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MASTER PRO 2 EN TELECOMMUNICATIONS PLANNIFICATION ET INGENIEURIE DES RESEAUX DE

MASTER PRO 2 EN TELECOMMUNICATIONS PLANNIFICATION ET INGENIEURIE DES RESEAUX DE TELECOMS Séquence 1 : CONCEPT RADIOMOBILE Equipe des concepteurs : - Emmanuel TONYE - Landry EWOUSSOUA Le contenu est placé sous licence /creative commons/ de niveau 5 (Paternité, Pas d'utilisation commerciale, Partage des conditions initiales à l'identique).. REPUBLIQUE DU CAMEROUN Paix - Travail – Patrie --------------------- UNIVERSITE DE YAOUNDE I ---------------------- ECOLE NATIONALE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE ---------------------- REPUBLIC OF CAMEROUN Peace - Work – Fatherland -------------------- UNIVERSITY OF YAOUNDE I -------------------- NATIONAL ADVANCED SCHOOL OF ENGENEERING -------------------- 1 réseaux mobiles 2 Les réseaux cellulaires n Principe = permettre l ’extension de la zone géographique couverte et l ’augmentation du nombre d’utilisateurs n Caractéristiques : – liaisons duplex – E/R omnidirectionnel – 1 sous-réseau fixe de points d ’accès (cellules) n Applications – la téléphonie mobile, les réseaux radio 3 les systèmes grand public n Systèmes cellulaires – 1970, développement des systèmes analogiques n Systèmes sans cordon – Débute dans les année 80, dépasse le téléphone fixe n Messagerie unilatérale – Débute dans les années 1990, en cours de disparition 4 n AMPS : Advanced Mobile Phone Service – USA n HCMTS : High Capacity Mobile Telephone System – Japon n NMT : Nordic Mobile Telephone system – Pays scandinaves n Radiocom 2000 – France n TACS : Total Access Communications Systems – Angleterre n C450 – Allemangne Etc... ANALOGIQUE 5 n GSM, DCS, IS95, IS98 – Grand public n TETRA/TETRAPOL – Professionnel n MOBITEX – WAN NUMERIQUE n DECT, PHS – Sans cordon n 802.11b – LAN 6 En savoir plus... – Radiocommunications n Wireless Communications, Theodores Rappaport, Prentice Hall (1996). n Antennas and propagation for Wireless Communication systems, Simon Saunders, Wiley (1999). – Réseaux radio-mobiles n réseaux radiomobiles, Sami Tabbane, HERMES n réseaux GSM/DCS, Lagrange, Godlewski & Tabbane, HERMES – wLAN n mobile communications, Jochen Schiller, Addison-Wesley (2000) n Wireless LANs, Jim Geier, SAMS (2001). 7 Plan général I. Principe des réseaux cellulaires II. Caractéristiques des ressources radio III. Partage des ressources IV.Ingénierie cellulaire 8 – 1. Concepts de base – 2. Modèle théorique : la grille hexagonal – 3. Environnement réel – 4. Synthèse I- Pincipes des réseaux cellulaires 9 – A) Architecture fixe (core network) n les faisceaux hertziens I-1. Concepts de base 10 – Architecture logique (GSM) EIR EIR VLR VLR HLR HLR AUC AUC GMSC GMSC ISC ISC MSC MSC OMC OMC BSC BSC BSC BSC I-1. Concepts de base 11 I-1. Concepts de base n B) Bilan de liaison – affaiblissement logarithmique – omnidirectionnel – symétrique 12 n Propagation, modèles n bilan de liaison n affaiblissement en espace libre, avec sol n Affaiblissements complémentaires – diffraction, absorption (murs, obstacles, …) ,...) ( f PL G G P P R T T R − + + = ) ( log 20 22 ) , ( 10 λ d f d PL ⋅ + = R T h h d d PL log 20 log 20 log 40 ) ( − − = I-1. Concepts de base 13 I-1. Concepts de base n mW mW d d d P d P       ⋅ = 0 0) ( ) (         ⋅ ⋅ − = 0 0 log 10 ) ( ) ( d d n d P d P dBm dBm Loi d’affaiblissement 2<n<4 14 I-1. Concepts de base n C) Seuil de réception – bruit du récepteur : – seuil de réception 15 n Propriétés du bruit AWGN lié aux systèmes électroniques de réception Puissance du bruit : N=κ.T°.W=N0.W Marge de réception (SNR) : XdB relativement au bruit Exple en GSM : κ=1.38.10-23 J/K Tk = 290 K (en réf. , T° en Kelvin) dB SNR dBm nW N 9 ; 120 10 6 ≥ − ≈ ≥ − I-1. Concepts de base 16 -90dBm -120dBm I-1. Concepts de base n D) Interférences 17 I-1. Concepts de base – 2 contraintes N I S SINR I N C + ≥ = + N I S SNR N C + ⋅ ≥ = 2 N I S SIR I C + ⋅ ≥ = 2 dB S S N C N I N 3 + = ≥ + dB S S I C N I I 3 + = ≥ + Soit en dB : 18 I-1. Concepts de base n E) Affectation des ressources – k ressources, N cellules (nœuds) 19 I-1. Concepts de base n E) Affectation des ressources – coloriage de graphes, k-couleurs. 20 I-1. Concepts de base n E) Affectation des ressources – répartition statique ou dynamique 21 – 1. Concepts de base – 2. Modèle théorique : la grille hexagonal – 3. Environnement réel – 4. Synthèse I- Principes des réseaux cellulaires 22 I-2. La grille hexagonale n A) Choix d’un modèle – problématique : n théorique = espace libre = isotrope. n Structure régulière = voisinage homogène n 1 cellule = k voisines équidistantes 23 I-2. La grille hexagonale n A) Choix d’un modèle – solutions : 3-connexité >12 voisines 4-connexité >8 voisines 6-connexité >6 voisines Positionnement de cercles avec recouvrement minimal 24 I-2. La grille hexagonale n B) Zone de service – hexagonale n définition : – le plus fort signal 25 I-2. La grille hexagonale n C) voisinage – au sens réseau : recouvrement (6) – au sens signal : brouillage (>6) 26 – 1. Concepts de base – 2. Modèle théorique : la grille hexagonal – 3. Environnement réel – 4. Synthèse I- Principes des réseaux cellulaires 27 d1 d d Reflection Diffraction Scattering Absorption guided wave Multiple diffraction d d2 d1 d2 d2 d1 d1 ©J-F Wagen (jean-frederic.wagen@swisscom.com) I-3 Environnement réel n A) Effets de propagation 28 C/I>Seuil Recouvrement – B) Zone de services de la cellule I-3 Environnement réel 29 n Définition de la zone de service – C/N>limite : Pr >Pseuil (-96dBm) (dépend de la puissance d’émission) – C/I > limite I=IIS+IIF+IIC – distance<dist_max temps AR. – BER<limite (<10-3) définir la QoS I-3 Environnement réel 30 – C) Graphe associé n k cellules voisines – (recouvrement) n n cellules brouillées – graphe non régulier, – zones de services non uniformes n objectif : se rapprocher d’une répartition équitable. I-3 Environnement réel 31 – 1. Concepts de base – 2. Modèle théorique : la grille hexagonal – 3. Environnement réel – 4. Synthèse I- Principes des réseaux cellulaires 32 – A) modèle théorique de référence : hexagonal – B) modèle réel est défini par : n sa zone de service n sa zone de brouillage ou interférences n 2 graphes sous-jacent : – voisinage au sens réseau (recouvrement) – voisinage au sens signal (interférences) – C) objectif : n répartir des ressources de façon optimale I-4 Synthèse 33 Plan général I. Principe des réseaux cellulaires II. Caractéristiques des ressources radio III. Partage des ressources IV.Ingénierie cellulaire 34 – 1. Le spectre radio – 2. Principes de modulation – 3. Notion de bruit – 4. Capacité de canal – 5. Interférences – 6. Synthèse II-Caractéristiques des ressources radio 35 – Exemples d’utilisation de la bande UHF – Applications : n diffusion TV n radiomobiles n faisceaux hertziens n satellites n surveillance radar n GPS II-1. Le spectre radio 0.3 0.45 0.6 0.75 0.9 1.05 1.2 1.35 1.5 1.65 1.8 1.95 2.1 2.25 2.4 2.55 2.7 2.85 3 f (GHz) TV (IV, V) GSM DCS DECT IMT 36 – 1. Le spectre radio – 2. Principes de modulation – 3. Notion de bruit – 4. Capacité de canal – 5. Interférences – 6. Synthèse II-Caractéristiques des ressources radio 37 – A) signal en bande de base n signal bipolaire n signal M-polaire II-2. La modulation 1 0 1 0 1 1 10 00 01 00 11 01 Ts=k.Tb M=2k Rb=k.Rs 38 – B) Propriétés spectrales n spectre d’un symbole -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 fréquence (MHz) amplitudes -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 0 0.5 1 temps (µsec) amplitude ∆f=2/T (lobe principal) ∆f=1/T (lobes secondaires) II-2. La modulation 39 – B) Propriétés spectrales n spectre d’un symbole -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 fréquence (MHz) amplitudes -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 0 0.5 1 temps (µsec) amplitude ∆f=2/T (lobe principal) ∆f=1/T (lobes secondaires) II-2. La modulation 40 – C) modulation 1 0 1 0 1 1 porteuse modulant d’amplitude de fréquence de phase II-2. La modulation 41 – Modulation sur 2 porteuses en quadrature osc. sI(t) mI(t) sQ(t) mQ(t) sRF(t) 90° ( ) ( ) t f t m t f t m t s Q I RF 0 0 2 sin ) ( 2 cos ) ( ) ( π π ⋅ + ⋅ = Q I II-2. La modulation 42 – D) Constellations ( ) ( ) t f t m t f t m t s Q I uploads/Geographie/ 1-concept-radio-mobile.pdf