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SMS PilotPilotage Résidentiel par SMS

SMS PILOTPilotage Résidentiel par

SMS

DOSSIER Technique.

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Contenu :

Présentation générale du système. Page 3.

DT1. Synoptique du système Page 4.DT2. Vue 3D du plateau électrotechnique. Page 5.DT3. Plan architectural du plateau électrotechnique. Page 6.DT4. Implantation de l’armoire. Page 7.DT5. Schéma du coffret SMS PILOT. Page 8.DT6. Schéma du système. Commande par fil pilote (Réduit, confort, hors Gel). Page 9.DT7. Schéma du système. Commande directe des convecteurs.

Page 10.DT8. Schéma du système. Commande directe des convecteurs avec contrôle par thermostat. Page 11.DT9. Calcul de la puissance des radiateurs. Page 12.DT10. Architecture cellulaire d’un réseau GSM. Page 13.DT11. Propagation des ondes Hertziennes. Page 14DT12. Attribution des bandes de fréquences GSM. Page 14DT13. Couverture; Fréquences hertziennes : 2G, 3G et 4G (source SFR, extraits). Page 16

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Présentation générale du système:

Le transmetteur MUSITEL 742 s’inscrit dans l’aire des nouvelles technologies pour l’équipement des bâtiments dit intelligents (Smart Home).Il apporte la sécurité, le confort et les économies d’énergie.Il participe au développement Durable et s’inscrit parfaitement dans les nouvelles directives « RT2012 ».

Alors que les développements s’orientent vers les nouveaux bâtiments (BBIO, BPOS,..) les « Smart Grid » et les « Smart Cyties » ; L’équipement MUSITEL ouvre la porte de la communication, de la supervision et du pilotage distant, à des résidences anciennes et ou secondaires, souvent dépourvues de liaisons ADSL Haut débit.

Le transmetteur MUSITEL 742 est une alternative efficace, innovante et économique à la « domotisation » de la maison quand il s’agit d’applications de faible étendue. Piloter son chauffage à distance et choisir ses consignes de température avant d’arriver pour le week end.Etre averti d’un dégât des eaux, d’une Intrusion, ou d’une température intérieure trop basse …

Le transmetteur MUSITEL répond à ces applications et bien d’autres encore, en toute simplicité.Il utilise le réseau de communication le plus étendue actuellement disponible sur le territoire et offre la meilleure couverture qui soit en milieu rural.

Grâce à votre téléphone portable et moyennant un forfait minime (offre prépayée) de quelques unités d’Euros ces modules traitent de façon bidirectionnelle les informations vocales (messages préenregistrés) et SMS.La configuration simple du système permet par supervision le pilotage des entrées et des sorties via des ordres SMS : votre téléphone se transforme alors en véritable télécommande.

Le produit proposé met en œuvre un module d’entrées sorties (transmetteur MUSITEL 742) piloté par SMS autour d’une problématique de commande de chauffage par fil pilote 4 ordres. Un thermostat donne la consigne de température souhaitée par l’utilisateur.

Bien sur les sorites du transmetteur ne sont pas assez puissantes pour contrôler les forts courants absorbés par les convecteurs, ce qui impose l’utilisation de pré actionneurs.

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DT1. Synoptique du système : Pilotage par SMS de l’installation de chauffage d’une résidence secondaire.

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DT2. Vue 3D du plateau électrotechnique.

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DT3. Plan architectural du plateau électrotechnique.

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DT4. Implantation de l’armoire.

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DT5. Schéma du coffret MUSITEL.

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DT6. Schéma du système. Commande par fil pilote (Réduit, confort, hors Gel).

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DT7. Schéma du système. Commande directe des convecteurs.

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DT8. Schéma du système. Commande directe des convecteurs avec contrôle par thermostat.

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DT9. Calcul de la puissance des radiateurs.

Ce calcul dépend de trois facteurs clés :

Le volume de la pièce à chauffer : pour l’obtenir, il suffit de multiplier la surface par la hauteur sous plafond. Comptez ensuite environ 40 W par m3 pour une pièce bien isolée, soit 2500 Watts pour une pièce de 25 m2 et de 2,5 m de haut.

La situation géographique de l’habitation : la température extérieure et le type de climat sont bien évidemment des facteurs clés. Il est généralement admis que la puissance nécessaire doit être majorée de 10 % par tranche de 500 mètres d’altitude, et minorée de 5 à 10 % pour les pièces ensoleillées.

La qualité de l’isolation : le respect des dernières réglementations thermiques peut permettre une réduction de 20 % des consommations d’énergie. N’hésitez donc pas à vous renseigner auprès de l’Ademe (Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie) et à entreprendre les modifications nécessaires pour optimiser l’isolation de votre logement.

Cette évaluation déterminera le nombre d’appareils à poser, leurs dimensions et leur puissance.

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DT 10. ARCHITECTURE CELLULAIRE D’UN RESEAU GSM.

La couverture de la zone pour laquelle un opérateur a obtenu une licence est réalisée à partir d’un maillage constitué de cellules de forme hexagonale (fig. 1) au centre desquelles est installée une seule antenne si celle-ci est du type omnidirectionnelle. L’élément hexagonal peut être subdivisé en trois cellules (fig. 2) si l’antenne omnidirectionnelle est remplacée par trois antennes directives. On obtient ainsi des cellules dont la forme théorique est celle d’un losange ; cette solution permet de tripler la capacité du réseau tout en conservant le même nombre de sites d’antennes.

Fig1. Architecture cellulaire Fig2. Site équipé de trois antennes directives

Comme le montre la figure 1, la taille des cellules varie considérablement ; elle dépend du relief, et surtout de la densité de trafic. En zone urbaine, le rayon des cellules peut être de quelques centaines de mètres (et même moins pour les micro- cellules) ; en zone peu peuplée, il est de quelques kilomètres.

Capacité :La capacité est le trafic maximum que peut écoule rune cellule en fonction du nombre de fréquences qui lui sont attribuées, le trafic étant fonction du nombre moyen de personnes qui communiquent et de la durée moyenne d’une communication.

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DT11. Propagation des ondes Hertziennes :Les ondes électromagnétiques se propagent dans le ciel en subissant une réfraction au contact des différentes couches de l’atmosphère (fig1).

Plus la fréquence est élevée plus le signal se propage en ligne droite et traverse les différentes couches atmosphériques. (fig 2).

Figure 1. Figure 2. Figure 3.Les couches atmosphériques variant en fonction de l’activité solaire (température, humidité, …) la propagation du signal ne se feras pas de la même façon le jours et la nuit. Aussi ; plus la fréquence est élevée et plus elle sera perturbée par les obstacles (comme les murs d’une maison).

DT12. Attribution des bandes de fréquences GSM.

Le GSM opère dans la bande des 900 MHz, où 2 fois 25 MHz de bandes ont été allouées. Les deux parties correspondent au sens montant et au sens descendant de la liaison (Uplink et Downlink). La largeur des canaux étant de 200 kHz, on obtient 124 canaux duplex. Les bandes des deux liaisons ont en outre été séparées par 20 MHz, ce qui porte à 45 MHz l'écart duplex. Sur une bande, on émet des signaux modulés autour d'une fréquence porteuse qui siège au centre de la bande. La bande 890-915 MHz pour le sens mobile vers le réseau (Voie montante ou Uplink) ;

Bandes fréquentielles du GSM

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DT12 (suite) : Attribution des fréquences GSM. (Source ARCEP).

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DT13 : Couverture; Fréquences hertziennes : 2G, 3G et 4G (source SFR, extraits).

Pas de télécoms sans fréquences hertziennes.

Voix, data : la téléphonie mobile repose sur les bandes de fréquences. 900 MHz, 1800 MHz, 2,1 GHz, 800 MHz, 2,6 GHz, à quoi correspondent toutes ces fréquences et quels sont les nouveaux enjeux liés au déploiement de la 4G en France ? Décryptage.

Fondamentaux

Les fréquences radio sont la base des communications mobiles. Un réseau de téléphonie mobile de qualité doit proposer une large couverture du territoire et disposer d’une bonne capacité, permettant de traiter en simultané un grand nombre d’appels et un volume important de données. Le rôle des fréquences est d’apporter couverture et capacité, mais les fréquences n’ont pas toutes les mêmes qualités.

Tour d’horizon des fréquences

Pour le GSM (2G), on utilise 2 types de fréquences : le 900 MHz et 1800 MHz. Plus les fréquences sont basses, plus la couverture de la station de base est importante. On utilise donc les fréquences de 900 MHz pour assurer la couverture du territoire. Mais les fréquences basses sont rares et ne suffisent pas à assurer l’objectif de capacité des réseaux. Les fréquences plus hautes sont plus abondantes et offrent une capacité plus importante alors qu’elles disposent de moins bonnes propriétés de propagation. On utilise donc le 1800 MHz dans les grandes villes pour renforcer la capacité, car les fréquences 900 MHz n’y suffisent pas.

Pour la technologie 3G, le déploiement a commencé à 2,1 GHz et depuis 2009 nous déployons également à 900 MHz (re-farming des fréquences GSM). Ce refarming 900 MHz nous a permis d’étendre considérablement la couverture de la 3G dans les zones rurales, et il s’étendra progressivement dans les grandes villes pour améliorer la couverture en « indoor » profond.

Pour la technologie 4G, on utilise deux bandes supplémentaires : le 800 MHZet le 2,6 GHz. En 2011, l’ARCEP* a mis sur le marché des fréquences 4G. Comme pour le GSM, il y a des fréquences destinées à la couverture d’une part et à la capacité

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d’autre part.

Pour la couverture (zones moins denses, intérieur des bâtiments), l’ARCEP a proposé des fréquences libérées par la télévision analogique lors du passage à la TNT.

Pour la capacité, les organismes de normalisation ont standardisé la bande des fréquences 2,6 GHz. Ces fréquences dites hautes, qui ont une moindre couverture, sont essentiellement destinées à offrir de la capacité (dans les cœurs de ville ou dans les zones de très forte fréquentation).

La bande de 800 MHz est proche de celle de la TNT et pourrait entraîner quelques interférences de réception. Voilà pourquoi depuis la fin 2012, SFR expérimente le déploiement du 800 MHz à Lyon. Un pilote multi-opérateurs sera prochainement organisé à Saint-Etienne, pour évaluer le niveau d’interférences et proposer des solutions adaptées. Ces pilotes à Lyon et St Etienne nous renseignent sur le traitement le plus efficace des interférences résiduelles, et nous permettent de préparer le déploiement à grande échelle du 800 MHz. Pour cette raison, SFR a lancé la 4G à Lyon, Montpellier et la Défense, sur la bande des 2,6 GHz, en complément des déploiements 800 MHz en cours.

4G : sur quelles fréquences ?

Alors que SFR et Orange ont déjà commencé à déployer leur réseau 4G en utilisant les fréquences 2,6 GHz, Bouygues Télécom a fait une demande à l’ARCEP, pour réutiliser une partie de ses fréquences 1800 MHz pour la 4G, car son parc de clients - plus faible que celui des autres opérateurs - lui permettrait d’en libérer suffisamment pour cela. Cependant, bénéficier de ce droit permettrait à Bouygues Telecom de lancer plus rapidement ses offres 4G, par rapport à Orange et SFR, puisque le réseau est déjà en place. La question du réaménagement des fréquences, ou « refarming », a été récemment tranchée par l’ARCEP.

Et demain ?

Les fréquences 3500 MHz ont été acquises par SFR pour les régions PACA et IDF pour la boucle locale radio. Ces fréquences sont technologiquement neutres et pourront à terme être utilisées pour la 4G, en complément de capacité sur ces régions. Aujourd’hui elles ne sont pas neutres en termes de services ; des restrictions réglementaires nous empêchent encore d’offrir un service mobile.

A noter que les licences pour les fréquences 900, 1800 et 2100 MHz sont acquises jusqu’en 2021. Celles qui concernent les fréquences 800 et 2,6 GHz sont valables jusqu’en 2031. D’autres bandes de fréquences se profilent à l’horizon : l’ARCEP pourrait mettre sur le marché des fréquences en mode de duplexage temporel (TDD) à 2,6 GHz et 2,1 GHz. On commence à parler du dividende numérique à 700 MHz, ainsi que des fréquences en bande L (1,5 GHz) ou encore à 2,3-2,4 GHz avant la fin de la décennie.

*Autorité de régulation des communications électroniques et des postes

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DT13 (suite) : Couverture 3G contre couverture ADSL en région PACA. (Orange).

L'Arcep a une carte complète de la couverture 2G et 3G en France. Le régulateur précise avoir recueilli les données des 4 opérateurs puis indique avoir procédé à des vérifications afin de dresser une carte des déploiements mobiles pour chaque département.

L'autorité chargée de la régulation des Télécoms en France dresse un panorama complet de la couverture réseau sur le territoire français (2 et 3G). Elle lie également la qualité de service des réseaux proposée aux abonnés. Ainsi au 1er juillet 2012, les trois opérateurs de réseaux 2G (Orange, SFR et Bouygues Telecom) couvrent chacun plus de 99% de la population

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DT13 (suite) : Couverture GSM en France. (Source ARCEP)

Pour la 3G, Orange et SFR couvrent plus de 98% de la population, Bouygues Telecom près de 95% et Free Mobile 37% de la population (ce qui est supérieur à son obligation réglementaire de couvrir 27% de la population). On voit ainsi, pour Paris (.pdf) la couverture exacte du territoire de chaque opérateur (couvrant la totalité de la capitale) et de Free Mobile, plus ramassée sur l'hyper-centre pour ce qui est de sa couverture en propre et non via le contrat d'itinérance signé avec Orange.

A titre d'exemple, dans une zone moins peuplée comme le département de l'Aveyron, Orange et SFR annoncent une couverture de 93,72% et 93,04% de la population, Bouygues de 74,13%. Quant à Free Mobile, il couvre 92,61% de la population (avec seulement 24,13% en propre).Cette série de cartes, utile à chacun afin de connaître les zones effectivement couvertes par chaque opérateur est adossée à un rapport portant sur la qualité de service offerte par ces mêmes réseaux mobiles. L'Arcep précise ainsi que pour la voix, le taux de communication réussi pendant 2 minutes ou plus avoisine généralement 90 à 95 %. Toutefois, dans certains cas spécifiques comme en TGV, ce taux tombe à 57,3% sur les lignes utilisées. De même, sur les trains de banlieues et les tramways, ces taux (de 71,6%) sont « en forte baisse de 13,8% par rapport à l'enquête précédente », constate l'Arcep.

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Pour ce qui est de la Data, le régulateur s'est muni d'un Samsung Galaxy SII et d'un iPhone 4S afin d'effectuer des tests dans 1 600 lieux visionnant notamment une vidéo de 2 minutes sur Internet, en naviguant sur 10 sites internet mobile très visités en France (Google.fr, Facebook, Youtube, Wikipédia …) et en opérant un transfert de données en mode paquets à savoir l'envoi d'un fichier de 1 Mo et le téléchargement d'un fichier de 5 Mo.

Dans l'ensemble de zones testées, le taux moyen de réussite d'accès à un site reste correct (autour de 94%), la navigation pendant une durée de 5 minutes est, elle, plus difficile. Elle atteint un taux moyen de 77,8% (à l'extérieur des bâtiments) pour les agglomérations de plus de 10 000 habitants et de 77,5% pour les zones de plus de 400 000 habitants. Quant à la vidéo, les taux de réussite oscillent entre 86 et 89 % dans les zones étudiées.Concernant l'envoi et le téléchargement de fichiers, on note que la qualité de service affichée peut s'avérer légèrement meilleure pour la 3G (91,8% en upload et 96,2% en download pour les plus de 10 000 habitants) que pour la 3G+ avec 91,2% et 93,3%.Le régulateur concède néanmoins que les « débits observés sur les réseaux mobiles sont en forte hausse : les débits médians sont compris, selon les opérateurs, entre 3,3 et 7,1 Mbit/s sur le lien descendant ». Il considère que cette évolution est positive et qu'elle résulte notamment des investissements effectués par les opérateurs dans leurs réseaux. Une attitude qui doit être maintenue afin « que les débits puissent continuer à progresser malgré l'explosion du trafic sur les réseaux mobiles », ajoute l'Arcep.

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