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Optimisation du système de télécommunication par satellite de l'ASECNA (Agence pour la Sécurité de la Navigation Aérienne en Afrique) et Madagascar( Télécharger le fichier original )par Romaric GUIGUI-NDACKO Université de Bangui République Centrafricaine - Ingénieur des travaux télécoms 2008 |
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3 IMMS |
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REMERCIEMENTS |
Pour les efforts consentis dans la réalisation de ce mémoire, nous exprimons notre très vive reconnaissance à notre encadreur, monsieur Didier KOYAWEDA, Ingénieur des télécommunications, qui a bien voulu diriger nos travaux d'un coeur sincère, malgré ses multiples occupations.
Nos remerciements vont à l'égard de l'ensemble du personnel de l'Institut Moderne de Métiers Spécialisés (IMMS), notamment ;
> Monsieur Gérard Ghislain NZAGARA ZANGHAS, Président Fondateur de l'IMMS, qui a mis à notre disposition un cadre idéal pour notre formation ;
> Monsieur Laurent NZONZI, Directeur des Etudes de l'IMMS, qui n'a ménagé aucun effort pour la réussite de notre formation ;
> L'ensemble du corps professoral, pour les enseignements de qualité que nous avons reçus durant toute notre formation.
Nous tenons à exprimer notre reconnaissance à monsieur le Représentant de l'ASECNA en Centrafrique qui a accepté notre demande de stage et à tout le personnel de l'ASECNA pour l'accueil qu'il nous a réservé lors de notre stage.
Nous remercions également toutes celles et tous ceux qui de près ou de loin nous ont apporté leurs modestes soutiens matériels, financiers et moraux pour la réalisation de ce travail, en particulier les familles :
v' YANGA
v' MBERETTI v' NDACKO v' SAPPO
Nous tenons à remercier tous nos collègues et amis qui nous ont aidés dans notre travail en nous faisant parvenir des informations nécessaires d'une part, et d'autre part en nous formulant des suggestions et encouragements indispensables à la réalisation de ce mémoire.
Enfin, nous tenons à exprimer notre profonde gratitude à notre frère ainé Guy NDAI, sans son appui ce travail n'aurait jamais vu jour.
Mémoire de fin de cycle pour l'obtention du
Diplôme d'Ingénieur de Travaux (DIT)
Option :
Télécommunications
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Année académique : 2008 - 2009
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4 IMMS |
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INTRODUCTION GENERALE |
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L'Institut Moderne de Métiers Spécialisés (IMMS) est un établissement d'enseignement supérieur qui offre des formations dans le domaine de l'informatique, de l'électromécanique et des télécommunications. La formation des ingénieurs de travaux s'étale sur trois (3) années et sanctionné par le diplôme d'Ingénieur de Travaux (DIT). Pour l'obtention de ce diplôme, un examen final est prévu en fin de 3ème année, suivi d'une soutenance de mémoire rédigé lors d'un stage en entreprise.
C'est dans ce contexte qu'un stage de trois (3) mois, du 15 Décembre 2009 au 15 Mars 2010, nous a été accordé par la représentation de l'Agence pour la Sécurité de la Navigation Aérienne en Afrique et Madagascar (ASECNA) auprès de la République Centrafricaine.
Notre stage s'est déroulé exclusivement au Service Infrastructure Radio Electrique (SIRE). Ainsi durant les trois (3) mois passés à l'ASECNA, nous avons eu l'occasion de passer dans tous les bureaux que renferme ce service à savoir :
v' Le bureau Méthodes et CELICA Maintenance (MHE) v' Le bureau Gestion des Stocks et Transit (GST)
v' Le bureau Energie et Balisage (ELB)
v' Le bureau Réseaux et Systèmes Informatiques (RSI) v' Le bureau Radio et Radar (RAD)
Ainsi pendant notre stage, nous avons eu à passer beaucoup plus de temps au bureau RAD. L'une des principales activités de ce bureau tourne autour de la transmission par satellite, ce qui a motivé le choix de notre thème de mémoire. En effet, l'échange d'information entre l'Agence de Bangui et celles des autres pays africains, nécessite des infrastructures de transmission par satellite. En outre, l'ASECNA utilise cette technique de transmission pour la communication entre les agents au sol et le personnel navigant (pilote, copilote ...) dans la navigation aérienne.
Cependant, il est à signaler que le système de transmission utilisé par l'ASECNA présente des failles. En effet, le réseau VSAT, en topologie en étoile, ne se compose que d'une station maîtresse (HUB) et de deux stations secondaires (Bouar et Bria). Les autres villes, dépourvues de station VSAT n'utilise que la liaison HF pour leur transmission.
Perfectionnement de ce système passera par la densification du pays par l'installation d'autres stations VSAT, d'où notre thème de mémoire intitulé : "L'OPTIMISATION DU SYSTEME DE TELECOMMUNICATION PAR SATELLITE DE L'ASECNA".
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5 IMMS |
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Nous aborderons ce travail par la présentation de l'ASECNA, lieu de notre stage, en montrant son historique et sa structure administrative. Ensuite, Nous présenterons les infrastructures techniques de cette agence en nous basant sur son système de transmission par satellite. Nous donnerons ensuite les notions de base de la transmission par satellite. Enfin, nous aborderons notre thème en décrivant les actions à apporter pour le perfectionnement de ce système.
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Le 12 décembre 1959 à Saint Louis du Sénégal, les chefs d'Etat et de gouvernements des Etats autonomes issus des ex fédérations de l'AEF, de l'AOF et de Madagascar signent la convention qui va donner naissance à l'ASECNA, laquelle comprend aujourd'hui 17 Etats membres africains et la France et ayant son siège à Dakar.
La motive de cette création est d'éviter de morceler l'espace aérien à l'heure où les avions commençaient à aller de plus en plus vite, de plus en plus haut et de plus en plus loin. Dans le cadre d'une activité coûteuse, celle qui consiste à assurer la sécurité de la navigation aérienne, il s'agit également d'unir les moyens financiers, les capacités matérielles et humaines afin de parvenir au meilleur coût, enfin pour les jeunes Etats, de réaliser quelques choses de grand, d'oeuvrer en commun au même but.
Au fil d'une africanisation nécessaire et souhaitable du personnel, et avec la signature d'une nouvelle convention à Dakar redéfinissant la vocation de l'Agence, ses statuts et son organisation le 25 octobre 1974, l'ASECNA s'est transformée pour s'adapter au nouveau contexte politique et économique, devenant ainsi un modèle en matière de coopération inter- États africains et l'un des leaders du développement en Afrique des technologies de navigation par satellite et de gestion du trafic.
Aujourd'hui à l'heure de la formation des agents aux technologies innovantes, l'esprit qui a présidé à la création de l'ASECNA en 1959 reste le même : placé sous le signe de l'efficacité, de la solidarité et de la coopération, il ne vise qu'à l'entente cordiale avec des usagers et à leurs sécurité optimale.
Forte d'une expérience profondément enracinée dans l'histoire, l'ASECNA a donc tous les atouts en main pour aborder les meilleures conditions de l'aviation civile du XXIème siècle avec toujours une exigence constante de qualité au service de la sécurité aérienne.
L'ASECNA a une mission essentielle: la sécurité de la navigation aérienne. Comme défini par certains articles de la convention de Dakar du 25 octobre 1974, cette mission consiste à:
v' Assurer des services qui garantissent la sécurité des vols dans un espace aérien de 16.1 Millions Km2 ainsi que la sécurité d'approche et d'atterrissage sur les aéroports des états membres (article 2) ;
v' Gérer ou entretenir toute exploitation d'utilité aéronautique ou météorologique à la demande des états membres et en vertu de contrat particulier (article 10) ;
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v' Passer des contrats avec les états non membres qui seraient désireux d'utiliser ses services. |
Ces différentes activités nécessitent la présence d'un personnel hautement qualifié et formé. C'est ainsi que l'agence dispose de trois (02) établissements qui bénéficient du soutien des établissements français homologues qui sont:
v' L'Ecole Africaine de la Météorologie et de l'Aviation Civile (EAMAC) à Niamey qui forme des ingénieurs et des techniciens supérieurs dans les domaines de l'aviation.
v' L'Ecole Régionale de la Navigation Aérienne et du Management
(ERNAM) à Dakar qui assure la formation continue en
sécurisation, gestion des aéroports, maintenance des infrastructures du génie civil et management.
L'agence est un regroupement de dix-huit (18) pays dont dix-sept (17) Etats d'Afrique. Qui sont: Côte d'Ivoire, Bénin, Burkina Faso, Cameroun, Centrafrique, Comores, Congo, Gabon, Guinée Equatoriale, Guinée Bissau, Madagascar, Mali Mauritanie, Niger, Sénégal, Tchad, Togo et la France. Pour la nécessité d'assurer une gestion commune, il importe pour eux de se doter d'une organisation bien structurée. Pour cela, il existe au sein de l'ASECNA des structures statutaires et les services extérieurs au siège.
Les structures statutaires sont le point de départ de toute prise de décisions importantes. On distingue donc:
> Le comité des ministres de tutelle
Il définit la politique de l'agence et se réunit au moins une fois par an en session extraordinaire. La présidence est tournante à un rythme annuel.
> Le conseil d'administration
Il élabore les dispositions nécessaires au fonctionnement de l'ASECNA, notamment l'arrêt des comptes financiers, les budgets de fonctionnement et d'équipements. Il se réunit au moins deux (02) fois par an.
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> L'Agent Comptable |
Il est nommé par le Conseil d'Administration après agrément du Comité des Ministres. Il tient la comptabilité générale et la comptabilité analytique d'exploitation. Il prépare le compte financier qui est présenté au Conseil d'administration après avoir été soumis au contrôle de la Commission de vérification des Comptes.
> Le Contrôleur Financier
Il est nommé par le Conseil d'administration après agrément du Comité des Ministres. Il a une mission générale de contrôle de la gestion de l'établissement et de surveillance de toutes les opérations susceptibles d'avoir directement ou indirectement une répercussion économique et financière.
> ·La Commission de Vérification des Comptes
Elle est composée de trois membres désignés par le Conseil d'administration. Elle établit, pour le Conseil d'Administration et pour chaque Ministre de tutelle, un rapport sur la régularité de la gestion comptable de l'Agence et formule des propositions motivées sur le quitus à donner à l'Agent Comptable.
> La Direction Générale
Le Directeur Général assure la gestion de l'agence en exécutant les décisions prises par les deux instances statutaires précitées, les représentants de chaque pays dont il est le responsable. Il réside au siège à Dakar. Il est assisté par six directeurs sous sa nomination. Ces directeurs sont les suivants :
s Le Directeur de Cabinet ;
s Le Directeur d'Exploitation ;
v' Le Directeur Administratif et Financier ; s Le Directeur d'Etude et Projet ;
v' Le Directeur des Moyens Techniques et de l'Informatique ;
v' Le Directeur des Ressources Humaines.
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Dans chaque Etat membre, les misions de l'ASECNA sont assurées par une Représentation ayant à sa tête un Représentant nommé par le Directeur Général en accord avec le Ministre de tutelle concerné, cet Agent est responsable des activités de l'Agence dans son Etat d'affectation. Toutes les Représentations sont organisées selon un schéma identique.
Cet ainsi que le Siège de la Représentation ASECNA en Centrafrique a été inauguré le 09 Septembre 2005. Cette Représentation se trouve à Bangui au sein de l'aéroport International Bangui M'POKO. Elle est sous tutelle de la Direction Générale et est celle qui nous a reçus durant notre stage. Elle a même misions que la Direction Générale.
La Représentation ASECNA Art 02 au près de la RCA est structurée par cinq Services, une paierie et un Bureau Informatique.
Il est sous le contrôle du chef SIGC a pour rôle d'assurer la maintenance des véhicules, des moyens logistiques et l'entretient du bâtiment piste de la représentation.
Il fonctionne sous l'autorité du chef SENA. Il a pour mission de veiller à l'exploitation de la Navigation Aérienne, afin de garantir la sécurité, la régularité et l'efficacité de la Navigation Aérienne au sein de la Représentation de Bangui. Dans ce Service, on y trouve le Service SSLI (Service de Sauvetage et Lutte contre Incendie) dépendant hiérarchiquement du chef SENA, fonctionnant sous l'autorité du chef SSLI et ayant pour mission de :
'I Sauver des vies humaines en cas d'accident d'avion ;
'I Sauvegarder l'aérodrome et le patrimoine aéroportuaire ;
'I Participer à la prévention et à la lutte contre les incendies
survenant sur l'aérodrome, dans son voisinage ou en tout autre
lieu défini dans sa zone d'intervention.
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I.2.2.3 SERVICE D'EXPLOITATION METEOLOGIQUE (SEMET) |
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Il fonctionne sous l'autorité d'un chef de Service Exploitation MTO assisté d'un chef de CMP (Centre Météorologique Principal).
Il a pour mission de fournir :
v' Des prévisions de vol ;
v' Les prévisions pour l'aérodrome de départ ;
v' Les prévisions pour l'aérodrome d'atterrissage prévu et pour les aérodromes de dégagement ;
v' Les exposés verbaux et la documentation de vol.
Ce service est dirigé par le chef SAF et a pour mission d'assurer une bonne gestion administrative et financière de la représentation ainsi que du personnel (recrutement, carrière et licenciement) en étroite collaboration avec le représentant et les différents chefs de service.
C'est le service où nous avions effectué notre stage. Il fonctionne sous l'autorité du chef SIRE et composé de cinq (5) bureaux. Il a pour mission de:
v' Veiller au bon fonctionnement des infrastructures
radioélectrique ainsi que l'ensemble des installations d'aérodromes afin de garantir la sécurité, la régularité et efficacité de la Navigation Aérienne ;
v' Veiller au bon fonctionnement des unités de maintenance afin de maintenir 24 H / 24 l'ensemble des installations d'aérodromes selon les prescriptions et directives de la Direction Générale.
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Durant les trois (3) mois de stage à l'ASECNA précisément au Service Infrastructure Radioélectrique (SIRE), nous avons circulé dans tous les bureaux qui constituent ce service pour découvrir les infrastructure technique de l'Agence. Ces infrastructures sont installées dans les bureaux suivants : le bureau ELB, le bureau RSI, et le bureau RAD.
Compte tenu des coupures imprévisibles dans la fourniture de l'électricité publique, l'ASECNA pour remplir sa mission première s'est dotée d'une centrale énergie qui assure la permanence du courant électrique. Il s'occupe aussi du maintien des balises lumineuses aux abords de la piste d'atterrissage et des zones de parcages des aéronefs, cela est appelé le balisage.
Dans ce bureau on trouve les infrastructures suivantes :
· Les deux (2) groupes de 250 KWA couplés en triangle qui
permettent d'alimenter l'Agence en cas de défaut de secteur ;· Les deux (2) transformateurs abaisseurs triphasés de 315 KVA couplés en triangle-étoile ;
· Les deux (2) chargeurs 200V et deux (2) chargeurs 24V utilisés pour les circuits de télécommandes et deux (2) chargeurs de 24V SIMPLEX pour charger les batteries de deux (2) groupes.
· Les postes de transformation installés le long de la piste pour l'alimentation des circuits de balisage, des PAPI dont la mise en service donne la précision au moment de l'atterrissage...
Ce bureau constitue la fusion des maintenances Météo et Centre Automatique de Transit (CAT).
Elle a pour fonction d'assurer le bon état de fonctionnement des équipements météorologiques. Car la navigation aérienne exige une bonne maîtrise des paramètres atmosphériques tels que le vent, l'humidité, les précipitations, la hauteur des bases de nuages.
Voici les équipements de cette maintenance:
· La SIOMA: elle donne la vitesse et la direction du vent, la température, l'humidité et la pression
· Le SADIS: ce satellite transmet des informations nécessaires à l'établissement des plans de vol.
· Le WEDIS : il donne les photographies satellitaires de divers endroits du monde.
· Le DIGICORA : pour les mesures de pression, température et humidité en altitude.
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Elle est chargée de la gestion des lignes téléphoniques, du traitement et de la diffusion des messages aéronautiques. Elle assure aussi le bon fonctionnement des équipements du réseau interne de l'agence (réseau de commandement, de sécurité, X25, RSFTA). De même, elle assure la maintenance des équipements de téléphonie (autocommutateur, poste téléphonique) et des télétypes (TTY) qui fournit la disponibilité des téléimprimeurs (émetteurs-récepteurs TX35, récepteurs simples RIS 3000).
Elle assure le bon fonctionnement des équipements de la radionavigation et de la radio communication. Ce bureau gère les équipements de la radionavigation qui sont constitués des aides à la navigation et à l'atterrissage (les aides à la navigation se composent d'équipements permettant à l'avion de naviguer correctement vers son aéroport de destination) et les équipements de la radio communication composés des équipements VHF, HF et les moyens satellitaires. Ces équipements de la navigation aérienne comme le GLIDE et DME, le VOR et ILS, sont installés au alentour de piste d'atterrissage. De l'autre côté de l'enceinte de l'ASECNA se trouve le centre de transmission.
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Nous pouvons dire que de nos jours, les Télécommunications par satellite sont de plus en plus présentes. Elle utilise des technologies en perpétuelle évolution. Cette évolution n'est pas prête d'être achevée.
Tout d'abord, nous allons nous intéresser à la structure d'un satellite, ainsi qu'aux techniques utilisées pour réaliser les différentes liaisons. Ensuite, nous nous attarderons sur les notions de station terrienne et de VSAT.
Un système de télécommunication par satellite est décomposé en deux principaux secteurs:
· Le secteur spatial
· Le secteur terrien.
Le secteur spatial est constitué par:
- le satellite lui-même;
- l'ensemble des stations de contrôle au sol
- le centre de contrôle du satellite, où sont décidées toutes les opérations liées au maintien opérationnel, et où sont vérifiées les fonctions vitales du satellite.
Un satellite de télécommunication peut être considéré comme une sorte de relais hertzien. En effet, il ne s'occupe pas de la compréhension des données: ce n'est qu'un simple miroir. Son rôle est de régénérer le signal qu'il a reçu et de le retransmettre amplifié en fréquence à la station réceptrice. Le satellite offre également une capacité de diffusion. C'est-à-dire qu'il peut retransmettre les signaux captés depuis la terre vers plusieurs stations. La démarche inverse peut également être effectuée. Le satellite peut récolter des informations venant de plusieurs stations différentes et les retransmettre vers une station particulière. Les fréquences porteuses sont situées dans le domaine des micro-ondes ou bande SHF (3-30 GHz).
Le satellite est constitué de 2 sous-systèmes principaux :
· La charge utile qui exécute les fonctions définies par la mission
· La plateforme qui permet à la charge utile de remplir sa mission.
Les satellites utilisent la force gravitationnelle de notre planète afin de se maintenir à une position et à une distance déterminée de la terre. Il est ainsi possible de définir à tout moment quelles sont les caractéristiques du satellite pour établir des transmissions. Le satellite évolue sur une trajectoire appelée orbite. Il peut être sur une orbite basse, géosynchrone ou géostationnaire.
Le signal est reçu par l'antenne. Puis il est amplifié et converti à la fréquence descendante par le récepteur. Il traverse les commutateurs, atténuateurs et multiplexeurs, avant d'être amplifié et rayonné vers la terre. La grande partie de l'énergie transmise est perdue lors de la
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propagation du signal dans l'espace. La performance d'un satellite de télécommunications est essentiellement évaluée grâce au bilan de liaison.
La plupart des fréquences utilisées pour les télécommunications par satellite se situent dans les bandes SHF et VHF du spectre de fréquences radioélectriques. Nous avons:
· La bande L (1 à 2 GHz), de 80 GHz de largeur, réservée aux communications mobiles.
· La bande C (4 à 6 GHz), d'une largeur de 500 MHz, très employée par les centaines de satellites actifs aujourd'hui en orbite.
· La bande X (7 à 8 GHz) réservée aux applications militaires.
· La bande Ku (12 à 14 GHz) beaucoup utilisée par de grandes stations terrestres fixes
· La bande Ka (20 à 30 GHz) qui demeure la seule encore libre.
Ce sont des organisations chargées de gérer les satellites dans le but d'offrir des services. Nous en avons trois principaux qui sont:
· INMARSAT (International MARitime SATellite organization)
· EUTELSAT (EUropean TELecommunications SATellite organization)
· INTELSAT que nous présenterons par la suite car c'est le satellite utilisé par l'ASECNA
International TELecommunications SATellite organization
(INTELSAT) est une coopérative à but non lucratif comprenant 136 pays. Tous les pays du monde ne sont pas reliés par des fibres optiques. Mais la plupart sont reliés aux satellites d'INTELSAT. Cette organisation gère les satellites internationaux qui fonctionnent dans la bande de radiofréquences réservée aux « satellites fixes ». Les satellites d'INTELSAT transmettent simultanément plusieurs dizaines de milliers de conversations téléphoniques. A bord des satellites INTELSAT, l'énergie fournie par des panneaux solaires et par de petits réacteurs utilisant un carburant embarqué (comme l'hydrazine) maintient les antennes en direction de la Terre, en rectifiant la position du satellite. L'ASECNA est liée à INTELSAT par un contrat de location de bande de fréquences sur le satellite 10-02 appelée IS 10-02.
IS 10-02 @359°E a été conçu et fabriqué en Europe par EADS Astrium pour le compte de l'opérateur international INTELSAT. Il est l'un des plus gros satellites de communication jamais construits et le plus puissant d'INTELSAT. Il offre une couverture, de premier ordre, de l'Europe, de l'Afrique et du Moyen-Orient. Et une couverture complète s'étendant à l'Est depuis l'Asie (Inde) jusqu'à l'ouest (Amérique du Sud
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Paramètres principaux en bande C
· Transpondeurs Totaux: Jusqu'à 70 espacés de 36 MHz
· Polarisation: RHCP et LHCP
· P.I.R.E: Faisceau Global : 32.0 jusqu'à 36.0 dBW
Faisceau d'Hémisphérique: 37.0 jusqu'à 44.1 dBW Faisceau De Zone : 37.0 jusqu'à 46.4 dBW
· Fréquence montante: 5850 à 6425 MHz
· Fréquence descendante: 3625 à 4200 MHz
· Chaîne de G/T: Faisceau Global : -10.7 jusqu'à -7.7 dB/K Faisceau de Hémisphérique : -6.5 jusqu'à +2.4 dB/K Faisceau De Zone : -4.6 jusqu'à +3.0 dB/K
Caractéristiques techniques d'Intelsat 1 0-02
· Masse : 5 600 kg
· Envergure de 45 m après déploiement en orbite
· Fréquence centrale 6280 MHz
· Polarisation dépendant du type de station au sol
· Largeur de bande passante 36 MHz
· Orbite Géostationnaire
Le secteur terrien est constitué de l'ensemble des stations terriennes. Elles sont le plus souvent raccordées aux terminaux des usagers par un réseau terrestre. La liaison est directe, dans le cas de petites stations (VSAT : Very Small Aperture Terminal) et de stations mobiles. Cette partie sera largement abordée dans le point suivant.
Une station terrienne constitue le terminal d'émission et de réception d'une liaison de télécommunications par satellite.
Les signaux utiles à transmettre attaquent la station terrienne en bande de base au travers d'équipements de multiplexage et de numérisation pour leur mise en trame. Ces équipements sont présentés sous forme de carte. Les signaux traversent les étapes suivantes:
· La modulation
Ces signaux numériques mis en trame vont moduler une fréquence porteuse dite Fréquence Intermédiaire (FI) de 70 MHz ou 140 MHz selon le cas.
· La transposition de fréquence en émission
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La FI est ensuite transposée par un convertisseur de fréquence, Up Converter, dans la bande SHF sur une fréquence définie sur le trajet Station / Satellite par l'exploitant du satellite.
· Amplification de puissance
Cette fréquence radio en bande SHF va être amplifiée au niveau des amplificateurs de puissance SSPA pour être ensuite rayonnée au niveau de l'antenne et envoyée vers le satellite.
Le système d'antenne reçoit les signaux émis par le satellite sur lequel il est pointé et sur les fréquences appariées aux fréquences d'émission. Les signaux captés suivent les étapes suivantes:
· Amplification à faible bruit Les signaux reçus étant très faibles, ils sont amplifiés avec un minimum de bruit électronique.
· Transposition de fréquence en réception
Ces signaux sont ensuite abaissés en fréquence par un convertisseur, Down Converter, pour fournir des signaux exploitables en bande de fréquence intermédiaire (FI) à 70 ou 140 MHZ.
· Démodulation
Les fréquences intermédiaires utilisées sont filtrées (passe bande selon le critère de Nyquist) avant d'être démodulées (reconstituées) pour fournir les signaux en bande de base.
· Restitution utilisateur en bande de base
Les circuits de démultiplexage et de conversion assurent alors la restitution des trains numériques aux différents utilisateurs.
La taille des antennes paraboliques permet de distinguer deux catégories principales de station terrienne:
· Les stations de grandes tailles dont le diamètre varie entre 4 et 32 m (station de type IBS).
· Les stations de petites tailles dont le diamètre est inférieur à 4 m (station VSAT) développée au point suivant.
Le VSAT est un système qui repose sur le principe d'un site principal (le hub) et d'une multitude de points distants (les stations VSAT). Les stations VSAT permettent de connecter un ensemble de ressources au réseau. Dans la mesure où tout est géré par le hub, les points distants ne prennent aucune décision sur le réseau. Ce qui a permis de réaliser des matériels relativement petits et surtout peu coûteux. Une station VSAT n'est donc pas un investissement important et l'implantation d'un nouveau point dans le réseau ne demande quasiment aucune modification du réseau existant.
Elle comprend deux modules:
· Une unité extérieure constituée d'une antenne et d'émetteurrécepteur (RF).
· Une unité intérieure comportant le modem interfaçant avec les terminaux.
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Ainsi, une nouvelle station peut être implantée en quelques heures et ne nécessite pas de gros moyens.
La mission de télécommunication d'un système à satellite consiste à prendre en charge les informations générées à partir d'une station terrienne, et à les acheminer grâce à un support radioélectrique (ondes porteuses) vers une ou plusieurs stations réceptrices, en utilisant le satellite comme relais radioélectrique. En ce qui concerne les échanges (transmissions et réceptions), il faut distinguer plusieurs techniques, associées entre elles, qui sont utilisées pour les télécommunications par satellite.
Il y a essentiellement deux types de liaison pour les télécommunications par satellites:
· Les liaisons fixes (de type point à point):
Il s'agit des liaisons montantes vers un satellite. Dans ce cas, le point d'émission et le point de réception sont parfaitement connus géographiquement, et le trajet de l'information est parfaitement défini.
· Les liaisons en diffusion hertzienne (de type point à multipoint):
Le point émetteur est parfaitement connu. Mais la réception se fait sur une zone généralement large dans laquelle les récepteurs sont fixes ou mobiles. Il s'agit, notamment, des émissions de radio ou de télévision reçues par voie hertzienne à partir d'un satellite.
Les signaux en bande de base représentent les signaux générés par les terminaux des usagers. Ils sont fournis aux stations terriennes de transmission soit sous forme analogique, soit sous forme numérique. Pour être transmis par satellite, ces signaux délivrés à la station terrienne modulent une porteuse radioélectrique. Cette porteuse est reçue par le satellite lors d'une liaison ascendante. Et ensuite la station terrienne destinatrice reçoit également à son tour la porteuse lors de la liaison descendante. Pour caractériser la qualité d'une liaison radioélectrique, on considère le rapport C/No entre la puissance C (en W) de la porteuse et la densité spectrale No (en W/Hz) du bruit.
Les signaux délivrés à la station terrienne peuvent être transmis individuellement sur une porteuse radioélectrique ou bien multiplexés. Dans le premier cas, on parle de transmission d'une voie par porteuse SCPC (Single Channel Per Carrier). Dans le second cas, on parle de transmission multivoies par porteuse MCPC (Multi-Channel Per Carrier).
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Option : Télécommunications
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Année académique : 2008 - 2009
Le multiplexage peut être fréquentiel : c'est le FDM (Frequency Division Multiplex). Ou bien, il peut être temporel : c'est le TDM (Time Division Multiplex).
· Le FDM permet de partager la bande de fréquence disponible sur la voie haute vitesse en une série de canaux de plusieurs largeurs afin de faire circuler en permanence sur la voie haute vitesse les affluents provenant des différentes voies basses vitesses.
· Le TDM permet d'échantillonner les signaux des différentes voies basses vitesses et de les transmettre successivement sur une voie haute vitesse en leur allouant la totalité de la bande passante.
De plus, les multiplexages TDM et FDM sont complétés respectivement par des systèmes d'interfaçage comme le TDMA (Time Division Multiple Access), FDMA (Frequency Division Multiple Access) et le CDMA (Coded Division Multiple Access) qui représenteront les techniques d'accès.
Le TDMA permet de travailler à plusieurs émetteurs sur une même fréquence. Chaque émetteur émet successivement son signal et nécessite une bonne gestion des périodes d'émission.
Le FDMA sépare la bande en canaux juxtaposés. Chaque ensemble émetteur-récepteur utilise un canal et donc une fréquence de porteuses différentes. L'émetteur émet une porteuse modulée qui reste à l'intérieur du canal et le récepteur est muni d'un filtre sélectif dont la bande passante correspond à la largeur du canal. Ainsi, le récepteur peut isoler le signal de l'émetteur correspondant et supprimer les signaux des émetteurs adjacents.
Le CDMA permet à plusieurs utilisateurs de travailler simultanément sur la même fréquence. La bande disponible est divisée en canaux assez larges. A l'intérieur de chaque canal, plusieurs utilisateurs peuvent travailler simultanément. Le signal à transmettre est mélangé à un code binaire au débit beaucoup plus rapide ce qui donne une émission à spectre relativement large. A chaque émission est associé un code différent ce qui permet à la réception de récupérer le signal à condition de connaître le code utilisé à l'émission. Cela peut provoquer un étalement de spectre.
Grâce à ces systèmes d'interfaçage, les informations multiplexées peuvent être correctement démultiplexées et envoyées au bon destinataire sans risque de confusion.
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Option : Télécommunications
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Pour les signaux analogiques, on utilise le plus souvent la modulation de fréquence. Le choix de la modulation de fréquence résulte de deux considérations:
- La robustesse vis à vis des non linéarités d'amplitude du canal satellitaire.
L'information modulante contenue dans la fréquence instantanée de la porteuse n'est pas affectée par les distorsions d'amplitude.
- La possibilité d'optimiser économiquement la liaison radioélectrique par un échange entre puissance et bande.
Pour des signaux numériques ou analogiques numérisés, on utilise, le plus souvent une Modulation par Déplacement de Phase (MDP) du type PSK (Phase Shift Keying). Les plus usuelles sont les modulations à deux et quatre états, du type BPSK (Binary Phase Shift Keying) ou MDP2, et QPSK (Quaternary Phase Shift Keying) ou MDP4. Le choix de modulations par déplacement de phase provient de deux caractéristiques:
- La première concerne la robustesse, pour les mêmes raisons évoquées pour le cas de signaux analogiques vue ci-dessus.
- La seconde caractéristique correspond à une meilleure efficacité spectrale comparée à celle des modulations par déplacement de fréquence du type FSK (Freqeuncy Shift Keying).
Le type de modulation QPSK est celui qui est le plus utilisé dans les télécommunications par satellite.
La réception et l'émission d'un satellite en orbite haute ou de faible puissance nécessite le positionnement précis de l'antenne de réception. La meilleure efficacité est obtenue pas des antennes paraboloïdes. La plupart des satellites de transmissions de données ou de RDS (Radiodiffusion Directe par Satellite) sont géostationnaires et par conséquent le positionnement de l'antenne vers un satellite donné reste constant.
La détermination des angles (site et azimut), à partir de la position (latitude et longitude) de la station et de celle du satellite, peut se faire par calcul ou par abaque.
L'application de quelques règles de trigonométrie sphérique permet de calculer les angles de positionnement.
á = latitude de la station.
ë = différence de longitude entre la station et le satellite.
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Option : Télécommunications
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L'angle de site è, aussi appelé hauteur, peut être calculé par :
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d
Avec :
r = rayon de la terre (6378 km)
d0 = altitude du satellite (35786 km si géostationnaire) r+d0 = distance centre de la terre - satellite (42164 km si géostationnaire)
d = distance station - satellite calculé par la formule : d2 = d02 + 2r (r + d0) (1 - cosá cosë)
L'azimut de l'antenne est l'angle qu'elle doit faire avec le sud, il peut être calculé par :
Sin ë
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On désire pointer Eutelsat (hot bird) (13° Est) à Brest (longitude = 4°30' Ouest et latitude = 48°25' Nord).
Par calcul :
á = 48,5°
ë = 13° + 4,5° = 17,5°
r = 6378 km, d0 = 35786 km, on calcule que d = 38452 km D'où Cos è = 0,849 è = 31,8°
Sin Az = 0,388 ; Az = 22,8° (vers l'Est).
Sur l'abaque :
Latitude = 48,5 et différence = 17,5 donnent site 32° et azimut 23°
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La notion de l'optimisation du système de télécommunication par satellite de l'ASECNA fait allusion à l'ajout des autres sites par déport VSAT. La VHF étant elle-même une technique qui sert de support aux échanges entre contrôleurs et pilotes en vol. Le terme déport VSAT renvoie à un déplacement ou transport à l'aide d'une technologie satellitaire qui est la VSAT. L'espace aérien de l'ASECNA en Centrafrique constitue, quant à lui, la zone gérée par l'agence pour le déplacement des avions sur le territoire national.
Par ailleurs, l'intérêt visé est le suivi permanent du contrôle de la circulation pour un guidage parfait des pilotes. De même, l'objectif est de fournir une couverture aérienne de qualité découlant d'une parfaite communication entre pilote et contrôleur au sol en tous points des routes aériennes.
Pour remplir sa mission du contrôle de la navigation aérienne, l'agence a scindé son espace aérien en deux. Un premier appelé espace aérien contrôlé desservi par la VHF et un second appelé espace aérien non contrôlé desservi par la HF. La HF et VHF étant des techniques qui servent de support aux communications entre pilotes et contrôleurs.
Par souci de sécurité de la navigation aérienne, l'ASECNA a jugé favorable de trouver une solution avantageuse qui permettra de porter plus loin avec un meilleur rapport qualité de la VHF sur son espace aérien non contrôlé. Puisque, cette dernière présente beaucoup plus d'atouts par rapport à la HF.
Pour mener à bien son rôle, il serait utile de faire l'extension de VHF par le déport de VSAT sur d'autre ville qui ne sont pas contrôlée par l'Agence ; c'est l'objet dudit mémoire.
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Au niveau du bureau RAD, se trouvent deux types de moyens différents qui sont:
· Les moyens satellitaires· Les moyens radios
L'ASECNA dispose d'une station de type IBS (INTELSAT Business Services) à Bangui. Ce modèle fait intervenir plus d'équipements donc des coûts excessifs avec des antennes casse grain de types F2 (7.3 m de diamètre). Elle se présente comme suit:
- A l'extérieur, nous avons l'antenne avec juste en dessous de la parabole les SSPA et Les LNA.
- A l'intérieur, c'est-à-dire dans un bâtiment, nous avons les autres équipements dans des baies ou armoires. Dans les différents étages des baies se situent:
· les équipements chargés de la transposition de fréquence
· Les modems IBS (carte TIM, carte CoDec) et Datum
· Le combiner sur lequel débouche les câbles venant des différents modems. Il regroupe toutes les différentes porteuses pour la transposition.
· Le MOL2P (Multiplexeur Optimisant la Liaison avec Priorité à la Parole) C'est un multiplexeur de voix et de données utilisant un multiplexage dynamique avec priorité à la parole.
Caractéristiques de la station terrienne
· Diamètre antenne : 7.3 m
· Azimut: 193°.4 Elévation : 73°8
· Fréquence montante: 6280.8775 MHz polarisation B (droite) ou RHCP
· Fréquence descendante : 4050.8755 MHz polarisation A (gauche) ou LHCP
· Service: Transmission de voix et données pour le service fixe aéronautique (pour les liaisons téléphoniques entre contrôleurs et liaisons de données entre centre).
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Les équipements radiocommunications servent à la
communication par onde électromagnétique dans les environs immédiats et lointains de l'aéroport. Ces communications sont celles qui lient les contrôleurs aux pilotes, les pompiers et les techniciens. Elle utilise plusieurs fréquences dans les bandes HF et VHF.
- Opérateur VCSS;
- Périphériques radios;
- Emetteurs & récepteurs;
- Antennes (émission et réception). IV.1.1.2.1- Opérateur VCSS
La chaîne radio VCSS 1002 est un système de petite et moyenne capacité de gestion des voies radio principalement destiné aux tours de contrôle. La capacité maximale du système, entièrement analogique, est de huit (8) voies radio pouvant être gérées par huit (8) postes opérateurs (PO). Le nombre de PO n'est pas lié à celui des voies radio installées.
IV.1.1.2.2- Périphériques radios - Micro-casque
Il s'agit d'un ensemble micro casque léger avec écouteur de type ouvert et cellule de micro dynamique.
- Microphone différentiel bas niveau
Ce microphone de télécommunications de type dynamique est indiqué pour les transmissions en milieu bruyant (cellule différentielle).
L'ASECNA dispose de divers émetteurs et récepteurs de type NARDEUX exploitant les bandes HF et VHF. Tous les émetteurs et récepteurs ont été rassemblés dans un bâtiment appelé salle technique. Chaque émetteur est calé sur une fréquence bien précise pour l'établissement des communications.
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IV.1.1.2.4- Antennes |
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Les antennes d'émission et de réception sont distinctes,
omnidirectionnelles avec de très grande capacité de rayonnement.
La station terrienne est totalement indépendante du réseau de radiocommunications car aucune communication radio ne passe par elle. Ainsi, elle assure le transport des messages et les communications téléphoniques entre les différents aéroports. La technique d'accès utilisée par celle-ci est le FDMA en mode SCPC. La station terrienne dispose en son sein d'un faisceau hertzien (FH) numérique destiné à transmettre les voix des contrôleurs vers le centre émission.
Pour les communications radio en VHF, une seule fréquence est utilisée.
- 129.1 MHz utilisée par la tour de contrôle pour guider les avions au sol;
- 129.1 MHz utilisée par le CIV dans un rayon de 400 Km autour de l'aéroport.
Pour les communications radio en HF, toutes les fréquences sont utilisées par le CIV dans les zones au-delà de 400 Km (zone limite de la VHF).
La propagation des ondes courtes est régie quasiment exclusivement entre 1 et 30 Mhz par l'activité solaire. En effet, les éruptions solaires, taches et autres flammèches rendent les couches ionosphériques imperméables aux ondes HF, ce qui permet d'utiliser certaines couches situées aux confins de l'atmosphère comme des miroirs pour les ondes de ciel. De cette manière, les signaux radio (onde HF) pourront franchir des dizaines de milliers de kilomètres en réalisant plusieurs bonds. Ce qui permet aux ondes HF de se propager en dépit de la rotondité de la terre. Par contre, ces fréquences faibles et non réutilisables correspondent à de faibles capacités de transmission et se limitent aux transmissions du son en modulation d'amplitude, peu encombrantes en largeur de spectre.
Les ondes VHF, quant à elle, ne profitent pas des effets de l'activité solaire. En effet, la diffraction est faible, ce qui limite la portée des émetteurs mais non négligeable. Les conséquences découlant sont les suivantes :
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- Les communications HF porte loin avec une qualité d'écoute médiocre
- Les communications VHF ont une portée limitée avec une qualité d'écoute bonne.
Il conviendra, alors dans ce cas, de déterminer une solution correspondant aux activités de l'agence pour étendre la couverture VHF.
Plusieurs solutions sont possibles pour étendre la couverture VHF. IV.2.1- La ligne PTT
Utilisation de la ligne PTT comme une ligne téléphonique classique. Il s'agit de balancer la voix du contrôleur ou du pilote sur une ligne classique de téléphonie comme une communication téléphonique. Ensuite, le signal récupéré servira à exciter un émetteur pour le retransmettre en VHF. Cette solution présentée n'est pas adaptée car le facteur temps réel est absent et, de plus, la ligne peut être occupée.
Il convient d'établir une liaison spécialisée RNIS entre par exemple Bangui et Bouar. Cette solution est adaptée puisque le débit est suffisant pour la voix. Cependant, cette solution ne peut être appliquée pour un souci d'harmonisation des représentations ASECNA. Et les risques potentiels liés aux réseaux d'accès.
Il s'agit d'utiliser la station terrienne (déjà patrimoine de l'ASECNA) pour le transport des communications radio entre contrôleurs et pilotes.
La solution retenue est le déport par VSAT. C'est un système de télécommunication par satellite directement intégrable au réseau de télécommunications du client. Ses avantages sont:
- Optimisation de la bande passante avec une large variété d'interfaces utilisateurs grâce.
- Possibilité de construction d'un réseau maillé permettant de suivre des besoins futurs des clients.
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- Un système de supervision centralisé en local ou à distance. - Un coût relativement acceptable. IV.4- PRESENTATION DE LA SOLUTION PAR VSAT |
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Il est question de permettre à un contrôleur aérien depuis le CIV (Centre d'Information au Vol) de communiquer avec le pilote d'un avion survolant l'espace aérien. Ce procédé permettra à l'ASECNA d'utiliser une seule fréquence la 129.1 MHz pour couvrir la RCA. Ce qui n'est pas sans conséquence au niveau de l'allocation des bandes de fréquences. Il est clair qu'une communication VHF ne peut se faire que dans un rayon d'environ 400 Km. Le centre d'émission se trouvant à Bangui, les zones du nord, Sud et du centre ne peuvent être couvertes d'où le besoin d'étendre cette couverture. L'extension sera effectuée par un déport VSAT à partir de la station terrienne de Bangui car un seul déport est suffisant pour couvrir tout le territoire. Les sites étant déterminés, nous distinguons deux types d'architecture.
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IV.4.1- AU NIVEAU de Bangui IV.4.1.1- Schéma synoptique |
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Légende:
MOL2P : Multiplexeur optimisant la liaison avec priorité à la parole U/C :UpConverter D/C: DownConverter
SSPA: Solid State Power Amplifier LNA: Low Noise Amplifier
CIV: Centre d'Information au Vol
Pupitre de commande
U/C
CIV
129.1 MHz
Transposition de fréquence
Vers d'autres services (ATS/DS, RSFTA Etc.)
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MOL2P |
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SSPA
Modem
Satellite
LNA
Vers d'autres modems satellite
Figure 5 : Schéma synoptique de la liaison au niveau du hub (Bangui)
Emetteur VHF
Récepteur VHF
Il s'agit de transporter le signal vocal émis sur la fréquence 129.1 MHz par un lien satellitaire. D'autres types de services autres que la voix du contrôleur peuvent être transmis.
Tous les équipements sont presque présents, il suffira d'installer un nouveau modem dans la baie pour cette liaison. Aussi, diverses configurations et connexions doivent être effectuées au niveau des équipements existant pour qu'ils prennent en charge le nouveau
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modem. Il faudra définir un plan de fréquence pour la liaison. Enfin, un câble doit être tiré du CIV à la station terrienne pour le transport de la voix. |
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Légende:
MOL2P : Multiplexeur optimisant la liaison avec priorité à la parole RF: Radio Fréquence
VHF : Very High Frequency
Possibilité d'autres services
Onde radio VHF 129.1 MHz
RF ou
Transceiver
Modem
Satellite
MOL2P
Multiplexeur
Schéma synoptique de la liaison au niveau du site distant
Le signal vocal transmis est correctement reçu par la station VSAT au niveau du site distant. Par la suite, il sera rayonné par un émetteur sur la fréquence 129.1 MHz. La liaison étant flexible, d'autres services pourront être utilisés lorsque le besoin se fera sentir.
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Les équipements seront installés sur le site de l'aéroport. Il va falloir installer une station VSAT qui sera associée à une chaîne d'émission réception VHF composée un ensemble émetteur-récepteur muni d'une antenne.
Dans l'intention de faciliter notre étude, nous allons mener une étude séparée avec, d'une part, la liaison radio VHF et, d'autre part, la liaison satellite.
Il s'agit d'une transmission radio utilisant le satellite. Ce qui réduit le champ du choix des équipements. Mais notons que le fournisseur particulier de l'ASECNA en matière d'équipement de radiocommunications est TELERAD.
Dans notre cas, comme défini plus haut, il faut des émetteurs et récepteurs multi modes possédant des modems intégrés capables de faire de la transmission de tous types de flux donc des équipements numériques. Cette spécificité permet du coup d'écarter les émetteurs et récepteurs analogiques. En comparaison aux équipements de pointe sur le marché et déjà utilisés dans les autres aéroports.
La liaison satellite regroupe les deux stations à l'ASECNA. Il s'agira de déterminer les équipements à ajouter pour que la VHF avancée puisse être mise en place. Pour ce faire, l'étude comportera deux parties. Une première qui consistera à l'étude au niveau du hub. Puisque la station contient déjà les équipements nécessaires, seul un modem satellite sera installé pour symboliser la nouvelle liaison qui sera établie. Ainsi, il suffit juste de la connectique et des configurations nécessaires pour l'exploitation et la supervision de la VHF déportée à partir du modem installé. La deuxième partie, au niveau, du site distant, déterminera les caractéristiques des différents besoins, qui partent de la parabole VSAT jusqu'au MOL2P en passant par le modem et la RF.
La porteuse utilisée au niveau du hub est de type IBS (INTELSAT Business System) avec un débit utile de 64 Kbps et une modulation MDP4 (QPSK). Il conviendra d'installer un modem conforme à ses caractéristiques et disposant de techniques d'accès par assignation fixe non dynamique. Cela permettra à la station d'émettre en permanence sur la fréquence qui lui a été allouée. Quand au site distant La porteuse utilisée est de type FastCom.
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Les trois (3) mois passés à l'ASECNA, nous a permis de circuler dans tous les bureaux qui constituent ce service. Dans chaque bureau nous avions eu à effectuer certains travaux qui justifient la mission de celui-ci : c'est l'objet de ladite partie.
SERVICE SIRE
Il s'occupe essentiellement de la maintenance des équipements au sol servant à la navigation aérienne et à la prévision météorologique. Il est composé de cinq (05) bureaux ayant chacun un chef appelé chef de bureau (ingénieur) et des cadres (techniciens). Ces bureaux sont les suivants :
Dans ce bureau nous avons eu à enregistrer des matériels en provenance de Dakar et de la France tels que les pièces de rechanges, les équipements de secours, les lampes, les ordinateurs... en les arrangeant dans l'ordre au magasin. Ces matériaux sont ensuite donnés aux bureaux avec l'autorisation du chef SIRE selon les besoins pour assurer la bonne maintenance des équipements. Nous avons aussi expédié quelques matériels en réparation à Dakar.
Compte tenu des coupures imprévisibles dans la fourniture de l'électricité publique, l'ASECNA pour remplir sa mission première s'est dotée d'une centrale énergie qui assure la permanence du courant électrique. Il s'occupe aussi du maintien des balises lumineuses aux abords de la piste d'atterrissage et des zones de parcages des aéronefs, cela est appelé le balisage.
Au bureau ELB, après briefing par le chef, nous avons pris service en cherchant d'abord à connaitre les équipements comme :
- Les deux (2) groupes de 250 KWA couplés en triangle qui permettent d'alimenter l'Agence en cas de défaut de secteur ;
- Les deux (2) transformateurs abaisseurs triphasés de 315 KVA couplés en triangle-étoile ;
- Les deux (2) chargeurs 200V et deux (2) chargeurs 24V utilisés pour les circuits de télécommandes et deux (2) chargeurs de 24V SIMPLEX pour charger les batteries de deux (2) groupes.
- Les postes de transformation installés le long de la piste pour l'alimentation des circuits de balisage, des PAPI dont la mise en service donne la précision au moment de l'atterrissage...
Nous avons remplacé les lampes de balisage défectueuses de 100 et 200W, vérifié aussi deux traçons de câbles du seuil 35 où nous avons fait le dépannage des réseaux souterrains en utilisant le multimètre, les tourne vices plats et cruciformes, les chattertons, les pinces coupantes universelles et ampérométriques...
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Ce bureau est composé de deux cellules:
- Le bureau méthodes chargé de mettre en place des méthodes de travail afin de suivre tous les équipements soumis aux contrôles techniques ;
- La CELICA maintenance est la Cellule d'Instruction des Centres ASECNA. Elle assure la formation continue des techniciens de l'agence sur les outils et les notions de base pour leur permettre de travailler et de maintenir leurs équipements.
Ce bureau constitue la fusion des maintenances Météo et Centre Automatique de Transit (CAT).
Elle a pour fonction d'assurer le bon état de fonctionnement des équipements météorologiques. Car la navigation aérienne exige une bonne maîtrise des paramètres atmosphériques tels que le vent, l'humidité, les précipitations, la hauteur des bases de nuages.
Voici les équipements de cette maintenance:
Elle est chargée de la gestion des lignes téléphoniques, du traitement et de la diffusion des messages aéronautiques. Elle assure aussi le bon fonctionnement des équipements du réseau interne de l'agence (réseau de commandement, de sécurité, X25, RSFTA). De même, elle assure la maintenance des équipements de téléphonie (autocommutateur, poste téléphonique) et des télétypes (TTY) qui fournit la disponibilité des téléimprimeurs (émetteurs-récepteurs TX35, récepteurs simples RIS 3000).
Après prise de contact par le chef du bureau, nous avons directement démarré par la visite des équipements radiosondage où il y a la station automatique pour le traitement des données. Après cela, nous avons aussi, dans ce bureau, assuré la maintenance curative des réseaux internet sur les ordinateurs dont la majorité des pannes sont dû aux câbles et aussi la maintenance curative des lignes téléphoniques en dérangements.
Elle assure le bon fonctionnement des équipements de la radionavigation et de la radio communication. C'est là où nous avons passé les 3 / 4 de notre stage. Ce bureau gère les équipements de la radionavigation qui sont constitués des aides à la navigation et à l'atterrissage. Les aides à la navigation se composent d'équipements permettant à l'avion de naviguer correctement vers son aéroport de destination.
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Dans ce bureau, nous avons commencé par des équipements de la Radio communication tels que l'émetteur récepteur, le centre émetteur déporté, les équipements d'aide à la navigation aérienne (la radio balise, le VOR, ILS, les DME...), l'antenne de la station terrienne... Sur le lieu d'installation de ce dernier, nous avons démarré sa maintenance préventive en faisant le démontage de toutes les cartes de la baie pour le dépoussiérage avec un souffleur. Voici la présentation de quelques équipements de la navigation aérienne que nous avons eu à utiliser.
Glide et DME : Nous avons démarré avec le procès verbal trimestriel en démontant toutes les autres cartes de ces deux émetteurs pour faire le dépoussiérage. Après avoir remonté les cartes, nous avons procédé aux mesures des paramètres en utilisant un voltmètre vectoriel, un générateur de signal, un Wattmètre analogique. Ce rapport d'ondes stationnaires doit être inférieur à 1,25 or ce que nous avons mesuré est égale à 1,19 ; cela veut dire qu'il n'y a pas de problème entre les émetteurs et leurs antennes.
LE DME (Distance Measuring Equipment)
Le DME (Equipement de mesure de la distance) a été défini dans le document ICAO (OACI Organisation de l'Aviation Civile International), comme un système radio civil d'aide à la navigation aérienne avec couverture omnidirectionnelle à cour et moyen rayon, en action dans la bande de fréquence autour des 1000Mhz. Un tel système est un type de radar secondaire (avec méthode à transpondeur) qui permet de mesurer, jusqu'à 200 aéroplanes de manière contemporaine, leur distance par rapport à un point de référence à terre (radiobalise sol DME). La distance est déterminée en mesurant le retard de propagation d'une impulsion RF émise par le transmetteur (Interrogation) de l'aéroplane et reçue sur une fréquence inadaptée, comme réponse de la station de terre. L'intervalle de temps qui s'écoule entre l'envoi de l'interrogation et la réception de la réponse fournit à l'aéroplane de l'information de distance réelle de la station de terre ; une telle information peut être lue directement sur l'indicateur de bord, du pilote ou du navigateur. Le DME, associé au VOR installé dans le même site, permet de déterminer la direction et la distance (méthode rho-thêta) ; et est défini comme système VOR/DME. Le DME opère dans la même gamme de fréquence (de 960 à 1215 Mhz) du TACAN (système tactique d'aide navigation) dont le DME est la section qui mesure la distance. C'est pourquoi, le système VOR/DME est installé à l'ASECNA de Bangui, pour réunir dans une unique radiobalise un système qui produit des signaux pour l'indication de la direction et de la distance.
Glide Path
Le glide est constitué par un ensemble d'antennes situées généralement entre 120 m et 150 m (150m cas de Bangui) sur le coté
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de la piste, près du seuil, qui émettent une porteuse UHF entre 328,65 et 335,40 MHz (335 Mhz le cas de Bangui) appairée à la fréquence du localizer.
Elle est modulée par 2 basses fréquences l'une à 90 Hz et l'autre à 150 Hz. Au-dessous du plan de descente, le taux de modulation du 150 Hz est supérieur à celui du 90 Hz et inversement au-dessus du plan. La différence de taux permet d'en déduire un écart qui est affiché sur le récepteur de bord. Ils assurent un plan de descente réglable et généralement de l'ordre de 3° (entre 2,5 et 3,5). Le diagramme de rayonnement est ouvert d'environ 16° dans le plan horizontal et 7° dans le plan vertical.
Le faisceau du glide n'est plus exploitable à partir de 15m (50ft). Pour les atterrissages automatiques l'avion est guidé par les informations de la radiosonde et du vario. Apres avoir mis en place ces équipements, pour assurer une bonne navigation aérienne, des données météos sont nécessaires.
De ce fait, l'agence en collaboration avec Intelsat, ont mis en place des systèmes permettant d'avoir des données météos avec précision.
VOR
Après avoir fait le démontage, le dépoussiérage, le nettoyage des antennes et le remontage des cartes, les deux émetteurs fonctionnent soit tous deux (2) sur charge ou à l'antenne. Ce problème est dû aux deux (2) contacteurs d'alimentation à trois (3) positions (ON, OP et OFF) qui étaient en position ON. Or cette position permet de forcer le démarrage des émetteurs pour vérifier leur temps de réponse. En fonctionnement normal ils doivent être sur la position OP. Nous avons également effectué la vérification de la fréquence du VOR qui est de 117,3MHZ à l'aide d'un fréquencemètre « schlumberger2611 » ; la place des Bandes latérales envoyée à l'aide d'un wattmètre avec le bouchon 5w, 50-125MHZ, 5B suivant la connexion de la sortie de l'émetteur vers l'antenne ; celle de la porteuse est effectuée par un bouton de 250w, 100-250MHZ, 25db. Le réglage de prévision se fait par une carte rallonge en agissant sur la résistance R104 et en jouant sur les entrés à 8bits de la carte de puissance des bandes latérales une et deux puis de la porteuse.
Tous ces équipements sont pour la plupart placés en bout de piste et doivent être maintenus en état de fonctionnement. Les différentes antennes de ces équipements sont taillées en fonction de leurs fréquences respectives.
En somme, l'ASECNA, en termes de navigation dispose des équipements de plus en plus sophistiqués. Ouvrant pour une grande sécurité de la navigation dans son espace aérien.
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CONCLUSION |
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Le domaine de la sécurité de la navigation aérienne étant en perpétuelle évolution, le besoin de transmettre les informations en temps réel, oblige l'ASECNA à faire appel aux technologies satellitaires pour remplir sa mission. Le chois de notre thème à savoir « L'Optimisation du système de Télécommunications par satellite de l'ASECNA » répond à un souci d'offrir une qualité de service tout en optimisant les installations existantes pour réduire le coût de certaines charges externes.
Par ailleurs, le développement de la technologie VSAT surtout pour l'extension de la couverture radioélectrique VHF, montre que l'agence concrétise avec succès, sa capacité à maîtriser l'espace aérien sous sa responsabilité en faisant confiance aux télécommunications par satellites.
De ce fait, les systèmes de télécommunications par satellite demeurent promis à un bel avenir, et pourquoi ne pas, les utiliser pour les communications directes avec les pilotes.
Pour notre apport personnel, cette étude nous a permis d'acquérir de nouvelles connaissances. Notamment, nous pouvons citer :
> L'utilisation des télécommunications par satellite dans l'aviation civile
> L'utilisation des radiocommunications en générale et en aéronautique.
> La maîtrise dans l'exploitation des équipements de
radiocommunications.
Aussi, ce stage s'est déroulé dans une parfaite atmosphère. Car, nous nous sommes confronté aux réalités de la vie en entreprise.
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BIBLIOGRAPHIE |
Ouvrages
v' LECOY Pierre, Technologies des télécoms, Paris, HERMES sciences publications, 1999, 365 pages.
v' SERVIN Claude, Réseaux et Télécoms, Paris, DUNOD, 2003, 811 pages
v' MACABIAU Christophe, Télécommunications par satellite, Paris, ENAC, 1995.
v' LONGUESPE H et NEVEU A, Dossier technique:
Télécommunications par satellite, EUDIL Lille, 2001,24 pages.
v' Fleury S, GIROD J & WTANABE R, Les satellites et la technologie VSAT, Université de Marne-la-Vallée, 1997, 20 pages.
v' CORIS, Antennes avancées, INEOSat Dakar, 1998
v' ASECNA, Stations VHF avancées, EAMAC Niamey, 1999 CD Rom
v' Microsoft corporation, Collection Microsoft Encarta, 2005 CORIS, Stage VSAT-VHFAAV-1, 1998
Cours
Télécommunication Générale, Support de Transmission (IMMS 3ème Année de Télécommunications)
Site web
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GLOSSAIRE |
A3E: Radiocommunication pour l'aviation civile.
ACARS (Airbone Communications Adressing and Reporting): mode de programmation pour les données au niveau du PGM 9000.
AM (Amplitude Modulation): Modulation d'amplitude
Analogique: Technique traditionnelle désignant le fait de transformer sous forme de signal électrique l'oscillation produite par exemple par un son. Il s'agit de la forme stockage des signaux audiovisuels la plus répandue avant l'arrivée du numérique.
Angle de pointage : Angle d'élévation et d'azimut qui donne la
direction d'un satellite à partir d'un point de la surface de la terre. Antenne: Dispositif servant à émettre et à recevoir des ondes radio. L'antenne est habituellement conçue pour concentrer les ondes reçues ou émises. On l'appelle souvent « antenne parabolique ».
ASECNA : Agence pour la Sécurité de la Navigation Aérienne en Afrique et à Madagascar)
Asynchrone (communication): Mode de communication dans lequel les interlocuteurs ne sont pas simultanément présents. Dans le courrier postal votre destinataire ne lit pas votre texte pendant que vous l'écrivez, ni le sien pendant qu'il vous répond.
Atténuation: Affaiblissement d'un signal qui se produit lorsqu'il traverse un dispositif ou un milieu de transmission (l'atmosphère pour les ondes radio, un câble pour un signal électrique). L'atténuation est généralement mesurée en Décibel.
Azimut: Direction vers laquelle pointe une antenne mesurée sur le plan horizontal local dans le sens des aiguilles d'une montre depuis le nord. C'est la coordonnée horizontale qui est utilisée pour aligner une antenne satellite.
bps : bit par seconde
Balise : Signal radiofréquence hautement stable qui est utilisé par les stations terriennes équipées d'un système automatique de poursuite (du satellite).
Bande haute : Bande utilisée pour la transmission par satellite dans le sens terre vers satellite.
Bande passante: Largeur de la bande d'un réseau de communication servant à transmettre un signal.
BF : Basse Fréquence
BPSK ( Binary Phase Shift Keying): modulation à deux états de phase, MDP-2.
Bruit: Toute perturbation électrique non désirée dans un circuit ou un canal de communication, qui affecte la capacité de réception à reproduire correctement par le signal original. Appelé également « bruit thermique ».
Bruit thermique: Toute perturbation électrique non désirée dans un circuit ou un canal de communication.
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BUC (Bloc Unit Converter): C'est un élément constitué d'un amplificateur et d'un multiplexeur de fréquence. Il convertit et amplifie le signal en fréquence
C/N: Rapport porteuse/ bruit, mesure la qualité d'une porteuse à l'entrée d'un récepteur.
CAT : Centre Automatique de Transit
CCIR (Comité Consultatif International des
Radiocommunications): Organisme international de normalisation chargé d'émettre des avis sur la technique et la réglementation des radiocommunications, et notamment sur l'attribution des fréquences radio.
CCITT (Comité Consultatif International de Télégraphique et Téléphonique): Organisme international de normalisation en matière de télécommunications, qui développe des normes de communication. Le CCITT est devenu l'UIT-T.
CELICA-M (Cellule d'Instruction des Centres de l'ASECNAMaintenance): Constitue un bureau du SIRE.
CDMA (Code Division Multiple Acces) : Accès multiple à répartition de code.
CIV (Centre d'Information en Vol): Il s'agit des contrôleurs au sol. cm : Centimètre, unité de distance sous multiple du mètre.
CNFR : Conduit Numérique Fictif de Référence.
DC : Down Converter
DAMA (Demand Assigned Multiple Access): Accès multiple avec assignation à la demande.
dB: Décibels
Débit binaire: Quantité d'informations numériques transmise en une seconde, exprimé en bps.
Démodulateur : Appareil qui extrait le signal de la bande de base d'une porteuse modulée.
Diffraction: Déviation d'une onde au voisinage d'un obstacle.
DLCI (Data Link Connection Identifier): Etiquette identifiant une connexion dans les réseaux relais de trames.
DME : Distance Mesuring Equipment
DSSS (Direct Spread Spectrum Sequence): Modulation par étalement du spectre par séquence directe.
ELB (Energie et Balisage): Un bureau du SIRE.
EUTELSAT (European Telecommunications Satellite
organization): Opérateur offrant un segment spatial.
Faisceau: Flux unidirectionnel d'ondes radio concentrées dans une direction particulière.
FDM (Frequency Division Multiplex): Multiplexage fréquentiel. FDMA (Frequency Division Multiple Access) : Accès multiple à répartition de fréquence.
FEC (Foward Error Code) : Technique pour
améliorer la robustesse de
la transmission de données. Des
bits supplémentaires sont inclus dans
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le train de données, de sorte que des algorithmes de correction d'erreurs puissent être appliqués à la réception.
FI :(Fréquence Intermédiaire): IF en anglais, fréquence de travail des modems satellites entre 70 et 140 MHz.
Force connect : Procédure selon laquelle tout signal venant d'un port sur le MOL2P source est reçu sur le même port du MOL2P destinataire. FSK (Frequency Shift Keying): modulation numérique par saut de fréquence.
GHz: Gigahertz, égale à un milliard de hertz.
GSM (Globale System for Mobile communication): Système de radiocommunications numériques cellulaires.
GST (Gestion de Stock et Transit): un bureau du SIRE.
G/T: Facteur de mérite ou qualité: Quotient du gain maximum d'une antenne de réception sur la température de bruit équivalente du système récepteur. Généralement exprimé en dB/K, il mesure la capacité d'une station terrienne à recevoir un signal satellitaire de bonne qualité (rapport signal/bruit élevé). En général, G/T augmente avec le diamètre de l'antenne parabolique.
HF (High Frequency): bande de fréquence comprise entre 3 et 30 MHz
HPA (High Power Amplifier): Amplificateur de puissance, dispositif qui reçoit un signal d'entrée relativement faible et l'amène à un niveau de puissance élevé lui permettant d'être transmis sur une liaison terre - espace.
Hz: hertz, unité qui mesure la fréquence à laquelle un signal électromagnétique voyage sur l'axe d'origine en passant par le minimum et le maximum. Un hertz est égal à un cycle par seconde.
IBS (INTELSAT Business System) : Type de service offert par l'opérateur INTELSAT.
ILS (Instrument Landing System) : Appareil de radionavigation. INMARSAT (International Maritime Satellite organization): Opérateur offrant des segments spatiaux.
INTELSAT (International Telecommunications Satellite
organization): Opérateur offrant des segments speciaux.
Ionosphère : Couche haute de l'atmosphère située au-dessus de la stratosphère.
IRE : Infrastructure Radio Electrique
kbps: Kilobit par seconde
kHz: Kilohertz valant mille hertz.
Km : Kilomètre, unité de distance valant mille (1000) mètres. Km2: Unité de surface.
LF ( Low Frequency): Bande de fréquence comprise entre 30 et 300 kHz
LHCP (Left Hand Circular Polarisation) : Polarisation A (gauche) LNA ( Low Noise Amplifier): Amplificateur à faible bruit, il amplifie le signal venant du satellite avec le minimum de bruit possible.
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LNB (Low Noise Block Amplifier/Converter): Pièce qui convertit et amplifie une bande de signaux satellite. Elle change une haute fréquence (habituellement en GHz) en une fréquence FI plus basse (habituellement en MHz).
Lobe latéral: Partie du diagramme de rayonnement d'une antenne dans laquelle des signaux d'une direction non désirée (hors axe ) peuvent être détectés ou rayonnés, ce qui peut entraîner le brouillage d'autres systèmes ou générer une sensibilité au brouillage causé par d'autres systèmes.
MCPC (Multi Channel Per Carrier): Service de porteuse multivoie. Fait référence au multiplexage de plusieurs voies numériques (programmes vidéo, audio et services de données) en un train de données numériques commun.
MF (Medium Frequency): Bande de fréquence comprise entre 300 et 3000 kHz.
MHz: Mégahertz valant un million de hertz.
Modem: Abréviation de modulateur-démodulateur. Appareil qui transforme des signaux numériques en signaux analogiques et inversement.
Modulation : Procédé qui consiste à modifier certaines caractéristiques de la porteuse en fonction de celles du signal à transporter
MOL2P (Multiplexeur Optimisant la Liaison avec Priorité à la Parole): Equipement utilisé comme noeud de réseau.
Mux: Multiplexeur.
Nm : Nautic Mile, mile Marin, unité de distance utilisée pour la navigation valant 1852 mètres.
OACI (Organisation de l'Aéronautique Civile Internationale): Organisme international de réglementation de l'aviation civile.
Orbite: Trajet décrit par le centre de masse d'un satellite dans l'espace, soumis aux forces naturelles.
Orbite géostationnaire: Orbite d'un satellite géosynchrone située dans le plan équatoriale de la terre.
PAMA (Pre Assigned Multiple Access) : Accès multiple pré-assigné. Pire: Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente. Elle mesure l'intensité du signal émis par un satellite vers la terre, ou par une station terrienne vers un satellite.
Polarisation: Phénomène par lequel les ondes radio sont limitées à certaines directions des variations du champ électrique et du champ magnétique, ces directions étant perpendiculaires à la direction de propagation de l'onde. Par convention, la polarisation d'une onde radio est définie par la direction du vecteur champ électrique.
PSU (Power Supply Unit): Bloc d'alimentation d'énergie.
QPSK (Quaternary Phase Shift Keying): Modulation par déplacement de phase à quatre états MDP-4.
RAD (Radio et Radar): Un bureau du RSI.
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RF: Radiofréquence. Fréquence du signal entre un émetteur et un récepteur dans un système de communications où le satellite sert de répéteur.
RSFTA (Réseau Fixe de Télécommunication Aéronautique): s'agissant de messages échangés entre contrôleurs d'aéroports différents et pilotes.
RSI (Réseaux et Systèmes Informatiques): Un bureau du SIRE. Rx: Réception
SAF (Service Administratif et Financier): Un service de l'ASECNA. SCPC (Single Channel Per Carrier): Un canal par porteuse.
SHF (Super High Frequency): Bande de fréquence comprise entre 3 et 30 GHz
SME (Service de l'Exploitation Météorologique): Un service de l'ASECNA.
SENA (Service Exploitation de la Navigation Aérienne) : Un service de l'ASECNA.
SIRE (Service IRE) : Service interne dans l'organisation de l'ASECNA. SSPA (Solid State Power Amplifier) : Amplificateur de puissance pour émission satellite.
Station terrienne: Installation (antenne et équipement associé) située à la surface de la Terre et destinée à communiquer avec un ou plusieurs satellites.
TDM (Time Division Multiplex): Multiplexage temporel.
TDMA (Time Division Multiple Access) : Accès multiple à répartition de temps.
TEB (Taux d'Erreur Binaire) : Renseigne sur la qualité d'un signal numérique. Plus le taux est bas, meilleur est le signal.
Transceiver: Equipement composé d'un U/C, D/C, HPA et LNA aussi appelé RF.
Transpondeur: Equipement qui reçoit un seul canal montant provenant d'un autre équipement, il amplifie, converti la fréquence et change de polarisation.
Tr/min : Abréviation de tour par minute.
Tx: Transmission
UC : Up Converter
UHF (Ultra High Frequency): Bande de fréquence comprise entre 300 et 3000 MHz.
VHF (Very High Frequency): Bande de fréquence comprise entre 30 et 300 MHz
VLF (Very Low Frequency): Bande de fréquence comprise entre 3 et 30 kHz.
VOR (VHF Omnidirectional Range): Equipement de radionavigation, voir page 10.
VSAT (Very Small Aperture Terminal): Terminal à très petite ouverture d'antenne, qui effectue des transmissions bidirectionnelles.
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Fig. 1 : Organigramme Générale de L'ASECNA
A. C
DELEGUE
A
MONTREAL
D. G
DELEGUE
A
PARIS
C. F
D.C
D. E. P
D.E
D. M. T. I
D. A. F
D. R. H
Fig.2 : Organigramme de La Représentation ASECNA Centrafrique
Service
Administratif
Et Financier
Paierie
Informatique
Service
Infrastructure
Génie Civil
Bureau
Représentation
Service
Exploitation
Navigation
Aérienne
Service
Exploitation
Météorologiqu
Service
Infrastructure
Radioélectriqu
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Fig.3 : Exemple d'un satellite en orbite
Fig.4 : Exemple des couvertures des satellites suivant Leurs positions
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Fig.5 : Liaison satellitaire |
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Fig. 8 : Exemple d'un contrôle d'un satellite
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TABLE DES MATIERES |
2
Dédicace Remerciements ...
4
6 .
3 Introduction Générale Chapitre I Présentation de l'ASECNA
I.1 Présentation..... ...
7
I.1.1 Historique ...
7
I.1.2 Missions de l'ASECNA ...
7
I.1.3 Structure Organisationnelle ....
8
I.1.3.1 Structures Statutaires ......
8
9
10
0 0
10
0
11
1
1
I.1.3.2 Organigramme (voir annexes fig.1)
I.2.1 Historique ...
1 I.2.2 Organisation de la Représentation de Bangui ....1 I.2.2.1 Service Infrastructure Génie Civile I.2.2.2 Le Service d'Exploitation de la Navigation Aérienne .1 I.2.2.3 Service d'Exploitation Météologique I.2.2.4 Service Administratif et Financier ....
1
I.2.2.5 Service Infrastructure Radioélectrique ...
1
I.2.2.6 Organigramme (voir annexes fig.2) ....
11
13
13
13
14
14
L'ASECNA .... 1
II.1- Le Bureau ELB
II.2- Le Bureau RSI
II.3- Bureau RAD (Maintenance des Equipements Radio)
CHAPITRE III : NOTIONS DE BASE DE LA TRANSMISSION PAR SATELLITE ...
15
III.1- Liaison Satellitaire .......
16
III.1.1- Le secteur spatial ....
16
III.1.1.1- Les satellites ......
16
III.1.1.2- Les Bandes de fréquences .....
17
III.1.1.3- Les systèmes internationaux ...
17
III.1.1.3.1- Présentation INTELSAT ....
17
III.1.1.3.2- Satellite 10-02 ......
18
III.1.2- Le secteur terrien ....
18
III.2.1- Présentation générale ......
18
III.2.1.1- Fonctionnement en émission ....
19
III.2.1.2- Fonctionnement en réception ......
19
III.2.2- Station de type VSAT ......
19
III.3- Les Techniques Utilisées ......
20
III.3.1- Les modes de liaison ....
20
20
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III.3.3- Le multiplexage 20
III.3.3.1- Le TDMA 21
III.3.3.2- Le FDMA 21
III.3.3.3- Le CDMA 22
III.3.4- La modulation 22
III.3.4.1- Modulation analogique 22
III.3.4.2- Modulation numérique 22
III.4- Positionnement des antennes 22
III.4.1- Calcul de l'orientation 22
III.4.1.1- Angle de Site 23
III.4.1.2- Azimut 23
Satellite de l'ASECNA 24
Introduction 25
IV.1- Présentation du Projet : Etude de l'Existant . 26
IV.1.1- Présentation de l'existant 26
IV.1.1.1- Moyens satellitaires 26
IV.1.1.2- Equipements de radiocommunications 27
IV.1.1.2.1- Opérateur VCSS 27
IV.1.1.2.2- Périphériques radios 27
IV.1.1.2.3- Emetteurs et récepteurs 27
IV.1.1.2.4- Antennes 28
IV.1.2- Analyses et critiques 28
IV.1.2.1- Analyse 28
IV.1.2.2- Critiques 28
IV.2- Solutions Possibles 29
IV.2.1- La ligne PTT 29
IV.2.2- Le RNIS 29
IV.2.3- Le déport par VSAT 29
IV.3- Solutions Retenues 29
IV.4- Présentation de la Solution par VSAT . 30
IV.4.1- Au Niveau de Bangui 30
IV.4.1.1- Schéma synoptique 30
IV.4.1.2- Commentaire 32
IV.4.2- Au Niveau du Site Distant 32
IV.4.2.1- Schéma synoptique 32
IV.4.2.2- Commentaire 33
IV.5- Etude des Equipements 33
IV.5.1- Liaison Radio VHF 33
IV.5.2- Liaison Satellite 34
BILAN DE STAGE 35
1- Le Bureau GST 36
2- Le Bureau ELB 36
3- Le bureau Méthode et Celica 37
4- Le bureau RSI 37
4.1- Maintenance Météo 37
4.2- Maintenance CAT (Centre de Transit Automatique) 37
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5- Bureau RAD |
....3 7 |
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Conclusion |
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Bibliographie |
41 |
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Glossaire |
42 |
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Annexe |
47 . |
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