I. Notion sur les satellites :

1 .Définition :

Un satellite de télécommunications est une sorte de relais hertzien placé à 35786 km de la terre. Des fréquences de longueurs d’onde centimétriques sont utilisées pour acheminer les signaux. Le rôle du satellite est de palier à l’affaiblissement du signal qu’il reçoit, de le régénérer pour le transmettre amplifié en fréquences vers la station terrienne réceptrice. Il ne s’occupe pas de la compréhension des données qu’il reçoit et qu’il doit retransmettre. En réalité, il doit simplement les régénérer pour permettre à la station terrienne de les recevoir convenablement : c’est une sorte de miroir. Quelle que soit leur mission, les satellites comprennent plusieurs modules.

2 . Architecture des satellites :

2 .1 – Composition :

Il n’existe pas, à priori, de configuration type pour les satellites. Cependant, il peut êtredécomposé en deux sous parties : la « charge utile », servant à l’observation, à lacommunication ou à toute autre fonction utile : la « plate forme », composée en 5 sousparties :- Correction d’orbite et d’attitude- Alimentation en énergie- Contrôle thermique- Gestion de l’informatique (à bord et avec le sol)- Intégrité mécanique de la structure

2 .2 – Fonctions utiles :

Un satellite de télécommunications est une sorte de relais hertzien placé à 35786 km de laterre. Des fréquences de longueurs d’onde centimétriques sont utilisées pour acheminer lessignaux. Le rôle du satellite est de palier à l’affaiblissement du signal qu’il reçoit, de lerégénérer pour le transmettre amplifié en fréquences vers la station terrienne réceptrice. Il nes’occupe pas de la compréhension des données qu’il reçoit et qu’il doit retransmettre. Enréalité, il doit simplement les régénérer pour permettre à la station terrienne de les recevoirconvenablement : c’est une sorte de miroir.Quelle que soit leur mission, les satellites comprennent plusieurs modules.

a)Le module de propulsion Groupe le moteur de stabilisation avec ses réservoirs d'ergols et ses tuyères trois axes.

b) Le module de service

Assure la télémétrie, la télécommande, le contrôle de l'altitude et de l'orbite au moyen de la liaison radio avec le sol. Il oriente les panneaux solaires de façon à obtenir la puissance maximale de l'alimentation. Il comprend la batterie pour la télécommande et l'alimentation pendant les éclipses du soleil. Il contrôle l'installation électrique et la température des principaux composants.

c) Le générateur solaire

Groupe un grand nombre de cellules au silicium en fonction de la puissance du satellite. Il faut plusieurs dizaines de milliers de cellules pour obtenir la puissance souvent supérieure à 3kW en fin de vie. En effet les cellules reçoivent l'impact des microparticules à haute énergie provenant de l'espace qui diminue leur rendement.

d) Le module de communication

Il reçoit le signal de la Terre, le démodule, l'amplifie, le re-module sur des fréquences différentes et enfin, le dirige vers l'antenne d'émission.

e) Le module des antennes

Il est établi en fonction des zones à desservir. Il comprend : l'antenne de réception, la ou les antennes d'émission, l'antenne de télémesure et de la télécommande. Les signaux captés sont réémis sur une fréquence différente, en général plus basse. Ce changement de fréquence entre les antennes de réception et d’émission est assuré par des appareils appelés répéteurs, chargés également d’amplifier massivement le signal.

Les deux cornets de l'antenne servent à la réception et à l'émission pour chacune des polarisation X et Y. Deux démultiplexeurs sont prévus pour chaque polarisation, l'un pour les canaux pairs, l'autre pour les canaux impairs. Le faisceau directionnel peut être axé sur une zone ou un pays déterminé à condition de choisir avec soin la fréquence, la forme et les dimensions des antennes paraboliques. Les onze canaux sont recombinés au moyen de deux multiplexeurs de canaux adjacents, l'un pour les six canaux en polarisation X, l'autre pour les cinq canaux en polarisation Y. Les signaux sont dirigés vers les deux cornets alimentant l'antenne. On voit qu'un satellite est un répéteur transparent, il n'intervient pas sur le standard du signal transmis

f) Les transpondeurs :

Les satellites commerciaux transportent un certain nombre de transpondeurs. Par exemple un signal télévisé peut disposer d’un transpondeur à lui seul alors qu’un autre transpondeur achemine des centaines d’appels téléphoniques. Les plus grands des satellites commerciaux peuvent être munis d’une cinquantaine de transpondeurs. Le signal capté par un satellite est affaibli par la distance qu’il a parcourue. Avant d’être amplifié par des préamplificateurs à faible bruit, il est déphasé du bruit de fond qui l’accompagne, converti en une fréquence différente et transmise. Il existe aussi des convertisseurs qui sont constitués de commutateurs permettant l’isolement des différents signaux reçus mais aussi un système de transposition de fréquences utilisé pour inhiber le phénomène d’échos. Empreinte de pas : les satellites emploient un faisceau concentré pour donner un signal plus fort au-dessus d’une plus petite zone de la terre. Cette zone s’appelle : l’empreinte de pas du satellite.

3 . Les stations terrestres :

Les stations terrestres peuvent être de diverses échelles. Les grandes stations, dont lesantennes paraboliques peuvent avoir jusqu’à 30 m de diamètre, permettent de collecter lescommunications d’une zone à un niveau international. Très onéreuses, elles sont réservéesaux grands opérateurs : on en dénombre actuellement plus de 150 dans le monde. Ondéveloppe maintenant des stations plus légères, les VSAT (Very Small Aparture Terminal),qui sont dotées d’antennes paraboliques d’1 m de diamètre. Accessibles à des entreprises et des particuliers en raison de leur coût relativement modeste, ces stations peuvent êtreinstallées en une demi-journée. 3 .1- La Parabole :

Elément incontournable de la réception satellite. Comme pour une antenne de télévision, c'est elle qui capte le signal venant du satellite et qui le concentre vers le convertisseur. Plus une parabole est grande, meilleur est son gain. La bande Ku utilise des paraboles dites offset. Par construction, le convertisseur ne se trouve pas au foyer de la parabole mais décalé vers le bas. Quant à la parabole, elle n'a pas une forme parabolique mais ovale. Cette astuce permet d'éviter l'atténuation liée au convertisseur et à son support qui ne masque plus le signal reçu par la parabole. D'autre part, l'angle d'élévation de la parabole étant plus faible, cela facilite l'écoulement de la pluie, ou de la neige dans d'autres pays.

3 .2- LNB (Low Noise Block):

En réception satellite, le signal recueilli par l'antenne parabolique est trop faible pour pouvoir l'exploiter directement : il faut l'amplifier, c'est l'un des rôles du LNB nommé également tête de réception ou convertisseur. C'est un composant actif, contrairement à l'antenne terrestre qui est passive. Le qualificatif "universel" est relatif à la capacité d'un tel LNB de pouvoir capter tous les signaux dans la totalité de la bande KU (10 700 à 12 750 Mhz) et quelle que soit la polarisation (horizontal ou vertical), ce que ne permettaient pas les ancien LNB. Le rôle du LNB est capital. Il recueille le signal de 12 Ghz reçu par la parabole puis le convertit en une fréquence intermédiaire (BIS) d'environ 1 Ghz. (gigahertz) A cette fréquence les atténuations dans le câble de liaison sont moins importantes et le traitement des signaux par le récepteur s'en trouve facile. Le LNB est ‘téléalimenté’ par le récepteur/décodeur. (14 ou 18Volts).

II. transmission du signal : bUne des principales caractéristiques de la transmission de données par satellite est l'importance de la distance de transmission. En effet l'éloignement entre l'émetteur terrien et le récepteur spatial (le satellite) est très important: 35786 km pour le cas des satellites géostationnaires. Cette distance implique donc non seulement un délai de transmission imposant (de l'ordre de 250 ms pour atteindre le satellite et rejoindre la terre couvrant ainsi un trajet de 71600 km) mais cela a aussi pour conséquence un affaiblissement considérable du signal hertzien émis. Ces deux conséquences amènent donc à considérer la télécommunication satellite comme une télécommunication spécifique possédant d'une part ses propres contraintes qui la réservent à certains types de communications et d'autre part ses techniques propres de transmission:

- Les télécommunications satellites sont en très grande partie réservées à des transmissions sans acquittement et supportant un délai de transmission important. - L'affaiblissement du signal dû à la distance de transmission implique l'utilisation de techniques d'amplification, de modulation et de transposition de fréquence. Les attributions des fréquences peuvent être exclusives (réservées au service attributaire) ou pas (la plupart des fréquences sont utilisées par des services différents).

1- Bandes de fréquences : w

Pour réussir à co-positionner plusieurs satellites sur une même position orbitale, ces derniers doivent se partager les fréquences. C’est l’IRFB (International Radio Frequencies Board) qui coordonne les différentes plages de fréquences pour empêcher toutes interférences.Plusieurs types de services de communications par satellites sont définis dans la réglementation : le service fixe par satellite (SFS), le service mobile par satellite (SMS), qui comporte un service mobile terrestre et un service mobile maritime, le service de radiodiffusion par satellite (SRS).

Fréquences des services satellites dans la region 1 (Europe, Afrique et Asie du Nord)

Bande Sens :↑/↓ Largeur de gamme

Services fixes par satellite Bande C 6/4 GHz 1100MHz Bande X 8/7 GHz 500MHz

Bande Ku 14/11 GHz 1000MHz Bande Ku 14/12 GHz 250MHz Bande Ka 30/20 GHz 2500MHz

Services mobiles par satellite

Bande L 1,6/1,5 GHz 29MHz

Services de radiodiffusion par satellite

Bande K 17/12 GHz 800MHz

l existe également une répartition géographique en 3 régions :

• la région 1 (Europe, Afrique, Moyen-Orient et l’Union Soviétique). • la région 2 (Asie, Océanie)

• la région 3 (Amérique)

La première bande qui a été utilisé par les satellites commerciaux pour les services SFS, fut la bande C. Elle est aujourd’hui fortement encombrée. Cette bande est divisée en deux

sous bandes ; la plus basse, pour les flux descendants (satellite/terre) et la plus haute, pour les flux montants (terre/satellite). Dans le cas d’une communication full duplex, il estnécessaire de disposer de deux canaux par connexion dans chaque plage de fréquences. Cette bande est surtout utilisée par les opérateurs pour leurs liaisons intercontinentales.La bande Ku, plus récemment utilisée, donc pas encore encombrée, est surtout utilisée pour les SFS et exclusivement pour les SRS dans les bandes 12/11 GHz. Le désavantage de cette bandeest qu’elle est très sensible aux orages ; l’eau de pluie absorbe les signaux. Par contre cette bande, est peu sensible aux parasites urbains et est donc préconisée pour l’utilisation des VSAT.La bande Ka permet l’utilisation d’antennes encore plus petites, les USAT. Cette bande est surtout utilisée par les terminaux mobiles de type GSM. La bande L est principalement destinée aux satellites en orbite basse. Les bandes de fréquences de la bande L ont été définies par la conférence mondiale (CAMR) de 1992 pour le service mobile par satellite. La bande X est réservée aux applications militaires.

2- Les modes de transmission :

Les transmissions par satellite font partie des systèmes de transmission par faisceau hertzien.

Définition: La modulation d'une onde consiste à faire varier dans le temps un ou plusieurs de ses paramètres: son amplitude, sa fréquence, sa phase en fonction du signal représentatif des informations à transporter.

2.1 - Modulation/Démodulation :

Un message ne peut pas être envoyé directement sur le canal de transmission car, d'une part, les fréquences des canaux et des messages ne coïncident pas forcément (il faut adapter la fréquence du signal au mode transmission) et, d'autre part, il s'agit surtout de pouvoir transmettre plusieurs messages sur un même réseau. De plus, le signal doit être amplifié. D'où la nécessité de moduler le message à l'aide d'un signal porteur afin de l'adapter au canal l'émetteur fonctionne efficacement avec un signal de forme sinusoïdale c'est pourquoi, on transforme des 0 et des 1 en fréquences). A la réception, il faut effectuer l'opération inverse: la démodulation.

3- Les contraintes des canaux satellites :

3.1- La couverture : w

L’orbite d’un satellite de par sa forme et son rayon définit la zone de couverture et la portée du satellite. Plus le satellite est éloigne de la terre et plus sa couverture est étendue. Bien qu’évident ce critère reste un élément majeur dans le choix et l’élaboration d’une solution satellite. En effet plusieurs systèmes de satellites peuvent couvrir la même superficie mais chacun se distinguera par un ensemble de caractéristiques particulières. Parmielles, la plus déterminante est le nombre de satellites composant le système et la méthode utilisée pour les gérer. En effet, la couverture d’un satellite géostationnaire peut être atteinte par une constellation de satellites à plus basse altitude mais il faudra alors s’intéresser aux moyens de rendre ce réseauhomogène sur l’ensemble de la zone. Pour cela deux solutions existent soit les satellites communiquent entre eux soit un relais terrestres permet de les synchroniser.Ce choix doit aussi tenir compte du nombres de stations terrestres, de leur densité et des évolutions futures. Une société multinationale avec de gros débit aura peut être plus intérêt ainvestir et privilégié une solution géostationnaire pour une couverture vaste plutôt que de favoriser une zone du monde avec une autre solution .

3.2- Gestion de la Bande passante (Hand Over) : b

Pour diffuser les données, qu’elles soient numériques ou analogiques, les stations terrestres accèdent aux satellites par l’intermédiaire de fréquences spécifiques. En effet l’acquisition d’un support de transmission satellite est en fait la location d’une bande de fréquences qui sera consacrée et partagées par les différentes stations de ce réseau satellite. Sans politique d’accès pour accéder au support, les signaux transmis par une station se confondraient avec d’autres signaux provenant de stations différentes. Les signaux reçus seraient alors incompréhensibles et impossibles à décoder ; cela entraînerait leur perte et il serait nécessaire de les retransmettre. De plus, il n’est pas envisageable d’allouer un canal pour chaque station ; ce système serait beaucoup trop coûteux.

La mise en place d’une politique d’accès aux canaux satellites a donc été réalisée pour dans un premier temps, permettre à plusieurs stations d’accéder à un même canal de transmission, et dans un deuxième temps, pour avoir une exploitation maximale des transpondeurs du satellite tout en garantissant qu’il y ait le moins de collisions possibles. (Il est à garder à l’esprit qu’une solution satellite demande un fort investissement, ce médium doit donc être optimisé au maximum ) Ce partage de la bande passante est aussi soumis à certaines prérogatives liées aux

applications, aux particularités intrinsèques des types des satellites et à leur nombre. Le cas le plus simple est celui du satellite géostationnaire seul .

En effet le partage de la bande est réalisé ici de façon unique et les calculs pour la répartitions des canaux ne tient pas en compte les baisses de puissances dues aux déplacements du satellite par rapport aux stations. En effet une station utilisera toujours le même satellite et son antenne aura une position fixe. Contrairement lorsque l’on utilise plusieurs satellites ou lorsque ceux-ci sont mobiles il faut intégrer les positions des stations par rapports aux différents satellites pour attribuer les canaux de manière optimale.

Ce basculement de canal intra satellite ou inter satellites s’appelle le hand over, sa gestion est déterminante dans l’utilisation d’une solution satellite. Nous allons présenter brièvement ces concepts.

Le hand over intra satellite :

Il correspond à une réattribution de canal pour une ou plusieurs stations au sein du même satellite. Cela est réalisé pour optimiser les échanges lorsqu’un canal est peu utilisé ou très perturbé par exemple, cette technique peut aussi être utilisée pour la répartition de charge.

Le hand over inter satellite :

Cette situation est directement liée à la mobilité du satellite ou des stations. Le changement de canal pour la ou les stations est effectué dans ce cas lorsqu’une transmission est basculée sur un autre satellite.

Pour réaliser ces attributions de canaux on peut distinguer plusieurs approches :

Le Soft Hand over : « mou » dans ce cas le basculement d’un premier canal vers un second (sur le même satellite ou non ) passe par un état de transition où la transmission est maintenue sur les deux canaux avant de se fixer sur le nouveau.

Le Hard hand over (« dur ») : quant à lui fait basculer instantanément la transmission d’un canal à l’autre. Ces techniques dépendent des contraintes de temps et d’intégrité de nos besoins. Une autre approche permet d’anticiper les basculements ( en définissant des zones ou des seuils critiques ) ou de réserver des canaux pour gérer ces hand over.

3 .3 - Le délai : w

Le délai d'un système par satellite géostationnaire est d'environ 270 millisecondes : c'est le temps que prend un signal pour parcourir 35 800 Km dans l'espace et revenir. En ajoutant à cette

durée le temps requis pour le traitement des signaux par le matériel du satellite et de la bande de base, on obtient un délai total de près de 320 millisecondes. Certaines applications de par leur nature (les applications temps réel par exemple) ne pourront donc pas être supportées par toutes les structures satellites ou du moins pas avec les mêmes performances.

Le délai de propagation ne cause pas de problèmes insurmontables dans la conception et l'exploitation d'un réseau informatique par satellite, sauf dans les cas où l'on se contente de substituer un support de transmission à un autre. D’autant plus que ce délai, même s’il paraît important au vu d’autres technologies, peut être tout à fait acceptable pour certaines applications, pour les transferts de données par exemple qui privilégient la fiabilité et les débits. La réponse aux problèmes occasionnés par le délai au sein des réseaux informatiques par satellite est fournie par l'emploi de protocoles perfectionnés ou de compensateurs de temps de propagation qui envoient un accusé de réception à l'échelle locale avant la transmission des données par satellite, ce qui élimine le retard dans la prise de contact des protocoles. La nouvelle génération des stations terrestres à très petite ouverture d'antenne (VSAT) et certains multiplexeurs comportent des compensateurs de délai et des convertisseurs de protocoles, appelés assembleurs désassembleurs de paquets, qui assurent l'établissement de la liaison à l'échelle locale et modifient les protocoles pour répondre aux exigences du satellite.

3.4 – Les protocoles d’accès aux canaux montants des satellites :

On peut distinguer cinq protocoles d’accès aux canaux montants des satellites :

le protocole d'invitation à émettre ou Polling,

le protocole ALOHA.

le protocole FDMA,

le protocole TDMA,

et enfin CDMA.

III .Présentation de la technologie Vsat :Le système VSAT (Very Small Aperture Terminal) est un système basé sur des satellites géostationnaires et permettant l’émission et la réception de données à partir d’un terminal de petite dimension. Les premiers VSAT sont apparues aux Etats-Unis au début des années 80. Ils peuvent être aisément déplacés, rapidement installés, et disposent de petites antennes de l’ordre d’un mètre de diamètre, contre environ 30 mètres pour les grosses stations fixes. De plus, il n’y a pas de problèmes d’interconnexion avec d’autres réseaux. La puissance des VSAT est de l’ordre de 1 Watt, contre plusieurs centaines de Watts voir KWatts pour les grosses stations fixes. Le système VSAT est asymétrique. En effet, le débit offert par les VSAT peut aller de 19,2 Kbits/s jusqu’à 10 Mbits/s. D’autres caractéristiques des systèmes VSAT sont également intéressantes comme par exemple le prix invariant selon la distance et le nombre de connexion.

1- Organisation du système satellite :

Le VSAT est un système qui repose sur le principe d'un site principal (le hub) et d'une multitude de points distants (les stations VSAT).

Le hub est le point le plus important du réseau, c'est par lui que transite toutes les données qui circulent sur le réseau. De part son importance, sa structure est conséquente: une antenne entre 5 et 7 mètres de diamètre, plusieurs baies remplies d'appareils et un prix unitaire d'environ 1 million d'euros. C'est aussi lui qui gère tous Les stations VSAT permettent de connecter un ensemble de ressources au réseau. Dans la mesure où tout est géré par le hub, les points distants ne prennent aucune décision sur le réseau ce qui a permis de réaliser des matériels relativement petits et surtout peu coûteux. Dans la plupart des cas, une antenne d'environ 1 mètre permet d'assurer un débit de plusieurs centaines de Kb/s. Une station VSAT n'est donc pas un investissement important et l'implantation d'un nouveau point dans le réseau ne demande quasiment aucune modification du réseau existant. Ainsi une nouvelle station peut être implantée en quelques heures et ne nécessite pas de gros moyens. (il suffit d'un technicien spécialisé).

2- Les applications :

VSAT est un système qui est prévu pour mettre en place des réseaux de données. Mais depuis son apparition dans les années 80, des améliorations ont été apportées au système et les constructeurs ont réussi à augmenter considérablement le nombre d'applications possible avec un réseau de ce type.

Les terminaux VSAT possède des Slots permettant d’accueillir des cartes de différentes natures:– Cartes réseaux : X25, FR, ATM, Ethernet, …– Cartes multimédia: Visioconférence, Streaming vidéo– Cartes de communication: lignes analogiques, lignes numériques, ports séries

Grâce à toutes ces cartes, un réseau VSAT n'est plus seulement un réseau de données, mais il peu devenir un réseau téléphonique, un réseau de diffusion vidéo. Ces différentes technologies peuvent fonctionner en même temps ce qui accroît encore la modularité du système. Voici un exemple possible de topologie VSAT utilisant différentes fonctionnalités fournies par le système:

3- Les avantages et les inconvénients:b

Le VSAT est un système qui permet de connectés 10 000 points simultanément au réseau. Cette technologie permet aux grands groupes de mettre en place un global intranet sur plusieurs continents totalement privé sans avoir à traiter avec les opérateurs de chacun des pays dans lequel le groupe est implanté. L'évolutivité est aussi un des gros avantages de ce système.

En effet, connecter un nouveau point, ne demande pas de gros moyens techniques et financiers. En moyenne, une station VSAT coûte dans les 4 000 € et il ne faut pas plus de quelques heures à un technicien pour mettre en place la connexion. Ce système permet également d'installer une station sur une unité mobile; une fois que le modem VSAT est configuré, il faut juste pointer l'antenne dans la bonne direction.

Comme il déjà été dit, le hub est le point central de tout le réseau, et en assure la gestion complète. Ceci permet donc de gérer et superviser l'ensemble du réseau d'un seul et même point.

Dans la mesure où toutes les connexions sont du même type, on se retrouve avec un réseau homogène. Ceci permet d'utiliser toujours le même type de matériel et ainsi de n'avoir que peu de pièces de rechange et d'être sûr d'avoir les bonnes pièces ce qui n'est généralement pas le cas avec les réseaux filaires. Le fait d'utiliser un satellite géostationnaire pour la couverture

permet d'avoir une large couverture (en moyenne presque un hémisphère). Ceci rend possible la création d’un réseaux global intranet à une échelle intercontinentale très rapidement.

4- Coté réglementaire au Maroc : w

CAHIER DES CHARGES POUR L’AUTORISATION D'INSTALLATION ET D'EXPLOITATION DE STATIONS VSAT. (Voir INDEX)

5- Operateurs VSAT Marocains :w

Space Com Cimecom Gulfsat

IV.Protocole DVB – RCS :

1- Introduction: w

Les spécifications de DVB sont développées par DVB Project, initié à l’origine par l’European Broadcasting Union (EBU), l’European Telecommunications Standards Institute (ETSI) et l’European Committee for Electrotechnical Standardisation (CENELEC).

Comme dans tous les systèmes de communications, les normes s'assurent que les diverses parties des communications par satellite travaillent ensemble pour fournir le service soutenu. Cette norme d’accès Internet par satellite autorise des débits allant jusqu’à 8 Mbits en flux descendant et jusqu’à 2 Mbps en flux montant. Cette norme européenne a été développée en 1999 et décrit comment le trafic bidirectionnel des données devrait être transmis via satellite. Suivant le DVB-RCS, le terminal satellite du client peut recevoir une transmission standard de DVB envoyée par la station satellite maîtresse. La transmission depuis l’installation client vers cette même station peut également être envoyée via la même antenne. La technologie de transmission utilise la technique de traitement de signal MF-TDMA (Multi-Frequency Time Division Multiple Access), ce qui permet de partager la capacité du lien entre différents sites clients (partager la capacité montante). Les données transportées peuvent aussi être « encapsulées » dans des cellules ATM (Asynchronous Transfert Mode) ou dans du MPEG-2 peut être utilisée.

La norme spécifie que les liaisons montantes et descendantes doivent utiliser des fréquences différentes mais est indépendante des bandes de fréquences utilisées (Ku, Ka, L, S...) La norme permet de transporter le protocole IP mais prend en compte également de nombreux protocoles de routage (RIP, IGMP) et de transport (RTP, UDP, TCPŠ).

2- Détails du protocole DVB - RCS:

2.1- Les normes physiques : b

Elles s'appliquent indépendamment de la sorte du trafic transporté. Dans des communications par satellite, elles s'appliquent au niveau 1 du modèle OSI et TCP/IP. Elles concernent l'équipement de radiofréquence (ex : les antennes). Elles sont habituellement spécifiques à un satellite et sont déterminées par l'opérateur pour s'assurer que des paramètres de radiofréquence du satellite restent en concordance avec les capacités des transpondeurs.

En principe, les systèmes utilisent les mêmes normes physiques parce qu'ils emploient le même type de satellite. Cependant, les normes physiques changent habituellement en fonction des transpondeurs utilisés, ou toutes les fois que des services sont commutés d'un satellite à l'autre.

2.2- Les normes de liaisons de données et réseau : w

Elles s'appliquent aux niveaux 2 et 3 dans le modèle OSI (niveaux 1 et 2 dans TCP/IP) et concernent les manières dont des signaux numériques sont envoyés par l'intermédiaire d'un chemin de transmission. Dans les communications par satellites, elles sont spécifiques à un système, habituellement déterminées par l'opérateur pour s'assurer que toutes les stations du système fonctionnent ensemble. Elles incluent habituellement les conditions si dessous:

• Codage et décodage

• Compression et expansion

• Multiplexage et démultiplexage

• Modulation et démodulation

Ces paramètres dictent la conception du fonctionnement des stations jusqu'aux fréquences utilisées. Mais ces normes diffèrent considérablement, selon le système ou le service auxquels elles s'appliquent.

Par conséquent, les systèmes ont différentes normes de liaison et de transmission de données sur le réseau, même s'ils emploient les mêmes types de transpondeur. Les normes peuvent appartenir à un des quatre attributs suivants:

•Fermés (peu ou aucune publication)

•Ouverts (avec tous les paramètres édités)

•Propriétaires (pour l'usage exclusif avec accord des propriétaires)

•Publics (disponible pour tous)

2.3-Protocoles d’accès au canal : b

Tous les systèmes de communications par satellite nécessitent de contrôler les émetteurs et les récepteurs pour permettre l'accès multiple (MA) aux ressources des satellites qui sont limitées.

Plusieurs méthodes d’accès sont possibles : ALOHA, TDMA, FDMA, SDMA, CDMA

RMA (Random Multiple Access) = ALOHA

Seulement dans la plupart des cas seuls, TDMA et FDMA sont utilisés.

2.4- Les transpondeurs : w

Deux types de transpondeurs : transparents et régénérateurs.

2.4.1- Répéteurs transparents :

La fonction du répéteur d’un satellite est de séparer les porteuses ou les groupes de porteuses et d'augmenter leur puissance avant de les retransmettre vers le sol. Les fréquences des porteuses sont également modifiées lorsqu'elles passent à travers le satellite.

Les répéteurs qui effectuent ce type d'opération sont dits "transparents", car seules les caractéristiques radioélectriques essentielles de la porteuse (amplitude et fréquence) sont modifiées par le satellite. Le format détaillé de la porteuse, comme la modulation et la forme du spectre, reste inchangé.

2.4.2-Traitement à bord du satellite :

La conception de certains satellites va au-delà de ce traitement "transparent" et permet de manipuler le format de la porteuse. C'est ce que font les systèmes de traitement à bord. Malgré leur plus grande complexité, ces architectures sophistiquées présentent des avantages par rapport aux répéteurs transparents, à savoir une meilleure qualité d'émission et la possibilité d'utiliser au sol de petits terminaux d'usager compacts et bon marché.

2.4.3-Méthodes d’accès aux transpondeurs :

Un satellite possède, en principe, une vingtaine de transpondeurs. Typiquement, un transpondeur peut transmettre dans une largeur de bande de 33 MHz avec un débit d’environ 760 Mbit/s. Une station terrestre, transmettant par l'intermédiaire d'un transpondeur, peut le faire de deux manières. Les recommandations de largeur de bandes dans la norme DVB-RCS sont normalement 33, 26 ou 72 MHz.

L'émetteur peut envoyer les données sur une porteuse unique qui occupe toute la largeur de bande du transpondeur, l'accès est appelé Single Carrier Per Transponder (une seule porteuse par transpondeur). Cette porteuse peut être divisée avec des méthodes comme TDMA, ce qui permet la communication par l'intermédiaire de plusieurs canaux. Multiple Channels Per Carrier (MCPC). Combinaison de plusieurs signaux uplink (single Channel Per Carrier SCPC) ou canaux de TDMA, dans un seul signal downlink TDM (Time Division Multiplex).

Un ou plusieurs émetteurs peuvent envoyer des porteuses avec différentes fréquences sur le même transpondeur. On parle alors de Multiple-Carriers Per Transponder. Chaque porteuse ne sert qu'un seul canal Single Channel Per Carrier (SCPC).

Le système de DVB-RCS est conçu principalement pour utiliser MCPC comme méthode d'accès. Tous les services sont multiplexés dans un seul flux qui emploie toute la capacité du transpondeur. Cela permet aussi de supprimer le bruit présent dans le signal montant, cela améliorant la qualité globale des canaux par satellite.

2.5-Les codes d’erreurs : b

Il y a deux types de codages différents pour assurer l’intégrité des données transmises : D’une part les codes pour la détection d’erreur, détectent l’erreur, mais ne sont pas capables de la corriger. Ils entraînent alors la réémission de l’information.

Puis il y a les codes de correction d’erreur, en plus de la même fonction des codes de détection ils ont la possibilité de corriger l’erreur sans nécessiter la réémission de l’information. Les Forward Error Correction (FEC).

Dans la transmission de signaux numériques sur ondes radio il existe plusieurs types de modulations : par amplitude, par fréquence et par phase. Hors la présence de bruits dans les communications satellites, empêche l’utilisation de la modulation par amplitude.

2.6-Modulation : w

Il y a seulement deux états du signal (1 et 0), la modulation consiste à coder ces deux états suivant une des deux méthodes suivantes : Frequency Shift Keying (FSK) consiste à produire deux fréquences porteuses f 1 et f 2 pour représenter les deux états, Phase Shift Keying (PSK) consiste à changer la phase entre les deux états.

Dans la théorie, le FSK est plus commode, car le récepteur peut toujours distinguer les deux fréquences et identifier par conséquent correctement l'état du chiffre reçu (0 ou 1).

De même, PSK a un inconvénient du fait que le récepteur ne peut pas identifier le chiffre reçu à moins qu'il ne connaisse la nature de la phase.

Cependant, dans la pratique il est plus difficile de mettre en application FSK, alors que l'ambiguïté de phase peut être résolue, si tous les systèmes numériques de transmission utilisent des horloges. En conséquence, PSK est la méthode la plus utilisée par les satellites de communications. Binary Phase Shift Keying (BPSK), avec un changement de phase de 180°, est la forme basique de PSK. (Etant donné qu’il n’y a que deux symboles à coder 0,1). Cela renforce les réussites du détecteur d’amplitude et de phase face au bruit qui est susceptible d’altérer le signal. La capacité de charge de l'information d'un BPSK modulé sur le canal est limitée à un bit par symbole. Cette contrainte est surmontée avec Quadrature Phase Shift Keying (QPSK), dans lequel les données binaires sont converties en symboles de deux bits, pour des raisons de limitation de puissances dans les

communications via satellites c’est la technique de QPSK qui est utilisée dans le standard DVB-RCS. Les caractéristiques de DVB pour QPSK utilisent une amélioration en changeant les configurations binaires qui sont codées dans l'émetteur et décodées dans le récepteur. L'amélioration s'appelle Gray coded QPSK, parce qu'il emploie le codage de Gray, (Robert M. Gray est un professeur d'université de Stanford au début des années 70). Ce code améliore la résistance au bruit, en réduisant au minimum le nombre de bit d'erreurs par symbole. Son principe et que chaque transition d'un symbole à l'autre se fait en ne changeant qu’un seul bit, ce qui simplifie la détection des erreurs tout en réduisant la proportion de bit mal transmis.

2.7-Communication : b

Comme illustré dans la figure, le système de DVB-RCS supporte des communications dans deux directions:

•Forward channel, de la station Hub vers plusieurs terminaux. Time Division Multiplex (TDM).

•Return channels, des terminaux vers la station Hub. Multi-Frequency Time Division Multiple Access (MF-TDMA).

La station Hub et le satellite ont des positions fixes dans l’espace, donc le temps de propagation en uplink et downlink est constant et connu. Par contre pour les terminaux qui sont à différentes positions sur la terre le temps de propagation n’est pas constant. Dans le cas d’un Forward channel ce n’est pas important mais dans le cas d’un Return channels cela peut perturber la transmission.

En effet l’accès au canal est contrôlé avec la méthode TDMA, ils sont multiplexés dans le temps, hors un paquet envoyé par un terminal peu empiéter sur le temps alloué à un autre terminal.

Sachant que le temps de propagation entre un terminal et un satellite varie de 250 à 290 millisecondes, cela dépend de la position géographique du terminal, il faudrait ajouter une marge de 40 ms pour chaque attribution de slot, soit 80 millisecondes (temps de garde aller retour).

Cette méthode étant trop coûteuse DVB-RCS a introduit deux méthodes pour compenser cette perte de temps. Chaque terminal connaît sa position GPS (Global Positioning System) et peut calculer son propre temps de propagation. De plus les satellites GPS possèdent des horloges atomiques avec une précision de l’ordre de la nanoseconde.

La station Hub surveille les temps d'arrivée des burts, et peut envoyer des données de correction aux terminaux si besoin en est.

2.8 - Formats des paquets DVB-RCS: B

Il y a quatre types de base pour les ‘return channel bursts’: • Common Signalling Channel (CSC)• Acquisition (ACQ)• Synchronisation (SYNC)• Traffic (TRF)

2.8.1- Common Signalling Channel (CSC):

Le terminal utilise les messages du type Common Signalling Channel (CSC) pour s'identifier pendant l'ouverture.

•Un préambule de taille variable pour la détection du burst

•Un champ décrivant les capacités du terminal, incluant:

• Terminal return channel (RCST) Capability, 24 bits

• Adresse MAC du Terminal (RCST), 48 bits

• Réservé pour une application future, 40 bits

2.8.2- Acquisition (ACQ):

Un terminal peut employer un burst d'acquisition (ACQ) pour réaliser la synchronisation avant d'être opérationnel pour accéder au réseau. La trame comporte un préambule et une fréquence .

2.8.3- Synchronisation (SYNC):

Le terminal emploie cette trame pour maintenir la synchronisation et envoyer des informations de contrôle. Le format comporte un préambule et un Encoded Satellite Access Control (SAC).

2.8.4- Traffic (TRF) burst formats:

Il existe deux formats MPEG2 et ATM.

Dans la documentation de DVB est prise la définition suivante : Byte = octet = 8 bits.

Format MPEG2

MPEG2 a été universellement adopté par DVB dans toutes ses variétés pour le codage de source vidéo, acoustique et de données. DVB-RCS emploie le format MPEG2 dans lequel sont encapsulés différents protocoles indépendants. Avec une taille de 188-Byte par paquets.

Il y a une charge utile de 182-Byte et une entête de 6-Byte.

Dans DVB-RCS, la charge utile peut être:

•Le trafic IP.

•De l'information MPEG2.

•D'autres informations répondant au Standard TCP/UDP.

Le protocole ATM est supporté en option. Tous les 53 bits on retrouve une cellule ATM avec un prefix.(48 octets de données et 5 pour l’adressage et le contrôle).

3.9- Signal Processing: w

Traitement de bande de base (Standard MPEG2) et le traitement du signal numérique (Digital

Signal Processing DSP).

Dans une communication de TCP/IP l'ordre du traitement de la transmission est le suivant:

1. Le message de TCP/IP arrive et est soumis à l'optimisation de TCP.

2. Les paquets IP sont divisés en plus petits morceaux et combinés avec les 96 bits de DSMCC (Digital Storage Medium – Command and Control ).

3. Les sections de données DSM-CC sont encore divisées dans le processeur de bande de base en 188-Byte MPEG2-TS.

4. Les paquets de MPEG2-TS alors sont soumis au codage du canal dans le DSP.

3.9.1- Base Band Processing :

Le module Baseband processing permet l’encapsulation de données brutes dans des trames au format MPEG2.

3.9.2- Basic digital signal Processing :

Les différentes étapes

Multiplex adaption and energy dispersion : Mise en forme du stream dans une structurerégulière.

Outer coder : Le premier correcteur d'erreurs utilisant Reed-Solomon. Dans DVB-S, le code de Reed-Solomon, il ajoute environ 8,5% de données de contrôle.

Interleaver : Dans cette section les symboles sont réorganisés de façon à ce que deuxsymboles successifs quelconques sont séparés par un nombre spécifique d'autres symboles.

Inner coder : Seconde fonction de correction d'erreurs, code convutionnel, il ajoute environ 15 à 100% de données de contrôle.

Baseband shaping : Préparation du message pour la modulation.

QPSK modulator : Phase de modulation en utilisant QPSK.Ces différentes étapes peuvent être effectuées par un composant de type logiciel ou matériel.

On peut alors remplacer les étapes Outer coder, Interleaver et Inner coder,par un turbo coder utilisant le code : Convolutifs Récursifs Systématiques Circulaires CRSC.

V . Internet Par Satellite : b