Telecom Par Sat

Télécommunications par Satellite Prof. A. El Khadimi

Les Télécommunications par Satellite SATELLITE: Station-relais qui assure la communication par faisceaux hertziens entre deux (ou plusieurs) stations terrestres.

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INTRODUCTION

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INTRODUCTION Les premiers Satellites (quelques exemple)

Les Types des Satellites Satellite de télécommunications : transmettre des informations d'un point à l'autre de la Terre Satellite de télédétection : ces satellites observent la Terre, dans un but scientifique, économique ou militaire Satellite de positionnement : ces satellites permettent de connaître la position d'objets à la surface de la Terre, dans les airs (avions, missiles) et dans l'espace. Satellite d'observation spatiale : ces satellites observent l'espace dans un but scientifique. Station spatiale : ces satellites sont destinés à être habités par l'homme, dans un but scientifique. Sonde spatiale : une sonde spatiale est destinée à observer un autre corps céleste et doit donc être en mesure de se déplacer Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi


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Premier Satellite (Spotnik 1) – 1957 Premier Satellite avec capacité multicast de l’espace (SCORE) – 1958 Premier Satellite permettant du courrier (teletype) par satellite (Courrier 1B) – 1958 Premier Satellite de communications qui transmet de la télévision au monde entier (Relay) – 1962 Premier Satellite GEO de communications (Syncon II) – 1963 Premier Satellite de communications militaires (IDSCS) – 1965 Premier Satellite de communications commerciales (INTELSAT "Early Bird") – 1965 Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

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Définition d’un satellite On définit un satellite comme un objet gravitant autour de la Terre.

• SATELLITE : est un équipement placé en orbite autour de la terre qui dispose de peut de moyens de propulsion propres (correction des perturbations de l’orbite) • ORBITE : est l’ensemble des positions occupées dans l’espace par un Astre ou satellite artificiel, lorsqu’il est en mouvement autour d’un astre de plus grande masse que lui.

Un satellite sur orbite géostationnaire est un satellite qui gravite autour de la Terre à la même vitesse et dans le même sens que la Terre. Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

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Fondements des Réseaux Satellitaires 1- ELLIPSE


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Fondements des Réseaux Satellitaires 1- ELLIPSE

Cas des planètes et des satellites L’ellipse est l’ensemble de points M du plan dont la somme des distances à deux points fixes du même plan est une constante donnée.

D’après Kepler le centre du Soleil occupe l’un des foyers de l’ellipse. P, le périhélie, est le point le plus proche du Soleil. A , l’aphélie, est le point le plus éloigné du Soleil. Pour un satellite de la Terre on appellera ces mêmes points périgée et apogée. Pour les satellites d’un astre quelconque ils s’appelleront périastre et apoastre.


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Fondements des Réseaux Satellitaires 2- Loi de la Gravitation Universelle Deux corps quelconques s'attirent en raison directe de leur masse et en raison inverse du carré de la distance de leurs centres de gravité

Fondements des Réseaux Satellitaires 2- Loi de la Gravitation Universelle Première loi de Newton ou principe de l’inertie (initialement formulé par Galilée)

Deuxième loi de Newton (ou théorème du centre d’inertie)

Troisième loi de Newton Newton (1642-1727)


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Fondements des Réseaux Satellitaires 3- Trajectoires

Propriétés géométriques d ’une ellipse Ses deux foyers F et F ’

Le lancement d'une sonde spatiale ou la mise sur orbite d'un satellite obéissent aux lois fondamentales de la mécanique. Les trajectoires décrites dépendent de la vitesse communiquée au véhicule au point d'injection, P

B

A’

F'

M

MF + MF’ = 2 a

F

BF + BF′ = 2 a

A

BF = BF′ = a

B’

Son excentricité e

B

c e = --a

c A’

F'

a O

A

F

B’


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Latitude et Longitude

Plan de l’orbite Dans le système solaire, le plan de référence est le plan de l'écliptique (plan de l ’orbite de la Terre) sphère céleste

pri

N

équateur céleste cercle écliptique ntemps

Terre hiver

γ

N

N

S Soleil γ

γ

N S

S été

γ

e automn

S plan de l'écliptique

γ

Point vernal vers la constellation des Poissons

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Fondements des Réseaux Satellitaires 4- Les Lois de KEPLER

Fondements des Réseaux Satellitaires Paramètres orbitaux

Johannes Kepler (1571 -1630)

t3

t3

et de connaître la position du satellite à un instant donné. T t 3+

T


à la forme de la trajectoire, à la position de la trajectoire dans l'espace, à la position de la trajectoire dans son plan,

t 1+

2a2

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la forme de la trajectoire d’un satellite est simple et dépend uniquement des conditions initiales du mouvement. Pour prévoir la position d'un satellite dans l'espace, il suffit donc de connaître les paramètres relatifs :

t3 +T

Les lois de Kepler décrivent la manière dont les planètes évoluent autour du soleil. Ces lois peuvent se résumer comme suit : 1. L’orbite de chaque planète est une ellipse A dont le soleil est un des foyers. 2. L’aire balayée par un rayon Soleil-Planète au cours d’une unité de temps est constante. 3. Le carré de la période orbitale d’une planète est proportionnel au cube de l’axe principal de son orbite. T²1/a31 = T²2/a32 2a1


t1

P

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Fondements des Réseaux Satellitaires Paramètres orbitaux cas d'une orbite circulaire

Fondements des Réseaux Satellitaires Paramètres orbitaux cas d'une orbite circulaire

Ici, les conditions initiales sont choisies pour que la trajectoire soit circulaire. Le centre de la trajectoire est confondu avec celui de la Terre. La trajectoire présente deux points d'intersection avec le plan de l'équateur : - le nœud ascendant, N, qui correspond au passage du satellite de l'hémisphère sud vers l'hémisphère nord, - le nœud descendant qui correspond au passage du satellite de l'hémisphère nord à l'hémisphère sud.


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Trois paramètres suffisent à déterminer une orbite circulaire unique, et un autre paramètre permet de déterminer la position du satellite sur cette orbite à une date t. Les paramètres généralement retenus sont : Le rayon orbital, L'ascension droite du nœud ascendant, L'inclinaison de l'orbite qui est l'angle entre le plan équatorial et le plan orbital.


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Fondements des Réseaux Satellitaires Paramètres orbitaux cas d'une orbite elliptique Dans le cas général, la trajectoire est plane; c'est une ellipse, dont l'un des foyers est le centre de la Terre. Elle présente deux points d'intersection avec le plan de l'équateur : - le nœud ascendant N, qui correspond au passage de l'hémisphère sud vers l'hémisphère nord, - le nœud descendant qui correspond au passage de l'hémisphère nord à l'hémisphère sud.


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Histoire…

Fondements des Réseaux Satellitaires Paramètres orbitaux cas d'une orbite elliptique Cinq paramètres sont alors nécessaires pour déterminer une orbite elliptique unique, et un autre paramètre permet de déterminer une position initiale. Les paramètres généralement retenus sont :

Le demi-grand axe, et l'excentricité qui déterminent la forme de l'ellipse. L'ascension droite du noeud ascendant L'inclinaison de l'orbite qui est l'angle entre le plan équatorial et le plan orbital L'argument du périgée qui donne la position de l'axe de l'ellipse par rapport au plan équatorial

Le premier satellite artificiel Spoutnik I fut lancé par les soviétiques en 1957. Depuis cette époque, plus de 5 000 satellites artificiels ont été mis en orbite, ce qui engendre une pollution spatiale. De nombreux satellites artificiels tournent actuellement autour de la Terre, mais aussi autour d'autres planètes du système solaire. satellite en orbite peut étudier la forme de la Terre, la densité de l'atmosphère, le rayonnement spatial, le climat et les modifications planétaires.


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Les lanceurs…


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Le lancement

Il existe deux type de lanceurs :

Le satellite et une partie de la fusée sont d’abord mis sur une orbite basse circulaire dite ‘’orbite orbite d’attente’’. attente

Les fusées : le lanceur est détruit à chaque lancement.

Après séparation du 2ème étage, on allume le moteur du 3ème étage qui se place sur une orbite orbite de transfert’’: dite ‘’orbite transfert C’est une orbite elliptique dont l’apogée (point le plus éloigné de la Terre) est proche de l’orbite géostationnaire (35 800km). Après séparation du 3ème étage, le satellite effectue plusieurs révolutions sur l’orbite de transfert. Par télécommande depuis le sol, le satellite est tourné sur lui même afin de se présenter correctement pour l’injection sur l’orbite géostationnaire. Les panneaux solaires peuvent être partiellement déployés sur l’orbite de transfert.

Les navettes : le lanceur est réutilisable.

Quand le satellite repasse à l’apogée de l’orbite de transfert, on allume le moteur dit ‘’d’apogée’’ (AKM : apogee kick motor) qui injecte le satellite sur une orbite circulaire équatoriale proche de l’orbite géostationnaire. Après déploiement complet des panneaux solaires, orientation du satellite et diverses corrections, on laisse dériver le satellite sur l’orbite géostationnaire jusqu’à ce qu’il atteigne la longitude voulue. Une dernière mise à feu stoppe la dérive du satellite qui est ainsi mis à poste.


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Satellite à poste

Bilan des satellites lancés entre 1957 et 1999 Corrections Orbite géostationnaire

Satellites

Séparation 3ème étage

Allumage 3ème étage

Rotation

Orbite d’attente

Russie

U.S.A.

Europe

Japon

Chine

Inde

Autres

Total

Succès

3191

1774

225

61

77

12

3

5343

Échecs

186

158

29

8

9

4

3

397

3377

1932

254

69

86

16

6

5740

Décollage

Orientations

Arrêt de la rotation

Total Séparation 2ème étage

Orbite de transfert

% du total

59 %

34 %

4,4 %

1,2 %

1,5 %

0,3 %

0,2 %

Allumage du moteur d’apogée


Déploiement panneaux solaires

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Types d’Orbites "Les orbites des satellites sont des ellipses dont la terre occupe un des foyers". Kepler

chaque point = un satellite (vivant ou mort) en rotation autour de la terre LEO (Low Earth Orbit) : 500 - 900 km (l'Orbite Terrestre Basse) MEO (Medium Earth Orbit) : 5 000 – 12 000 km (L'Orbite Terrestre Moyenne) GEO (Geostationary Earth Orbit) : 36 000 km (L'Orbite Terrestre Géostationnaire)


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Inclinaison

LEO


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LEO

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MEO

Couverture mondiale : constellation de plusieurs dizaines de satelltes LEO Une constellation de sat. LEO peut former un système de communication temps-réel mondial. Exemple : Globalstar, Ellipso , Ecco, Iridium…


Circular Low Earth Orbit (LEO) : Orbites basses L'orbite LEO (Low Earth Orbit) est une orbite circulaire, située entre 500 à 2000 km d'altitude. Cette proximité offre deux avantages : le temps de propagation très court, typiquement 10 ms de temps de propagation pour un satellite à 1.500 km d'altitude ainsi qu'un bilan de liaison nettement plus favorable que pour un système GEO. Altitude du satellite constante : altitude < 2000 km. Période ~ 1h30mn. Inclinaison ~ 90°(garantissant le balayage de tout le globe). C'est sur cette orbite qu'ont été effectuées la majorité des missions spatiales habitées On considère généralement que l'orbite basse est comprise entre l'atmosphère et la ceinture de Van Allen Exemple : SPOT, satellite d’observation, Altitude = 860 Km, inclinaison = 98.7°, révolution 10,1mn

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Circular Medium Earth Orbits (MEO) ou Intermediate Circular Orbits (ICO) : Moyennes orbites L’orbite MEO (Medium Earth Orbit) Orbite intermédiaire entre orbite basse et géostationnaire. Les satellites MEO évoluent à une altitude de 10.000 km et décrivent des orbites circulaires. La période orbitale est d'environ 6 heures et un observateur terrestre peut avoir une visibilité d'un satellite de quelques heures (environ de 6 heures). Altitude ~10 000 km. Inclination ~ 50°. Période : 6 heures. Couverture mondiale garantie avec une constellation de 10 à 15 satellites. Exemple : Système ICO : 10 satellites sur 2 plans à 45°d’incli naison.


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Systèmes LEO/MEO

Systèmes LEO/MEO

LEO et MEO sont mobiles ! Problèmes de propagation (effet doppler) Problèmes de HandOver

Contraintes du Multimédia : Besoin de débits élevé

Économiser les ressources radio : gestion dynamique des ressources Régénération et commutation à bord Besoin de qualité de service


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Orbite Géostationnaire

GEO

ISL, inter satellites links


Circular orbit with zero inclination (equatorial) : Satellites géostationnaires L’orbite GEO (Geostationary Earth Orbit) est une orbite circulaire, située dans le plan de l’équateur, à près de 36 000 km d’altitude (35786 km). L'avantage de cet orbite est évidemment le fait que le satellite reste fixe par rapport à la Terre et qu'il n'est pas nécessaire de le poursuivre au moyen d'antennes mobiles au sol L'avantage vient aussi du fait que l'altitude du satellite étant très élevée (environ 36.000 km), ce dernier "voit" environ 42% de la surface de la Terre. Les inconvénients sont le temps de propagation, il faut compter environ 250 ms pour un aller et retour vers le satellite et une perte en espace libre d'environ 200 dB à prendre en compte dans l'établissement du bilan de liaison Inclinaison : 0°. Période : 24 h (relais radio fixe dans le ciel). Un satellite couvre 43% de la surface de la terre : 3 satellites GEO à 120°de longitude l’un de l’autre couvrent ~ le globe.


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Distance Terre-Satellite Satellite d = 36000 km Force centrifuge

Attraction de la Terre

Force centrifuge Fc = m.Vs² D Force d’attraction terrestre Fg = G M m D²

Equateur

Vs :Vitesse du satellite = 2π d / T m :Masse du satellite D :Distance du satellite au centre de la Terre T :Période de révolution du satellite G :Constante universelle de gravitation G = 6.672 10-11 m3kg-1S-2 M: Masse de la Terre M = 6 1024 kg

A l’orbite géostationnaire Fc = Fg et T = 23h56mn4s D = (G.M.T² / 4p²)1/3 km

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• La combinaison de l’attraction luni-solaire et des radiations solaires provoque un mouvement journalier. La combinaison des deux mouvements montre que le satellite bouge tant en latitude qu’en longitude et qu’en excentricité. Par traité international, on considère que la tolérance de mouvement de latitude et de longitude ne doit pas dépasser un angle de 0.1°par rapport au centre de la Terre e t que la tolérance d’excentricité admissible est de 85 km autour de la position nominale du satellite. Terre 0.1 °

0.1°

75 km

75 km 85 km

• Pour qu’un satellite reste dans son cube, il est donc nécessaire de le repositionner régulièrement à l’aide de moteurs dédiés à cet effet. La durée de vie du satellite est donc directement liée à la quantité de carburant embarqué. Aujourd’hui la durée de vie des satellites géostationnaires est de 15 à 20 ans. • Un rapide calcul montre que compte tenu de la circonférence de l’orbite géostationnaire (250 000 km) et de la taille du cube dans lequel un satellite est autorisé à se mouvoir, l’orbite géostationnaire peut théoriquement recevoir 3300 satellites (250 000 / 75). Sans compter le fait que certains exploitants satellites positionnent plusieurs satellites sur la même position orbitale.


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D = 42 200 km (% centre de la terre)


d = 36 000 km 38

LES ZONES DE COUVERTURES Les zones de couvertures (footprint) définissent les zones géographiques terrestres qu’un satellite est capable de couvrir, tant en descente (downlink) qu’en montée (uplink). On détermine 4 types de couvertures : Couverture Globale (global beam) : Le faisceau couvre 40% de la surface du globe. Cette couverture est issue des premiers satellites de télécommunication (antennes à cornet). Elle est toujours utilisée notamment par Intelsat en bande C et par les satellites Inmarsat (communications avec les navires) car elle a l’avantage d’avoir une couverture océanique. La couverture globale est surtout utilisée en bande C. Couverture Hémisphérique (hemispheric beam) : La couverture hémisphérique représente 20% de la surface du globe. Elle est surtout destinée aux zones encadrant les 3 grands océans (Atlantique, Pacifique, Indien). Elle à l’avantage de supprimer les zones océaniques (zone à trafic très peu dense). Les satellites à couverture hémisphérique peuvent faire des liaisons trans-océaniques et donc peuvent utiliser 2 fois le même plan de fréquence. La couverture hémisphérique est surtout utilisée en bande C. Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

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Couverture par Zone (zone beam) : La couverture par zone est plus réduite que la couverture hémisphérique. Elle peut couvrir un pays complet ou tout ou partie d’un continent. La forme de cette couverture n’est pas circulaire ni elliptique mais formée (directement fonction de la forme des antennes TX et RX du satellite) de manière à optimiser la couverture. Suivant les exploitants satellites la couverture par zone peut s’appeler : wide beam, super beam, broad beam….

Couverture par faisceau étroit ou Spot (spot beam) : La couverture par Spot couvre une région ou un petit groupe de pays, elle est de forme circulaire ou elliptique.

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DESIGNATION

BANDES

L

1,5 – 1,6 GHz

Bande L réservée aux satellites météorologiques

S

2,5 – 2,7 GHz

•Liaisons aux mobiles (bateaux, etc.) et aux services professionnels de radiodiffusion

C

3,7 – 6,425 GHz

X

7 – 8,4 GHz

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USAGES

Bande très utilisée actuellement : Intelsat, Arabsat, Gorizont, Insat, Asiasat, Telecom, Thaïcom

Satellites de télécommunications gouvernementales et militaires

KU

10,7 – 18 GHz KU1 : 10, 7 – 11,7 GHz KU3 : 11, 7 – 12,5 GHz KU5 : 12,5 – 12,75 GHz Bande basse : 10,7 - 11,7 GHz Bande haute : 11,7 – 12,75 GHz

Astra, Hot Bird, Turksat, Eutelsat, Arabsat, Sirius, Thor, Intelsat, Telecom, Hispasat….

Ka

20-30 GHz

Premiers essais (Italsat)



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Ceintures de Radiation de Van Allen Radiation Belt

EXEMPLES DE SYSTEMES DE TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITES Systèmes internationaux Intelsat regroupe plus de 200 pays et peut assurer une couverture mondiale. Satellites Intelsat (19 satellites) 805,706,709,601,801,511,605,… NSS (New Skies Satellites). Couverture du Pacifique, Asie, Afrique, Moyen Orient, Russie, Europe sauf zone transatlantique (Intelsat 513, K, 703, 803, 806, NSSKTV). Systèmes européens Eutelsat regroupe aujourd’hui 48 pays. 18 satellites (5 Hot Bird, 4 WSESAT, 4 Eutelsat II, 1 Eutelsat I, DFS Kopernikus, Télécom 2A, 2D). Astra a son siège basé au Luxembourg. Astra 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, 1F, 1G, 1H, Astra 2A, 2B, 2C, 2D. Système Arabsat Arabsat 1A, 1B,1C,1D (ArikD2),1E (Telstor 301). Arabsat 2A, 2B Arabsat 3 Systèmes nationaux France Programme Télécom (Télécom 2A, 2B, 2C, 2D) Turquie Système Turksat Espagne Hispasat Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

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Ceintures de Radiation de Van Allen Radiation Belt

Les radiations détériorent fortement les équipements des satellites. On évite de les mettre dans ces zones 2 zones : 1500 km – 5000 km 13 000 km – 20 000 km


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Frottement atmosphérique Dans la limites de la technologies actuelle

Ces zones définissent trois domaines d’altitudes pour la mise en orbite :

Les altitudes inférieures à 200 km sont vues comme non viables pour le maintient d’un satellite

Orbite Basse LEO (Low Earth Orbit) < à 2 000 km Orbite moyenne MEO (Medium Earth Orbit) entre 5 000 km et 15 000 km Orbite Haute HEO (High Earth Orbit) au delà de 20 000 km (contient les GEOs)


Des protons très énergétiques dus aux rayons cosmiques (terre contient des champs magnétiques importants)

Juste au dessus, la durée de vie du satellite est de l’année Autour des 1000 km, les satellites peuvent durée dans les sept années Pour les orbites plus élevées, style GEO, cela va jusqu’à quinze années

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Positions possibles pour un satellite

Les orbites elliptiques ont des inclinaisons stables de i = 63,4°et i = 116,6° Le nombre p indique que qu’il intersectent p fois par jour toute longitude si leur orbite est directe (i<90°) et p+2 fois si leur orbi te est indirecte (i>90°) Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

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Trace d’une orbite circulaire au sol. Aux points A, B et C de l'orbite correspondent les points a, b et c de la trace. Mais cette trace, en rouge sur les 2 schémas, correspond à une situation fictive où la Terre serait immobile. La trace en vert représente la trace dans le cas réel où la Terre tourne sur elle-même : la rotation vers l'est a pour effet de décaler légèrement la trace vers l'ouest.


Configuration du Système Spatial

Architecture du Système Spatial Segment spatial (secteur spatial ) Satellite (un ou plusieurs). Stations de Poursuite, Télémesures et Télécommandes (Tracking, Telemetry, and Command stations TT&C).

Segment terrestre (secteur terrestre) Stations terriennes permettant l'accès aux équipements télécoms du satellite (répéteurs + équipement télécom) Terminaux des utilisateurs, liaisons entre l’utilisateur et la station terrienne.


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Architecture du Satellite


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3 COMPOSANTES D'UN SATELLITE

Dans un satellite de télécommunications, nous pouvons distinguer cinq grandes composantes: - le système de contrôle d'altitude et d'orbite, - le système de guidage-repérage, - le système-maître, - le système d'énergie, - le système de communication.


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3.1 LE SYSTEME DE CONTROLE D'ALTITUDE ET D'ORBITE

3.2 LE SYSTEME DE GUIDAGE-REPERAGE

Ce système comprend deux sous-systèmes:

Les satellites de forme cylindrique se maintiennent en orbite en tournant sur eux-mêmes de 30 à 100 fois/min.

Les satellites équipés de bras sont stabilisés par trois roues d'inertie, chacune axée sur un plan différent.


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3.3 LE SYSTEME-MAITRE

Sous-système de télémesure

Sous-système de repérage

Des senseurs mesurent: - les tensions électriques, - l'état des circuits de communication, - les niveaux des réservoirs, - les températures d'opération.

Fournit au centre de contrôle des informations concernant les paramètres de l'orbite. Des senseurs mesurent: - la vitesse, - l'accélération.


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3.4 LE SYSTEME D'ÉNERGIE

Il sert à orienter les antennes et à adapter le système de communication au type de besoin exprimé.

L'énergie des satellites provient des cellules solaires. L'énergie solaire disponible est voisine de 1,4kW/m2 pour un satellite à panneaux solaires.

Il exécute les ordres du centre de contrôle après en avoir confirmé la bonne réception.

Les satellites sont également munis de batteries afin de disposer d'énergie lors des opérations de lancement:

Il peut aussi servir à la mise en place et au déploiement des antennes et batteries.

- nickel-cadmium (60 Wh/kg), - nickel-hydrogène (50 Wh/kg), en attendant les 130Wh/kg par des batteries au lithium. Les batteries vont aussi servir lors des deux équinoxes de chaque année (vers le 21 mars et le 23 septembre) puisque le satellite est alors dans l'ombre pendant 70 minutes.


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3.5 LE SYSTEME DE COMMUNICATION

4 ZONES COUVERTES PAR UN SATELLITE

Ce système est la composante principale du satellite.

Trois types de couvertures:

Il est constitué:

- globale (40 % de la surface terrestre; puissance faible), - hémisphérique ou zonale (20% de la surface terrestre), - ponctuelle ou spot beam (1 à 10% de la surface terrestre).

- d'une ou plusieurs antennes (émission/réception sur une large bande de fréquence), - d'un jeu d'émetteurs et de récepteurs (amplification et retransmission des signaux reçus).

La PIRE (Puissance Isotropique Rayonnée Equivalente) exprimé en dBW varie en fonction de la taille de la zone couverte par le satellite: - 35,5 dBW (Spot beam), - 29 dBW (hémisphérique), - 23 dBW (globale).

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ex: INTELSAT-VI


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5 STRUCTURE D'UNE STATION TERRIENNE TROIS SATELLITES POUR UNE COUVERTURE MONDIALE

La station terrienne émet et reçoit les fréquences porteuses dont la modulation transporte le signal de communication. Une station terrienne se compose de plusieurs équipement:

A partir d'un satellite géostationnaire, la partie visible de la Terre représente un peu plus de 40% de la surface terrestre sous un 35800 km angle de 18°.

une antenne, un amplificateur à faible bruit, un amplificateur de puissance, des fonctions de modulation/démodulation, des fonctions de multiplexage/démultiplexage.

18°

Une station terrienne est évaluée par son facteur de mérite G/T(dB/K) à la réception et sa PIRE à l'émission.


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6 FREQUENCES UTILISEES PAR LES SATELLITES BANDE

FREQUENCES EN GHz

7 LES AGENCES SPACIALES ET LES LANCEURS DE SATELLITES

USAGE

"UP LINK"

"DOWN LINK"

L

1,6265/ 1,6605

1,530/ 1,559

Mobile

S

2,655/ 2,690

2,500/ 2,655

Télécommunication et Télédiffusion

C

5,925/ 6,425

3,700/ 4,200

Télécommunication

X

7,900/ 8,400

7,250/ 7,750

Gouvernemental

Ku

14,000/ 14,500

10,950/ 11,200 11,450/ 11,700 11,700/12,200

International International Télécommunication

17,300/ 17,800

12,200/ 12,700

Télédiffusion

Les agences spaciales: - NASA (Etats-Unis), - ESA (Europe), - NASDA (Japon). Les lanceurs de satellites:

Ka

27,000/ 30,000 17,700/20,200 30,000/31,800 20,200/ 21,200 Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

Télécommunication Gouvernemental

- ARIANE, - DELTA-II;TITAN-III;ATLAS/CENTAUR, - LONGUE-MARCHE, - PROTON, - H2. 65


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Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente (PIRE)

Bilan de Liaison Émetteur et Récepteur Branchements

• EIRP : Effective Isotropically Radiated Power • La PIRE est la puissance qu’il faudrait fournir à une antenne ayant un rayonnement isotrope pour produire la même puissance que l’antenne directive dans la direction considérée. • La PIRE caractérise la puissance rayonnée dans la zone couverte.

PIRE = PE GE(α α) (W) • Dans l’axe du lobe principale α = 0, la PIRE est max.


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Densité de Puissance


• La densité de puissance est l'expression de l'énergie disponible en réception, en un point de l'espace.


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Exercice

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Antenne en Réception


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Antenne en Réception



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Satellite Géostationnaire

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Pertes Diverses


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Pertes Diverses



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Pertes Diverses

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Propagation théorique

Antenne directive

• Source Isotrope

Source, puissance Pe

Champ lointain

Champ proche

Onde sphérique d Source, puissance Pe d Récepteur en champ lointain dPr/dS = Ge Pe/(4π πd²) Ge est le gain de l’antenne émettrice dans la direction u GePe = PIRE de l’émetteur (Puissance Isotrope Rayonnée Equivalente

Récepteur, reçoit dPr/dS = Pe/(4π πd²) 81


Champ lointain

Bilan de liaison

Antenne directive Source, puissance Pe

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Antennes Récepteur

Émetteur

Champ proche Présentation Graphique (Hypsogramme)

d

Puissance de l’émetteur

Ge Pe

αe

PIRE 20 log(4π πd/λ λ)

pe(dBW) = log Pe(W)

αr

Pr

Gr

- Perte dans les guides d’émission -αe (dB) + Gain de l’antenne d’émission

+ge(dB) = 10 log Ge

= Puissance Isotrope Rayonnée Équivalente PIRE (dBW) - Atténuation de transmission -αt (dB) = -20log(4πd/λ)

Loi de transmission entre deux antennes Em et Récep.

- Atténuation atmosphérique

S PG  λ   λ  Pr = r e r = Pe Ge G r  PIRE G = ( ) r    4π d ²  4π d   4π d  2

2

Avec Sr la surface équivalente de l’antenne réceptrice Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

83

-αa (dB) = -αd (α en dB/km)

Niveau du Bruit

Bruit : Densité spectrale kTn Tn température de bruit en réception

+ Gain de l’antenne de réception +gr (dB) = 10 log Gr - Perte dans les guides de réception -αr (dB) = Puissance reçue

pr(dBW) = 10 log Pr(W)


84

Fréquences satellite

Hypsogramme d’une liaison par satellite

85


Bilan de liaison

Bilan de liaison

Liaison montante (satellite récepteur) EIRP station terrienne pertes espace libre L (17.6 GHz, 48°) atténuation due à la pluie G/T du satellite (k = 1.38 10-23=-228,6 dBW/K Hz)

Liaison descendante: EIRP du satellite pertes en espace libre (12.5 GHz, 30°) atténuation atmosphérique (ciel clair) G/T du récepteur pertes par dépointage (0.5°) pertes par mésalignement de polarisation k=-228.6 dBW/K Hz

86.6 dBW 208.9 dB 12.0 dB 7.7 dB/K

SNR(dB)= EIRP+(G/T)-k-LTOT = 86.6+7.7+228,6-208.9-12=102 dB

57.0 dBW 206.1 dB 0.14 dB 9.4 dB 0.6 dB 0.04 dB

PR/N0 = 88.12 dB Hz PR/N = 15.9 dB dans une bande de 16 MHz PR/N de référence du système: 10 dB, cela fait une marge de 5.9 dB

PR PIRE G R T = N0 kLTOT


86


87


88

Bilan de liaison

Schéma d'une liaison hertzienne

Bilan de liaison en travaillant avec les puissances de bruit Puissance émetteur pertes circuit émetteur gain d ’antenne EIRP (PTGT) pertes espace libre pertes atmosphère pertes diverses La puissance isotrope de réception gain antenne récepteur pertes décentrage (lobe antenne) Puissance reçue PR Facteur de bruit du récepteur F=11.5 dB température du récepteur T=380.6 K=35.8 dBK température d ’antenne TA=300K = 24.8 dBK température du système T=4106K=36.1 dBK G/T (GR(dB)-T(dB)) N0=kTrec (4106K) PR/N0 Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

20 dBW 2 dB 51.6 dBi 69.6 dB 202.7 dB 4 dB 6 dB -143.1 dBW 35.1 dB 2 dB -110 dBW

-1 dB/K -192.5 dBW/Hz 82.5 dB 89

Émetteurs



90

Récepteurs

91


92

Récepteurs


Antennes

93

Antennes



94

Antennes

95


96

Branchements


Branchements

97


Branchements

98

PARTIE II Principes de communication par satellite 1 Techniques de transmission 1.1 Les transmissions analogiques 1.2 Les transmissions numériques 1.3 Le multiplexage

2 Transmission du signal 2.1 Secteur terrien 2.2 Secteur spatial

3 Politiques d'accès aux canaux satellites 3.1 Les politiques de réservation 3.2 Les politiques d'accès aléatoire

4 Protocoles 4.1 Niveau physique 4.2 Niveau liaison 4.3 Niveau transport 4.4 Niveau réseau

5 Les topologies de réseaux satellites Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

99


100

1 TECHNIQUES DE TRANSMISSION Les transmissions par satellite font partie des systèmes de transmission par faisceau hertzien. Fréquence en bande de base

Fréquence Intermédiaire

Fréquence Porteuse

Moduler 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 a transporter.

Antenne

Deux types de signaux à moduler sont possibles: Signal

MODEM

FI

+

- Les signaux analogiques (signaux continus): téléphonie, télévision ...

EMETTEUR

ONDE

- Les signaux numériques (signaux discrets): téléphonie, données, télévision ...

RECEPTEUR

DEMOD

FI

-


101

1.2 LES TRANSMISSIONS NUMERIQUES

102

1.3 LE MULTIPLEXAGE Pour transmettre vers le satellite des signaux en provenance d'un grand nombre de sources à partir d'une station d'émission, on multiplie ceux-ci sur la fréquence porteuse.

Bien que la modulation de fréquence soit aussi utilisée, la modulation de phase PM (Phase Modulation) est la technique la plus utilisée pour les transmissions numériques par satellite;

La quantité d'information transmise est proportionnelle à l'exploration de fréquence et au temps disponible.

MDP_4 (Modulation à Déplacement de Phase à 4 états) ou QPSK (Quadrature Phase Shift Keying).

Deux techniques de multiplexage employées dans les systèmes satellites: MRF (Multiplexage à Répartition de Fréquence), FDM (Frequency Division Multiplexing).

Cette technique fournit quatre niveaux par élément d'information à transporter. Des modulations de phase d'ordre supérieur sont possibles mais elles sont peu utilisées compte tenu de leur sensibilité au bruit qui implique à performance égale une puissance accrue. Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi


MRT (Multiplexage à Répartition de Temps), TDM (Time Division Multiplexing). 103


104

1.3.1 MRF

1.3.2 MRT

Associe une bande de fréquence à chaque signal ou groupe de signaux transportés.

Associe une tranche de temps à chaque signal ou groupe de signaux transportés. Fréquences

Fréquences

Ts T1 T2 T3 F1

F2

F3

T4

Les systèmes analogiques basés sur la modulation de fréquence (MF) utilisent le multiplexage à répartition de fréquence: MF/MRF ou FM/FDM

Les systèmes numériques basés sur la modulation de phase (MP) utilisent le multiplexage de temps: MP/MRT ou PM/TDM

Temps Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

Temps 105

106


2 TRANSMISSION DU SIGNAL

2.1 SECTEUR TERRIEN

Introduction : Transmission spécifique Importance de la distance de transmission 2 x 35800 kms.

Transposition FI FP

Signaux

Amplification de puissance ( HPA )

Délai de transmission important 270 ms. MUX

Type de communication : Transmission sans acquitements TV , Téléphonie.

Amplification à faible bruit ( LNA )

antenne

STRUCTURE TYPE D'UNE STATION TERRIENNE

Technique spécifique de transmission : Amplification , Modulation , Transposition de fréquence. Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

MODEM

Transposition FI FP

107


108

2.1.1 MULTIPLEXAGE

2.1.2 MODULATION Distance de Transmission très importante : Signal perturbé dans sa stabilité, sa précision.

Plusieurs signaux provenant de différentes sources terriennes sont multiplexés en un seul signal

Fonction de la modulation : Rendre le signal 'harmonieux' pour qu'il soit transportable.

2 types de multiplexage : Le multiplexage à répartition de fréquence MRF

S

CTPG CAF

Le multiplexage à répartition de temps MRT

Filtres

Modulateur

Filtre coupe-bande

Dispersion de l'énergie

E

Filtre coupe-bande : élimine les bruits parasites Modulateur : élabore une porteuse à 70 MHZ CTPG : Correcteur de temps et de propagation de groupe CAF : Contrôle Automatique de Fréquence


109

2.1.3 TRANSPOSITION DE FREQUENCE

110

2.1.4 AMPLIFICATION DE PUISSANCE

Fonctions : Amener le signal à une fréquence d'utilisation pour les télécommunications satellites.

Fonction : Permettre au signal d'être suffisamment puissant pour être reçu convenablement par le satellite. Equipement : 2 amplificateurs équipés de TOP ( tube à ondes progressives ). Le TOP possède une bande d'amplification > 500 MHz, une largeur de bande correspondant aux télécommunications satellites ( 5925 - 6425 MHz ).

Offrir au signal une très large bande passante utile pour le mutliplexage ( 5925 - 6425 MHz ). 2 types de transposition : Transposition à simple changement de fréquence 70 MHZ ( 5925 - 6425 MHz )

2 modes de fonctionnement : en monoporteuse ( 250 à 600 W ) en multiporteuse ( ~= 2 kW ) Meilleur rendement

Transposition à double changement de fréquence 70 MHz 825 MHz ( 5925 - 6425 MHz ) Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi


111


112

2.1.5 RECEPTION TERRIENNE

2.2 SECTEUR SPATIAL Rôle : Palier à l'affaiblissement du signal reçu. Régénérer ce signal et le retransmettre amplifié en puissance.

La réception agit de façon inverse par rapport à l'émission (normal). Particularité : Le signal reçue est très faible. (l'amplificateur satellitaire est relativement peu puissant )

Filtre amplificateur à faible bruit ( LNA )

Fonctions : Préamplification ( Amplification à faible bruit LNA ) Transposition en fréquence (5925 - 6425) 70 Mhz Filtrage Démodulation Démultiplexage

Filtre Commutateur

transposition de fréquence

F2

F1 antenne Réception 113


Le convertisseur est constitué : d'un commutateur permettant l'isolement des differents signaux reçus. d'un système de transposition de fréquence pour éviter le phénomène d'échos.

Equipement : Amplificateur à faible bruit (LNA).

2.2.2.1 Commutateur Technique permettant d'isoler un signal particulier parmi la bande de fréquence reçue et ainsi permettant la destination multiple à la descente :

Caractéristique : Température de bruit T (degré Kelvin). Température de bruit faible = préamplification de qualité.


114

2.2.2 CONVERTISSEUR

Rôle : Amplifier le signal reçu affaibli pour pouvoir ensuite le traiter.

T = 1500 K T = 200 K

antenne Emission


2.2.1 PREAMPLIFICATION

1975 1990

Amplificateur de puissance ( HPA )

Source : ESA

115

Signal reçu

{

S1

Commutateur


S1 S1 S1 116

2.2.2.2 Transposition de fréquence


Rôle : Eviter le phénomène d'échos

La puissance d'émission du satellite est déterminante car elle impose : les caractéristiques du faisceau descendant , les capacités fonctionnelles de la station terrienne réceptrice.

Le phénomène d'échos : la station émettrice reçoit le signal retransmis par le satellite.

Rôle :

Donner au signal à transmettre une puissance suffisante pour qu'il soit reçu convenablement par la station terrienne réceptrice.

Contrainte :

L'amplificateur satellitaire est moins puissant que ceux implantés dans les stations terriennes.

E Signal S1 émis par la station émettrice E

R

Signal émis par le satellite reçu par la station réceptrice R et par la station émettrice E

Phase critique de la transmission par satellite 117



118


2.2.4 BILAN D'UNE TRANSMISSION SATELLITAIRE

suite 100

La puissance de transmission est exprimé par la PIRE (Puissance Isotropique Rayonnée Equivalente;dBW) qui mesure la puissance relative associée à une antenne (d'émission). INTELSTAT-1 (1965) PIRE = 22 dBW

50

0 A

dB

B

C

D

E

F

G

H

I

J

-50

-100

ASTRA

(1988)

PIRE = 53 dBW -150

La montée en puissance de l'émission satellitaire permet aux stations terriennes : de posséder des antennes moins puissantes (moins coûteuses). de réduire le taux d'erreurs à la réception. Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

-200

transmission du signal AB : Amplification à l'émisssion BC : Gain d'antenne à l'émission FG : Gain d'antenne à l'émission CD : Transmission du signal terre - satellite GH : Transmission du signal satellite - terre DE : Gain d'antenne du satellite à la réception HI : Gain d'antenne en réception EF : Amplification du satellite IJ : Amplification en réception terrienne 119


120

3 LES POLITIQUES D'ACCES AUX CANAUX SATELLITES (couche 2 OSI ; LIAISON MAC)

Collision de 2 messages

Nous allons suposer que les stations terrestres ont à leur disposition: une fréquence d'émission F1 transposée en une fréquence de retour F2.

Emission F1

Station 1 Station 2

t

transpondeur

F1

F2

LES CONTRAINTES

F1

F2 F2

F1


Permettre une utilisation maximale du canal, partage des ressources. Le délai de propagation du signal ne permet aux stations de découvrir une collision que 0.27s après leur émission. 121


122

3.1 LES POLITIQUES DE RESERVATION 3.1.1 AMRF (Accès Multiple à Répartition en Fréquence) FDMA (Frequency Division Multiple Access)

Les deux catégories de technique d'accès aux canaux satellites:

Premier procédé employé, tendance à disparaître. 3.1 LES POLITIQUES DE RESERVATION: AMRF-AMRT=FDMA-TDMA

Adapté aux transmissions analogiques. Equipement important aux niveaux spatial et terrestre:

3.2 LES POLITIQUES D'ACCES ALEATOIRE: ALOHA

Chaque station terrestre: un modulateur, un émetteur, n démodulateurs, n récepteurs Chaque satellite: possibilité d'amplifer simultanément n porteuses.


123


124

Partie II

Principe de fonctionnement:

Limites d'utilisation:

n stations se partagent la fréquence F1. On découpe la bande de fréquence F1 (bande passante disponible au niveau du transpondeur) en n sous bandes pour permettre à chaque station de se correspondre indépendamment des autres liaisons.

Si une ou plusieurs liaisons sont inutilisées il y a perte des bandes correspondantes. Solutions adoptées: Fréquence F1

trafic stable et important: ⇒ affectation permanente.

Fréquence F1 a

a

b

[

...

]

Fa

n

n

...

trafic à caractère aléatoire: ⇒ affectation à la demande; DAMA

Fn

(Demand Assigned Multiple Access) Seules les stations [a] et [n] emettent. Fa

Fb

...

exemple: système SPADE utilisé par INTELSAT

Fn


125

3.1.2 AMRT (Accès Multiple à Répartition dans le Temps) TDMA (Time Division Multiple Access)

126


Principe de fonctionnement: n stations émettent sur la même fréquence. On découpe le temps en tranches que l'on affecte successivement aux différentes stations terrestres. Pour utiliser au maximum la capacité de transmission du transpondeur les stations doivent être synchronisées grace à une station de référence qui dispose d'une horloge de très haute stabilité (10 -11).

Le procédé le plus employé. Adapté aux transmissions numériques. Equipement des stations terrestres peu important: Un seul récepteur et un seul démodulateur.

T1

Facilité d'intégration de nouvelles stations au réseau.


127

T2

T3

...


Tn

T1

T2

T3

t

128

La station de référence génère périodiquement une trame de synchronisation Ts qui comprend:

La définition de la valeur de la tranche de temps utilisée se fait suivant le type d'utilisation choisie:

1) une séquence de récupération de porteuse et de rythme, 2) un champ start, 3) un champ adresse.

exemple pour Télécom-1:

Les trames en provenance des stations occupent ensuite des tranches de temps bien précisent (T1,T2...) :

exemple pour un multiplex téléphonique à 2Mb/s (30 voies):

Une super trame de 1,28 secondes contenant 64 trames de 20 milisecondes a une capacité de 491 520 bits (375 Kb/s).

Une tranche de temps est composée de 6 blocs de 125 microsecondes qui forment une trame de 750 microsecondes.

1) un préambule de synchronisation, 2) un champ information. Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

129

Limites d'utilisation:


130

3.2 LES POLITIQUES D'ACCES ALEATOIRE

Donner la main aux stations terrestres qui en ont réellement besoin, au bon moment et avec la plus grande longueur de temps de parole possible (tranche de temps T).

3.2.1 ALOHA Technique d'accès la plus simple pour un micro-station. Si aucune politique de retransmission n'est appliquée alors pour un grand nombre de stations le débit devient nul !

Solution adoptée: Politique d'allocation dynamique

Si une politique est appliquée alors les temps de transmission deviennent importants.

Les stations demandent la parole ainsi qu'un temps de parole correspondant à la quantité d'informations à transmettre. Cela alourdit cependant la gestion du système et augmente le temps de réponse (minimum 2 A/R pour obtenir le droit de parole de la station maître).

Deux extansions d'ALOHA : ALOHA en tranches ALOHA avec réservation


131


132

Principe de fonctionnement: 3.2.1.2 ALOHA avec réservation Les stations émettent des paquets dés qu'elles le désirent. Les stations savent ensuite si l'émission s'est bien déroulée car elles reçoivent leurs propres paquets. Dans le cas négatif les paquets sont retransmis après un délai aléatoire.

On part du principe qu'une station qui vient d'émettre un paquet a une forte probabilité d'en émettre un suivant. Les tranches de temps sont réunies en trame d'une longueur supérieure au temps aller/retour du signal pour permettre à toutes les stations d'écouter les émissions des autres stations.

3.2.1.1 ALOHA en tranches On découpe le temps en intervalles de longueur égale correspondant au temps de transmission d'un paquet. Ainsi si il y a collision celle-ci s'effecute sur un intervalle complet et non sur une partie. collision

1

longueur de trame composée de m tranches 2 3 4

A

B

deuxième trame réservée par anticipation m

1

2

3

4

m

t

A

480 ms

station A

réservée à A

t

station B Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

133

4 PROTOCOLES


134

4.1 PROTOCOLE DE NIVEAU PHYSIQUE La procédure normalisée X21 est utlisée comme protocole de la couche physique dans les télécommunications satellites.

Suivant les couches, des protocoles existants ont été modifiés pour répondre aux contraintes des télécommunications satellitaires.

4.2 PROTOCOLE DE NIVEAU LIAISON

Un grand nombre de transmissions satellitaires sont sans acquitements ( TV, Téléphonie ).

La norme ISO 4335 définit les éléments de procédure d'une liaison de données à haut débit HDLC possedant 3 procédures de reprises ( Reprise par pointage (bit P/F), REJ (rejet de trame) et SREJ (rejet de trame sélectif )).

Contraintes: Distance de la transmission importante = 2 x 35800 kms. ( affaiblissement du signal = fort taux d'erreurs ).

Contraintes : La procédure HDLC est mal adaptée pour les communications à haut débit et fort taux d'erreurs.

Délai de transmission important = 270 ms. (de la station émettrice à la station réceptrice) (Problèmes de délai pour les transmissions avec acquitements) Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

libre libre réservée à B réservée à A libre

135


136

4.2.1 MODIFICATIONS DE LA PROCEDURE HDLC

4.3 PROTOCOLE DE NIVEAU TRANSPORT Il n'y a pas de normalisation de protocole de transport dans le cas des télécommunications satellites chaque projet propose sa solution propre.

4.2.1.1 Procédure de répétition sélective Pas d'attente d'acquitement systématique des trames envoyées avant la transmission de la trame suivante. 4.2.1.2 Procédure des sous canaux virtuels Elle divise le canal en plusieurs sous-canaux virtuels opérant indépendamment les uns des autres (acquitements).

SC2 SC3

Le niveau réseau est partagé en 2 sous couches : La sous-couche Accés au sous-réseau SNACP (SubNetwork Access Convergence Protocol).

Canal satellite

SC1

E

4.4 PROTOCOLE DE NIVEAU RESEAU

>

>

R La sous-couche réseau SNICP (SubNetwork Independant Convergence Protocol) Elle contient les fonctions de routage.

Contraintes : Problème de synchronisation des sous-canaux virtuels lors de la réception terrienne. Retard de tous les sous-canaux si un seul sous-canal est perturbé. Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

137

138


5 LES TOPOLOGIES DE RESEAUX SATELLITES LES RESEAUX MAILLES: Dans les connexions intercontinentales, les stations émettrices et réceptrices ont un rôle équilibré. Secteur Spatial Secteur Terrien

LES RESEAUX ETOILES: L'apparition des VSAT (Very Small Aperture Terminal) conduit à une structure hiérarchisée où une station maîtresse de grande taille et de forte capacité alimente via le satellite une multitude de stations de petite taille et de faible capacité. Station maîtresse (émettrice)

DEUX CATEGORIES DE RESEAUX VSAT: Liaison spécialisée

Les réseaux de diffusion: les micro-stations ne peuvent que recevoir des informations en provenance de la station principale.

Micro-stations n

Réseau

Les réseaux intéractifs: les micro-stations disposent d'un faisceau montant leur permettant d'accuser réception des informations reçues. Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

139

Terminaux informatiques

1


2

...

140

Partie III

PARTIE III

1 ROLES DES SATELLITES

Rôles et coûts des satellites Champs d'application des satellites

1 Rôles des satellites 1.1 Le service fixe 1.2 Le service mobile 1.3 Le service de radiodiffusion 1.4 Les communications de remplacement 1.5 Les grands projets 1.6 Avantages et inconvénients

Météorologique 10%

Autres 9%

Militaire 17%

2 Coûts des satellites

Scientifique 33%

2.1 Location de capacité de transmission 2.2 Coûts d'un programme satellite


Télécommunication 31%

141

142


Partie III

Partie III

1.1 LE SERVICE FIXE 1.1.1 LES SYSTEMES INTERCONTINENTAUX

3 types de services : le service fixe,

Liaisons s'appuyant sur le réseau de l'organisation INTELSAT, créé en 1964 et regroupant 121 pays.

le service mobile,

1965 : EARLY BIRD 1992 : INTELSAT VII

480 liaisons téléphoniques 20000 liaisons numériques simultanées

le service de radiodiffusion. Applications :


143

- téléphonie, - transmission de données, - programmes télévisés.


144

Partie III

Partie III

1.1.1 LES SYSTEMES INTERCONTINENTAUX (suite)

1.1.2 LES SYSTEMES NATIONAUX OU REGIONAUX

mise en place par accords entre agences nationales de télécommunications.

Un grand nombre de systèmes nationaux sont apparus : investissement relativement faible par location de capacité de transmission auprès des organismes internationaux, rapidité d'obtention de réseau national pour des pays neufs ou de grande surface.

liaisons satellites établies entre deux stations terriennes en configuration point-à-point.

Télédiffusions 80% Exemples : Europe : EUTELSAT stations terriennes : antennes de grand diamètre. France : TELECOM 2 145


Entreprises 6% Voix et données 14%


Partie III

1.1.3 LES COMMUNICATIONS D'ENTREPRISE

Liaisons numériques à débit variable : kbits

Partie III

1.2 LE SERVICE MOBILE

Mbits/s

Connexions de type intra ou inter-entreprise

maritimes

Une station maîtresse alimente via le satellite des micro-stations ou VSAT

aéronautiques

Applications :

146

- téléphonie - données - images

terrestres localisation de mobiles

France : Télécom 2 USA : Comstar, Westar, Satcom (satellites nationaux) Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

147


148

Partie III

1.2.1 LES COMMUNICATIONS MARITIMES

1.2.2 LES COMMUNICATIONS AERONAUTIQUES

Même principe que les communications maritimes

secteur spatial : satellites géostationnaire avec capacité de transmission - en bande-L pour la connexion aux navires, - en bande-C/Ku pour la connexion aux stations côtières, secteur terrien : stations côtières pour connexion aux réseaux terrestres, secteur utilisateur : stations embarquées sur les navires.

But : - voix/données en couverture mondiale, - remplacement des systèmes de navigation pour des régions inaccessibles au sol. INMARSAT : communications téléphoniques pour passagers dans certains vols transatlantiques.

Exemple : Utilisation des satellites d'INMARSAT (4 satellites géostationnaires) : le GPS (Global Positioning System) Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

Partie III

149

Pour la navigation, deux systèmes d'origine militaire: - le GPS (USA), - le GLONASS (URSS). 150


Partie III

1.2.3 LES COMMUNICATIONS TERRESTRES MOBILES

Partie III

1.2.4 LA LOCALISATION DE MOBILES

secteur spatial : Deux satellites géostationnaires minimum. ( par zone de couverture)

Utilisation de satellites défilants Forte concurrence des réseaux cellulaires

secteur terrien : Un calculateur couplé à une antenne

En développement par nombreux organismes internationaux


151


secteur utilisateur : Un terminal transportable

152

Partie III

Partie III

1.2.4 LA LOCALISATION DE MOBILES (suite)

1.2.4 LA LOCALISATION DE MOBILES (suite)

4a

1 3a 2

4b 3b

Exemple : Euteltracs (Eutelsat), GPS (Inmarsat) Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

153


Partie III

1.3 LE SERVICE DE RADIODIFFUSION

154 Partie III

Couverture européenne des principaux satellites de télédiffusion Eutelsat 1 1,4m

activité principale des satellites très bonne rentabilité pour les opérateurs Intelsat VA-F11 3,5m

Deux configurations : Une station maîtresse alimente, via un satellite de faible puissance, des stations réceptrices qui transmettent l'information à des réseaux de télédiffusion,

Télécom 2 0,7m

La diffusion directe par satellite DBS ( Direct Broadcasting Satellite): Une station maîtresse alimente, via un satellite de forte puissance, des stations réceptrices de petite taille. Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

TDF 1 0,6m

Eutelsat 2 0,9m 155


Source : France Télécom 156

Partie III

1.3 LE SERVICE DE RADIODIFFUSION (suite)

Partie III

1.4 LES COMMUNICATIONS DE REMPLACEMENT

Lancement des derniers satellites de télédiffusion en Europe Systèmes

Organismes

Lancement

Eutelsat II Télécom 2A,B,C Hispasat 1,2 BSkyB Sarit Artémis Europesat F1,F5 Kepler Astra 2 Eutelsat III

Eutelsat France Télécom Telefonica BBC RAI ASE Eutelsat DBP Telekom SESA Astra Eutelsat

1990... 1991... 1992-93 1993 1993 1993 1995... 1996 1996... 1997

Une partie des capacités des satellites est affectée aux communications de secours : catastrophes naturelles, panne des réseaux terrestres.

157



Partie III

1.5 LES GRANDS PROJETS

158 Partie III

1.6 AVANTAGES ET INCONVENIENTS 1.6.1 INCONVENIENTS

Tendance : nébuleuse de satellites défilants communication avec couverture mondiale les mobiles terrestres terminaux mobiles et légers Nom

Lancement

PROJECT21

2,6

1999-2000

12 sat. orbite intermédiaire 10 stations terrestres

• durée de vie limitée

IRIDIUM

3,4

1998

66 sat. orbite : 750km communications entre sat.

• risques : - au lancement (destruction,...) - pannes... mauvaise rentabilité de l'opération

(Mds$)

GLOBALSTAR 1,8

1998-99


Caractéristiques

• peu attractif pour des distances faibles

Coût

48 sat. orbite : 1400km jusqu'à 200 stations terrestres complémentaires du réseau GSM en Europe. 159

• délais de transmission importants Télécommunications par Satellite – Prof. El Khadimi

160

Partie III

1.6.2 AVANTAGES

2 LE COUT DES SATELLITES 2.1 LOCATION DE CAPACITE DE TRANSMISSION 2 types de contrats :

diponibilité immédiate du service

location à durée déterminée cas des chaines de télévision contrats à l'année

grande zone de couverture nombre quasi-illimité de destinations idéal pour la diffusion

location occasionnelle cas des entreprises contrats à l'heure, semaine, ...

très adapté pour des zones isolées du globe

161


Partie III

2.2 COUTS D'UN PROGRAMME SATELLITE

Coût de construction du satellite dépend - du poids 30 à 60 (*) - de la PIRE Coût de lancement

30 à 50

Les assurances

10% du coût du satellite

Coût de la station de controle

environ 10

Coût du secteur terrien

variable (*) : en M Ecus


Partie III

163


162

Telecom Par Sat

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