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N° d‟ordre : 11 / RS / TCO Année Universitaire : 2011 / 2012 UNIVERSITE D’ANTAN

N° d‟ordre : 11 / RS / TCO Année Universitaire : 2011 / 2012 UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ---------------------- ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE ----------------------- DEPARTEMENT TELECOMMUNICATION MEMOIRE DE FIN D‟ETUDES en vue de l‟obtention du DIPLOME d‟INGENIEUR Spécialité : Télécommunication Option : Réseaux et Systèmes(RS) par : RANDRIAMAMPIANINA Rajerison Fanantenana Antoine INGENIERIE, PLANIFICATION ET SIMULATION D’UNE LIAISON DE TRANSMISSION PAR FAISCEAUX HERTZIENS SOUS PATHLOSS ET ATOLL Soutenu le 03 Décembre 2013 devant la Commission d‟Examen composée de : Président : Monsieur RAKOTOMALALA Mamy Alain Examinateurs : Monsieur RANDRIAMITANTSOA Andry Auguste Monsieur RATSIMBAZAFY Andriamanga Monsieur BOTO ANDRIANANDRASANA Jean Espérant Directeur de mémoire : Madame ANDRIANTSILAVO Haja ii « Tout est possible pour celui qui croit ! » Marc 9 :23 iii REMERCIEMENTS Je tiens tout d‟abord à remercier Dieu Tout Puissant mon Père céleste de tout mon cœur et de toute mon âme ainsi que Jésus Christ le Fils de Dieu et le Saint Esprit par sa grâce et sa miséricorde de m‟avoir donné la puissance, la force et aussi la santé durant l‟élaboration de ce mémoire de fin d‟étude. Par suite, je remercie Monsieur ANDRIANARY Philippe Antoine, Professeur Titulaire, directeur de l‟Ecole Supérieure Polytechnique d‟Antananarivo pour mes cinq années d‟études à l‟ESPA. Mes remerciements les plus respectueux s‟adressent au Chef de Département Télécommunication et également président des membres du Jury de ce mémoire, Monsieur RAKOTOMALALA Mamy Alain, Maîtres de Conférences. J‟exprime ma profonde gratitude à Madame ANDRIANTSILAVO Haja, Enseignante Chercheuse aux seins du Département Télécommunication, pour avoir accepté d‟être mon encadreur et de m‟avoir accordé beaucoup de son temps précieux durant la réalisation de ce travail. Je la remercie énormément pour son dévouement et ses valeureux conseils. Je remercie aussi à tous les membres du jury qui me font l‟honneur de juger ce travail :  M. RANDRIAMITANTSOA Andry Auguste, Maîtres de Conférences  M. RATSIMBAZAFY Andriamanga, Maîtres de Conférences  M. BOTO ANDRIANANDRASANA Jean Espérant, Assistant d‟Enseignement et de Recherche Je remercie aussi à tous les Enseignants du Département Télécommunication qui nous ont formés durant ces cinq années d‟études universitaires. J‟adresse aussi mes remerciements sincères à mes parents, à toute ma famille, mes frères et sœur en Christ, mes amis et à tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué leur soutien. iv ABREVIATIONS AM Amplitude Modulation ASK Amplitude Shift Keying BPSK Binary Phase Shift Keying BSC Base Station Controller BTS Base Station Transceiver CCIR Conférence Consultatif International des Radiocommunications FH Faisceaux Hertziens FI Fréquence Intermédiaire FM Fréquence Modulation FO Fibre optique HLR Home Location Register IDU Indoor unit ITU Union Internationale des Télécommunications LL Liaison Loué LOS Line Of Sight MDA Modulation Déplacement d‟Amplitude MDP Modulation Déplacement de Phase MSC Mobile Switching Center NLOS No Line Of Sight ODU Outdoor unit PDH Plesiochronous Data Hierarchy PIRE Puissance Isotrope Rayonnée Equivalent PIRE Puissance Isotrope Rayonné Equivalente PSK Phase Shift Keying PTT Poste et Télécommunication QAM Quadrature Amplitude Modulation QPSK Quadrature Phase Shift Keying RAU Radio Access Unit Rec Recommandation du CCIR v RSL Receive Signal Level SDH Synchronous Digital Hierarchy SNR Signal to Noise Ratio STM Synchronous Transfert Mode TEB Taux d‟Erreur Binaire UIT Union Internationale des Télécommunications UIT-R Union Internationale des Télécommunications-Radiocommunication VLR Visitor Location Register vi NOTATIONS Masse volumique de l'air Vecteur de Poynting  Affaiblissement linéique global  Longueur d‟onde Induction magnétique Atténuation de la pluie qui dépasse 0.01% du temps Champ magnétique dans le milieu Marge d‟évanouissement Marge au seuil thermique Valeur moyenne mensuelle de référence Probabilité d'interruption Pression partielle de la vapeur d‟eau Rayon de la terre = 6400 km µ Perméabilité magnétique du milieu de propagation A Profondeur d‟évanouissement a Constante d‟atténuation dans le milieu B Bande passante du récepteur C Capacité d‟un canal D Longueur de la liaison d Diamètre de l‟antenne DF Densité de puissance E Champ électrique Eb Energie par bit f Fréquence FSL Affaiblissement de propagation en espace libre GE Gain de l'antenne émission H Largeur de bande h Altitude J Densité de courant vii K Facteur géoclimatique k Facteur de rotondité de la terre L Perte en espace libre M Taille de l‟alphabet N Niveau total de bruit No Densité spectrale de bruit P Pression atmosphérique PCR Perte ligne de transmission du récepteur PCE Perte ligne de transmission de l'émetteur PE, Puissance de l‟émetteur émise PP Probabilité d'interruption due à la pluie PR Puissance reçue PS(TEB) Puissance seuil r Rayon de la sphère R Taux de la pluie SNR Signal to Noise Ratio T Période t Température TEB Taux d‟Erreur Binaire v Concentration de vapeur d'eau Zo Impédance du vide η Rendement de l‟antenne variant de 0.5 à 0.8 є Constante diélectrique ou permittivité єr Constant diélectrique relative viii TABLE DES MATIERES REMERCIEMENTS .................................................................................................................................... iii ABREVIATIONS ......................................................................................................................................... iv NOTATION .................................................................................................................................................. vi TABLE DES MATIERES ......................................................................................................................... viii INTRODUCTION GENERALE .................................................................................................................. 1 CHAPITRE 1 GENERALITES SUR L’INGENIERIE DE TRANSMISSION PAR FAISCEAUX HERTZIENS .................................................................................................................................................. 3 1.1 Définition .......................................................................................................................................... 3 1.2 Historique ......................................................................................................................................... 3 1.3 Mode de propagation ...................................................................................................................... 5 1.4 Transmission et réseau cellulaire ................................................................................................... 6 1.5 Différents types de transmission .................................................................................................... 7 1.6 Avantages d’une transmission par FH ......................................................................................... 8 1.7 Inconvénients transmission par FH ............................................................................................... 8 1.8 Utilisation de la transmission par FH ............................................................................................ 8 1.8.1 Usage dans les opérateurs de réseaux mobiles ouverts au public .......................................................... 8 1.8.2 Usages des utilisateurs de réseaux de transport audiovisuel .................................................................. 9 1.9 Structures générales d’une liaison par FH .......................................................................................... 10 1.9.1 Schéma de principe d’une liaison hertzienne ....................................................................................... 10 1 .9.2 Distance maximale de visibilité directe ............................................................................................... 11 1.10 Antennes dans les faisceaux hertziens ............................................................................................... 13 1.10.1 Ondes électromagnétiques .................................................................................................................. 13 1.10.2 Antenne utilisés dans les FH : l’antenne parabolique ...................................................................... 13 1.11 Modulation numérique ...................................................................................................................... 17 1.11.1 Modulation d’amplitude ASK ............................................................................................................. 18 1.11.2 Modulation de phase PSK ................................................................................................................... 19 1.11.3 Modulation en quadrature à x états (x-QAM)] ................................................................................... 21 1.11.4 Constellation ....................................................................................................................................... 22 1.12 Modes de transmission ....................................................................................................................... 26 1.12.1. Synchrone à bas et moyens débits : PDH· ......................................................................................... 27 ix 1.12.2 Synchrone à hauts débits : SDH ......................................................................................................... 28 1.13 Conclusion ............................................................................................................................................ 29 CHAPITRE 2 LA PROPAGATION DES ONDES ELECTROMAGNETIQUES DANS L’ATMOSPHERE ...................................................................................................................................... 30 2.1 Transmission numérique ...................................................................................................................... 30 2.1.1 Chaîne de transmission numérique ....................................................................................................... 30 2.1.2 Taux d’erreur binaire ........................................................................................................................... 31 2.1.3 Rapport signal sur bruit ....................................................................................................................... 31 2.1.4 Capacité d’un canal ............................................................................................................................. 31 2.2 Propagation des ondes électromagnétiques dans l’atmosphère ....................................................... 32 2.2.1 Définition .............................................................................................................................................. 32 2.2.2 Propriétés des ondes électromagnétiques planes .................................................................................. 32 2.2.3 Affaiblissement de propagation et champ électromagnétique reçu ..................................................... 34 2.3 Phénomène physique de propagation .................................................................................................. 35 2.3.1 Phénomène à grande échelle ................................................................................................................ 35 2.3.2 Phénomène à petite échelle ................................................................................................................... 35 2.4 Affaiblissement dans la propagation .................................................................................................. 37 2.4.1 Affaiblissement dû aux gaz de l'atmosphère ........................................................................................ 37 2.4.2 L’affaiblissement en espace libre .......................................................................................................... 37 2.4.3 Affaiblissement dû aux hydrométéores en particulier dues aux précipitations .................................. 38 2.4.4 Évanouissement par diffraction dû à l'obstruction, totale ou partielle, du trajet ............................... 41 2.4.5 Evanouissements dus à la propagation par trajets multiples .............................................................. 43 2.5 Méthodes propres à atténuer les effets de la propagation par trajets multiples : réception en diversité ....................................................................................................................................................... 46 2.5.1 Diversité d’espace ou diversité d’antenne ............................................................................................. 46 2.5.2 Diversité de fréquence .......................................................................................................................... 47 2.6 Conclusion ....................................................................................................................................... 47 CHAPITRE 3 PLANIFICATION, INGENIERIE D’UNE LIAISON PAR FH ET SIMULATION SOUS « PATHLOSS » ET « ATOLL » .......................................................................... 48 3.1 Introduction 3.2 Buts de la planification transmission par FH et les éléments d’ingénierie ...................................... 48 x 3.3 Équipes du processus de l’organisation .............................................................................................. 50 3.4 Spécifications du réseau et système : la capacité exigée .................................................................... 50 3.6 Étude de la carte préliminaire et choix de l’emplacement de site .................................................... 53 3.7 Etude du Survey du site ....................................................................................................................... 54 3.8 Préparation de profils de chemin ......................................................................................................... 54 3.8.1 Ellipsoïde de Fresnel ............................................................................................................................. 55 3.8.2 Facteur k ................................................................................................................................................ 56 3.8.3 Critères sur la clearance ........................................................................................................................ 60 3.9 Utilisation d’antenne, d’équipement radio adéquate et détermination de la hauteur de l'antenne ....................................................................................................................................................................... 62 3.9.1 Antennes adéquates ............................................................................................................................... 62 3.9.2 Equipement radio ................................................................................................................................... 64 3.9.3 Lignes de transmission .......................................................................................................................... 65 3.9.4 Détermination de la hauteur d’antenne ................................................................................................ 65 3.10 Calcul du bilan de liaison .................................................................................................................... 65 3.10.1 Affaiblissement en espace libre (Free Space Loss) ............................................................................. 66 3.10.2 Puissance du signal reçue................................................................................................................... 67 3.10.3 Puissance seuil du récepteur .............................................................................................................. 69 3.10.4 Qualité et disponibilité de la liaison .................................................................................................... 69 3.11 Simulation ............................................................................................................................................ 71 3.11.1 Objectifs de la simulation .................................................................................................................... 71 3.11.2 Logiciels utilisés et l’importance d’utilisation d’un outil de planification ........................................ 71 3.12.3 Quelques définitions utile pour l’utilisation de ces logiciels .............................................................. 73 3.12.4 Présentation du travail réalisé : simulation transmission entre Fiadanana nouvelle site 70m et VAT011 Nosy Varika 60m .............................................................................................................................. 75 3.13 Conclusion ............................................................................................................................................ 84 CONCLUSION GENERALE .................................................................................................................... 85 BIBLIOGRAPHIE ...................................................................................................................................... 86 FICHE DE RENSEIGNEMENTS ............................................................................................................. 91 RESUME ...................................................................................................................................................... 92 ABSTRACT ................................................................................................................................................. 92 1 INTRODUCTION GENERALE La transmission est une branche importante des Télécommunications. Elle permet en effet, le transport d‟informations à des distances quelconques. Les techniques utilisées peuvent être des liaisons avec des supports physiques comme les câbles coaxiales, les fibres optiques ou des rayonnements d‟ondes électromagnétiques. Le choix d‟un système de transmission dépend principalement de la nature uploads/Management/ randriamampianinarajerisonfa-espa-ing-13.pdf