Influence de la PIRE sur la transmission par satellite géostationnaire

II.1.Introduction

Les systèmes de communication par satellite font partie intégrante de notre monde depuis le lancement du premier satellite SPOUTNIK par l'URSS en Juin 1957. Ce mode de communication a révolutionné le monde des télécommunications et a permis d'intégrer une multitude de nouveaux services. Il a surtout permis de surmonter tous les obstacles terrestres en établissant des liaisons entièrement fiables pour la télévision, la téléphonie et la transmission des données quels que soient les distances et les obstacles.

En juin 1998, près de 140 000 circuits téléphoniques étaient en exploitation uniquement pour le système INTELSAT. Cette croissance fulgurante est un peu moins rapide aujourd'hui avec l'installation des câbles sous-marins (fibre optique) très performants.

Les systèmes satellitaires reposent depuis quelques années sur l'utilisation effective de ses caractéristiques propres :

· La capacité d'accès multiple, c'est-à-dire connectivité point à point, point à multipoint et multipoint à multipoint ;

· La capacité de distribution notamment, la radiodiffusion des

programmes de télévision et multimédia, la diffusion des données, des services Internet à large bande, etc. ;

· La souplesse en vue de s'adapter à l'évolution du trafic et l'architecture des réseaux ainsi que la simplicité d'exploitation et de mise en oeuvre.

II.2. Principes de base

II.2.1. Le segment spatial

Le segment spatial d'un système de communication par satellite est l'ensemble constitué par les satellites eux-mêmes et par les moyens qui assurent depuis le sol la poursuite, la télémesure, la télécommande et le soutien logistique de ces satellites.

II.2.1.1.Le satellite

Il constitue le coeur du réseau, il exécute dans l'espace toutes les fonctions de communication en utilisant des éléments actifs. Il est formé de l'assemblage de différents sous-systèmes de télécommunications et dispose aussi d'équipements assurant les fonctions suivantes :

[5]

V' alimentation en énergie ;

V' commande d'orientation ;

V' maintien sur orbite ;

V' régulation thermique ;

V' télémesure, télécommande, mesure de distance, ...

Ces satellites sont situés à des orbites terrestres géostationnaires (GEO) pour certains, c'est-à-dire semblent fixes et immobiles pour un utilisateur sur la terre et situé sur la ceinture de Clarke à une altitude de 35786 Km. Pour d'autres, ils sont sur des orbites non géostationnaires telles que les orbites terrestres basses (LEO) conçus pour fonctionner à des altitudes comprises entre 400 et 1500 Km et quelques autres sur des orbites terrestres moyennes (MEO) gravitant à une altitude s'échelonnant entre 7000 et 12000 Km.

L'orbite décrite par ces satellites respecte les lois de Kepler sur la gravitation. Ceci en se rendant compte que les planètes sont des satellites du soleil et par analogie, tout satellite artificiel de la terre respecte le même principe.

Le satellite se meut dans un plan (plan orbital) et sa trajectoire est une ellipse dont la terre occupe un foyer. L'ellipse possède un demi grand axe noté a et un demi petit noté b. On définit l'excentricité e de l'ellipsee² =

~~

1 - _a2. Le cas de l'orbite circulaire est celui où e=0, a et b étant alors égaux.

r_p r_a

Figure1 : Plan orbitale des satellites

Ainsi, d'après la première loi de Kepler (formulée en 1609), les planètes gravitent autour du Soleil en suivant des trajectoires elliptiques, ce dernier occupant l'un des deux foyers de l'ellipse.

D'après la seconde loi de Kepler (formulée en 1609), les aires décrites par le rayon vecteur joignant la planète au Soleil sont égales pour des intervalles de temps égaux.

[6]

Selon la troisième loi de Kepler (formulée en 1619), pour toute planète gravitant autour du Soleil, le rapport ~~

~~ est constant (a étant le demi-

grand axe de l'ellipse correspondant à la trajectoire de l'astre autour du Soleil et T la période orbitale ou période de révolution de la planète)¹.

II.2.2. Le segment terrestre

Encore appelé secteur terrien, c'est l'ensemble constitué par les terminaux, les stations terriennes qui assurent l'émission et la réception des signaux de trafic de tout type à destination ou en provenance des satellites et qui servent d'interface avec les réseaux de communication de la terre. La station terrienne comprend l'ensemble des équipements terminaux d'une liaison par satellite. Elle joue un rôle équivalent à celui d'une station terminale de faisceau hertzien.

Les stations terriennes comprennent en général six (6) principales parties qui sont :

· L'antenne d'émission et/ou de réception, Les récepteurs munis d'amplificateur à faible bruit,

· Les émetteurs,

· Les équipements de modulation, de démodulation et de transposition des fréquences,

· Les équipements de traitement des signaux,

· Les interfaces avec les réseaux de terre.

II.2.3. Les bande des fréquences

Le spectre radioélectrique est une ressource rare et limitée. Les progrès techniques ouvrent chaque jour de nouvelles possibilités d'application du spectre qui suscitent un intérêt croissant et une demande de plus en plus importante pour cette ressource limitée. Compte tenu de cette demande croissante, l'utilisation du spectre doit être rendue plus efficace.

Pour que le spectre soit utilisé de façon efficiente, son utilisation doit être coordonnée et réglementée dans le cadre des législations nationales et le Règlement des radiocommunications établi par l'Union Internationale des Télécommunications (UIT) pour que chaque pays puisse tirer le meilleur parti de sa ressource des spectres, il est important que les activités de gestion du spectre facilitent la mise en place des systèmes de

¹Union Internationale des Télécommunications. (2002). Manuel sur les télécommunications par satellite, troisième édition. WILEY INTER SCIENCE, Canada

² Document SINUTA, « Formation sur l'installation et mise en service de la parabole »,

[7]

radiocommunications et fassent en sorte que ces systèmes fonctionnent sans brouillages mutuels. C'est dans cette logique qu'a été établi le tableau récapitulatif des bandes de fréquences utilisées dans les services fixes par satellites pour les satellites géostationnaire.

N°	BANDES	FREQUENCES		SERVICE	1
L	1 - 2GHz	communication avec les mobiles		2
S	2 - 3GHz	communications avec les mobiles		3
C	4 - 6GHz	communications civiles nationales et internationales, TV.		4
X	7 - 8GHz	communications militaires		5
KU	11 - 14GHz	communication civiles nationales et internationales, télévision.		6
Ka	20 - 30GHz	nouveaux systèmes d'accès aux réseaux large bande		7
EHF	21 -45GHz	Communications militaires

Tableau1 : Bandes de fréquences utilisées dans les SFS pour les
satellites géostationnaires

II.2.4. La couverture

La zone de couverture, (footprint en anglais), signifie empreinte. C'est la zone géographique couverte ou arrosée par le(s) signal (aux) d'un satellite. La couverture d'exploitation dépend directement de la puissance d'émission du satellite, ainsi que de la direction et du type d'antenne d'émission. L'intensité du signal reçu au sol s'exprime généralement en dBW. Théoriquement, plus la valeur du signal reçu en dBW est élevée, plus la réception est bonne. Les opérateurs de satellite utilisent une cartographie (carte de zone de couverture) pour illustrer la zone de couverture satelli taire comme le montre la figure² suivante.

Figure 2 : Empreinte du satellite NSS7

[8]

II.3. Techniques d'accès au média³

C'est l'ensemble des techniques permettant d'assurer des liaisons simultanées entre plusieurs stations terriennes via un seul satellite. Plusieurs techniques sont utilisées :

· Accès multiple par répartition de fréquence (AMRF/FDMA) ;

· Accès multiple par répartition dans le temps (AMRT/TDMA) ;

· Accès multiple par répartition codée (AMRC/CDMA). Le choix de la technique d'accès dépend essentiellement :

· De la quantité d'informations à transmettre ;

· Du nombre de stations à gérer.

Figure 3 : Présentation schématique des techniques d'accès au

média

II.3.1.Principales caractéristiques de ces différentes techniques d'accès

1. Accès AMRF/FDMA

· Découpage de la bande de fréquences en plusieurs porteuses (1 porteuse par canal de la station terrienne) ;

· réémission satellite (après transposition) des n porteuses vers toutes les stations terriennes ;

· réception dans chaque station de toutes les porteuses : démodulation et extraction des voies qui lui sont destinées.

Avantages : souplesse d'emploi, simplicité car proche d'un système analogique.

³Cours B11 - Transmission des Télécommunications - partie 2 - chapitre 7

Pour faire en sorte que l'onde « porte » un message, on utilise la modulation. Le procédé consiste à modifier une ou plusieurs

[9]

Inconvénients : produits d'intermodulation, pertes de puissance si plusieurs porteuses sont sur un même canal.

2. Accès AMRT/TDMA

· Découpage du canal fréquentiel en trames et en slot. L'information est sous forme d'impulsion analogique ou numérique ;

· émission (station i) sur toute la bande du répéteur pendant ?ti et se fait périodiquement ;

· synchronisation des N stations émettrices (station de référence) ;

· réception dans chaque station et tri des paquets.

Avantages : permet d'acheminer des quantités importantes de données et de satisfaire un grand nombre d'utilisateurs.

Inconvénient : la synchronisation temporelle doit être fine.

3. Accès AMRC/CDMA

· Utilisation d'une ou plusieurs cellules «temps/fréquence» ;

· information : impulsion analogique ou numérique ;

· techniques : saut de fréquence et spectre étalé (porteuse unique).

Avantage : très bonne insensibilité au brouillage. Inconvénient : rendement faible.

L'accès multiple peut également être obtenu par diverses combinaisons AMRF/AMRT/AMRC et peut être réalisé ou modifié dans le satellite par traitement à bord.

Par ailleurs, les procédés d'accès multiples peuvent être divisés en deux catégories, suivant leur mode d'assignation :

> L'Accès Multiple Pré assigné (AMP) dans lequel les différentes voies sont attribuées aux utilisateurs de manière permanente ;

> L'Accès Multiple avec Assignation à la Demande (AMAD) dans lequel une voie de transmission est assigné seulement pour la durée de la communication. Ce mode améliore considérablement l'efficacité d'utilisation du système.