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1 PARTIE I : INTRODUCTION A L’IRM 1. Concept Cellulaire 2. Propagation PARTIE I

1 PARTIE I : INTRODUCTION A L’IRM 1. Concept Cellulaire 2. Propagation PARTIE II : DIMENSIONNEMENT DES RESEAUX 1. Loi d’Erlang 2. BSS et NSS PARTIE III : PLANIFICATION RADIO DES RESEAUX 1. Differentes Etapes du Processus de la Planification 2. Positionnement des Stations Mobiles (SB) 3. Bilan de Liaison 4. Affectation des Fréquences PARTIE IV : TD & APLICATION 1. GPS 2.Boussole 3.Atoll 4.Jumelle 5. Visio 6.Excel 7.Arc View 8.Map Info 9. Google Hearth 10.Appareil Photo 2 PARTIE I: INTRODICTION A L’IRM 1. Introduction: l’ingénierie des réseaux mobiles (IRM) est sans doute l’une des tâches les plus importantes et les plus sensibles rencontrée lors de déploiement d’un système cellulaire ou réseau cellulaire. Elle conditionne de façon importante la qualité de service offerte aux utilisateurs. L’opérateur doit d’abord assurer une couverture en fonction de ces objectifs. L’Ingénierie des Réseaux Mobiles (IRM) est composée de 5 principales étapes :  Dimensionnement  Planification  Déploiement  Exploitation  Optimisation et Densification Au cours de sa durée de vie, un réseau mobile passe par plusieurs étapes ; a chacune de ces étape correspond une phase d’ingénierie différente (ingénierie de dimensionnement, de planification, de déploiement, ingénierie d’exploitation, ingénierie d’optimisation et l’ingénierie de densification). 1.1. Concept Cellulaire : utilisation du concept cellulaire est à l’origine de plusieurs problèmes :  Problème1 : acheminer les communications et les maintenir encours de déplacement, alors nécessité d’une couverture radio très étendue.  Probleme2 : limitation de la bande de fréquence, réutiliser les mêmes ressources spectrales dans les endroits plus ou moins proches deviennent alors indispensable et évidemment disposer plusieurs émetteurs.  Problème3 : maîtriser les brouillages et les interférences entre émetteurs utilisant les mêmes ressources spectrales à savoir :  Intervention du système retenu pour l’établissement des canaux  Planifier au mieux le réseau des émetteurs (cellules) I.2.Pavage régulier : la zone à couvrir doit être partitionnée en hexagone régulier (cellule), un ensemble de partition régulière est appelée motif. Un motif a pour rôle :  De maîtriser les cellules voisines  Brouillage  Réutilisation de fréquence  Couverture radio Alors il est nécessaire de pouvoir systématiser le disagne et ce donné un modèle de représentation simple de celui-ci. Trois (3) polygones réguliers peuvent effectués un pavage parfait du plan : 3  Le carré  Hexagone  Triangle équilatéral F3 F1 F2 BTS SIGNAL RADIO ISO AMPLITUDE CELLULE TRIANGLE EQUILATERAL HEXAGONE CARRE HEXAGONE Le choix est porté sur l’hexagone car il est le plus proche du cercle. Deux types antennes peuvent être déployés dans un réseau cellulaire à savoir :  Les antennes omnidirectionnelles (brins) : capacité limitée avec 4TRX en fonction des BTS  Les antennes directionnelles (sectorielles) : capacité non limitée avec plusieurs TRX. NB : downlink : réduction de la couverture et concentration du trafic et uplink : élargir la couverture. Une antenne définie un secteur ou une cellule, elle est caractérisée par un azimut et un tilt. Le tilt est l’angle d’inclinaison par rapport au vertical, il existe des tilts mécaniques et électriques.  Un tilt mécanique : est utilisé lors du déploiement, il génère des interférences  Tilt électrique : est utilisé pour la densification, pour assurer une meilleure gestion des interférences. 4 ANTENNE DIRECTIONNELLE TM TE II) PROPAGATION L’utilisation des ondes électromagnétiques pour transmettre et véhiculer l’information entre entité mobile reste le seul moyen en effet :  Une onde peut parcourir de longue distance  Pénétrer des bâtiments et les différentes structures  Peut se propager dans toutes les directions (omnidirectionnelles) La propagation des signaux radio fréquence (RF) de quelques mega herzts (Mhz) à quelques giga herzts (Ghz) sont des fréquences utilisées par les systèmes de communication radio mobile, le but de la modélisation du canal (signal) est alors :  La détermination de la capacité du canal  La détermination de la couverture radio électrique d’un émetteur  La recherche de méthode de modulation et de codage les plus appropriées pour assurer les communications de qualités II.1) MECANISME DE PROPAGATION Les mécanismes de physiques qui gouvernent la propagation radio sont très complexes et très diverses, mais sont attribuées aux trois (3) facteurs suivants :  La Réflexion : elle se produit quand une onde rencontre un obstacle généralement plane de grande dimension comparé à la longueur d’onde du signal.  La Diffraction : elle se produit lorsque l’onde incident rencontre un obstacle impénétrable sur des coins réguliers ; la diffraction donne naissance à des rayons pouvant atteindrent des récepteurs dans les situations très cachées.  La Diffusion : la présence d’objet de dimension comparable à la longueur d’onde du signal (surface irrégulière) donne naissance aux phénomènes de diffusion. 5 IMMEUBLE IMMEUBLE IMMEUBLE IMMEUBLE IMMEUBLE IMMEUBLE ÉMETTEUR ÉMETTEUR RECEPTEUR RECEPTEUR RUE DIFFRACTION RÉFLEXION DIFFUSION DIFFRACTION Fig. MECANISME DE PROPAGATION II.2) MODELE DE PROPAGATION EN ESPACE LIBRE Le modèle est utilisé pour prédire le niveau du signal quand l’émetteur et le récepteur sont en visibilités directe (Line-of-Sight LOS). La puissance du signal reçue est inversement proportionnelle à la distance Emetteur/Récepteur élevée au carré. A une distance D l’équation de FRIIS donne : Pr = PeGeGr (λ / 4πd) 2 en Watts Pe = Pr / GeGr (λ / 4πd) 2 en Watts Pr : puissance reçue par le récepteur, Pe : puissance émise par l’émetteur, λ : longueur d’onde du signal, Ge : gain d’antenne émission, Gr : gain d’antenne réception, d : distance entre Emetteur/Récepteur Le produit PeGe est une qualité dite puissance isotrope rayonnée équivalente (PIRE). Si on exprime l’équation de FRIIS en dBw et en dBm on obtient les équations suivantes : D’après l’équation de FRIIS Pr (dBw) = 10Log Pr (watt) /1(watts) Pr (dBm) = 10Log Pr (watt) /1mwatts Pr (dBw) = Pe (dBw) + Ge (dB) + Gr (dB) +20Log (λ / 4πd) Pr (dBm) = Pe (dBm) + Ge (dB) + Gr (dB) +20Log (λ / 4πd) L’équation de FRIIS n’est valable que pour des distances supérieures à une distance limite df dite <<Far Field longue distance>> elle est donnée par la formule : 6 Où d : dimension la plus grande de l’antenne. II.3) AFFAIBLISSEMENT DE PROPAGATION L’affaiblissement de propagation mesure la différence entre la puissance émise et celle reçue, c’est une quantité positive et s’exprime en dB généralement. L’expression de l’affaiblissement de propagation en espace libre s’écrit de la forme suivante : Si on utilise une distance de référence d0 supérieure on obtient : II.4) MODELE DE PROPAGATION A EXPOSANT DE PERTE DE TRAJET Rice a montré que les variations lentes de l’amplitude du signal décroît sont proportionnellement égales à dn où d est la distance séparant deux entités en communication et n est une constante dépendant du type d’environnement. L’affaiblissement de propagation mesuré en dB prédit par le modèle est donné par la formule suivante : Avec PL (d0) l’affaiblissement moyen donné à une distance de référence d0 et son expression est la suivante : La valeur d0 est choisit égale à 1m pour le canal (fréquence) indoor : d0 = 1m pour le canal indoor d0 = 100m ou 1km pour le canal outdoor λ = longueur d’onde du signal émit, avec λ=c*t et C= 1/f=3.108ms. f = fréquence d’utilisation en Hz PL : path loss, le gain s’exprime en dB. Le tableau suivant résume quelques valeurs typiques en fonction de la nature de l’environnement de propagation : df = 2 D2 / λ PL (d) = Pe-Pr =20 Log (λ / 4πd) en dB PL (d) = Pe-Pr =PL (d0) + 20 Log (d / d0) en dB PL (d) = Pe-Pr =PL (d0) + 10n Log (d/d0) en dB PL (d0) = 20 Log (4π d0 / λ) en dB 7 Environnements Exposant n Espace libre 2 Urbain cellulaire 2,7 – 4 Urbain dense 3 à 5 Indoor LOS 1,6 – 1,8 Indoor obscure 4 à 6 Fig. : valeurs typiques de l’exposant de perte de trajet n. EXERCICE On considère l’équation des télécommunications, s’écrivant sous la forme : A0 = 32,5 + 20LogF + 20LogD 1. Quelles sont les unités des différents paramètres de cette équation ? 2. Un émetteur émet une puissance de 50watts à la fréquence de 900Mhz, exprimer la puissance en dBw et en dBm. 3. Quelle est la puissance en espace de l’antenne d’émission à 10km de l’émission ? On suppose que les gains des antennes sont égaux à l’unité. 4. Evaluer les pertes de trajet à une distance de 5km pour un signal RF de 900Mhz en espace libre et en milieu urbain (n = 4). CORRIGE : 1. Les unités de cette équation sont : A0 = 32,5 + 20LogF + 20LogD A en dB, F en Mhz et D en km. 2. Exprimer la puissance en dBw et en dBm : Pr = 50watts, d’après FRIIS on a : Pr (dBw) = 10Log Pr (watt) / (1watts) = 10Log (50/1) = 16,98dBw ≈ 17dBw Pr = 17dBw Pe (dBm) = 10LogPe (watt) / (1mwatts) = 10Log (50) + 10Log 103 = 17 x 30 = 47dBm Pe = 47dBm 3. uploads/Management/ cours-ingenerie-cellulaire-pdf.pdf