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LESCOP Yves [V3.1] - 1/8 - Post BTS R2i

TRANSMISSION PAR SATELLITES

1 HISTORIQUE

1957 : premier satellite.1962 : premier satellite de télécommunication (Telstar1 d’ATT).1965 : premier satellite géostationnaire (Early-Bird Intelsat1) (240 circuits).1969 : Intelsat couvre le globe avec 4 satellites géostationnaires.1977 : Création d’EUTELSAT.

1.1 Définitions

1.1.1 PIREPIRE (Puissance Isotrope Rayonnée Équivalente) aussi appelée EIRP (Equivalent

Isotropic Radiated Power) est la puissance qu’il faudrait fournir à une antenneomnidirectionnelle de référence pour obtenir le même champ électromagnétique. LaPIRE est le produit de la puissance fournie par le gain de l’antenne (directionnelle).

1.1.2 GéostationnaireSe dit de l’orbite particulière sur laquelle la vitesse angulaire du satellite est égale

à celle de la rotation de la terre. L’orbite géostationnaire est située dans le plan del’équateur à une altitude moyenne de 35800km, c’est au dessus des ceintures de « vanallen » (10000..14000km). Ces satellites peuvent alors couvrir un tiers de la surface dela terre (sauf les pôles).

1.1.3 Antenne CassegrainCe type d’antenne, dérivée du télescope du même nom, est très employée par les

stations terrestre.

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1.1.4 HypsogrammePour calculer les niveaux de puissance dans une liaison satellite, on utilise deux

formules fondamentales :• L'affaiblissement en espace libre : A= 20 log 4*ππππ*L/λλλλ (avec λ=C/f)• Le gain d'une antenne : g= 10 log r*(ππππ*d/λλλλ)

On peut alors tracer l’hypsogramme de la transmission et choisir judicieusementles antennes terrestres (on peut remarquer que l’affaiblissement dépend de la fréquence).

1.2 Le programme TELECOM de la France

En plus de sa participation à INTELSAT, à INMARSAT et à EUTELSAT, la Frances'est doté en 1979 d'un système national de télécommunication spatiale : "TELECOM". Ceciafin de garantir son indépendance et de répondre à une future demande de gros débitsponctuels et disséminés. La France a obtenu auprès de l'ONU trois positions géostationnaires :8° Ouest, 5° ouest et 3° est. Pour des raisons économiques et stratégiques, les satellitescumuleront des missions civiles et militaires et assureront aussi les relations avec les DOM-TOM.

Bande C (6-4GHz) pour DOM-TOM, Bande Ku (14-12GHz) pour audiovisuel etentreprises, Bande X (8-7GHz) pour la DGA.

• TELECOM 1A le 4.8.84 vers 8° ouest, fin de vie en 92.• TELECOM 2A fin 91 vers 3° Est puis 8° ouest à la place 1A…

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1.3 Satellites INTELSAT

INTELSAT (INternational TELecommunication SATellite organisation), créé le20/8/1964 par 11 pays (plus de 100 pays aujourd’hui) a construit un réseau transatlantique etmondial composé de 13 satellites "INTELSAT V" comportant 32 répéteurs dans les bandes Cet Ku (50 000 circuits téléphoniques et 2 TV) et de nouveaux satellites "INTELSAT VI" avec42 répéteurs (80 000 circuits téléphoniques et 3 TV).

1.4 Transmission de données

Exemple sur TELECOM 1

1.4.1 Trame A.M.R.T.Les répéteurs du satellite autorisent une bande de 36 MHz de large. Afin de mieux

rentabiliser cette bande on a choisi le multiplexage des canaux A.M.R.T. (AccèsMultiple à Répartition dans le Temps), aussi appelé T.D.M. (Time Division Multiplex),au lieu de la technique plus simple A.M.R.F. , ou FDM, (répartition en fréquence).

L'A.M.R.T. impose une parfaite synchronisation des émetteurs, ceux-ci sont doncsynchronisés par un centre commun qui tient compte des dérives des satellites, destemps de propagations ...

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Trame AMRT 20ms = 491520 bitsPaquet deréférenceprincipal

Paquet deréférenceauxiliaire

Paquetbref

Paquet émispar la station n

Paquet émis parla station m

Disponible

Paquet émis par mTemps

de gardeRécupération

de rythmeMot unique Canaux de demande et de

données

Données brassées et émises par mCanal dedemande

de m

Données dem vers a

Donnéesde m vers i

Données dem vers j

… Données dem vers p

Données dem vers q

La trame compte 494 520 bits en 20 mS (24,576 Mbit/s), le cycle de 64 tramesdure 1,28 S.

- Le paquet de référence principal contient les informations sur lacréation/suppression des moments paquets dans la trame et des indications pour unestation donnée du moment ou elle peut émettre.

- Le paquet de référence auxiliaire est une copie du principal.

1.4.2 Structure du réseauLes abonnés sont connectés par des liaisons filaires à des EGS ou EGSM, ceux-ci

sont reliés à un CRT par des liaisons à 72k..2Mbit/s. Le CRT dispose d’une antenneassurant l’émission/réception vers le satellite (trame AMRT). Un centre de gestiongénéral unique synchronise le tout.

• CRT : Connexion au Réseau Terrestre, autocommutateur temporel assurant larelation avec le satellite.

• EGSM : Equipement de Gestion, de Signalisation et de Multiplexage.• EGS : Equipement de Gestion et de Signalisation.

1.4.3 Service TRANSDYNService de communications numériques dynamiques.- Liaisons point à point ou multipoints.- débits de 2400 bit/s à 2 Mbit/s.- 3 modes d'établissement du circuit : Appel par appel (n° à 6 chiffres),

Réservation (préavis la veille), à temps partiel (même plage horaire chaque jour).

2 VSAT , Very Small Aperture Terminal

Pour diffuser des informations (bases de données, informations Internet,visioconférence...) on peut utiliser actuellement les satellites de télédiffusion à la norme DVB(Digital Video Broadcasting) économiques et fournissant un canal pouvant atteindre 6,5Mbit/s. La seule difficulté reste le canal montant pour l’instant unique et qui nécessite alors encas de multipoints de ramener (liaison terrestre) les données ou demandes vers un centreunique. Exemples : AFP, Renault (international + RDA..), RTL (unidirectionnel pour sesréémetteurs FM) ...

Le VSAT permet des liaisons satellites bidirectionnelles (définit en France en avril1991).

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2.1 Principes généraux

2.1.1 Besoins :Applications non satisfaites par un seul réseau terrestre,Communications internationales de l'entreprise,Nombre de sites récepteurs d'information important ...

2.1.2 Seuils :plus de 1000 stations : propre station maîtresse,moins de 1000 stations : station maîtresse de l'opérateur,moins de 300 stations : VSAT peu compétitif.

2.1.3 Satellites utilisés :Eutelsat (Europe + Afrique du nord)Intelsat (USA, Afrique)TelecomBande Ku (14..14,5 GHz montant, 12,5..12,75 GHz descendant)Bande C aux USA (6-4 GHz).

1.2 Architecture décentralisée

Adapté aux petits réseaux. Maillage possible.Station : Pas de station maîtresse mais station plus coûteuse (30..50 k€).

1.3 Architecture centralisée

Système éprouvé, GFA possible (groupe fermé d'abonnés).

1.1.1 HUB :Station maîtresse, gère plusieurs groupe de réseaux (plusieurs entreprises),coût 1 à 2 M€, antenne 7 à 8 m.

1.1.2 Station :Micro-stations dépendantes, coût 6 à 10 k€.

1.1.3 TDM : Time Division MultiplexTrame de la station maîtresse diffusée vers les micro-stations.

1.1.4 TDMA : TDM Acces channelMultiplexage des émissions des stations vers la station maîtresse.

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3 Boucles satellitaires

Plusieurs opérateurs offrent maintenant des liaisons permanentes entre sites viasatellites. Celles-ci sont en concurrence avec TRANSFIX essentiellement. Ellespermettent un accès IP comme une boucle locale.

« Tachyon », diffusé en France par Internext (www.internext.fr) propose des liensdissymétriques : C1 lite pour 300€/mois (maximum 1Go par mois) ou 600€/mois pourC1 sans limitation. Le coût de l’antenne étant de 4000€.

http://www.internext.fr/

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4 POSITIONNEMENT DES ANTENNES

La réception de l’émission d’un satellite en orbite haute ou de faible puissance nécessitele positionnement précis de l’antenne de réception. La meilleure efficacité est obtenue pas desantennes paraboloïdes. La plupart des satellites de transmissions de données ou de RDS(Radiodiffusion Directe par Satellite) sont géostationnaires et par conséquent lepositionnement de l’antenne vers un satellite donné reste constant.

La détermination des angles (site et azimut), à partir de la position (latitude et longitude)de la station et de celle du satellite, peut se faire par calcul ou par abaque.

1.1 Calcul de l’orientation

L’application de quelques règles de trigonométrie sphérique permettent decalculer les angles de positionnement.

α = latitude de la station.λ = différence de longitude entre la station et le satellite.

1.1.1 Angle de SiteL’angle de site θ, aussi appelé hauteur, peut être calculé par :

c o s = θ α λr d

d+

−0

1 2 2c o s . c o s

avecr = rayon de la terre (6378 km)d0 = altitude du satellite (35786 km si géostationnaire)r+d0 = distance centre de la terre - satellite (42164 km si géostationnaire)d = distance station - satellite calculé par la formule :

d2 = d02 + 2 r ( r + d0 )(1 - cos α cos λ)

1.1.2 Azimut

L’azimut de l’antenne est l’angle qu’elle doit faire avec le sud, il peut être calculé par :

( )s i ns i n

c o s c o sA z =

−λα λ1 2 2

1.2 Détermination par abaque

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Cette abaque permet de déterminer, pour un satellite géostationnaire, l’angle desite (hauteur) et l’azimut de l’antenne à partir de la latitude du lieu et de la différence delongitude entre le satellite et le lieu.

1.3 Exemple

On désire pointer Eutelsat (hot bird) (13° Est) à Brest (longitude = 4°30’ Ouestet latitude = 48°25’ Nord).Par calcul :

α = 48,5°λ = 13° + 4,5° = 17,5°r = 6378 km, d0 = 35786 km, on calcule que d = 38452 kmd’où cos θ = 0,849 θθθθ = 31,8°sin Az = 0,388 Az = 22,8° (vers l’Est).

Sur l’abaque :latitude = 48,5 et différence = 17,5 donnent site ≈≈≈≈ 32° et azimut ≈≈≈≈ 23°

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