiérarchie numérique plésiochrone ou PDH (en anglais Plesiochronous Digital Hierarchy) est une technologie utilisée dans les réseaux de télécommunications afin de véhiculer les voies téléphoniques numérisées. Le terme « plésiochrone » vient du grec plesio (proche) et chronos (temps) et reflète le fait que les réseaux PDH utilisent des éléments pratiquement mais non parfaitement synchronisés : ils ont un même débit nominal pour toutes les artères du même type mais ce débit diffère légèrement en fonction de l'horloge de traitement local.
La procédure consiste à démultiplexer complètement l'ensemble des différents ordres de multiplexage pour extraire un signal. De plus, la synchronisation qui est une clef à transmission sans erreur est parfois délicate à obtenir dans ce système où les horloges donnant le rythme sont réparties entre les émetteurs et les récepteurs et on se retrouve avec presque autant d'horloge différente qu'il y a de machines différentes dans le réseau.
Pour pallier à ces problèmes, une nouvelle hiérarchie de système de transmission a vu le jour : la SDH.
C'est un ensemble de protocoles pour la transmission de données numériques à haut débit. L'un des aspects principaux est que tous les équipements du réseau SDH sont pilotés par le même signal d'horloge. Il y a quelque part une horloge atomique qui distribue le rythme pour l'ensemble des noeuds du réseau national. Ce rythme est transmis de proche en proche (sur la fibre optique ou par FH) sur tous les équipements de transmission SDH : c'est pour cette raison que ce mode de transmission est appelé synchrone.
L'architecture d'un réseau SDH est déterminée à partir d'un certain nombre de considérations fondamentales telles que :
> le respect du débit et du rythme ;
> assurer le transport à un temps minimum ;
> capacité du réseau à pallier automatiquement à sa défaillance au moins partiellement pour assurer le transport des données vitales.
Pour faire face aux défaillances techniques, la SDH réserve des circuits physiques ou logiques qui seront utilisés en cas de difficulté de transmission comme la coupure d'une fibre ou la défaillance d'un équipement de réseau.
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Telecel-Faso a pour mission principal d'aider ses abonnés à pouvoir communiquer là où ils se trouvent dans le Burkina Faso à travers la téléphonie mobile cellulaire. C'est ainsi qu'il tente de desservir tout le pays. Il couvre 71% du territoire burkinabè.
Aspect général de l'étendue du réseau de Telecel-Faso
Les sites (BTS) du réseau de Telecel-Faso sont gérés par trois BSC dont deux BSC à Ouagadougou et un à Bobo-Dioulasso.
Il faut préciser que ces BSC gèrent des zones géographiques reparties sur l'étendue du territoire.
Ainsi, les deux BSC de Ouagadougou contrôlent respectivement le déploiement des zones Nord, Sud et Est du Burkina Faso et le déploiement des sites de la zone d'Ouagadougou.
Et enfin celui de Bobo-Dioulasso contrôle le déploiement de toute la région Ouest du Burkina Faso.
La carte ci après illustre la densité du réseau de transmission Telecel-Faso jusqu'en fin 2010.
Figure 7 : déploiement des sites de Telecel-Faso jusqu'en fin 2010
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Le réseau de transmission de Telecel-Faso compte plusieurs constructeurs d'équipements dont les plus utilisés sont Ericsson et Harris Stratex Networks.
Ces équipements sont utilisés soit à l'intérieur du SHELTER dans ce cas ils sont appelés IDU (Indoor Unit) ou à l'extérieur en ce moment ils sont ODU (OutDoor Unit).
Figure 8 : Exemple d'un terminal Eclipse
L'IDU (Indoor Unit) est l'équipement qui a pour fonction globale la Modulation et la Démodulation du signal qu'il reçoit ; il permet de générer les E1 (MIC) avec un débit généralement de 2Mbit/s. Il peut être considérer en 1+0 (sans protection) ou en 1+1 (avec protection).
L'IDU (1+1) permet de générer deux signaux identiques l'un en fonctionnement normale et l'autre en relais effectuant une commutation automatique de canaux lorsque la première liaison est défectueuse.
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Etude et mise en service de la liaison faisceau hertzien Loumbila-Kamboincè
Figure 9: Photo de l'IDU 16x (1+0) Harris Stratex
Figure 10 : Photo de l'IDU (1+1) Harris Stratex
L'ODU est l'équipement qui a pour fonction d'émettre le signal fournit par l'IDU et de réceptionner le signal HF. 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 des équipements du réseau GSM).
Polarisation Verticale Polarisation Horizontal
Figure 11 : Photo d'un ODU Harris Stratex
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C'est un dispositif qui réalise la transformation d'une onde électrique en une onde magnétique en vue de sa propagation dans l'espace. La transformation inverse est aussi réalisée par le même dispositif. C'est donc un dispositif réciproque.
Il s'interface entre l'IDU et l'ODU. Il véhicule le signal de fréquence intermédiaire issu du modem.
Figure 12: Câble IF
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.
Cette partie nous a permis de savoir comment est structuré le réseau de Telecel Faso comparé à l'architecture générale du réseau GSM.
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Un faisceau hertzien est un système de transmission de signaux (aujourd'hui principalement numériques) bilatérale et permanente entre deux points fixes : on parle de liaison point à point. Il utilise comme support les ondes radioélectriques avec des fréquences porteuses de 1.5 GHZ à 38 GHZ (domaine des micro-ondes), très fortement concentrées à l'aide des antennes directives. A débit donné, la portée se réduit lorsque la fréquence du FH augmente.
Figure 13: Schéma principal d'un système de transmission numérique
Description du schéma :
Microphone: c'est un convertisseur électroacoustique ou plus généralement un transducteur. Il sert à la conversion de la pression sonore en une tension électrique.
CAN : convertit le signal analogique à bande limitée Ua(t) en un signal numérique en effectuant l'échantillonnage à période fixe Te avec maintien, la quantification et le codage.
Convertisseur Parallèle-Série : convertit les mots de codes binaires en une suite de bits pour permettre une économie de lignes (surtout nécessaire pour les transmissions sur les grandes distances).
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Codeur source : Il permet d'éliminer des éléments binaires non significatifs. En d'autres termes, le codeur source effectue la compression de l'information. Cela permet de réduire le débit l'information à transmettre.
Codeur canal : Il ajoute à l'information à transmettre, des bits de redondance permettant au récepteur de détecter et éventuellement de corriger les erreurs de transmission.
Codeur de ligne : La suite de bits reçue du codeur canal est découpée en blocs de longueur constante. Chaque bloc est représenté par un symbole. La suite de bits est ainsi transformée en suite de symboles.
Filtre de mise en forme : donne la forme de l'impulsion utilisée pour représenter les bits.
Modulateur : il a pour fonction de transposer l'information sur une porteuse, afin d'occuper un espace fréquentiel réduit pour une bande donnée et de ne pas perturber les voies adjacentes. On module une porteuse sinusoïdale (spectre composé par une raie unique) par le signal transportant l'information. La modulation ayant pour effet de reporter le spectre du signal informatif au voisinage d'une fréquence f0 plus élevée située dans un domaine favorable à la propagation. La modulation consiste à faire varier l'un des paramètres de la porteuse f0, soit l'amplitude, soit la fréquence, soit la phase proportionnellement au signal informatif.
Canal de transmission: un canal indique le milieu dans lequel se propage le signal. Mais il indique aussi la partie plus ou moins large du spectre occupé. Sa largeur dépend du type d'application, avec 8MHz pour un canal TV, environ 200KHz pour un canal FM et 12,599KHz en téléphonie.
Filtre de réception : il a pour fonction de séparer les signaux utiles des autres.
Démodulation : c'est l'opération qui, à partir du signal modulé reçu du canal de transmission, permet de reconstituer le signal informatif (après traitement).
Echantillonneur : l'échantillonnage d'un signal analogique x(t) consiste à prélever à intervalle de temps régulier des échantillons de x(t) pour obtenir un signal échantillonné xe(t) toujours nul sauf aux instants d'échantillonnage t=nTe où il prend la même valeur que x(t).
Te est la période d'échantillonnage et fe=1/Te la fréquence correspondante appelée fréquence d'échantillonnage. fe est le nombre d'échantillons qu'on prélève en une seconde. Si l'on respecte certaines règles on ne perd d'information dans l'opération d'échantillonnage c'est-àdire qu'on peut retrouver le signal analogique à partir du signal échantillonné.
Décideur : permet de reconnaitre l'information transmise sous forme de bit 0 ou 1 par rapport à un seuil de décision. En transmission numérique il suffit de reconnaitre à la réception l'information transmise sous forme de bit 0 ou 1 et non la forme de l'impulsion utilisée pour représenter le 0 ou 1.
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Décodeur de ligne, décodeur canal et décodeur source : ils ont pour fonctions inverses respectives des fonctions de codeur ligne, codeur canal et codeur source.
Convertisseur Série-Parallèle : convertit la suite de bits en mots de code binaire.
CNA : convertit la suite de mots de code binaire reçu en une suite de valeurs quantifiée avec maintien.
Haut parleur : c'est un convertisseur électroacoustique ou plus généralement un transducteur. Il sert à la conversion de la tension électrique en pression sonore.
Un faisceau hertzien autorise des débits pouvant atteindre 155 Mbit /s. Pour des raisons de distance et de visibilité, le trajet hertzien entre l'émetteur et le récepteur est découpé en plusieurs tronçons appelés bonds reliés par des stations relais qui reçoivent, amplifient et réémettent le signal modulé vers la station. Mais pour de courtes distances, la nécessité de mettre en place un relais ne se pose pas. En général, les bandes de fréquences de 23 à 38 GHZ sont utilisées pour des liaisons courtes distances (4 ou 5 Km). Les bandes de fréquences de 4 à 13 GHZ permettent d'atteindre des portées de quelques dizaines de kilomètres, voire 50 Km en utilisant des antennes de grands diamètres. Pour les operateurs de téléphonie mobile, 5 bandes de fréquences sont allouées à leurs faisceaux hertziens : 6, 13, 18, 23 et 38 GHZ.
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. En effet, il a été constaté que lorsque la fréquence d'un courant alternatif s'élève, ce courant a tendance à s'échapper du conducteur qui doit normalement le véhiculer. D'où l'idée du rayonnement direct qui consiste à transmettre l'énergie au moyen d'un dispositif que l'on appelle antenne de transmission.
L'étude de la propagation consiste à déterminer la puissance reçue d'une antenne tout en connaissant la puissance rayonnée par une antenne émettrice, par une longueur d'onde quelconque, pour des dispositions quelconques des deux antennes, dans tous les milieux qu'ils peuvent rencontrer et en présence de tous les obstacles possible.
La propagation en espace libre est un cas théorique qui, dans la pratique, n'est que rarement vérifiée (cas des communications inter satellites par exemple). Dans certain cas, il est toute fois possible de considérer que l'impact des obstacles environnants est négligeable et que par conséquent, l'affaiblissement du signal est très proche de celui de l'espace libre.
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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 notablement 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 Eiipsoïdes de Fresnel.
Le Premier ellipsoïde de Fresnel délimite la région de l'espace où est véhiculée la plus grande partie de l'énergie du signal. Se situer dans cet ellipsoïde revient à se retrouver dans les conditions de la propagation en espace libre. On dit qu'une liaison est en visibilité si les phénomènes de diffraction par les obstacles éventuels situés au voisinage du trajet ont une influence négligeable sur le niveau de réception. Pour cela, il suffit qu'il n'existe aucun obstacle dans l'Eiipsoïde de révolution ou Premier eiipsoïde de Fresnel ayant pour foyer les antennes d'émission et de réception. Cela se passe de telle sorte que la somme des distances d'un point de l'ellipsoïde aux antennes d'émission et de réception dépasse d'une demilongueur d'onde la distance entre ces antennes.
Une liaison est considérée comme étant en non-visibilité lorsque le Premier Eiipsoïde 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. Plus le milieu de propagation comprend d'obstacles, plus l'exposant d'atténuation va être élevé et l'atténuation de l'onde en fonction de la distance sera d'autant plus importante.
Avant d'installer un système de radiocommunication ou une liaison hertzienne, il est nécessaire d'effectuer le calcul du bilan de liaison. En effet, ce calcul permet de déterminer si le niveau de puissance reçue par le récepteur sera suffisant pour que la liaison fonctionne correctement.
D'une manière générale, la formule utilisée pour déterminer la puissance de réception est :
PR=PIRE-AL+ Gr -Pertes (câble+connecteur)
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Dans un système de communication radio la puissance isotrope rayonnée équivalente (PIRE) ou EIRP en anglais, est définie dans la direction de l'antenne où la puissance émise est maximale : c'est la Puissance qu'il faudrait appliquer à une antenne isotrope pour obtenir le même champ dans cette direction.
Pour une antenne connectée directement à l'émetteur :
PIRE [dBm] = Puissance électrique appliquée à l'antenne [dBm] + Gain de l'antenne [dBi] PIRE [W] = Puissance électrique appliquée à l'antenne [W] * Gain de l'antenne
Pour une installation incluant le câble de liaison :
PIRE [dBm] = Puissance de transmission [dBm] - Pertes dans les câbles et connecteurs [dB] + Gain de l'antenne [dBi]
Généralisation: La PIRE d'un objet rayonnant, dans une direction donnée quelconque, est la puissance qu'il faudrait appliquer à une antenne isotrope mise à la place de cet objet, pour avoir le même niveau de rayonnement dans cette direction.
Cependant, le niveau de la puissance reçue se calcul comme suit :
PR (dBm) =Pe (dBm) + Ge (dBi) - Pertes (câble+connecteur) - AL (dB) + Gr (dBi) -Pertes (câble+connecteur) avec AL = 20*log [(4*Ð*D)/ ë].
Il nous faut dans cette partie, trouver une règle donnant le dégagement minimum de l'Ellipsoïde de FRESNEL nécessaire sur une liaison hertzienne pour que la diffraction du rayon de celui-ci sur les obstacles éventuels soit négligeable.
L'Ellipsoïde de FRESNEL délimite la région de l'espace où est véhiculée la plus grande partie de l'énergie du signal (60% environ). Se situer dans cet ellipsoïde revient à se retrouver dans les conditions de la propagation en espace libre, c'est-à-dire que le signal se propage sans diffraction.
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Premier ellipsoïde de FRESNEL
L1
r
L2
L
d1 d2
Station A Station B
ëd1d2
L1 + L2 = L + ë/2 d 1 + d2
r =
Figure 14 : Dégagement de zone de FRESNEL
Un bond FH est une liaison de transmission entre deux points assurée par un support radioélectrique. Il est composé d'un système d'émission et de réception qui fonctionne en full duplex. Plusieurs éléments rentrent en ligne de compte dans l'établissement d'une liaison hertzienne. A chaque extrémité nous distinguons les éléments suivants :
· un pylône d'une certaine hauteur (30m à 120m) ;
· une antenne directive (antenne parabolique : 0.3 à 1.8m de diamètre) ;
· un ODU (OutDoor Unit) ou RFU (Radio Frequency Unit) ;
· un IDU (In Door Unit) ou SPU (Signal Processing Unit) ;
· un câble coaxial reliant l'ODU et l'IDU ;
· un système d'alimentation
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Figure 15 : Un bond par Faisceau Hertzien
Tous ces éléments sont définis et installés après une étude technique. Cette étude revient à dimensionner les équipements en tenant compte de plusieurs facteurs déterminants.
Comme nous l'avons spécifié plus haut, un faisceau hertzien est un système de transmission de signaux (aujourd'hui principalement numériques) entre deux points fixes. D'abord utilisé pour la téléphonie fixe et pour la télévision, la transmission par faisceau hertzien prendra beaucoup plus d'ampleur avec l'arrivée de la téléphonie mobile. Ces principaux avantages sont entre autres :
v' faible coût de déploiement comparé à la fibre optique ;
v' la possibilité d'avoir des débits et des portées très élevées ; v' la fiabilité et la sécurité ;
v' matériel flexible et évolutif.
Les inconvénients majeurs sont :
~ ces ondes sont principalement sensibles aux masquages (relief, végétation, bâtiments, ...), aux précipitations, aux conditions de réfractivité de l'atmosphère et présentent une sensibilité assez forte aux phénomènes de réflexion ;
v' obligation de vue directe entre les paraboles (LOS : Line Of Sight) ;
v' liaison sensible aux intempéries, notamment lors de fortes pluies ;
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v' exploitation sous licence, sur certaines fréquences.
Les systèmes de transmission par faisceaux hertziens sont utilisés pour plusieurs services tels la voix, les données, la vidéo, pour les connexions BTS-BSC et inter sites.
Après avoir passé en revue l'ensemble de généralité du réseau GSM et abordé succinctement la transmission numérique par faisceau hertzien à travers ses avantages et ses inconvénients, il nous revient maintenant de nous appesantir sur l'étude d'un système de transmission numérique par faisceau hertzien Loumbila-Kamboincè.
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Au cours de notre stage nous avons constaté qu'il y a des liaisons saturées entre Ouagadougou et Bobo notamment celle qui quitte Xerox (Direction Technique de Ouagadougou) vers le site de Kamboincè en passant par celui de Tampouy. Mais de Xerox à Loumbila en passant par Saaba on dispose de 20E1 libre que l'on peut utiliser. C'est pourquoi on veut acheminer 10E1 des 20 de Loumbila vers Kamboincè pour augmenter la capacité de cette dernière et pouvoir sortir vers Bobo en passant par Laye, Boussé, ...
D'où le choix de notre thème : « Etude et mise en service de la liaison par faisceau hertzien Loumbila-Kamboincè »
Figure 16 : Loumbila-Kamboincè avant la liaision
Etude et mise en service de la liaison faisceau hertzien Loumbila-Kamboincè
Figure 17 : liaison Loumbila-Kamboincè
L'étude d'une liaison hertzienne est une étape très importante dans la réalisation d'une interconnexion. Elle apporte une vision concrète et assez détaillée de ce que donne la liaison faisceau hertzien, dont on entend beaucoup parler, en situation réelle d'exploitation. Il fait ainsi le lien entre la théorie et la réalité. Une autre phase cruciale de cette étude est le Survey qui consiste à faire une sortie sur le terrain pour effectuer une prise des coordonnées des structures à interconnecter et les coordonnées des obstacles éventuels et ce, à l'aide d'un récepteur GPS (Géo-Positionnement par Satellite est un outil utilisé pour déterminer les coordonnées géographique de l'endroit où l'on se trouve).
Les résultats du Survey vont nous permettre de déterminer les caractéristiques intrinsèques de la liaison Loumbila-Kamboincè et cela, à travers un calcul par étapes appelé bilan de liaison.
Afin de mieux réussir le Survey, et ainsi mener à bien le reste de l'étude, le principe de la prise de coordonnées à partir d'un récepteur GPS est donné ci-après.
Le récepteur GPS est l'outil idéal qui permet de recueillir les coordonnées géographiques exactes des sites (emplacements choisi pour installer les pylônes). 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 20 200 Km d'altitude et à l'aide de son calculateur intégrée, il détermine les coordonnées.
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Etude et mise en service de la liaison faisceau hertzien Loumbila-Kamboincè
2) Résultats du Survey de transmission Les coordonnées recueillies à l'aide du GPS sont les suivantes :
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Nom du site |
Latitude |
Longitude |
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Loumbila |
12°30'10.30''N |
1°23'19.4''W |
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Kamboincè |
12°28'10.20''N |
1°33'29.30''W |
Tableau 4 : Coordonnées GPS des
sites
(Source : Telecel-Faso)
Le dimensionnement passe par une étude de profil qui fournira donc les hauteurs d'antennes et le type d'antennes directives à installer.
L'équipement de dimensionnement utilisé pour l'ingénierie de transmission à Telecel-Faso est un 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. Le dimensionnement revient donc à introduire les coordonnées GPS des deux points, afin d'avoir une vue approximative des données de parcours du terrain. Une fois le parcours défini, il est aussi possible de faire varier les paramètres en ajoutant d'éventuels obstacles (arbres, immeubles, foret,...) susceptibles de constituer l'état réel du terrain.
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Figure 18 : Liaison entre Loumbila-Kamboincè
Pathloss nous a permis de générer le profil Loumbila-Kamboincè avec des éventuels obstacles. On a ajouté les arbres comme obstacles de hauteur moyenne 15 mètres car entre les deux sites il n'y a pas des bâtiments. Au vue de tout cela Pathloss nous a dégagé les hauteurs de fixation des antennes hL=20.6 mètres et hK=25.9 mètres et aussi la distance entre les deux sites qui est de D=18.8 Km. Avec hL et hK hauteurs respectives de Loumbila-Kamboincè.
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Figure 19 : Hauteur des antennes
La simulation des bonds hertziens matérialise d'une manière pratique la trajectoire du signal FH entre sites en fonction de toutes les caractéristiques du relief et de la zone dans laquelle le signal se propage. Ainsi un bilan de liaison permet donc d'avoir toutes les caractéristiques intrinsèques de la liaison hertzienne Loumbila-Kamboincè.
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Demi-lobe de FRESNEL
Figure 20: Dégagement de l'Ellipsoïde de FRESNEL sur le bond Loumbila-Kamboincè(Source : Telecel-Faso)
Au regard de tout ce qui y a comme obstacles Pathloss simule la trajectoire idéale du signal FH en visibilité directe et déduit le demi lobe de l'Ellipsoïde de FRESNEL (lobe de couleur bleue) au dessus de tout obstacle naturel et ce, du fait des hauteurs de fixation des antennes qu'il propose à savoir 25.9 mètres coté Kamboincè et 20.6 mètres coté Loumbila.
Comme nos équipements sont installés dans des lieux fixes, on utilise alors des antennes directives de 0.6 mètre de diamètre, ce qui nécessite peu de puissance.
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Outre les aspects mécaniques, les principales caractéristiques d'une antenne sont : - la bande de fréquence de fonctionnement ;
- l'impédance (en générale 50c~) ;
- la puissance maximale admissible ;
- le gain
- le diagramme de rayonnement.
Ces deux dernières classes de paramètres définissent la façon dont l'antenne rayonne dans les différentes directions ; elles sont particulièrement importantes.
a) Directivité D
La directivité D d'une antenne est le rapport entre la puissance rayonnée dans la direction principale de rayonnement (lobe principale) et la puissance qui serait rayonnée par une antenne Isotrope (rayonnement dans toutes les directions) consommant la même puissance fournie par l'émetteur. Cette antenne Isotrope est fictive car il n'existe pas d'antenne qui peut rayonner de manière uniforme dans toutes les directions. C'est pourquoi la directivité d'une antenne réelle est toujours supérieure à 1.
D
Pr
= >1
Pr i
Pr : puissance rayonnée dans la direction principale
Pri : puissance rayonnée de l'antenne isotrope consommant la même puissance d'émission
La directivité se rapporte à la puissance rayonnée. Cependant dans la pratique on s'intéresse à la puissance fournie à l'entrée de l'antenne par l'émetteur qui est supérieure à la puissance rayonnée à cause des pertes.
b) Gain de l'antenne
Rr
G = Dç Avec Rr Rp
ç = <1
+
Rp : Résistance ohmique de perte Rr : Résistance de rayonnement
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Antenne idéale Rp =0 ç =1 ? G = D
Le gain de l'antenne est exprimé en dB mais, pour signifier que l'antenne de référence utilisée est isotrope, il est d'usage de parler de dBi (pour dB isotrope). Plus l'antenne est directive, plus le rayonnement est concentré dans une direction et, par conséquent, plus le gain est fort.
La puissance rayonnée par une antenne est appelée « Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente » (PIRE) ou Effective Isotropic Radiated Power (EIRP). Elle correspond à la puissance qu'il faudrait fournir à une antenne isotrope pour obtenir le même champ à la même distance.
Après donc ces différents éléments de définitions sur le dimensionnement d'un bond pour une transmission par faisceau hertzien, dimensionnement qui fournira les hauteurs d'antennes et les types d'antennes, nous allons maintenant aborder les spécificités des équipements de transmission qui varient en fonction des constructeurs. L'équipement que nous avons utilisé est Eclipse du constructeur Harris.
L'IDU (In Door Unit) ou SPU (Signal Processing Unit) est une unité installée dans un rack et l'ensemble est installé dans les shelters. Les shelters sont des abris refroidis (la température varie de 25 à 35 degrés Celsius) contenant les équipements de télécommunication. L'IDU 300 20x se présente comme suit :
a b c d e f g h i j k
Figure 21: IDU 300 20x
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Description de la phase avant de l'IDU 300 20x
Lettre
|
Elément |
Description |
|
|
a |
Patte de fixation et goujon de masse |
Support de fixation de l'IDU sur rack. Une patte de fixation comporte un goujon de masse pour la mise à la terre de l'IDU |
|
b |
-48 Vcc |
Connecteur de puissance 2W2C à 2 broches |
|
c |
Fusible |
Un fusible temporisé de 5A et un interrupteur marche/arrêt. Dans la position ON (marche), la tête du fusible est en position verticale. Dans la position OFF (arrêt), la tête du fusible est tournée sur la position «0» horizontale. |
|
d |
Vers l'ODU |
Connecteur pour la connexion par câble volant au dispositif parafoudre installé au point d'entrée du câble à l'entrée du bâtiment. |
|
e |
Maintenance V.24 |
Un connecteur RJ-45 fournit une option d'interface série V.24 pour l'accès Portal. Il comprend une adresse IP par défaut, ce qui signifie qu'il n'a pas besoin de connaître l'adresse IP du terminal à la connexion. |
|
f |
Port de protection/ d'extension |
Connecteur RJ-45. Il permet l'interconnexion entre des paires d'IDU pour la protection 1+1 hot-standby. |
|
g |
Données AUXiliaires |
Connecteur DB-9. Il fournit un canal de service de données synchrone ou asynchrone. La sélection du canal synchrone (à 64 kbps) ou asynchrone (à 19.2 kbps maximum) s'effectue par l'application Portal. |
|
h |
E/S d'alarmes |
Connecteur HD-15. Il fournit l'accès à deux entrées d'alarme TTL et quatre sorties relais. Les connexions sont mises en correspondance dans l'application Portal. |
|
i |
ODU IDU |
La LED Statut (état) de l'ODU donne les indications : Eteinte : IDU hors tension Verte : Fonctionnement normal Orange clignotante : Configuration non ou matérielle ou sélection du mode diagnostic, comme pour le mode émetteur silencieux. Rouge : Alarme critique (qui affecte le trafic). La LED Statut (état) de l'IDU donne les indications : |
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|
Eteinte : IDU hors tension Verte : Fonctionnement normal Orange clignotante : Configuration non supportée, incompatibilité logicielle ou matérielle ou sélection du mode diagnostic, comme pour les bouclages de tributaires. |
|||||
|
Rouge : Alarme critique (qui affecte le trafic). Perte de signal |
|||||
|
(LOS - Loss Of Signal) sur un tributaire mis en service ou lors d'une panne matérielle/logicielle. |
|||||
|
j |
NMS (gestion réseau) |
Connecteur RJ-45. Il fournit un port pour l'accès |
|||
|
10/100Base-T |
Ethernet à la gestion du réseau. |
||||
|
k |
Ports tributaires 1 à |
Groupes de connecteurs RJ-45 pour la connexion |
|||
|
20. |
tributaire. Un port RJ-45 par canal E1/DS1. |
||||
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|||||
Tableau 5 : Description de la phase avant de l'IDU 300 20x
L'IDU 300 20x fonctionne dans la bande de 5 à 38 GHz et supporte les capacités 4, 5, 8, 10, 16 ou 20E1 avec modulation 16QAM (Quadrature Amplitude Modulation). Il a pour rôle d'effectuer le traitement du signal numérique (MIC) à travers ces différents éléments et de le transmettre au RFU. Il assure également l'alimentation en énergie de RFU. Il est composé de plusieurs éléments lui permettant d'effectuer un fonctionnement normal. On peut citer entre autres :
v' le modem ;
v' le multiplexeur ; v' le contrôleur ;
v' le câble tributaire.
Rôle de chaque élément
Le
modem
La modulation a pour objectif d'adapter le signal à émettre au canal de transmission. L'équipement Harris offre un large éventail de type de modulation programmable au choix. Il offre en effet la possibilité de passer de la modulation QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) basée sur le principe de déplacement de la phase à la modulation QAM (Quadrature Amplitude Modulation) 256 en passant par les modulations 16QAM, 32QAM, 64QAM, 128QAM toutes basées sur le principe de modulation de « deux porteuses » en quadrature.
Le modem fournit également des informations sur son état, l'état du trafic de la liaison, les états du RFU du câble à travers des leds (diodes électroluminescente) d'indication.
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: Composante en phase.
: Signal en phase.
: Composante en quadrature.
: Signal en quadrature.
Il contient le circuit d'alimentation en énergie nécessaire au fonctionnement du bloc SPU, à savoir le multiplexeur, le contrôleur et bien sur du modem lui-même. Il alimente en outre le RFU à partir du câble coaxial qui assure la liaison entre ces deux équipements. L'alimentation est assurée par un courant continu de 40 ,5 à 60 VDC, positif ou négatif.
Il transmet le signal multiplexé à une fréquence de 310MHz au RFU pour traitement avant la phase d'émission. En réception, le signal entrant est reçu par une fréquence de 70MHz.
Enfin, c'est aussi à travers lui que le signal de télémétrie pour la communication entre l'IDU et l'ODU du site local et distant est assuré.
Principe de la modulation numérique
- ù0
j
e
t
2 f (t)
· pb
2 F (f)
· pb
e ù 0
j
t
2·
Re[]
Figure 22 : Schéma pour le principe de la modulation numérique
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A partir de l'expression de m(t), on obtient donc le schéma de l'émetteur pour la modulation numérique avec signaux réels (figure ci-dessous).
Figure 23 : Schéma pour la modulation numérique avec signaux réels
Le signal modulé m(t) est une combinaison d'une modulation d'amplitude et d'une modulation de phase : on parle de modulation d'amplitude en quadrature (MAQ ou QAM). La MAQ est parfois appelée modulation par déplacement d'amplitude et de phase (MDAP). On
parle de quadrature car cosù0 t et -sinù0 t sont en quadrature de phase.
L'avantage de la QAM est qu'on transmet en même temps avec une seule porteuse de fréquence fo deux informations distinctes ak et bk correspondant respectivement à la composante en phase CN(t) et à la composante en quadrature CQ(t). Ce qui permet d'éviter le gaspillage de largeur de bande de fréquence.
Cependant, la démodulation d'un signal QAM à la réception pour retrouver les deux signaux CN(t) et CQ(t) c'est-à-dire les deux informations distinctes émises est plus complexe. L'expression de m(t) peut être représentée graphiquement. Ainsi une représentation dans le plan complexe qui fait correspondre à chaque signal module élémentaire un point Ck = ak +j bk permet de différencier chaque type de modulation, l'ensemble de ces points associer aux symboles porte le nom de constellation.
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Figure 24 : Constellation d'une modulation numérique
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Le Multiplexeur |
Le multiplexage est une technologie qui permet la transmission simultanée de plusieurs signaux sur un même canal. On distingue plusieurs types de multiplexages parmi lesquelles nous pouvons retenir : le multiplexage fréquentiel ou FDM, le multiplexage temporel ou TDM et le multiplexage par code ou CDM.
Le multiplexage temporel est le type de multiplexage utilisé par les systèmes de transmissions numériques en rapport à l'utilisation du MIC (Modulation par Impulsions Codées). Cette technique de multiplexage permet l'utilisation de toute la bande passante pendant un intervalle de temps bien défini appelé time slot ou IT (Intervalle de temps). C'est ainsi donc que ce type de multiplexage est appliqué aux équipements du constructeur Harris.
Le Contrôleur
La carte contrôleur est l'interface qui permet la prise en main effective de l'installation de transmission. En effet c'est à travers cette carte que toute la configuration radio se fait. L'ensemble des modules du SPU est contrôlé à travers des LEDs qui indiquent leur état de fonctionnement.
Câbles tributaires
Les tributaires sont portés sur des connecteurs RJ-45 individuels et peuvent être configurés par logiciel (celui utilisé dans notre cas est le logiciel Portal) pour un fonctionnement de type E1 (MIC) ou DS1.
Alimentation
Le câble l'alimentation fourni dans le kit d'installation de l'IDU a un connecteur 2W2C à deux broches à l'une de ses extrémités et un fil métallique à l'autre extrémité.
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Figure 25 : connecteur 2W2C et câble
Le fil rouge doit être relié à l'alimentation -48 Vcc (directement). Le fil noir à la terre/+ve. L'alimentation du SPU est assurée par un courant continu dont la tension est comprise entre -41,5 et -60 Vcc.
Fonctionnement du SPU
Dans le cas d'un système non protégé, le signal provient de l'interface multiplexeur, à travers les affluents MIC. Il est ensuite multiplexé avec le canal de voix de service puis envoyé au modem où il sera modulé et codé avant d'être converti en un signal avec une fréquence intermédiaire. Après donc tous ces traitements, le signal IF (Intermediate Frequency) est envoyé au RFU via le câble coaxial où il subira d'autres traitements.
Figure 26 : Schéma de principe du SPU
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L'0DU 100 fonctionne dans la bande de 7 à 38 GHz et supporte les capacités 4, 5, 8, 10, 16 ou 20E1 avec modulation 16 QAM. Les éléments externes sont composés d'une antenne directive parabole et d'un RFU.
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Antennes |
L'antenne est une construction mécanique qui permet de transformer le signal électrique en signal électromagnétique et inversement. Les antennes à montage direct sur une ODU Eclipse sont disponibles dans des diamètres de 0,3m à 1,8m, selon la bande de fréquence. Ces antennes sont de haute performance, de type antenne discrète blindée et sont livrées équipées d'un collier pour ODU et d'un point d'alimentation personnalisé. Les antennes sont reliées à un équipement appelé RFU ou ODU, d'une manière directe ou par l'intermédiaire d'un guide d'onde.
Figure 26 : ODU monté directement sur son support d'antenne
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Figure 27: ODU installé sur un support de montage distant
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Out Door Unit (ODU) ou RFU |
L'ODU est l'équipement qui a pour fonction d'émettre le signal fournit par l'IDU et de réceptionner le signal FH. 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 des équipements du réseau GSM). Il se présente comme suit :
Figure 28 : ODU 100
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> Composition, rôle et fonctionnement
Le RFU est composé d'un transceiver et d'un diplexeur dont le rôle est de recevoir le signal modulé haute fréquence IF issu du SPU et de le transmettre à l'antenne qui se chargera donc de la propagation du signal.
> Le Transceiver
Le transceiver (émetteur-récepteur) renferme toutes les fonctions nécessaires au fonctionnement du RFU, sauf la fonction diplexeur. Ces fonctions sont entre autres :
- l'alimentation en énergie de l'ensemble du module RFU, le processeur radio, le signal IF, le mode amplificateur du signal IF de réception, le convertisseur haute fréquence, l'amplificateur de puissance, l'abaisseur de fréquence et le synthétiseur (oscillateur local) ;
- les fonctions d'émission-réception sont regroupées au niveau du synthétiseur. Il a aussi en charge d'envoyer la fréquence d'oscillation chargée des processus de conversion des signaux d'émission ou de réception reçus par le RFU.
> Le diplexeur
Le diplexeur est en fait un module composé de deux filtres passe-bande, chargés de filtrer le signal RF en émission comme en réception. Il se présente comme suit :
Figure 29 : le diplexeur
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> Schéma de principe du RFU
Synthétiseur (Synthesizer)
Les fonctions d'émission -réception ; de synthétiseur (oscillateur) sont regroupées dans le module `'Synthesizer». Il a aussi en charge d'envoyer la fréquence d'oscillation chargée des processus de conversion des signaux d'émission ou de réception reçus par le RFU. Ce module existe en plusieurs options conçues pour couvrir une gamme de fréquence bien définie.
L'Antenna Coupling Unit (ACU)
Le module ACU incorpore un filtre de Radio Fréquence (RF) à l'émission et un autre filtre de RF en réception. C'est ce module donc qui est chargé d'effectuer le filtrage des fréquences à l'émission et à la réception.
> Fonctionnement du RFU en mode Emission
En mode transmission, le signal IF de 310 MHz provenant du modem attaque le module TX situé dans le RFU .Du module TX, le signal IF est transposé en un signal avec la fréquence radio (RF) désirée. Ce signal RF attaque l'ACU (Antenna Coupling Unit) qui est relié à
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l'antenne. L'antenne se chargera alors de la conversion du signal RF haute fréquence, toujours électrique en signal électromagnétique pour la propagation.
> Fonctionnement du RFU en mode Réception
En mode réception, le signal RF reçu par
l'antenne passe par l'ACU ou un filtre passe bande
se chargera de laisser
passer la fréquence spécifique vers le module RX. Dans ce module
RX,
le signal RF sera transposé en signal avec une fréquence intermédiaire de 70MHz, quitransitera par le câble coaxial pour atteindre le SPU.
> Système d'alimentation du RFU
L'alimentation du RFU est assurée par l'intermédiaire du SPU grâce au câble coaxial reliant ces deux équipements.
Chaque constructeur fournit des équipements de transmission à même de fonctionner dans une gamme de fréquence.
Le spectre de fréquence étant une ressource rare et précieuse, il convient donc d'effectuer une gestion rationnelle de ce dernier.
Au Burkina-Faso, l'ARCE (Autorité de Régulation des Communications Electroniques) est la structure chargée de la gestion du spectre de fréquence sur toute l'étendue du territoire. Aussi, à ce titre les trois opérateurs que sont Telecel-Faso, Telmob et Airtel sont dotés chacun d'une bande de fréquence bien définie et différente les unes des autres, afin d'éviter d'éventuelles interférences.
Les bandes de fréquence attribuées à Telecel-Faso sont :
- 7GHz pour les liaisons interurbaines ; - 13GHz pour les liaisons urbaines.
En fonction donc de ces paramètres, le constructeur fournit des fréquences d'émission et de réception à même de fournir une meilleure qualité d'émission et de réception. Ces fréquences sont définies et testées depuis l'usine.
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La mise en service de la liaison hertzienne intervient une fois le câblage des équipements terminé ; c'est-à-dire IDU installé et alimenté, ODU et antenne installés, liaison entre IDU et ODU effectuée, fréquences d'émission et de réception correctement configurées.
Dès l'instant où la mise en service est effective, il revient de travailler à ce que les lobes principaux des antennes des deux entités soient dans le même plan ; ce qui contribuera à augmenter le gain de la liaison. Ces règles consistent en des ajustements de l'azimut et de l'élévation. Le réglage d'azimut revient à un réglage suivant l'axe horizontal et le réglage d'élévation suit donc l'axe vertical. L'ensemble de ces réglages constitue ce qu'on appelle : « le pointage ».
Ces différents réglages contribueront à mettre les lobes principaux des deux antennes sur le même axe.
Figure 30 : pointage de deux
antennes
(Source :
www.wikipedia.org)
Le bilan de liaison sera calculé en tenant compte des paramètres suivants : la distance du bond, la situation (altitude, climat environnement radioélectrique), la puissance isotrope rayonnée équivalente, la puissance d'émission de l'équipement utilisé, les pertes dues au câble de connexion mais aussi du gain des antennes. Ce bilan de liaison est aussi fonction de seuils de réception. Les seuils de réception sont définis par rapport à un taux d'erreur binaire donné (TEB=10-3 ou 10-6), ils traduisent la capacité pour le récepteur à traiter le signal affaibli après propagation. Dépendant de la bande de fréquence, du débit et du type de modulation, ils sont généralement compris entre -70 et -95dBm.
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Figure 31 : diagramme de niveaux de la
transmission FH
(Source :
www.wikipedia.org)
L'obtention du bilan de liaison repose sur le constat simple : la station distante doit recevoir un signal tel qu'elle puisse le retranscrire avec un taux d'erreur acceptable, au regard des exigences de qualité de la liaison. Le bilan de liaison, sommation de la puissance émise et de tous les gains et les pertes rencontrés jusqu'au récepteur, doit donc être tel que le niveau de signal reçu soit supérieur au seuil de réception.
Les caractéristiques des équipements d'extrémités à prendre en compte pour le calcul du bilan énergétique sont :
- puissance d'émission : c'est la puissance du signal que l'équipement hertzien peut délivrer. Elle est couramment comprise entre 20 et 30dBm ;
- seuils de réception : définis par rapport à un taux d'erreur binaire donné, ils traduisent la capacité pour le récepteur à traiter le signal affaibli après propagation (vis-à-vis du bruit thermique). Dépendant de la bande de fréquence, du débit et du type de modulation, ils sont généralement compris entre -70 et -95dBm ;
- pertes de branchement (guide d'onde, connectique, ...) : pour les équipements ne présentant pas d'antennes intégrées, il est nécessaire de relier par un câble coaxial ou un guide d'onde de l'émetteur à l'antenne. Ces déports induisent des pertes linéiques de 1 à plusieurs dB, auxquels s'ajoutent les pertes dues aux connecteurs et autres éléments de branchements ;
- gain de l'antenne : les antennes, principalement paraboliques, apportent un gain de puissance (de l'ordre de 25 à 45dB) d'autant plus grand que leur diamètre est
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important. La directivité du faisceau augmente avec la bande de fréquence et les diamètres de l'antenne.
Cependant, si les caractéristiques d'émission/réception du FH jusqu'à l'antenne peuvent être connues avec précision, il est en revanche impossible de connaitre à tout instant les caractéristiques du milieu traversé par les ondes.
Tous ces facteurs sont pris en compte par le logiciel Pathloss pour fournir un bilan de liaison détaillé et précis.
Les études en laboratoire fournissent également le gain maximal théorique de la liaison. Si donc de façon pratique on arrivait à être proche de ce gain théorique en dépit de tous les facteurs ; on qualifierait donc de réussi la mise en service de la liaison, qui à partir de ce moment est prête pour fonctionner correctement.
Figure 32 : Bilan de la liaison Loumbila-Kamboincè
Ce bilan de liaison nous donne un aperçu sur les différents éléments qui entre en ligne de compte dans le calcul ; on y voit les différentes valeurs correspondant aux pertes en espaces libres, les pertes dues à l'absorption atmosphérique et surtout les pertes nettes du bond. Le niveau du signal reçu y est indiqué aussi.
Le codage de la liaison hertzienne est fait à partir de la technique de codage HDB3. Ce type de codage est utilisé pour la transmission du MIC (Modulation par Impulsions
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Codées).Et comme nous le savons, l'établissement de la liaison est en relation avec la transmission de données (MIC).
La disponibilité de la liaison est fonction des facteurs suivants : v' la région d'installation (Pluviométrie) ;
v' la distance parcourue par le FH ;
v' la bande de fréquence utilisée ;
v' la puissance des émetteurs ;
v' la sensibilité des récepteurs ;
v' le type d'antenne utilisée ;
v' la bande passante utilisée.
En tenant compte de tous ces paramètres et aussi de l'expérience, il ressort qu'une bonne liaison hertzienne présente une indisponibilité théorique maximum de 5min par an.
Il est aussi important de noter que le piratage d'une liaison FH est vraiment difficile voir impossible. Cela nécessiterait beaucoup d'efforts au nombre desquels nous citerons:
v' l'accès aux équipements d'infrastructures de transmission ;
v' la connaissance du protocole de transmission ;
v' l'utilisation de matériel radio très coûteux ;
v' de fortes compétences en radio.
Toutes ces difficultés rendent donc la tache compliquée aux éventuels pirates.
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Les coûts de réalisation varient selon la nature des sites : pylône existant, terrain difficilement accessible, capacité du site, nombre d'antennes, ...
Dans notre cas les sites existent déjà. Tout ce que nous avons eu à faire c'est de mettre sur pied la liaison Loumbila-Kamboincè. Pour ce faire, les 10 E1 nous ont couté 7 000 000 FCFA et les travaux d'installation 1 200 000 FCFA. Soit un total de 8 200 000 FCFA en HT.
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En définitive, la période de stage a été pour nous une réelle formation, tant sur le plan des techniques de transmission en particulier que sur celui du GSM en général. Elle a été pour nous, une occasion d'allier la théorie acquise à l'école et la pratique qui est en fait le réel besoin de l'entreprise. Ce fut aussi et surtout l'occasion pour nous de découvrir et d'apprécier le monde des transmissions numériques des données à travers notre thème : «ETUDE ET MISE EN SERVICE DE LA LIAISON PAR FAISCEAU HERTZIEN LOUMBILAKAMBOINCE » vue donc l'existant et la spécification des besoins de l'entreprise.
L'étude de notre thème nous a permis d'atteindre un certain nombre d'objectifs à savoir :
v' consolider nos acquis, mais aussi, à les développer grâce aux échanges avec des personnes de compétences diverses et expérimentées par une pratique conséquente ;
v' comprendre que l'acquisition d'un savoir faire s'avère nécessaire pour une insertion conséquente dans un circuit de production ;
v' comprendre que le dynamisme, l'esprit d'équipe et la volonté sont les maîtres mots d'une bonne carrière professionnelle.
Pour finir, soulignons le dynamisme sans faille de cette équipe d'ingénieurs et de techniciens de la direction technique, la bonne ambiance qui y règne, l'esprit d'initiative et de partage ; et surtout l'amour du travail bien fait.
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INTERNET
Cours sur les relais GSM : http://www.juliendelmas.com
Cours sur le FH : http://www.wikipedia.org
Cours de GSM: http://www.formation-radio.com/form/frfgsmge.htm
Cours de Survey : http://site.voila.fr/vincent.colmant/telecoms.htm
DOCUMENTATION
· " Les faisceaux hertziens et numériques "
E. Fernandez et M. Mathieu, Ed. Dunod
· Télécom et réseaux : Communication d'entreprise de Maxime Maiman Réseaux d'Andrew Tannenbaum .
· Télécommunications et infrastructures (Liaisons hertziennes, spatiales et optiques) par Gérard Barué, éditions Ellipses.
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Adoum Youssouf Moussa
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Etude et mise en service de la liaison faisceau hertzien Loumbila-Kamboincè |
ANTENNE ISOTROPE : Il s'agit d'une antenne qui est capable d'irradier (faire propager) ou de recevoir également dans toutes les directions et qui réagit également à tous les types de polarisations générés par des champs électriques et/ou magnétiques. Les antennes Isotopiques n'existent pas physiquement mais représentent un moyen pratique d'exprimer les propriétés directionnelles d'antennes physiques.
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°).
BACKBONE: colonne vertébrale en Anglais, expression utilisée en transmission pour designer un système de transmission composé d'émetteurs et de récepteurs disposés en configuration chaînée qui permet de transmettre le signal de bout en bout sur de grandes distances.
BOND: expression utilisée en transmission pour designer une liaison hertzienne entre une station émettrice et réceptrice.
BTS : Base Transceiver Station ou Station de base émettrice-réceptrice, elle est constituée de nombreuses cartes électroniques qui organisent la liaison entre le téléphone et le réseau GSM.
CELLULE : Une cellule est une zone géographique dont la couverture est assurée par un secteur d'un relais GSM.
dB : rapport de puissance en décibel,
Pour la mesure des niveaux sonores, des puissances des matériels de radiodiffusion, et plus généralement de tous les systèmes qui présentent un gain (en courant, tension, puissance...)
dBi : gain par rapport à une antenne isotrope
Le dBi exprime en dB le gain d'une antenne par rapport à une antenne isotrope qui émet la même quantité d'énergie dans toutes les directions. Ce type d'antenne n'existe physiquement pas, ce n'est qu'une conception théorique, destinée à donner une référence en termes de gain.
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dBm : unité de puissance par rapport à un milliwatt
Dans le cas des émetteurs de radiofréquence, on utilise le décibel pour donner le gain des
différents éléments, mais on prend pour référence le milliwatt sur une impédance de 50 ?, c'est-à-dire un millième de watt, l'unité n'est plus écrite dB, mais dBm, lu : « décibel par rapport à un milliwatt. ». De cette façon, 1 milliwatt devient la référence et vaut 0 dBm. S'il y a une amplification et si la puissance de sortie est plus importante que la puissance d'entrée, le gain est supérieur à 0 dBm. Si l'on reçoit à une distance importante, on recevra beaucoup moins qu'un milliwatt, et dans ce cas, ce sera inférieur à 0 dBm. Par exemple, 10 W correspond à 40 dBm, et 10 jtW correspond à -20 dBm.
DT : Direction Technique de Telecel-Faso
EDGE : Enhanced Data Rates for GPRS Evolution, est une norme de téléphonie mobile, une évolution du GPRS. Utilisé par les opérateurs de téléphonie pour faire de l'Internet sur les téléphones mobiles de troisième génération. Ce réseau offre un débit théorique maximum de 473 kbit/s. Présentement offert par Zain-Burkina dans la ville de Ouagadougou.
Ellipsoïde de FRESNEL : Délimite la région de l'espace où est véhiculée la plus grande partie de l'énergie du signal.
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). Mais dans notre cas, on utilise 2.048Mbits/s pour la communication.
FH : Faiscau Hertzien, liaison hertzienne assurée par deux antennes en visibilité directe, utilisé en téléphonie, en télévision.
GPRS : General Packet Radio Service, réseau de données greffé au réseau GSM pour faire de la navigation sur les téléphones mobile. Il propose un débit théorique de 171.2 kbit/s et couvre présentement plus de 82 % du territoire national par Zain-Burkina.
GSM : General Service for Mobile communication, réseau de téléphonie mobile.
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HANDOVER : passage d'une cellule à l'autre afin d'assurer la meilleure qualité de la communication.
HDB-3 : High Density Bipolar-3, dérivée du code HDBn pour n=3. Ce code a été développé pour remédier aux problèmes de restitutions de l'horloge bit dans un système de transmission numérique où le nombre de transition (passage de 0 à 1 et vis versa) est insuffisant. .
INTERVALLE DE TEMPS (IT) : ou Time Slot en Anglais
Le Time Slot est l'unité temporelle principale utilisée dans le multiplexage des canaux GSM. Chacun de ces TS dure 576,9 JLs.
LATITUDE : Distance angulaire à l'équateur comptée vers le nord ou vers le sud, dans un système de coordonnées sphériques.
LONGITUDE : Distance angulaire, comptée sur l'équateur ou sur un cercle parallèle, vers l'est ou vers l'ouest, à partir d'un méridien origine, dans un système de coordonnées sphérique.
MIC : Modulation par
Impulsion Codée, 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). Mais dans notre cas, on utilise 2.048Mbits/s
pour la communication.
PATHLOSS : Logiciel de simulation des transmissions par faisceau hertzien. PCM: Pulse Code Modulation, appellation Anglaise de la MIC.
PDH : Plesiochronous Digital Hierarchy ou hiérarchie numérique plésiochrone
C'est une technologie utilisée dans les réseaux de télécommunications afin de véhiculer les voies téléphoniques numérisées.
PIRE : Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente, c'est la Puissance qu'il faudrait appliquer à une antenne isotrope pour obtenir le même champ dans cette direction.
PYLONE: support en charpente métallique des antennes du réseau GSM
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SDH: Synchronous Digital Hierarchy ou hiérarchie numérique synchrone
C'est un ensemble de protocoles pour la transmission de données numériques à haut débit. SHELTER: appellation Anglaise du mot abri,
C'est une maison généralement peinte en blanc et non loin de laquelle se trouvent des antennes GSM. Elle sert d'abri pour les BTS et autres équipements.
SIMULATION DE TRANSMISSION FH : Utilisation de logiciel pour déterminer le comportement du signal dans un espace géographique donné.
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 des outils comme boussole, jumelle, récepteur GPS, afin de déterminer des coordonnées, des distances, et autres caractéristiques intrinsèque d'un milieu.
TIME SLOT (TS): Créneau temporal ou intervalle de temps
Le Time Slot est l'unité temporelle principale utilisée dans le multiplexage des canaux GSM. Chacun de ces TS dure 576,9 jts
TRAME TDMA : La trame TDMA est composée de 8 Time Slots numérotés de 0 à 7 ; ces 8 TS sont gérés par le même TRX.
TRX: Transceiver - Émetteur-récepteur
Le TRX est l'élément essentiel de la BTS puisque c'est lui qui gère la communication avec les mobiles. Chaque TRX gère 8 Time Slots et le nombre de TRX définit la capacité du relais GSM en nombre de communications simultanées. Chaque TRX peut supporter environ 7 communications
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