Rapport "Radio Mobile" [PDF]

Zitiervorschau

Université Abdel Malek Essaâdi Ecole Nationale des Sciences Appliquées - Tanger

Rapport du Projet collectif

Un outil d'aide à la planification radio

Réalisé par :

Encadré par :

 BENNANI Anas  GUENNOUNI Hasnae  LOUKILI Anouar

Année Universitaire : 2008 - 2009

M. LAAZIZ Yassin

Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio

Introduction I-

Historique

II- Propagation Radio : Généralités 1. Différents phénomènes créant les pertes (Mobile) 1.1. L’atténuation due à la distance 1.2. Les effets de masque 1.3. Les évanouissements (fadings) 1.4. Les brouillages dus aux interférences 1.5. Les brouillages dus au bruit ambiant 1.6. Les pertes créées par le déplacement du mobile 1.7. En environnement intérieur

2. Les solutions pour améliorer le signal 1. La propagation de l’onde 2. L’égalisation 3. La gestion de l’énergie

III - Logiciel Radio Mobile 1 - Présentation 2 - Installation 3 - Cartes

IV - Prise en main du logiciel Radio Mobile 1-

Importation de cartes 1.1. Logiciel 3DEM 1.2. Acquisition de la carte

2- Création de réseau 3- Création des unités 4- Etablissement de liaison 4.1. Liaison Point-multipoint 4.2. Couverture radio 4.3. Liaison Point-à-point

Conclusion 2

Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio

Ce projet intitulé « Radio Mobile: Un outil d'aide à la planification radio » a été réalisé dans le cadre des projets collectifs qui sont en fait un ensemble de sujets proposés et réalisés par groupe d’élèves ingénieur de l’Ecole Nationale des Sciences Appliquées de Tanger. Nous avons choisi ce sujet parce que nous sommes conscients de son utilité majeur dans le travail d’ingénieur de réseaux .Il permet le dimensionnement d’un réseau sur n’importe quelle région de la planète à l’aide des cartes géographique que nous pouvons les télécharger gratuitement. C’est un simulateur gratuiciel, chaque personne peut l’utiliser sans avoir aucune peur concernant la poursuite juridique.de plus il donne des résultats fidèles. Ce rapport est réparti en quatre axes : Le premier volet raconte l’histoire de télécommunication en soulignant les trois principales phases de son évolution, soulignant les découvertes théoriques, la mise en évidence de l’existence des ondes radio et après la phase de développement et l’évolution des équipements et des techniques. Le deuxième s’intéresse à connaitre le monde de la propagation radio en mettant en œuvre différents types d’atténuation que l’onde radio peut rencontrer dans sa mission. Le troisième axe est consacré pour approcher les lecteurs à connaitre mieux le logiciel Radio Mobile en parcourant la manière de son installation et définir les types des cartes que nous pouvons utiliser lors du fonctionnement de logiciel. Le dernier axe vous approche à établir une liaison radio point to point et point to multipoint en éclaircissant les différentes démarches pour la bonne conception de la liaison. Finalement une proposition d’un TP sera considérée comme Annexe.

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Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio

I – Historique En suivant l’histoire des communications radio mobile, on trouve qu’elle a été découpée en trois grandes phases .La première s’intéresse aux découvertes théoriques et la mise en évidence de l’existence des ondes radio.après la phase de développement et l’évolution des équipements et des techniques qui a pris en chemin, mais leurs usage est réservé à certaines catégories de la population. Finalement, la troisième phase, qui a mis en évidence la diffusion à grand public, c’est le résultat de progrès technique et de développement des systèmes de communication.

1- Les fondements théoriques : En 1678, cette phase connait la naissance avec les travaux de Huygens sur les phénomènes de réflexion et de réfraction de la lumière. En 19ème siècles, l’étude théorique connait un couronnement commençant de 1819, là Fresnel démontre la nature ondulatoire de la lumière. En 1865 Maxwell établit les fameuses formules unifiant phénomène électriques, magnétiques et lumineux. En attendant 22 ans ensuite Hertz réussit pour la première fois la possibilité d’émission / détection d’une onde électromagnétique entre deux points distant de quelques mètres. En 1897 Ducretet étend cette distance en établissant une liaison radio de quelques kilomètres de portée. Ainsi la synthèse réalisée par Marconi à l’aide des travaux de ses prédécesseurs va réellement faire acquérir au domaine de la radio une dimension appliquée en la faisant sortir des laboratoires.

2- Le développement des applications : Marconi montre en 1898 la possibilité de communication radio-mobile entre un bateau et une île. Il ne s’arrêta pas à ce point, au début de 20ème siècle en 1901 Marconi se trouve devant une réussite qui témoigne le point de départ des premiers systèmes de communication radio lorsqu’il a établit une liaison radio transatlantique entre l’Europe et les Etas Unis. Mais ces systèmes de taille imposante seront consacrés que pour les services maritimes. Grâce à la diode de Fleming, la diode de Lee de Forest, l’invention de la triode par Lieben… permettent à la fois de réduire la taille des équipements, d’étendre la portée des communications et de développer les services de radiotéléphonie. Les premières applications ne permettaient que les services de télégraphie. La seconde guerre mondiale va accélérer le développement des systèmes qui vont, dans les années 1950, se multiplier pour les applications civiles (compagnies de taxis et ambulance) qui ont été avant restreintes sur les secteurs (administrations, sécurité, commerce, santé..). Les équipements restent cependant encore lourds et occupent une place importante puisqu’ils sont généralement installés dans les coffres des véhicules.

3- Les systèmes mobiles pour le grand public : Les premiers types de systèmes de communication disponibles au plus grand nombres sont les systèmes cellulaires. Conçus comme réponse à l’augmentation de la demande et à la faible disponibilité du spectre radio. Citant celles analogiques : AMPS (Advanced Mobile Phone Service) qui est installé à Chicago en 1979.suivi par le HCMPS (High Capacity Mobile Phone Service) à Tokyo en 1980. Parallèlement, les systèmes Cordless, systèmes réellement grand public, se développent et connaissent des taux de croissance impressionnants. 4

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Dans les années 1990, la radiomessagerie unilatérale (Paging) connait à son tour des taux de croissance importants avec des taux de pénétration de plusieurs dizaines de pourcent dans des régions comme Hong-Kong ou Singapour. Toutefois, c’est réellement le système cellulaire numérique GSM avec les services de type RNIS et la possibilité de roaming international qui représente la révolution des mobiles de la décennie 1990. Les systèmes mobiles vont toucher progressivement tous les domaines d’activités économiques et intégrer peu à peu tous les types de services de télécommunications.

II- Propagation Radio : Généralités 1. Différents phénomènes créant les pertes (Mobile) Les pertes qui apparaissent entre l’émetteur et le récepteur sont dues à plusieurs phénomènes : certaines s’appliquant à toutes les liaisons et d’autres propres au portable notamment à cause de sa mobilité. Les différents phénomènes créant les pertes sont divisibles en plusieurs catégories: Les pertes dues à la distance parcourue Les effets de masque (Shadowing) provoqués par des obstacles Les évanouissements (fadings) dus aux effets induits du multi-trajets Les brouillages dus aux interférences Les brouillages dus au bruit ambiant Les pertes créées par le déplacement du mobile

1.1. L’atténuation due à la distance: Elle dépend de plusieurs facteurs comme la fréquence et la hauteur de l’émetteur. En effet, pour les basses fréquences, les pertes sont plus faibles. Ainsi comme la puissance du mobile est plus faible que celle de la base, le mobile émettra sur une fréquence plus basse appelée canaux montants en opposition aux canaux descendants. Les pertes sont plus faibles quand l’émetteur est plus haut. De plus à partir d'une certaine distance apparaît un point de rupture, au-delà duquel l'atténuation est plus élevée avec la distance.

1.2. Les effets de masque: Ils sont créés lorsque l’onde traverse des obstacles. Par exemple pour une réception à l’intérieur (indoor), il faut traverser un mur. L’atténuation due aux arbres se matérialise par une décroissance exponentielle de l’intensité du signal, par exemple à 1 GHz une haie de 5 mètres de profondeur effectue une atténuation de 50 dB. Les constructeurs doivent donc aussi tenir compte de la saison, à savoir si les arbres ont perdu ou non leurs feuilles car la différence est importante (de 20 dB). L’atténuation due à la pluie est relativement très faible mais n’est pas négligeable lorsque l’onde parcourt de longues distances (satellites). Le fait est qu’on n’en tient pas compte pour les communications entre les portables et le BTS car la distance est de quelques dizaines de kilomètres. Les effets de masque peuvent, soit atténuer la puissance du signal, soit modifier les caractéristiques de l’onde.

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1.3.

Les évanouissements (fadings):

Le portable dans la majorité des cas n’est pas en vision directe avec la base mais reçoit un signal grâce au réfléchissement du signal sur des obstacles. Cela permet de les contourner mais a aussi pour conséquence que cette onde peut avoir plusieurs trajets possibles. Ainsi le récepteur reçoit plusieurs signaux qui se superposent. La distance n’étant pas la même pour chaque trajet, le temps de transmission est également différent. Il s’opère donc un décalage entre les signaux. Comme les signaux sont codés en numérique, ils peuvent se compenser pouvant ainsi altérer ou détruire les données

1.4.

Les brouillages dus aux interférences:

Les interférences sont le fait qu’un autre signal utilise la même fréquence et il se passe donc des interférences co-canal. Le phénomène des interférences n’est pas propre aux portables mais s’applique pour tous les types d’onde. Deux portables peuvent avoir leurs signaux qui interfèrent car la bande passante est étroite par rapport au nombre de canaux. Les fréquences sont très proches ainsi il se produit des interférences appelées interférences sur canal adjacent.. Le phénomène d’intermodulation produit aussi des interférences. Ces phénomènes sont dus à deux signaux de différentes fréquences (f1 et f2) qui interagissent ensemble, produisant un signal avec une nouvelle fréquence de la forme f= n f1 +m f2. Ce phénomène est gênant pour les premières valeurs entières de n et m. Ainsi à la réception le signal utile de fréquence f peut être brouillé par deux signaux formant une fréquence f. De même ce phénomène apparaît à l’émission pour deux émetteurs très proches. Ainsi chaque antenne émet un autre signal composé de deux fois sa propre fréquence moins celle de l’autre antenne.

1.5.

Les brouillages dus au bruit ambiant:

Le bruit ambiant peut provenir du bruit extérieur au message ou des composants eux-mêmes.

1.6.

Les pertes créées par le déplacement du mobile:

Lors du déplacement du mobile, à cause de sa vitesse, la fréquence du signal reçu par le mobile change. En effet, le temps mis par l’onde pour arriver au mobile est variable. Ce temps dépend de la vitesse de déplacement du portable et de l’angle entre sa direction de déplacement et celle de la base. Ce décalage de fréquence peut être positif ou négatif.

1.7.

En environnement intérieur:

Les causes de pertes en environnement intérieur ne sont pas les mêmes car le mobile se déplace peu par rapport à l’extérieur. Ainsi l’environnement extérieur au mobile est variable : mouvement de personnes et des équipements contrairement à l’environnement extérieur qui est fixe. Les différents types de pertes sont les effets de masque, les distorsions multi-trajets, le décalage dans le temps entraînant des interférences inter-symboles mais qui sont beaucoup plus faibles que dans le cas d’un environnement mobile. De plus les prédictions de propagation du signal sont plus difficiles à réaliser du fait du changement de l’environnement.

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2. Les solutions pour améliorer le signal La propagation de l’onde: Il est nécessaire de connaître la façon dont l’onde se propage pour pouvoir combler les pertes en certain endroit. On utilise plusieurs techniques: Les équations de maxwell mais qui sont souvent trop compliquées à cause de toutes les conditions de topologie. Le lancer de rayon qui assimile l’onde à une onde lumineuse. La méthode statistique grâce à des mesures sur le terrain. La méthode empirique L’égalisation: Comme on vient de le voir de nombreux phénomènes agissent sur le signal produisant une perte d’intensité, c’est pourquoi le récepteur doit filtrer le signal obtenu. Ainsi par exemple, le phénomène de pertes à cause du multi-trajet peut être réduit en prenant le signal ayant la puissance la plus élevée. Mais les erreurs ne sont pas également réparties dans le temps. Aussi, plusieurs méthodes sont utilisées pour pouvoir retrouver le signal d'origine comme le codage des canaux et l'entrelacement. La gestion de l’énergie: De façon à économiser de l’énergie, le portable s'éteint pendant les communications. C’est à dire que lorsque celui-ci n’émet et ne reçoit rien, il reste en veille. Pour que cela fonctionne, il doit pouvoir distinguer la voix des bruits ambiants. De plus, comme l'émetteur est éteint, le récepteur ne reçoit aucun bruit, il y a donc un silence absolu. Pour montrer que la connexion s'effectue bien et pour ne pas perturber l’utilisateur, un bruit de fond est créé artificiellement Entre deux communications successives, le portable peut encore se mettre en veille. Un canal spécial est alors utilisé par la base pour signaler un appel au portable, il peut être utilisé par plusieurs portables. De plus, le BTS contrôle la puissance du portable, suivant la qualité du signal reçu. Cette gestion de l’énergie est faite pour en économiser.

III- Logiciel Radio Mobile: 1- Présentation Le logiciel Radio Mobile est la propriété intellectuelle de Roger Coudé. Radio Mobile est voué à la prédiction des performances des systèmes radio (WLAN & WMAN) en outdoor et le calcule du bilan de liaison pour une large bande de fréquences (2 MHz – 20 GHz). Quoique l'utilisation à des fins commerciales n'est pas interdite, l'auteur ne peut pas être tenu responsable de l'utilisation qui en sera faite. Le matériel produit par le logiciel est sous l'entière responsabilité de l'utilisateur qui devrait se conformer aux restrictions qui s'appliquent aux sources de données de provenance extérieure.

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Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio Radio Mobile tourne sous les systèmes d’exploitation Windows (95, 98, Me, NT, 2000, XP). 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 Irregular Terrain Model (ITM). Radio Mobile est un outil puissant et gratuit pour tracer les modes RF et prévoir le rendement des systèmes de radiocommunication. Il utilise les données d'élévation de terrain disponibles gratuitement, il peut produire des couleurs de cartes virtuelles en niveaux de gris, x-ray et arc-en-ciel. On peut aussi produire des points de vue 3-D stéréoscopique ainsi que des animations survol. Des images d'arrière-plan peuvent être fusionnées avec cartes scannées, des photos prises par satellite et à produire des cartes Mapquest prévision précise.

 Radio Mobile Data Sheet



System parameters

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 Networks



Elevation data matrix

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2- Installation: Les instructions de l’installation de Radio Mobile ont connu plusieurs améliorations. Dans le premier lieu l’installation s’est faite par regroupement de plusieurs fichiers.après l’installtion du fichier .exe qui se met en jeu.

2.1 Mode Fichiers : Les étapes suivantes mettent en œuvre ce mode d’installation :

Etape 1 : Espace disque 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 : Téléchargez Visual Basic Runtime (Service pack 6), fichier vbrun60sp6.exe de Microsoft. Installez-le sur votre PC avant d’entamer l’étape suivante. (Il vaut mieux redémarrer le PC).

Etape 3 : Préparation de l’installation Créer un dossier ‘Radio Mobile’ par exemple: "C:\Radio_Mobile" Créer un dossier ‘Download’ dans le dossier créé auparavant. par exemple: "C:\Radio_Mobile\download" Créer une structure des dossiers. par exemple: "C:\Geodata" "C:\Geodata\srtm1" "C:\Geodata\srtm3" "C:\Geodata\GTOPO30" "C:\Geodata\Terraserver" "C:\Geodata\Landsat" "C:\Geodata\OpenStreetMap" "C:\Geodata\Landcover"

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Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio Etape 4 : Langue Télécharger les fichiers suivants à partir de site Radio Mobile et les copier dans '\Radio_Mobile\download': rmwcore.zip (ce fichier contient toutes les langues). rmwupdate.zip (ce fichier contient toutes les langues). Dépendamment de la langue que vous voulez installer; il faut télécharger l’un des fichiers suivants : German language par Arnold Tibus English language par Roger Coudé French language par Roger Coudé Greek language par Ioannis Liaskos Italian language par Gian Leonardo Solazzi & Gabriele Memeo Spanish language par Juan Andrés González Turkish language par A. Tahir Dengiz Dutch/Flemish language par Gust Mariens Brazilian/Portuguese language par Marcio Pereira Russian language par Serguei Fetisov 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. 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: Décompressez le fichier 'rmwcore.zip' dans le répertoire 'C: \ radio_mobile' (ce qui inclut la structure de dossiers dans le fichier zip) Décompressez le fichier 'rmwupdate.zip' dans le répertoire 'C: \ radio_mobile' (ce qui inclut la structure de dossiers dans le fichier zip) Décompressez la langue de votre choix dans le dossier "C: \ radio_mobile " Décompressez les autres fichiers dans le fichier ‘utm.zip’ et fichier 'wmap.zip' dans le répertoire 'C: \ radio_mobile'

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Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio S'assurer qu'aucun autre cas de Rmwdlx32.dll n’existe sur votre système. Si vous voulez mettre le programme à plus d'un endroit, vous devez mettre Rmwdlx32.dll (et les autres dll) dans ’ C: \ Windows \ system32’.

Etape 6 : Configurez Maplink.txt Radio Mobile est capable d’utiliser divers sources cartographiques. Voir 'Edit > Merge picures'. Certaines de ces sources doivent être activées manuellement avant de pouvoir les utiliser. Par la lecture et la modification du fichier 'Maplink.txt’ avec le 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, vous devez supprimer l'apostrophe avant le nom.

Etape 7 : Où stocker la configuration de Radio Mobile? Radio Mobile 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 vous choisissez de stocker les paramètres de configuration 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

Étape 8 Après l'installation, il faut mettre un raccourci sur votre bureau de Radio Mobile.

Etape 9 Maintenant, double-cliquez sur le raccourci et profiter de Radio Mobile!

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2.2 Mode Exécutable : Après avoir extrait le fichier téléchargé, un clic sur «Radio Mobile Setup.exe » commencera le processus d'installation par la production de Bienvenue ci-dessous:

Pour continuer l'installation, un clic sur le bouton "Next" vous présentera le volet de licence, sinon vous pouvez quitter l'installateur.

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Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio Continuez en un clic sur le bouton 'I agree' qui active le bouton "Next" qui vous permet de continuer.

À ce point, un panneau d'information est présenté en ce qui concerne les conditions d'accès pour le téléchargement des informations sur Internet.

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Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio Le prochain volet de la séquence montre le chemin par défaut, «le dossier d'installation». Il est recommandé que ce dossier soit utilisé par défaut. Note : si le répertoire d'installation est modifiée, la "Radio Mobile est initialement ouvert avec un cadre blanc qui permet aux paramètres à ajuster.

Dans la fenêtre suivante, vous confirmez que vous êtes prêt à installer les fichiers dans le dossier sélectionné. Un clic sur le bouton "Démarrer" initialise installation.

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Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio A la suite de la brève procédure d'installation, l'écran suivant s'affiche, où vous pouvez voir (et modifier avant de les enregistrer) permettant le téléchargement de fichiers Map_Link.txt. Vous pouvez alors décider si vous souhaitez Radio Mobile qui sera lancé sur la clôture de l'installateur.

Le dernier écran de l'installateur, montre l'origine de cette version gratuite du logiciel utilisé ici. Clôture cet écran n'apporte rien à votre ordinateur, et est un petit examen de l'utilisation d'excellents logiciels.

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2. Les cartes : Il existe plusieurs sources de donnés géographiques : Radio Mobile peut utiliser une variété de sources de données géographiques. Ces sources sont réparties selon leurs types en trois catégories : Height data (DEM) Clutter data Data for oriëntering purposes. Ces différentes sources de données énumérés ci-dessus peuvent être utilisés dans Radio Mobile mais ils ne sont pas valables pour le monde entièrement : Certaines sources ne sont disponibles que pour l'Amérique du Nord (Canada, USA), d’autres pour l’Europe...

Height data (DEM): SRTM 1, 3 DTED 0, 1, 2 GTOPO30 GLOBE BIL

Clutter data: Landcover

Orientering data: Landsat Mappoint MapQuest Openstreetmap Terraserver Internet Tiger Internet Toporama ADRG CADRG Google Maps Cependant, la première catégorie est la plus utilisée car il y a plusieurs sites web qui proposent leurs types de cartes Jettons un peu un œil sur les types de cartes de la height data (DEM) :

 SRTM SRTM est en fait l’ensemble de données le plus populaire que Radio Mobile peut utiliser. Le Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) a obtenu les données d'altitude sur une échelle quasi-globale pour générer complètement et avec une haute résolution la base de données topographiques numériques de la Terre. 17

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SRTM est un projet international dirigé par la (NGA) National Geospatial-Intelligence Agency et la (NASA) National Aeronautics and Space Administration. qui met en évidence les informations topographiques digitales qu’on peut les télécharger gratuitement. Elles contiennent les données sur les hauteurs acquises par le radar. Les données de type SRTM sont disponibles en 2 catégories: 3 secondes arcs 90 x 90 mètres, Global 1 seconde d'arc de données 30 x 30 mètres, États-Unis seulement. Les zones couvertes par SRTM Les données générées par la navette spatiale seulement couvert entre 60 ° N et 59 ° S comme on peut le voir sur l'image suivante .un pourcentage de 0,2% de la population mondiale n'a pas été illustré par la mission SRTM.

 GTOPO30 GTOPO30 est un modèle d'élévation numérique (DEM) avec un espacement de grille horizontale de 30 secondes d'arc (environ 1 kilomètre). GTOPO30 a été dressée à partir de plusieurs sources de trame et le vecteur d'information topographique. GTOPO30, achevé à la fin de 1996, a été élaboré sur une période de trois ans par le biais d'un effort de collaboration mené par le personnel de l'US Geological Survey's Center for Earth Resources Observation and Science (EROS). l’inconvénient de ce type est le fait que ses cartes n'ont pas assez de résolution qui sera utilisées dans le calcul des liaisons radio à des fréquences supérieures à 30 MHz 18

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 DTED DTED (ou Digital Terrain Elevation Data) a été initialement développé dans les années 1970 à l'appui des avions radar de simulation et de prédiction. DTED soutient de nombreuses applications, Le format DTED de niveau 0, 1 et 2 est décrit dans la spécification militaire américaine Digital Terrain Elevation Data (DTED) MIL-PRF-89020B, et parmi d'autres paramètres qui décrivent la résolution pour chaque niveau:

* Niveau 0 a un poste d'espacement de 30 secondes d'arc en direction de latitude (environ 900 mètres) * Niveau 1, un poste d'espacement de 3 secondes d'arc (environ 90 mètres) * Niveau 2 a un poste d'espacement de 1 seconde d'arc (environ 30 mètres) En outre, trois autres niveaux (3, 4 et 5) à augmenter la résolution ont été proposées mais pas encore normalisés.

 GLOBE Global Land One-km Base Elevation (GLOBE) Page d'accueil: http://www.ngdc.noaa.gov/mgg/topo/report/ GLOBE est une version internationalement développée, conçue et élaborée ,c’est une version révisée du modèle DEM, ayant un poste d’espacement de 30 secondes d’arc (1 Km) Le projet en cours fait appel à plusieurs sources de données pour atteindre des resultats de haute qualité. Des parties importantes ont été prises à partir de GTOPO30, mais il existe aussi des contributions supplémentaires. GLOBE fournit des ensembles de données de deux niveaux de qualité: G.O.O.D (Globally Only Open-access Data), utilisation sans restrinction BAD (Best Available Data) l'utilisation restreinte de certaines régions

 BIL BIL est un format de l'image de la télédétection de données ce sont des données d'image Multi-bandes, représentés par une combinaison de position spatiale (nombre de pixels et le numéro de ligne) et de la bande. Le format de données pour les images multi-bandes sont classées en trois types : 1. BSQ format (bande séquentielle):les données d'image (nombre de pixels et le numéro de ligne) de chaque bande sont organisées séparément. 2. BIL (band interleaved by line) :les données en ligne sont classées selon le nombre de bandes . 3. BIP (format band interleaved by pixel) un ensemble de données multi-bandes à l'égard de chaque, repéré par le numéro de pixel et le numéro de ligne 19

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IV - Prise en main du logiciel Radio Mobile 1- Importation de cartes : Pour commencer, il nous faut les données topographiques de notre carte qu’on a téléchargé au préalable, pour cela on utilise le logiciel 3DEM qui prend en charge plusieurs types de cartes et qui nous permet de nous situer sur la carte, sans cet outil de positionnement on se retrouve avec une carte bleue signalant ainsi qu’on est hors les limites de la carte.

Il faut vérifier dans File >Map Propreties sur la rubrique Elevation data source, que l’emplacement et le type correspondant à votre carte est bon. Les données de Latitude et longitudes sont à remplir à partir des informations fournies par 3DEM.

1.1. Logiciel 3DEM : 3DEM peut délivrer des scènes de terrain 3D et des animations MPEG flyby à partir des fichiers de données sources suivants : -

USGS Digital Elevation Model (DEM) files USGS Spatial Data Transfer Standard (SDTS DEM) files USGS National Elevation Dataset (NED) files LIDAR Point Cloud (LAS) files XYZ Point Cloud files (ASCII or floating point binary) 20

Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio - USGS Global 30 Arc Second Elevation Data Set (GTOPO30 DEM) files - NOAA Global Land One-km Base Elevation (GLOBE) files - GEOTIFF Digital Elevation Models - NASA Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA) files - NASA Mars Orbiter Laser Altimeter (MOLA POLAR) files En plus de tout fichier de données topographiques organisé en lignes et colonnes de données d’altitudes. 3DEM utilise les librairies SGI/Microsoft OpenGL pour délivrer la 3D à haute vitesse. Il peut render des projections 3D de couleur 24 bit, des projections 3D red-blue qui requièrent des lunettes red-blue pour les voir, ou des projections 3D de couleur side-by-side stereo. Les scènes 3DEM peuvent etre gardées sous les formats ci-après. -

Windows Bitmap (*.bmp, *.dib) Joint Photograhic Experts Group (*.jpg,, *.jpeg) Tagged Image File (*.tif, *.tiff) Flyby animation AVI (*.avi) Flyby animation MPEG (*.mpg, *.mpeg) USGS ASCII Digital Elevation Model (.dem) GEOTIFF Digital Elevation Model (*.tif) Binary terrain matrix (*.bin) VRML world (*.wrl) Terragen terrain (*.ter)

Cartes, images du terrain et animations tridimensionnelles, et waypoints GPS … produites par le logiciel 3DEM sont pour une raison de visualisation générale seulement. 3DEM n’est pas conçu dans l’intention d’une navigation backcountry précise, ou de référenciassions GPS, ou toutes autres utilisations spécialisées demandant un positionnement de haute définition.

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1.2. Acquisition de la carte : Après avoir sélectionné le type de carte souhaité dans la première fenêtre, on cherche notre carte sur l’emplacement spécifié auparavant.

Une fois la carte sélectionnée ouverte sur 3DEM (figure ci-dessous) on sélectionne la partie de la carte qui nous intéresse en prélevant les coordonnées de latitude et longitude qui lui sont conférées.

On insert les valeurs de latitude et longitude dans la rubrique center de Map propreties, ainsi que la valeur de l’élévation donnée par 3DEM est à insérer en bas de fenêtre. 22

Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio

On obtient une carte de hauteur 600 pixels et de largeur 800 pixels (30 x40 Km en échelle réelle) comme suite.

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2- Création de réseau : Une fois la carte en place, on procède à la création de notre réseau. Pour cela on va vers File > Networks properties > Parameters On selectionne un réseau dans list of all nets, à ce réseau on donne un nom spécifique, on détermine les fréquences minimale et maximale de travail, on définit aussi la polarisation, le mode de variabilité, le climat … relatifs à l’environnement et mode de la propagation.

Dans Systems, on choisi dans List of all systems un système dont on édite le nom, la puissance d’émission et la sensibilité de réception ( en unités linéaires ou en dBm), le type, le gain, la hauteur d’antenne et les pertes de câble.

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3- Création des unités : Après avoir définit le cadre de votre réseau, il faut à présent mettre des unités dedans. Pour ce faire, dans Membership on sélectionne notre réseau (List of all nets) puis dans la liste à coté de List of all units on choisi les unités dont on a besoin une à une et on édite leurs paramètres : o Dans le 1er combo, on trouve les trois valeurs possibles pour une antenne à savoir : Commande, Subordinate et Rebroadcast selon si l’antenne est dans une station émettrice, un équipement terminal ou un relais. o Dans le 2eme combo, on a choisir l’appartenance de l’unité à quel système. o Dans Antenna height, on peut laisser la valeur de la hauteur de l’antenne comme définit dans le système ou bien la changer en sélectionnant Other puis éditer la valeur désirée. o Dans Antenna direction, on paramètre les angles de notre antenne, pour cela il existe deux méthode pour opérer : -

Fixed (°) : demande deux angles :  Azimuth (°) – angle de positionnement horizontal – qui détermine la direction à donner dans le cas d’antenne directive (On montre plus tard comment récupérer cet angle).  Elevation angle (°) - angle de positionnement vertical – qui détermine la direction à donner dans le cas où on vise une réflexion ionosphérique.

-

Le deuxième mode consiste à définir l’unité vers laquelle on voudrait donner le maximum de rayonnement et là on n’a pas à spécifier d’angles.

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Une fois qu’on a édité toutes les unités, on ferme la fenêtre précédente et il nous reste à présent à positionner nos unités sur la carte. Sur la carte on clic sur la postion où on veut placer la 1ère unité (on devrait voir aussi tôt deux traits rouges en pointillés orthogonaux à la position souhaitée, un tableau doit aussi s’afficher - en bas à droite – contenant les valeurs d’altitude des reliefs avoisinant la postion sélectionnée dont la valeur correspond à celle du centre) Cliquez après sur Unit properties ( 5ème icône sur la barre d’outil), séléctionnez votre unité dans la liste à gauche, puis cliquez sur Place unit at cursor position pour la mettre sur la position que vous avez choisi avant, chose faite vous devez voir les valeurs d’Elevation et de position topographique se changer automatiquement. Si vous le voulez aussi, vous pouvez changer l’icône de votre station en bas.

On clic sur ok et d’une manière similaire, on procède jusqu’à placer toutes nos unités sur carte.

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4- Etablissement de liaison : En cliquant sur Show networks (9ème icône de droite), on peut voir le réseau qu’on a pu établir. Une liaison en vert indique qu’on a un bon niveau de signal sur cette liaison, alors qu’une en rouge montre qu’on se trouve plus bas que la sensibilité de réception.

4.1. Liaison Point-multipoint : Pour établir une liaison point-multipoint, on doit avoir des antennes omnidirectionnelles ce qui est donné par défaut par Radio Mobile. A présent on va se pencher sur les caractéristiques de la liaison, en prenant l’exemple ci-dessus. On clique sur Radio link (7ème icône de droite) , on devrait voir s’afficher une fenêtre où l’on précisera les points émetteur –récepteur, on verra s’afficher une coupe du relief présent entre les deux entités ainsi que les ellipsoïdes de Fresnel. On verra aussi, le niveau du signal le long de cette liaison sur le relief, montrant ainsi les zones d’ombre ou de silence radio entre Tx et Rx.

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Sur la même fenêtre on peut recueillir d’autres informations concernant les hauteurs d’antennes qu’on peut changer pour améliorer la liaison, aussi la fréquence de travail qu’on peut aussi changer. En haut de la figure on a en fait, des informations importantes pour le bilan de liaison à savoir la distance entre Tx et Rx, les pertes induitent par l’espace libre, par d’éventuelles obstructions, foret, ville. Il donne aussi le PathLoss, la valeur du champ E, le niveau du signal à la réception en µV et en dBm, avec en plus la valeur de différence entre ce qui est reçu et la sensibilité du récepteur.

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Sur cet exemple, on a essayé de simuler le cas d’une liaison GSM, entre une BTS et les antennes des stations mobiles situés sur la zone de couverture de la station de base d’environ 30km de diamètre.

4.2. Couverture radio: Comme dans le cas de réseau cellulaire (i.e.: réseau GSM), il est important d’avoir une idée sur la couverture de l’antenne dans une agglomération pour s’aider dans le dimensionnement du réseau (ex : position et nombre de BTS à monter pour couvrir une région). Pour visualiser la couverture radio d’une antenne, allez vers Visual coverage (2ème icône de droite),

Sur cette fenêtre, choisissez votre station dans le combo, vous pouvez éditer les angles azimute et élévation, ainsi que la portée sur laquelle vous voulez évaluer la couverture, mais aussi sélectionner la hauteur sur laquelle vous voulez voir la couverture (i.e. usagers mobile de hauteur inférieure à 2m). 29

Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio Vous pouvez personnaliser la couleur du contour et du remplissage. En cliquant sur Draw, vous verrez se dessiner sur la carte une région de coloration à l’image de la figure ci-dessous.

La région bleutée correspond à la couverture de l’antenne.

4.3. Liaison Point-à-point : Pour établir une liaison point-à-point, on doit avoir des antennes cette fois directionnelles. Afin de changer le type d’antennes, il faut revenir dans Networks properties>Systems et dans Antenna type vous choisissez un type d’antenne directionnelle (et même si vous nous connaissez pas les diagrammes de rayonnement de toutes ces antennes vous pouvez cliquer sur View pour voir).

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Maintenant qu’on a des antennes directionnelles, elles sont orientées n’importe comment c’est pour cela qu’on trouve une liaison en rouge, et il va falloir orienter les antennes de manière à ce que leurs diagrammes de rayonnement soient de même direction et de sens opposés. Pour cela on va dans Radio link pour voir la direction à prendre ou plutôt l’angle azimutal à entreprendre. Cliquez sur le bouton au signe + (voir en bas)

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La valeur de direction est de 182°, donc on va revenir vers Network properties> Membership on change la valeur de l’angle azimute à 182° pour l’antenne en question. A présent la première antenne est bien orientée donc on va vers la seconde antenne et on procède de la même manière pour l’orienter. On obtient à la fin la configuration suivante :

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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 possibles pour bien planifier le réseau. Quoique la réalisation de ce projet a connu plusieurs difficultés surtout l’importation des cartes qui a été une empreinte noire dans l’acheminement de ce projet, sans oublier l’insuffisance de documentations qui a engendré une paralysie de la compréhension du logiciel. Ces facteurs n’étaient pas un obstacle devant l’espoir, la confiance en soi, le sérieux et l’esprit d’équipe,tous ont participé à rester croyant à la réussite de ce projet qui n’était un jour qu’un rêve. D’après la saisie du magique Radio Mobile, nous invitons chers lecteurs à réaliser un projet sur le dimensionnement du réseau d’une ville comme Tanger.

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TP Propagation Radioélectrique Initiation à « Radio Mobile » Laboratoire 1 : Le logiciel Radio Mobile est voué à la prédiction des performances des systèmes radio (WLAN & WMAN) en outdoor et le calcule du bilan de liaison pour une large bande de fréquences (2 MHz – 20 GHz). 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 Irregular Terrain Model (ITM). Radio Mobile est un outil puissant et gratuit pour tracer les modes RF et prévoir le rendement des systèmes de radiocommunication.

I-

Importer une carte :

Pour commencer, il vous faut les données topographiques de la carte N33W005.hgt (à télécharger sur : ftp://e0srp01u.ecs.nasa.gov/srtm/version2/SRTM3/Africa/ et à décompresser dans le répertoire C:\Radio Mobile\SRTM\srtm_Project), pour cela utilisez le logiciel 3DEM qui prend en charge plusieurs types de cartes et qui vous permet de vous situer sur la carte. N.B : Sans cet outil de positionnement vous allez vous retrouver avec une carte bleue signalant ainsi que vous êtes hors les limites de la carte.

Après avoir sélectionné le type de carte SRTM dans la fenêtre 3DEM, allez chercher votre carte sur l’emplacement spécifié auparavant. Une fois la carte sélectionnée ouverte sur 3DEM, Choisissez la partie de la carte avec les coordonnées de latitude 33 .5 et longitude -4.5 au centre. Avec ses données vous avez l’information la plus importante sur votre carte.

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II- Radio Mobile : Ouvrez Radio Mobile et insert les valeurs de latitude et longitude dans la rubrique center de Map propreties, ainsi que la valeur de l’élévation donnée par 3DEM est à insérer en bas de fenêtre. Si la rubrique Elevation data source n’est pas configurée, changer l’emplacement des cartes SRTM à votre répertoire srtm_project (comme dans la figure ci-dessous).

A la fin cliquez sur Extract, vous obtenez une carte de hauteur 600 pixels et de largeur 800 pixels (30 x40 Km en échelle réelle) comme suite.

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5- Création de réseau : Une fois la carte en place, procédez à la création de votre réseau. Pour cela allez vers File > Networks properties > Parameters, et sélectionnez un réseau (ex : Network 1) dans list of all nets, à ce réseau donnez un nom spécifique MyNetwork, mettez les fréquences minimale et maximale de travail respectivement à 905 et 960 MHz. Définissez aussi la polarisation en tant que verticale, le mode de variabilité en spot, le climat en desert (relativement à l’environnement et mode de la propagation). Allez vers Systems, et configurez :       

Nom du système en GSM, Puissance d’émission à 50W, Sensibilité du récepteur à 0.25 µV, Pertes de connexion à 0.5 dB, Type d’antennes à Omni, Hauteurs à 8m, Gains à 6 dBi.

6- Création des unités : Après avoir définit le cadre de votre réseau, il faut à présent mettre des unités dedans. Pour ce faire, dans Membership, sélectionnez votre réseau (List of all nets) puis dans la liste à coté de List of all units, choisissez les unités dont vous avez besoin une à une et éditez leurs paramètres : o Dans le 1er combo, vous trouvez les trois valeurs possibles pour une antenne à savoir : Commande, Subordinate et Rebroadcast selon si l’antenne est dans une station émettrice, un équipement terminal ou un relais. o Dans le 2eme combo, choisissez l’appartenance de l’unité à votre système. o Dans Antenna height, vous pouvez laisser la valeur de la hauteur de l’antenne comme définit dans le système ou bien la changer en sélectionnant Other puis éditer la valeur désirée. Une fois que vous avez édité toutes les unités, fermez la fenêtre précédente et il vous reste à positionner vos unités sur la carte. Dans votre cas, on commencera avec deux unités : - Une station émettrice, - Une station réceptrice, Sur la carte cliquez sur la postion où vous voulez placer la 1ère unité (on devrait voir aussi tôt deux traits rouges en pointillés orthogonaux à la position souhaitée, un tableau doit aussi s’afficheren bas à droite – contenant les valeurs d’altitude des reliefs avoisinant la position sélectionnée dont la valeur correspond à celle du centre) Cliquez après sur Unit properties (5ème icône sur la barre d’outil), sélectionnez votre unité dans la liste à gauche, puis cliquez sur Place unit at cursor position pour la mettre sur la position que vous avez choisi avant, chose faite vous devez voir les valeurs d’Elevation et de position topographique se changer automatiquement. Si vous le voulez aussi, vous pouvez changer l’icône de votre station en bas. 37

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On clic sur ok et d’une manière similaire, on procède jusqu’à placer toutes nos unités sur carte. Dans notre TP on va choisir deux unités : MyBase, MyMobile en adoptez la configuration suivante :

12345678-

Rappelez le théorème de réciprocité des antennes ? Rappelez les trois zones de rayonnement qui existe et dans laquelle notre étude se trouve ? Visualisez la liaison MyBase-MyMobile. Commentez les résultats obtenus ? Essayez d’optimiser la hauteur des pilonnes pour avoir une bonne liaison. Est-ce que ça marche ? citez quelques raisons mises en cause ? Calculez le rayon du premier ellipsoïde de Fresnel Ajoutez une nouvelle unité de type Rebroadcast sous le nom de Relais. Placez cette unité de façon à obtenir un lien entre les deux autres stations. Expliquez l’utilité du relais et établissez le bilan de liaison MyBase –Relai - MyMobile à partir des données Radio Mobile (N.B: relais passif). 38

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 Liaison Point -Multipoint : Essayez à présent de simulez le scénario d’une communication mobile simple : Une Station de base qui émet dans toutes les directions et septe stations réceptrices faisant office de mobiles sur une cellule. 9- Visualisez la couverture radio de l’antenne émettrice (Visual coverage) 10- Essayez de trouvez l’emplacement optimal pour l’émetteur pour avoir une couverture maximale.

 Liaison Point à point : Maintenant, on va essayer de simuler une liaison point à point comme celle qu’on peut trouver entre la station de la SNRT rabat et la station émettrice de Cap Spartel à Tanger, bien sure en réalité il y a des relais tous les 75km mais dans notre cas la distance est plus petite que cela donc on ne mettra pas de relai. 11- Construisez un réseau comportant deux stations émettrices. 12- Changez le type des antennes à corner dans la rubrique Systems de Networks Properties. 13- Placez vos antennes et Visualisez la liaison, qu’est ce que vous remarquez. Expliquez pourquoi ? Dans Radio link, sélectionnez la liaison MyBase – MyMobile puis cliquez sur le bouton (plus) de l’antenne MyBase. 14- Relevez les informations données par le diagramme de rayonnement. 15- Relevez l’angle (déterminé par le rayon noir) sur le schéma du diagramme de rayonnement. Allez vers Network properties> Membership et changez la valeur de l’angle azimute avec la valeur relevée pour l’antenne en question. Une fois la première antenne est bien orientée, procédez de la même manière pour orienter l’antenne MyMobile. 16- Visualiser à nouveau la liaison, qu’est ce qui a changé. Expliquez pourquoi en se basant sur le diagramme de rayonnement ? 39