Memoire Online - Etude d'un réseau de transmission d'information par faisceau hertzien entre deux ports de la province du bas- Congo. Cas de port de Matadi et Boma en RDC

MINISTERE DE L'ENSEIGNEMEMT SUPERIEUR, UNIVERSITAIRE ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

ETUDE D'UN RESEAU DE TRANSMISSION D'INFORMATION RAR FAISCEAU HERTZIEN ENTRE DEUX PORTS DE LA PROVINCE DU BAS-CONGO

« CAS DE PORT DE MATADI ET BOMA »

Travail de fin de cycle présente en vue d'obtention du Grade Académique d'Ingénieur Technicien en Electronique

EPIGRAPHE

DEDICACE

Je dédie ce travail à Dieu tout puissant de m'avoir accordé la vie et la santé afin d'en arriver là.

A mes très chers parents André NLANDU BASINGA et NSIMBA LUVAMBANU pour leurs soutient tant moral, financier, matériel que spirituel dont ils ont fait montre à notre égard.

A mes très chers frères et soeurs, BENI NSIMBA, LANDRY SUANA, NAOMIE LUNTALA, PONGEL MATUYISILA, LAURIANNE MASIANTIMA, BENEDICTE NZUZI, et DIVINE LUKOMBO. Vous occupez une place particulière dans mon coeur. Je vous dédie ce travail en vous souhaitant un avenir radieux, plein de bonheur et de succès.

A nos oncles, tantes, cousins et cousines, CAP NZUZI, CHANEL SUANA, KATEKADIAZAYAKO KANDA, MASIANTIMA LUKOMBO, ZUBABELA KATI, FRANCINE NITU pour leurs présence à nos coté et leurs soutient financier, moral et matériel.

Nous pensons aussi à nos amis (es) : BLAISE MAWULU, ROLAND TIBA, SIMEON KANDINDI, DADO MOSENGO, ERICK KIBONGO, DJOUS MBALA, JONAS BINDA, YANNICK LUMBU, YANNICK MBUNGU, PRISCA NGOMA, PISTIS MAKENGO et ESTHER TWAKALI pour leurs encouragements.

Sans oublier CHRISTIAN SOKI, HAIDI WUMBA, JUDITH MAYIMONA, JEAN-CLAUDE BAKAMBANA, DIDI LISUNGI.

Nos sentiments de gratitude s'adressent aussi à tous nos compagnons de lutte, Patrick MENA, Merlin BILE, JOSUE VANGU, Yves TEKA, RODRICK MAYASI, Hugues NZINGA, Reagel MAKASA, Reagan SAMBA, Blessing KIALA, Lionel RISASI, Derrick MBUDI, Blaise NTOMOSO, Deldick SITA, Cedrick MOKE, Rufis BUANGI.

REMERCIEMENTS

Le présent travail qui sanctionne la fin de notre premier cycle est le fruit de nombreux sacrifices, privations et efforts consentis pendant ces quatre années d'études.

C'est ainsi, nous tenons à remercier le chef de travaux PHILLIPE LUBASEKO BANSIMBA Directeur de ce travail, qui a su détecter en nous le besoin d'être encouragé et aussi d'être incité à nous dépasser par le travail. Sa rigueur, sa passion ainsi que ses conseils ont énormément contribué à l'élaboration de ce travail.

Nous aimerions aussi remercier aussi toutes les autorités académique de l'institut supérieur de techniques appliquées « ISTA » e n sigle et au corps enseignent pour la qualité des enseignements dispensés au cours de notre formation.

Enfin, à tous ceux et toutes celles de prés ou de loin dont les noms ne sont pas repris à travers ces lignes et qui ont contribué d'une façon ou d'une autre à la réussite de ce travail, de leur assistance morale, matérielle et financière, trouvent ici l'expression de notre gratitude.

INTRODUCTION GENERALE

1. BREF HISTORIQUE

Tout partira de 1873 avec JONAS CLARK KWELL lorsqu'il formula la théorie selon laquelle les ondes électroniques sont de même nature que la lumière. En faisant intervenir une onde qui est composée du champ électrique E et du champ magnétique H tous deux étant perpendiculaire dans l'espace, ils vibrent en phase. En 1998 HEIRICH R. hertz, un allemand prouve la toute 1ére fois l'émission et la détention d'ondes radio électrique les faisceaux hertziens étant un support matériel pour le transport d'information d'un point à un autre fut implanté pour la toute 1^ére fois en RDC vers 1971 avec l'axe 1 Banana océan puis sur l'axe, reliant KINSHASA à LUBUMBASHI dès 1978 des liaisons hertziennes sont installés par ci par là.

2 .PROBLEMATIQUE

Etant support de transmission, les faisceaux hertziens permettant de relier deux points à distance éloignés mais le grand problème est de savoir comment relier le port de Matadi et de Boma par faisceau hertzien dans la province du Bas Congo, voilà la question qui nous préoccupe dans ce travail.

3. OBJECTIF

Nous tenons à établir une liaison de transmission par faisceau hertzien entre le port de Matadi et le port de Boma afin de permettre l'échange d'information, le transfert de fichiers et de messages.

4. METHODOLOGIE

Pour élaborer ce travail, nous avons utilisé la méthode descriptive ayant consisté à décrire les équipements hertziens et fibres optiques qui seront installés dans chaque site et la méthode déductive qui a consisté à mettre en place cette liaison, aussi la technique documentaire a facilité la rédaction de ce travail.

5. SUBDIVISION

Hormis l'introduction et la conclusion générale, ce travail est subdivisé en trois chapitres :

- Le premier chapitre traite des généralités sur la transmission d'information ;

- le deuxième chapitre décrit le système de transmission par faisceaux hertziens;

- le troisième chapitre présente le système de transmission d'information par faisceau hertzien entre deux ports de la province du Bas-Congo (Matadi et Boma)

CHAPITRE I: TRANSMISSION D'INFORMATION

I.1. INTRODUCTION

La transmission d'information est l'échange des informations entre un terminal A et un terminal B éloignés géographiquement l'un de l'autre.

Cet échange est réalisé à l'aide des équipements spéciaux, par intermédiaire d'un réseau des télécommunications.

Dans ce chapitre, nous essayons de présenter les principales caractéristiques de la transmission des informations.

I.2. PRINCIPE DE TRANSMISSION D'INFORMATION

La transmission d'information numérique en bande de base et moyen de transmission simple à mettre en oeuvre.

Il consiste à transmettre le signal sans modifications de son spectre. Dans le cas d'une transmission numérique, le signal binaire est transformé en une grandeur électrique (mise au format ou codage source), afin de l'adapter aux contraintes du canal de transmission.

Le système qui réalise cette opération est appelé ERBdB (EMETTEUR Récepteur bande de Base) nommé aussi ETCD (équipement terminal de circuit de Données).

Cet adaptateur entre le terminal nommé ETTD (équipement terminal de transmission de données) et le canal de transmission doit être capable à la réception de transformer correctement les signaux électriques reçues en valeur numérique malgré les distorsions (bruits, filtrages).

I.3. TYPES D'INFORMATION

La transmission d'information sans fil a été mise en oeuvre par l'utilisation des ondes électromagnétiques. On distingue :

- Les ondes (data) : constituant les langages machines, la représentation des symboles se fait par bits

- Les écrits ou les textes : c'est le domaine de la télégraphie, c'est-à-dire « écrire à distance ». ce type d'information permettant de stocker une information texte aux valeurs courtes.

- Les sons : le domaine de la radio télécommunication téléphonie et de la radio diffusion (ou on transmet la parole et la musique)

- Les images : le domaine de la télédiffusion (ou on transmet les images mobiles ou fixe ex la vidéo, les photos)

I.4. MODES D'EXPLOITATION

Le transfert d'information entre deux systèmes A et B peut s'effectuer en fonction des besoins et des caractéristiques des éléments, suivants 3 modes d'exploitation de la liaison

I.4.1. Liaison simplex

Le système A est un système émetteur, le système B est un système récepteur, les données sont transmises dans un seul sens. L'exploitation en mode unidirectionnel est justifié pour les systèmes dont le récepteurs n'a jamais besoin d'émettre (liaison radio ou télévision).

I.4.2. Liaison semi-duplex (Half duplex)

La transmission est possible dans les deux sens mais non simultanément, l'exploitation est en mode bidirectionnel à l'alternat. Ce type de liaison est utilisée lorsque le support physique est commun aux deux sens de transmission (cas des lignes téléphoniques) ne possédant pas une largeur de bande suffisante pour permettre des liaisons bidirectionnelles simultanées par modulation de deux fréquences porteuses différentes, des procédures particulières permettant alors d'inverser le sens de transmission (liaison CB par exemple)

I.4.3. Liaison duplex intégrale (full duplex)

Les données peuvent être émises ou reçues simultanément dans les deux sens. L'exploitation est en mode bidirectionnel simultané. A chaque sens de transmission correspond un canal de communication propre, lorsque le support physique est commun aux deux sens de transmission. Chaque canal est défini dans une bande de fréquence spécifique.

I.5. MODES DE TRANSMISSION

I .5.1. Transmission analogique

La transmission analogique est celle pour laquelle le support de transmission achemine un signal électrique reproduit le son, par exemple les vibrations acoustiques de la parole d'un utilisateur. Si cette dernière constitue une information à transmettre, on utilise pour cela, la modulation analogique d'amplitude de fréquence ou de phase.

I.5.2.la transmission numérique

En transmission numérique l'information est transmise sous la forme d'une succession de deux d'une grandeur physique donnée :

Ainsi la transmission numérique achemine d'un point à un autre des informations diverses exprimées en langage binaire c'est-à-dire en une suite de deux états logique « 0 » et « 1 ».

Il est apparu avantageux dans l'évolution technologique de transmission sur un même support plusieurs informations en procédant au multiplexage.

C'est le dernier type de multiplexage qui nous intéresse car il est spécifique à la transmission numérique. Le multiplexage temporel consiste à prélever les échantillons de chaque voie numérique à tour de rôle, une voie numérique est obtenue selon le procédé de modulation et codé MIC. Les échantillons respectifs sont décalés dans le temps et regroupés dans une trame.

Notons que la transmission du signal analogique en signal numérique nécessite certaines opérations, les différentes phases de la conversion analogique-digitale d'une voie téléphonique sont de l'ordre :

I.5.2.1.L'échantillonnage

Échantillonnage d'un signal c'est prélever à l'intervalle de temps régulier Te, la valeur instantanée de ce signal. Entre deux échantillons successifs d'une même voie peuvent être intercalés, les échantillons (n-1) autres voies, l'ensemble réalisant le multiplexage temporel et constituant une trame à n voies.

Considérons le spectre énergétique du signal téléphonique échantillonné, on peut constater que l'échantillonnage conserve complètement l'information à transmettre. Il ya simplement une « périodicité » de spectre énergétique du signal téléphonique dans l'espace fréquence autour des valeurs entières de Te =1/Fe.

En effet, on peut échantillonner un signal modulant en n'importe quelle fréquence Fe. La restitution du signal a partir de ces échantillons impose certaines, l'une d'elles correspond au théorème de Shannon Fe supérieure par ses échantillons pris une fréquence Fe supérieure à 2Fmax.

Pour trouver la modulante origine, à partir des échantillons restitués en réception, il suffit de filtrer à l'aide d'un filtre passe-bas dont la fréquence de coupure serait Fe=Fmax.

On fixe un gabarit pour ce filtre avec une marge de sécurité suffisante qui permettra de s'assurer que les bruits dus aux fréquences maximales sont négligeables. Il faut également échantillonner à une fréquence assez élevée en vue de disposer d'une certaine bande de fréquence suffisante entre deux spectre translates successifs pour y loger la bande de transmission du filtres.

1.5.2.2. La quantification

Le signal PAM obtenu après échantillonnage est constitué d'une série d'impulsion fine modulée en altitude. Les impulsions sont sensibles aux distorsions d'amplitude, de fréquence à des temps de propagation donc on transmet un mot binaire représentant la mesure de l'impulsion et on dit que l'on code l'impulsion modulée en amplitude. La quantification consiste à associer la même mesure à toutes les impulsions d'un niveau particulier de la plage.

Généralement, la quantification se fait par défaut, et fait correspondre l'amplitude d'un échantillon à l'amplitude de l'étalon immédiatement inférieur. Prenons l'exemple d'une quantification à 8 niveaux (Figure1.3)


	11
	110
	101
	100
	000
	001
	010

Le signal quantifié est différent du signal avant quantification. La distorsion introduite par cet écart se traduit par un bruit appelé »bruit de quantification ». L'erreur est d'autant plus faible que l'intervalle entre deux niveaux consécutifs appelés « échelons ». Dans le système MIC 30 voies, la quantification se fait avec256 combinaisons soit 128 polarité.

C'est la quantification à l'intervalle de tension est constante entre deux niveaux consécutifs c'est-à-dire que tous les échelons sont identiques en tension. Pour limiter le bruit de quantification, on restitue à la réception le niveau étalon choisi, plus le vecteur d'un demi-échelon.

I.5.2.3.La compression

Leurs approximations de loi logarithmique dure, les lois les plus connues sont :

I.5.2.4. Le codage

Nous venons de voir que la quantification détermine la plage dans laquelle se situe l'échantillon. Il va donc falloir attribué un code binaire aux numéros des plages et transmettre le mot binaire correspondant. Pour des raisons de simplicité évidente, il est de mise de prendre pour codage la valeur binaire du numéro de la plage.

I.6.MODULATION ET CODAGE

I.6.1.Modulation

La modulation est une étape dans la communication d'une information entre deux utilisateurs.

Par exemple, pour faire communiquer deux utilisateurs de courriels par ligne téléphonique, des logiciels, un ordinateur, des protocoles, une modulation est nécessaire. La ligne téléphonique est le canal de transmission, sa bande passante est réduite, il est effectué d'atténuation et des distorsions. La modulation convertit les informations binaires issues des protocoles et des logiciels en tension et en courant dans la ligne. Le type de modulation employé soit être adapté d'une part au signal (dans ce cas numérique, aux performances demandées (taux d'erreur) et aux caractéristiques de la ligne.

I.6.1.1. But

La modulation permet donc de transmettre le spectre du message dans un domaine de fréquences qui est plus adapté au moyen de propagation et d'assurer après démodulation la qualité par les autres couches du système.

I.6.1.2. Systèmes de modulation

Quand plusieurs informations ou signaux indépendants passent dans un même canal, en utilisant diverses modulations ou sous-porteuses, on parle de « système de modulation ». Ainsi, en télévision, le son est transmis par la modulation d'amplitude d'une première porteuse, l'image par la modulation d'amplitude à bande latérale réduite sur une porteuse principale et la composante couleur par modulation de fréquence ou de phase d'une sous-porteuse. On parlera alors de système PAL par exemple.

I.6.1.3. Multiplexage

Le processus de modulation peut inclure des transmissions multiplexées à travers un moyen de propagation commun, c'est-à-dire des transmissions simultanées de messages différents ayant des spectres disjoints durant la propagation.

Un type de multiplexage est le multiplexage par division de fréquence ; processus dans lequel chaque message module une porteuse haute-fréquence et toute les porteuses sont transmises simultanément à travers le même medium.

I.6.1.4.Modulation analogique

En modulation analogique, la modulation est appliquée à la porteuse ou sous-porteuse proportionnellement au signal à transmettre, en modifiant l'amplitude ou l'argument de l'onde sinusoïdale.

La modulation d'amplitude issue directement de la multiplication de l'onde porteuse par le signal (DSB à est constitué spectralement de la porteuse, encadrée par deux bandes latérales reproduisant le spectre décalé du signal. C'est la modulation la, plus simple, utilisée couramment en radiodiffusion Go, Port Oc pour augmenter l'efficacité en puissance de l'émission, la porteuse peut être éliminée grâce à un modulateur équilibré, c'est la DSB-SC(Suppressed carrier double Sdeband), modulation d'amplitude à porteuse supprimée, peut utilisée sauf en multiplex de deux bandes latérales indépendantes.

La DSB-SC ne permet pas de restituer la phase du signal, il faut une porteuse résiduelle pour restituer exactement la porteuse à la démodulation : c'est le but de la DSC-RC (reduced carrier double sideband), modulation d'amplitude à porteuse réduite.

La modulation à bande latérale unique (BLU ou SSB) correspond à une modulation d'amplitude dont seule une bande latérale, supérieure ou inférieure est conservée, elle est appelée BLS(USB) ou BLI(LSB) selon la bande transmise. La BLU est utilisée en radiotéléphonie HF et VHF et en modulation de multiplex hertziens. Pour permettre la restitution de phase du signal, une porteuse résiduelle est ajoutée en SSB-RC (bande latéral unique à porteuse réduite). En modulation à bande latérale(VSB) une des bandes latérales est tronquée pour réduire l'occupation spectrale, tout en permettant la transmission de la composante continue du signal : c'est la modulation utilisée en télévision hertzienne (terrestre).

Les modulations de fréquence et de phase modifient l'argument (ou angle) de l'onde sinusoïdale. L'onde restituant garde une amplitude constante, permettant d'utiliser des amplificateurs non linaires et diminuant l'influence des perturbations additives (bruit impulsions et interférences).

Permet de restituer la composante continue du signal, elle est utilisée en radiodiffusion haute fidélité (Bande FM) en diffusion de télévision par satellite, et en transmission analogique d'images (radiofacsimile, SSTV).

Une modulation de phase précédée d'un filtrage étant équivalente à une modulation de séquence, c'est aussi une autre façon de moduler en fréquence radiotéléphonie.

I.6.1.5. Modulation numérique

En modulation numérique, les paramétrés de la porteuse, amplitude ou angle (argument) sont commutés entre plusieurs valeurs discrètes selon les codes binaires à transmettre.

Le CW est la modulation élémentaire en tout ou rien d'une porteuse par un signal digital à deux niveaux, avec des symboles de durée variable. Elle est particulièrement adaptée à la reconnaissance auditive par un opérateur, en télégraphie.

En modulation d'amplitude (ASK), l'amplitude est commutée entre plusieurs valeurs discrètes, et en FSK ou PSK ce sont respectivement la fréquence ou la phase qui sont commutées.

Selon le nombre des niveaux possibles, on ajoutera un chiffre devant le code : ainsi un 8xPSK correspond à la commutation entre 8 valeurs de phase, permettant de transmettre des mots de 3 bits (8 valeurs) à chaque temps de communication.

Des combinaisons plus complexes sont utilisées pour optimiser le débit vis-à-vis de la bande passante.

Ainsi, la combinaison de deux modulations d'amplitude et de phase simultanées sur une même porteuse permet de doubler le débit binaire. Les appellations sont complexes et nombreuses combinant un chiffre de nombre d'état possible et les lettres des modulations individuelles utilisées.

Dans les cas particuliers sont fréquemment utilisées pour certains avantages précis : ainsi le MSK ou Minimum Shift Keting est une modulation numérique de fréquence d'indice modulation précis et de largeur spectrale minimale. Si une sous-porteuse est modulée puis modulée ensuite une porteuse, les appellations se compliquent encore ainsi, AFSK est une modulation de fréquence d'une sous-porteuse. Une modulation AFSK-PM combine la modulation de phase d'une porteuse par une sous porteuse modulée en fréquence.

I.6.2.Codage

De façon générale, un codage permet de passer d'une représentation de données vers une autre. Pour être transmise l'information doit être transformée en éléments compréhensibles par le système.

A l'émission d'information est codée, à la réception, elle est décodée. Il existe deux systèmes de codage : le codage analogique et le codage numérique. La fonction « transmission »est marquée par le passage des techniques numériques.

Le signal est formé de véhiculer l'information entre le point d'émission et le point de réception. Pour être transmis l'information est transformée au départ en signal électrique et inversement à l'arrivée, c'est la modulation du signal. Le signal analogique représente des variations continues dans le temps. Avant la deuxième guerre, la technique de « courant porteurs » basé sur le multiplexage par « réparation de fréquence » qui permet d'empiler sur un même conducteur plusieurs communications, amélioré la performance du réseau. Elle sera remplace par la technique des câbles coaxiaux venu des Etats-Unis.

Le signal analogique peut être transformé en signal numérique dans le cas où l'information est traduite sous la forme de deux états correspondants l'un à 0 et l'autre à 1, c'est la numérisation.

Il apparaît donc nécessaire d'utiliser d'autres types de transmission. Cet autre type est réalisé par une transformation analogique du signal. Cette transformation est assurée à l'aide d'appareils appelé Modem.

Cette transformation par le Modem est réalisée par modulation du signal analogique selon trois méthodes :

Cette modulation est également appelée saut de fréquence (FSK : Frequency Shift Keying)

Elle s'appuie sur l'utilisation de deux fréquences pour représenter les 2 valeurs binaires.

La norme V21 permet d'utiliser 4 valeurs de fréquences avec 2 fréquences porteuses, ce qui permet de réaliser une communication full duplex.

Cette modulation AM : Amplitude Modulator) s'appuie sur l'utilisation de 2 amplitudes pour céder les 2 valeurs. Dans ce cas, une seule fréquence est utilisée pour transmettre l'information.

Cette modulation (PSK : phase shift keying) utilisée la phase signal, mais surtout le dépistage afin de coder différentes valeurs du signal. Cette modulation PSK peut être utilisédoubler le débit binaire sur la ligne sans augmenter la rapidité de modulation. La modulation par saut de phase est définie par norme V22 du CCITT.

I.6.2.1.Codage numérique

Dans ce type de transmission, l'information est émise sous forme initiale (numérique) avec uniquement une amplification est éventuellement une codification.

Ce type de transmission est également appelée transmission en bande de base. C'est celle qui est la plus utilisée pour des transmissions courtes (liaisons séries, Ethernet...)

I.6.2.1.1.Information à la base

Au niveau des composants de transmission dans l'ordinateur, les informations binaires sont cédées de façon basique :

Ce type de codage qui est plus simple reste localisé à l'intérieur de la carte mère et n'est pas adapté à une transmission silaire dans la mesure où un signal à 0 est très sensible à toute perturbation.

De plus, dans ce type de transmission d'un 0, mais également l'absence de transmission. Ce qui sait la reconnaissance d'un massage avec ce type de codage reste problématique.

Pour palier à ces différents problèmes, d'autres codes évolués ont été créées.

C'est un codage naturel ou le 1 logique est représentée par la tension positive et 0 par la tension négative.

C'est une représentation unipolaire c'est-à-dire que le niveau logique 1 correspond à une tension positive V0 durant la 1^er demi-période Tb et OV durant la seconde. Le niveau 0 correspond à une tension nulle.

Le 1^er 1 logique est représentée par une tension positive V0 pendant la première demi période et oV durant la seconde. Le o logique est toujours représenté par une tension nulle. Le second 1 logique correspond à une tension négative -Vo. Le troisième reprend alors le format du premier et ainsi de suite.

Le niveau logique 1 est représenté par la tension positive Vo et le 0 logique par la tension négative -Vo

Ce code est basé sur une variation du signal. Il s'agit d'observer la variation du signal entre le débit et la fin du temps élémentaire.

I.6.2.2. Codage analogique

La sensibilité de l'oreille humaine va de 15hz à 16Khz. Cet intervalle comprend les fréquences de la voix humaine, ainsi que celle utilisées en musique(en prenant en compte les harmoniques les plus aigues). Le téléphone utilise une bande de fréquence de 300 à 3400Hz, jugée suffisante pour garantir l'intelligibilité de la parole.

Il en résulte que la voie est déformée par le téléphone, ce qui rend parfois difficile la distinction entre certaines consonnes (les S et les f par exemple) et rend fatigante une longue conversation. La largeur de bande de la téléphonie est notoirement insuffisante pour assurer une transmission musicale de qualité. Pour transmettre le signal sonore, le réseau téléphonique utilise un codage analogique : le signal sonore est utilisé pour moduler une onde porteuse.

Cette technique de codage est utilisée pour d'autres types des signaux : ainsi on peut transporter sur un câble coaxial un signal de télévision qui occupe une largeur de bande de 5 Mhz.

En amplitude, en fréquence et en phase, en jouant sur les trois paramètres qui définissent une onde sinusoïdale s, l'amplitude A, la fréquence f = w/2p, la phase J : s(t) = A sin (wt+j)

On peut réaliser la transmission de plusieurs signaux téléphoniques de 4 KHz sur un canal de transmission large bande en utilisant le multiplexage fréquentiel : chaque circuit à 4 KHz fait l'objet d'une transposition en cas de schéma ci-dessous, cinq circuits) 4 KHz sont multiplexés sur un circuit) 20 KHz, puis de démultipléxés à l'arrivée :

Cette technique de multiplexage était utilisée à grande échelle sur le réseau de transport avant d'être supplantée par la technique de multiplexage temporel qui sera décrite plus loin.

Un signal de fréquence f s'écrit en notant A son amplitude et j sa phase : s(t) = A Sim (2ppt +j)

La transmission a pour effet de diminuer l'amplitude du signal une proportion qui dépend souvent de la fréquence du signal : celle-ci sera donc multiplié par un facteur K(f) <1 : s(t) = K(f). A sin(2pft+j)

On appelé « affaiblissement » et on mesure en décibels (dB) la quantité A(p) = -20log 10k(f)

NB : la puissance du signal est égale au carré de son amplitude, l'affaiblissement peut donc aussi s'écrire ; en notant : A(f) = -10log 10(pF)

La transmission a également pour effet de modifier la phase du signal, ce qui perturbe la transmission lorsque le codage utilise la phase (U est le cas de certains codages en transmission de données). Comme l'affaiblissement varie selon la fréquence, le signal se déforme avec la distance. On appelle « largeur de bande » du canal de transmission l'intervalle de la bande de fréquence à l'intérieur duquel l'affaiblissement varie de moins de 3dB. A l'intérieur, les rapports d'amplitude correspond aux divers séquences sont donc proportion d'un moins 71%

Pour lutter contre l'affaiblissement du signal, on introduit à distance régulière des amplificateurs qui ont pour but de régénérer le signal en lui restituant la puissance perdue. Ces amplificateurs doivent aussi redresser le signal en corrigeant à l'aide des filtres les distorsions d'amplitude et de phase.

Outre les distorsions provoquées par l'affaiblissement, le signal transporter par un réseau est soumis à d'autres modifications : d'une part le réseau peut recevoir des perturbations provenant de l'environnement électromagnétique (cas typique : passage d'un train électrique au voisinage d'une ligne téléphonique) et surtout le signal est perturbé par le bruit de fond provoqué par le mouvement brownien des électrons. Ce bruit de fond est un « bruit blanc » qu'il est impossible d'extraire du signal en raison de son caractère aléatoire.

Ainsi le signal transporté par le réseau est après une certaine distance, la somme du signal émis, des phénomènes d'affaiblissement et de distorsions qu'il a subies, et du bruit provoqué par diverses perturbations. L'affaiblissement et la distorsion peuvent compensés dans une certaine mesure, mais le bruit de fond est inévitable amplifié avec le signal utilisé par les amplificateurs, d'où le caractère inéluctable du rapport signal/bruit.

Le réseau analogique est très utilisé pour transporter de données, que ce soit pour assurer la communication entre ordinateur ou dans des applications comme télécopie. A l'intérieur d'un ordinateur, un bit (unité d'information) est transmis à l'aide de variation de la tension électrique (un peu comme si l'on ouvrait et on fermait un circuit pour couper ou faire passer le courant). Sur le réseau analogique, le dessin carré du bit est utilisé pour moduler une onde porteuse qui le transmettra à destination.

Ce sont les modems (modulateurs-démodulateurs) qui assurent la traduction entre le signal électrique interne de l'ordinateur et le signal électromagnétique transmis par le réseau. Les distorsions du signal dues notamment aux bruits altèrent le dessin des bits ; qui peuvent devenir difficile à discerner pour l'équipement de réception.

Les techniques utilisées dans le réseau téléphonique sont choisie de sorte que la parole de l'interlocuteur reste compréhensible ; même à très grande distance ; par contre, les défauts de transmission peuvent être gênant lorsqu'on utilise le réseau pour transmettre de données, car ils provoquent des erreurs de transmission.

Les protocoles de transmission ont pour objet de réparer et corriger ces erreurs, mais elles entraînent alors des répétitions de messages et donc une baisse du débit utile du canal de transmission.

I.7.GRANDEURS DE LIGNE DE TRANSMISSION

1.7.1. Rendement d'une ligne de transmission

1.7.2. Affaiblissement

Le rendement d'une ligne téléphonique étant toujours inférieur à l'unité, le logarithme de ce rendement est donc un nombre négatif, il est plus commode d'utiliser des nombres positifs, on utilisera l'inverse de rendement 1/n

La précision de la base du logarithme est précisée par les unités utilisées. Si on utilise les logarithmes décimaux, l'affaiblissement s'exprime en bel, si non son sous-multiple le décibel (dB)

1.7.2.1. Affaiblissement en puissance

1.7.2.2. Affaiblissement en tension

1.7.3. Notion de gain

Nous savons que l'affaiblissement d'un quadripôle passif a pour expression : A=10logPe/Ps

Par contre, le gain d'un quadripôle actif exprimé en dB a pour expression : G (dB)=10logPs/Pe

1.7.4. Notion de niveau

1.7.4.1. Niveau absolu de puissance

Le micromètre d'un poste d'abonné délivre une puissance approximative de 1mw, considérée comme la puissance de référence, le niveau absolu de puissance en dB a pour expression : Nap=10logpx/pref= 10log px/1mw

1.7.4.2. Niveau absolu en tension

Pour exprimer le niveau absolu de tension, la référence 1mw est nécessaire. on définit le niveau absolu de tension de référence de 0,775 v disponible aux bornes du générateur normal de la manière suivante : Nat(dB)=20Vx/Vréf = 20logVx/0,775

Il est exigé de préciser l'impédance de l'accès où l'on fait la mesure car les appareils sont gradués en niveau de tension sur 600O

1.7.4.3. Niveau relatif de puissance (Nrp)

Le niveau relatif de puissance exprime le rapport entre la puissance en un point quelconque d'une chaîne de transmission et la puissance en un point de référence que l'on n'appelle point relatif zéro ou d'origine.

1.8. UNITES DE TRANSMISSION

En transmission, on est intéressée à connaitre le niveau du signal transmis en ligne, en tenant compte du rendement de la ligne au point considérée par rapport au niveau de référence, si on prend le logarithme décimal de ce rapport PM/PO, on dit qu'on a exprimé le rendement en bel. Tandis que si l'on prend le logarithme (de base e=2,71) on dit qu'on a exprimé le rendement en unité de transmission appelé Neper.

1.8.1. Le Neper

Le Neper est l'appellation dont on fait suivre le nombre n défini par la relation suivante : n=log^ea1/a₂, a₁ et a₂ désigne soit deux tensions électriques, soit deux courant électriques, soit deux vitesses, soit deux pressions acoustiques. Par extension a₁ et a₂peuvent représenter deux racines carrées réelles ou apparentés, ou deux racines carrées d'intensités acoustiques.

Le symbole N est toléré lorsqu'il n ya pas à craindre une confusion avec le symbole N de Newton.

1.8.2. Le décibel

Le décibel est l'appellation dont on fait suivre le nombre n défini par la relation n=log₁₀ B₁/B₂,

B₁/B₂, désignent soit deux puissances réelles ou apparentes, soit deux intensités acoustiques. Par extension, ces symboles peuvent figurer soit deux carrées de différence de potentiel, soit deux carrés d'intensité de courant électrique, soit deux carrées d'impédances, soit deux carrés de vitesses, soit deux carrés de pressions acoustiques.

Il est spécialement important de préciser la grandeur en question lorsque l'on utilise ces unités (Np et dB). Il ne faut pas compter sur l'unité pour spécifier la grandeur. Le décibel est l'unité trompeuse par excellence, et ce pour deux raisons. D'une part, c'est une échelle de mesure non linaire, elle est logarithmique décimal, c'est-à-dire que le résultat de cette transformation double lorsque la mesure d'origine est multipliée par 10, et d'autres part, le « décibel étalon » n'existe pas.

Le décibel mesure un rapport entre deux valeurs, quelques soient leurs ordres de grandeur. Précisément, le décibel est défini comme le logarithme décimal du rapport des quantités à comporter multiplié par 10.

	N	dN	B	dB
N	1	10	0,87	8,68
dN	0,1	1	0,87	8,7
B	1,15	11,51	1	10
dB	0,11	11,51	0,1	1

1.9. SUPPORTS DE TRANSMISSION

La transmission d'un signal sur support nécessite des précautions. Les caractéristiques du canal vont en effet modifier les propriétés du signal lors de cette transmission. A la distorsion du signal qui est la conséquence de la bande passante limitée du canal se superpose l'effet du bruit qui vient s'ajouter au signal (perturbation électromagnétique).

I.9.1.Canal de transmission

1.9.1.1. Définition

On appelle canal de transmission tout milieu physique servant du support au transfert de l'information entre deux points distants, une source et une cible (figure 1.16)

La source produit une information pouvant prendre des formes variés (électrique, optique, mécanique). La transformation de cette information sous forme de signal analogique est effectuée par un transducteur. Le codage est une opération destinée à harmoniser le transfert entre la source et la cible de façon à ce qu'elles aient la même compréhension de l'information. En général, il permet d'adapter le type d'information à transmettre aux propriétés du canal. Il engendre en particulier une optimisation du système global. Tout signal porteur d'information est composé d'une suite des signaux élémentaires, appelés symboles(ou moments) dont les caractéristiques propres (amplitude, fréquence, phase) restent constantes pendant la durée de symbole Ts.

On appelle fréquence symbole(ou encore rapidité de modulation ou débit des moments) notée Fs, le nombre de symboles transmis par unité de temps, soit :

Pour un message constitué d'une suite de bits espacés d'un temps Tb, on appelle fréquence des bits(ou débit binaire)

Fb : représente la capacité d'un canal à transmettre un nombre de bits donné par unité de temps. Le nombre de symbole différents s'appelle valence, notée V. la relation entre Fs et Fb est donnée par Fb = Fs log₂ (v)

1.9.1.2. Caractéristique d'un canal

L'information qui transite entre un émetteur et un récepteur passe par des supports physiques tels que fibre optique, une ligne filaire ou l'atmosphère (radiocommunication). Le canal de transmission idéal ne doit pas altérer l'information. Cependant, les supports ne sont pas parfaits et modifient la forme du signal. Ces modifications ont plusieurs origines.

I.9.2.Transmission par ligne

1.9.2.1. Définitions

On appelle ligne tout support physique de transmission constitué d'un milieu matériel fini.

2 conducteurs concentriques séparés par un isolant = paires coaxiales, guide d'onde diélectrique = fibre optique, guide d'onde métallique = guide métallique.

On appelle câble de transmission tout support physique constitué d'un ensemble des lignes. Il existe plusieurs types des câbles suivant leur utilisation :

Câble téléphonique aérien à paires symétrique, câble téléphonique à fibres optiques, câbles informatiques à paires torsadées, câble TV à paire coaxiale.

1.9.2.2. Propriétés

Dans ce qui suit la ligne est considérée comme idéale, c'est-à-dire comme ayant les mêmes propriétés électriques sur toute sa longueur.

Ils permettent de représenter un tronçon de ligne de longueur dx par un schéma électrique équivalent (fig.1.17)

Les paramètres primaires ne modélisent la ligne que d'une manière grossière. On leur préfère souvent les paramètres dits secondaires pour déterminer les propriétés du support :

C'est une donnée complexe qui représente l'impédance d'entrée d'une ligne qui serait connectée à sa sortie sur une impédance égale à Zc.

· a : représente les pertes subies par le signal électrique lors de la propagation le long de la ligne. Il se mesure en injectant un signal à l'une des extrémités de la ligne et en mesurant le signal reçu à l'autre extrémité. ß lié à la longueur d'onde ? et la vitesse de propagation ? de l'onde électromagnétique dans le support par : ß =

Généralement, 10^-4< tang ? < 10^-3, suivant la nature des isolants dans les câbles.

Ces équations sont générales et valables sur tous types de ligne. Toutefois certaines significations sont possible en considérant un caractère plutôt inductif ou pas de ligne, une fréquence d'utilisation élevée ou non, et en supposant par exemple la perditance linéique négligeable (G=o). Après étude variations des paramètres inductifs ou haute fréquence (Lw>>R) ou pour l'utilisation en fréquence vocales (Lw<<R), on constate que :

- Si Lw<<R, Zc est complexe et varié proportionnellement à

, a et ß à

, ceci provoquent des distorsions d'affaiblissemnt et de phase.

- Si lw>>R, Zc est réelle et indépendante de f,b croit linéairement avec f, donc ps de distorsion de phase. & est indépendant de f s'il n'existe pas d'effet de peau (densité de courant uniforme dans toute la section du conducteur). Dans le cas contraire, une distorsion d'affaiblissement apparait et a est proportionnelle à

(cas des lignes en HF.

Lorsque deux lignes sont proches spécialement, il peut exister une influence parasite entre les signaux d'information qui sont véhiculés sur chaque voie. Cette perturbation est appelée diaphonie selon que la ligne perturbatrice provoque un parasitage vers l'une ou l'autre des extrémités de la ligne, on parle de paradiaphonie ou télédiaphonie.(figure I.18)

L'affaiblissement para diaphonique est en particulier une grandeur importante dans la pratique pour caractériser un câble de transmission : il permet d'évaluer à l'entrée d'une ligne perturbée la porte du signal provoquer par la ligne perturbatrice voisine. Il dépend de la distance entre les lignes d'un même câble, des combinaisons des pas de torsadés (pour les paires torsadés) et de technique de construction du câble.

I.9.2.3.lignes à paires symétrique

Elles sont constituées de deux conducteurs identiques parallèles (lignes aériennes) ou vrillés (paires torsadés).

Historiquement constitués de fils nus, les câbles issus de l'assemblage des lignes aériennes se composent de plus de fils de cuivre de diamètre 0,4 à 0,8mm isolés du polyéthylène plein, câbles en quatre étoilées concentriquement par 8,14 ou 28 paires, pris en faisceau à partir de 56paires, associés à un câble porteur(fig. I.20)

Pour un nombre élèvé de communications téléphoniques, les lignes sont regroupées en quatre étoiles en fil de cuivre de 0,4 ou 0,8 mm de diamètre enterré ainsi conçu peut contenir plusieurs centaines de paires isolées par du polyéthylène. Aux fréquences vocales, L?R, a=ß

et zc=

Leur utilisation s'est développée pour l'emploi de multiplexage fréquentiel à courant porteurs, permettant de transmission sur un seul support symétrique d'un nombre élevé de voies téléphonique. Ceci nécessite un affaiblissement aussi faible que possible et une énumération des lignes (à cause de leur caractère du type passe-bas).

Exemple : Ordre de grandeur des paramètres primaires et secondaires pour un diamètre 0,9mm avec isolation papier et c=31,5 nf/km

L'isolation au polyéthylène réduit l'angle de pertes et augmente la bande passante du support. Cependant, les problèmes de diaphonie limitent leur utilisation lorsque f augmente. Dans ce cas, ces expressions de l'impédance caractéristiques et d'affaiblissement sont les mêmes que pour des lignes pupinisées(G=o).

1.9.2.4. Lignes à paires coaxiales

Elles sont constituées de deux conducteurs cylindriques concentriques séparées par un isolant (air ou dialectique) et enveloppés dans une protection extérieure (fig. 1.20).

L'âme (1) centrale peut être composée d'un plusieurs fil des cuivres ou d'acier. L'isolant (2) sert à séparer l'âme du conducteur extérieur(3). Les propriétés du capables sont très liés à la nature de cet isolant. Le conducteur extérieur est d'aluminium. La gaine extérieure (4), généralement en PVC, téflon ou polythène (pe) sert de protection mécanique et chimique. Elle peut elle-même être incluse dans une enveloppe supplémentaire (en plomb, fibre de verre ou métallique). Pour des conditions extrêmes d'utilisations.

Le rapport D/d des diamètres est directement lié à l'atténuation a. Certaines études ont montré qu'une atténuation minimale par unité de longueur est obtenue pour D/d= 3,6 ainsi, la plupart des câbles commerciales respectent ce rapport pour des conducteurs en cuivre :

Avec Er permittivité relative du diélectrique (isolant) pour des fréquences élevés Zc =

ln (D/d)

Les deux grandes familles des câbles coaxiaux utilisés ont une impédance caractéristique égale à 50 O ou 75 O. Généralement les câbles coaxiaux de 50O sont utilisés pour des transmissions en bande de base, ceux de 75 O en large bande. Leurs principales applications concernant les transmissions numériques à haut débit (500 Mbits/s), les transmissions téléphoniques sur des grandes distances ou télévision par câble (350 Mhz).

1.9.2.5. Fibres optiques

Une fibre optique(F.O) est constituée d'un cylindre de verre très mince (2à100um) appelé coeur(1), entouré d'une gaine également de verre appelée gaine optique(2). Le tout est entouré d'une gaine extérieure de protection (4) et d'un renfort de régidification (3).

Les principes de fonctionnement d'une fibre optique reposent sur la transmission guidée de la lumière. Supposons un rayon lumineux incident issu d'un milieu d'indice de réfaction n₁ tombant sur une surface séparant d'un milieu d'indice n₂ on sait que ?₁ =?₂' le rayon incident produit également un rayon dans le milieu n₂.

L'angle ?₂ de réfraction dépend de l'angle d'incidence ?₁ par la loi de Descartes : n₁sin ?₁= n₂ sin ?₂

?₂ augmente avec ?₁ jusqu'à ce que le rayon diffracté disparaisse complètement : la valeur de ?₁ ainsi obtenue est dite angle critique et correspond à la réflexion totale du rayon incident. Le principe de fonctionnement de la fibre optique repose sur cette constitution : la lumière doit rester confinée dans celle-ci par une succession e réflexions totales (fig 1.23)

Les rayons lumineux pénètrent à l'intérieur de la fibre optique seront complètement réfléchis si leur angle d'indice est inférieur à ?Par définition, on appelle ouverture numérique, note ?N_,la quantité o.N=sin ?

· Les monomodes, multimodes à saut d'indice et multimodes à gradient d'indice.

La fibre à saut d'indice est constituée d'un coeur et d'une gaine optique ayant un indice de fraction différent et constant.

Les rayons lumineux empruntent des chemins de propagations variables provoquant des temps de propagations différents : une impulsion à l'entrée est ainsi déformée en sortie. Cependant, un choix approprié des variations d'indice permet de tendre vers une égalisation de ce temps de parcours et de réduire ainsi la dispersion modale. La dispersion modale est alors quasi-nulle. L'impulsion d'entrée se retrouve en sortie non déformée ? C'est le type de fibre le plus performant de cet point de vue.

Les deux matériaux à la base de la fabrication des fibres optiques sont le plastique et le verre. Excepté pour la fibre PCS (Plastic Clad Silica) dont la guine est en plastique et le coeur en silice.

- Atténuation intrinsèque, c'est une perte de puissance lumineuse liée à l'absorption (liée aux impuretés dans le coeur de la fibre et à la diffusion (provoquée par des micro-courbures ou par des particules qui devient le rayon lumineux de la lumière dans le milieu de propagation. Actuellement, grâce à l'augmentation de la pureté des milieux liées à la technologie, on peut obtenir des atténuations a < 1db/km

(Cas du verre) montre que a est d'autant plus important dans le rouge (? = 850 mm) que dans l'infrarouge (1300-1500mm). L'utilisation de fibre optique dans la fenêtre des 850mm et 1500mm est courante. En revanche, la faible atténuation vers 1500mm tend à développer l'utilisation des fibres dans cette gamme spéciale, mais au prix `un coût technologique élevé.

Nous avons vu que l'étalement d'une durée d'impulsion était liée au type de fibre utilisé à cause de la disposition modale, c'est-à-dire des différents chemins utilisés par les divers rayons lumineux incidents. C'est la raison pour laquelle la bande passante de la fibre sera directement liée au type de la fibre et sera maximale avec l'utilisation d'une monomode. Il existe également une dispersion dite spectrale, dépendant notamment de la longueur d'onde de la source électromagnétique et de sa largeur spectrale c'est-à-dire de l'étalement en longueur d'ondes des signaux issus de la source. La valeur globale de l'atténuation du signal dans la fibre liée à ces types de dispersions est caractéristique de la fibre. La figure 1.21 représente une comparaison de ses variations pour une longueur d'onde optique donnée et pour un signal de modulation égale à f.

La bande passante ß pour une longueur L de fibre est donnée par la loi empirique ß=

avec 0,5

1, et dépend des conditions d'utilisation de la fibre (longueur, raccordement, conditions extérieures...) Bo est Mhz. Km)

Tableau I.2 : représente un exemple de valeurs typiques des paramètres des différentes fibres.

*Type de fibre*	*Atténuation*	*ßo (pour 1km)*	*Diamètre (un)*	*Technologie*
Plastique	400 db/km	20 Mhz	100	Saut d'indice
Pcs	10 db/km	20 Mhz	400	Saut d'indice
Verre Multimode	4db/km	500 Mhz	125	Gradient
Verre monomode	0,5db/km	1 Ghz	125	Monomode

La très grande largeur de bande passante (> 1Ghz pour les fibres monomodes, > 10 Mhz pour les multimodes) autorise une utilisation variée dans le domaine des très hauts débits (voix, données, images...). Ainsi, le protocole FDDI (fibre Distributed Data Interface) basé sur l'utilisation de fibre optique, permet l'envoi de données à 100 Mbits/s jusqu'à 100km de distance et sur des réseaux comportant jusqu'a 100 équipements.

Les câbles optiques sont faciles à manier et leur faible affaiblissement et un avantage par des liaisons sur des grandes distances en minimisant le nombre de répéteurs nécessaires. Leur utilisation est préférée en environnement physique bruité car ils sont résistants aux perturbations électromagnétiques et la diaphonie. Ils provoquent de plus une isolation électrique entre l'émetteur et le récepteur. Néanmoins, leur technologie de mise en oeuvre n'est pas aisée et demande des inventions d'exploitations délicates et onéreuses ainsi que du matériel spécifique de raccordement. Les supports à fibres optiques montrent des performances exceptionnelles et leur développement s'est très rapidement accru ces dernières années.

Transmission par ondes rayonnées

Les ondes électromagnétiques rayonnées par une antenne se propagent dans l'atmosphère qui constitue un deuxième vecteur important dans la transmission de l'information.

1.9.2.5.1. L'atmosphère

- La troposphère (altitude inferieur à 10 km), seule couche en contact avec le sol, elle joue un rôle important dans la propagation car elle est caractérisée pour la présence de nuages de vents, et par une température variable avec

L'altitude. Elle influence ainsi fortement le trajet des ondes électromagnétiques.

- La stratosphère (altitude comprise entre 10 et 40 km) avec des propriétés physiques relativement stables, intervient peu dans la propagation.

- L'ionosphère (altitude comprise entre 40 et 500km), possède une structure complexe des couches plus ou moins fortement ionisées (c'est-à-dire ayant une densité d'électrons libres importante). Elle va jouer un rôle très important sur la propagation des ondes.

- L'exosphère (au delà de 500km d'altitude) n'a pas beaucoup d'influence sur la propagation. On y rencontre notamment la ceinture des satellites artificielles à 36.000km d'altitude par rapport à l'équateur.

1.9.2.5.2. Principaux modes de propagation en fonction de la fréquence

- Entre 3Mhz et 3Mhz : la propagation se fait par onde de sol, c'est le cas des grandes ondes

- Entre 3Mhz et 30 Mhz : la propagation se fait sur l'ionosphère mais l'onde du sol et l'onde directe existent aussi. La propagation dépend de beaucoup de facteurs. C'est le domaine des ondes courtes, le terrain de jeu favori des radioamateurs. C'est dans cette bande que sera diffusé la DRM (Digital Radio Mondial, la radio numérique du futur à couverture mondiale).

- Entre 30Mhz et 3Ghz : la propagation se fait par onde directe mais aussi par réflexion sur le sol (trajets multiples). C'est le cas de la télévision terrestre, du téléphone mobile.

- Entre 3 GHz et 30 GHz : la propagation se fait par onde directe, il n' y a pas de réflexion sur le sol car les antennes sont très directives. C'est le cas des faisceaux hertziens et la télévision par satellite.

1.10. CONCLUSION

Nous avons dans ce chapitre défini les grandes lignes de transmissions et développé la transmission. Passons maintenant au système de transmission par faisceau hertzien, objet de notre travail.

CHAPITRE.II : SYSTEME DE TRANSMISSION PAR FAISCEAUX HERTZIENS

II.1 : INTRODUCTION

Dès ses débuts, la technique de télécommunication ou le système de communication à utiliser des fils métalliques pour guider les signaux porteurs d'informations, puis elle s'est affichée de cette liaison matérielle entre émetteur et récepteur pour faire en usage direct du rayonnement omnidirectionnel (radiodiffusion) ou plus ou moins étroitement dirigé(faisceau) des ondes électromagnétiques, on désigne par ligne sur le milieu matériel fini de transmission.

· Un guide d'onde fil formé diélectrique translucide : câble à fibre optique

On donne le nom de câble à une unité constructive comportant un ou plusieurs lignes et protégées contre les influences physiques, chimiques ou électromagnétiques extérieurs (dans l'air, dans l'eau ou dans la terre). Dans ce chapitre, nous présentons le système de transmission par faisceaux hertziens.

II.2.DEFINITION

Un faisceau hertzien est un système de transmission des signaux aujourd'hui principalement numérique mono-directionnelle ou bilatérale et généralement permanente, entre deux sites géographiques fixes. Il exploite le support d'ondes radio électriques, pour des fréquences porteuses allant de 1Ghz à 40 GHz (gamme des micros ondes), focalisées et concentrées grâce à des antennes directrices.

II.3.CONSTITUTION

- Des stations terminales utilisant les émetteurs et des récepteurs dirigeant dans le même sens.

- Des stations relais : utilisant les émetteurs et les récepteurs dans le sens contraire ;

Donc, dans sa forme la plus simple, le faisceau hertzien comprend : deux stations terminales, une station terminale pour l'émission et une station terminale pour la réception et éventuellement une ou plusieurs réalisé (figure II.1)

II.4.CARACTERISTIQUES

- La sécurité : la liaison par faisceau hertzien doit donner une sécurité, c'est ainsi qu'on l'équipe de station avec des matériels radio de très grandes fiabilité c'est-à-dire de très haute fréquence et on utilisé des antennes extrêmement directives à des gains qui peuvent atteindre plusieurs dizaines de dB ;

- Duplex : la transmission se fait dans les deux sens (bilatérales, elles doivent se faire simultanée, donc elle suppose l'emploi de deux fréquences distinctes dans les deux sens ;

- Une succession des stations relais ayant pour chaque sens de transmission des émetteurs, des récepteurs et des antennes ;

- Le réglage se fait à l'aide des appareils de mesure appropriés avec une procédure bien établie.

II.5.STRUCTURE D'UNE LIAISON PAR FAISCEAU HERTZIEN

Le faisceau hertzien est un système de type « pseudo-u-fils fréquentiel » car le deux sens de transmissions sont portés par des fréquences différentes. Les antennes sont généralement communes aux deux sens. Le trajet hertzien entre un émetteur et un récepteur constitue un bond. Les conditions de propulsion (distance visibilités) obligent souvent à diviser une liaison en plusieurs bonds séparés par des stations relais qui reçoivent le signal hyperfréquence, l'amplifie et le remettent, généralement avec une autre porteuse, en direction de la station suivante. Dans de cas exceptionnels, des relais passifs (plan réflecteur) peuvent permettre de contourner un obstacle.

La modulation (analogique ou analogique discrète) se fait à une fréquence intermédiaire de 70 ou 140 Mhz. Le signal ainsi modulé est transporté dans le domaine des hyperfréquences par mélange avec la fréquence d'un oscillateur local afin d'obtenir la fréquence porteuse utilisée pour la transmission hertzienne.

II.5.1.Choix des fréquences porteuses

Le domaine des faisceaux hertziens s'étend de 250 Mhz à environ 22 GHz dans ce domaine, seules certaines bandes de fréquences bien définies ont été attribuées aux faisceaux hertziens terrestres. La partie inférieure du domaine n'offre que des bandes relativement étroites et ne convient qu'à des systèmes de faibles capacités. La plupart de faisceau hertzien se situe au-dessus de 17 GHz.

Toutefois, à partir de 12 GHz, l'absorption due à la pluie conduit à un affaiblissement croissant. Ce domaine ne convient pratiquement qu'à des faisceaux numériques.

Par convention internationale (UIT-R), les bandes attribuées ont été divisées en canaux pour les deux sens de transmissions de chaque bond de faisceau hertzien dans un réseau dense (plan de fréquence) est une opération qui doit tenir compte :

- Des couplages parasites possible entre antennes situées sur le même support ; d'interfaces entre faisceau voisin due à l'imparfaite directivité des antennes ;

- De la possibilité d'altérer la polarisation (horizontale ou verticale) dans les canaux adjacents ;

II.6.ORGANISATION DES LIAISONS HERTZIENNES

-d'une ou plusieurs stations relais utilisant des émetteurs-récepteurs dirigés dans le sens opposé. Mais il est à remarquer qu'une liaison hertzienne peut aussi être constituée uniquement de deux stations terminales et nous signalons aussi que dans tous le cas les deux sens de transmissions portent deux fréquences différentes.

Les antennes sont généralement communes aux deux sens et les trajets entre l'émetteur d'une station et le récepteur d'une station suivante constituent un bond.

Notons que l'emploie des stations relais se justifie à cause des conditions de propagation (distance, visibilité) et elles jouent essentiellement deux rôles :

- Les stations relais sont dotées aussi des amplificateurs qui font amplifier les signaux reçus avant les émetteurs (fonction amplification), une station relais peut être active ou passive.

- Elle est passive, si elle est dotée d'un miroir métallique à couche réfléchissante et ne nécessitant pas une source d'énergie pour son fonctionnement.

Du point de vue de l'utilisation, les liaisons hertziennes se différent par les nombres des canaux normaux et des canaux de secours.

II.6.1.Liaison bilatérale 1+0

II.6.2.Liaison bilatérale 1+1

II.6.3.Liaison bilatérale 2+1

II.7.TYPES DE FAISCEAUX HERTZIENS

II.7.1.Faisceau hertzien à visibilité directe

Les faisceaux hertziens à visibilité directe sont ceux dans lesquels les transferts radio électrique entre les deux stations terminales sont suffisamment dégagés de tout obstacle sans encombrement. Les ondes ultracourtes se propagent en ligne droite comme des ondes lumineuses nécessitent une vision directe entre les antennes d'émission et de réception. Le phénomène de diffraction donc dans ce cas a une influence négligeable sur le réseau du signal vécu, la distance entre station est composé entre 50 et 60 km et les râlais spéciaux ou satellite positionné à #177; 36.000 km pour les liaisons entre satellite et la terre. Les dimensions des antennes doivent être grande par rapport à la longueur d'onde (c'est -à-dire le diamètre plus élevé que la longueur d'onde). Les faisceaux hertziens à visibilité directe présentent quelques avantages :

La transmission simultanée de plusieurs milliers des voies à la possibilité de transmettre les canaux de télécommunication mais le nombre élevé des stations relais tout les 50 km constituent un inconvénient pour les faisceaux hertziens à visibilité directe. Cette condition limite la portée des liaisons hertziennes sans relais. Si l'on suppose la terre parfaitement sphérique et de rayon R, la partie maximale que l'on peut obtenir avec des antennes situées à des hauteurs H₁ et H₂ au-dessus du sol est donnée par la formule :

La figure II.6, ci-dessous représente une liaison par faisceau hertzien à visibilité directe des stations relais.

Figure II.6. Liaison hertzienne en visibilité directe avec des stations relais

II. Faisceaux hertziens transhorizon

Une liaison est transhorizon lorsqu'elle va au-delà de l'horizon. On réalise une diversité d'espace et des fréquences pour améliorer la qualité de la liaison contrairement au précèdent, la distance entre station n'étant pas limitée par condition de visibilité. On peut placer des stations relais à proximité des agglomérations que l'on veut desservir.

Les faisceaux hertziens transhorizon nécessitent les puissances tellement plus grandes avec un nombre de voies assez réduit ne dépassent pas 10 voies téléphoniques. Les faisceaux hertziens transhorizon utilisent la diffusion et la diffraction des ondes électriques dans la zone turbulente de la troposphère pour établir la liaison entre les antennes.

II.8.Structure de l'émission /réception pour les faisceaux hertziens

- Travailler indépendamment de la fréquence porteuse l'émetteur transpose le signal en hyperfréquence et l'amplifie.

II.8.1.Transposition de fréquence

La solution pour transporter un signal à distance consiste à transposer la fréquence du signal de départ : du type Kces (2?F1t), en utilisant la fréquence de la porteuse est générée à l'aide d'un oscillateur, celui peut contenir habituellement un quartz pour définir Fe avec précision.La transposition de fréquence modulé, le signal à transmettre avec la porteuse, on la représente parfois comme ci-contre.

On l'appelle aussi cette fonction « MELANGEUR » ou « MULTIPLIEUR » en effet, elle revient mathématiquement à multiplier entre eux, les deux signaux sinusoïdaux injectés sur ses 2 entrées, on utilise alors la propriété de la multiplication en trigonométrie cos F₀ × cos F₁ = ½[cos (F_o + F₁)]

On obtient en sortie du multiplieur un signal ayant deux composantes, l'une avec la somme des fréquences, et l'autre avec la différence. Pour émettre, on cherche à élever les fréquences, grâce à un filtre sélectif. On ne gardera et transmettra que la composante contenant la fréquence désirée.

Donc le cas du récepteur, l'accord de l'antenne est réglé sur FR= F₁ + F₀, on récupère ensuite F₀ grâce au mélangeur, seule la composante contenant la fréquence F₁ est conservée après le mélangeur en utilisant un filtre sélectif, centré sur F₁.

II.8.2.Organisation fonctionnelle d'un émetteur-récepteur

La liaison par voie radioélectrique peut se décomposer en 3 parties : l'émetteur, le canal de transmission et le récepteur. Le rôle de l'émetteur est de convertir le message à transmettre sous forme d'un signal électrique modulé et transposé à la fréquence d'émission, plus d'amplifier en puissance d'émetteur sur l'antenne.

Quand au récepteur, à partir d'une antenne, il devra restituer le message le plus fidèlement possible.

Permet de convertir un signal (par exemple la voie) en un signal électrique, via microphone piezzo-électrique par exemple.

Inversement, elle convertit un signal électrique en un son via un haut parleur.

Il peut s'agir simplement d'une amplification linéaire, de pré-accentuation (gain variable avec la fréquence). En numérique, il peut s'agir aussi du codage de l'information pour avoir une confidentialité, une sécurité

(Détection d'erreur ou pour optimiser la rapidité de la transmission (compression) par exemple pour la musique, certains logiciels permettant de compresser le son « wave » en MP3 en télévision numérique des couleurs et du son est régi par la norme MPG 2.

Elle a pour fonction de transposer l'information sur une porteuse, afin d'occuper en espace fréquentiel réduit pour une bande donnée et de ne pas perturber les voies adjacentes. En module une porteuse sinusoïdale (spectre composé par une raie unique) par le signal transportant l'information.

La modulation ayant effet de reporter le spectre du signal informatif au voisinage d'une fréquence f_o plus élevée située dans un domaine favorable à la propagation. La modulation d'amplitude soit la fréquence, soit la phase, proportionnellement au signal informatif.

Un canal indique le meilleur dans lequel se propage le signal. Mais il indique aussi la partie plus au moins large du spectre occupé. Il peut être désigné par un codel (en télévision par exemple).

Soit par sa fréquence centrale(en radiodiffusion FM). Sa largeur dépend du type d'application avec 8 MHZ. Pour un cala TV, environ 250 KHZ pour un canal FM et 12,599 KHZ en téléphonie.

C'est l'opération qui, à partir du signal modulé reçu du canal de transmission permet de reconstituer le signal information (après traitement).

Il a pour fonction d'augmenter le niveau du signal, ces amplificateurs les plus courants sont à transistors.

Ils ont pour fonction de séparer les signaux utiles des autres, ils sont omniprésents, et à base de condensateurs et de bobines.

II.9. DEFAUTS DE LIAISON

II.9.1. La diffraction

Sur le plan économique on a intérêt à ce que les antennes soient les plus possibles de la terre, donc à ce que le rayon passe près du sol. Il faut donc trouve une règle donnant le dégagement minimum nécessaire sur un bond hertzien pour que la diffraction du rayon sur les obstacles éventuels soit négligeable.

Les études sur diffraction montrent que la puissance reçue en espace libre varie en fonction de la distance du rayon à l'obstacle pour être sur d'avoir une puissance réception suffisante, on cherche à obtenir un dégagement du rayon au dessus de l'obstacle de sorte que si M est un point de l'espace au dessus de l'obstacle, E et Q étant les extrémités du bande. Le dégagement est caractérisé par : EM + MR = ER + /2.

II.9.2. la réfraction

Les réfractions sur le sol pouvant être à l'origine des évanouissements profonds par interférences entre faisceau direct et faisceau réfléchi, lorsqu'ils arrivent en opposition de phase et que le coefficient de réflexion est élevé. C'est notamment le cas sur les eaux calmes miroitantes. La profondeur de l'épanouissement est le rapport exprimé en décibels, entre la puissance reçue calculée à l'espace libre et la puissance reçue au moment de l'évanouissement.

II.9.3. La réfraction

L'établissement d'un projet de faisceau hertzien nécessite la connaissante de la valeur moyenne et des variations possibles de la courbe des rayons. Des mesures de l'indice de réfraction ont mis en évidence que dans une zone donnée et dans les premières couches atmosphériques, l'indice pouvait souvent être considéré de façon très grossière comme une fonction linéaire de l'altitude.

II.9.4. Atténuation par le gaz de l'atmosphère

L'oxygène et la vapeur d'eau absorbent une partie de l'énergie du rayon. Cette absorption est de l'ordre de quelques centièmes de décibels par kilomètre pour les fréquences inférieures à 15 GHz. L'absorption due à l'oxygène est de 0,02 dB/Km et au total on a 0,11 dB/Km. L'oxygène une race d'absorption à 118,74GHz et une série de races entre 50 et 70 GHz.

II.9.5. Atténuation et transpolarisation par les hydrométéores

L'oxygène et la vapeur d'eau absorbent une partie de l'énergie du rayon. Cette absorption est de l'ordre de quelques centièmes de décibels par kilomètre pour les séquences inférieures à 15 GHz. L'absorption due à l'oxygène est de 0,02 dB/Km, celle due à la vapeur d'eau (1,5g/Cm³) est égale à 0,09dB/Km et au total on a 0,11 dB/Km. L'oxygène à une race d'absorption à 118,74GHz et une série de raies entre 50 et 70 GHz.

II.9.5. Atténuation et transpolarisation par les hydrométéores

La transpolarisation ou dépolarisation résulte du mécanisme par lequel une partie de l'énergie rayonnée avec une certaine polarisation se trouve après. Propulsion avec la polarisation orthogonale, au-delà de 6GHz, les principaux effets sont produits par les hydrométéores, c'est-à-dire par la pluie et les cristaux de grâce. En effet, la pluie cause une absorption et une diffusion qui donnant lieu à un affaiblissement qui dépend de l'intensité de la précipitation et de la fréquence.

II.9.6. Les causes d'erreurs

II.9.6.1. La gigue

On peut définir la gigue comme étant le déplacement d'un signal par rapport à sa position idéale dans le temps. Elle peut être provoquée par les multiplexeurs, les régénérateurs ou le dérapage lié à la propagation radioélectrique et aux intempéries notamment les fortes variations de températures.

II.9.6.2. Le glissement d'horloge

C'est un problème de rythme que se produit à l'interface de deux réseaux pilotés par des horloges différentes.

II.9.6.3. Le bruit

On appelle bruit, toute perturbation effectuant un signal, le bruit dégrade le signal utile et introduit des erreurs, on l'évalue généralement en mesurant le rapport signal sur bruit (S/B ou C/N en anglais).

II.9.6.4. Bilan de liaison

Dans une liaison sans fil le signal envoyé par l'émetteur est, atténué et la fraction arrive au récepteur est réduite, malgré les gains des antennes et de l'amplificateur. Le signal est donc dégradé, en outre, divers éléments introduisent une puissance de bruit qui va également dégrader les performances. La grandeur intéressante pour l'évaluation de ces performances est le rapport signal à bruit.

II.9.6.4.1. Calcul du bilan de liaison

Les caractéristiques des équipements d'extrémités à prendre en compte pour le canal du bilan énergétiques sont :

1. puissance d'émission : c'est la puissance du signal que l'équipement hertzien peut délivrer. Elle est couramment comprise entre 20 et 30 dB ;

2. seuils de réception : définis par rapport à un taux d'erreur binaire donné (TEB = 10-3 ou 10-6), ils traduisent la capacité pour le récepteur à traiter 1, le signal affaibli après propagation (vis-à-vis du bruit thermique).

Dépendant de la bande de fréquence, du débit et du type de modulation, ils sont généralement comprises entre 70 et 90 dB a perte de branchement (guide d'onde, connectique..) ; pour les équipements ne présentant pas d'antennes intégrée, il est nécessaire de relier par câble coaxial ou un guide d'onde émetteur/récepteur à l'antenne.

Le bilan de liaison, sommation de la puissance émise et de tous les gains et les pertes rencontrées jusqu'au seuil de réception. Cependant si les caractéristiques d'émission/réception du faisceau hertzien jusqu'à l'antenne pouvant être connus avec précision, il est en revanche impossible de connaître à tout instant ces caractéristiques du milieu traversé par les ondes.

II.10. ANTENNES

II.10.1 Définition

Les antennes sont des organes de transfert assurant les échanges d'énergies entre générateur haute fréquence et milieu de propagation des ondes ou réciproquement, entre ce dernier et un récepteur. Les liaisons antennes génératrices ou antennes récepteurs, sont bien entendues constituées par des lignes de transmission. Elle peut aussi être définie comme étant la structure associée à (ou avec) la région de transition entre une onde guidée (par une ligne de transmission) et celle de l'espace libre et vice-versa.

II.10.2. Caractéristiques principales d'une antenne

La hauteur effective est une caractéristique propre de l'antenne, non reliée à la longueur du mot qui la porte. Pour l'antenne dipôle demi-longueur d'onde, la hauteur effective d'antenne. Elle détermine la tension V induite dans une antenne par un champ électromagnétique d'intensité E selon la relation :

II.10.3. Types d'antennes

Il existe de nombreux types d'antennes qui se diffère par leur mode de fonctionnement, géométrie, technologies, utilisation et paramètres. Nous n'allons pas parler sur les tous mais quelques uns seulement

II.10.3.1. Antenne classique ou antenne longue

Ce sont des antennes de type hertz, ayant plusieurs longueurs d'ondes qui sont fonction du gain et de la résistance de rayonnement (plus le nombre de longueur d'onde augmente) plus leurs gains et leurs résistances de rayonnement augmentent). Elles sont composées de :

II.10.3.2. Antenne en carré dite Gouriaud

Quatre brins demi-ondes sont disponibles comme les côtés d'un carré et alimentés en phase en deux des sommets opposés. Le rayonnement Zénithal est nul, les points opposés étant deux à deux en opposition de phase. Le rayonnement horizontal est également nul comme dans toute antenne orientale en face du sol puisque son image électrique dans le sol est en opposition de phase avec elle-même. On choisit un diagramme de rayonnement dans le plan vertical le plus aigu possible.

II.10.3.3. Antenne Rhombique

Il s'agit d'une antenne à onde progressive formé de 4 éléments montés en forme de parallélépipède et terminé par une impédance d'adaptions illustration. Les diagrammes de rayonnement individuels s'additionnent pour donner le diagramme de rayonnement résultant. L'impédance d'entrée est d'environ 650 à 700, la directivité varie de 20 à 90dB et le gain en puissance, compte tenu des pertes dans R.

II.10.3.4. Antenne bazooka

C'est l'antenne fabriquée avec une section de câble coaxial accordé en fausse demi-onde avec une gaine ouverte au centre dont la ligne d'alimentation est connectée aux extrémités de la gaine ouverte. La partie rayonnante est constituée par la gaine du câble qui se comporte comme un dipôle demi-onde et l'âme constitue deux sections quand l'onde qui pressente une réactance élevée à la résonance et qui décroît lorsqu'on s'éloigne. Il en résulte un élargissement notable de la bande passante au-delà de 10% de la fréquence nominale.

II.10.3.5. Antenne Yagi

L'antenne Yagi résulte de l'association avec un dipôle d'un parasite réflecteur et d'un ou plusieurs parasites placés à l'avant du dipôle (directeur). S donc d'un dipôle replue (radiateur) ou trombone qui est un seul ou auquel on a associé un ou plusieurs éléments passifs, appelé directeur (S) et réflecteur. L'axe d'une antenne Yagi s'appelle boom. Le nombre de directeurs, leurs distances mutuelles ainsi que leurs longueurs individuelles sont en général, conditionnés par les résultats que l'on cherche à obtenir et ont été déterminés expérimentalement dans les lignes qui suivent.

Lorsque le dipôle actif est alimenté, il émet des ondes électromagnétiques, les dipôles passifs vont être existés par des courants et ils vont rayonnés à leur tour le champ rayonné et la somme des champs émis par tous les éléments rayonné est la somme des champs émis par tous les éléments rayonnants. Ce type d'antenne est très difficile à calculer dans la mesure où tous les éléments interagissent les uns avec les autres.

II.10.3.6. Antennes paraboliques

Elle est désignée sous d'autres termes : foyer primaire, antenne symétrique, antenne ronde, antenne centrée, antenne newton. Elle est constituée généralement à partir d'un diamètre de 1,20m pour atteindre plusieurs mètres de diamètre. Les plus grandes tailles (2,4m, 3,10m, 4,80m) sont surtout destinées aux zones de réception où les pires sont faibles, zone de réception lointaine en bande Ku (Maghreb), zone de service typique en bancec (Afrique). En bandes C et s, le réflecteur peut être de type grillagé.

Pour la réception en bande Ku, le récepteur peut être de type ajouré (perforé) qui, toutefois présente de sérieux inconvénients en période de givre. Le matériau privilégié pour sa fabrication est l'aluminium.

Cette antenne présente un inconvenant, par son attitude et sa forme de cuvette. Elle favorise les dipôles de neige ou d'autres types des matériaux perturbateurs. D'autre part, son rendement correct avec des diamètres a tendance à diminuer sur les grandes tailles, particulièrement en bande Ku. Le rendement standard est de l'ordre de 60%.

Le troisième type de réflecteur, qui est une version améliorée de l'antenne précédemment décrite, est aussi appelé grégorien. Sur le marché Européen (Français), elle est principalement disponible en quatre diamètres : 55cm, 90cm, 1m et 1,20m.

le réflecteur principal est monobloc plein construit en aluminium. Elle présente les mêmes avantages que l'antenne à foyer. Est plus performante à diamètre équivalent, grâce à l'utilisation d'un second réflecteur améliorant l'illumination.

Le rendement ainsi atteint dépasse même les 8% ses performances (à 90cm) correspondent à un diamètre de l'ordre du mètre en foyer décalé. Les antennes de type Grégory ou grégorien sont les plus performantes puisque le rendement est supérieur de 8 à 10% à celui de l'antenne à foyer décalé et de 15 à 20% à celui d'une antenne à foyer central.

Ce type d'antenne est constitué d'un réseau de dipôles couplés insérés dans un panneau d'une trentaine (12GHZ) ou cinquantaine (11 et 12,5GHz) de centimètres de côté.

L'antenne plate est destinée à la réception de certains signaux de la bande Ku. Vu ses performances limitées malgré un bon rendement, elle ne peut être installée que dans le centre des pinceaux. En bande de 12GHz, elle ne traite au choix qu'une seule polarisation (D ou G), mais sans limite d'emploi.

II.10.4. Sortes et modes d'alimentation d'une antenne

L'antenne peut être alimentée électriquement de différentes façons et en différents points, un ampli électrique de puissance peut être directement branché à l'antenne au moyen des lignes de transmission parallèles des câbles coaxiaux, ou des guides d'ondes, les moyens d'alimentation sont souvent dénommés feeders.

II.10.4.1. Sortes d'alimentation

La plus utilisée est une alimentation qui est fait par couplage d'un résonnant à la fréquence d'émission ou de réception.

Des lignes de transmission parallèle proches permettent de véhiculer la puissance électrique sans rayonnement. Le champ crée par l'une annule le champ électrique crée par l'autre (le sens) du courant dans les deux lignes est apposée. Alimentation via les lignes parallèles résonnantes.

Des lignes n on résonnantes sont aussi utilisées et peuvent être adaptées par des lignes en delta, ce cas utilise des lignes de transmission dont l'impédance croit avec l'écartement existant entre les points de branchement.

L'alimentation peut aussi se faire par un câble coaxial qui est un câble constitué de deux conducteurs dont l'un est enroulé sur l'autre tordu. On relie directement le câble au dipôle (antenne).

II.10.4.2. Modes d'alimentation

a) Quand on alimente l'antenne en un point d'impédance maximum, on parle d'une alimentation en intensité ;

b) Quand o n alimente une alimentation en un point d'impédance minimum : on parle d'une alimentation en tension.

Si l'antenne demi-onde est alimentée en son centre, l'alimentation se fait en intensité (à basse impédance), pour tous les harmoniques impairs, il en sera

Ainsi, pour les harmoniques pairs, l'alimentation se fera en tension (à haute impédance). Si l'alimentation de la demi-onde se fait à une extrémité, c'est-à-dire en tension, alimentation se fera en tension sur tous les harmoniques.

II.11. CONCLUSION :

Nous avons dans ce chapitre présenté la structure, l'organisation et défini les défauts d'une liaison de transmission par faisceau hertzien.

CHAPITRE III. ETUDE D'UN RESEAU DE TRANSMISSION D'INFORMATION PAR FAISCEAU HERTZIEN ENTRE DEUX PORTS DE LA PROVINCE DU BAS-CONGO

III.1. INTRODUCTION

La province du Bas Congo a plusieurs villes dont Boma et Matadi sont deux villes du Bas-Congo du point de vue activité exercées. Dans ce chapitre, nous allons déterminer les éléments fondamentaux et donner le principe de fonctionnement de réseau de transmission d'information par faisceau hertzien entre le port de Matadi et celui de Boma.

III.2. PRESENTATION DES SITES

III.2.1. Port de Matadi

Le port de Matadi ainsi que la ville de Matadi, sont fondés en 1886, situé en rive gauche du fleuve Congo, il n'était au départ qu'un petit accostage destiné à accueillir les marchandises en transit vers Léopoldville et l'intérieur du pays. Les travaux de construction de la ligne de chemin de fer Matadi Léopoldville débutent en 1890 pour s'achever en 1898.

Le port et le chemin de fer seront le moteur du développement de la ville. Un premier quai est construit en 1935 par la compagnie des chemins de fer du Congo pour accueillir des navires d'importances en 1935. Le quai Matadi (650 mètres) sera inauguré en 1950. 3 autres petits quais furent réalisés à 7 kilomètres vers l'aval à Ango-Ango, le quai public (inflammable et explosifs) et le quai permaco (pour les chalutiers). Une ligne de chemin de fer le reliant au port principal. Les premiers conteneurs arrivèrent à Matadi en 1974. la croissance de cette manutention entraîna des aménagements spécifiques sur le quai FUKA FUKA. Fin 2005, des travaux de réhabilitation du quai verise ont débuté, en vue de porter celui-ci à une superficie de 5 000m², pour l'accueil de navires de 300 000 tonnes 10 postes de quai, 10 navires capacité de manutention : 2500 000 tonnes par an, capacité de stockage de conteneurs de 20 pieds.

III.2.1.1. Activité économique

Le port tourne actuellement au ralenti à l'image de l'activité économique du pays, avant pâti de la fermeture progressive des industries du Bas Congo et Kinshasa. Les exportations n'atteignent pas le cinquième des importations. Il est fortement frappé par la désorganisation et la corruption, 90 pourcents des échanges avec la capitale se fait actuellement par la route de Matadi, récemment

Réhabilitée, les 10% restant se faisant par le chemin de fer Matadi - Kinshasa. Parmi les projets envisagés pour le redéploiement de Matadi et son port, l'installation d'une zone économique franche à Inga.

Le port de Matadi est jumelé avec le port d'Anvers depuis le 15 novembre 2003, et des partenariats privilégiés sont envisages pour restaurer l'activité du port de Matadi. Le ministre belge des affaires étrangères et de la coopération au développement a décidé d'accorder des subventions d'un montant de 500 000£ à l'autorité portuaire d'Anvers pour des premiers travaux de réhabilitation d ans ce port. Le 15 avril 2005, deux accords ont été signés à Bruxelles entre le ministre belge de la coopération au développement et l'autorité portuaire d'Anvers d'une part, et entre l'ONATRA et l'autorité portuaire d'Anvers d'autre part.

En 2006, le port de Matadi a enregistré un volume de transbordements de 1,7 millions de tonnes. Le port de Matadi compte 1.600m de quai et 7 magasins dont 3 avec un étage pour une superficie de 115.000m². Ces infrastructures sont dans un très mauvais état.

Les équipements de manutention, mal entretenus sont également dégrades. Après avoir atteint le niveau record de 1,6 million de tonnes en 1986, le tonnage transitant par le port de Matadi a peu à peu diminué.

III.2.2. Port de Boma

Le port de Boma est un port de la République Démocratique du Congo dans la province du Bas Congo, situé sur la rive droite du fleuve Congo. Le port de Boma est beaucoup moins important. Il compte 480m de quai linéaire, avec trois postes tirants d'eau admissibles de 7,50m, 7m et 10m. Il possède 6 magasins pour une superficie couverte de 9.700m² et 20.000m² de tems pleins pouvant être étendus à 40.000/50.000m². la situation des infrastructures et des équipements du port de Boma semble meilleur que celle de port de Matadi, mais requiert toutefois un entretien systématique est en profondeur. Le trafic de ce port était d'environ 43.600 tonnes en 1995, contre 66.700 tonnes en 1990.

III.3. COORDONNEES TOPOGRAPHIQUE

SITE	LONGITUDE	LATITUDE	ALTITUDE	DISTANCE
Port de Matadi	13° 28' Est	5° 49' Sud	457,66m	origine
Port de Boma	13° 04' Est	5° 50' Sud	709m	50Km

III.4. TRACE DE LIAISON

Notre étude consiste à établir une liaison hertzienne entre deux ports (port de Matadi et celui de Boma) pour la transmission d'informations. Le terminal de port de Matadi situé à 457, 66m d'altitude, et le terminal de port de Boma situé à 709 d'altitude.

III.6. CALCUL DE LA LIAISON

III.6.1. But de calcul de la liaison

Ø les marges d'évanouissement maximum admissible correspondant à une qualité donnée au seuil du récepteur.

Conformément aux recommandations de l'UIT-T, les résultats obtenus nous permettront de juger la fiabilité de la liaison.

III.6.2. Détermination de la hauteur des pylônes d'antennes

Il est question de déterminer la hauteur des pylônes de port de Matadi et celui de Boma, pouvant supporter les antennes afin d'assurer le dégagement du premier ellipsoïde de FRESNEL ;

III.6.3. Affaiblissement en espace libre

Lorsque le trajet de la propagation est entièrement dégagé l'affaiblissement entre les antennes d'un bond de faisceau hertzien est donné par la relation :

III.6.4. Gain des antennes

Avec : K = coefficient d'éclairement de réflecteur (K = 0,6 si le réflecteur est éclairé par un dipôle ou un cornet). Il est recommandé d'utiliser les antennes

Paraboliques pour les fréquences au moins égales à 20GHz, c'est ainsi que dans notre étude, nous retenons l'antenne parabolique de 1,5m de diamètre éclairé par un cornet.

III.6.5. Pertes

III.6.5.1. Pertes de branchements (dB)

III.6.5.2. Pertes dans les feeders

Les pertes dans les feeders sont fonctions de la longueur de feeders utilisées. Ainsi le raccordement de l'antenne se fait par câble GEDELEX 9/50 dont la perte est de 0,07 dB/m.

La hauteur mini câble de FH D₂₀₈ (câble abritant l'équipement hertzien) est de 1,850m. D'où la longueur de feerder sera :

III.6.6. Affaiblissement totale (At)

III.6.7. Puissance du récepteur (Pr)

III.6.8. Détermination de facteur de B mit (fb)

III.6.9. Bruit thermique (Bth)

III.6.10. Puissance de bruit (Pb)

III.6.11. Rapport signal sur bruit (S/B)

III.6.12. Marge d'évanouissement

III.6.13. Tableau de résultats

Grandeur	Symboles	Unités	valeur
Gain total	H	m	92,1
Affaiblissement en espace libre	Gt	dB	72,2
Perte de branchement total	AEL	dB	6,4
Pertes feeders	Bt	dB	13
Affaiblissement totale	Pf	dB	24,2
Facteur bruit	At	dB	3,17
Bruit thermique	Fb	dB	-111
Puissance de bruit	At	dB	-105,89
Puissance du récepteur	Pr	dB	5,8
Rapport signal /bruit	S/B	dB	11,39
Puissance de seuil	PS	dB	-83
Marge d'évanouissement	M	dB	88,8

III.7. CONFIGURATION DE LA LIASION

III.8. EVALUATION FINANCIERE

D'après les recherches effectuées (auprès des sociétés des télécommunications) et des informations reçues, nous sommes arrivés à donner le coût estimatif de la liaison proposée (tableau III.3).

DESIGNATION	QUANTITE	PRIX UNITAIRE	PRIX TOTAL EN $
Equipement FIA	2	400.000	800.000
Equipent Multiplex	2	30.000	60.000
Equipements MIC	2	7000	14.000
Equipements GAS	2	6000	12.000
Feeders et antennes	2	20.000	40.000
Alimentation en énergie			15.000
Lot et notice	2	6000	12.000
Frais d'installation			80.000
Total			1.033.000
Imprévus (10%)			103.300
Coût global			1.136.300

III.3. CONCLUSION

Dans ce dernier chapitre, nous avons présenté la structure de la liaison proposée en donnant toutes les règles pratiques à appliquer pour le calcul d'une liaison par faisceau hertzien. Vu les résultats obtenus sur les éléments fondamentaux de calcul de liaison, nous pouvons conclure que notre liaison est techniquement réalisable.

CONCLUSION GENERALE

Au terme de ce travail de fin de cycle de graduat intitulé « Etude d'un réseau de transmission d'information par faisceau hertzien entre deux ports de la province du Bas Congo (cas de port de Matadi et de port de Boma).

Notre préoccupation est de montrer à nos lecteurs les principes de transmissions d'information par faisceau hertzien. Pour y parvenir, nous avons au premier chapitre expliqué la transmission d'information d'une manière générale tout en expliquant ses différents principes et ses caractéristiques. Ensuite, au deuxième chapitre nous avons étudié le système de transmission par faisceau hertzien où nous avons présenté la structure, l'organisation et défini les défauts d'une liaison de transmission par faisceau hertzien. Enfin, au troisième chapitre, nous avons expliqué l'étude d'un réseau de transmission d'information par faisceau hertzien entre deux ports de la province du Bas-Congo, cas de port de Matadi et celui de Boma d'où nous avons en premier lieu présenté le port de Matadi et celui de Boma et nous avons aussi effectué des calculs de la liaison et expliqué le fonctionnement de cette liaison.

Toutefois, nous restons à toutes les éventuelles remarques pouvant encore éclairer ce travail, car dit on qu'une oeuvre humaine présente quelques fois des insuffisances. Quant à nous, nous croyons avoir fait une oeuvre utile et susceptible d'être un modèle pour tous ceux qui auront besoin de traiter un cas dans ce domaine.

REFERENCES BIBLOGRAPHIES

1 O.I. combes transmission en espace libre sur les lignes Ed. Dunod université Paris 1987

2 J. Dupraz, théorie du signal et transmission de l'information Ed Eyrelles Pp 47-54

3 P.G Fonctolliet, système de télécommunication Ed. Presses polytechnique et universitaires Romandes, Pp 22-28

4 F. Bontinck « Aux origines du Bas-Congo (1853-1855 », dans Zaïre -Afrique, 1976, P. 213-219

5 LUBASEKO BANSIMBA. P notes de cours de faisceaux hertziens, G3 RT, ISTA, 2008-2009.

TABLE DES MATIERES

EPIGRAPHE ....................................................................................................................................................i

DEDICACE......................................................................................................................................................ii

REMERCIEMENTS.......................................................................................................................................iii