abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

47
B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 1 ABREGE SUR LE FAISCEAUX HERTZIEN Les Transmissions FH Planification de Réseau FH 2000-2008 © Bruno CHRISTMANN

Upload: gilles-samba

Post on 05-Dec-2014

1.083 views

Category:

Documents


13 download

DESCRIPTION

 

TRANSCRIPT

Page 1: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 1

ABREGE SUR LE FAISCEAUX HERTZIEN

Les Transmissions FHPlanification de Réseau FH

2000-2008 © Bruno CHRISTMANN

Page 2: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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• Glossaire

Page 3: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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• Glossaire

Page 4: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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)

Page 5: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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 !

Page 6: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 6

Site BSite A

Qu’est-ce qu’un FH ?• Une liaison radioélectrique directe entre deux points (ligne de vue)

IDU IDU

Propagation dans lPropagation dans l’’air libreair libre

IDU = InDoor Unit, partie qui gère le multiplexage et la bande de baseODU = OutDoor Unit, partie qui gère l’émission à Haute Fréquence

Onde électromagnétique38GHz, 25GHz, 23GHz, 18GHz

13GHz, 11GHz, 6GHz

Première ellipsoïde de Fresnel (80% de la puissance)

ODU ODU

Sig

nal u

tile S

ignal utile

Profil de liaison

Page 7: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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• Glossaire

Page 8: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 8

• 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 satellites

Typologie de Réseaux FH

Page 9: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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• Glossaire

Page 10: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 10

Le Modèle OSI• OSI = Open System Interconnections• Ce modèle de l’ITU divise tout Système Télécom en

7 couches interdépendantes avec leurs voisines :

• Les Transmissions se limitent au Transport (Niveau 3).

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)

1 – Physique signal électromagnétique, lumière – porte le messageFH

Page 11: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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• Glossaire

Page 12: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 12

Les Modes de Transmission• 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 Transmissions

Les Hiérarchies de données utilisées sur les FH

Page 13: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 13

Les Modes 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 quadrature

Les Modulations en QAM

Page 14: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 14

Les Modes de 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)

Constellation en Modulations QAM

Amplitude

Amplitude

Phase

45°135°

225° 315°

16 états 24 valeursCodage de 4bitsde 0000 à 1111

00000100

1000

11001101

1001

0101

0001

0010

0110

10101110 1111

1011

0111

0011

Page 15: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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• Glossaire

Page 16: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 16

Les UtilisationsArchitecture 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)

Page 17: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 17

Les UtilisationsArchitecture 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.

Page 18: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 18

Les UtilisationsArchitecture Physique des Réseaux FH

Le FH de Raccordement peut également être directement relié à un site DNx

Très hauts débits Moyens débits Bas débits

Page 19: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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• Glossaire

Page 20: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 20

Le Tramage / Le CodageCeci 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)

Page 21: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 21

Le Tramage / Le Codage

Synchrone – toutes les trames se suivent dans un ordre déterminé et cyclique

Asynchrone – toutes les trames se suivent dans un ordre indéterminé

Trame 1 Trame 3 Trame 5Trame 2 Trame 4 Trame 6 Trame 7 Trame 8

Élément 1 Élément 2 Élément 3 Élément 4

tempsclock

TDMA – Time Division Multiple Access

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…

Page 22: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 22

Le Tramage / Le Codage

Chaque Fréquence correspond à 1 liaison

FDMA – Frequency Division Multiple Access

Fréq 1 Fréq 3Fréq 2 Fréq 4

Voici comment on peut le représenter

2

3

4

5

(1)-(2) (1)-(3) (1)-(4) (1)-(5)

(A) (B) (C) (D)

1

AB

C

D

(A) (B) (C) (D)

Fréquence

Page 23: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 23

Station 1

Le Tramage / Le CodageChaque liaison correspond à 1 codage sur le même supportLa bande de fréquence est partagée (gain en espace fréquentiel)

CDMA – Code Division Multiple Access

Explication des symboles utilisés :

Bande de fréquence unique(porteuses proches de 2GHz pour DECT / WiFi / UMTS / W-CDMA2000)

Station 3Station 2

Borne réseau

Station 4

Ecriture vers le mediumLecture depuis le medium

ScramblingCode 1

ScramblingCode 2

ScramblingCode 1Code 2Code 3Code 4

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.

ScramblingCode 3

ScramblingCode 4

Page 24: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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• Glossaire

Page 25: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 25

Les Réseaux FHIls 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 àdes 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…

Page 26: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 26

Le Bilan de Liaison

• Données de base :– Pr = Puissance reçue (dBm) f = bande de fréquence (canal)– Pt = Puissance transmise (dBm) D = distance linéaire entre 2 points– Gt = Gain d'antenne 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 d'antenne réception (dBi)

• Les pertes diverses peuvent se décomposer en : pertes de lignes, pertes de désadaptations, dépointage à l'émission et à la réception, filtrage, dépolarisation (rotation), etc. selon le détail du système étudié.

• La perte de propagation peut s'exprimer 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) + pdiverses

Notions de base

Page 27: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 27

Le Bilan de LiaisonÉ

chel

le e

n dB

Affaiblissement en espace libre+

Pertes diverses

A(f,D,K)Pt

Puissance émise

Sortie d’ODU

GtGain d’antenne

en émission

Entrée d’ODU

PrPuissance

reçue

GrGain d’antenne

en réception

Pt + Gt - A(f,D,K) – pertes diverses

Pt + GtPuissance en sortie d’antenne d’émission

AntenneSite émission

AntenneSite Réception

Pr = Pt + Gt - A(f,D,K) + GrMarge Brute = Pr + Seuil de Réception

Seuil deRéception

Marge Brute

Les pertes diverses sont :- diffraction dues au relief / aux obstacles- interférences fréquentielles- fading (pluie, mouvement orthogonal à la polarisation)- pertes d’insertion (connectiques)

f = fréquenceD = distance Emission / RéceptionK = 1,33 (rotondité en France)

Page 28: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 28

La Diversité

• 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 utilisé

Diversité Spectrale, de Polarisation et d’Espace

Page 29: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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• Glossaire

Page 30: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 30

Le Plan de FréquenceGénéralités – 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 ☺

Page 31: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 31

Le Plan de FréquenceGénéralités – 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.

Page 32: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 32

Le Plan de FréquenceVocabulaire des FH

• Dépointage :Phénomène de déplacement de l’antenne par rapport à l’alignement initialceci 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)

Page 33: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 33

Le Plan de FréquenceGénéralités – 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 instables

Page 34: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 34

Le Plan de FréquenceLe choix des canaux

• Un plan de fréquences se détermine pour des liens FH dans la même bande de fréquence

• Il consiste au choix des canaux d’émission/réception et des propriétés de chaque liaison du réseau

• Le but est de minimiser les interférences et de garantir un bon fonctionnement de l’ensemble

• De façon générale, on essaie de réutiliser au maximum les canaux afin de se garder un degré de liberté par la suite

Chaque couleur représente un canal Arcep différentRouge = canal 1 (F1+ / F1-)Vert = canal 2 (F2+ / F2-)Blanc = canal 3 (F3+ / F3-)

+

- -

--

-

-

-R

R

B

B

B

V

V

Page 35: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 35

11

21

10

2019

37

Le Plan de FréquenceLa hiérarchie des canaux

73 74

38 39 40 41

75 76 77 78 79 80 81 …13,75

27,5

55

110

Espacement de canal en MHz

Fréquence porteuse

Canal

F1- F1+F

Extrait du plan à 23GHz de SFR

Page 36: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 36

Le Plan de FréquenceLa hiérarchie des canaux

• Les réseaux Mobiles français utilisent le plan B des bandes de fréquences à13GHz, 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 points

Page 37: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 37

Le Plan de FréquenceExercice – 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 ?

Page 38: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 38

Le Plan de FréquenceExercice - Solution

• On obtiens la figure ci-contre.• Les couleurs correspondent chacune à

un canal, par exemple :– Rouge 73H en polarité V– Bleu 75H en polarité V– Violet 74H en polarité V– Marron 76H en polarité V– Vert 73H en polarité H

• Le choix de la polarisation dépendra des longueurs de chaque bond individuellement, privilégier le V au H pour les plus longues évite des « fading » trop important (pertes dues à la pluie)

• 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 de fréquence, on aura pas assez de couples (canal, polarité) sinon.

Ve Vi

Vi

R

RB

B

M

M

Page 39: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 39

Le Plan de FréquenceRésultat 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.

Page 40: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 40

Le Plan de FréquenceInterférences & 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 présentes

Page 41: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 41

Le Plan de FréquenceInterférences & 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.

Page 42: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 42

Le Plan de FréquenceLes 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…)

Page 43: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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• Glossaire

Page 44: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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 !!!

Page 45: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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• Glossaire

Page 46: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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 System

Page 47: Abrege sur les_fh_-_planification_(bcn)

B. CHRISTMANN AFD - Ingénierie des Faisceaux Hertziens 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 clients