Soutenance mémoire
Depuis les années cinquante, on cherche à se servir des câbles électriques pour véhiculer des données grâce à une technologie baptisée « CPL » pour Courant Porteur en Ligne (Outre-atlantique, on l’appelle « PLC » pour Power Line Communication). Le courant porteur en ligne ou CPL est une technologie qui utilise, comme média de communication, le réseau électrique. Cette technologie consiste à coupler avec un signal électrique existant un signal numérique contenant des données, le tout en assurant un certain niveau de sécurité au sein de ce réseau. Cette technologie fait circuler des ondes courtes sur des lignes électriques basse et moyenne tensions (220 ou 380 Volts). C’est à partir de 1980 qu’il est vraiment utilisé pour le transport de données chez les particuliers, notamment pour des usages domotiques (ouverture des stores et volets, allumage de radiateurs). Au cours de l’année 2000, des constructeurs se sont réunis au sein d’un consortium appelé «HomePlug », d’où la naissance, en juin 2001, du standard HomePlug 1.0.1 qui est pourtant le seul standard au monde pour la technologie CPL. Cependant ce standard ne s’applique qu’à l’indoor, et n’est pas inter opérable avec les solutions outdoor.
PRINCIPE DE TRANSMISSION
Généralités
Pour les équipements CPL, les normes à ce jour éditées sont la norme EN50065 pour les bas débits et la norme SC205A pour les hauts débits, la répartition des bandes de fréquences selon les types de CPL .
CPL à bas débit
Modèle d’utilisation au sein de la JIRAMA :
A Madagascar, la JIRAMA S.A (JIRO SY RANO MALAGASY) est une société qui loue ses services en distribuant l’eau et l’électricité. Elle utilise la technologie CPL pour assurer la transmission des données entre ses diverses sites (stations hydroélectriques de Mandraka et Andekaleka et ses sous-stations de Tana Nord, Tana sud, Ambodivona et d’Antsirabe).
Technique de modulation :
La modulation de l’onde porteuse s’effectue soit à bas soit à haut niveau pour qu’on puisse transporter un signal. L’onde porteuse peut être modulée en fréquence (FM) ou en amplitude (AM) par le signal. La forme la plus simple de modulation est l’utilisation d’un commutateur, qui interrompt le signal modulant l’onde porteuse à intervalles donnés pour former les points et les traits dans le cas de la radiotélégraphie à onde entretenue. L’onde porteuse peut encore être modulée en amplitude (et donc en intensité, proportionnelle au carré de l’amplitude) par les variations de fréquence et d’intensité d’un signal sonore, telle une note de musique. Cette forme de modulation d’amplitude (AM) est utilisée pour de nombreux services de radiotéléphonie, dont la radiodiffusion usuelle. La modulation d’amplitude sert également en téléphonie par courants porteurs, où l’onde porteuse modulée est transmise par câble, et pour la transmission d’images fixes, par câble ou transmission radio.
Modulation à BLU
Définition :
La modulation d’amplitude consiste à moduler l’amplitude d’un signal de fréquence élevée, par un signal de basse fréquence. Ce dernier est celui qui contient l’information à transmettre (voix, par exemple, recueillie par un microphone), le premier étant le signal porteur (qu’on appelle porteuse). Le principe repose sur la multiplication du signal porteur par le signal de basse fréquence (signal modulant) assujetti à un décalage judicieusement choisi. Le système de modulation à BLU transpose une bande de fréquence BF de largeur théorique F [kHz] en une bande de fréquence HF de même largeur.
CPL à haut débit
Canal de transmission
On appelle canal de transmission tout média (fil, câble, liaison hertzienne…) capable d’assurer un transfert d’informations entre deux équipements. Il a un effet perturbateur sur le signal modulé transmis car il est une source de bruit et d’interférence et de même d’affaiblissement du signal.
Le transmetteur transforme le message de manière à faciliter sa transmission dans le canal. Il effectue entre autre, la modulation du message pour produire le signal modulé transmis. Le récepteur effectue généralement plusieurs opérations dont celle de démodulation du signal reçu. Sa tâche principale est de fournir un signal estimé du message transmis. Notre support de transmission est le réseau secteur 220V/50Hz ; Cette technologieutilise les fils électriques pour transmettre les signaux numériques sur des fréquences allant de 1.6 à 30Mhz répartis en plusieurs sous porteuses indépendantes. Leur installation ne créée aucune interférence sur le réseau électrique existant et seuls quelques équipements de forte puissance ou perturbateurs (moteurs, fours micro-onde) peuvent légèrement altérer le signal CPL. La longueur des câbles est également facteur de baisse de vitesse. Par exemple HomePlug 1.0 indique une longueur maximale de 300m, des répéteurs existent pour accroître de manière significative cette longueur, surtout en les chaînant. Le CPL est basé sur une phase et un neutre, dans le cas de deux réseaux sur deux phases différentes (cas d’installations triphasés : immeubles, entrepôts, usines, etc.), la solution réside tout simplement dans un coupleur de phases qui se chargera de retransmettre les signaux sur les bonnes phases aux moments opportuns.
Pour que le signal soit bien adapté au support de transmission, il doit être mis en forme par une bonne modulation (modulation OFDM par exemple), et ensuite il doit être filtré afin de limiter les effets du bruit et la distorsion sur la ligne.
Technique de modulation
Modulation à étalement de spectre ou SS (Spread Spectrum)
La modulation avec étalement de spectre est optimisée pour lutter contre le bruit, dont elle limite mieux les effets. Elle consiste à « étaler » l’information sur une bande de fréquences beaucoup plus large que la bande nécessaire, dans le but de combattre les signaux interférents et les distorsions liées à la propagation : le signal se confond avec le bruit. Le signal étant émis à un niveau plus faible que celui du bruit donc de débit reste faible. Le signal est codé au départ, un code est assigné à chacun des usagers afin de permettre le décodage à l’arrivée. L’étalement est assuré par un signal pseudo aléatoire appelé code d’étalement.
Le « spectre étalé » est une technique de transmission consistant a étaler l’énergie d’un signal de télécommunications sur une largeur de bande qui est beaucoup plus importante que le débit d’information. La plupart du temps, cet étalement se fait à l’aide d’un code pseudo aléatoire (pseudo noise code) indépendant des données.
Principes de bases :
A l’émetteur, les données présentes sur les branches I et Q (branches en phase et en Quadrature, ou encore les parties réelles et imaginaires) sont multipliées par un code pseudo aléatoire (qui peut être ou ne pas être différent sur les deux branches). Le débit Rc du code pseudo aléatoire (appelé chip rate) est nettement plus élevé que le débit Rs des symboles de données et Rc NRs = La bande passante du signal résultant (a spectre étalé) est à peu près égale a Rc . Lorsque le code pseudo aléatoire est de longueur égale à la durée d’un symbole de donnée, on parle de code court, lorsque le code est plus long que la durée d’un symbole, on parle de code long. En général, le code pseudo aléatoire a une durée qui est un multiple entier de la durée d’un symbole.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 : PRINCIPE DE TRANSMISSION
1.1. Généralités
1.2. CPL à bas débit
1.2.1. Modèle d’utilisation au sein de la JIRAMA
1.2.2. Technique de modélisation
1.2.3. Modulation à BLU
1.2.3.1. Définition
1.2.3.2. Allure de signaux
1.2.4. Spectre du signal BLU
1.2.5. Production du signal BLU par filtrage
1.2.6. Technique de démodulation
1.3. CPL à haut débit
1.3.1. Canal de transmission
1.3.2. Technique de modulation
1.3.2.1. Modulation à étalement de spectre
1.3.2.2. Modulation OFDM
CHAPITRE 2 : ANALYSE GRAPHIQUE DE LA MODULATION OFDM
2.1. Utilisation du logiciel MATLAB
2.2. Présentation des porteuses OFDM
2.3. Principe général du CPL
2.4. Présentation du signal OFDM
2.5. Spectre du signal OFDM pour N sous porteuses
2.6. Occupation spectrale pour N sous porteuses
2.7. Conclusion
CHAPITRE 3 : TECHNOLOGIE CPL
3.1. Généralités
3.2. Principales applications des CPL
3.2.1. Mode « outdoor »
3.2.2. Mode « indoor »
3.3. Comparaison des technologies de réseaux locaux
3.4. Comparaison pour les accès à haut débit
3.5. Principe de l’émetteur pour une télécommande
3.5.1. Alimentation
3.5.2. Base de temps de la modulation
3.5.3. Base de temps de la porteuse
3.5.4. Amplification et émission
3.6. Principe du récepteur pour une télécommande
3.6.1. Alimentation
3.6.2. Détection du signal de télécommande
3.6.3. Traitement du signal de télécommande
3.7. Simulation sous CircuitMaker 2000
3.8. Chronogramme des signaux
3.9. Fonctionnement du relais d’utilisation
CHAPITRE 4 : ETUDE D’IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
4.1. L’environnement en général
4.1.1. Définition
4.1.2. Charte de l’environnement à Madagascar
4.2. Transmission de données grâce au secteur 220V
4.2.1. Les prises de courant
4.2.2. Les appareils
4.3. Les éventuels effets du projet sur l’environnement
4.3.1. Impacts positifs
4.3.2. Impacts négatifs
4.3.2.1. Effets physiologiques du courant
4.3.2.2. Effets de superposition de deux fréquences
4.4. Proposition des mesures d’atténuation
4.4.1. Les protections des personnes
4.4.2. Les protections des installations
4.4.3. Limitation des interférences
4.4.4. Conclusion
CONCLUSION GENERALE
