Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

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  • 1. ABREGE SUR LE FAISCEAUX HERTZIEN Les Transmissions FH Planification de Réseau FH 2000-2008 © Bruno CHRISTMANNB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 1
  • 2. Abrégé sur le FH • Généralités • Typologie des Réseaux FH • Le Modèle OSI • Les Modes de Transmission • Les Utilisations • Le Tramage / Le Codage • Le Réseau FH • Le Plan de Fréquences • Les Déclarations ART • GlossaireB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 2
  • 3. Abrégé sur le FH • Généralités • Typologie des Réseaux FH • Le Modèle OSI • Les Modes de Transmission • Les Utilisations • Le Tramage / Le Codage • Le Réseau FH • Le Plan de Fréquences • Les Déclarations ART • GlossaireB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 3
  • 4. Généralités • Faisceau Hertzien : – Surnommé FH dans le Jargon des télécoms – Liaison radioélectrique permettant de transmettre un signal via l’interface aérienne (dans l’air libre), donc sans fil. – Constitué de deux équipements en vis-à-vis direct (de visu) – Chaque équipement doit lui être alimenté en électricité • Principaux avantages : – Appartient à celui qui le déploie (pas de location / LL) – Favorise le CAPEX (le capital interne) – Diminue les OPEX (les coûts d’exploitation) – Remplace efficacement toute LL qui constitue de l’OPEX pur (coût mensuel amorti)B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 4
  • 5. Généralités • Le FH s’appuie sur des équipements indoor et des équipements outdoor qui ne fonctionnent qu’ensemble. • Le FH fonctionne en hyperfréquence (très élevées, plus de 2 Giga Hertz) selon l’usage et la distance à parcourir. • Une autre forme de FH est la liaison satellite. • Chaque lien doit faire l’objet d’une déclaration d’utilisation de fréquence auprès de l’Arcep/ANFr. • Un FH est souvent un lien PDH*, sauf exception rare. Il ne faut JAMAIS synchroniser un réseau SDH sur un FH, la source temporelle dériverait tout le temps si c’est le cas car le temps de propagation n’est pas défini et garanti d’une trame à l’autre !B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 5
  • 6. Qu’est-ce qu’un FH ? • Une liaison radioélectrique directe entre deux points (ligne de vue) Propagation dans l’air libre l’ ODU ODU Profil de liaison Signal utile Signal utile Première ellipsoïde de Fresnel IDU (80% de la puissance) IDU Onde électromagnétique 38GHz, 25GHz, 23GHz, 18GHz 13GHz, 11GHz, 6GHz Site A Site BIDU = InDoor Unit, partie qui gère le multiplexage et la bande de baseODU = OutDoor Unit, partie qui gère l’émission à Haute FréquenceB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 6
  • 7. Abrégé sur le FH • Généralités • Typologie des Réseaux FH • Le Modèle OSI • Les Modes de Transmission • Les Utilisations • Le Tramage / Le Codage • Le Réseau FH • Le Plan de Fréquences • Les Déclarations ART • GlossaireB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 7
  • 8. Typologie de Réseaux FH • La BOUCLE – La BLR (Boucle Locale Radio) / BLHD – Backbone SDH (synchronisé en débit) – Réseau de secours du backbone fibre • L’ETOILE (le plus courant) – PDH raccordement, PDH transport, SDH transport – BSS GSM / Système Client-Serveur / UTRAN • Le réseau moyenne distance – MAN – Medium Area Network – Un réseau étendu sur une région ou un département – Exemples : le WiMax, les boucles SDH, liens inter-agences par exemple, la Boucle Locale Radio, BLHD, la PMR, Tétra & les 3RP • Le réseau longues distances – WAN – Wide Area Network – Un réseau global étendu sur un pays voire le monde entier – Exemples : les réseaux RTC, GSM, UMTS, GPRS ou xDSL, les BackBones les boucles SDH transatlantiques, les boucles FDDI, les liaisons satellitesB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 8
  • 9. Abrégé sur le FH • Généralités • Typologie des Réseaux FH • Le Modèle OSI • Les Modes de Transmission • Les Utilisations • Le Tramage / Le Codage • Le Réseau FH • Le Plan de Fréquences • Les Déclarations ART • GlossaireB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 9
  • 10. Le Modèle OSI • OSI = Open System Interconnections • Ce modèle de l’ITU divise tout Système Télécom en 7 couches interdépendantes avec leurs voisines : 7 – Application e-mail, téléphonie, chat, SMS – assure le service 6 – Présentation terminal téléphonique, PC, voix – met en forme l’info° 5 - Session adresse/numéro du destinataire – formate le message 4 – Transport connexion de bout en bout – génère le service / message 3 – Réseau gère la circulation des flux de bout en bout – route le msg 2 – Liaison transporte les données de proche en proche (vis-à-vis) FH 1 – Physique signal électromagnétique, lumière – porte le message • Les Transmissions se limitent au Transport (Niveau 3).B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 10
  • 11. Abrégé sur le FH • Généralités • Typologie des Réseaux FH • Le Modèle OSI • Les Modes de Transmission • Les Utilisations • Le Tramage / Le Codage • Le Réseau FH • Le Plan de Fréquences • Les Déclarations ART • GlossaireB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 11
  • 12. Les Modesdede Transmission Les Hiérarchies données utilisées sur les FH • Toute liaison FH est symétrique et doit garantir un aller/retour correct des informations, on ne peut donc qu’utiliser des modes synchrones. • Synchrone à bas et moyens débits – Plesiochronous Data Hierarchy (PDH) – L’équipement se synchronise sur le signal reçu – L’équipement émet sur sa propre horloge interne – Mode de fonctionnement en point à point (vis-à-vis) – Difficulté à synchroniser les équipements entre eux – Aucune encapsulation de débits, les données sont brutes • Synchrone à hauts débits – Synchronous Data Hierarchy (SDH) – Hiérarchie de données synchrones – Tous les équipements émettent leur signal sur une même horloge régie par une source fiable (horloge atomique) – Les débits sont encapsulés sur des VC (circuits/canaux virtuels) et traversent le réseau via des trames STM-n (n∈{1;4;16;64;128;4m}) PDH, SDH & ATM : voir cours fondamental sur les TransmissionsB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 12
  • 13. Les ModesModulations en QAM Les de Transmission • AM – Amplitude Modulation – Modulation sur l’amplitude du signal véhiculé – Basé sur le nombre de valeurs d’amplitude utilisées • PSK – Phase-Shift Keying – Modulation en décalage de phase, par multiple de 2 phases distinctes – Basé sur la variation de phase sur le signal véhiculé – Le plus courant est d’utiliser des phases décalées de 90° (π/2) – Ex: le HDB3 utilise une modulation BPSK (Binary PSK) à π/2 & -π/2 il s’appuie sur un « viol de parité » dès 3 valeurs successives identiques – Cette utilisation des phases séparées de π/2 s’appelle la quadrature • QAM – Quadrature Amplitude Modulation (AM & PSK) – Modulation du signal sur 4 phases orthogonales (modulo π/2) – La phase prend par exemple une valeur dans l’ensemble π/4[π/2] – La modulation d’amplitude augmente le nombre d’états qui, représentés en (x,y), donnent lieu à une « constellation QAM » : • 4QAM 1 seule amplitude pour 4 phases en quadrature • 16QAM 4 amplitudes différentes pour 4 phases en quadrature • 128QAM 32 amplitudes différentes pour 4 phases en quadratureB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 13
  • 14. Les Modes deModulations QAM Constellation en Transmission • QAM – Quadrature Amplitude Modulation (AM+PSK) – Nous prenons ici pour former la Constellation QAM : • 4 amplitudes distinctes (1,25V, 2,5V, 3,75V et 5V) • 4 phases distinctes (45°, 135°, 225° et 315°) – On obtient 16 états distincts : la 16QAM, très utilisée aujourd’hui sur les FH bas débit (8x2) Amplitude 135° 45° 16 états 24 valeurs 1101 Codage de 4bits 1100 de 0000 à 1111 1001 1000 0101 0100 Phase 0001 0000 0010 0011 Amplitude 0110 0111 1010 1011 1110 1111 225° 315°B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 14
  • 15. Abrégé sur le FH • Généralités • Typologie des Réseaux FH • Le Modèle OSI • Les Modes de Transmission • Les Utilisations • Le Tramage / Le Codage • Le Réseau FH • Le Plan de Fréquences • Les Déclarations ART • GlossaireB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 15
  • 16. Les Utilisations Architecture Logique des Réseaux FH • Modèle de réseau SDH – Cœur de réseau (backbone, boucles), on se sert du FH comme d’un « câble » pour prolonger une fibre ne pouvant traverser des obstacles (lac, montagnes…) – Très hauts débits supérieurs à 144Mbit/s (63 x E1) – Débits variant de STM-1 à STM-128 – Sécurisation physique des canaux (1+1 ou N+1) – Attention : un grand nombre de produits FH SDH sont en réalités des FH PDH qui ne gèrent que l’entête RSOH de régénération de la trame STM-n mais pas l’entête MSOH de multiplexage. • Modèle de réseau PDH & dits « asynchrones » – Raccordement terminal de l’usager (BTS, modem, ADM…) – Moyens et bas débits inférieurs à 140Mbit/s, parfois plus – Distances courtes à moyennes (de 100m à 200Km maxi)B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 16
  • 17. Les Utilisations Architecture Physique des Réseaux FH • Le Nodal FH – Il l’est de différent ordre: • DN1 / PTC1 si la fibre le raccorde (SDH HD) • DN2 / PTC2 si la fibre le raccorde (SDH MD / PDH HD) ou par un FH • DN3 / PTC3 si un FH le relie au backbone via un DN2/PTC2 – En général, c’est un pylône ou un immeuble assez haut (TDF/Tour) • Le Transport FH – Bond FH à gros débit sur des distances assez grandes – Moyens débits de 16x2Mbit/s à STM-1, parfois plus (BLHD) – Il accueille le trafic cumulé de plusieurs Raccordements FH • Le Raccordement FH – Bond FH dernier lien de la chaîne, il récupère les flux terminaux des usager (site BTS, NodeB, PMR, TETRA…etc.) et le redirige vers un Nodal – Débits moyens à faibles (de l’ordre de 2x2Mbit/s à 16x2Mbit/s en 2007) • Le FH permet de s’affranchir du Génie Civil (tranchée) entre deux points éloignés : en montagne, en ville dense, en rase campagne… Cependant, il nécessite un réseau d’accès HD.B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 17
  • 18. Les Utilisations Architecture Physique des Réseaux FH Très hauts débits Moyens débits Bas débits Le FH de Raccordement peut également être directement relié à un site DNxB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 18
  • 19. Abrégé sur le FH • Généralités • Typologie des Réseaux FH • Le Modèle OSI • Les Modes de Transmission • Les Utilisations • Le Tramage / Le Codage • Le Réseau FH • Le Plan de Fréquences • Les Déclarations ART • GlossaireB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 19
  • 20. Le Tramage / Le Codage Ceci optimise et sécurise l’utilisation du support physique • FH en PDH et en SDH – La taille de la trame varie suivant le débit et la topologie de la liaison (relief, humidité, distance…). – Ces technologies y insèrent souvent un codage permettant de protéger les informations transmises. – On utilise de la TDMA (division de l’accès sur le temps) • Propre au monde de la propagation hertzienne – La FDMA (division de l’accès en fréquence) – La CDMA (division de l’accès par codage / porteuse) – La Polarité (direction du champ électrique de l’onde) – Le Codage en Quadrature d’amplitude (QAM) – Le Codage en Quadrature de Phase (Q-PSK)B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 20
  • 21. Le Tramage / Le Codage TDMA – Time Division Multiple AccessSynchrone – toutes les trames se suivent dans un ordre déterminé et cyclique Trame 1 Trame 2 Trame 3 Trame 4 Trame 5 Trame 6 Trame 7 Trame 8 temps clock Élément 1 Élément 2 Élément 3 Élément 4 Asynchrone – toutes les trames se suivent dans un ordre indéterminé Tous les systèmes de transmission actuels utilisent une forme plus ou moins aboutie de TDMA. On arrive toujours dans un réseau à un fonctionnement de ce type puisque les unités de base servant à générer le signal sont des trames de taille multiple d’un gabarit établit par le matériel sur des critères comme : l’horloge, une taille octale, adresses binaires, registres µ-processeur…B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 21
  • 22. Le Tramage / Le Codage FDMA – Frequency Division Multiple Access Chaque Fréquence correspond à 1 liaison (1)-(2) (1)-(3) (1)-(4) (1)-(5) Fréq 1 Fréq 2 Fréq 3 Fréq 4 (A) (B) (C) (D) Voici comment on peut le représenter 2 Fréquence A B 3 1 C D 4 (A) (B) (C) (D) 5B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 22
  • 23. Le Tramage / Le Codage CDMA – Code Division Multiple Access Chaque liaison correspond à 1 codage sur le même support La bande de fréquence est partagée (gain en espace fréquentiel) Station 1 Station 2 Station 3 Station 4 Scrambling Scrambling Scrambling Scrambling Scrambling Code 1 Code 2 Code 3 Code 4 Code 1 Code 2 Code 3 Code 4 Bande de fréquence unique Borne réseau (porteuses proches de 2GHz pour DECT / WiFi / UMTS / W-CDMA2000) Explication des symboles utilisés : Ecriture vers le medium Lecture depuis le medium Chaque station ne connaît qu’un codage et s’y tient. La borne réseau les connaît tous et gère les liaisons via ces codes uniques.B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 23
  • 24. Abrégé sur le FH • Généralités • Typologie des Réseaux FH • Le Modèle OSI • Les Modes de Transmission • Les Utilisations • Le Tramage / Le Codage • Le Réseau FH • Le Plan de Fréquences • Les Déclarations ART • GlossaireB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 24
  • 25. Les Réseaux FH Ils s’appuient sur • Des liaisons Point à Point ou de Proche en Proche, en chaîne • Une synchronisation interne ou sur le signal reçu depuis le réseau ou depuis la trame hertzienne venant du site distant • Des équipements émetteurs/récepteurs identiques mais émettant à des fréquences voisines appairées (une haute + et une basse -) • Un support d’onde (air/eau) et une topographie (relief) variables, générateurs de : – atténuation plus ou moins forte du signal transporté, – trajets multiples, réflexions (interférences plus ou moins destructrices) • Des fabricants très divers : Alcatel, Ericsson, Nokia, SIAE, Siemens , Fujitsu, NEC…B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 25
  • 26. Le Bilan de Liaison Notions de base • Données de base : – Pr = Puissance reçue (dBm) f = bande de fréquence (canal) – Pt = Puissance transmise (dBm) D = distance linéaire entre 2 points – Gt = Gain dantenne émission (dBi) K = constante de rotondité – pdiverses = pertes diverses (dB) K vaut 1,33 en France, mais – α = perte de propagation (dB) varie de 1 à 1,66 (pôle/équateur) – Gr = Gain dantenne réception (dBi) • Les pertes diverses peuvent se décomposer en : pertes de lignes, pertes de désadaptations, dépointage à lémission et à la réception, filtrage, dépolarisation (rotation), etc. selon le détail du système étudié. • La perte de propagation peut sexprimer de diverses façons, à partir de: α = - 20*log10(λ/4πR) • Soit, en unités courantes, une atténuation de : α(dB) = 32,45dB + 20*log10 [fréquence (MHz)] + 20*log10 [distance(km)] • Cela donne la formule globale : Pr = Pt + Gt – A(f,D,K) + Gr A(f,D,K) = α (f,D,K) + pdiversesB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 26
  • 27. Le Bilan de Liaison Pt + Gt Puissance en sortie d’antenne d’émission Gt Gain d’antenne en émission Affaiblissement en espace libre + Pertes diverses Pt Puissance f = fréquence A(f,D,K) émise Antenne D = distance Emission / Réception K = 1,33 (rotondité en France) Échelle en dB Site émission Entrée Les pertes diverses sont : Sortie d’ODU - diffraction dues au relief / aux obstacles d’ODU - interférences fréquentielles Pr - fading (pluie, mouvement orthogonal à la Puissance polarisation) reçue - pertes d’insertion (connectiques) Gr Marge Seuil de Gain d’antenne Brute Réception en réception Pt + Gt - A(f,D,K) – pertes diverses Antenne Site Réception Pr = Pt + Gt - A(f,D,K) + Gr Marge Brute = Pr + Seuil de RéceptionB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 27
  • 28. La Diversité Diversité Spectrale, de Polarisation et d’Espace • La diversité consiste à multiplier les trajets entre deux points pour renforcer la fiabilité de la transmission • Diversité spectrale / de polarisation – Le même signal est véhiculé sur : • 2 porteuses différentes (deux canaux Arcep en //) ou/et • 2 porteuses orthogonales (polarisations H/V croisées) – À l’arrivée, le signal le meilleur est conservé • Diversité d’Espace – On trace deux trajets physiques pour un même bond : • On place deux antennes de chaque côté (au pied et en haut du site) • Le déphasage entre les deux trajets est fixe et réglé sur chaque ODU pour compenser la différence, on récupère 2 signaux // – Le signal somme des deux signaux reçus est utiliséB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 28
  • 29. Abrégé sur le FH • Généralités • Typologie des Réseaux FH • Le Modèle OSI • Les Modes de Transmission • Les Utilisations • Le Tramage / Le Codage • Le Réseau FH • Le Plan de Fréquences • Les Déclarations ART • GlossaireB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 29
  • 30. Le Plan de Fréquence Généralités – Besoins • Pour établir un plan de fréquence sur une région, il faut : – Une carte de la région assez précise (IGN) – Une base de données de sursol (précision à 25m ou 5m si possible) – Les coordonnées des sites à relier en FH au format imposé • X Longitude : distance vers l’Est / Greenwich • Y Latitude : distance vers le Nord / Greenwich • Z Hauteur d’antenne : distance depuis le niveau absolu de la Mer • Ces coordonnées peuvent être en WGS84, RG93 (Lambert II) ou autre – Les canaux de fréquences utilisables (canaux Arcep dédiés) – Le taux d’indisponibilité tolérée par année d’exercice (28min ou 5.10-6) – La tolérance d’erreur exigée (en proportion de : 10-3, 10-6, 10-9…) – Les informations sur le matériel à déployer : antennes & ODU (celles-ci sont toujours données par le fournisseur) – Une bon progiciel d’étude de profil HF relié aux base de coordonnées, de sursol et des équipements (SportFH, Planet). – 1 humain bien constitué et prêt à s’arracher les cheveux 1 à 1 ☺B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 30
  • 31. Le Plan de Fréquence Généralités – Position & Pointage • Coordonnées LAMBERT II Comment la Terre devient plate – Système RGS93 planes dérivées de WGS84 (GPS) qui donne les coordonnées Géodésiques en latitude en °Nord et longitude en °Est. – Exemple des environs de Paris (par l’outil CirCé de l’IGN) : • 46°N, 8°E (WGS84) = Lambert II (RGF93) => N=2246092 / E=1154230 – Repérage par rapport au Méridien de Greenwich et à l’Équateur • L’AZIMUT Position relative horizontale – Valeur en ° permettant de savoir où se trouve un site sur le plan horizontal par rapport au Nord – La référence est prise dans le sens horaire (des aiguilles d’une montre) • ELEVATION ou TILT Position relative verticale – Valeur en ° permettant de savoir où se trouve un site sur le plan vertical • L’horizon est à 0° • Vers le ciel est à -90° • Vers le sol (centre de la Terre) est à +90° – Info : les antennes GSM & UMTS ont toujours un Tilt positif.B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 31
  • 32. Le Plan de Fréquence Vocabulaire des FH • Dépointage : Phénomène de déplacement de l’antenne par rapport à l’alignement initial ceci est causé par : – Le vent – Une opération de maintenance – Le dépointage génère du fading +/- aléatoire, donc des erreurs • Pylône, mât, acrotère, tripode, pylônet, édicule… : Structure d’accueil de l’antenne (et de l’ODU) • Polarité d’un liaison FH : Direction du vecteur E pour le signal émis / reçu – Elle peut être H (horizontale), V (Verticale) ou H/V • Parité d’une liaison FH : La parité est le sens de la liaison du point de vue fréquentiel sur le canal usité. – Le point de parité haute (H/+) émet avec la fréquence la plus haute dans le spectre (F1+) et reçoit la plus basse (F1-) – Le point de parité basse (L/–) émet avec la fréquence la plus basse dans le spectre (F1-) et reçoit la plus haute (F1+) – En règle générale, les point nodaux sont en parité haute (plus forte puissance)B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 32
  • 33. Le Plan de Fréquence Généralités – Fréquences & Réglementation • Les Bandes de Fréquences en France sont : – Régies par l’Arcep (anciennement ART) • ART (Autorité de Régulation des Télécommunications) • ANFr (Agence Nationale des Fréquences) – Les Bandes Hyperfréquences utilisables en France : • 38GHz, 25GHz, 23GHz, 18GHz, 13GHz, 11GHz, 7GHz et 6GHz, parfois 4Ghz et 2GHz (DOM) • Plus la fréquence augmente plus le bond est court • Dans chaque Bande de Fréquences – Chaque Opérateur de Réseau FH a des : • canaux préférentiels ils lui sont réservés • canaux prioritaires pour le 1er qui les utilise • canaux interdits il n’a pas le droit de les utiliser – Les conditions de propagation sont souvent instablesB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 33
  • 34. Le Plan de Fréquence Le choix des canaux • Un plan de fréquences se B - V - détermine pour des liens FH dans la même bande de R fréquence - B • Il consiste au choix des - canaux d’émission/réception et R + des propriétés de chaque - V - liaison du réseau • Le but est de minimiser les interférences et de garantir un B - bon fonctionnement de Chaque couleur représente un l’ensemble canal Arcep différent • De façon générale, on essaie Rouge = canal 1 (F1+ / F1-) de réutiliser au maximum les Vert = canal 2 (F2+ / F2-) canaux afin de se garder un Blanc = canal 3 (F3+ / F3-) degré de liberté par la suiteB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 34
  • 35. Le Plan de Fréquence La hiérarchie des canaux Canal Espacement de canal en MHz Extrait du plan à 23GHz de SFR F1- F F1+ 10 11 110 19 20 21 55 27,5 37 38 39 40 4113,75 73 74 75 76 77 78 79 80 81 … Fréquence porteuseB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 35
  • 36. Le Plan de Fréquence La hiérarchie des canaux • Les réseaux Mobiles français utilisent le plan B des bandes de fréquences à 13GHz, 18GHz, 23GHz et 38GHz. En orange, ceux préférentiels à S.F.R. : • Plan 38 A (13,75MHz) : Canaux 73 à 96, 109 à 228, 249 à 296 • Plan 38 B (27,5MHz) : Canaux 37 à 48, 55 à 114 et 125 à 148 • Plan 38 C (55MHz) : Canaux 19 à 24, 28 à 57 et 63 à 74 • Plan 38 D (110MHz) : Canaux 10 à 12, 16 à 28 et 32 à 37 • Plan 23 A (13,75MHz) : Canaux 73 à 96, 109 à 228 et 249 à 296 • Plan 23 B (27,5MHz) : Canaux 37 à 48, 55 à 114 et 125 à 148 • Plan 23 C (55MHz) : Canaux 19 à 24, 28 à 57 et 63 à 74 • Plan 23 D (110MHz) : Canaux 10 à 12, 16 à 28 et 32 à 37 • SFR et Bouygues Telecom se partagent les canaux disponibles du spectre national mais sur des tranches prédéfinies par l’Arcep et immuables. • Seuls certains canaux sont partagés et disponibles sur demande exprès. En 13GHz, le canal 7 est préférentiel SFR, le canal 6 appartient au premier qui le demande entre deux pointsB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 36
  • 37. Le Plan de Fréquence Exercice – Énoncé • Soit un réseau dans la bande 23GHz • On dispose du canal préférentiel 19 de cette bande 23GHz pour le réseau • Le matériel utilisé sera un FH est en 4QAM pour un bond 4x2Mbit/s espacement de canal de 13,75Mhz – Info : l’espacement de canal serait le même -13,75MHz- pour un bond en 16QAM avec un débit de 4x2Mbit/s • On doit déployer 10 bonds FH sur un même nodal • Les points à raccorder sont aux azimuts suivants : – 0°, 10°, 34°, 66°, 85°, 120°, 175°, 190°, 236°, 300° – La distance est sensiblement la même (pour simplifier) Exercice : – Proposer un exemple de planification pour ce nœud FH (polarité +) – Définir les contraintes sur les liens qui peuvent jouer sur les conditions du plan de fréquence – Lister les différents paramètres essentiels – Proposer des solutions si on upgrade 1 bond en 4x2Mbit/s NB: il changera de canalisation, 13,75 27,5MHz – Comment faire si un canal est déjà pris ?B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 37
  • 38. Le Plan de Fréquence Exercice - Solution • On obtiens la figure ci-contre. R • Les couleurs correspondent chacune à B un canal, par exemple : – Rouge 73H en polarité V – Bleu 75H en polarité V – Violet 74H en polarité V B Vi – Marron 76H en polarité V – Vert 73H en polarité H • Le choix de la polarisation dépendra des longueurs de chaque bond R individuellement, privilégier le V au H pour les plus longues évite des « fading » trop important (pertes dues à la pluie) M • On a toujours une sécurité d’un canal entre liens adjacents – On saute le 74 entre le rouge et le bleu – On passe ainsi du 73 à 75. • Si on upgrade les FH on devra en passer certains sur une autre bande M de fréquence, on aura pas assez de Ve Vi couples (canal, polarité) sinon.B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 38
  • 39. Le Plan de Fréquence Résultat du Bilan & Marge de la liaison • En général, la tolérance d’un équipement ODU est calculée pour un taux d’erreur de 10-6 (pour un lien PDH ou SDH haut débit). Ex : FH Alcatel 94UX23 en 8x2Mbit/s 4QAM, Seuil à -72dBm • Attention, le bilan n’est pas jamais symétrique (or cas exceptionnel) • Pour bien régler les amplificateurs en entrée d’antenne (paramètres des ODU), on préfère se fier à : – une valeur de fading inférieure à 1.0x10-5 (dB/Km sur le lien), – une marge supérieure à 10dB MB = (Pr - Seuil) , – une taille d’antenne respectable (plus petite possible). • On fait de plus en plus de liaisons dissymétriques en terme d’antennes (ex : une de 30cm d’un côté et 60cm de l’autre) mais cela repose sur une forte fiabilité des données d’infrastructure des sites (typologie, résistance à la charge, dépointage max…). • Une excellente Marge se situe entre 15dB et 30dB pour un fading inférieur à 1.0x10-5.B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 39
  • 40. Le Plan de Fréquence Interférences & Recul de Seuil • Le recul de seuil est la différence de gain en réception d’un signal brouilleur par rapport au bruit toléré • Il dépend de la marge que nous obtenons sur le Bilan de Liaison par rapport à une autre liaison (parallèle ou qui émet vers l’antenne de réception) • Le RdS ne se calcule pas facilement et dépend du matériel utilisé (informations du fournisseur), des directions et des canaux des liaisons présentesB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 40
  • 41. Le Plan de Fréquence Interférences & Recul de Seuil • Le recul de seuil est la différence de gain en réception entre deux signaux par rapport au bruit toléré. Prenons trois sites A, B et C, A-B et A-C sont séparés d’un angle α. • Considérons le FH A-B, dont la sensibilité est de -62dB sur l’antenne A • Le Recul de Seuil est la différence de gain entre la puissance reçue en A de C et sa sensibilité (-62dB à 10-6 de taux d’erreurs) RdSAB = PrA(C) - Seuil(A) • Si RdS(A) est supérieur à 0, le lien FH A-B est perturbé. • Si RdS(A) est inférieur à 0, le lien FH A-B n’est pas affecté. • Plus l’angle α est petit, plus les probabilités d’interférence sont fortes. • Attention ! Le champ reçu dépend de la fréquence (canal) et de la polarité.B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 41
  • 42. Le Plan de Fréquence Les Outils Logiciels • Dans le monde de l’ingénierie FH, on fait tout pour se faciliter la tâche : « un bon ingénieur est fainéant » (sic Norbert Perrot, professeur de Sciences Industrielles) • On utilise donc des progiciels dédiés et +/- ergonomiques. Dans ces outils de planification, ils sont déjà connus et nous n’avons qu’à analyser le meilleur rapport entre le gain à l’émission et celui en réception en relation avec : – la distance à parcourir, – l’atténuation de propagation et, – le relief intermédiaire (profil) du bond. • Tout ceci nous permet de vérifier que le Plan de Fréquence est cohérent. • Voici donc quelques logiciels spécialisés, en vrac : – Planet (sous Windows NT/2000/XPpro) Bouygues Telecom – Microwave Tool (sur SUN Microsystems) Bouygues Telecom – Atoll (sur SUN Miscrosystems) Orange, SFR & Bouygues Telecom – Sport FH (sur systèmes MVS) SFR avant 2005 – iQlink (sur SUN Microsystems) SFR depuis 2005 – ATDI solutions Maroc Telelcom – PAPADOU (Prediction Assistant on Propagation Analogic or Digital radio for Operator Users) – PathLoss…etc. Ces logiciels sont souvent utilisés par les MOE Déploiement FH (Graniou, Tibco, SED…)B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 42
  • 43. Abrégé sur le FH • Généralités • Typologie des Réseaux FH • Le Modèle OSI • Les Modes de Transmission • Les Utilisations • Le Tramage / Le Codage • Le Réseau FH • Le Plan de Fréquences • Les Déclarations ART • GlossaireB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 43
  • 44. La Déclaration Arcep (ART) • Tout faisceau hertzien est lié à une déclaration à l’ANFr (via l’ART) – Ils se basent sur des coordonnées en ED50 (European Datum 50) • Il faut envoyer à l’Arcep pour chaque liaison : – Les coordonnées ED50 [X,Y,Z] des sites émetteurs (antennes) – Les fréquences précises des sites émetteurs (en Hz) – Le type de modulation (4QAM, 16QAM) et l’espacement de canal (MHz) – Les type et tailles des antennes (fabricant, diamètre en cm…) – Les type et version de matériel (fabricant, modèle…) – Les champs émetteur aux 2 extrémités (en dBm) – La parité (sens) de la liaison (la « parité » haute émet à la fréquence >) – La polarité du signal électromagnétique (Verticale, Horizontale, Croisée) • L’Arcep (via l’ANFr) répond dans un délai de 3 mois – Si OK ou sans réponse : la liaison peut être mise en service – Si NOK : il faut analyser le motif et les données connues par l’ART et recommencer le paramétrage de la liaison avant de la mettre en service – On évite de déployer un lien FH sans être certain de l’accord Arcep !!!B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 44
  • 45. Abrégé de Transmission • Généralités • Typologie des Réseaux FH • Le Modèle OSI • Les Modes de Transmission • Les Utilisations • Le Tramage / Le Codage • Le Réseau FH • Le Plan de Fréquences • Les Déclarations ART • GlossaireB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 45
  • 46. Glossaire • ADM Add/Drop Multiplexer • ATM Asynchronous Transfer Mode • CDMA Carrier/Code Division Multiple Access • FDMA Frequency Division Multiple Access • FH Faisceau Hertzien (aka Microwave Link) • LL Liaison Louée (aka Leased Line) • GSM Groupe Spécial Mobile (aka Global System for Mobile) • PDH Plesyochronous Data Hierarchy • QAM Quadrature Amplitude Modulation (4 amplitudes différentes) Q-PSK Quadrature - Phase Shifting Key (4 phases à 90°) • SDH Synchronous Data Hierarchy • STM-n Synchronous Transport Module d’ordre n (n va de 0 à 256) • TDMA Time Division Multiple Access • UMTS Universal Mobile Telecommunication SystemB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 46
  • 47. La Supervision • Tout équipement de transmission est « supervisable » • Supervision directe (locale) – L’opérateur se branche sur l’équipement via un appareil de supervision locale appelé Craft Terminal – Ceci permet de voir l’état et de modifier la configuration du nœud • Supervision distante (globale) – Chaque nœud du réseau agrège les informations depuis les nœuds voisins, son propre état et celui du support physique – Des serveurs récupèrent les informations du réseau – L’opérateur peut suivre l’état de son réseau en temps réel – L’opérateur peut modifier la configuration des équipements – L’opérateur peut vérifier s’il garantit la qualité de service attendue par ses clientsB. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 47