Soutenance mémoire
Concept de base de la transmission par satellite
Généralités
Un satellite de télécommunication est un relai hertzien placé dans l’espace. Son rôle est de régénérer le signal qu’il a reçu et de le retransmettre amplifié en fréquence à la station réceptrice. De nos jours, l’utilisation des satellites devient de plus en plus importante et présente plusieurs avantages grâce à leur zone de couverture géographique étendue outre leur capacité de servir un grand nombre d’utilisateurs en même temps. D’où une rentabilité, en particulier dans les régions à faible ou à moyenne densité de population, ne possédant pas d’infrastructure terrestre ou encore dans les pays en voie de développement. En effet les satellites permettent une desserte géographique très étendue notamment pour les utilisateurs mobiles. Les systèmes satellites ont une grande capacité de diffusion, un déploiement rapide et une reconfiguration possible et efficace. Ils offrent un accès multiple pour un grand nombre de stations terrestres et jouent un rôle primordial en cas de catastrophes naturelles. Les systèmes satellites offrent des services de téléphonie vocale et de transmission de données (fax, courrier électronique, transfert de fichiers, etc…) à destination d’équipements terminaux mobiles (de poche ou montés sur véhicule) ou fixes, ils offrent aussi de nouvelles fonctions tels que le multicast et le broadcast. Etant donné la place importante que connaissent la communication et les multimédias de nos jours, avoir un service continu sans contraintes, n’importe où et n’importe quand à une échelle globale est devenu une nécessité. D’où l’intérêt des systèmes de communications par satellites .
Les Orbites
Il existe différentes catégories de satellites en fonction de leur orbite. Une orbite, représente le chemin parcouru par un satellite qui tourne autour de la terre. Les orbites permettent de définir à tout moment les caractéristiques du satellite pour établir des transmissions . On distingue les orbites basses (LEO), les orbites moyennes MEO) et les orbites géostationnaires (GEO). Nous allons voir dans cette partie comment les orbites fixent certaines limites ou contraintes dans les transmissions ou les équipements.
Satellite GEO (Geo-Stationnary Earth Orbit)
Les satellites géostationnaires se situent à une altitude de 36.000km par rapport à la terre, ce qui explique leur délai de propagation ou RTD (Round Trip dealy) très élevé de l’ordre de 250ms. Ce qui n’est pas pratique pour le trafic à fortes contraintes temporelles, telle que la voix. La grande distance, par rapport à la terre, impose l’utilisation de terminaux ayant une grande puissance et une grande capacité, entraînant une augmentation de leur coût. Par ailleurs le satellite GEO présente plusieurs avantages, dont une zone de couverture très importante. Le satellite GEO parait relativement fixe par rapport aux utilisateurs. En conséquence les techniques de hand-off ne sont pas prises en compte dans ce type de satellite, ce qui présente un grand avantage dans leur utilisation. En plus des caractéristiques citées cidessus, le satellite GEO présente une facilité de déploiement et une grande durée de vie. Ces satellites sont les mieux adaptés pour les communications maritimes.
Satellite MEO (Medium Earth Orbit)
Le satellite MEO se situe entre 5000 – 10000 km. Il présente un intermédiaire entre l’orbite basse et le géostationnaire. Les satellites MEO décrivent des orbites circulaires ayant une période orbitale d’environ 6 heures. Un système de transmission globale utilisant ce type d’orbite nécessite un nombre de satellites moins élevés que dans le cas des satellites à basses orbites. La gestion du « handover » dans ce type de constellation n’est souvent pas nécessaire, 2 à 3 plans orbitaux sont suffisants pour atteindre une couverture globale de la terre.
Satellite LEO (Low Earth Orbit)
Le satellite LEO ou encore satellite à basse orbite (plusieurs centaines de Km) offre le grand avantage d’un délai de propagation réduit (10ms), il présente un bon candidat pour les systèmes temps réels. Les terminaux utilisés pour ce genre de satellite sont de petite taille et de faible poids. L’inconvénient majeur des satellites LEO est leur mouvement continu autour de la terre en plus de leur surface de couverture réduite. D’où la nécessité de développer des techniques de Hand-off assez complexes afin d’assurer la continuité du service.
Liens Inter-Satellites (ISL)
Les ISL (Inter Satellite Link) permettent l’interconnexion entre plusieurs satellites se trouvant dans une constellation. Des satellites peuvent alors échanger et acheminer les informations entre eux par des liens inter-satellites afin de réaliser un réseau spatial avec une large couverture terrestre et une grande capacité en terme de bande passante ; la constellation utilisant ces liens peut alors se passer des réseaux terrestres et être complètement indépendantes des opérateurs nationaux. Deux types de liens inter-satellites existent : intraorbite (reliant des satellites situés sur la même orbite) et inter-orbite (reliant des satellites situés dans des orbites adjacentes).
Le Handover (HO)
Dans les systèmes terrestres, quand un utilisateur passe d’une cellule à une autre, un processus de hand-off est lancé. Les stations de base sont fixes et c’est l’utilisateur qui se déplace d’une cellule à une autre. Le transfert d’une communication active d’un canal à un autre doit se faire sans interruption d’une part et doit être transparent pour l’utilisateur d’autre part. Dans les réseaux satellites, il existe plusieurs types de handover, un handover inter-satellite entre deux satellites qui bougent, un handover intra-satellite, c’est le handover d’un utilisateur entre spot beams sur un même satellite et enfin un handover d’un utilisateur d’un satellite à un autre. Il est très important de noter que le handover est influencé par la technologie des faisceaux utilisée :
❖ EFC cellules rattachées au sol : fixées au sol avec un système d’antennes orientées à bord du satellite et pointées vers la même cellule.
❖ SFC cellules rattachées au satellite : le système d’antenne est fixe et les cellules bougent avec le mouvement du satellite.
D’autre part, le HO est influencé par la présence ou non de liens ISL, il est aussi influencé par la technique d’accès multiple employée au niveau de l’interface radio (avec la technique CDMA il est plus facile de faire du « soft HO »). Le HO est aussi influencé par des paramètres géométriques, tels que la distance entre l’orbite du satellite et la surface de la terre (orbite GEO, HEO, MEO, LEO), la vitesse relative du satellite par rapport à la terre et la surface de la cellule terrestre. Enfin, la fréquence du HO ne dépend que de la vitesse du satellite.
Fonctionnement d’un système satellitaire : Scénarios des Réseaux
Les réseaux satellites peuvent être déployés pour servir des terminaux individuels ou alors plusieurs communautés professionnels à la fois. Au début les terminaux étaient passifs récepteurs uniquement de diffusion de certaines applications comme la vidéo et l’audio. Le système de réseau satellitaire est constitué d’un segment spatial et un nombre de stations terrestres responsables du multiplexage de trafic et du contrôle des liens terrestres. L’interactivité des terminaux a été introduite grâce aux réseaux VSAT (Very Small Aperture Terminal). Par la suite le développement rapide aussi bien dans le segment terrestre que spatial a élargi d’une part le nombre des applications offertes et la topologie ainsi que les composants des systèmes de communication par satellite d’autre part. Les satellites communiquent avec différentes stations terrestres en utilisant les liens GSLs, (ground to satellite link) .On distingue alors deux modes opérationnels dans les réseaux par satellites :
Interconnexions des Lans
L’interconnexion des LANs (Local Area Network) à travers les liens satellitaires présente un aspect très important dans ces réseaux . En effet dans ce type de configuration plusieurs LAN accèdent aux liens satellitaires à travers une Gateway, ou station terrestre, qui joue le rôle d’une interface qui adapte les protocoles LAN à l’environnement radio.
Les systèmes appliquant ce type de configuration sont mieux utilisés pour interconnecter différents sites d’une entreprise internationale par exemple, ou une large institution, ou alors leur fournir un accès direct à une base de données confidentielle les concernant.
Mode d’accès utilisateur 3G
Dans cette configuration (figure 3), le réseau satellite offre un accès large bande à l’utilisateur final à travers l’interface réseau/utilisateur (UNI). Le terminal a en général une taille réduite et est peu complexe, il est uniquement responsable de l’envoi et la transmission de son propre trafic (petit volume de trafic par terminal et faible débit de transmission).
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Table des matières
INTRODUCTION
Chapitre I : Présentation de la SONATEL
1 .1 Présentation de la SONATEL
1.2 Présentation de la station terrienne de Gandoul
1.2.1 Situation Géographique
1.2.2 Trafic passant par Gandoul
1 .3 Présentation et problématique du réseau VSAT actuel
Chapitre 2 : Concept de base de la transmission par satellite
2.1 Généralités
2.2. Les Orbites
2.2.1 Satellite GEO (Geo-Stationnary Earth Orbit
2.2.2 Satellite MEO (Medium Earth Orbit)
2.2.3 Satellite LEO (Low Earth Orbit)
2.2.4 Liens Inter-Satellites (ISL)
2.2.5 Le Handover (HO)
2.2.6 Fonctionnement d’un système satellitaire : Scénarios des Réseaux
a. Interconnexions des Lans
b) Mode d’accès utilisateur36
2.2.7 Les services de communications par satellite
2.2.7.1 Les services de diffusion de la radio et de la télévision
2.2.7.2 Les services de téléphonie
2.2.7.3 Accès large bande et services multimédias
2.2.8 La station terrienne
2.2.9 Les bandes de fréquences
2.2.10 Les types de modulations
2.2.11 Les méthodes d’accès
a.AMRF ou FDMA
b.Time Division Multiple Access (TDMA ou AMRT)
C .Code Division Multiple Access (CDMA ou AMRC)
d. Multi-Frequency Time Division Multiple Access (MF-TDMA)
2.2.12 Techniques d’accès aléatoire
2.3 Présentation de la technologie VSAT
2.5.1 Définition et principe de fonctionnement VSAT
2.5.2 Types de topologies
a. Topologie maillée
b. Topologie en étoile
c. Topologie mixte
2.5.3 Gestion de la bande passante
2.5.4 Comparaison entre les bandes de fréquences utilisées
2.5.5 Les applications
2.5.6 Les avantages de la technologie VSAT
2.5.7 Les inconvénients
Chapitre III Présentation de la technologie 3 G
3.1 Généralité
3.2 Les services
3.3 Architectures et fonctionnements de l’UMTS
3.3.1 Station Mobile (UE, User Equipment)
3.3.2. Le sous-système radio (RNS, Radio Network Subsystem)
3.3.3 Le Node B
3.3.4 LE RNC
3.3.5 Le WCDMA (Wideband-CDMA)
3.3.6 Présentation de la méthode d’accès CDMA
3.3.7 Les avantage du W-CDMA
Chapitre 4 : Mise en œuvre de la solution
6.1 Etude de l’évolution de la technologie mobile au Sénégal
6.2 Description de la solution technique
7. Etude de l’architecture et fonctionnement de la plateforme HUB/VSAT SkyEdge I Bande C de la Sonatel
Présentation
7.1 Architecture du réseau VSAT Bande C
7.2 Le segment spatial
7.3 Les protocoles utilisés
7.4 Le HUB Bande C de Gandoul : la partie bande de base
a. Le Modulateur
b. L’IP Encapsulator (IPE)
d. Le receiver Cage ou Hub Receiver Unit (HRU)
e. Le Sync Device
f. Le Network Management System (NMS)
7.5 Le HUB Bande C : les équipements RF
7.6 Les stations VSATs
7.7 Les techniques d’accès au support
7.7.2 Le Guaranteed Access (GA)
7.7.3 Le Dedicated Access (DA)
8. La plateforme HUB/VSAT Bande Ku
8.1 Architecture du réseau VSAT Bande Ku
8.2 Le segment spatial et les techniques d’accès au support
8.3 Le HUB Bande Ku de Gandoul : la partie bande de base
a. Le Dynamic Call Allocation Server (DCAS)
b. Voice Packet Processor (VPP)
a. Le Media Gateway et le SIU
b.Le Border Router
CONCLUSION
