Etude Et Mise en Place D'une Liaison de Transmission Par FH (Faisceaux Hertziens) [PDF]

Zitiervorschau

Étude et mise en place d’une liaison de transmission par FH |2017-2018

A LA MEMOIRE DE Tous ceux qui ont contribués à ma formation mais qui ne sont

plus là

malheureusement : Ma grande Mère Raima Moindandzé M. Kane, mon Professeur d’Anglais de ma Licence 1 Paix à leurs âmes et que Dieu les accueillent aux paradis.

Ameen !!!

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DEDICACE Je dédie ce modeste travail : A Dieu Tout Puissant de m'avoir accordé la vie et la santé afin d'en arriver là. A mes chers parents (Rachadi Mchinda et Moinécha Abdou Mbaé), mais aucune dédicace ne serait témoin de mon profond amour, mon immense gratitude et mon plus grand respect, car je ne pourrais jamais oublier la tendresse et l’amour dévoué par lesquels ils m’ont toujours entouré depuis mon enfance. A mes frères et sœurs, qu'ils trouvent ici l'expression de mon amour fraternel. A tous les membres de ma famille. A tous mes ami(e)s et à toutes les personnes qui m’ont prodigué des encouragements et se sont donné la peine de me soutenir durant ce projet. Et enfin à mes chers grande sœurs Zarianti Rachadi et Anzimati Rachadi qui m’ont aidé financièrement dans mes études sans oubliés leurs chers maries Abdouchakour Ali Mbaé et Moindandze Djadaouie.

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REMERCIEMENTS Nous ne saurions terminer ce document sans rendre grâce à ALLAH le Tout Puissant, le Tout Miséricordieux, le Très Miséricordieux de nous avoir donné patience et le courage durant ces longues années d’études. Je tiens à exprimer toute ma reconnaissance à mes chers enseignants de ISI qui ont su nous donnés une formation didactique et appréciable durant toute ma formation. J’adresse tous mes remerciements les plus chaleureux à Monsieur Issa Aw Konaté mon Directeur de recherche qui m’a appuyé pour la rédaction de ce mémoire Je remercie également Monsieur Mohamadou Djibo pour sa disponibilité et son encouragement Enfin, je n’oublierai pas ma promotion LPRT 2016-2017 de ISI. En particulier Abilio Dosantos et Mariama Sow. Je tiens ici à leur témoigner mon amitié. Je dois également exprimer ma gratitude à mon Père Mr Rachadi Mchinda et Moinaecha Abdou, Mes grand frères Mohamed Rachadi et Andjiz Rachadi, Mes grandes sœurs Zaharati, Zarianti, Anzimiat et Anzimati Rachadi, Mes petites sœurs Nadjidat Rachadi et Raichati Moussa qui m’ont toujours aidé moralement, financièrement jusqu’à la fin de mes études et de leurs impatience. Je remercie également toutes les personnes ici présentes, pour leur impatience à vouloir assister à la soutenance, et particulièrement à Mame Coumba Bah, qui m’a accompagnée dans ce travail et qui a su supporter avec bienveillance mon humeur des derniers moments. Et à Toutes les personnes qui de près ou de loin ont contribué à la réalisation de ce mémoire. Aux membres du jury qui ont accepté d’évaluer mon travail. Que tous ceux qui ont apporté une sympathie trouvent ici l’expression de mes sentiments.

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AVANT PROPOS L’Education en générale et la formation professionnelle en particulier, figure depuis l’indépendance parmi les objectifs prioritaires de la stratégie de développement économique. Il a été fondé en 1988 sous le nom de JET INFORMATIQUE par des étudiants de l’université Cheikh ANTA DIOP de Dakar en collaboration avec ceux de l’université Laval au Québec Canada. JET INFORMATIQUE avait comme principales activités la consultation en Informatique, la formation, la maintenance, et la vente de matériels Informatique et il devient tout naturellement Institut Supérieur d’Informatique en 1994. L’Institut Supérieur d’Informatique est un établissement d’enseignement privé agréée par l’Etat du Sénégal et dont les diplômes sont reconnus par le CAMES. Situé sur l’Avenue Cheikh Anta Diop, ISI est considérée comme un centre d’excellence pour les métiers liés à l’informatique. L’institut supérieur d’informatique délivre plusieurs diplômes à savoir DTS, BTS, LICENCE Pro, MASTER Pro et le diplôme d’ingénieur de technique informatique (DITI). Dans le but de compléter et de valider ma formation. Le mémoire me servant de faire valoir pour l’obtention du diplôme de Licence en Réseaux et télécommunications, l’accent est mis sur l’étude de cas de manière explicite pour montrer la pertinence du sujet. Le thème proposé implique une étude approfondie dans les domaines des réseaux et télécommunications. Aussi, ce thème s’intitule « Etude et Mise en place d’une Liaison de Transmission par FH »

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SOMMAIRE Pages Introduction Générale…………………………………………………………...………1 PREMIERE PARTIE : CADRES THEORIQUE ET METHODOLOGIQE Chapitre 1 : Cadre Théorique………………………………………................... 4 Chapitre 2 : Cadre Méthodologique……………………………………………. 7 DEUXIEME PARTIE : GENERALITE SUR LA TRANSMISSION Chapitre 3 : Transmission de l’Information…………………………………….. 11 Chapitre 4 : Liaison de Transmission par Faisceaux Hertzienne…………...…... 25 TROIXIEME PARTIE : ETUDE DE CAS DE MISE EN OEUVRE Chapitre 5 : Ingénierie de concept de liaison par FH…………………………... 47 Chapitre 6 : Mise En Œuvre…………………………………………………….. 62 CONCLUSION GENERALE…………………………………………………………...85 REFERENCES …………………………………………………………………………..87 TABLE DES MATIERES…...………………………………………………................. 88

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GLOSSAIRE AM :

Amplitude Modulator (Modulation d’Amplitude)

BLU :

Bande Latérale Unique

BTS :

Base Transceiver Station

BSC :

Base Station Controller

BLR :

Boucle Local Radio

DSB :

Double SdeBande

DSB-SC :

Double Suppressed Sdeband Carrier)

DSC-RC:

Double Sideband Carrier Reduced

DRM :

Digital Radio Mondial

DS:

Diversité d’espace

ETTD :

Equipement Terminal de Traitement de Donnée

ETCD :

Equipement Terminal de Circuit de Donnée

FH :

Faisceaux Hertzien

FO :

Fibre Optique

FD :

Fréquence Diversité

FSK:

Frequency Shift Keying

GSM:

Global System for Mobile Commuunications

GPS:

Global Positioning System

HSM:

Hitless Switching Module

HSB:

Hot Standby

IDU:

Indoor Unit

ITM :

Irregular Terrain Model

LS :

Liaison Spécialisé

MF :

Modulation de Fréquence

MSK:

Minimum Shift Keting

MP:

Modulation de Phase

NRZ-L:

Non Return to Zero Leve

ODU:

OutDoor Unit

PSK:

Phase Shift Keying

QPSK:

Quadrature Phase Shift Keying VI

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QAM:

Quadrature Amplitude Modulation

QOS:

Quality Of Servise

STP:

Shielded Twisted-Pair

SHF:

Super Hight Frequency

TEB:

Taux d’Erreur Binaire

UHF:

Ultra High Frequency

UTP:

Unshielded Twisted-Pair

UIT:

Union International des Télécommunications

UIT-R:

Union International des Télécommunications Radio

VHF:

Very High Frequency

WLAN:

Wireless Local Area Network

WMAN :

Wireless Metropolitan Area Network

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LISTE DES FIGURES Pages Figure 3. 1: Conversation téléphonique............................................................................................. 11 Figure 3. 2: Liaison Simplex ............................................................................................................... 12 Figure 3. 3:Liaison semi-Duplex ........................................................................................................ 13 Figure 3. 4: Liaison Duplex ................................................................................................................ 13 Figure 3. 5:Système de modulation .................................................................................................... 14 Figure 3. 6: Multiplexage .................................................................................................................... 15 Figure 3. 7: Un signal audio modulé en AM ..................................................................................... 16 Figure 3. 8: Modulation de Fréquence .............................................................................................. 16 Figure 3. 9: Modulation de Phase ...................................................................................................... 17 Figure 3. 10: Codage NRZ .................................................................................................................. 18 Figure 3. 11: Codage Manchester ...................................................................................................... 19 Figure 3. 12: Codage Manchester différentiel .................................................................................. 19 Figure 3. 13: Schéma de base d'un système de communication ...................................................... 20 Figure 3. 14: Ligne Bifilaire................................................................................................................ 22 Figure 3. 15: Câble coaxiale................................................................................................................ 22 Figure 3. 16: La Fibre Optique .......................................................................................................... 23 Figure 4. 1: Principe d'une Liaison Hertzienne entre l'émetteur et le récepteur………………...26 Figure 4. 2: Liaison Hertzienne avec Station Relais ......................................................................... 26 Figure 4. 3: Propagation en ligne Droite ........................................................................................... 27 Figure 4. 4: Liaison Hertzienne avec Implantation de plusieurs Relais ......................................... 29 Figure 4. 5: Réflexion Totale .............................................................................................................. 30 Figure 4. 6: Loi de DECARTES ......................................................................................................... 31 Figure 4. 7: Disposition de canaux à 7 MHZ..................................................................................... 34 Figure 4. 8: Disposition de canaux à 14 MHZ................................................................................... 35 Figure 4. 9: Disposition des canaux à 28 MHZ ................................................................................. 36 Figure 4. 10: Antennes Emettrices et Réceptrices ............................................................................ 39 Figure 4. 11: Indoor Unit (IDU) ......................................................................................................... 41 Figure 4. 12: Rack FH ......................................................................................................................... 41 Figure 4. 13: Système d’alimentation des équipements de transmission........................................ 42 Figure 4. 14: Pylône portant les équipements de transmission ....................................................... 43 Figure 4. 15: ODU Ligowave PTPX-620 ........................................................................................... 44 VIII

Étude et mise en place d’une liaison de transmission par FH |2017-2018 Figure 5. 1: Etapes de Dimensionnement…………………………………………………………….47 Figure 5. 2: Ellipsoïde de Fresnel ....................................................................................................... 50 Figure 5. 3: Courbure de la Terre ...................................................................................................... 50 Figure 5. 4: Schéma du mode de protection HSM ............................................................................ 52 Figure 5. 5: Schéma du mode de protection HSB ............................................................................. 53 Figure 5. 6: Dispositifs de configuration 1+1 HSB ........................................................................... 53 Figure 5. 7: Schéma pratique d’une liaison en mode HSB .............................................................. 54 Figure 5. 8: Schéma pratique d’une liaison en mode HBS+FD ....................................................... 54 Figure 5. 9: Schéma pratique d'une liaison en mode HSB+SD ....................................................... 54 Figure 5. 10: Configuration N+1 ........................................................................................................ 55 Figure 5. 11: Principe d'une liaison Hertzienne ............................................................................... 56 Figure 5. 12: Expression du Bilan de Liaison ................................................................................... 58 Figure 5. 13: Angle de dégagement du terrain (plan GE 2006 de l'UIT) ....................................... 61 Figure 6. 1: Mesure de Distances de Deux Sites…………………………………………………………………………….62 Figure 6. 2: Dispositifs d’installation ................................................................................................. 64 Figure 6. 3: Vue d’un cabinet après installation de l’IDU ............................................................... 65 Figure 6. 4: Procédure d’installation des équipements aériens ....................................................... 66 Figure 6. 5: Pylône après installation des équipements aériens ...................................................... 67 Figure 6. 6: Processus d’installation .................................................................................................. 74 Figure 6. 7: Conditions d’accès aux téléchargements d’informations ............................................ 74 Figure 6. 8: Le chemin du dossier d’installation............................................................................... 75 Figure 6. 9: Fenêtre de confirmation ................................................................................................. 76 Figure 6. 10: Fenêtre de finalisation .................................................................................................. 77 Figure 6. 11: Fenêtre montrant l’origine de la version .................................................................... 77 Figure 6. 12: Insertion d’une carte .................................................................................................... 78 Figure 6. 13: Image topographique de ISI Avenue Cheickh Anta Diop et ISI Keur massar ...... 79 Figure 6. 14: Mélange d'images .......................................................................................................... 79 Figure 6. 15: Propriétés des réseaux, Paramètres ............................................................................ 80 Figure 6. 16: Propriétés des réseaux, Topologie ............................................................................... 80 Figure 6. 17: Propriétés des réseaux, Participants ........................................................................... 81 Figure 6. 18: Bilan de liaison radio entre les 2 stations .................................................................... 82

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LISTE DES TABLEAUX Pages Tableau 3. 1:Comparatif des supports de transmission................................................................... 24 Tableau 4. 1:Quelques bandes de Fréquences et leurs caractéristiques…………………………..33 Tableau 4. 2:Exemple de plan de fréquences; bandes des 7 GHz / Plan à 7 MHZ ........................ 37 Tableau 4. 3:Exemple de plan de Fréquences: Bandes des 7 GHz / Plan à 14 MHZ .................... 38 Tableau 4. 4:Exemple de Fréquences: Bandes des 7 GHz / Plan à 28 MHZ .................................. 38 Tableau 6. 1: Position Géographique de deux sites…………………………………………….63 Tableau 6. 2: Choix de Bande de fréquence ...................................................................................... 63 Tableau 6. 3: Evaluation financière ................................................................................................... 69

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RESUME En informatique en général, et dans les réseaux de télécommunications en particulier, la transmission d’une information est un facteur primordial et déterminant. Ceci est beaucoup plus perceptible en téléphonie où les moindres imperfections sont ressenties et peuvent aboutir à des désagréments entraînant la perte du signal. L’une des parties indexées est sans doute la transmission qui permet de transporter le signal d’un nœud à un autre. Une bonne maîtrise du processus de transmission permettra alors déterminer et de dimensionner les équipements d’extrémité à prendre en considération afin d’éviter tout désagrément. Dans le cadre de ce mémoire, nous avons abordé les transmissions sans support physique et plus précisément celle à base de faisceau hertzien. Pour ce faire, nous avons défini :  le cadre théorique et méthodologique ;  les concepts qui régissent la transmission ;  le fonctionnement des faisceaux hertziens ainsi que les équipements qu’ils utilisent ;  Mettre en place une liaison de transmission par FH ;  définir les travaux de l’ingénierie radio à savoir le processus de conception de lien FH avant de faire la simulation de la liaison.

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ABSTRACT In computer science in general, and in telecommunications networks in particular, the transmission of information is a crucial and determining factor. This is much more perceptible in telephony where the slightest imperfections are felt and can lead to inconvenience resulting in the loss of the signal. One of the indexed parts is probably the transmission that transports the signal from one node to another. A good control of the transmission process will then determine and size the end equipment to be considered in order to avoid any inconvenience. In the context of this thesis, we have discussed transmissions without physical support and more specifically that based on radio-relay systems. To do this, we defined:  the theoretical and methodological framework;  the concepts that govern the transmission;  the operation of radio systems and the equipment they use;  setting up a transmission link by FH;  defined the work of radio engineering namely the FH link design process before doing the link simulation.

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INTRODUCTION GENERALE

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Introduction Générale Descartes affirmait que : « le langage est le propre de l'homme, hors le langage, c'est la communication ! ». La communication à distance, c'est à dire la transmission à distance de l’information, qui a toujours été une préoccupation humaine importante. Primitivement, les premiers moyens de communication à distance étaient des signaux de fumée, ou du tam-tam. Plus tard en 1864, Maxwell établit les équations qui prouvent l'existence des ondes électromagnétiques, mais cela reste purement théorique. Plus de vingt ans après, Hertz met en évidence expérimentalement les théories de Maxwell auxquelles il donne comme nom les ondes hertziennes [1]. Les Faisceaux Hertziens étant un support matériel pour le transport d'information d'un point à un autre, ainsi au cours du 20ème siècle, les progrès ont été spectaculaires : En France, en février 2009, il y avait 58 millions des clients aux téléphones mobiles pour un peu plus de 64 Millions des Français. Nous vivons à l’époque des télécommunications [2] C’est ainsi que notre Sujet intitulé « Etude et Mise en place d’une Liaison de Transmission par FH » s’annonce. Etant un support de transmission, un Faisceaux Hertzien est un système de transmission numérique ou analogique, entre deux points fixes par ondes électromagnétique de l'espace, mais le grand problème est de savoir comment relier une Station E quelconque à une Station C par Faisceau Hertzien dans une Zone Géographique Donnée ? Voilà la question qui nous préoccupe dans ce sujet. Ce travail, se fixe comme objectif de nous faire comprendre la Transmission de l’Information par les moyens des Faisceaux Hertziens et les moyens associés afin de « mettre en place une liaison de Transmission par FH dans une zone donnée». Dans les paragraphes qui suivent nous allons établir une liaison de transmission par Faisceau Hertzien entre une station E et une zone C afin de permettre l'échange d'Information, le transfert de Fichiers et de Messages. Si nous avons choisi ce sujet c’est parce que, aujourd’hui la communication sans fil est devenue une préoccupation et nous assistons à une évolution perpétuelle des technologies de transport de données numériques comme la Radio Diffusion et la Radio Mobile. Pour avoir une réponse

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subjective, à notre problématique: « comment peut-on mettre en place un Système de Transmission par FH ?» la suite de cette étude constituera à rendre conforme cette hypothèse de travail. Pour élaborer ce travail, nous avons utilisé la méthode descriptive ayant consisté à décrire les équipements hertziens qui seront installés dans un site E quelconque et la méthode déductive qui consisté à mettre en place cette liaison, aussi la technique documentaire a facilité la rédaction de ce mémoire. Ce travail s’articule autour de trois parties subdivisées en chapitres. D’abord, la première partie intitulée Cadres théorique et Méthodologique comportera deux chapitres que seront: le cadre théorique et le cadre Méthodologique. Ensuite La deuxième partie nommée Généralité sur la Transmission sera divisée en deux chapitres : la Transmission de l’Information et les liaisons de Transmission par FH. Enfin l’Etude de Cas et de mise en œuvre comme dernier partie subdivisé en chapitre dont on parlera de l’Ingénierie de concept de liaison par FH et la Mise en œuvre. Notre travail sera achevé par une conclusion générale qui va résumer nos objectifs et les limites de notre réalisation tout en évoquant les améliorations envisageables

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PREMIERE PARTIE : CADRES THEORIQUE ET METHODOLOGIQUE

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Dans cette première partie intitulée cadre théorique et méthodologique, il s’agit de placer notre sujet dans son contexte théorique et ensuite de définir la méthodologie de l’étude. Elle est subdivisée en deux chapitres : 

le premier présent les différentes perspectives théoriques ;



le deuxième fera le point sur le cadre méthodologique.

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Chapitre 1 : Cadre Théorique Dans ce chapitre nous allons concevoir la problématique puis les objectifs de recherche ensuite l’hypothèse de recherche et enfin on définira les mots clés du sujet.

1.1. Problématique Les systèmes radio sont des supports de transmission qui utilisent la propagation des ondes radio électriques pour véhiculer les Informations d'un point à un autre, on les appelle généralement Faisceaux Hertziens [3]. Du fait de l'absence de tout support physique entre les stations, les faisceaux hertziens peuvent surmonter plus facilement des difficultés des parcours et franchir des obstacles naturels tels que : étendues d’eau, terrains montagneux, terrains fortement brisés etc. Etant support de transmission, les faisceaux hertziens permettent de relier deux sites géographiques fixes. Dans notre cas, le problème qui se pose est de savoir comment concevoir une liaison de transmission par faisceaux hertziens. L’intérêt principal des liaisons hertziennes est qu’elles ne nécessitent pas de support physique entre l’émetteur et le récepteur de l’information. C’est le moyen de communication idéal pour les liaisons avec les objets mobiles: piétons, automobiles, bateaux, trains, avions, fusées, ici le problème consiste alors à déterminer le type et la configuration de l´équipement à disposer à chaque emplacement pour minimiser les coûts tout en respectant les contraintes du réseau. Il faut aussi déterminer la topologie qui correspond le mieux au réseau et déterminer le type et le nombre des liens nécessaires pour satisfaire la demande sans cesse en augmentation. Il faut aussi se demander :  Dans quel cas les faisceaux hertziens sont-ils utilisés ?  Quels sont les différents éléments à prendre en compte pour la mise en place d’un lien FH ?  Quels sont les problèmes engendrés par les phénomènes naturels dans ces types de liaison ?  Quels sont les critères qui permettent de définir les équipements à utiliser ? C’est à travers ces questions qu’on va envisager tout au long de ce modeste travail d’apporter des éclaircissements.

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1.2. Les Objectifs de Recherche 1.2.1. Objectif principal L’objectif principal de notre Recherche est de faire une étude détaillée et de mettre en place une Liaison de Transmission de l’Information par Faisceaux Hertziens dans une Zone donnée.

1.2.2. Objectif Spécifiques De façons plus spécifique, nous avons jugé opportun de : Donner une explication claire du terme « Liaisons par FH » ; Donner les avantages et les inconvénients ; Définir les Modes d’Exploitations et les Modes de Transmissions à utiliser pour pouvoir diffuser une Information sans fil ; Expliquer la mise en place du Système de Transmission par FH avec les outils nécessaire ; Faire la comparaison pour régler certaines concurrences entre le Support FH.

1.3. Hypothèses de recherches Notre but étant de mettre en place une liaison de transmission par faisceaux hertziens, nous pouvons formuler notre hypothèse de recherche comme suit : la conception de lien par FH pourrait-elle répondre aux attentes les plus exigeantes des entreprises. Cette hypothèse générale est assez globalisante. Elle demande donc à être spécifier à travers les hypothèses sous-jacentes que sont :  L’étude des phénomènes de transmission pourrait apporter une vision plus claire avant la conception de lien par FH ;  Le respect des différentes étapes avant la mise en œuvre donnerait un résultat qui correspondrait à nos attentes. Ces hypothèses orienteront nos recherches durant l’élaboration de ce mémoire. Cependant voyons les critères qui donnent à notre sujet toute sa pertinence.

1.3.1. Hypothèse principale Pour avoir une réponse subjective, à notre problématique « Quels sont les moyens et comment exploiter pour la mise en œuvre d’une telle solution ? » la suite de cette étude constituera à rendre conforme cette hypothèse de recherche.

1.4. Définition des mots clef "Tout raisonnement, toute hypothèse, nécessitent l'utilisation de concepts: représentation mentale, générale et abstraite des objets étudiés. Le concept suppose un degré de précision et

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de clarification supérieure à la notion, qui désigne une image mentale assez floue". A ce titre, la complexité des phénomènes démographiques amène les sciences sociales, notamment la démographie à utiliser, le nombre de concepts, souvent mal définis, ambigus, susceptibles de plusieurs acceptions (non univoques). Ainsi nous avons essayés de donner la définition de quelques concepts ci-après : Etude : se définie comme la phase initial de la création ou de la mise en œuvre de quelque chose. Mise en place : La mise en place peut se définir comme étant une action de placer ou de réaliser quelque chose. Dans le cadre de notre travail nous définissons la mise en place comme une action de mettre en place quelque chose donc d’installer et de configurer. Liaison de Transmission : Une Liaison de Transmission est définie comme étant un support ou un moyen pour véhiculer l’information dès son lieu de production jusqu’à sa destination. FH : Faisceaux Hertzien, est un système de transmission numérique ou analogique, entre deux points fixes par ondes électromagnétique de l'espace.

Ce premier chapitre nous a permis de comprendre un ensemble de questions soulevées par notre étude. A présent, nous allons étudier le cadre méthodologique de notre sujet.

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Chapitre 2 : Cadre Méthodologique Après avoir répondu au pourquoi de notre étude dans le premier chapitre, Nous allons maintenant, grâce à la phase de recherche de ce travail, essayer de comprendre comment ce chapitre comportera les parties suivantes : cadre d’étude, délimitation du cadre d’étude, techniques de recherche, observation ou échantillonnage, difficultés rencontrées.

2.1. Le cadre de l’étude Dans le cadre de notre étude, nous ferons une représentation globale de la technologie de Transmission de l’Information par voie Hertzien au sein des deux sites. Les solutions de Transmissions de Haut débit dépendent de l'activité des deux sites.

2.1.1. Délimitation du champ d’étude L’étude de ce présent mémoire sera axée sur la conception de lien hertzien et l’étude préalable de sa mise en œuvre. Nous montrerons également les domaines d’utilisation de ces types de liaison. En effet nous étudierons les caractéristiques de la transmission en général avant de faire le point sur les liaisons de transmission par faisceaux hertziens. Nous essayerons par la suite de donner l’ensemble des phases de préparation nécessaires à l’établissement de notre lien FH avant de mettre en œuvre la dite liaison. La délimitation du champ d'étude ainsi présenté, nous allons maintenant exposer les instruments qui ont servi à la collecte des informations pour l’élaboration de notre document.

2.2. Les techniques de recherche Par techniques de recherches, il faut entendre « les moyens par lesquels le chercheur passe pour récolter les données indispensables à l'élaboration de son travail scientifique » [4]. Ainsi, nous avions recouru à la technique documentaire.

2.2.1. Technique de documentaire La technique documentaire est celle qui est orienté vers une fouille systématique de tout ce qui est en rapport avec le domaine de la recherche. Pour pouvoir réaliser ce travail nous avons recouru à la documentation bibliographique et « webographie » pour s’inspirer de ce qui est déjà fait pour en faire autant. Nous verrons en fin de document un extrait des références des livres et liens internet que nous avons pu exploiter tout au long de ce travail de recherche.

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2.3. Les Difficultés Rencontrées Comme dans toute étude, notre présent travail ne fait pas exception de confronter certaines difficultés. Nous avons rencontré pas mal de difficultés depuis la phase de recherche documentaire jusqu`à la fin de l’étude. Cependant, nous rencontrions quelques litiges étendus liés aux décodages, puis lié au financement car il n’est pas sans savoir que le cycle de Licence nécessite des frais financiers considérables. Il est évident que les difficultés font partie des études. Ce qui fait que nous n’avons pas résolu tous les imprévus mais nous ne faisions que les déplacés. Enfin, Le principal problème rencontré lors de la réalisation de cette recherche, fut la difficulté pour recueillir des informations auprès des personnes référents, non pas par leur manque de motivation et d’intérêt mais par leur manque de temps et de disponibilité, mais aussi nous avons éprouvé d’énormes difficultés à trouver un document qui puisse réunir tous les thèmes développés au cours de ce mémoire. En plus par défaut de moyens, nous n’avons pu effectuer aucun travail sur le terrain, ce qui a été une limite que nous avons essayé de contourner avec l’ensemble des informations recueillies pour l’élaboration de ce mémoire.

Ce chapitre nous a permis de déceler la méthodologie à appliquer pour la rédaction de ce mémoire ainsi que les techniques d’investigation à adopter. Cependant la deuxième partie fera le point sur les phénomènes de transmission d’information.

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DEUXIEME PARTIE : GENERALITE SUR LA TRANSMISSION

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Un réseau est un ensemble d’ordinateurs et de périphériques reliés les uns aux autres dans le but d’échanger des données. Avant de nous lancer dans l’installation d’un réseau et ses principes de fonctionnement, pensons un moment aux processus de communication des données et aux types de signaux qui permettent aux équipements d’émettre et de recevoir des données. Dans cette partie, nous allons présenter certains des termes et techniques utilisés dans la transmission de données sur différents types de réseaux. Pour cela nous traiterons les généralités sur la transmission des données, celle-ci sera complétée par l’étude des supports de transmissions et de leurs caractéristiques, et des adaptations que doivent subir les blocs de bits émis à une extrémité de la voie pour être acheminés et reconnus à l’autre extrémité et enfin nous montrerons l’importance des liaisons de transmission par faisceaux hertziens et ses différentes cas d’utilisation. Encore faut-il que cette transmission soit fiable et que l’interprétation des bits puisse se faire correctement.

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Chapitre 3 : Transmission de l’Information 3.1. Introduction La transmission d'Information est l'échange des Données 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 ou informatiques. Essayons dans ce chapitre de présenter les principales caractéristiques de la transmission de l’information ainsi que les médias de transmission.

3.2. Principe de Transmission de l’Information  Information On appelle information tout type de fait qui suscite l'intérêt de l'individu qui la perçoit. Elle peut être constituée d'un ensemble de signaux, d'écrits, d'images, de sons, etc.

 Chaines de Transmission Une chaîne de transmission est l'ensemble des dispositifs permettant le transport d'une information sur des distances souvent importantes. Une chaîne de transmission comprend trois éléments essentiels:  une source  un canal de transmission  un destinataire

Figure 3. 1: Conversation téléphonique

3.3. Types de Transmission La transmission d'Information sans fil a été mise en œuvre par l'utilisation des ondes électromagnétiques. On distingue : Les ondes (data): constituant les langages machines, la représentation des symboles se fait par bits.

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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 où on transmet les images mobiles où fixe comme la vidéo et les photos.

3.4. Modes exploitation Le transfert d'information entre deux systèmes quelconques peut s'effectuer en fonction des besoins et des caractéristiques des éléments, suivants trois modes d'exploitation de la liaison :

3.4.1. Liaison Simplex Supposons, un système A qui est un système émetteur, le système B un système récepteur, on appelle liaison simplex, quand les données sont transmises dans un seul sens. L'exploitation en mode unidirectionnel est justifiée pour les systèmes dont le récepteur n'a jamais besoin d'émettre à l’exemple d’une liaison radio ou télévision.

Figure 3. 2: Liaison Simplex

3.4.2. Liaison Semi-Duplex (Half-Duplex) Une liaison semi-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 utilisé lorsque le support physique est commun aux deux sens de transmission comme le 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.

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Figure 3. 3:Liaison semi-Duplex

3.4.3. Liaison Duplex (Full Duplex) On appelle liaison duplex, lorsque les Donnés peuvent être reçues ou émissent simultanément dans les deux sens. L’exploitation est en mode Bidirectionnel simultanément. À chaque sens de Transmission correspondant un canal de communication propre lorsque le support physique est commun aux deux sens de transmission. Chaque canal est bien défini sur une Bande de fréquence spécifique.

Figure 3. 4: Liaison Duplex

3.5. Modulation et Codage 3. 5.1. Modulation La modulation est une étape dans la communication d'une information entre deux utilisateurs.

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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 doit être adapté d'une part au signal (dans ce cas numérique, aux performances demandées (taux d'erreur) et aux caractéristiques de la ligne.

3.5.1.1. 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.

3.5.1.2. 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.

Figure 3. 5:Système de modulation

3.5.1.3. 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 [5].

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Figure 3. 6: Multiplexage

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

 Modulation d'amplitude La modulation d'amplitude issue directement de la multiplication de l'onde porteuse par le signal (DSB 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 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 utiliser 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.

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Figure 3. 7: Un signal audio modulé en AM

 La Modulation de Fréquence Permet de restituer la composante continue du signal, elle est utilisée en radiodiffusion hautefidélité (Bande FM) en diffusion de télévision par satellite, et en transmission analogique d'images (radio facsimile, SSTV).

Figure 3. 8: Modulation de Fréquence

 La modulation de phase

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Est utilisée en radiotéléphonie VHF et UHF. 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.

Figure 3. 9: Modulation de Phase

3.5.2. Codage On appelle transmission en bande de base (base band), utilisée de la plupart des réseaux locaux, le procédé qui consiste à transmettre directement les signaux numériques sur le support de transmission. Le Codeur en bande de base a essentiellement pour objet : De transformer le signal numérique en un autre, afin que le spectre du nouveau signal soit mieux adapté aux caractéristiques du support de transmission (de bande passante en particulier) De maintenir la synchronisation entre l’émetteur et le récepteur. Un tel procédé est simple et non coûteux, mais demande des supports de transmission à grande bande passante. On appelle codage, l’opération qui fait correspondre à chaque caractère une représentation binaire. Différents codages sont utilisés pour transmettre les données en bande de base :

 Codage NRZ (Non-Retour à Zéro) Il consiste tout simplement à transformer les ‘0’ binaires en {-X} et les ‘1’ binaires en {+X}. On obtient ainsi un codage bipolaire dans lequel le signal n’est jamais nul.

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Figure 3. 10: Codage NRZ Un tel codage est mal adapté à un canal de transmission car sa puissance maximale est concentrée au voisinage des basses fréquences. De plus, de sérieux problèmes de synchronisation des horloges sont à redouter, puisque le signal sera constant pour une longue suite de bits identiques.

 Codage Manchester et codage Manchester différentiel Le principe de ce codage est de diviser la période de transmission de bits T en deux intervalles égaux, ainsi chaque période de transmission comporte une transition en son milieu, ce qui facilite la synchronisation entre l’émetteur et le récepteur et le spectre du signal est décalé vers les hautes fréquences par rapport au signal NRZ, mais il s’étale sur une bande double du codage précédent. Le codage Manchester ou sa version Manchester différentiel est donc bien adapté à la transmission sur un canal à large bande passante et il est utilisé dans la plupart des réseaux locaux et notamment dans les réseaux Ethernet.

 Codage Manchester Avec le codage Manchester (appelé aussi le codage biphasé), c’est le point où le signal change qui représente la valeur de bit transmis. Un ‘ 0 ‘ binaire est représenté par une tension allant de bas en haut, tandis que le ‘ 1 ‘ binaire est représenté par une tension allant du haut en bas.

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Figure 3. 11: Codage Manchester

 Codage Manchester différentiel Le codage Manchester différentiel tient compte du bit précédent, comme illustre la figure 3.12. Un ‘ 0 ‘ binaire est représenté par un changement de tension au début de la transmission, et le ‘ 1 ‘ binaire est représenté par l’absence de changement de tension au début de la transmission.

Figure 3. 12: Codage Manchester différentiel

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3.6.

Supports de Transmissions

La partie de la chaine de télécommunication que nous avons désignée de façon générale par canal de transmission représente le milieu physique dans lequel le signal émis se propage et arrive au récepteur. La nature physique de ce signal est une onde électromagnétique avec des fréquences allant de 3 kHz jusqu’à 300 GHz, ou optique avec des fréquences de l’ordre de 1014 Hz. En électromagnétisme aussi bien qu’en optique, il y a deux façons selon lesquelles le signal se propage : la propagation libre et la propagation guidée [6].

3.6.1. Canal de Transmission 3.6.1.1. Définition Le canal de transmission est une abstraction du support ou milieu de transmission (rayonnement en espace libre qu’on appelle onde Hertzienne, ligne de transmission, fibre optique, etc…).On appelle aussi canal de transmission tout milieu physique servant du support au transfert de l'information entre deux points distants, une source et une cible.

Figure 3. 13: Schéma de base d'un système de communication 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 :

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1

𝐹𝑠 = 𝑇𝑠 En Baud(Bd).

(Equation 3. 1)

Fs : représente la vitesse de variation des paramètres des signaux. Pour un message constitué d'une suite de bits espacés d'un temps Tb, on appelle fréquence des bits(ou débit binaire) Noté Fb (ou D) la quantité : 𝐹𝑏 = 1/𝑇𝑏 (bit/s). (Equation 3. 2) 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).

(Equation 3. 3)

3.6.1.2. 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.

3.6.2. Transmission par Ligne 3.6.2.1. Définition L’émetteur est matériellement connecté à un support, tel qu’un câble, qui va transporter l’onde émise jusqu’au récepteur. Les supports de transmission Guidés les plus utilisés sont : la ligne bifilaire, le câble coaxial, et la fibre optique [7]. À l’exemple d’un Câble téléphonique aérien à paires symétrique, câble téléphonique à fibres optiques, câbles informatiques à paires torsadées, câble TV à paire coaxiale.

3.6.2.2. Câbles à paire torsadés Dans sa forme la plus simple, le câble à paire est constitué de deux brins de cuivre entrelacés en torsade et recouverts d'isolants. On distingue généralement deux types de paires torsadées : les paires blindées ; les paires non blindées.

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Figure 3. 14: Ligne Bifilaire

3.6.2.3. Câble Coaxiale Le câble coaxial (en anglais coaxial câble) a longtemps été le câblage de prédilection, pour la simple raison qu'il est peu coûteux et facilement manipulable (poids, flexibilité, ...). Un câble coaxial est constitué d'une partie centrale (appelée âme), c'est-à-dire un fil de cuivre, enveloppé dans un isolant, puis d'un blindage métallique tressé et enfin d'une gaine extérieure.

Figure 3. 15: Câble coaxiale  Les fuites par radiations sont énormément réduites.  Le câble coaxial est utilisé pour des fréquences allant jusqu'à 1 GHz.  Il existe deux standards d’impédance caractéristique : 50Ω et 75Ω. Le câble coaxial est énormément utilisé en télécommunication. On a surement reconnu que c’est un câble coaxial qui relie notre antenne parabolique à notre démo TV.

3.6.2.4. La Fibre Optique Une Fibre Optique(F.O) est constituée d'un cylindre de verre très mince (2à100um) appelé cœur, entouré d'une gaine également de verre appelée gaine optique. Le tout est entouré d'une gaine extérieure de protection et d'un renfort de rigidification.

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Le câblage optique est particulièrement adapté à la liaison de longue distance et possédant de nombreux avantages :

Figure 3. 16: La Fibre Optique

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

3.6.3.1. L’atmosphère C'est un milieu que l'on divise habituellement en quatre zones : La troposphère (altitude inférieur 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.

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3.6.3.2. Modes de propagation en fonction de la Fréquence  Entre 100khz 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.

Tableau 3. 1:Comparatif des supports de transmission Type de

Distance

câble Paire

Faible (1 km)

Facilité

Immunité au

Ordre du

d’installation

bruit

débit

Très grande

Faible

10

torsadée Câble

Mégabits/s Moyenne (10 km)

Grande

Moyenne

Coaxial Fibre

Mégabits/s Très grande ()

Très grande

Excellente

optique FH

100

500 Mégabits/s

Très grande (50 km)

Grande

Moyenne

155 Mégabits/s

Nous avons défini dans ce chapitre les grandes lignes de transmissions et développé la transmission. Passons maintenant sur Les liaisons de Transmission par Faisceaux Hertzienne objet de notre travail.

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Chapitre 4 : Liaison de Transmission par Faisceaux Hertzienne 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 Emetteur 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.  Deux fils métalliques mis en parallèle : ligne aérienne  Deux fils métalliques isolés et toronnés : paires symétriques  Deux conducteurs concentriques : paires coaxiales  Un tube métallique : guide d'onde  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.

4.1. Definition Les systèmes radio sont des supports de transmission qui utilisent la propagation des ondes radio électriques pour véhiculer les informations d'un point à un autre, on les appelle généralement Faisceaux Hertzien. Dont un Faisceau Hertzien est un système de transmission numérique ou analogique, entre deux points fixes par ondes électromagnétique de l'espace [8]. Un Faisceau Hertzien est aussi un système de transmission des signaux, aujourd'hui principalement numérique monodirectionnelle ou bilatérale et généralement permanente, entre deux sites géographiques fixes. Le terme Hertzien indique que la transmission fait appel aux ondes radioélectriques et plus particulièrement aux hyperfréquences comprises entre 2 et 40 GHz. (Gamme des micros ondes), focalisées et concentrées grâce à des antennes directrices.

4.2. Structure de FH (Faisceaux Hertzien) Une liaison hertzienne comprend deux antennes, un émetteur et un récepteur reliés aux antennes par des guides d’ondes [9]. Les Faisceaux Hertziens utilisent la modulation de fréquence. En plus de l’émetteur et du récepteur une liaison comprend donc un modulateur et un démodulateur.

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Les Faisceaux Hertziens emploient des antennes très directives et ne doivent pas être occultés par un quelconque obstacle car les hyperfréquences ne se propagent correctement qu’en visibilité directe.

Figure 4. 1: Principe d'une Liaison Hertzienne entre l'émetteur et le récepteur La distance maximale entre deux antennes successives est d’environ 50 km (faisceau hertzien de visibilité directe). Au-delà, il est nécessaire d’introduire sur la liaison une station relais. Celle-ci ne comporte aucun équipement de modulation puisqu’en ce point il n’est pas utile de récupérer le signal multiplex, elle effectue simplement un travail de régénération.

Figure 4. 2: Liaison Hertzienne avec Station Relais Les Faisceaux Hertziens à grande capacité utilisent les hyperfréquences au-delà de 2 GHz. Dans la pratique, on parle souvent de bande SHF bien que celle-ci ne commence par définition qu’à 3 GHz. Les ondes de fréquences élevées ont des propriétés proches de celles de la lumière, elles se propagent en ligne droite et ne contournent pas les obstacles.

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Figure 4. 3: Propagation en ligne Droite

4.3. Caractéristiques  Domaine d’utilisation : Un faisceau hertzien permet de transmettre des signaux d'information (téléphonie, télévision, radio etc.) d'un point à un autre (cas d’une liaison point à point) [10]. Ce type de liaison est utilisé :  En réseaux d’infrastructure 

Téléphonie mobile ;



Diffusion de programme télévision ou radio.

 En réseaux de desserte 

Liaisons BTS - BSC en GSM ;



Boucle Locale Radio (BLR).

Il est aussi utilisé sur de :  Moyennes et grandes distances, environs 50 km en liaison directe (cas d’une infrastructure téléphonique), avec éventuelle nécessité de station relais qui peut être 

passive (simple réflecteur) quand le relief est important ;



active, dans ce cas le signal recueilli est remis en forme, amplifié, puis retransmis.

 Courtes distances (liaisons "à vue directe") : 

Infrastructure GSM ;



LS (Liaisons Spécialisées).

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 Débit théorique : Jusqu’à 155 Mbits/s et plus.  Bandes de fréquence : De 2 GHz à 40 GHz.  Portée : A débit donné, la portée se réduit lorsque la fréquence du faisceau hertzien augmente. En général, les bandes de fréquences de 23 et 38 GHz sont utilisées pour des liaisons courtes distances (4 ou 5 km). Les bandes de fréquences de 4 et 13 GHz permettent d'atteindre des portées de quelques dizaines de kilomètres, voire 50 km en utilisant des antennes de grands diamètres

4.4. Avantages et inconvenient 4.4.1. Avantages  Installation facile et rapide ;  Faible interférence comparée aux réseaux hertziens classiques ;  Débits élevés ;  Matériel flexible et évolutif.

4.4.2. Inconvénients  Liaison sensible aux hydrométéores, notamment lors de fortes pluies;  Exploitation sous licences, sur certaines fréquences ;  Coûts des licences ;  Distance/Débits.

4.5. Fonctionnement 4.5.1. En émission Le signal multiplex est appliqué en bande de base à l’entrée d’un modulateur. Le modulateur délivre une porteuse modulée en fréquence : c’est la fréquence intermédiaire. L’émetteur la transpose en fréquence d’émission dans la gamme des hyperfréquences qui sont généralement des supers hautes fréquences (SHF). L’émetteur a un rôle de transposition de fréquence et d’amplification [9,10].

4.5.2. En réception Le récepteur transpose le signal reçu dans la gamme des hyperfréquences en Fréquence intermédiaire. Le démodulateur restitue ensuite la bande de base.

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4.5.3. La station relais Aux très hautes fréquences utilisées par les faisceaux hertziens, les ondes radioélectriques ne contournent pas les obstacles terrestres. L’installation d’un relais s’impose lorsque la propagation est masquée par un obstacle. Lorsque la distance entre deux stations terminales est trop importante, la puissance à la réception devient trop faible. Un ou plusieurs relais sont implantés.

Figure 4. 4: Liaison Hertzienne avec Implantation de plusieurs Relais Le relais reçoit, amplifie et réémet l’onde hertzienne vers l’antenne suivante. Il comporte un émetteur et un récepteur pour chaque sens de transmission. Qu’ils soient en station relais ou en station terminale, les éléments constitutifs de l’émetteur et du récepteur sont identiques. L’amplification au niveau des relais se fait en fréquence intermédiaire. En station relais, l’information est reçue puis réémise par deux (02) antennes proches l’une de l’autre. Une partie de l’onde émise est captée par l’antenne voisine. Pour éviter le brouillage du récepteur local, le relais effectue une transposition de fréquence.

4.6. Problèmes de propagation des ondes radioélectriques 4.6.1. Les Hydrométéores Ce sont les précipitations qui donnent l’atténuation la plus importante en liaison FH (Faisceau Hertzien). Cette atténuation est due aux pertes par effet Joule et par la diffraction à la surface des gouttes. Les ondes en polarisation horizontale sont plus atténuées que les polarisations verticales, ceci est dû à l’aplatissement des gouttes par la résistance de l’air.

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 Atténuation par les gaz atmosphériques Ces atténuations sont dues essentiellement à l’absorption moléculaire de l’oxygène et de la vapeur d’eau. Elles sont représentées par des mesures relevées dans les basses couches de l’atmosphère [11,12]. L’oxygène présente un pic d’atténuation à 60 GHz (15 dB/km). La vapeur d’eau a plusieurs bandes d’absorption à 22 GHz (0.2 dB/km), 183 GHz (30 dB/km). Dans le cas d’un trajet horizontal ou d’un trajet légèrement incliné proche du sol, il existe toujours un certain taux d’affaiblissement du à l’absorption par l’oxygène et par la vapeur d’eau et on doit tenir compte dans le calcul de l’affaiblissement de propagation total aux fréquences supérieures à 10 GHz environ. L'affaiblissement du long d'un trajet de longueur d (km) est donné par :

Aa = γa d

(dB) (Equation 4. 1)

4.6.2. Réflexion Lorsqu’un rayon rencontre une surface de séparation très nette entre deux indices trop différents, il n’y a pas pénétration par réfraction mais réflexion sur la surface de séparation. L’angle de réflexion est égal à l’angle d’incidence. Ce phénomène a lieu lorsqu’un rayon rencontre la terre ou l’eau, mais aussi dans les cas limites de la réfraction sur les couches atmosphériques. Si l’angle d’incidence augmente encore, il ne peut plus y avoir pénétration : le rayon est réfléchi. On dit alors qu’il y a réflexion totale.

Figure 4. 5: Réflexion Totale

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4.6.3. La réfraction L’établissement d’un projet de Faisceaux Hertziens nécessite la connaissance de la valeur moyenne et des variations possibles de la courbure 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. Par définition, la réfraction est le changement de trajectoire de l’onde émise. Dans l’atmosphère un rayon traverse des milieux différents par leurs caractéristiques physiques. Ces caractéristiques déterminent l’indice de réfraction du milieu « n ». n varie au cours du temps et dans l’espace. Cette variation se fait essentiellement avec l’altitude et les conditions météorologiques. La réfraction obéit aux lois de Descartes et se définit comme étant le changement de direction d’un rayon au passage d’un milieu d’indice n1 à un milieu d’indice n2.

Figure 4. 6: Loi de DECARTES Les angles de réfraction ꝋ1 et ꝋ2 sont liés par la relation de Descartes : 𝑛1 𝑠𝑖𝑛ꝋ𝟏 = 𝑛2 𝑠𝑖𝑛 ꝋ2

(Equation 4. 2)

Si n2 est inférieur à n1, le rayon s’écarte de la normale.

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4.6.4. La diffraction Sur le plan économique, on a intérêt à ce que les antennes soient les plus bas possibles, donc à ce que le rayon passe très près du sol. Il faut donc trouver une règle donnant le dégagement minimum nécessaire sur un bond hertzien pour que la diffraction du rayon sur les obstacles éventuels soit négligeable. Par définition, la diffraction est le contournement d’un obstacle par l’onde émise. C’est un phénomène par lequel les rayons lumineux issus d'une source ponctuelle sont déviés de leur trajectoire rectiligne lorsqu'ils rasent les bords d'un obstacle opaque. Phénomène d'optique affectant l'observation d'une image à travers un instrument et dû au caractère ondulatoire de la lumière.

4.6.5. Effet Fading (Evanouissements) Le Fading est un phénomène essentiellement perceptible lors des communications à longue distance. Il s’explique par le fait que le chemin suivi par la transmission radio n’est pas unique et lorsqu’une transmission ponctuelle emprunte plusieurs voies, le point de réception reçoit non plus une émission mais plusieurs. Lorsque deux ondes issues d'un même émetteur et ayant parcouru des trajets différents parviennent sur une antenne de réception, les signaux électriques produits s'ajoutent. Le signal résultant a une amplitude qui dépend de l'amplitude de chacun des signaux reçus mais aussi du déphasage de l'un par rapport à l'autre :  signaux en phase : le signal résultant est la somme des deux signaux ;  signaux en opposition de phase : l'amplitude du signal résultant est égale à la différence des deux signaux ;  déphasage variable : l'amplitude du signal varie en fonction du déphasage. Le déphasage dépend de la différence de trajet entre les deux ondes, due par exemple au fait que l'une des deux a été réfléchie sur une couche haute de l'ionosphère. Mais comme la hauteur des couches ionisées varie en fonction de l'activité solaire, l'amplitude du signal reçu va varier avec une fréquence de l'ordre de quelques hertz : c'est le fading. Cet effet de fading va augmenter avec les multipath car les réflexions secondaires vont bien sur augmenter les pertes de qualité.

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4.7. Caractéristiques des bandes de fréquences Traditionnellement, on considère que les bandes de fréquences inférieures à 10 GHz environ se prêtent bien à la transmission à longue portée dans les systèmes à grande capacité. Il s’agit ici de systèmes comportant un grand nombre de bonds, dont la longueur est comprise typiquement entre 40 et 50 km. Dans de nombreuses zones climatiques, la pluie provoque, au-dessus de 10 GHz, un affaiblissement qui compromet gravement la transmission sur un bond de grande longueur; c’est la raison pour laquelle on a principalement, dans les bandes de fréquences élevées, des bonds courts (longueur inférieure à 30 km, pouvant s’abaisser jusqu’à quelques kilomètres seulement). Au-dessus de 10 GHz, on dispose d’une plus grande largeur de spectre, pouvant être mise en œuvre à un coût moindre ; pour cette raison, on utilise en général des méthodes de modulation qui sont moins économiques en spectre. Les fréquences les plus élevées ont une portée plus limitée et sont susceptibles d’une plus grande atténuation en présence des objets environnants. D'autres facteurs comme la disponibilité de la bande, les risques d’interférences et même le coût (qui dépend de la fréquence, de la largeur de bande et aussi du nombre de bonds) peuvent aussi intervenir dans le processus de décision. [12] Nous allons voir quelques bandes de fréquences ainsi que leurs propriétés sont listées Ci-dessous : Tableau 4. 1:Quelques bandes de Fréquences et leurs caractéristiques: Bandes de fréquences

Portée

Puissance émission

Diamètre des

(max)

antennes (m)

2 GHz

60 km

30 dBm

1.2 – 3

4 – 11GHz

40 km

28 dBm

1.2 – 3

18 GHz

20 km

17 dBm

0.6 – 1.2

23 GHz

10 km

17 dBm

0.6 – 1.2

38 GHz

5 km

14 dBm

0.4

4.7.1. Plan de fréquences : Exemple de la bande des 7 GHz Le support radioélectrique utilisé est commun à tout le monde. Les bandes de fréquence représentent donc une ressource rare et leur utilisation est donc réglementée par des organismes officiels nationaux et internationaux. Dans le cas d'un réseau composé de plusieurs bonds ou

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liaisons proches géographiquement, des problèmes d'interférences peuvent apparaitre affectant la qualité de transmission. La définition d'un bon plan d'attribution de fréquence (et de polarisation) doit permettre de diminuer les perturbations tout en optimisant l'utilisation de la ressource spectrale. A titre d’exemple l’UIT recommande que la disposition préférée des canaux radioélectriques, pour plusieurs systèmes Hertziens fixes fonctionnant dans la bande des 7 GHz, soit obtenue comme suit : Soit f0 la fréquence centrale de la bande de fréquences occupée (MHz) ; fn la fréquence centrale d'un canal radioélectrique dans la moitié inférieure de cette bande (MHz) ;

f’n la fréquence centrale d'un canal radioélectrique dans la moitié supérieure de cette bande (MHz);  les fréquences en MHz de chaque canal avec un espacement entre canaux de 7 MHz s'expriment alors par les relations suivantes : Moitié inférieure de la bande :

fn = f0 – 154 + 7*n

Moitié supérieure de la bande :

f’n = f0 + 7 + 7*n

(Equation 4. 3) (Equation 4. 4)

Où n= 1,2,…,20

Figure 4. 7: Disposition de canaux à 7 MHZ  Les fréquences en MHz de chaque canal avec un espacement entre canaux de 14 MHz s'expriment alors par les relations suivantes :

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Moitié inférieure de la bande :

fn = f0 – 157,5 + 14*n

Moitié supérieure de la bande : f’n = f0 + 3,5 + 14*n

(Equation 4. 5) (Equation 4. 6)

Figure 4. 8: Disposition de canaux à 14 MHZ Les fréquences en MHz de chaque canal avec un espacement entre canaux de 28 MHz s'expriment alors par les relations suivantes : Moitié inférieure de la bande :

fn = f0 – 248,5 + 28*n

Moitié supérieure de la bande : f’n = f0 + 3,5 + 28*n

(Equation 4. 7) (Equation 4. 8)

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Figure 4. 9: Disposition des canaux à 28 MHZ L’UIT recommande que, pour les connexions internationales entre Administrations, la valeur de fréquence centrale soit de préférence: f0 = 7575 MHz pour la bande de 7425 à 7725 MHz. Cependant d’autres valeurs de fréquences centrales peuvent être utilisées dans certaines zones géographiques après accord entre les administrations intéressées, par exemple: f0 = 7275 MHz pour la bande 7125-7425 MHz, f0 = 7400 MHz pour la bande 7250-7550 MHz ou bien f0 = 7700 MHz pour la bande 7550-7850 MHz. La disposition des canaux radioélectriques et le choix de la polarisation des antennes doivent être convenus entre les administrations intéressées et il convient de tenir compte des canaux extrêmes qui pourraient dépasser les limites de la bande.  Les principales utilités du plan de fréquence 

Un plan de fréquences se détermine pour des liens FH dans la même bande de fréquence ;



Un grand nombre d'utilisateurs (ou de liaisons) pour une ressource rare : il est nécessaire de planifier l'utilisation des fréquences ;



Il consiste au choix des canaux d’émission/réception et des propriétés de chaque liaison du réseau ;



Le but est de minimiser les interférences et de garantir un bon fonctionnement de l’ensemble ;

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

De façon générale, on essaie de réutiliser au maximum les canaux afin de se garder un degré de liberté par la suite.

Exemples de plan de fréquences Quelques tableaux illustratifs de la Bande de 7 GHz avec des plans à 7, 14 et 28 MHz Tableau 4. 2:Exemple de plan de fréquences; bandes des 7 GHz / Plan à 7 MHZ Numéro de

Fréquence de la demi-bande

Fréquence de la demi-bande

Canal

basse fn (MHz)

haute f’n (MHz)

1

7428

7589

2

7435

7596

3

7442

7603

4

7449

7610

5

7456

7617

6

7463

7624

7

7470

7631

8

7477

7638

9

7484

7645

10

7491

7652

11

7498

7659

12

7505

7666

13

7512

7673

14

7519

7680

15

7526

7687

16

7533

7684

17

7540

7701

18

7547

7708

19

7554

7715

20

7561

7722

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Tableau 4. 3:Exemple de plan de Fréquences: Bandes des 7 GHz / Plan à 14 MHZ Numéro de

Fréquence de la demi-bande

Fréquence de la demi-bande

Canal

basse fn (MHz)

haute f’n (MHz)

1

7431.5

7592.5

2

7445.5

7606.5

3

7459.5

7620.5

4

7473.5

7634.5

5

7487.5

7648.5

6

7501.5

7662.5

7

7515.5

7676.5

8

7529.5

7690.5

9

7543.5

7704.5

10

7557.5

7718.5

Tableau 4. 4:Exemple de Fréquences: Bandes des 7 GHz / Plan à 28 MHZ Numéro de

Fréquence de la demi-bande

Fréquence de la demi-bande

Canal

basse fn (MHz)

haute f’n (MHz)

1

7442

7687

2

7470

7715

3

7498

7743

4

7526

7771

5

7554

7799

4.8. Les Antennes « Une antenne d’émission est un dispositif qui assure la transmission de l’énergie entre un émetteur et l’espace libre où cette énergie va se propager. Réciproquement, une antenne de réception est un dispositif qui assure la transmission de l’énergie d’une onde se propageant dans l’espace à un appareil récepteur » [Combes]

 Rôles Le rôle d’une antenne est de convertir l’énergie électrique d’un signal en énergie électromagnétique transportée par une onde électromagnétique (ou inversement).

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Figure 4. 10: Antennes Emettrices et Réceptrices

 Les Caractéristiques d’une antenne  Bande de fréquence d'utilisation La fréquence de résonance d'une antenne dépend d'abord de ses dimensions propres, mais aussi des éléments qui lui sont ajoutés. Par rapport à la fréquence de résonance centrale de l'antenne, on tolère un affaiblissement de 3 décibels, affaiblissement qui détermine la fréquence minimum et la fréquence maximum d'utilisation ; la différence entre ces deux fréquences correspond à la bande passante.

 Sa polarisation La polarisation d’une antenne est celle de l’onde électromagnétique qu’elle rayonne.

 Son gain Une antenne est un élément strictement passif qui n'amplifie pas le signal ! Son gain, par définition, représente la concentration de puissance dans une direction privilégiée par rapport à une antenne isotrope sans pertes. Le gain G d’une antenne est relatif et représente l’ouverture de l’antenne dans le plan horizontal et vertical à -3dBi et -10dBi. Le gain est donné par la formule : G =4π

𝑃(𝛳0,𝛷0) 𝑃𝐴

(Equation 4. 9)

G : le gain d’une antenne dans une direction(𝛳0, 𝛷0) ; P(θ,φ) : puissance rayonnée dans une direction donnée ; PA : la puissance que rayonnerait une antenne isotrope sans pertes.

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 Sa directivité La directivité D d'une antenne est le rapport entre la puissance rayonnée dans la direction principale de rayonnement (lobe principale) et la puissance qui serait rayonnée par une antenne Isotrope (rayonnement dans toutes les directions) consommant la même puissance fournie par l'émetteur. Cette antenne Isotrope est fictive car il n'existe pas d'antenne qui peut rayonner de manière uniforme dans toutes les directions. C'est pourquoi la directivité d'une antenne réelle est toujours supérieure à 1.

𝑫 = 𝒑𝒓/𝒑𝒓𝒊

(Equation 4. 10)

pr = puissance rayonnée par l’antenne pri = puissance rayonnée par l’antenne isotrope

 Son diagramme de rayonnement Il définit la façon dont l'antenne rayonne dans les différentes directions ; elles sont particulièrement importantes. Les liaisons de transmission de

Faisceaux Hertziens sont constituées par

des étapes

successives. Ses étapes sont marquée par les fonctionnements, les caractéristiques des bandes de fréquences et sur les propagations des ondes qui cause des obstacles et de voir comment faire l’ingénierie de ce type sur le réseau mobile. Isotrope : Il s’agit d’une antenne théorique rayonnant son énergie uniformément dans toutes les directions de l'espace. Omnidirectionnelle : Elle se caractérise par la faculté à rayonner de manière égale dans toutes les directions contenues dans un plan. Directive : Ce type d’antenne concentre l'énergie qu'elle rayonne dans une direction de l'espace

4.9. Equipements de transmission utilisée Pour mettre en place une liaison par faisceau hertzien, différents types d’équipements sont utilisés : les équipements utilisés en Indoor et ceux utilisés en OutDoor. On parle d’équipements utilisés en InDoor tout équipement se trouvant à l’intérieur d’un local et OutDoor tous ceux présents à l’extérieur c’est-à-dire à l’air libre.

4.9.1. Equipement utilisés en InDoor 

IDU (InDoor Unit) 40

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L'IDU (Indoor Unit) est l'équipement qui a pour fonction globale la modulation et la Démodulation du signal qu'il reçoit.

Figure 4. 11: Indoor Unit (IDU)

 Rack FH Le rack est un châssis vertical en acier constitué des trous sur lequel on fixe et installe d’autres équipements de transmission. Il vient en pièce détachée mais ce sera au concepteur de l’assembler afin qu’il soit tenu debout (verticalement).

Figure 4. 12: Rack FH

 TRU (Top Rack Unit) L'Unité Supérieure De Support (T.R.U.) rattaché au rack FH et positionné soit au top du rack, soit en dessous du rack est constitué d’un ensemble de disjoncteurs montés en série, qui permettront de connecter tous les équipements installés sur le rack, et nécessitant de l’énergie. Le TRU est lui-même alimenté par un courant continu en provenance du système d’alimentation, fonctionnant sur batterie ou via un groupe électrogène.

 Système d’alimentation 41

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Les systèmes d’alimentations servent à alimenter les BTS, les antennes, le TRU dans un réseau. Ainsi plusieurs sources d’alimentation peuvent être utilisées : Le courant en provenance du générateur électrique, les batteries, les groupes électrogènes ou même les panneaux solaires.

Figure 4. 13: Système d’alimentation des équipements de transmission

 Chassis MSS (Microwave Service Switch) C’est un support dans lequel se monte un ensemble de modules utilisés en transmission. Il a pour rôle d’interconnecter ces modules entre eux, de gérer les équipements et joue aussi le rôle de commutation.

 Câble MIC Le câble MIC est le support filaire de la liaison PCM (E1). Il est connecté d'une part, au BSC et d'autre part, connecté à l'IDU et à la BTS (Base Tranceiver Station) en passant par le DDF. Le câble MIC est formé de 48 fils conducteurs identifiés selon le plan de repérage des couleurs et traits.

4.9.2. Equipements utilisés en OutDoor  Tours ou pylônes Les tours utilisées ont une structure architecturale en acier. Elles sont utilisées pour établir des liens radios. Elles permettent la transmission des données grâce aux antennes installées sur elle.

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Figure 4. 14: Pylône portant les équipements de transmission

 ODU (OutDoor Unit) L'ODU est l'équipement greffé derrière une antenne et qui a pour fonction d'émettre ou de réceptionner le signal haute fréquence fournit par l'IDU. Il définit la polarisation (verticale ou horizontale) selon la position. L'ODU de par son nom indique qu'il est placé à l'extérieur du SHELTER (maisonnette servant d'abri pour les équipements du réseau GSM). Il est utilisé pour la transmission de donnée à des fréquences comprises entre 7 et 38 GHz. Il est physiquement constitué des sections suivantes :

Section d’émission Elle permet le traitement du signal en fréquence intermédiaire (FI) reçu de l'IDU, en respectant tout le processus de traitement du signal. Il en ressort donc le signal émission FE que l'antenne est chargée de transmettre.

Section de réception Le signal réception FR venant de l'antenne passe par l'ODU qui effectue l'opération inverse. Il convertit le signal reçu en signal intermédiaire (FI) et transmet ce signal à l'IDU.

Section de contrôle En effet les circuits de détection d'alarme sont reliés au processeur de l'ODU. Celui-ci est donc chargé en cas de détection d'erreurs, de les envoyer à l'IDU.

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Figure 4. 15: ODU Ligowave PTPX-620

 Câble IF ou câble coaxial Il s'interface entre l'IDU et l'ODU. Il véhicule le signal de fréquence intermédiaire issu du modem. Ce chapitre nous a permis de définir la structure, l’organisation des liaisons hertziennes ainsi que les équipements nécessaires à son fonctionnement. Cependant nous allons nous intéresser à la conception proprement dite d’une liaison de transmission par faisceaux hertziens.

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TROIXIEME PARTIE : ETUDE DE CAS DE MISE EN OEUVRE

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L'étude d'une liaison hertzienne est une étape très importante dans la réalisation d'une interconnexion. Elle apporte une vision concrète et assez détaillée de ce que donne la liaison. Elle fait ainsi le lien entre la théorie et la réalité. Nous présenterons d’abord le processus qui nous permettra de mettre en place notre lien FH après quoi nous passerons à la mise en place proprement dite.

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Chapitre 5 : Ingénierie de concept de liaison par FH L'étude d'une Liaison Hertzienne est une étape très importante dans la réalisation d'une interconnexion. Elle apporte une vision concrète et assez détaillée de ce que donne la liaison faisceau hertzien, dont on entend beaucoup parler, en situation réelle d'exploitation. Il fait ainsi le lien entre la théorie et la réalité. En effet le présent chapitre fait l’objet de l’ingénierie de concept de liaison par FH. Ainsi, il est structuré par les points suivants : les étapes, Le Survey, Path de Survey, le choix de fréquence, le choix de technique de modulation, le choix des équipements et mode de configuration, le choix de support d’antenne, les dégagements de ellipsoïde de Fresnel, calcule de la hauteur, bilan de liaison, calcul des affaiblissements, niveaux de réception et marge, et en fin une conclusion partielle.

5.1. Les étapes de dimensionnement Le Dimensionnement est la première étape de l’ingénierie des réseaux des Télécoms. Il consiste à faire une étude globale sur la faisabilité du réseau pour répondre aux besoins de l’operateur en matière de capacité et de qualité de service.il comporte 7 étapes qui sont : Etape 1 : SURVEY Etape 2 : PATH SURVEY Etape 3 : CHOIX DE LA FREQUENCE Etape 4 : CHOIX DU SUPPORT D'ANTENNE ET MODES DE CONFIGURATION Etape 5 : CHOIX DES TECHNIQUES DE MODULATION Etape 6 : CALCUL DU BILAN DE LIAISON Etape 7 : VALIDATION GENERALE DES CHOIX Figure 5. 1: Etapes de Dimensionnement

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5.1.1. Le Survey En quelques mots, le Survey consiste à faire le contrôle et la vérification des sites (probables emplacements). En effet, il faut être attentif aux structures des bâtiments ainsi qu’à tout ce qui peut modifier la diffusion des ondes radio. On peut appliquer les règles ou directives générales suivantes lors d’un premier choix de trajets possibles entre l’émetteur et le récepteur en donnant la priorité aux emplacements élevés sur le terrain :  Rechercher s’il existe, le long du trajet, des emplacements qui soient proches des sites à desservir, ainsi que les routes, centrales électriques ou autres sources de courant alternatif disponibles;  Eviter si possible les emplacements obligeant un trajet à passer au-dessus de zones où risquent de se produire de nombreux évanouissements par exemple trajets passant audessus d’une étendue d’eau (Lac, rizière ou marécage) ainsi que des zones désertiques. Les zones côtières chaudes et humides présentent également une grande probabilité de propagation guidée;  Identifier tout emplacement additionnel situé dans les environs des emplacements déjà trouvés afin de disposer d’autres solutions possibles en matière de trajets;  Analyser également, en chaque emplacement, les conditions de dégagement dans d’autres directions afin de pouvoir réaliser de futures expansions du réseau telles que des jonctions et des dérivations. Ainsi deux cas peuvent se présenter : l’emplacement considéré est un réseau préexistant, ou bien il n’existe pas de plan en la matière. Dans les deux cas, une étude des possibilités offertes par les emplacements à cet égard est de nature à réduire les dépenses et le travail de conception dans le futur.

5.1.2. Le Path Survey Le Path Survey est l’étape qui suit le Survey. Il valide le tracé des trajets qui doit être aussi rectiligne que possible afin de maximiser la protection contre les brouillages provenant de la réutilisation des fréquences dans les bonds avoisinants tout en minimisant la dégradation, en fonction de la distance, de la qualité en matière d’erreur [13].  A l’aide d’un GPS, il est enregistré les coordonnées géographiques (latitude, longitude, altitude) pour déterminer tous les éléments qui doivent être pris en compte pour faire le

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bilan de liaison. Il s’agira d’identifier les possibles élévations (supports d'antenne sur les toits de bâtiment, les poteaux de téléphone, les montagnes etc.) ;  Les données d'emplacement seront traitées par un programme informatique qui analyse les trajets radioélectriques en utilisant des données et des caractéristiques de cartographie numériques du terrain ;  Les longueurs totales des trajets doivent rester en deçà des longueurs maximales qui ont été fixées au cours des étapes précédentes de la planification de réseaux ;  A l’aide de jumelles, il est procédé à l’observation du dégagement du terrain entre les deux extrémités, le faire si possible le long d’un axe routier.

5.1.3. Choix de la Fréquence C’est une étape très importante dans la conception du Lien Hertzien. Lors du choix des bandes de fréquences, le concepteur risque d’être confronté à des contraintes qui sont les suivantes :  Existence d’un plan de fréquences national déjà appliqué ;  Existence de plans de fréquences utilisés dans des zones frontalières par des pays voisins, que l’on devra peut-être consulter ;  Existence d’une infrastructure qui sera réutilisée, par exemple des pylônes qui définissent la longueur des bonds, laquelle devra être respectée. Le concepteur étudiera ces problèmes et recherchera l’option qu’il devra choisir, après quoi il lui appartiendra d’éclaircir les points suivants :  Bandes de fréquences disponibles et aptitude de ces bandes à répondre aux besoins, actuels et futurs, en matière de capacité de transmission sur les trajets radioélectriques ;  Faisabilité des bandes auxquelles il accorde la préférence, en ce qui concerne l’affaiblissement par la pluie dans le cas le plus défavorable auquel il faut s’attendre, en fonction de la longueur des bonds.

5.1.4. Choix du support d’antennes et modes de configuration 5.1.4.1. Choix du support d’antennes Le choix du support dépend du nombre et des types d'antennes qu’on va abriter, de la hauteur requise pour le dégagement du trajet, des restrictions sur la hauteur au voisinage de certaines zones comme les aéroports et de la vitesse du vent dans la région.

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 Dégagement de l’ellipsoïde de Fresnel : L’étude des interférences a permis à Fresnel de mettre en évidence des déphasages multiples (ou différence de trajet multiple λ/2) de différents rayonnements contribuant à la réception d’une onde de fréquence donnée. Le lieu des points dénommés M est un ellipsoïde d’équation : AM + MB = AB + 𝒏 ×

𝜆 2

; n = 1 correspond au 1er ellipsoïde.

(Equation 5. 1)

Figure 5. 2: Ellipsoïde de Fresnel d : est la longueur de l’axe du chemin radio électrique ; r : rayon du premier ellipsoïde de Fresnel en m. Lors de la propagation des ondes Hertziennes, la plus grosse quantité d’énergie effective est rayonnée dans le 1er ellipsoïde de Fresnel qu’il faudra préserver lors de l’établissement d’une liaison.

Figure 5. 3: Courbure de la Terre Si l’on assimile l’atmosphère au vide, la propagation de l’onde se fait en ligne droite. Cette propagation sera influencée par la rotondité de la terre. Ce

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qui amène à modifier les altitudes des différents points du profil vertical de la liaison. On obtient pour des liaisons qui ne dépassent pas mille kilomètres :

Y ≃

𝑑2 8𝑹’

Où R’ = K×R

(Equation 5. 2)

R’= rayon de courbure ; K= coefficient de réfraction K = 4/3 ; R= rayon de la terre= 6400Km. Dans la pratique, lors du tracé du profil, la correction est effectuée par rapport au milieu de la liaison. A une distance x d’une extrémité, l’altitude ajoutée est donnée par :

𝒀𝒙 =

𝒙(𝒅−𝒙)

(Equation 5. 3)

𝟐𝑹᾿

Pour déterminer la hauteur des antennes FH on utilise la formule H = 𝒀𝒙 + r Où :

𝑌𝑥 = courbure de la terre ; H = hauteur de l’antenne en mètre (m). 𝑑 .𝑑 𝜆

L’expression de r pour n = 1 est r = √𝑑1 +𝑑2 1

En particulier,

si d1 = d2 = d/2,

on a

2

(Equation 5. 4)

r = ½√d

5.1.4.2. Modes de Configuration Un réseau FH peut être configuré de plusieurs façons selon le choix. Il existe entre autre la configuration sans protection et la configuration avec protection [14].  Configuration sans protection : plus connue sous le nom de configuration 1 + 0 qui se base sur l'usage d’un seul canal de transmission. La conséquence éventuelle de cette configuration est la perturbation immédiate de la liaison en cas de défaillance du matériel (panne d’équipement) ou de problèmes de propagation.  Configuration avec protection : actuellement, il existe deux modes de protection dites 1+1 ou N+1 largement utilisés dans le déploiement des équipements de faisceaux hertziens.  Le mode HSM : comme il est décrit précédemment, la diversité de fréquence et la diversité d’espace (SD) procurent un canal de secours. Lorsque le signal d’un

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Étude et mise en place d’une liaison de transmission par FH |2017-2018

canal quelconque n’est pas disponible, il peut être remplacé par le signal d'un autre canal et à la réception, le canal actif bascule sur le canal en attente (Standby) de façon indépendante. Après démodulation du signal radio, l’IDU actif envoie non seulement le signal à son propre module de multiplexage mais envoie également un signal à l’IDU de secours. Le module de multiplexage reçoit et sélectionne la meilleure qualité de tous les signaux puis effectue la commutation du signal en bande de base. La méthode de transmission en FD ou SD est la même, c’est la transmission Cross Dual Fed (double croisement). La différence est que quand c’est en SD, l’ODU du canal de secours n’émet pas de signaux mais en reçoit uniquement ; quand c’est FD, seule une antenne est utilisée et les deux ODU transmettent les mêmes services avec des fréquences différentes.

Figure 5. 4: Schéma du mode de protection HSM  Le mode HSB (Hot Standby) : c’est la protection 1+1 dite de veille active basée sur l'usage d’un canal de transmission et d’un canal de secours. À l’émission, en cas de défaillance de l’émetteur, on bascule automatiquement sur un deuxième émetteur, de secours. Celui-ci est donc inactif la majeure partie du temps. En réception, les deux récepteurs reçoivent. L’équipement choisit automatiquement la voie par laquelle le signal est le meilleur. En cas de panne, l’un des deux chemins reste toujours disponible, et permet le dépannage sans interruption de la liaison. Le mode de protection HSB peut être associé aux diversités d’espace ou de fréquence.

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Figure 5. 5: Schéma du mode de protection HSB Il y deux façon de réaliser le mode protection HSB : la première est d’ajouter un coupleur hybride entre les deux ODU et l’antenne et on obtient la protection 1+1 en la combinant avec la diversité de fréquence. La deuxième est d’utiliser deux antennes distinctes en mode 1+1 en la combinant cette fois avec la diversité d’espace seulement ou bien avec la diversité d’espace et de fréquence en même temps pour augmenter la disponibilité de la liaison

Figure 5. 6: Dispositifs de configuration 1+1 HSB

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Figure 5. 7: Schéma pratique d’une liaison en mode HSB

Figure 5. 8: Schéma pratique d’une liaison en mode HBS+FD

Figure 5. 9: Schéma pratique d'une liaison en mode HSB+SD Remarque : dans le cas de la figure 5.9, si la fréquence transmise par chaque antenne est de type inter fréquentielle on obtient le mode HSB+SD+FD  Configuration avec protection N+1 : il est basé sur l’usage de plusieurs canaux de transmission et un canal de secours.

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Figure 5. 10: Configuration N+1 Dans la figure 5.10, les Mn sont les canaux actifs et P est le canal de secours. Ils ont tous des unités de modulation/démodulation, émission/réception indépendants. En cas de défaillance ou d’indisponibilité des canaux actifs, les signaux peuvent être repris en émission par les canaux en veille, le canal de secours est dans ce cas de type inter fréquentielle. Remarque : ce mode protection N+1 (N30dBW) ;

-

Liaison émetteur - antenne émission : elle est généralement réalisée en câble coaxial. A plus haute fréquence, elle peut être réalisée en guide d’onde. Elle est caractérisée par son atténuation Le, exprimée en dB. Dans les petits systèmes, où tout est intégré (Wi-Fi, téléphone mobile, etc..) cette liaison n’existe pas (Le = 0dB) ;

-

Antenne émission : Elle est caractérisée par son Gain d’antenne Ge, exprimé en dBi ;

-

Distance d : c’est la distance entre l’émetteur et le récepteur.

-

Liaison antenne réception – récepteur : comme la liaison émetteur-antenne émission, la liaison antenne réception-récepteur est caractérisée par l’atténuation Lr, exprimée en dB ;

-

Antenne réception : elle est caractérisée par son gain d’antenne Gr, exprimé en dBi ;

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-

Récepteur : Le paramètre qui nous intéresse ici est Pr, puissance reçue par le récepteur. Elle est généralement exprimée en dBm.

 Expression de la Puissance Reçue :

Figure 5. 12: Expression du Bilan de Liaison Pour déterminer Pr, la puissance reçue par le récepteur, il suffit en partant de Pe de retrancher toutes les sources d’atténuation du signal et d’ajouter les gains d’antenne. On obtient ainsi : Pr = Pe + Ge – Le + Gr – Lr – Lp (dB)

(Equation 5. 7)

Avec : -

Pe : Puissance d’émission ;

-

Ge : Gain de l'antenne d'émission + gain de l'amplificateur ;

-

Le ; Lr : regroupe les pertes dans les circulateurs, dans le feeder ou le guide d'ondes et dans l’antenne et le bruit thermique du récepteur ;

-

Gr: Gain de l'antenne de réception + gain de l'amplificateur ;

-

Lp : Affaiblissement total incluant l'affaiblissement en espace libre et les autres atténuations dues aux conditions climatiques et atmosphériques.

Lp = A0 + A

(Equation 5. 8)

5.1.6.1. Calcul des atténuations  Atténuations en Espace libre Espace libre signifie aucun obstacle entre l’Emetteur et le Récepteur (terrain plat, pas de relief, pas de végétation). Avec une liaison point à point, il est préférable de calculer l'atténuation en espace libre entre antennes isotropes, appelé aussi affaiblissement d'espace libre (symboles Ao), de la manière suivante: (𝟒𝝅𝒅)

𝑨𝟎 = 𝟐𝟎 𝒍𝒐𝒈[

𝝀

]

(Equation 5. 9)

Où Ao est l’affaiblissement d’espace libre exprimé en dB ;

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d est la distance et λ la longueur d’onde. d et λ sont exprimées en la même unité. L'équation 5.9 peut encore s'écrire en utilisant la fréquence au lieu de la longueur d'onde. Ao = 32.5 + 20 log F + 20 log d (Equation 5. 10) Avec F en MHz et d en km. F peut aussi être exprimé en GHz, on aura : Ao = 92.45 + 20 log F + 20 log d

(Equation 5. 11)

5.1.7. Niveau de réception et marge Les critères de performance d'une liaison définissent les pourcentages de temps alloués au cours desquels le signal doit être reçu avec une qualité et une disponibilité. Etant donné les conditions fluctuantes de propagation qui peuvent dégrader voire interrompre occasionnellement la liaison, on définit en réception les marges de fonctionnement permettant de remplir ces critères suffisantes :  La marge au seuil : Pour compenser la majorité des pertes occasionnelles de puissance (évanouissements non sélectifs) que subit le signal, la réception se fait avec une marge appelée marge uniforme ou marge au seuil. C’est la puissance que l’on pourra perdre par dégradation des conditions de propagation sans perdre pour autant la qualité de la liaison ;  La marge sélective : le signal ne subit pas qu’un affaiblissement au cours de la propagation, il subit également des distorsions. Ceci complique encore la tâche de réception. Pour traduire la capacité d’un équipement à traduire correctement un signal entaché de distorsion, on introduit une marge dite sélective, qui découle de la caractéristique de signature du récepteur. La présence d’un perturbateur (par exemple une autre liaison émettant sur une fréquence trop proche) peut également amener une dégradation du seuil effectif du récepteur, et réduit par conséquent ces marges. En espace libre la marge d’un bilan de liaison permet d’accroître la portée de la liaison. En espace réel la propagation est soumise à des multi trajets qui sont variables dans le temps et il est nécessaire de définir une marge pour se prémunir contre les évanouissements. On définit souvent la marge brute qui est la différence entre la puissance à l’entrée du récepteur et la puissance de sensibilité et la marge nette qui est la marge brute modifiée par des éléments divers tels que les interférences, les évanouissements sélectifs, etc.

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Au final, la marge du système est obtenue de la manière suivante: M = Pr - Sr

(Equation

5. 12)

Avec Sr désignant la sensibilité de réception.

5.1.7.1. Angle de dégagement du terrain Si l'on a besoin d'une plus grande précision aux fins de la coordination (et si les données sont disponibles) pour prévoir le champ dans des conditions de réception propres à des zones particulières, on applique une correction d'angle de dégagement du terrain sur les trajets terrestres ou sur un tronçon terrestre d'un trajet mixte. Pour les trajets terrestres, et lorsque l'antenne de la station de réception se trouve sur une partie terrestre d'un trajet mixte, et si une plus grande précision est requise pour la prévision du champ pour des conditions de réception dans des zones spécifiques, par exemple de petites zones de réception, on peut effectuer une correction en fonction de l'angle de dégagement du terrain,

θtca, donné par : θtca = θ - θr (degrés)

(Equation 5. 13)

Où θ est mesuré par rapport à la droite passant par l'antenne de la station de réception / mobile qui se trouve juste au-dessus de tous les obstacles sur le terrain dans la direction de l'antenne de la station d'émission sur une distance pouvant atteindre 16 km mais n'allant pas au-delà de l'antenne de la station d'émission. θ est mesuré par rapport à l'horizontale au niveau de l'antenne de la station de réception et a une valeur positive si la droite de dégagement se trouve au-dessus de l'horizontale.

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Figure 5. 13: Angle de dégagement du terrain (plan GE 2006 de l'UIT) L'angle de référence θr est donné par :

θr = arctg [(h1s - h2s) / 1000*d] (degrés)

(Equation 5. 14)

Où h1s et h2s sont respectivement les hauteurs au-dessus du niveau de la mer de l'antenne de la station d'émission et de l'antenne de la station de réception. L’ingénierie de concept de liaison hertzien est composée par les procédures d’installation cidessus successives. Ses étapes ont été très importants plus précisément les étapes de dimensionnent et le bilan des liaisons, pour le but de mieux faire la mise en œuvre de nos sites radio.

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Chapitre 6 : Mise En Œuvre 6.1. Introduction L'étude d'une liaison hertzienne est une étape très importante dans la réalisation d'une interconnexion. Elle apporte une vision concrète et assez détaillée de ce que donne la liaison faisceau hertzien, dont on entend beaucoup parler, en situation réelle d'exploitation. Il fait ainsi le lien entre la théorie et la réalité. La mise en service de la liaison hertzienne intervient une fois le câblage des équipements terminé ; c'est-à-dire IDU installé et alimenté, ODU et antenne installés, liaison entre IDU et ODU effectuée, fréquences d'émission et de réception correctement configurées.

6.2. Le Survey Nous allons réaliser une liaison entre l’Institut Supérieur d’Informatique (ISI) Avenue Cheikh Anta Diop et l’Institut Supérieur d’Informatique(ISI) de Keur Massar La distance entre ces deux sites est de : 22,5 km.

Figure 6. 1: Mesure de Distances de Deux Sites

 Position géographique

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Tableau 6. 1:Position Géographique de deux sites Nom-Site

Latitude

Longitude

ISI DAKAR Avenue cheikh Anta Diop

14.686159° -17.454952°

ISI de Keur Massar

14.778637° -17.288291°

6.3. Choix de fréquence et Puissance d’émission Tableau 6. 2:Choix de Bande de fréquence Bande (GHz)

Débit

Modulation

Puissance

Particularité

Réseaux Local

(Mbit/s) 2.1 – 2.3

2 / 8 / 34

MDP4

250 Mw

3.8 – 4.2

2 x 34

MDP8

0.5 - 1W

5.9 – 7.1

140

MAQ16

0.4W

7.4 – 7.7

2 / 8 / 34

MDP4

0.1 - 0.4W

8 – 8.5

2 x 34

MDP8

0.5 – 1 W

10.7 – 11.7

140

MDP8

10W

Long distance

12.75 - 13.25

34

MDP4

10 à 160 MW

Vidéo

15.3

2/8

Fréquence

10 à 100 MW

Courte distance

Ce tableaux montre bien les différentes bandes existantes en GHz, leurs Débits, Modulation ensuite la puissance pour chaque bandes ainsi que leurs particularités Sur ce, vue que notre bande est comprise entre [5.9-7.1] GHZ on aura une puissance d’émission de 0,4W, donc Pe =400mw 𝐹𝑚𝑖𝑛 = 𝐹-

𝐵𝑃 2

𝐹𝑚𝑎𝑥 = 𝐹 +

= 7000 -

𝐵𝑃 2

25 2

= 7000 +

= 6987,5MHz 25 2

(Equation 6. 1)

= 7012,5MHz

(Equation 6. 2)

D’où : BP = [𝐹𝑚𝑎𝑥 − 𝐹𝑚𝑖𝑛 ] = 7012,5-6987,5=25MHz

(Equation 6. 3)

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Pour tenir compte d’un obstacle de hauteur ho par rapport au niveau de la terre, il suffit de s’assurer qu’il ne perce pas le premier l’ellipsoïde de Fresnel. Soit x0 la fraction de la hauteur de l’obstacle qui pénètre l’ellipsoïde. On écrit : h = max (h1, h2) + x0

(Equation

6. 4)

Si par contre, h ainsi pris est trop grand, on peut utiliser un ou plusieurs réflecteurs passifs pour contourner l’obstacle.

6.4. Choix des équipements et type de configuration 6.4.1. Choix des équipements Les systèmes de transmission par faisceau hertzien, permettent de transporter des données de plusieurs types (voix, images, données), de capacités importantes et ce sur plusieurs dizaines de kilomètres via l’interface aérienne. Pour la mise en place d’une liaison hertzienne, il faut d’abord disposer d’équipements adéquats à chaque extrémité du lien. Sur chacun des sites est installé un dispositif comprenant un RTN aussi appelé IDU (Indoor Unit), une antenne, un modem Radio ou ODU (Outdoor Unit) qui assure la conversion du signal analogique en signal radio, un pylône de fixation capable de supporter l’antenne et le modem Radio, un guide d’onde appelé IF Câble et un coupleur hybride au besoin (cas de protection 1+1).

Figure 6. 2: Dispositifs d’installation Généralement, le choix des équipements est guidé par la capacité et la portée. Par ailleurs, il sera nécessaire de réaliser les actions suivantes :  Choix du matériel à installer (antennes, modems, câbles, ODU et IDU…etc.) ;  Etude du bilan de liaison à partir des caractéristiques techniques des équipements ;  Préconisation de solutions pour :

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-

Les hauteurs optimales des antennes ;

-

Le pointage des antennes (directivité, polarisation).

La maîtrise du chemin emprunté par le signal est importante, car elle permet de repérer les différents obstacles à savoir les immeubles, les arbres, etc. pouvant empêcher d’avoir une visibilité directe ; ce qui est une condition nécessaire dans le cas d’une liaison par faisceau hertzien.

6.4.1.1. Procédure d’installation des équipements L’installation se fait à deux niveaux. Il s’agit d’abord de mettre en place les équipements au sol (IDU) et ensuite de les relier avec l’équipement aérien (Antenne, ODU, Coupleur) via un guide d’onde dit IF câble.

 Installation des équipements au sol Les installations au sol consistent à mettre en place l’IDU dans le rack du shelter, le connecter à l’antenne déjà installée via le câble IF, à mettre en place les équipements de protection, à l’alimenter en énergie et à en faire la configuration d’après installation.

Figure 6. 3: Vue d’un cabinet après installation de l’IDU

Installation des équipements aériens La figure suivante montre bien la procédure d’installation à suivre.

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Début Non

Changer la polarisation de l’antenne

S’assurer que la polarisation du planning réseau est verticale

Oui Installer l’antenne

Deux ODU à installer sur la même antenne ? Oui Installer un coupleur Hybride sur l’antenne

Non Installer DU directement sur l’antenne

Installer l’ODU sur le coupleur hybride

Installer les guides d’onde et câbles de l’antenne

Fin Figure 6. 4: Procédure d’installation des équipements aériens

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Figure 6. 5: Pylône après installation des équipements aériens

6.4.2. Type de configuration Nous avons établi une liaison avec protection entre nos deux sites : plus connue sous le nom de configuration 1 + 1 qui se base sur l’usage d’un canal de transmission et d’un canal de secours.

 Calcule des hauteurs des antennes Pour pouvoir calculer les hauteurs des antennes, On applique les règles de dégagement pour calculer la hauteur des antennes au-dessus du sol nécessaire pour établir un bond hertzien. La distance entre les deux sites est d = 22.5 km, la fréquence f = 7 GHz. En prenant k = 4/5 pour valeur minimale, le dégagement du rayon direct exige :

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𝒅 𝟐

= √𝟐𝑹𝒐𝒉𝟏  h1 =

𝒅² 𝟖𝒌.𝑹𝒐

= 12.36 m

(Equation 6. 5)

Le premier ellipsoïde de Fresnel doit être dégagé pour un rayon terrestre égal aux 4/3 du rayon réel. Ro exige l’équation : 𝑑 2

8𝑅𝑜

=√

ℎ2 =

3

1

3𝑑²

1

 ℎ2 = 32𝑅𝑜 + 2 √𝜆𝑑

(ℎ2 − 2 √𝜆𝑑)

(Equation 6. 6)

3d² 1 𝑐. 𝑑 + √ 32Ro 2 𝑓

Où c : la vitesse de la lumière dans le vide et f la fréquence. 3×506.5

AN : ℎ2 = 32×6400 +

1 2

3.108 ×22.5

√

7.109

= 0.498 ∗ 100 𝑚

h2 = 49.8 m On prend h = max (h1, h2)

6.5. Bilan de Liaison 6.5.1. Pertes dans le Câble  Le câble radio doit être le plus court possible ;  Linéaire en dB (2m = double perte), typiquement 0,1dB/m à 1dB/m ;  Dépend de la fréquence (bande passante du câble)

6.5.2. Affaiblissement en espace libre  Seuil de réception C’est le taux d'erreur binaire donné (TEB=10-3 ou 10-6), il traduit la capacité Pour le récepteur à traiter le signal affaibli après propagation (vis-à-vis du bruit thermique). Dépendant de la bande de fréquence, du débit et du type démodulation, ils sont généralement compris entre -70 et -95dBm.  Gain de l’antenne Pour définir le gain d’une antenne, nous avons besoin d’une antenne de référence : L’antenne isotrope. On appelle antenne isotrope, une antenne hypothétique, Ponctuelle, qui rayonnerait son énergie dans toutes les directions avec la même intensité.

6.5.3. Calcul de liaison Le bilan des liaisons nous permettra d’étudier la faisabilité de la liaison FH Puissance d’émission

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Pr = Pe + Ge – Le +Gr – Lr – 𝐴0

(Equation 6. 7)

Or : Pe = 26,02 dBm, qui correspond à la puissance émise Ge = Gr = 2 dBi, les gains d’antenne en émission et en réception Le = Lr = 0,5 dB, pertes des guides d’ondes en émission et réception 𝐴0 = 32,5 + 20log F + 20log d ; Avec F = 7000MHz et d = 22.5 km ; AN 𝑨𝟎 = 32.5 + 20 log 7000 + 20log 22.5 𝑨𝟎 = 136,44 dB, affaiblissement en espace libre. Donc, 𝐴𝑁 : 𝑃𝑟 = 26,2 + 2 − 0,5 + 2 − 0,5 − 136,44 𝑃𝑟 = −107,24 𝑑𝑏𝑚 D’après les calculs ci-dessus, nous avons Pr ≥ Ps +marge est vérifiée alors Notre puissance reçue est acceptable car la liaison va fonctionner correctement. Ainsi, nous allons essayer de faire un bilan financière de ce projet.

6.6. Evaluation Financière D'après les recherches effectuées auprès des ingénieurs de télécoms et des informations reçues sur alibaba [19] et cdiscount [20], nous sommes arrivés à donner le coût estimatif de certains équipements de la liaison proposée. Tableau 6. 3: Evaluation financière DESIGNATION QUANTITE PRIX UNITAIRE EN $ Antenne 2 $999 micro-ondes Radio IDU et ODU Équipement Huawei OptiX RTN 950A 2 $100

TOTAL EN CFA 1 126 872 CFA

112 800 CFA

IF CABLE EQUIPEMENT MULTIPLEX

2 2

$10 $230

11 280 CFA 259 440 CFA

ALIMENTATION EN ENERGIE FRAIS D'INSTALATION IMPREVUE

2 1 1

$13 000 $1 000 $1 773 COUT GLOBAL

14 664 000 CFA 564 000 CFA 999 972 CFA 17 738 364 CFA

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6.7. Différents Outils de Simulations Radio et couverture Ainsi, pour faire la configuration de notre liaison il est priori d’utiliser un outil qui peuvent être utilisés pour simuler les liaisons radio et la couverture. Parmi ces outils il y’a:  Radio Works Radio WORKS est un outil permettant de calculer divers articles liés aux ondes radio et à la propagation d'onde radio. Obtenez l'information détaillée à environ une fréquence près, telle que la longueur d'onde d'espace libre, les longueurs appropriées d'antenne pour des rapports communs de longueur d'onde, la classification de bande, les méthodes de propagation, les configurations communes d'émetteur, etc. Radio WORKS est un programme dédié aux systèmes d'exploitations Windows [17].  Logiciel Radio Mobile En ligne Radio Mobile en ligne est un outil de prédiction de la propagation des ondes hertziennes dédié à la communauté radioamateur. Un modèle mathématique et les informations numérisées du terrain sont utilisés pour simuler la transmission des ondes entre deux sites fixes (Liaison radio) ou entre un site fixe et un mobile (Couverture radio) [18].  Logiciel Radio Mobile Bureaux …etc.

 Différence entre le gratuiciel et la version en ligne Le gratuiciel Radio Mobile est une application autonome exécutée sur un ordinateur ayant Windows. 

C'est un outil puissant mais difficile à maîtriser ;



Une grande quantité de données doivent être téléchargées depuis Internet afin de construire les bases de données d'altitude de de couvert requises par le modèle.



Le programme peut s'avérer très lent lors des calculs de couverture en haute résolution selon la puissance de l'ordinateur. La version en ligne a aussi ses limitations: 

elle dépend d'une connexion Internet et est limitée aux bandes de radioamateur ;



Délimitations des fréquences pour les comptes Amateur.

Cependant la version en ligne a aussi ses bons côtés:

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

Elle s'exécute dans le navigateur Internet et sur toutes les plates-formes, telles Windows, Linux, Mac, IPad et les appareils mobiles ;



Les paramètres d'entrée ont été simplifiés au minimum ;



Le positionnement a été simplifié et amélioré grâce à l'interface pour applications de GoogleMap …etc.



Il n'est plus nécessaire de télécharger de larges quantités de données et d'en trouver la source pour votre secteur [18].

Par ailleurs, nous avons vu que chaque outil de simulation radio à ces avantages ainsi que ces limites. Toutes fois on a jugé nécessaire d’utiliser le logiciel Radio mobile installé sur bureaux de Windows 10.

6.7.1. Logiciel Radio Mobile Le logiciel Radio Mobile est la propriété intellectuelle de Roger Coudé VE2DBE. Radio Mobile est voué à la prédiction des performances des systèmes radio (WLAN et WMAN) en plein air (outdoor) et le calcul du bilan de liaison pour une large bande de fréquence (2 MHz- 20 GHz). Ce logiciel est un outil utilisé pour prédire les performances d’un système radio. Il utilise des données topographiques numérisées pour extraire les altitudes le long des profils terrestres reliant les stations émettrices et réceptrices. Ces données s’ajoutent aux paramètres environnementaux et techniques du système pour alimenter les routines du modèle de propagation radio Modèle de terrain irrégulier.

6.7.1.1. Installation du logiciel Les paramètres d’installation de Radio Mobile ont connu plusieurs améliorations. D’abord l’installation se faite par regroupement de plusieurs fichiers après l’installation du fichier .exe qui se met en jeu.

6.7.1.2. Mode fichiers Les étapes suivantes mettent en œuvre de mode d’installation: Etape 1 : Espace disque 

Nous allons réserver un espace disque pour Radio Mobile, l’utilisation de cette installation a besoin de plus de 305 Mbits ;

Etape 2 : Environnement requis Pour les dernières versions de Windows ou Linux-Wine : 

Nous dévons Télécharger Visual Basic Runtime (Service pack 6), fichier vbrun60sp6.exe de Microsoft.

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

Installons-le sur votre PC avant d’entamer l’étape suivante. (le redémarrage du PC est important).

Etape 3 : Préparation de l’installation nous allons créer un dossier nommé« Radio Mobile »par exemple : « C:\Radio_Mobile » Créons un dossier ‘Download’ dans le dossier crée auparavant. Par exemple : « C:\Radio_Mobile\Download » Créons une structure des dossiers. Par example: « C:\Geodata » « C:\Geodata\srtm1 » « C:\Geodata\srtm3 » « C:\Geodata\GTOPO30 » « C:\Geodata\Terraserver» « C:\Geodata\Landsat » « C:\Geodata\OpenStreetMap» « C:\Geodata\Landcover» Etape 4: Langue Téléchargeons les fichiers suivants à partir de site Radio Mobile et les copier dans « \Radio_Mobile\Download » : 

rmwcore.zip (ce fichier contient des langues).



rmwupdate.zip (ce fichier contient toutes les langues).

En plus, il est peut être nécessaire d’installer les fichiers suivants : 

Fichier utm.zip qui contient le fichier « geosys.dat » pour configurer les coordonnées définit d’un utilisateur du système. L’installation du fichier est décrite dans The

Program>Fichiers>Geosys.dat Configuration de l’installation. Etape 5 : Maintenant, nous allons installer tous les fichiers dans les dossiers : 

Décompressons le fichier « rmwcore.zip » dans le répertoire « C:\Radio_Mobile » (ce qui inclut la structure de dossiers dans le fichier zip).



Décompressons le fichier « rmwupdate.zip » dans le répertoire « C:\Radio_Mobile » (ce qui inclut la structure de dossiers dans le fichier zip).



Décompressons la langue de notre choix dans le dossier « C:\Radio_Mobile »

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

Décompressons les autres fichiers dans le fichier « utm.zip » et le fichier « wmap.zip » dans le répertoire « C:\Radio_Mobile ».

S’assurer qu’aucun autre cas de Rmwdlx32.dll n’existe sur notre système. Si nous voulons mettre le programme à plus d’un endroit, nous devons mettre Rmwdlx32.dll (et les autres dll) dans « C:\Windows\System32 ». Etape 6 : Configurons Maplink.txt Radio Mobile est capable d’utiliser divers sources cartographiques. Voir « Edit>Marge pictures ». Certaines de ces sources doivent être activées manuellement avant de pouvoir les utiliser. Par la lecture et la modification du fichier « Maplink.txt » avec Bloc-notes, le programme peut accéder aux différentes couches de carte pour usage personnel seulement. Cela peut être configuré dans le fichier « Maplink.txt » afin de permettre l’accès à une source de la carte, nous devons supprimer l’apostrophe avant le nom. Etape 7 : Où stocker la configuration de Radio Mobile ? Avec Radio Mobile certains paramètres peuvent être stockés sur deux sites : Registre Windows Fichier RMW.ini L’existence du fichier RMW.ini bascule de l’endroit où Radio Mobile conserve sa configuration. Si on choisit de stocker les paramètres de configurations de la Radio Mobile dans un fichier, de créer un fichier vide dans le même répertoire que l’exécutable Radio Mobile est situé et le renommer en RMW.ini. Etape 8 : Après l’installation, on met un raccourci sur le bureau de Radio Mobile.

6.7.1.3. Mode exécutable Après avoir extrait le fichier télécharger, un clic sur « Radio Mobile Setup.exe » débutera le processus d’installation par la production de Bienvenu ci-dessous :

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Figure 6. 6: Processus d’installation Pour continuer l’installation, un clic sur le bouton « Next » nous présentera le volet de licence, sinon nous pouvons quitter l’installateur.

Figure 6. 7: Conditions d’accès aux téléchargements d’informations

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À ce point, une fenêtre d’information est présentée en ce qui concerne les conditions d’accès pour le téléchargement des informations sur Internet.

Figure 6. 8: Le chemin du dossier d’installation Le prochain volet de la séquence montre le chemin par défaut, « le dossier d’installation ». Ilest recommandé que ce dossier soit utilisé par défaut. Note : Si le répertoire d’installation est modifié, le logiciel « Radio Mobile » est initialement ouvert avec un cadre blanc qui permet aux paramètres à ajuster.

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Figure 6. 9: Fenêtre de confirmation Dans la fenêtre suivante, nous confirmons que nous sommes prêts à installer les fichiers dans le dossier sélectionné. Un clic sur le bouton «Démarrer » initialise l’installation.

Figure 6.9 : Démarrage de l’installation

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À la suite de la brève procédure d’installation, l’écran suivant s’affiche, où nous pouvons voir et modifier avant de les enregistrer, permettant le téléchargement de fichiers Map_Link.txt. On peut alors décider si nous souhaitons que Radio Mobile soit lancé sur la clôture de l’installateur.

Figure 6. 10: Fenêtre de finalisation Le dernier écran de l’installateur, montre l’origine de cette version gratuite utilisé ici. Clôture cet écran n’apporte rien à notre ordinateur.

Figure 6. 11: Fenêtre montrant l’origine de la version

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6.7.2. Prise en main de l’utilitaire Apres avoir installé et configuré le logiciel comme spécifié plus haut dans l’initialisation, ouvrons l’interface d’accueil du logiciel qui ressemble à la figure suivante :  Création d’un fond d’écran Avant de commencer le calcul de la couverture radio, il est nécessaire de construire la carte sur laquelle on va placer les différentes stations du réseau. Il est important de disposer des données d’altitude de la zone dont on cherche à créer la carte. Pour cela, sélectionnons dans le menu Fichier/Propriétés de la carte

Figure 6. 12: Insertion d’une carte Dans cette fenêtre, sélectionnons le centre de la carte selon différents modes :  Soit en entrant directement la latitude et la longitude ;  Soit en le sélectionnant directement sur une mappemonde ;  Soit en choisissant parmi une des 1275 villes listées. On sélectionne parmi la liste de villes proposées Dakar (Par exemple !), elle sera placée au centre de l’image. La largeur de la zone affichée dépend de la hauteur du point d’observation. En cliquant sur Extraire,

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Le logiciel produit l’image suivante :

Figure 6. 13: Image topographique de ISI Avenue Cheickh Anta Diop et ISI Keur massar Ainsi, le logiciel propose de récupérer à partir de différentes sources des informations de Type:  Carte routière ;  Photo aérienne ;  Photo satellite. Cela va nous permettre de créer de nouvelles images qui vont pouvoir être couplées au modèle du terrain. Pour cela, cliquons sur Edition/Mélange d’images. La fenêtre ci-dessous s’ouvre.

Figure 6. 14: Mélange d'images

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Figure 6. 15: Propriétés des réseaux, Paramètres

Figure 6. 16: Propriétés des réseaux, Topologie

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Figure 6. 17: Propriétés des réseaux, Participants

 Propriété de station Il faut maintenant entrer les coordonnées des stations du réseau. On va créer ici un réseau à 3 antennes. Si on ne connaît pas les coordonnées des stations, on peut les positionner directement sur la carte. Pour cela, cliquons à l’endroit où nous voulons placer la station. Un curseur et une grille d’altitude affichant l’altitude et les coordonnées du lieu sélectionné apparaissent. Cliquez ensuite dans le menu Fichier/Propriétés des stations pour entrer le nom de la station 1 et lui entrer les coordonnées. Dans notre cas, cliquons sur Placer la station à la position du curseur. Enfin, cliquez sur OK.

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Figure 6. 18: Bilan de liaison radio entre les 2 stations Sur la fenêtre précédente apparaît le profil du relief le long de la liaison, ainsi que la liaison directe entre les 2 antennes avec les 3 premiers ellipsoïdes de Fresnel. Dans l’exemple ci-dessus, la liaison ne se fait pas en visibilité directe car le premier ellipsoïde n’est pas entièrement dégagé. Sous le profil apparaît les caractéristiques des 2 stations. Au-dessus apparaissent les données du bilan de liaison. On y trouve les résultats suivants :  La distance entre les antennes  L’azimut et l’élévation de la liaison  Le dégagement ou l’obstruction de la liaison  Les pertes totales de propagation dues au pathloss, aux reliefs obstruant la liaison, …  Le champ électrique  La puissance reçue absolue et relative par rapport à la sensibilité du récepteur. Le gratuiciel Radio Mobile est une solution intéressante de dimensionnement d’un réseau d’un site, sa caractéristique est de pouvoir simuler les liaisons radio en offrant toutes les propriétés possible pour bien planifier le réseau.

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Ainsi 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.

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CONCLUSION GENERALE

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CONCLUSION GENERALE Au terme de notre travail de fin de cycle intitulé : « Etude et mise en place d’une liaison de transmission par Faisceau Hertzien entre deux Sites, cas de ISI Avenue Cheikh Anta Diop et de ISI Keur Massar ». Une étude a été faite sur les Liaisons Hertziens en parlant d’abord une généralité sur la transmission de l’information et les différents supports de transmissions existantes. Ensuite, nous avons étudié le système de transmission par faisceau hertzien dont nous avons présenté la structure, l'organisation et voir même définir les défauts d'une liaison de transmission par faisceau hertzien. Enfin, nous avons expliqué l'étude d'un réseau de transmission d'information par faisceau hertzien entre deux sites dont ISI Avenue Cheikh Anta Diop de Dakar et ISI Keur Massar. Sur ce, nous avons effectué des calculs de la liaison et expliqué le fonctionnement de cette liaison. L'étude d'une liaison Hertzienne est une étape très importante dans la réalisation d'une interconnexion. Elle apporte une vision concrète et assez détaillée de ce que donne la liaison Faisceau Hertzien. Une autre phase cruciale de cette étude est le Survey qui consiste à faire une sortie sur le terrain pour effectuer une prise des coordonnées des structures à interconnecter et les coordonnées des obstacles éventuels à l'aide d'un récepteur GPS. L’étude a permis ainsi de voir les techniques de transmission hertzienne de visibilité directe entre deux sites, nous avons pu proposer l’établissement d’algorithmes permettant d’effectuer une bonne ingénierie dans une zone quelconque et aussi d’étudier la mise en place de la liaison par FH entre ISI Cheickh Anta Diop et ISI keur massar. Conscient du fait que notre travail tel que présenté, il est normal que l’on puisse entrevoir des perspective en vue des améliorations futures, nous préconisons à cet effet, de minimiser l’impact des phénomènes naturels afin de réduire au maximum les pertes de propagation. Nous préconisons également une étude sur d’autres systèmes de transmission tels que ceux à base de fibres optiques et ceux à base de satellites.

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REFERENCES

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TABLE DES MATIERES Pages A la Mémoire De……………………………………………………………………………..I Dédicace……………………………………….………………………………………………II Remerciement……………………………..………………………………………………. ..III Avant-Propos………………………………………….………………..……………………IV Sommaire……………………………………………………………………………………..V Glossaire…………………………………………………………..…………………………VI Liste des figures………….………………………………………………………………...VIII Liste des tableaux ................................................................................................................... X Résume……………………………………………….…………………………………………………………………………………………XI Abstract……………………………………………………………………………………..XII Introduction Générale .............................................................................................................. 1 PREMIERE PARTIE : CADRES THEORIQUE ET METHODOLOGIQUE ................. 3 Chapitre 1 : Cadre Théorique ................................................................................................. 4 1.1. Problématique...................................................................................................................... 4 1.2. Les Objectifs de Recherche ................................................................................................ 5 1.2.1. Objectif principal .............................................................................................................. 5 1.2.2. Objectif Spécifiques ......................................................................................................... 5 1.3. Hypothèses de recherches ................................................................................................... 5 1.3.1. Hypothèse principale ........................................................................................................ 5 1.4. Définition des mots clef ...................................................................................................... 5 Chapitre 2 : Cadre Méthodologique ....................................................................................... 7 2.1. Le cadre de l’étude .............................................................................................................. 7 2.1.1. Délimitation du champ d’étude ........................................................................................ 7 2.2. Les techniques de recherche ................................................................................................ 7 2.2.1. Technique de documentaire ............................................................................................. 7 2.3. Les Difficultés Rencontrées ................................................................................................ 8 DEUXIEME PARTIE : GENERALITE SUR LA TRANSMISSION ................................ 9 Chapitre 3 : Transmission de l’Information ........................................................................ 11 3.1. Introduction ....................................................................................................................... 11

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3.2. Principe de Transmission de l’Information ....................................................................... 11 3.3. Types de Transmission ...................................................................................................... 11 3.4. Modes d’Exploitation ....................................................................................................... 12 3.4.1. Liaison Simplex............................................................................................................. 12 3.4.2. Liaison Semi-Duplex (Half-Duplex) ...................................................................... 12 3.4.3. Liaison Duplex (Full Duplex) ........................................................................................ 13 3.5. Modulation et Codage ....................................................................................................... 13 3. 5.1. Modulation .............................................................................................................. 13 3.5.1.1. But ................................................................................................................ 14 3.5.1.2. Systèmes de Modulation ............................................................................. 14 3.5.1.3. Multiplexage ................................................................................................ 14 3.5.2. Codage ...................................................................................................................... 17 3.6. Supports de Transmissions ................................................................................................ 20 3.6.1. Canal de Transmission ............................................................................................. 20 3.6.1.1. Définition .................................................................................................... 20 3.6.1.2. Caractéristique d’un Canal ........................................................................... 21 3.6.2. Transmission par Ligne ............................................................................................ 21 3.6.2.1. Définition ..................................................................................................... 21 3.6.2.2. Câbles à paire torsadés ................................................................................ 21 3.6.2.3. Câble Coaxiale ............................................................................................ 22 3.6.2.4. La Fibre Optique ......................................................................................... 22 3.6.3. Transmission par Ondes Rayonnés .......................................................................... 23 3.6.3.1. L’atmosphère ............................................................................................... 23 3.6.3.2. Modes de propagation en fonction de la Fréquence .................................. 24 Chapitre 4 : Liaison de Transmission par Faisceaux Hertzienne ...................................... 25 4.1. Définition .......................................................................................................................... 25 4.2. Structure de FH (Faisceaux Hertzien) ............................................................................... 25 4.3. Caractéristiques ................................................................................................................. 27 4.4. Avantages et inconvénients ............................................................................................... 28 4.4.1. Avantages ................................................................................................................ 28 4.4.2. Inconvénients .......................................................................................................... 28

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4.5. Fonctionnement ................................................................................................................. 28 4.5.1. En émission .............................................................................................................. 28 4.5.2. En réception............................................................................................................. 28 4.5.3. La station relais ........................................................................................................ 29 4.6. Problèmes de propagation des ondes radioélectriques ...................................................... 29 4.6.1. Les Hydrométéores .................................................................................................. 29 4.6.2. Réflexion .................................................................................................................. 30 4.6.3. La réfraction ............................................................................................................. 31 4.6.4. La diffraction ........................................................................................................... 32 4.6.5. Effet Fading (Evanouissements) .............................................................................. 32 4.7. Caractéristiques des bandes de fréquences ....................................................................... 33 4.7.1. Plan de fréquences : Exemple de la bande des 7 GHz ............................................. 33 4.8. Les Antennes ..................................................................................................................... 38 4.9. Equipements de transmission utilisée ............................................................................... 40 4.9.1. Equipement utilisés en InDoor ................................................................................ 40 4.9.2. Equipements utilisés en OutDoor ............................................................................. 42 TROIXIEME PARTIE : ETUDE DE CAS DE MISE EN OEUVRE ............................... 45 Chapitre 5 : Ingénierie de concept de liaison par FH ........................................................ 47 5.1. Les étapes de dimensionnement ....................................................................................... 47 5.1.1. Le Survey ................................................................................................................ 48 5.1.2. Le Path Survey ........................................................................................................ 48 5.1.3. Choix de la Fréquence ............................................................................................. 49 5.1.4. Choix du support d’antennes et modes de configuration ........................................ 49 5.1.4.1. Choix du support d’antennes ........................................................................ 49 5.1.4.2. Modes de Configuration ............................................................................... 51 5.1.5. Choix des techniques de modulation ....................................................................... 55 5.1.6. Le Bilan de Liaison .................................................................................................. 56 5.1.6.1. Calcul des atténuations ................................................................................. 58 5.1.7. Niveau de réception et marge .................................................................................. 59 5.1.7.1. Angle de dégagement du terrain ................................................................... 60 Chapitre 6 : Mise En Œuvre ................................................................................................. 62 6.1. Introduction ....................................................................................................................... 62

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6.2. Le Survey .......................................................................................................................... 62 6.3. Choix de fréquence et Puissance d’émission .................................................................... 63 6.4. Choix des équipements et type de configuration .............................................................. 64 6.4.1. Choix des équipements.............................................................................................. 64 6.4.1.1. Procédure d’installation des équipements ...................................................... 65 6.4.2. Type de configuration ............................................................................................... 67 6.5. Bilan de Liaison ................................................................................................................ 68 6.5.1. Pertes dans le Câble.................................................................................................. 68 6.5.2. Affaiblissement en espace libre ................................................................................ 68 6.5.3. Calcul de liaison ....................................................................................................... 68 6.6. Evaluation Financière ........................................................................................................ 69 6.7. Différents Outils de Simulations Radio et couverture...................................................... 70 6.7.1. Logiciel Radio Mobile ............................................................................................. 71 6.7.1.1. Installation du logiciel .................................................................................... 71 6.7.1.2. Mode fichiers ................................................................................................. 71 6.7.1.3. Mode exécutable ............................................................................................ 73 6.7.2. Prise en main de l’utilitaire ....................................................................................... 78 CONCLUSION GENERALE ............................................................................................... 85 BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE........................................................................... 87 TABLE DES MATIERES ..................................................................................................... 88

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