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Ecole Supérieure Multinationale des Télécommunications
Dakar−Sénégal
Mémoire de fin de formation pour l'obtention du diplôme de :
Ingénieur des Travaux de Télécommunications
Option : Technique
Spécialité : Transmission
Thème :
Présenté et soutenu par : Sous la direction de : Sidwagnan Cheick M. Zan Liu Wang
Abdramane Ouangraoua Ingénieur Microwave
à ZTE Corporation
Promotion : 2006 − 2008
DEDICACE• REMERCIEMENTS• INTRODUCTION....1•
Première partie : Généralité sur la transmission par onde radioélectrique
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I /−Définition des faisceaux hertziens..3
II/−Les antennes.............9
1−Caractéristiques d'une antenne.....9
2−Défauts de propagation...12
3−Bilan de liaison...14
Deuxième partie : Technologie CDMA
I/−Evolution des réseaux 3G....17
II/−Définition et principe de fonctionnement du CDMA..19
Définition et variantes du CDMA.20• Principe de fonctionnement du CDMA....23•
III/−Avantages et Services offerts...25
Troisième partie : Réseau de transport par FH (cas de ZTE)
I/−Structure générale du réseau (Etude du préalable)..29
II/−Ingénierie de déploiement et Equipements utilisés ....34
1−Ingénierie de déploiement..34
2−Equipements utilisés..39
III/−Analyse critique du réseau et suggestions..43
1−Exemple pratique d'installation du lien Kebemer−Massara Diop......43
2−Structure générale du réseau déployé ....46
3−Cas pratique de simulation logicielle et résultats générés..47
4−Problèmes rencontrés..52
CONCLUSION..53• ANNEXE.54• BIBLIOGRAPHIE58• WEBOGRAPHIE.58•
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Je dédie ce travail à  :
Mes parents•
M. Adama OUANGRAOUA et Mme OUANGRAOUA née KOMDOMBO Rakieta qui ont fait dessacrifices énormes sur tous les plans afin que je puisse en arriver là . Je leur dédie ce travail en guise deremerciement et de reconnaissance pour toute la confiance qu'ils ont placé en moi.
Père !!! Cette éducation, ce courage, cette force, cette lutte permanente que je mène tous les jours sontlà des vertus auxquelles je vous dois.
Mère !!! Vous m'avez été indispensable dans toutes les épreuves que j'ai eu à surmonter. J'avoueque je n'y serais jamais arrivé si vous ne m'aviez pas aidé à me relever à chaque fois que je tombais.Â
Puisse Dieu tout puissant vous accorder une longue vie et une santé de fer.
Mon neveu, Ouangraoua Ashdine Cheick Omar qui vient de naître.•
Mon frère, ma sur et mes amis à Ouaga•
Pour leur soutien moral. Ce sont là des personnes auxquelles je pense souvent et qui me rappellent qu'il yades gens qui m'aiment dont je n'ai pas le droit de décevoir.
Mes colocataires et amis de Dakar•
Pour leur collaboration et avec lesquels j'ai passé les moments difficiles à Dakar.
Mes oncles et tantes•
Pour leur soutien moral.
Je remercie très sincèrement :
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Dieu pour son assistance dans notre vie, pendant toutes ces années d'études et pour toutes cesbénédictions qu'il nous accorde.
•
Mes parents pour leur soutien permanent.•
M. Ouattara Tahirou le directeur des études de l'ESMT qui s'est toujours montré disponiblequand on avait besoin de lui.
•
M. Way le directeur technique de ZTE corporation.•
M. Zan Liu Wang microwave engineer, mon collègue et directeur de mémoire avec lequel j'aitravaillé.
•
M. Philippe Badji et M. Dominique, le NSS engineer et le BSS engineer pour la formationtechnique qu'on a reçu au début de notre stage et leur disponibilité tout au long du stage.
•
Le Docteur Kora Ahmed enseignant à l 'ESMT, pour ses remarques et corrections faites sur cetravail, son suivi et sa disponibilité a notre égard.
•
M. Zida Bertrand et M. Nana Emanuel pour leur soutien moral.•
Mme Ouangraoua Safi et Mme Ouangraoua Ida pour leur soutien moral.•
Tout le staff professoral de l'ESMT pour la formation et les conseils qui nous ont étéprodigué tout au long de ces années d'études.
•
Introduction
Le monde devient de plus en plus mobile. Autant par la multiplicité des supports qui accompagnentl'activité nomade des entités professionnelles à l'échelle planétaire, que par la diversité desapplications qui permettent aux utilisateurs de rester connectés en tout lieu et en tout temps, decommuniquer, de s'informer, d'échanger de la voix et des données, grâce à la capacité de plus enplus hallucinante des débits.
Les technologies de deuxième génération, qualifiées il y a une quinzaine d'années de formidablerévolution, ne servent plus que de passerelles vers l'édification de réseaux de télécommunicationsencore plus puissants, multicanaux et multifonctions. Nous sommes aujourd'hui dans l'ère du multimédiamobile. La 3G, ou technologie de troisième génération, est célébrée comme une révolution,sans doute la plus importante de l'ère du mobile, d'autant plus qu'elle est porteuse de dynamiques nouvelles,de services interactifs et d'applications mobiles qui transforment aussi bien le quotidien des individus quel'environnement professionnel. De la simple mobilité qu'offrait le téléphone portable, le monde destélécommunications enregistre une évolution spectaculaire vers une mobilité interactive de typemultimédia.
Cet aspect universel, récent et évolutif de la 3G a suscité en nous l'intérêt d'étudier l'aspectdéploiement du réseau de transport d'une telle technologie.
Cependant la mise en place d'un support pour véhiculer et rendre accessible cette technologie partout surune localité requiert de la part des ingénieurs une méthodologie bien structurée et des règlesd'ingénierie adéquates.
Notre objectif est simple et somme toute modeste. Il s'agira dans un premier temps de définir la
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transmission par faisceau hertzien de façon générale. Ensuite nous étayerons les notions importantesdes antennes, indispensables pour toute transmission radioélectrique, puis nous expliciterons le mode defonctionnement de la technologie d'accès radio CDMA. Et pour finir nous éluciderons un scénariofonctionnel de déploiement du réseau de transport par onde radioélectrique, au miroir de celui surlequel nous sommes en train de mettre en place en entreprise.
I/−Définition des faisceaux hertziens
Un faisceau hertzien est un système de transmission de signaux, numériques ou analogiques, entre deuxpoints fixes. Il utilise des ondes radioélectriques très fortement concentrées à l'aide d'antennesdirectives. La directivité du faisceau est d'autant plus grande que la longueur d'onde utilisée est petite etque la surface de l'antenne émettrice est grande. Le faisceau est un support de type pseudo−4 fils. Les deuxsens de transmission sont portés par des fréquences différentes. Pour des raisons de distance et devisibilité, le trajet hertzien entre l'émetteur et le récepteur souvent découpé en plusieurstronçons, appelés bonds, reliés par des stations relais qui reçoivent, amplifient et réémettent lesignal modulé vers la station suivante.
Destiné à la mise en uvre de réseaux de télécommunications le faisceau hertzien numériques'installe rapidement, offre de grandes capacités de débit. Il est évolutif en fonction des besoins encapacité. Le faisceau hertzien est souvent complémentaire de réseaux de fibre optique pour assurer lacontinuité de certains points de raccordement. Le faisceau hertzien dispose de point d'accès à la normeG703 et Ethernet. Les débits vont de 2 à 622 Mbps sur des fréquences de 1,5 à 38 GHz. La qualitéd'une liaison par faisceau hertzien et la disponibilité de la liaison sont les caractéristiques essentielles dece support.
Structure de l'émission/réception pour les faisceaux hertziens•
Figure 1 : Emission /Réception par faisceau hertzien
La modulation en fréquence intermédiaire FI permet de :
− simplifier des technologies.
− travailler indépendamment de la fréquence porteuse.
L'émetteur transpose le signal en hyperfréquence et l'amplifie.
Le récepteur amplifie et égalise le signal reçu et le transpose en FI.
L'émetteur et récepteur reliés aux antennes par des guides d'ondes ou des
Câbles coaxiaux.
Transposition de fréquence•
La solution pour transporter un signal à distance consiste à transposer la fréquence du signal
de départ : du type K cos (2πF1 t), en utilisant une porteuse de fréquence F0 très élevée.
La fréquence de la porteuse est générée à l'aide d'un oscillateur, celui peut contenir habituellementun quartz pour définir F0 avec précision.
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La transposition de fréquence module le signal à transmettre avec la porteuse, on la représente parfoiscomme ci−contre. On appelle aussi cette fonction « MELANGEUR » ou « MULTIPLIEUR » eneffet, elle revient mathématiquement à multiplier entre eux, les 2 signaux sinusoïdaux injectés sur ses2 entrées, on utilise alors la propriété de la multiplication en trigonométrie : CosF0 x cosF1 = ½[cos (F0+F1) + cos (F0−F1)]
On obtient en sortie du multiplieur un signal ayant 2 composantes, l'une avec la somme des
fréquences et l'autre avec la différence. Pour un émetteur, on cherche à élever les fréquences,
grâce à un filtre sélectif on ne gardera et transmettra que la composante contenant la fréquence
désirée.
An
Dans le cas du récepteur, l'accord de l'antenne est réglé sur FR=F1+F0, on récupère ensuite lesignal d'origine (F1) en décalant le signal reçu FR de la fréquence F0 grâce au mélangeur, seule lacomposante contenant la fréquence F1 est conservée après le mélangeur en utilisant un filtresélectif centré sur F1.
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Organisation fonctionnelle d'un émetteur−récepteur•
La liaison par voie radioélectrique peut se décomposer en 3 parties : l'émetteur, le canal detransmission et le récepteur. Le rôle de l'émetteur est de convertir le message à transmettre sous formed'un signal électrique modulé et transposé à la fréquence d'émission, puis d'amplifier enpuissance et d'émettre sur l'antenne.
Quant au récepteur, à partir d'une autre antenne, il devra restituer le message le plus fidèlement possible.
Figure1.3 : Schéma organisationnel de l'émetteur /Récepteur
Traduction : permet de convertir un signal (par exemple la voie) en un signal électrique, via unmicrophone piezzo−électrique par exemple. Inversement, elle convertit un signal électrique en un
son via un haut−parleur.
Traitement : il peut s'agir simplement d'une amplification linéaire, de pré−accentuation (gain variableavec la fréquence). En numérique, il peut s'agir aussi du codage de l'information pour avoir uneconfidentialité, une sécurité (détection d'erreur) ou pour optimiser la rapidité de la transmission(compression). Par exemple pour la musique, certains logiciels permettent de compresser le son « wave »en MP3, en télévision numérique le codage numérique des couleurs et du son est régi par lanorme MPEG2.
Modulation : elle a pour fonction de transposer l'information sur une porteuse, afin d'occuper un espacefréquentiel réduit pour une bande donnée et de ne pas perturber les voies adjacentes. On module uneporteuse sinusoïdale (spectre composé par une raie unique) par le signal transportant l'information. Lamodulation ayant pour effet de reporter le spectre du signal informatif au voisinage d'une fréquence f0 plusélevée située dans un domaine favorable à la propagation. La modulation consiste à faire varier l'undes paramètres de la porteuse f0 , soit l'amplitude, soit la fréquence, soit la phase proportionnellement ausignal informatif.
Canal : Un canal indique le milieu dans lequel se propage le signal. Mais il indique aussi la partie plus oumoins large du spectre occupé. Il peut être désigné par un code (en télévision par exemple), soit
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par sa fréquence centrale (en radiodiffusion FM). Sa largeur dépend du type d'application, avec 8MHzpour un canal TV, environ 250kHz pour un canal FM et 12,599kHz en téléphonie.
Démodulation : c'est l'opération qui, à partir du signal modulé reçu du canal de transmission,permet de reconstituer le signal informatif (après traitement).
Amplificateur (Emetteur−Récepteur) : il a pour fonction d'augmenter le niveau du signal, lesamplificateurs les plus courants sont à transistors.
Filtres : ils ont pour fonction de séparer les signaux utiles des autres, ils sont omniprésents, et à basede condensateurs et de bobines.
Antenne : c'est une interface entre le milieu dans lequel les ondes se propagent et l'appareil où elles sontguidées. Les antennes pour mobiles sont en général peu directives et parfois « électriquementpetites (vis−à −vis de la longueur d'onde). Ces antennes sont fréquemment réalisées en technologieimprimée afin de réduire les coûts de production en série.
Type de liaisons radioélectriques•
Réfection par l'ionosphère•
La communication est bidirectionnelle entre 2 points en vue, chacun équipé d'un émetteur et d'unrécepteur, généralement en visibilité.
Exceptionnellement, une liaison peut s'établir en utilisant la réflexion et la diffusion par l'ionosphère(haute atmosphère, 70 à 1000 km d'altitude) dans la bande des ondes courtes (3 à 25 MHz).
On obtient une liaison transhorizon de très longue portée, mais de faible capacité.
Figure 1.4 : Réflexion des signaux par l'ionosphère
visibilité directe•
Une liaison peut s'établir en visibilité directe entre plusieurs stations placées sur des points hauts.
Figure 1.5: Stations en visibilite direct
II/− Les antennes
Définition et Caractéristiques d'une antenne•
Définition•
L'antenne est un transformateur d'énergie :
A l'émission elle transforme une énergie électrique (v(t), i(t)) fournie par un générateur enénergie électromagnétique (e (p,t), h(p,t)) en tout point P(x,y,z) de l'espace. En particularité, il estintéressant de connaitre cette énergie très loin de l'antenne d'émission.
A la réception l'antenne transforme l'énergie électromagnétique caractérisée par le champélectromagnétique autour d'elle (e(t), h(t)) en énergie électrique sur une charge (v(t), i(t)) engénérale de 50 Ω représentant l'impédance ramenée des circuits situés en aval.
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Il ya réciprocité entre le comportement d'une antenne à l'émission et celui à la réception. Celaveut dire principalement que les caractéristiques d'une antenne à la réception peuvent se déduire decelle d'une antenne à l'émission et réciproquement.
L'antenne étant un système résonant (onde stationnaire), il faut faire en sorte que l'impédance qu'elleramène face à la ligne (son impédance d'entrée) soit adaptée à celle−ci. La ligne est alors en ondeprogressive, toute la puissance est transmise à l'antenne.
L'antenne sert alors de transformateur d'impédance entre l'espace libre et la ligne de transmission. Lapuissance rayonnée ne dépend que de la puissance acceptée et des pertes de l'antenne.
Les principaux caractéristiques d'une antenne•
Pour une antenne il ya deux grandes catégories de caractéristiques qui sont soit à mesurer ou à calculer :
Les caractéristiques d'adaptation•
Pour rayonner de l'énergie l'antenne doit d'abord en avoir accepté le maximum du générateur danstoute la bande de fréquence utile. L'antenne est alors un dipôle électrique (au sens des circuits) qui doitêtre adapté au générateur.
Les caractéristiques de rayonnement•
Lorsque l'antenne a accepté l'énergie du générateur, elle doit la rayonner aux pertes près. Lafaçon de rayonner cette énergie dépend de la valeur des courants induits sur l'antenne. L'antenne devraavoir la capacité de concentrer l'énergie dans des directions voulues. Par exemple pour une liaison point− point, l'antenne devra être très directive ; par contre pour une liaison point − multipoint elle sera depréférence omnidirectionnelle en azimut pour arroser uniformément toutes les antennes réceptricessituées autour d'elles.
Le champ électromagnétique émis à grande distance est donc caractéristique par son amplitude del'énergie envoyée dans chaque direction par l'antenne. Sa phase donnera des renseignementssupplémentaires sur les interférences possibles, mais une caractéristique importante est sa polarisation,c'est−à −dire la façon dont est orienté dans l'espace le champ électromagnétique.
Gain•
C'est le rapport entre la puissance qu'il faudrait fournir à une antenne de référence (antenne isotrope) etcelle qu'il suffit de fournir à l'antenne considérée pour produire la même intensité de rayonnementdans une direction donnée (par unité d'angle solide).
Le gain absolu (dans la direction du rayonnement maximum correspondant à l'axe électromagnétique del'antenne) est défini par :
A eff est la surface équivalente de l'antenne
Figure1.6Â : Champ de fort gain d'une antenne
Diagramme de Rayonnement•
C'est la variation du gain en fonction de la direction. On appelle directivité le rapport entre la densité de
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puissance créée dans une direction donnée et la densité de puissance d'une antenne isotrope.
Figure 1.7Â : Le diagramme de rayonnement
La PIRE•
Lorsqu'une antenne produit une puissance rayonnée Pe, la densité surfacique de puissance crééedans une direction donnée est le produit du gain dans cette direction par la puissance. Elle peutégalement être définie par la puissance qu'il faudrait fournir à une antenne ayant un rayonnementisotrope pour produire la même puissance que l'antenne directive dans la direction considérée.
La Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente :
PIRE= Pe.Ge
Résistance de rayonnement•
La polarisation•
La polarisation d'une onde électromagnétique est définie par l'orientation du champ électrique parrapport à la direction de propagation.
Figure 1.8 : plan de vibration électrique
2− Défauts de propagation
La diffraction•
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Sur le plan économique on a intérêt à ce que les antennes soient les plus basses possibles de la terre,donc à ce que le rayon passe très près du sol. Il faut donc trouver une règle donnant le dégagementminimum nécessaire sur un bon hertzien pour que la diffraction du rayon sur les obstacles éventuels soitnégligeable.
Les études sur la diffraction montrent que la puissance reçue en espace libre varie en fonction de ladistance du rayon à l'obstacle. Pour être sur d'avoir une puissance réception suffisante, on cherche à obtenir un de dégagement du rayon au dessus de l'obstacle de sorte que si M est un Point de l'espaceau−dessus de l'obstacle, E et R étant les extrémités du bond. Le dégagement est caractérisé par :
EM + MR= ER+ λ/2
La réflexion•
Les réflexions sur le sol peuvent être à l'origine des évanouissements Profonds par interférencesentre faisceau direct et faisceau réfléchi, lorsqu'ils arrivent en opposition de phase et que le coefficient deréflexion est élevé. C'est notamment le cas sur les eaux calmes miroitantes. La profondeur del'évanouissement est le rapport exprimé en décibels Entre la puissance reçue calculée à l'espacelibre et la puissance reçue au moment de l'évanouissement.
La réfraction•
L'établissement d'un projet de faisceaux hertzien nécessite la connaissance de la valeur moyenne et desvariations possibles de la courbure des rayons. Des mesures de l'indice de réfraction ont mis en évidenceque dans une zone donnée et dans les premières couches atmosphériques, l'indice pouvait souvent êtreconsidéré de façon très grossière comme une fonction linéaire de l'altitude.
Le gradient vertical d'indice varie non seulement en fonction de la localisation mais aussi de façonstatistique au cours du temps. Certaines observations statistiques ont permis de retenir que la variationapparente de hauteur d'un obstacle situé à une distance A de l'extrémité d'un bond et B de l'autreextrémité est donnée par la formule suivante :
á�„h= (AB) (1−k)/2k
Atténuation par les gaz de l'atmosphère•
L'oxygène et la vapeur d'eau absorbent une partie de l'énergie du rayon. Cette absorption est de l'ordre dequelques centièmes de décibels par km pour les fréquences inferieures à 15 GHz. L'absorption croitavec la fréquence. A 20 GHz par exemple l'absorption due à l'oxygène est de 0.02 dB/km, celle due à lavapeur d'eau (7.5g/cm3) est égale à 0.09dB/km et au total on a 0.11dB/km.
L'oxygène a une raie d'absorption à 118,74 GHz et une série de raies entre 50 et 70 GHz
Au delà de 20Ghz l'absorption croit brutalement car une raie de résonnance de la molécule d'eau existeà 22.23GHz ; Deux autres raies d'absorption pour la vapeur d'eau se présentent aux fréquences de183,3 GHz et 325,4 GHz.
Atténuation et transpolarisation par les hydrométéores•
La transpolarisation ou dépolarisation résulte du mécanisme par lequel une partie de l'énergierayonnée avec une certaine polarisation se trouve après propagation avec la polarisation orthogonale ;
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au−delà de 6 GHz, les principaux effets sont produits par les hydrométéores c'est−à −dire par la pluieet les cristaux de glace.
En effet, la pluie cause une absorption et une diffusion qui donnent lieu à un affaiblissement qui dépendde l'intensité de la précipitation et de la fréquence. Comme l'intensité des précipitations varie d'unpoint à un autre en fonction du temps, il résulte que l'onde radioélectrique rencontre des conditionspluviométriques différentes le long du trajet.
Les gouttes de pluie ont une forme lenticulaire pendant la chute, leur axe de révolution étant vertical,l'atténuation diffère selon que l'onde est polarisée horizontalement ou verticalement et il se produit untransfert d'énergie d'une polarisation à l'autre qui est appelé transpolarisation.
Les causes d'erreurs•
La gigue•
On peut définir la gigue comme étant le déplacement d'un signal par rapport à sa position idéaledans le temps. Elle peut être provoquée par les multiplexeurs, les régénérateurs ou le dérapagelié à la propagation radioélectrique et aux intempéries notamment les fortes variations detempératures.
Le glissement d'horloge•
C'est un problème de rythme qui se produit à l'interface de deux réseaux pilotés par des horlogesdifférentes.
Le bruit•
On appelle bruit, toute perturbation affectant un signal. Le bruit dégrade le signal utile et introduit deserreurs. On l'évalue généralement en mesurant le rapport signal sur bruit (S/B ou C/N en anglais).
NB : Les différentes techniques de résolution de ces divers défauts seront détaillées dans ladernière partie de notre travail.
−Bilan de liaison♦
Dans une liaison sans fil, le signal envoyé par l'émetteur est atténué et la fraction arrivant aurécepteur est réduite, malgré les gains des antennes et de l'amplificateur. Le signal est doncdégradé. En outre, divers éléments introduisent une puissance de bruit qui va égalementdégrader les performances.
La grandeur intéressante pour l'évaluation de ces performances est le rapport signal à bruit S/N. Laprobabilité d'erreur sur les symboles binaires reçus doit être raisonnable, compte tenu de l'ensemble desdégradations. L'évaluation du rapport S/N au récepteur se fait à l'aide du bilan de liaison qui recensel'ensemble des dégradations aux divers endroits de la liaison.
Figure1.9: Schéma illustratif des différentes pertes
Puissance de bruit disponible après l'antenne :
Ou K est la constante de Boltzmann= 1.28 10−23
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TA est la température la du bruit globale du récepteur (290K=17 0 )
BN est la bande de Nyquist BN = (1.2* Fréquence) /n
Tel que 2n= N, N étant le nombre d'états de phase
Or
On a ainsi un rapport C/N =PR /PB égal a :
On a la puissance réception suivante :
I/−Evolution des réseaux 3G
A l'origine, un réseau GSM (Global Service for Mobile communications) permettait à une personne,détentrice d'un téléphone et d'un abonnement, de communiquer avec une autre personne sur le mêmeréseau. Les services proposés au début étaient peu nombreux mais au vu de l'intérêt grandissantdes utilisateurs pour les télécommunications, les opérateurs téléphoniques ont dû s'adapter. Aubout d'une décennie d'existence, le GSM est arrivé à saturation au regard du nombre de clientsraccordés sur ce réseau. D'où la nécessité de passer à d'autres technologies plus fonctionnelles etplus dynamiques.
Sur cette voie, les opérateurs ont tout d'abord proposé le WAP (Wireless Application Protocol) auxconsommateurs du mobile, service qui permettait à leurs utilisateurs de se familiariser avec les services detype Internet : consultation de plans de la route, réservation de places au cinéma... Mais très vite, cesservices se sont avérés insuffisants, il y a donc eu urgence de migrer vers une nouvelle technologie, enl'occurrence, le GPRS (General Packet Radio Service), par la création de bandes de fréquencessupplémentaires permettant ainsi de rajouter des fréquences favorables à une expansion du réseau.
C'est en 1992 que le World Administrative Radio Conférence (WARC) définira les bandes defréquences à utiliser pour les systèmes mobiles de troisième génération. Réunie au sein del'IMT2000, l'Union Internationale des Télécommunications (UIT) a définit les spécifications dessystèmes applicables à la 3G, dont l'UMTS est l'un des dérivés.
Le concept d'IMT−2000 établi par l'UIT vise à regrouper les propositions faites par les différentsorganismes de normalisation afin de proposer une définition des normes mondialement applicables dont lesobjectifs sont les suivants :
supporter les applications multimédias• supporter les débits plus élevés par rapport à ceux enregistrés par les normes dedeuxième génération.
•
permettre d'augmenter la palette de services proposés aux utilisateurs•
La technologie 3G implique la convergence de quatre secteurs autrefois séparés, à savoir :
les télécommunications• l'Internet• les médias• l'informatique/électronique.•
La notion de « convergence », renvoie à la capacité de différentes plates−formes de transporterdes services similaires en permettant l'accès à tout type de contenu et de services de manière
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indifférenciée quels que soient le terminal, le réseau et l'usage. Alors que dans l'univers analogique,les réseaux étaient conçus et configurés dans leur infrastructure pour donner accès à un certaintype d'information, la convergence vient permettre la fusion des domaines autrefois distincts de l'informatique,des télécommunications et de la radiodiffusion.
Cette convergence est à l'origine de création de divers services dont les usages se multiplient à mesureque les technologies évoluent ; de sorte qu'au final, le téléphone portable s'apparente bien plus à une sorte de petit ordinateur de poche. Ces services optionnels payants proposés par les opérateurs ontd'ailleurs bouleversé les habitudes d'utilisations traditionnelles de la téléphonie mobile.
Générationde téléphonie
Norme ou technologies et principaux paysoù elle s'applique
Norme ou technologies et principauxpays où elle s'applique
2G GSMEurope, Afrique,Moyen−Orient, Asie,Etats−Unis (minoritaire)
CDMA Etats−Unis (majoritaire)
2,5G GPRS, EDGEEurope, Etats−Unis − −
3GUMTS (ouW−CDMA)
Europe, Japon, AustralieCDMA2000
Etats−Unis, Amérique latine,Corée du Sud, Thaïlande,Inde Russie...
3,5GHSDPA Europe EV−DV Etats−Unis, Asie
Tableau 1: Les normes utilisées dans le monde
II/− Définition et principe de fonctionnement du CDMA
1− Définition et variantes du CDMA
Le CDMA est le terme générique qui décrit l'interface air d'un réseau sans fil utilisant latechnologie d'accès multiple basée sur le code.
En d'autres termes le CDMA, Code Division Multiple Access, en français Accès multiple parrépartition en code (AMRC), est un système de codage des transmissions, basé sur la techniqued'étalement de spectre. Il permet à plusieurs liaisons numériques d'utiliser simultanément la mêmefréquence porteuse. Il est appliqué dans les réseaux de téléphonie mobile dans le segmentd'accès radio, par plus de 275 opérateurs dans le monde surtout en Asie et en Amérique du nord. Il estaussi utilisé dans les télécommunications spatiales, militaires essentiellement, et dans les systèmesde navigation par satellites comme le GPS, Glonass ou Galileo. Dans le domaine des services mobiles, tousles déploiements CDMA en cours au niveau international utilisent la variante "troisième génération"(3G) de la norme, connue sous le nom de CDMA 2000. Celle−ci permet aux opérateurs de proposer à leurs abonnés notamment des services d'accès à l'internet à haut débit via la technologieEvolution−Data Optimized (EV−DO).
Contraintes pesant sur l'interface radio de la 3G•
Les principales contraintes pesant sur le développement de la 3G sont les suivantes :
1) L'interface radio de la 3G doit être conçue pour supporter une large gamme de services différents,services qui requièrent des débits supérieurs à ceux qui sont offerts par les systèmes mobiles de ladeuxième génération (GSM, IS−95, PDC, etc.). En ce qui concerne le débit de service, l'objectif estde pouvoir offrir un débit d'information d'au moins 2Mbit /sec, alors que les évolutions actuellementprévues pour les GSM ne permettront de supporter que des débits de l'ordre de 100 kbit/sec.
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2) Une seconde contrainte pesant sur les portables de la 3G est ce que l'on désigne en anglais par le nomtechnique de handover. En effet, le réseau cellulaire de la 3G sera multicouches, c'est−à −dire qu'il sedéveloppera par l'interaction entre des macrocellules (de 0,5 à 10 km de rayon) pour la couverture globale,des microcellules (de 50 à 500 mètres) pour les fortes densités de trafic en ville et des picocellules (de 5à 50 mètres), pour la couverture à l'intérieure des bâtiments. Le changement de cellules (handover)devra se faire de façon transparente, c'est−à −dire sans coupures perceptibles pour l'utilisateur, ni pertes dedonnées.
3) une dernière contrainte pour l'interface radio de la troisième génération est la coexistence decelle−ci avec les systèmes de la deuxième génération, coexistence qui se nommetransopérabilité. En effet, le déploiement en une fois du réseau de la troisième générationexposerait l'investisseur à des frais considérables et compromettrait la réussite financière del'opération. L'idée est donc de développer progressivement la couverture de la 3G, par îlots, en seconcentrant d'abord sur les régions à forte densité d'utilisateurs, et de permettre à ces derniers de seservir du réseau 2G dès qu'ils quittent ces nouvelles zones de couverture. Enfin, il apparaît essentiel depréserver les investissements considérables déjà réalisés sur les systèmes de la deuxièmegénération. L'idée est donc de réaliser des terminaux bimodes GSM/3G à faible coût, de garantirle transfert automatique intercellulaire entre le GSM et la 3G et de prévoir la possibilité d'introduire à terme la 3G dans les bandes de fréquences actuellement utilisées par la 2G. Ainsi la nécessité deréaliser des terminaux bimodes à bas coût impose quelques contraintes sur le choix des paramètres,notamment la largeur des porteuses, qui doivent être multiples de 200 kHz, et sur les débits utilisés, quidoivent pouvoir être dérivés d'une horloge commune avec celle du GSM (13 ou 26 MHz).
Variantes du CDMA•
Comme toute technologie le CDMA a évolué progressivement de la manière suivante :
Tableau 2Â : Variantes du CDMA
IS−95A•
Cette technologie fut pour la première fois commercialisée en 1995 .Il est connu sous le nom deCDMAone. Il appartient au standard de communication mobile de la seconde génération. Les aspectsclés de ce standard sont les suivants :
Il peut supporter jusqu'à 14.4 kbps• IS− 95A est exclusivement pour la commutation de circuit−voix• Il utilise un codeur de canal convolutionnel• La technique de modulation utilisée est le BPSK•
IS−95B•
L'IS−95B est une version évoluée de l'IS−95A. Il est classé dans les 2.5G Il conserve la couchephysique de l'IS−95A mais améliore la couche MAC pour offrir des services à haut débit. Les aspectsclés de ce standard sont les suivants :
Les débits théoriques peuvent atteindre 115kbps mais le débit réel généralementobtenu est de l'ordre de 64 kbps.
•
Des codes Walsh et des séquences PN additionnels permettent au mobile d'être assigne jusqu'à 8codes canal simultanément pour obtenir un débit plus élève.
•
Codage de canal convolutionnel• Technique de modulation utilisée BPSK•
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CDMA2000 1X•
La technologie de CDMA 2000 1X supporte à la fois le service de voix et de données au travers d'un canalstandard (1X) de CDMA .Elle fournit également beaucoup d'avantages en terme de performance parrapport à d'autres technologies.
D'abord elle fournit jusqu'à deux fois la capacité des systèmes précédents du CDMA, (Avecde plus grands gains encore au dessus de TDMA et de GSM), aidant à s'adapter à la croissancecontinue des services de voix aussi bien que de nouveaux services sans fil d'internet.
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En second lieu, elle fournit des débits maximaux de 307kbps et de 153kbps en bi directionnel, sanssacrifier la capacité de voix pour des possibilités de données.
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Le débit théorique supporté est de 307kbps mais le débit réel obtenu est de 144kbps• L'introduction de Q−PCH (Quick Paging Common Channel), le canal de pagination rapide permet aumobile d'être renseigné sur le besoin de superviser le FCCCH (Forward Common ControlChannel), le canal de contrôle commun descendant, et le paging du canal pour augmenterl'autonomie de la batterie.
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IL eut l'introduction de configuration radio. Les paramètres tels que le débit, les techniques demodulation et le taux d'étalement caractérisent les formats de transmission.
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Les bits de contrôle d'erreurs (Quality and Erasure Indicator Bits : QIB and EIB) sur le canal decontrôle de puissance descendant. Ceci renseigne la BS des trames erronées ou perdues au niveaude la station mobile pour qu'elles soient retransmises.
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Techniques de codage utilisées : Convolution et codage turbo• Technique de modulation utilisée est le QPSK•
Le CDMA 2000 3X•
IL offre des débits de 2Mbps et utilise trois standards avec des canaux de 1.25 Mhz.• Il utilise la technique de codage convolutionnel ou turbo• Technique de modulation utilisée QPSK•
Le CDMA 1X EV−DO•
1X EV−DO veut dire 1X RTT Evolution for high speed integrated Data Optimized. La norme consiste à utiliser un réseau IP pour fournir un moyen ultra rapide d'assurer divers services de transmission dedonnées.
Pour ceux qui veulent des services à haut débit ou de données de capacité plus élevée, uneversion dite optimisation de données appelée 1X EV−DO de CDMA 2000 fournit des débits optimauxde plus de 2 Mbps avec une sortie moyenne de plus de 700 kbps, comparables aux services de câble DSL etsuffisamment rapide pour supporter même les applications exigeantes telles que les téléchargementsvidéo et les dossiers volumineux. Enfin il fournit des services de données de l'ordre du méga−octetpour les plus bas coûts, un facteur de plus en plus important pendant que l'utilisation sans fil d'internet sedéveloppe au niveau des populations de masse.
Il supporte jusqu'à 2.4Mbps (en release 0)• Il supporte jusqu'à 3.1Mbps (release A)• Pas de backward compatibility avec le CDMA 2000• Il inclut deux modes interopérables : un mode intègre 1X optimise pour la voix et le débit dusupport, et le mode 1X EV optimise pour des accès haut débit aux données et a l'internet
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Il offre des débits adaptés conformément aux conditions du canal• Modulation et codage adaptatif• Sélection radio via la diversité•
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Utilise plusieurs formats de modulation (QPSK, 8− PSK, 16QAM, 64QAM).•
Le CDMA 1X EV−DV•
1X RTT Evolution for high− speed integrated Data and Voice. Cette technologie de 3.5G permet d'avoir lavoix et de hauts débits de données sur la même porteuse.
Il est compatible avec le CDMA 2000 1X et offre des débits de 3.1 Mbps de paquets de données.
2− Principe de fonctionnement du CDMA
Pour la téléphonie mobile, trois techniques sont envisageables pour faire passer plusieurs canaux sur lamême fréquence porteuse : le multiplexage temporel (AMRT, en anglais TDMA), le multiplexage defréquence (AMRF, en anglais FDMA) et le multiplexage par code (AMRC, en anglais CDMA).
Développé dans les années 1980 pour les communications par satellite, le CDMA consiste à « étaler le spectre » au moyen d'un code alloué à chaque communication. Le récepteur utilisece même code pour démoduler le signal qu'il reçoit et extraire l'information utile. Le code lui−mêmene transporte aucune information. Ainsi les utilisateurs peuvent communiquer simultanément dans unemême bande de fréquence. La distinction entre les différents utilisateurs s'effectue alors grâce à uncode qui leur est attribué et connu exclusivement par l'émetteur et le récepteur. L'opérationnécessite d'importantes capacités de calcul, donc des composants plus coûteux pour les terminauxgrand public. En revanche, les opérateurs ont recours au CDMA pour les liaisons par satellite de leurréseau fixe.
Le principe d'étalement de spectre ("spread spectrum")•
L'idée est de transformer un signal en bande relativement étroite en un signal qui a l'apparence d'un bruitsur une bande large. Pour transmettre un débit d'informations données, deux paramètres sontajustables : la largeur spectrale et le rapport de puissance signal/bruit (S/N) en application de l'équation deC. Shannon:
Capacité maximum en b/s= w log2 (1+S/N)= 1.44 ln (1+S/N) où S/N: puissance du signal/puissance dubruit et w la bande passante.
Il existe deux manières d'étaler le spectre :
Séquence directe DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum): chaque bit d'information estremplacé par une série de bits, que nous appellerons code; cette série est extraite d'uneséquence pseudo−aléatoire. Imaginons un débit R de 10 kbit/s nécessitant une bandepassante de 10 KHz. En remplaçant chaque bit par son code (disons 10 bits par code), on multipliele débit transmis par 10, ce qui donne 100 kbit/s. Le fait de transmettre 10 fois plus vite élargitdonc le spectre transmis dans un rapport 10. Concrètement, on augmente le débit destransmissions, mais le débit d'informations utiles est inchangé après décodage.
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Évasion ou Saut de fréquence (frequency hopping): on utilise N fréquences pour unecommunication. Le choix des fréquences se fait selon un modèle prédéfini à l'avance (afinde permettre au récepteur de récupérer la communication). On dit que le FH est lent si l'onchange de fréquence après l'envoi de plusieurs symboles, ou rapide si l'on change defréquences durant l'envoi d'un symbole. Ainsi la fréquence de la porteuse est changée M foispendant la durée d'un bit de message. On obtient donc un spectre étalé en modulant le signalavec une séquence connue sous le nom de séquence pseudo aléatoire ayant une apparence de
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bruit, en remplacement de chaque bit de message. Le signal étalé (spectralement) doitapparaître comme du bruit, en particulier pour les autres transmissions éventuelles utilisant lemême spectre étalé. Ceci permet aussi de cacher=crypter le message d'où son utilisationancienne par les militaires. En réception on calcule la corrélation du signal avec une répliquedu code émetteur (la séquence pseudo−aléatoire : pnt for pseudo noise), ce qui permet derégénérer les bits de message selon sa valeur : positive (=>1), négative (=>−1) ou nulle(mauvais code).
Le contrôle de puissance•
Le contrôle de puissance permet d'optimiser la capacité. Il veille à ce que chaque utilisateur émetteavec une certaine puissance ou un rapport signal sur bruit suffisant pour garantir un taux d'erreurs fixes partrame(FRE : Frame Rate Error). On distingue deux types de contrôle de puissance :
Le contrôle de puissance en boucle ouverte pour lequel la puissance d'émission du mobile estdéterminée par la puissance du signal pilote reçu
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Le contrôle de puissance en boucle fermée permet à la station de base de contrôler le niveaude puissance du mobile via la qualité de l'information reçue.
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Le contrôle de puissance permet de résoudre dans le système CDMA les deux problèmes suivants :
Le problème de proche ou loin : l'usager proche de la BTS bloquera l'usager loin de la BTS.• La limitation par l'interférence : la capacité du système est liée à son propre bruit.•
La gestion de la mobilité•
Le système CDMA permet la mobilité grâce aux 3 moyens suivants :
L'enregistrement qui permet de localiser le terminale mobile• Le handoff qui assure la continuité du service entre cellules adjacentes.• Le roaming qui permet d'assurer la continuité du service entre différents réseaux ou desfournisseurs de services différents.
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Le handoff•
Les handoff entre cellules se font lorsque le mobile a du trafic. Le mobile en déplacement dans le réseaucontinue à rechercher de nouvelles cellules. Il maintient donc les pilotes actifs (active set), l'ensemble despilotes non actifs mais potentiellement modulable (candidate set), l'ensemble des pilotes non actif ni candidatsusceptible d'être ajoute (Neighbors set), et le reste (remaining set). Il existe plusieurs types de handoff : Lehard handoff et le Soft/Softer handoff .
Soft/Softer handoff•
C'est le transfert intercellulaire Soft, c'est le processus d'établissement d'un lien avec un secteur voisin avantde couper le lien avec le secteur en service (courant)
Le softer handoff c'est également un transfert intercellulaire, il est comme le soft handoff sauf qu'il ne sedéroule qu'entre des secteurs appartenant à la même BTS.
Les avantages du soft handoff sont les suivants :
Il ya établissement du lien avant la rupture♦
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Les deux cellules ont la même fréquence♦ Il réduit le nombre d'appels perdus♦ Il augmente la capacité globale♦ Il permet de réduire la puissance d'émission du mobile♦ La qualité de la voix est améliorée à la bordure des cellules♦
Le hard handoff•
Le hard handoff se déroule quand deux secteurs ne sont pas synchronisés ou ne sont pas sur la mêmefréquence. Il ya interruption dans la communication de voix et de données mais celle−ci est de courtedurée et n'affecte pas la communication.
Il ya donc une rupture avant rétablissement du lien .c'est un handoff entre des fréquences différentes,non synchroniser ou des cellules disjointes contrôlées par différents BSCs.
III/− Avantages et Services offerts
Avantages•
Les avantages du CDMA par rapport aux technologies précédentes sont nombreux ; entre autres nouspouvons énumérer :
Une plus grande capacité ; en effet il ya une plus grande bande passante permettant ainsil'introduction d'une nouvelle gamme d'application.
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De meilleures performances face aux trajets multiples grâce à la diversité• Une plus faible puissance d'émission= une plus grande durée d'autonomie des batteries.• Possibilité du Soft handoff• Possibilité du haut débit• Il combat également l'interférence d'accès multiple•
Services offerts•
Les clients du prochain siècle emporteront avec eux un ou plusieurs terminaux leur permettant d'avoiraccès à toutes sortes de services. Ainsi:
Le téléphone mobile: A ce sujet, les prédictions les plus optimistes ont cours dans les milieuxfinanciers. Ainsi, vers 2010, le trafic écoulé par les terminaux radios devrait égaler celui destéléphones filaires. Il est à noter que l'Europe reste une des régions du monde où le taux depénétration de la téléphonie mobile est le plus élevé, avec des pays comme la Finlandeet l'Italie où ce taux tourne autour de 50% de la population.
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Le visiophone de poche: Sans doute l'une des plus spectaculaires innovations de la 3G. Les terminauxportables de la 3G seront dotés d'une sorte de mini−écran de télévision permettant de voirl'interlocuteur avec lequel on dialogue. Il est à noter qu'une telle avancée technologique, devras'accompagner d'un changement de comportement du consommateur qui ne coule pas de source: laprotection de la vie privée risque d'être au moins en un premier temps menacée par la plusgrande difficulté de mentir quant à l'endroit d'où l'on appelle ou d'où l'on est appelé, ou par lanécessité de se justifier auprès de son interlocuteur de son refus de passer en mode visuel. Iln'est pas impossible de penser que cette nouvelle fonction rencontrera beaucoup d'hostilité dans unpremier temps chez les consommateurs, et qu'elle sera même systématiquement "boudée", aumoins pour un temps par une partie de ceux−ci. Dans la même lignée, on mentionnera lapossibilité de faire des vidéos−conférences, c'est−à −dire d'entretenir des conversations avec
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plusieurs interlocuteurs à la fois et de les visionner en même temps sur le petit écran detélévision.
Le communicateur personnel pour gérer son agenda, qui ne sera qu'une extension de servicesdéjà offert par certaines technologies et ayant déjà rencontré auprès du public un assezbeau succès (certains téléphones portables ayant cette fonction déjà incorporée, et autresagendas de poche électronique).
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Messagerie et fax rapide : Ces fonctions existent déjà sur certains téléphones portables dela deuxième génération. La vitesse d'émission et de réception des informations asimplement été perfectionnée.
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Accès à l'Intranet: Ici nous touchons à une innovation majeure de la 3G: la possibilité pour unutilisateur, à un point quelconque du globe de rester en liaison avec le réseau informatique de lasociété pour laquelle il travaille. Néanmoins, une telle innovation, aussi révolutionnairequ'elle soit, ne sera pas sans comporter des risques au niveau de la protection des données: on saittoute la difficulté des grandes sociétés actuelles de se protéger contre l'intrusion inopinéedes "hackers" sur son réseau: un tel service, en multipliant considérablement le nombre de pointsd'accès au réseau, n'offrira que plus de failles à la détermination des pirates de l'informatique.Certes une telle innovation donnera très certainement une impulsion considérable audéveloppement du marché de la sécurité informatique, mais aucun système n'estabsolument inviolable et la confidentialité de la vie des affaires risque de payer un lourd tribu.
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Accès à Internet: A nouveau nous touchons ici un atout essentiel (et peut−être même le plusimportant) pour le développement, tant auprès du grand public que du public professionnel, dumarché de la 3G. Un tel service n'est pas absolument nouveau sur le marché des téléphonesportables; ainsi la firme Nokia a déjà mis sur le marché depuis quelques années untéléphone portable de deuxième génération offrant un tel service. Mais ici la différenceessentielle sera dans la rapidité et le débit nettement augmenté de transmission des données.Pourtant il faut à nouveau souligner qu'il existe actuellement des technologies qui permettent demaximiser le débit de transmission des données jusqu'à 300 kbit/s pour GPRS (General PacketRadio Services) et 500 kbit/sec pour EDGE. Certes, la 3G vise à des débits de 2Mbit/sec mais ilest à noter que, dans l'état actuel des choses, de tels débits ne peuvent être atteints que dansdes environnements dits "intérieurs et extérieurs de courte portée" et pour une vitesse dedéplacement de l'utilisateur inférieure à 10 km/h, ce qui semble a priori exclure leur utilisationdans les transports urbains (et donc restreindre considérablement le marché).
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Le marché des jeux ordinateurs sera également visé par les promoteurs des portables de la3G. Il s'agit ici de la possibilité de télécharger des jeux sur le portable mais aussi de jouer enréseau avec des utilisateurs se trouvant à n'importe quel point de la terre, le tout en temps réel.Néanmoins, il faut souligner que de telles performances sont déjà offertes par les PC fixes avecliaison Internet. Il se peut que le coût d'utilisation d'un tel service soit tel qu'il décourage au moinspendant un temps les utilisateurs de se livrer à de telles activités à partir de leur poste mobile.
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Citons également deux exemples d'applications commerciales très concrètes: ainsi lapossibilité d'acheter des tickets de cinéma sans devoir faire la file, ou encore la possibilité decommander des articles lors de l'organisation d'évènements sportifs. Il est certain qu'un nombrequasi infini de possibilités existent pour les investisseurs ayant de l'imagination. On sent que cettetechnologie porte en elle le germe d'une multiplication exponentielle de la distribution.
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Mentionnons également la possibilité de télécharger des images depuis Internet et de lesvisionner sur le petit écran du terminal mobile (technologie déjà bien développée à partir
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des PC fixes reliés à Internet et connue sous le nom de "pay−per−view").
Citons encore pour mémoire divers services appelés à connaître un développementconsidérable au travers de cette nouvelle technologie. Ainsi la télémédecine, oupossibilité pour le corps médical de poser un premier diagnostique sans devoir assumer uneprésence physique auprès du patient. Pensons aussi à l'aide à la localisation ainsi qu'à l'information et le guidage routier: il n'est pas interdit de penser à ce sujet que dans un avenir assezproche la technologie développée sous le label GPS (Global Positionning System) seraintégré aux services offerts par la 3G. Citons enfin la réception de reportages, latélésurveillance, l'information
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Le portable de la troisième génération deviendra donc un véritable bureau mobile, pour peu que lesobstacles mentionnés plus haut soient en partie au moins contournés.
I/− Structure générale du réseau (Etude du préalable)
Notre étude globale permettra d'avoir un aperçu sur tout le cur du réseau et portera principalement surla partie de réseau installée par ZTE. Ainsi dans cette partie, nous présenterons globalement leréseau et nous donnerons une brève définition des grands blocs fonctionnels du réseau.
Les grands blocs fonctionnels du cur du réseau 2G / 3G•
Les réseaux 2G et 3G du CDMA se différencient à quelques différences près ; la différencefondamentale est la séparation au niveau du réseau 3G d'une part des équipements de gestion de laparole et des données (MGW), et d'autre part des équipements pour la gestion du réseau (MSCe).
Les équipements utilisés sont ainsi illustrés dans le schéma ci−dessous :
Figure 3 : Equipements du cur du réseau 2G et 3G
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Le MGW (Media Gateway)•
Basé sur une architecture tout en IP, le ZXC 10 MGW (propriétaire de ZTE) a adopté un designséparant le canal des medias à celui du contrôle. Il permet d'implémenter une grande capacité decommutation modulaire et offre un processus de routage flexible. Le MGW permet également un processusde traitement de la puissance avec une grande précision. Il permet la conversion du flux de la voix entre la2eme et la 3eme génération du CDMA 2000 et entre l'opérateur mobile et l'operateur detéléphonie fixe PTSN (Public Telephone Swichting Node) pour l'interconnexion entre la voix et lesservices multimédia.
Le MWG permet l'intégration du MRFP (Media Resource Functional Processor), un multi processeur quien collaboration avec le MSCe permettent d'implémenter la vidéoconférence multisession. En outre ilest muni de nombreuses interfaces externes standards lui permettant de se connecter facilement avec un grandnombre d'équipements et peut facilement être reconfiguré afin d'être réceptif aux besoins deplusieurs applications. En somme le ZXC 10 MGW exécute les fonctions suivantes :
L'accès aux canaux et la commutation : En effet il supporte les flux de transport de type TDM etIP et permet l'interconnexion entre les deux types de Protocoles.
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Le contrôle de la surcharge : le MGW participe au contrôle et à la mise en disponibilité dusupport de transmission et assure également la modification des attributs du canal.
•
L'interconnexion : le MGW peut s'interconnecter avec le réseau de signalisation SS7, leréseau IP et le réseau de téléphonie fixe PSTN
•
L'intégration du SGW (Signaling gateway) : en effet il implémente les fonctions designalisation, permet la conversion du SS7 en signalisation IP et le redistribue aux autreséléments du réseau lors du traitement d'appel.
•
L'intégration du MRFP : permettant au MGW d'implémenter de nombreuses applications.• Le traitement de la voix et des données : ainsi il permet l'implémentation de fonctionsdiversifiées de codage de la parole. Il possède des interfaces pour la réception et latransmission du signal optique.
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La gestion du réseau : La fonction de gestion du réseau inclut la configuration statique etdynamique, l'alarme, la mesure, la signalisation et le service d'observation.
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Le MSCe (Mobil switching Center emulator)•
Le MSCe est un ensemble d'entités fonctionnelles logiques. Il permet la gestion de la mobilité et assurela fonction de contrôle de puissance, les connexions, le VLR et d'autres fonctions de service. C'est laprincipale ressource qui permet le control des appels et des données à temps réel.
Le ZXC 10 MSCe possède les fonctions suivantes :
La fonction de gestion de la mobilité : Il permet la mise à jour de localisation des utilisateursdu 2G et du 3G, la gestion de la mobilité et des algorithmes d'authentification et de cryptage ainsique la conversion mutuelle de données entre les 2 réseaux.
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La fonction d'appel de base : Il prend en charge les multiples fonctions d'appels entre utilisateursmobiles d'une part, d'autre part entre utilisateurs mobiles et les utilisateurs du fixe.
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La fonction de handoff : Il assure le handoff et la relocalisation des abonnés dans le système2G et 3G et entre le système 2G et 3G.
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La fonction de gestion des données et des sms : les sms entrant et sortant sont contrôlés.•
La fonction de services supplémentaires : le MSCe assure une pléiade de fonctionssupplémentaires telles que les appels en attente, les restrictions d'appel
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La fonction de taxation et de localisation : il assure la gestion de l'outil gestion du réseau•
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intelligent, le service prépayé, le VPN etc.
Le HLRe (Home Location Register emulator)•
Le ZXC 10 HLRe est la base de données centrale du système de télécommunication mobile CDMA3G. Au HLR traditionnel de la 2G, une interface de signalisation IP a été ajoutée au HLRe permettantla gestion des utilisateurs de la voix et ceux des données. Il contient les attributs des abonnés, gère lesdonnées des abonnés et les échanges de signalisations SS7/IP avec les autres entités fonctionnelles.En outre il complète le système de gestion de la maintenance et l'attribution de services aux abonnés.
Le système possède les fonctions suivantes : la gestion de la performance du réseau, la gestion de lasécurité, l'observation du trafic, la gestion de la configuration des besoins des abonnés, la gestion desfautes et des différentes versions susceptibles d'être installés ultérieurement.
Le HLRe a une grande capacité de gestion des abonnés et un processus de commutation avancé ; eneffet il permet la gestion de près de 6 millions d'utilisateurs mobiles.
Le SCPe (Single Control Point emulator) : Il offre une interface de signalisation IP. Il traiteégalement la fonction de control d'appel et la demande des services à valeur ajoutée desabonnés lors de l'abonnement de ceux−ci. Il interagit avec les autres entités fonctionnelles pourobtenir les informations requises du processus des appels et des services logiques en coursd'utilisation. En somme il interagit directement avec le réseau intelligent.
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Le SGW (Signaling Gateway) : Il permet la conversion entre la signalisation SS7 et celle baséesur IP. Il garantit en effet l'intégration de services de différents réseaux. Il peut êtreintégré au système MSCe ou au MGW. Le transfert de signalisation est effectué entre leMSCe et les réseaux de téléphonie fixes ou mobiles.
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Figure 3.1: Relation entre le réseau téléphonique et le réseau de signalisation
Le PDSN (Packet and Data Switched Network) : c'est le réseau de données relié à internet. Il contient tous les équipements et les infrastructures nécessaires permettant d'accéderà internet.
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Le MRFP (Media Resource Functional Processor) : Il peut être intégré au MSCe. Ensembleils permettent d'offrir une multitude de services
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Le HA : C'est un équipement servant d'interconnexion avec d'autres réseaux de type IP.•
Les interfaces entre les différents équipements•
Les interfaces entre les équipements 3G sont nombreuses. Le cur du réseau 3G assure l'interfaçage versle BSS 3G et BSS 2G.
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Figure 3.2 : Schéma illustratif des différentes interfaces
Il existe deux types d'interfaces permettant le dialogue entre les différents équipements, celles utiliséespour le trafic (voix et données) et celles utilisées pour le control et les échanges d'informations avecl'organe de control, le MSCe.
Interface Type Interface name Description Protocol
Control
(controle)
A1 BSC (2G) MSCe BSSAP
A1p BSC (3G) MSCe BSSAP
xx MSCe MRFP H.248
39 MSCe MGW H.248
zz MSCe MSCe SIP−T&MAP
13 MSCe PSTN ISUP/TUP
14MSCe IS41Network
MAP
Bearer
(Traffic)A2 BSC (2G) MGW
G.711(64kbps PCMVoice)
A2p BSC (3G) MGW RTP
yy MGW MGW RTP
34 MGW PSTNG.711(64kbps PCMVoice)
Tableau 3: Description des rôles des interfaces et protocoles utilisés
II /− Ingénierie de déploiement et Equipements utilisés
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Ingénierie de déploiement•
Afin que le réseau de transport soit déployé dans les règles de l'art, bon nombres de paramètres sontà prendre en compte. Aussi les règles d'ingénierie de déploiement d'artères detélécommunication par faisceau hertzien doivent également être respectées.
Détermination des fréquences et des débits•
La détermination des fréquences est une opération fondamentale dans la transmission par faisceauxhertziens. La stabilité de la liaison va en dépendre.
En fonction de la distance à couvrir et des conditions du milieu, un choix judicieux de fréquences seraeffectué afin de garantir une bonne qualité de communication. Ce choix est aussi fonction du débit(besoin) et des conditions de propagation.
Le tableau ci−dessous récapitule les longueurs de bonds possibles ainsi que le diamètre des antennes enfonctions des fréquences sélectionnées.
BANDES DE FREQUENCES DIAMETRE ANTENNES LONGUEUR DES BONDS
4 − 11 GHZ 2m Moyenne 50 Km (Ã 7GHZ)
13 − 15 GHZ 1,80 m 15 Ã 60 Km (moyenne 25 Km)
15 − 18 GHZ 1,80 m 7km à 25Km (moyenne 15km)
18 − 26 GHZ 0.60 m 0.5 Ã 10 km (moyenne 3km)
Bande 38 GHZ 0.30m 0.5 Ã 6Km (moyenne 2Km)
Tableau 4 : Bandes de fréquences généralement utilisées
En générale, les basses fréquences (2 à 8 GHZ) sont réservées pour le haut débit. Les hautesfréquences quant à elles sont utilisées pour le bas débit. En général, si l'on doit déployer du4E1, 16E1 ou 32E1 on se limite aux liaisons légères PDH car faciles à déployer avec des antennes defaible diamètre. Les fréquences utilisées dans ce cas sont de l'ordre de 13GHZ, 15GHZ, 23GHZ
En effet, plus on monte en fréquence, alors plus la longueur des bonds diminue. C'est ce que l'on peutobserver sur le tableau précédent.
Détermination du nombre de bonds•
Les critères de qualité de liaison FH sont conditionnés par les caractéristiques des bondsradioélectriques entre stations et par celles des antennes utilisées. En fonction de la distance séparantles deux points que l'on veut relier, un choix optimal du nombre de bonds sera effectué. Ici, deux cas defigure sont à prendre en compte :
Cas d'une liaison à un bond•
Dans ce cas précis la distance entre les deux sites ne devra pas excéder la portée maximale deséquipements. Dans la pratique, la distance ne devra pas excéder 40Km afin de maintenir une certainestabilité de la liaison. Si les deux sites sont donc assez rapprochés, alors un seul bond sera utilisé.
Cas d'une liaison à plusieurs Bonds•
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Si les deux points à connecter sont assez éloignés alors une liaison à plusieurs bonds serautilisée. Ceci afin d'éviter que les distances entre les différentes antennes excèdent laportée maximale exigée.
•
S'il advient que les conditions de terrain ou alors les réalités de déploiement nécessitent uncontournement d'obstacle, alors plusieurs bonds pourront également être utilisés.Â
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Choix des sites•
En première analyse on peut admettre que le choix des sites consiste à réunir les extrémités de laliaison par une série de bonds en visibilité optique. Il va de soit que sous réserve des conditions localesd'installation, le nombre de bonds doit être minimal et que les points susceptibles d'être utilisés pourl'implantation d'une station relai sont en générale les points les plus hauts de la région.
Le choix des sites prend donc en compte les éléments suivants :
Les points les plus hauts•
Figure 3.3Â : Utilisation d'une station relai sur un point haut
L'accessibilité du site •
En effet on ne peut transporter et déployer des équipements télécoms dans une zone montagneusepar exemple. Une zone sur laquelle il est impossible de créer un accès routier pour parvenir au sommet. Ilfaudra alors penser aux autres sites potentiels retenus à proximité.
La proximité des lignes haute tension•
Il est indispensable de respecter la distance minimale requise à respecter quant on est à proximité deslignes d'énergie haute tension.
La détermination des points peut naturellement être effectuée sur le terrain, mais il est en généraleplus commode de procéder de la façon suivante :
Une pré−étude cartographique permettant de définir la zone des points utilisables et despoints apparemment les mieux adaptés.
•
La sélection de deux ou trois points au maximum à la suite d'une reconnaissance sur le terrain• Une étude complète des tracés correspondant aux deux ou trois points retenus.•
Figure 3.4Â : Zone d'emplacement de l'antenne relai (Cas d'une liaison avec 1 relai)
S'agissant d'une liaison à un relai sur la carte on trace 2 cercles de centre A et B et de rayon égal à laportée maximale des équipements envisagés. La partie commune aux deux cercles définitapproximativement la zone des points susceptibles d'être utilisés pour l'implantation d'une station relai.
Figure 3.5Â : Zone d'emplacement de l'antenne relai (Cas d'une liaison avec deux relais)
Dans le cas d'une station à deux relai, la zone des points utilisables du relai 1 dépend de la position durelai 2 et inversement. En pratique on cherchera l'emplacement du relai 1 dans la partie commune au cercle decentre A et de rayon égal à la portée normale des équipements et au cercle de rayon double centre enD. on opèrera de la même façon pour le relai 2 en s'assurant que la distance entre eux est inferieure à laportée normale des équipements.
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Calcul du bilan de liaison (marge et taux de disponibilité) et génération du profile de laliaison
•
Il s'agit du calcul qui permet de déterminer le niveau de puissance à la réception. Il est la sommation dela puissance émise PE et de tous les gains et pertes rencontrés jusqu'au récepteur. Il doit être tel quele niveau du signal reçu soit supérieur au seuil de réception signal. Cette somme donnera le niveaureçu par le récepteur et indiquera la marge entre ce niveau et le niveau minimum pour obtenir un certaintaux d'erreur binaire.
Figure 3.6: Schéma illustratif du bilan de liaison
Reconnaissance du site ou Survey•
Elle a pour but de vérifier les contraintes électromagnétiques (autres faisceaux) et physiques(énergie, pilonnes, tours, bâtiments).Il peut nécessiter la présence de plusieurs intervenants ;notamment le fournisseur avec éventuellement une équipe de l'opérateur et le propriétaire du site.Ainsi il faudra :
Identifier les caractéristiques du site,• Etablir un schéma d'installation et de disposition des équipements,•
Recenser les équipements de connexion nécessaires, identifier les passages de câbles, • Etablir les besoins d'environnement,• Identifier les moyens d'accès et d'installation,• Coordination entre les intervenants lors de l'installation.•
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Revenir en modifiant le cahier de charge (de réalisation) avec les nouvelles valeurs obtenuesgrâce au Survey si nécessaire.
•
Equipements utilisés•
Bon nombre d'équipements sont utilisés pour la mise en uvre du réseau faisceau hertzien. Dans lecadre de notre projet, les équipements utilisés sont les suivants.
Les tours (tower)•
Les tours utilisées ont une structure architecturale en acier. Elles sont utilisées pour établir les liensmicrowave. Elles permettent la transmission des données par l'émission et la réception grâce auxantennes. Quand elles sont installées dans les règles de l'art elles permettent d'accroitre la vitesse et laqualité de transmission des signaux.
La tour de ZTE est composée du corps de la tour, de la plateforme de gestion, de l'échelle, du systèmede protection contre la foudre, le système d'avertissement pour la navigation aérienne, les chemins decables, l'ancrage aux verrous et les tiges de fixation des antennes.
Il faut noter que toute la ferraille en acier devrait auparavant lors de sa fabrication être galvanisée a chaudafin qu'ils puissent résister aux éléments érosifs comme la rouille, le vent marin et la forte chaleur.
Figure 3.7 : La tour de ZTE avec ses différentes composantes
Le shelter•
Le shelter de ZTE encore appelé ZXC AB shelter est une armoire composée du corps en acierprécédemment galvaniser et traiter au polyuréthane. Il comprend également des accessoires, dusystème d'alimentation, du système de contrôle de la température qui est composé de climatiseurs oude ventilateurs et d'une unité de contrôle ; et de l'écran de surveillance de l'environnement qui permetla détection de forte température, de smog et d'inondation.
Les accessoires du shelter permettent de faciliter l'installation des équipements et la protection des câbles.Ce sont : l'extincteur, le câble treuil, les conduits de câbles et les fils de mise à la terre. Il possèdeégalement un système de protection contre les incendies qui permet le déclenchement automatique de
28
l'extincteur en cas d'incendie.
Figure 3.8Â : le shelter
Le système d'alimentation•
Le système d'alimentation sert à alimenter les BTS et les antennes ou qu'elles soient dans le réseau. Ainsiplusieures sources d'alimentation peuvent être utilisées ; ce sont le courant en provenance du powersupply (générateur électrique) et des batteries situées au main Switch, les groupes électrogèneset les panneaux solaires.
Figure 3.9 : Générateur, ZXDU 68 power system
L'ODU/ IDU : Pasolink (Outdoor unit / Indoor unit)•
L'ODU utilisé pour l'installation des liaisons microwave dans le cadre de notre projet s'appelle Pasolink. Ilest utilisé pour la transmission de données à des fréquences comprises entre 7 et 38 GHz. L'ODU estphysiquement constitué des sections suivantes :
La 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 détaillé dans la 2emepartie. Il en ressort donc le signal émission FE que l'antenne est chargée de transmettre.
•
29
La section de réception : Le signal réception FR venant de l'antenne passe par l'ODU quieffectue l'opération inverse. Il convertit le signal reçu en signal intermédiaire (FI) et transmetce signal à l'IDU.
•
L'alarme et la section de contrôle : En effet les circuits de détection d'alarme sont reliés auprocesseur de l'ODU .Celui ci est donc chargé en cas de détection d'erreurs, de les envoyer al'IDU.
•
Le couplage de l'ODU à l'antenne est assuré par un guide d'onde quand il s'agit d'une configurationIndoor/Outdoor. Ces liaisons ont l'avantage d'être moins chères et les antennes plus légères. Certainesliaisons haut débit (STM1, 2STM1, 3STM1 ,4 STM1) peuvent également être dans cette configuration.L'inconvénient d'une telle configuration est la limitation de la capacité. La configuration full Indoor estutilisée pour les liaisons hauts débits (STM1 et plus). L'ODU est intégré à l'IDU et ce bloc indoorest relié à l'antenne par un guide d'onde.
Figure3.10Â : Vue externe de L'ODU figure 3.11: Vue externe de l'IDU
III /− Analyse critique du réseau et suggestions
1− Exemple pratique d'installation du lien Kebemer−Massara Diop
Kebemer et Massara Diop sont deux régions distinctes entre lesquelles nous souhaiterions installer deuxsites microwaves. Cet exemple permettra d'avoir un aperçu des méthodes et calculs utilisés pourl'installation des différents sites à travers tout le Sénégal.
A partir de données telles que la bande de fréquence, la position des antennes par rapport à l'azimut, ladistance séparant les deux antennes et les aléas climatiques, nous ressortirons, à l'aide du calcul du bilande liaison et du logiciel de simulation le rayon direct entre les deux antennes en regard de sorte que celui−cisoit bien au dessus du premier ellipsoïde de Fresnel.
Kebemer Massara Diop
D =15, 37 Km H1 =43,05m H2 =43,39m
Données à utiliser•
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Calcul du bilan de liaison•
Le bilan de liaison permet de calculer la puissance reçue par l'antenne réceptrice afin de s'assurer quecelle−ci soit supérieure à la puissance seuil de réception de cette antenne.
Puissance de l'émetteur (Pe)=27 DBm
Gain de l'antenne émission (Ge)=31,40 DBi
Atténuation de transmission (Pt)=2DB
Atténuation atmosphérique (α)=134,26 DBm
Gain de l'antenne de réception(Gr)=37,40 DBi
Puissance reçue (Massara Diop) = Pe + Ge+ Gr − (α+Pt) = −40,63 DBm
Ainsi l'introduction des données (la distance entre les antennes, la fréquence, le seuil de réception del'antenne, les paramètres de conditions climatiques) dans Pathloss permet de générer ce résultat.
Résultat final généré•
Ainsi cette figure montre le rayon direct entre les antennes en regard. Ce rayon étant bien au dessus dupremier ellipsoïde de Fresnel. Le dimensionnement pourrait se faire après consultation des données dela planification afin de déterminer le débit à utiliser entre les deux sites.
Dans notre cas le débit alloue pour cette liaison a été de 2 STM1. Ce débit est assez important car
31
nos deux sites constituent des relais ente deux grandes villes que sont St Louis et Thiès.
− Structure générale du réseau déployé♦
Le cur du réseau CDMA2000 se présente comme suit :
Figure3.12: Structure générale du réseau déployé
En effet le réseau décrit précédemment est ainsi éclaté comme le montre le schémaci−dessus.
Le réseau est subdivisé en deux portions car il est piloté et déployé par 2 équipementiersdifférents ZTE et Huawei.
32
Ainsi pour couvrir tout le Sénégal, il sera déployé 5 BSCs (Base Station Controller) dans lesrégions de Dakar, Thiès, Kaolack, Tambacounda et Touba. Ces BSCs seront reliés a 5 MGWs, chacund'eux ayant des liens avec le backbone du réseau IP et avec l'un des 2 MSCe installés a Dakar. Lesorganes principaux de commande, les 2 MSCe ont en outre des liens avec la principale base de données leHLRe, les divers serveurs d'application (PHR, DAS, DAC, PDS), le réseau intelligent (STP−NPBD) etavec le GMGW (Gateway MGW) permettant au réseau de se connecter aux autres réseaux mobiles etfixe.
Le réseau internet permettra l'accès à internet grâce aux entités fonctionnelles PDSN (Packet andData Switched Network) et au serveur AAA (Authentication, Autorization, Accounting).
Il faudra noter également la présence de l'OMC au main Switch (Opération and Maintenance Center)qui permettra d'effectuer toutes les opérations de maintenance, de debugging sur les nouvelles applicationsà implémenter ultérieurement. Ce centre de maintenance permettra aussi, lors de l'ajoutd'équipements pour l'implémentation de certains services à valeur ajoutée spécifiques de validerl'installation logicielle et leurs connexions avec le reste du réseau. L'OMC permet les configurationstechniques des équipements du core network installer. Il permet en outre d'avoir une vue globale duréseau grâce aux moniteurs de surveillance et aux indicateurs d'alarme qui sont en relation avec les miniécrans et les alarmes de surveillance que protègent les shelters installés à coté des sitesstratégiques du réseau.
Cas pratique de simulation logicielle et résultats générés•
Dans le cadre de la mise en place du réseau de transport FH, l'utilisation d'un outil de simulation microwaveest indispensable.
Nous avons utilisé pour le déploiement des lignes de transport un outil de simulation très puissantdénommé Pathloss. C'est un outil microwave complet qui à partir de certains paramètres d'entrée,ressort des valeurs exploitables, calcule le débit total des interférences que l'on peut avoir, trace descourbes de trajet de faisceaux des liaisons et simule des designs de réseaux.
Avant la présentation des résultats exploitables obtenus avec Pathloss, nous vous proposons d'abord unebrève présentation de l'outil et ses différents paramètres à prendre en compte.
Présentation de pathloss•
Les applications proposées par pathloss sont nombreuses et très diversifiées. Nous vous proposons unebrève description de ces applications :
Le sommaire (Summary) :c'est le module de démarrage par défaut. Il permet l'affichage desprincipaux paramètres entrant des différents sites, les données et les applications optionnelles.Le module sommaire constitue l'interface entre les autres modules et la base de données desdifférents sites. Le calcul des interférences en utilisant la base de données des sites esteffectué dans cette interface.
•
Figure3.13 : Le sommaire et ses différents champs
Les données du terrain (terrain data) : ce module permet de créer, d'éditer manuellementune table de valeur ou une base de données de terrain.
•
La hauteur des antennes (antenna heights) : Le module hauteur des antennes permet de calculerla hauteur des antennes qui satisfont à un certain nombre de critères.
•
33
La feuille de route (worksheet) : Deux formats de feuille de route sont disponibles, un pour lesFaisceaux hertziens et l'autre pour la télévision. ce module figure dans les applications dumodule sommaire. Il permet de détailler les données entrant pour les équipements et lesparamètres de conduits nécessaires pour les calculs de transmission. La feuille de routeMicrowave permet de calculer la précision de la propagation multitrajets et l'atténuation due à la pluie.
•
La diffraction (diffraction) : le module diffraction est utilisé pour calculer la perte sur lescanaux de transmission (dispersion du signal) causée par la diffraction et la coucheatmosphérique qu'est la troposphère. Il fournit les résultats sur la hauteur des antennes, lafréquence et le facteur K servant à calculer le rayon fictif de la terre.
•
La réflexion (reflection) : le module réflexion analyse les effets d'une réflexion quelconquesur un circuit. Cette analyse ne s'effectue que lorsque l'utilisateur définit la zone de transmissioncomme une zone regorgeant de cours d'eau ou de surface miroitantes.
•
Les multi −trajets (multipath) : Il utilise les tracées techniques des rayons pour déterminerles caractéristiques de réflexion d'un conduit n'utilisant ni un indice de réfraction constant, niun indice de réfraction non constant.
•
L'impression du profil (print profile) : plusieurs formats pour l'impression est disponible dans cemodule. Il permet de ressortir le profil de la liaison avec les légendes correspondantes.
•
La vue du réseau sur la carte (network map grip) : ce module fournit une représentationgraphique des sites et de tout le réseau. Toute liaison sur le réseau possède un insigne deréférence sur le fichier de donnée pathloss. Les calculs des interférences internes ausystème sont réalisés dans ce module. La représentation de la carte est égalementdisponible dans le sous module des interférences FH et dans le module de couverture de région.
•
La couverture (coverage) : L'affichage de la couverture de la région est détaillé dans cemodule. Ces résultats peuvent aussi être obtenus à travers le module vue du réseau sur lacarte.
•
L'ellipsoïde de Fresnel : le premier ellipsoïde de Fresnel est indispensable. Il nous permet devoir que les rayons directs entre antennes en regard ne percutent pas une élévation quelconque.
•
Figure3.14 : Rubrique de la zone de référence de Fresnel
La configuration des antennes : c'est également un paramètre important dans la mesure ilfaudra définir la fonction des antennes d'un bond. Il s'agira de choisir entre les différentesfonctions d'antenne ci−dessous :
•
TR : L'antenne est utilisée pour émettre et recevoir
TX : L'antenne est utilisée pour émettre uniquement
RX : L'antenne est utilisée pour recevoir uniquement
DR : L'antenne reçoit uniquement mais sur un site dans lequel on a prévu une configuration endiversité d'espace
TH : L'antenne émet et reçoit mais sur un site dans lequel on a prévu une configuration en
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diversité mixte (diversité d'espace horizontale et verticale)
Figure3.15Â : Champ de la configuration de l'antenne Faisceau hertzien
Résultats du réseau de transport générés•
L'étude précédemment faite et les simulations logicielles nous ont permis de générer desrésultats sur le réseau de transport afin de pouvoir couvrir tout le Sénégal.
Cependant seuls les travaux des « microwave engineers » ne sauraient suffir pour avoir des donnéesexploitables exactes du point de vue du dimensionnement. Ainsi il aurait fallu tenir compte des travaux des« network planning engineers » et des données fournies par l'ARPT (Agence de Régulation desTélécommunications) ainsi que les données statistiques des services de recensement.
Nous avons ainsi pu dimensionner les liens microwave en tenant compte de la population et du trafic totalmoyen pouvant être généré par chaque région du Sénégal.
Le design du réseau est présenté dans le schéma suivant :
Légende :
en noir : 7 liens de 2 *stm1• en rouge : 11 liens de 1*stm1•
en rose : 62 liens de 48 E1• en bleu : 86 liens de 16 E1• en vert : 104 liens de 4 E1•
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Figure3.16 : Réseau de transport généré
Le schéma retrace les liens à déployer pour couvrir tout le Sénégal. Nous avons ainsi dans lesrégions à forte concentration démographique 7 liens de 2 STM1 et 11 liens de 1 STM1.
Les régions moins peuplées que les précédentes bénéficieront de 62 liens de 48 E1, puis 86liens de 16 E1 qui coiffent la Gambie et couvre tout le Sud du pays. Et enfin nous avons 104 liens de 4 E1chacun qui représentent des liaisons pour l'installation des différentes BTS.
Les sites sont aujourd'hui en plein déploiement cependant les problèmes n'ont pas manqué, ils sontmême à la base du ralentissement des travaux et forcement du recul de la date d'inauguration de l'arrivéedu 3eme operateur au Sénégal.
Problèmes rencontrés•
Un projet de cette envergure est d'une si grande importance tant pour les équipementiers chargés de ledéployer que pour le Sénégal tout entier. En effet ce réseau de télécommunication 3Gfonctionnant avec la technologie CDMA2000 est une première au Sénégal et fait partie des premiers
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déjà installés en Afrique de l'Ouest ; D'où son caractère innovateur. Il était ainsi du devoir del'Etat Sénégalais d'aider les techniciens étrangers (équipementiers chinois) dans les domaines à caractère administratifs afin de leur faciliter l'attribution des certificats et autorisations administrativesrégionales. Les difficultés n'ont pas manqué tant dans le domaine professionnel que personnel.
Les difficultés à caractère professionnel•
Les difficultés d'acquisition de papiers administratifs régionaux et le temps de traitement desdemandes d'autorisation ont été un problème majeur lors de l'acquisition des sites.
•
 En outre lors de l'acquisition des sites certains chefs de village sont difficilement joignables .Etmême cela fait, il reste difficile de les persuader de donner leur accord afin que l'installation destowers puisse commencer.
•
Les négociations avec certains propriétaires privés de terrains peuvent prendre plusieurs jours.• Pendant les installations des towers (tours hertziennes) certains sous traitants ne respectent point lesdélais, d'autres ne font pas le travail dans les règles de l'art ; ce qui nous amène souvent à ordonner la reprise du travail ou à rompre le contrat avec eux ; cela peut prendre un temps fou pouravoir un autre sous traitant prêt à envoyer une équipe sur le lieu du site immédiatement,souvent très éloigné des villes.
•
Le manque souvent de certains matériels provenant de la Chine, au warehouse (l'entrepôt), pourl'installation des towers nous oblige par moment de faire des commandes localement ; ce qui estsouvent plus onéreux.
•
Les risques de travail ; en effet lors des visites des sites nous faisions des centaines de kilomètrespar jour ; ce qui n'est pas toujours évident pour les nouveaux chauffeurs. En outre les sitessitués dans les régions forestières dangereuses (Braquage de brigands et présence d'anciensrebelles) comme Ziguinchor sont souvent difficilement accessibles. Et les techniciens sont obligésd'arrêter très tôt les travaux avant la tombée de la nuit.
•
Les difficultés à caractère personnel•
Le manque d'ouverture de certains ingénieurs chinois à l'endroit des stagiaires ne nous a pasfacilité la tâche.
•
Le caractère imprévisible des chinois ne nous permettent pas de tenir un emploi du temps et de lerespecter (jours de départ en mission, le nombre de jour à effectuer lors d'une mission etc.)
•
Les différences de murs créent une certaine barrière et une certaine démotivation au travail.• Le manque accru d'informations pratiques pour la rédaction de notre mémoire (les informationssur le projet de SUDATEL sont confidentielles).
•
Conclusion et perspectives
L'objectif de ce projet a été l'étude des règles d'ingénierie de la mise en place d'un réseau detransport par faisceau hertzien. Ce support devra en effet véhiculer les données d'un réseau 3Gutilisant la technique d'accès radio CDMA2000.
Dans un premier temps nous avons commencé par faire une étude générale de la transmission paronde radioélectrique, partie dans laquelle le principe d'émission et réception des signaux par lesantennes a été élucidé. nous n'avions pu aborder l'essentiel de notre travail sans auparavant relaterles principes de fonctionnement des antennes, indispensables à la mise en place du support hertzien et lesdivers défauts de propagation dont il faut nécessairement prendre en compte lors des calculs dedéploiement des sites.
Ensuite nous avons définit la technologie d'accès radio utilisée, ses avantages et ses applicationsvariées offertes ainsi que les contraintes d'utilisation de cette technologie.
37
Puis enfin dans la dernière partie le déploiement du réseau était de mise et une étude préalable apermis de relever les différentes contraintes qui s'y attèlent : les sites liés doivent être en vue directeet dégagés, une sensibilité à certains phénomènes métrologiques doivent être prises encompte dans les études et une sécurisation des liaisons est à prévoir.
Ainsi une étude méthodologique nous a permis en parallèle d'acquérir les bandes de fréquences à utiliser auprès de l'ART et de l'UIT. Puis il a fallu trouver les emplacements des sites relai indispensables,les différentes unités à interconnecter n'étant pas en vu directe les unes par rapport aux autres. Puisenfin des calculs complexes et l'utilisation de logiciel de simulation tenant compte de paramètres aussivariés que la rotondité de la terre, le taux d'humidité de l'air, les propriétés radioélectriques etoptiques, la diffraction de l'air etc. ont permis de valider le choix des sites et dimensionner les équipementsà prévoir.
Grace à cette étude nous avons pu analyser les problèmes fondamentaux qu'un ingénieur microwavepourrait rencontrer lors du déploiement d'un réseau de transport. Les solutions proposées pour pallierà ces contraintes ont été validées après des visites sur le terrain et des simulations répétitives.
Notre étude pourrait être élargie par une étude supplémentaire en se penchant sur la stratégie dedéploiement de structures filaires afin d'assurer une sécurisation complète de tout le réseau enproposant par exemple une structure en boucle par fibre optique.
Liste des tableaux
Figure 1 : Emission /Réception par faisceau hertzien . ...3
Figure 1.1 : Schéma de principe d'un émetteur....................................................4
Figure 1.2 : Schéma de principe d'un récepteur.......5
Figure1.3 : Schéma organisationnel de l'émetteur /Récepteur.6
Figure 1.4 : Réflexion des signaux par l'ionosphère........8
Figure 1.5: Stations en visibilite direct.8
Figure1.6Â : Champ de fort gain d'une antenne........................................................10
Figure 1.7Â : Le diagramme de rayonnement...11
Figure 1.8 : plan de vibration électrique......12
Figure 1.9 : Schéma illustratif des différentes pertes ......14
Figure 3 : Equipements du cur du réseau 2G et 3G.......29
Figure 3.1: Relation entre le réseau téléphonique et le réseau de signalisation....32
Figure 3.2 : Schéma illustratif des différentes interfaces......32
Figure 3.3Â : Utilisation d'une station relai sur un point haut.36
Figure 3.4Â : Zone d'emplacement de l'antenne relai (Cas d'une liaison avec 1 relai)..37
38
Figure 3.5Â : Zone d'emplacement de l'antenne relai (Cas d'une liaison avec 2 relais).37
Figure 3.6: Schéma illustratif du bilan de liaison..38
Figure 3.7 : La tour de ZTE avec ses différentes composantes .40
Figure 3.8Â : le shelter..40
Figure 3.9 : Générateur, ZXDU 68 power system..............41
Figure3.10Â : Vue externe de L'ODU..42
Figure 3.11: Vue externe de l'IDU ....42
Figure3.12: Structure générale du réseau déployé..46
Figure3.14 : Rubrique de la zone de référence de Fresnel......48
Figure3.13 : Le sommaire et ses différents champs.49
Figure3.16 : Réseau de transport généré..50
Figure3.15Â : Champ de la configuration de l'antenne Faisceau hertzien.51
Table des figures
Tableau 1: Les normes utilisées dans le monde. ..18
Tableau 2Â : Variantes du CDMA..20
Tableau 3: Description des rôles des interfaces et protocoles utilisés..33
Tableau 4 : Bandes de fréquences généralement utilisées........34
Glossaire
2G: Réseau de deuxième génération
3G: réseau de troisième génération
3GPP : Third Generation Partnership Project, émanation de l'ETSI et de l'UMTS Forum pour le pilotagedes spécifications de la 3è génération de téléphonie mobile
A
AAAÂ : Authentication Authorization Accounting
ALM: Alarm
ANT: Antenna
B
39
BSÂ : Base Station
BSCÂ : Base Station Controller
BTSÂ : Base Station Transmitter
C
CDMAÂ : Code Division Multiple Access
CH: Channel
CN: Core Network
CONT: Control
CONV: Converter
CTRL: Control
D
DEM: Demodulator
E
E: Electrical
EDGE (Enfance Data for GSM Evolution) : Technologie qui permet d'augmenter la vitesse de transmissiondes données sur l'infrastructure de réseau GSM, grâce à une modulation plus efficace. Elle permetd'atteindre dans des conditions idéales les 384 Kbits/s en GPRS.
EV−DO: Evolution−Data Optimized
EV−DV: Evolution Data and voice
E/O: Electrical/Optical
ETSIÂ : European Telecommunication Standard Institute
F
FCCCH: Forward Common Control Channel
FDMAÂ : Frequency Division Multiple Access
FIL: Filter
FREQ: Frequency
G
40
GPRS (Global Packet Radio Service): La norme GPRS permet une transmission des données en modepaquet sur une infrastructure de réseau GSM. Elle permet également l'utilisation optimale du réseauGSM pour des services de type Internet et offre des débits qui pourraient atteindre 100 Kbits/s (environ 10fois supérieurs à ceux du GSM).
GPSÂ : Global Position System
GSMÂ : Global Service for Mobile communication
H
HLR: Home Local Register
I
IDU: Indoor Unit
IF: Intermediate Frequency
IN: Input
I/O: Input/output
IP: Internet Protocol
L
LEV: Level
LOF: loss of frame
LOS: Loss of Signal
M
MAINT: Maintenance
MD: Modulator Demodulator
MGW: Media Gateway
MIX: Mixer
MOD: Modulator
MPX: Multiplexer
MRFP: Media Resource Functional Processor
MSCe: Mobil switching Center emulator
MUX: Multiplexing equipment
41
O
ODU: Outdoor Unit
OUT: Output
P
PDA: Personal Digital Assistant
PDSN: Packet and Data Switched Network
PSTN: Public Switched Telephone Node
PHD: Plesiochronous Digital Hierarchy
PS: Power Supply
POW: Power
Q
QAM: Quadrature Amplitude Modulation
QoS: Quality of Service
Q−PCH: Quick Paging Common Channel
QPSK: Quadrature Phase Shift Keying
R
RF: Radio Frequency
RX: receive
S
SCPe: Single Control Point emulator
SDH: Synchronous Digital Hierarchy
SGW: Signaling gateway
STM: Synchronous Transfer Module
Streaming : Envoi de flux continu d'informations qui seront traitées instantanément avec lapossibilité d'afficher les données avant que le fichier ne soit intégralement téléchargé.
T
TD−CDMA: Time Division − Code Division Multiple Access
42
TDMA: Time Division Multiple Access
TRP: Transmitter Receiver Equipment
TX: Transmit
U
UIT : Union Internationale des Télécommunications
UMTS: Universal Mobile Telecommunication System
V
VF: Voice Frequency
VH: Vertical/ Horizontal
VPN: Virtual Private Network
W
WAP: Wireless Application Protocol
WARC: World Administrative Radio Conference
WCDMA: Wide band Code Division Multiple Access
WG: Waveguide
[1] Mosa Ali Abu−Rgheff, Introduction to CDMA Wireless Communicationsediton,
ELSEVIER,Amsterdam,Sep 20007.
[2] Xavier LAGRANGE, Philipe GODLEWSKI et Sami TABBANE, « Réseaux GSM−DCS »,4ème
édition, Hermes, Paris, 1999.
[3] Sami Tabbane, « Déploiement et Exploitation des Réseaux Cellulaires »
[4] Sami Tabbane, « Planification Radio des Réseaux Cellulaires »
[5] Guillaume Villemaud, « Caractéristiques générales des antennes », cours d'antennes,Master INSA,
2005
[6] ZTE Corporation, Installing the Antenna & Feeder System, costumer service department of
CDMA division, support technique
43
[7] ZTE Corporation, Microwave engineering, technical support
[8] ZTE Corporation, Pathloss, instruction for use
[9] Samuel C Yang, 3G CDMA2000 Wireless System Engineering, 2004 ARTECH HOUSE, INC.
[10] M. Saïd Zoundi, Télécommunications par satellite, support de cours Master SDI, Université
Pierre Marie Curie, 2006−2007
[11] Technologie et réseaux CDMA, support de cours, Dr Ahmed Kora, ESMT 2007−2008
[12] « Ingénierie de transmission », Support de cours, M. Daouda Diouf, Chef de projet et chef de la
division transmission à la SONATEL, ESMT 2007−2008
[1] « Le multimédia mobile », Mémoire on line www.tmgtelecom.com
[2] « L'évolution vers la 4G», www.servicesmobiles.typepad.com
[3] « La voix sur IP », www.voice−over−internet.info
[4] « Les faisceaux hertziens économiques », WWW.comatis.com
Ecole Supérieure Multinationale des Télécommunications
Mémoire de : Sidwagnan Cheick Abdramane Ouangraoua
Titre du mémoire : Etude et mise en place d'un réseau de transmission
Par faisceau hertzien pour un réseau CDMA :
Cas de ZTE Corporation
Directeur de mémoire : M. Zan Liu Wang, Ingénieur télécom à ZTE
Résumé
Les faisceaux hertziens restent aujourd'hui le moyen le plus rapide et le moins onéreux pour installer unréseau télécom. L'installation d'un réseau de troisième génération ayant pour épine dorsalele réseau microwave est l'objet de notre étude. L'étude et l'installation d'un tel réseau requiert de lapart des ingénieurs des compétences avérées et une bonne organisation afin que le travaild'équipe puissent se faire aisément.
La problématique de notre travail s'est axée sur les points suivants :
Quels sont les apports et les limites de la technologie d'accès CDMA2000 pour un réseau faisceauhertzien ?
•
Quels sont les règles d'ingénierie et les méthodes de déploiement d'un réseau FH ?• Quels sont les outils télécoms et les équipements nécessaires pour `installation des sites ?• L'analyse critique et les solutions apportées aux différents problèmes posés.•
44
Ainsi par une méthodologie simple, nous étayerons notre sujet par la généralité sur latransmission par onde électromagnétique, puis brièvement nous aborderons la technologie CDMA etenfin nous apporterons des solutions aux contraintes de déploiement par des exemples pratiquesd'installation de liens microwaves tout en détaillant de façon explicite les règles d'ingénieriesindispensables au déploiement du réseau faisceau hertzien.
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ETUDE ET MISE EN PLACE D'UN RESEAU DE TRANSMISSION PAR FAISCEAU HERTZIEN POURUN RESEAU CDMAÂ : CAS DE ZTE CORPORATION
H2
H1
D= 15,37 Km
45
