CHAPITRE 3
Problématique et Modélisation
3.1 Introduction
Depuis les années 80, le probléme d'affectation
de fréquences a fait l'objet d'études menées par
différents chercheurs dans le but d'une meilleurs gestion. Le spectre de
fréquences qui est attribué aux opérateurs de
téléphonie est divisé en canaux fréquentiels.
L'allocation de fréquences regroupe les mécanismes et
procédures mis en oeuvre afin de gérer l'attribution des canaux
de fréquences aux demandes de communication. Cette gestion permet de
déterminer la qualité du réseau.
L'objet de ce chapitre sera de poser la problématique
de l'affectation de fréquences et la traduire en théorie des
graphes; Ceci nous permettra d'une part de proposer des solutions à
même de résoudre cette problématique et d'autre part, de
présenter quelques définitions de base qui nous permettrons de
mieux comprendre la problématique posée.
3.2 Réseaux hertziens
L'objectif d'un système de radio hertziens tel que le
Wimax est de permettre l'accès au réseau à partir d'un
terminal portatif sur une zone géographique plus ou moins vaste. Cet
accès est réalisé grâce à une liaison
hertzienne. Pour que la qualité des communications soit satisfaisante,
la puissance de réception doit être assez élevée,
rendant nécessaire la bonne distribution d'un ensemble de stations de
base sur le territoire à couvrir. Chaque station de base couvre une
partie du territoire appelée cellule.
Utilisation de plusieurs antennes à faible puissance au
lieu d'une antenne puissante
Les deux schémas de configuration d'un site:(a) site
muni d'une seule antenne
omnidirectionnelle, (b) site muni de trois antennes
sectorielles.
Les stations de base composant le réseau sont
regroupées en emplacements géographiques appelés sites.
Selon le type d'antennes utilisées, un site peut contenir une ou
plusieurs BTS. Plus précisément, une seule antenne
omnidirectionnelle, ou plusieurs antennes sectorielles. Les schémas
ci-dessus représentent les deux configuration possible de site.
Le schéma (a) représente un site muni d'une
seule antenne omnidirectionnelle, le schéma(b) montre un site à
trois antennes sectorielles. Dans le réseau Wimax, il est usuel de
limiter le nombre d'antennes séctorielles sur un site à trois.
3.3 Concept cellulaire
Une cellule représente l'ensemble des points du
territoire couvert par une même station (BTS).Chaque station de base peut
posséder plusieurs antennes donnant ainsi naissance à plusieurs
cellules (appelées secteurs dans ce cas), généralement
trois. Des stations de base mono-sectorielles, couvrant la zone à
360°, sont utilisées dans les zones trés peu
peuplées et dans les centres villes pour créer des microcellules.
Des stations de base bi-sectorielles, donnant naissance à deux cellules
de 180° chacune, sont souvent mises en place aux abords des
autoroutes.
Les stations de base tri - sectorielles sont les plus
répandues et les plus utilisée pour le réseau Wimax; elles
génèrent trois cellules de 120°.
Modèle du concept cellulaire
La forme hexagonale à été
universellement adoptée comme représentation théorique du
design cellulaire [Mac Donald,1979]. En effet l'hexagone désigne la
forme géométrique la plus proche du cercle (propagation des ondes
radio dans un espace sans obstacles) qui permet un pavage régulier du
plan en utilisant le moins de cellules. De plus il garantit une
uniformité des distances entre les émetteurs, la
régularité des schémas d'antennes et de la propagation des
ondes radio en espace libre. La réalité, cependant,
s'écarte de cette vue théorique. La non régularité
des reliefs géographiques (montagnes, plateaux...) et architecturaux
(bâtiments, maisons...) fait que la propagation des ondes ne s'effectue
pas de la même façon dans toutes les directions. De ce fait, des
prolongements, des rétractions voir même des discontinuités
importantes apparaissent dans la couverture des cellules.
Concept cellulaire: (a) couverture théorique, (b)
couverture réelle.
Le concept cellulaire constitue le fondement de base des
réseaux hertziens. Premièrement, l'utilisation du concept
cellulaire permet l'ajustement des ressources radio à la demande en
trafic. Cet ajustement est réalisé en densifiant les zones
à forte demande en communications.
Le principe de densification se traduit par des zones
urbaines à forte concentration de BTS couvrant de petites cellules et
des zones rurales à faible concentration de BTS couvrant des cellules de
grande taille.
La réutilisation des ressources radio
(fréquences) dans les réseaux hertziens constitue le
deuxième intérêt du concept cellulaire. En effet
l'opérateur est restreint à un nombre limité de
fréquences pour couvrir l'ensemble du réseau, ce qui rend
nécessaire la réutilisation du spectre radio mainte fois de
façon à prévenir les situations d'interférences
entre les ondes radio. En conséquence de la réutilisation des
fréquences, le réseau est capable d'écouler un nombre de
trafic beaucoup plus grand que le nombre de fréquences disponibles.
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