département du génie des télécommunications et réseaux1

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Document ralis par

KWATE KWATE Rodrigues

Doctorant Laboratoire Electronique et Systmes Universit Mohammed Premier

& Ingnieur de Conception en Tlcommunications

Sous la supervision du :

Prof Abdelhak ZIYYAT

PLANIFICATION DE COUVERTURE RADIO

AVEC LOUTIL RADIO MOBILE

Planification de couverture radio avec loutil Radio Mobile 2011

2 KWATE KWATE Rodrigues

I. Table des matires I. Tabledesmatires___________________________________________________________2II. Introduction________________________________________________________________3III. Initialisation(installationetconfigurationdebase) ______________________________4

a. TlchargementetInstallation _____________________________________________________________4b. Quelquesdfinitions _____________________________________________________________________4

IV. Travauxpratiques__________________________________________________________4TP0:Priseenmaindelutilitaire_________________________________________________________4

a.Crationdunfonddecarte __________________________________________________________________6b.Mlangedimage___________________________________________________________________________7c.Crationdunrseau________________________________________________________________________9d.Propritsdestations______________________________________________________________________12e.Calculdelienradio________________________________________________________________________13f.Digrammederayonnementdelantenne_______________________________________________________16g.Calculdecouvertureradio __________________________________________________________________16h.Exportationduneliaison ___________________________________________________________________17

TP1:planificationdesrseauxmobiles2G________________________________________________20a. Quelquesquestionspralables: ___________________________________________________________20b. Calculedunbilandeliaisonetpertesdeparcoursentredeuxpoints______________________________20c. Dimensionnementdunecellule ___________________________________________________________21d. DploiementdunrseauUMTSdansunevillecommeOujdaetsesenvirons_______________________21e. DploiementdunrseauGSMR(Railway)___________________________________________________22

V. Conclusion ________________________________________________________________23VI. Listedesfigures __________________________________________________________24VII. Sources_________________________________________________________________25



II. Introduction Dans le panorama des systmes de tlcommunication, les rseaux mobiles occupent,

notamment depuis leur apparition, une place plus importante en termes de recherche et

dinvestissement. Les travaux mens par les groupes de recherche ont fourni plusieurs normes dont

la plus importante est la norme Global System for Mobile Communication GSM . Avec plus

dun milliard dabonns, la norme GSM est dsormais la norme cellulaire la plus rpandue dans le

monde. En parallle au succs de ce rseau et avec la croissance de la demande des services de

transmission de donnes, de nouvelles technologies qui intgrent la fois le service voix et le

service donnes sont apparues. Parmi ces nouvelles technologies, on cite la technologie GPRS, la

technologie EDGE, la technologie UMTS voir mme la technologie LTE

Cette volution continue des services et du nombre des abonns ncessite une mise jour

permanente des ressources du rseau. En effet cette mise jour, quon appelle aussi

dimensionnement, permet de recenser la quantit et la qualit des ressources dployer fin

dabsorber le flux de trafic gnr par les abonns dans lensemble des services offerts. Si le

dimensionnement permet de recenser les ressources ajouter, leur intgration dans le rseau

ncessite une analyse de son architecture. Cette analyse permet de dployer les nouvelles ressources

dans lemplacement adquat avec les quantits optimales ; cest ltape de planification.

Plusieurs outils on t dvelopp pour aider les ingnieurs dans cette tche trs importante

pour un projet de dploiement. Parmi les outils comme Forsk Atoll, Winprop, CAPLAN (Capacit

et PLANification pour les Oprateurs PSTN) et Radio mobile, nous avons fait le choix de ce

dernier pour sa gratuit et ces fonctionnalits sans cesse croissantes.

Le logiciel Radio Mobile est un logiciel gratuit dvelopp par Roger Coud. Ce logiciel est

tlchargeable ladresse suivante : http://www.cplus.org/rmw. Il permet lvaluation des

performances de liens radio constituant des rseaux sans fils VHF et UHF. Pour cela, le logiciel

prend en compte les caractristiques des quipements ainsi que la topologie et les paramtres de la

surface. Le calcul de propagation est bas sur un modle classique en thorie de la propagation des

ondes hertziennes : le modle de Longley Rice, ou ITS irregular terrain model. Coupl a Google

Earth, il permettra dobtenir une vue cartographique plus dtaille et sur plusieurs plans.

Dans le cadre de ce travail il sera donc question pour les tudiants de sacclimater avec

loutil dans un premier temps, ensuite de dfinir des travaux de dimensionnement et de planification

raliser avec et enfin de tirer des conclusions.

MOTS CLS : dimensionnement, planification, couverture, QOS, radiocommunications

mobiles, bilan de liaison, cellule,



III. Initialisation (installation et configuration de base) a. Tlchargement et Installation

Tlchargez le logiciel Radio Mobile ladresse suivante : http://www.cplus.org/rmw et

suivre les instructions donnes. Dzipper le dossier Radio_Mobile_Setup.zip. Ce dossier contient

lexcutable Radio_Mobile_Setup.exe et ouvre le logiciel Radio Mobile. La cration des

cartographies 3D est ralise partir de donnes daltitude. Celles-ci peuvent provenir de

diffrentes sources :

Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) DTED GTOPO30

Il sagit de formats standards que lon peut rcuprer sur internet. Le plus souvent, les

donnes de terrain tlchargeables ont des rsolutions limites quelques dizaines de mtres. Les

donnes doivent tre places dans un rpertoire quil faudra spcifier dans les prfrences. Par

exemple, pour les donnes SRTM, places les dans un rpertoire SRTM sur le disque C. Le logiciel

peut aussi rcuprer automatiquement sur internet les donnes daltitude sil na pas russi les

trouver dans le rpertoire source. Il est ncessaire de configurer pralablement. Pour cela, il faut

ouvrir la fentre Options Internet dans Prfrences/Internet.

b. Quelques dfinitions Unit : une station radio place sur la carte par lutilisateur Network : un ensemble de unit forme un rseau. Lutilisateur dfinit les stations du

rseau et leurs rles dans le rseau, ainsi que ses caractristiques (frquences,

donnes sol, climat, terrain).

System: un ensemble de paramtres dfinissant les proprits de la station (puissance dmission, seuil de rception, type dantenne, hauteur dantenne, pertes )

IV. Travaux pratiques

TP0 : Prise en main de lutilitaire Apres avoir install et configur le logiciel comme spcifi plus haut dans linitialisation,

vous ouvrez linterface daccueil du logiciel qui ressemble a la figure suivante :



Figure1:paged'accueil

Il vous faut prsent crer le rseau avec les systmes quil contient Vous le faites avec

Fichier/Nouveau rseaux

Figure2:dfinirlenombrederseaux,systmesetstations



a. Cration dun fond de carte Avant de commencer le calcul de la couverture radio, il est ncessaire de construire la carte

sur laquelle on va placer les diffrentes stations du rseau. Il est ncessaire de disposer des donnes

daltitude de la zone dont on cherche crer la carte. Pour cela, slectionnez dans le menu

Fichier/Proprits de la carte.

Figure3:insertiond'unecarte

Dans cette fentre, on slectionne le centre de la carte selon diffrents modes :

En entrant directement la latitude et la longitude En le slectionnant directement sur une mappemonde En choisissant parmi une des villes listes

On slectionne parmi la liste de villes proposes OUJDA (Par exemple !), elle sera place

au centre de limage. La largeur de la zone affiche dpend de la hauteur du point dobservation. En

cliquant sur Extraire, le logiciel produit limage suivante :



Figure4:carteinsre

Pour modifier les paramtres de limage, slectionnez le menu Fichier/Proprits de

limage. On peut changer le mode daffichage, par exemple en mode lunaire, et afficher des objets

tels que de villes ou des courbes daltitude.

Il est possible denregistrez les images ralises en cliquant sur Fichier/Enregistrer limage

sous. Le logiciel propose denregistrer limage sous diffrents formats (bmp, jpeg, tiff, png) et

conserve les coordonnes de limage. Ainsi, une image enregistre pourra tre rutilise pour le

calcul de couverture, condition quon est extrait la carte et donc rcupr les donnes daltitude.

En cliquant sur limage produite, un curseur rouge et une grille daltitude apparaissent

affichant laltitude au niveau du curseur. On voit donc que limage est couple aux donnes

daltitude.

b. Mlange dimage A partir des donnes daltitude, nous avons vu que le logiciel tait capable de crer des

images du terrain ayant diffrentes textures. Nanmoins, pour placer des antennes, il serait trs

intressant davoir une ide de ce quil y a rellement sur ce terrain virtuel, cest dire des



informations sur loccupation humaine, la vgtation, le rseau routier, la prsence de fleuves ou de

lacs, Or, on ne peut pas connatre ces informations uniquement partir des donnes daltitude.

Nanmoins, le logiciel propose de rcuprer partir de diffrentes sources des informations

de type :

Carte routire Photo arienne Photo satellite

Cela va nous permettre de crer de nouvelles images qui vont pouvoir tre couples au

modle du terrain. Pour cela, cliquez sur Edition/Mlange dimages. La fentre ci-dessous souvre.

Figure5:Mlanged'images

Diffrentes sources sont proposes : soit partir dimages dj ouvertes, soit partir de

bases de donnes disponibles sur internet.

Nous obtenons de ce fait une carte plus complte et dtaille avec les routes, les quartiers, le

relief, etc.

Il est noter que la prcision et la richesse de la carte dpendra de la source que vous

choisirez.



Figure 6: Oujda et ses environs

c. Cration dun rseau Il faut tout dabords dfinir les paramtres de notre rseau et de ses systmes. Le premier

volet Paramtres permet de nommer le rseau (Rseau1), la bande de frquence sur laquelle le

rseau va fonctionner, les paramtres du terrain : rfractivit en surface (de 250 400), la

conductivit du sol, le climat, Le deuxime volet Topologie donne le choix entre 3 types de

topologie possible, ce qui va dfinir diffrents rles possibles pour les antennes. Le troisime volet

Participants permet de dfinir quelles sont les stations qui vont constituer ce rseau. A chaque

station, il faut dfinir un rle ainsi quun systme. Il est donc ncessaire au pralable de dfinir un

systme dans le quatrime volet Systmes. On cr dans cet exemple un systme commun

(Systme1) pour les 3 antennes. On entre ainsi la puissance dmission des metteurs du systme, le

seuil de rception, les pertes de lignes, le type dantennes, leur gain et leur hauteur. Une fois cela

effectu, cliquez sur OK.



Figure7:Propritsdesrseaux,paramtres

Figure8:Propritsdesrseaux,Topologie



Figure9:Propritsdesrseaux,Participants

Figure10:Propritsdesrseaux,systmes



Figure11:Propritsdesrseaux,style

d. Proprits de stations Il faut maintenant entrer les coordonnes des stations du rseau. On va crer ici un rseau

3 antennes. Si on ne connat pas les coordonnes des stations, on peut les positionner directement

sur la carte. Pour cela, cliquez lendroit o vous voulez placer la station. Un curseur et une grille

daltitude affichant laltitude et les coordonnes du lieu slectionn apparaissent. Cliquez ensuite

dans le menu Fichier/Proprits des stations pour entrer le nom de la station 1 et lui entrer les

coordonnes. Dans notre cas, cliquez sur Placer la station la position du curseur. Enfin, cliquez

sur OK



Figure12:Propritsdesstations

On cr de la mme faon 2 autres antennes Antenne2 et Antenne3. La cartographie montre

alors les 3 antennes.

Figure13:Reprsentationsurcartedenosstations

e. Calcul de lien radio Le menu Outils contient lensemble des outils de calcul de lien et de couverture radio.

Loutil Lien Radio permet de visualiser la visibilit entre 2 antennes et de raliser des bilans de

liaison. Cliquez sur Outils/Lien Radio. La fentre ci-dessous apparat, montrant la liaison entre

Antenne2 et Antenne3.



Figure14:Bilandeliaisonradioentre2stations

Sur la fentre prcdente apparat le profil du relief le long de la liaison, ainsi que la liaison

directe entre les 2 antennes avec les 3 premiers ellipsodes de Fresnel. Dans lexemple ci-dessus, la

liaison se fait en visibilit directe et le premier ellipsode est presque entirement dgag. Sous le

profil apparat les caractristiques des 2 stations. Au dessus apparaissent les donnes du bilan de

liaison. On y trouve les rsultats suivants :

La distance entre les antennes Lazimut et llvation de la liaison Le dgagement ou lobstruction de la liaison Les pertes totales de propagation dues au pathloss, aux reliefs obstruant la liaison, Le champ lectrique La puissance reue absolue et relative par rapport la sensibilit du rcepteur.



Figure15:Bilandeliaisonradioentre2stations,modedtaill

Figure16:Bilandeliaisonradioentre2stations,calculedelamargedeprotection



f. Digramme de rayonnement de lantenne Cet outils permet de ressortir le diagramme de rayonnement de lantenne que nous dsirons

utiliser, sur ce on peut lavoir en allant

Figure17:Diagrammederayonnementdel'antenne

g. Calcul de couverture radio Cliquez sur Outils/Couverture Radio. Plusieurs analyses sont alors disponibles :

Simple polaire : calcul du signal reu dans un repre polaire centre sur lantenne mettrice Simple cartsienne : mme chose mais dans un repre cartsien Interfrence : couverture du rapport S/I suffisant. Cette analyse ncessite 3 antennes :

lantenne mettant le signal dsir, le rcepteur et lantenne interfrente.

Fresnel : couverture des zones prsentant un dgagement de la premire zone de Fresnel.



h. Exportation dune liaison Radio mobile offre la possibilit dexporter une liaison radio entre deux entits vers des

outils qui nous permettrons de faire des manipulations plus dtailles et plus claire. Comme outils

nous pouvons avoir Google Earth pour une tude en 3D, RmPath pour une tude plus dtaille des

ellipsodes de Fresnel ou encore Notepad pour un rapport du bilan de liaison en mode texte. En effet

pour chaque lien radio vous allez a fichier/exporter vers et la page suivante saffiche

Figure18:Exportation

Vers Google Earth Vous pouvez prsent faire cette exportation. Apres cela si vous slectionner visualiser,

vous pouvez directement avoir une vue de votre lien radio dans Google earth avec les ellipsodes de

Fresnel et les positions exactes de chacune des stations.



Figure19:visualisationdelastation1

Figure20:Visualisationdevotrerseau



Vers RmPath

Figure 21: Exportation vers RmPath



TP1 : planification des rseaux mobiles 2G

a. Quelques questions pralables : Quelles sont les principaux paramtres dune antenne ? Expliquer avec schmas les mcanismes de propagation suivants : rflexion, rfraction, diffraction et absorption

Quelle est la bande de frquence utilise en GSM ? Prsenter avec schma lappui larchitecture dun rseau GSM. Il sera galement demand de donner le rle de chaque module et sous systme de cette architecture.

Prsenter une arborescence des canaux logiques utilises dans le GSM. Prsenter les diffrentes interfaces que lon retrouve dans un rseau GSM. On insistera sur le nom, la localisation et le rle de linterface.

Quel est le nombre de canaux disponibles pour chaque oprateur sur la bande GSM et sur la bande DCS1800.

A quoi correspondent les termes suivant : dBm, dBW, dBi, PIRE. Rappelez quelles sont les principales mthodes de prdiction de couverture radio. Quels sont les diffrents paramtres qui peuvent tre pris en compte pour amliorer la prdiction de couverture ?

Quentend-on par dgagement du 1er ellipsode de Fresnel ? Prsenter les techniques de densification suivantes : Cell spliting, la sectorisation, le dploiement dune couche pico cellulaire.

b. Calcule dun bilan de liaison et pertes de parcours entre deux points Placez 2 antennes sur 2 points en hauteur spares de plusieurs dizaines de km et raliser un

bilan de liaison. Modifiez les diffrents paramtres des antennes et voir leur influence sur le bilan

de liaison. Comparez le path loss thorique avec le path loss calcul avec radio mobile en fonction

de la distance. Comparez avec diffrents modles de propagation thorique.

Il est clairement demand dans cette partie de prsenter :

Les caractristiques initiales des antennes (diagramme de rayonnement, hauteur, nature, gain et autres) et du systme.

Prsenter le bilan de liaison radio entre les deux stations avec loutil RMpath par exportation.

La dmarche suivre et la justification de tous les choix.



c. Dimensionnement dune cellule On dfinit une zone de 20 km par 20 km dans la ville dOujda. On cherche placer de

manire optimale une station de base (cellule) sur cette zone. Placez alatoirement plusieurs stations

mobiles (10 ou 15 au plus) sur lensemble de la zone et surtout des endroits remarquables. Essayer

de dterminer dabord manuellement la position optimale de la station de base pour couvrir 90 %

du rseau.

Les paramtres de la station de base sont les suivants :

Antennes omnidirectionnelles, le gain est de 10 dBi La cumulation des diffrentes pertes est gale 3 dB La puissance de lantenne mettrice est fixe 8 W La plage de frquence couvre la bande 935 960 MHz La hauteur de lantenne de la station de base ne dpasse pas 30 m La sensibilit des rcepteurs est de -136 dBm

Les paramtres des stations mobiles sont les suivantes :

Antennes omnidirectionnelles, le gain est de : 1 dBi La cumulation des diffrentes pertes est gale : 0.5 dB La puissance de lantenne mettrice est fixe : 1 W La plage de frquence couvre la bande 935 960 MHz La hauteur de lantenne de la station de base ne dpasse pas : 1.5 m La sensibilit des rcepteurs est de -102 dBm

Vous devez partir de loutil lien Radio nous prsenter pour 03 liaisons remarquables liaison base-

mobile

La marge de fonctionnement La valeur maximale de pertes et les diffrents facteurs de ces pertes Le rayon de couverture maximale Un rapport dtaill du bilan de liaison avec schma du rseau dans Google Earth sous

diffrents plans

Utiliser ensuite loutil Cherchez les meilleures sites pour dterminer la position optimale de la

station de base.

d. Dploiement dun rseau UMTS dans une ville comme Oujda et ses environs On cherche dployer un rseau de type UMTS pour une couverture totale de 40 Kilomtres

de rayon partant de Oujda centre, cela avec le minimum de station de base possible. Il est noter



que les rayons de couverture des cellules devront prendre leur valeur dans lensemble R= [5, 10,

15, 20, 25 et 30] Kilomtres

Les paramtres des stations de base et des mobiles a notre disposition sont les mmes que

prcdemment mais aux diffrences que la bande de frquence est autour de 1900-2100 MHz, un

rapport C/I (signal sur interfrence) minimum est de 9dB (uniquement pour les Stations de base)

et la puissance de la BTS sera fonction du rayon de couverture de la cellule.

a. Faites une tude comparative entre GSM et UMTS (sous forme de tableau). b. Prsentez brivement les concepts suivants:

Mthode daccs (TDMA, FDMA et W-CDMA) c. Vous devez lors de cette planification :

Importer dans RM des couches cartographiques de la ville doujda. Il est conseill de faire une visualisation 3D de la ville avec Google Earth question davoir une ide plus claire des

coordonns gographiques de la position de nos stations de base.

Les coordonnes gographiques tant donnes comme suit

Il est noter que la carte pourrait tre plus claire et plus dtaill selon le degr dimportance

de la zone pour les organismes de productions de cartes satellitaires.

Disposer de faon optimale les Stations de base et en utiliser le moins possible. Donner la marge de fonctionnement obtenue Les pertes maximales tolrables Un rapport bien dtaill fournit par le logiciel radio mobile sur la planification obtenue

NB : Il est noter que nous ne faisons que la planification de la couverture radio, les aspects QOS

et trafic ntant pas encore abords.

e. Dploiement dun rseau GSM-R (Railway) On cherche dployer un rseau de type GSM-R le long de la voie ferre OUJDA-RABAT

avec un minimum de stations de base. Les paramtres de la station de base sont les suivants :

Antennes omnidirectionnelles, le gain est de 10 dB La cumulation des diffrentes pertes est gale 3 dB La puissance de lantenne mettrice est fixe 8 W La plage de frquence couvre la bande 921 960 MHz



La hauteur de lantenne de la station de base ne dpasse pas 50 m La sensibilit des rcepteurs est de -102 dBm Le rapport C/I minimum est de 9 dB.

Proposer une planification de cette couverture

V. Conclusion En ingnierie des radiocommunications, il est ncessaire et voir primordiale de pouvoir

planifier tout projet de dploiement ou de mise niveau. Cest ainsi que des outils comme radio

mobile ont t dvelopps pour permettre dautomatiser cette tache.

Le but de ce document est de permettre une prise en main de loutil radio mobile et bien

videment de sy adapter. Dans ce cadre nous avons dfinit un ensemble de travaux partant de la

simple installation une planification de couverture complte passant par des bilans de liaison,

etc...



VI. Liste des figures Figure1:paged'accueil5Figure2:dfinirlenombrederseaux,systmesetstations5Figure3:insertiond'unecarte6Figure4:carteinsre7Figure5:Mlanged'images8Figure 6: Oujda et ses environs9Figure7:Propritsdesrseaux,paramtres10Figure8:Propritsdesrseaux,Topologie10Figure9:Propritsdesrseaux,Participants11Figure10:Propritsdesrseaux,systmes11Figure11:Propritsdesrseaux,style12Figure12:Propritsdesstations13Figure13:Reprsentationsurcartedenosstations13Figure14:Bilandeliaisonradioentre2stations14Figure15:Bilandeliaisonradioentre2stations,modedtaill15Figure16:Bilandeliaisonradioentre2stations,calculedelamargedeprotection15Figure17:Diagrammederayonnementdel'antenne16Figure18:Exportation17Figure19:visualisationdelastation118Figure20:Visualisationdevotrerseau18Figure 21: Exportation vers RmPath19



VII. Sources [1] Site officiel de Radio Mobile, http://radiomobile.pe1mew.nl/?Welcome

[2] Documentation du logiciel Radio mobile, INSA de Toulouse, Dpartement Rseaux et

tlcommunications, Alexandre Boyer, [email protected], Novembre 2005

[3] Site officiel de la norme GSM, www.gsmworld.com

département du génie des télécommunications et réseaux1

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