Memoire_cedric

Conception et implémentation d’un outil de dimensionnement des installations et des équipements utilisés
dans les systèmes de transmission par faisceau hertzien
i Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
Options : Réseaux et Télécommunications
rédigé et soutenu par Cedric KAYO TSEMO
Dédicaces
DEDICACES
A Toute la Famille
KAYO

ii Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
Remerciements
Ce document est le fruit des efforts croissants et coordonnées de plusieurs personnes. C’est ainsi
l’occasion pour nous de remercier du fond du cœur :
o Le SEIGNEUR, tout puissant pour tous les biens faits qu’il ne cesse de faire à notre
égard.
o M. Paul NGUIMEZAP, fondateur de l’IUC pour avoir eu l’idée et la volonté de
mettre à la disposition des jeunes, un cycle de formation en ingénierie informatique en
partenariat avec 3IL France.
o Le directeur de 3IAC M. Artur MANGAMTCHEUTH, pour les efforts qu’il n’a cessé
de fournir pour que notre formation soit optimale.
o Mme. DJIKA Blandine, Chef de département 3I-AC, pour tous les efforts consentis à
notre égard.
o Dr FOTSING Christian, notre encadreur académique et nouveau directeur de 3IAC
qui nous a guidés dans l’accomplissement et l’élaboration de ce travail.
o M. PANDJA Arsène. PDG de TELIS Ltd, pour nous avoir donné la possibilité
d’effectuer notre stage dans les meilleurs des conditions qu’il pouvait offrir, pour
l’esprit pragmatique et dynamique qu’il n’a cessé de nous impulsé.
o M. Yves MAKEMTA, Directeur Technique de TELIS Ltd, et encadreur professionnel,
pour son apport incommensurable et sa disponibilité malgré ses multiples occupations.
o A la famille NZEUKOU pour tout leur soutien inconditionnel et leur sacrifice
consenti à mon égard ;
o A mes frères et sœurs notamment Audrey KAYO, Marlyse KAYO, Christian
KAYO, Georges KAYO, Edith KAYO et Irène KAYO pour leur soutien moral et
leur encouragement
o Tous nos enseignants, qui ont donnés le meilleur d’eux pour nous aider à être des
hommes utiles à la société
o Nos camarades de promotion, pour les moments que nous avons passés ensemble.
o A tous le personnel de TELIS Ltd, pour avoir été d’un grand support dans
l’acquisition de certains concepts relatifs aux installations en télécommunications.
o Tous ceux qui de près ou de loin ont participé à l’édification de ce travail.
REMERCIEMENTS

iii Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
Tables des matières
Dédicaces ...............................................................................................................................i
Remerciements.....................................................................................................................ii
Tables des matières.............................................................................................................iii
Liste des Tableaux ..............................................................................................................ix
Liste des figures ................................................................................................................... x
Glossaire .............................................................................................................................xii
Résumé................................................................................................................................ xv
Abstract .............................................................................................................................xvi
Introduction générale.......................................................................................................... 1
Première Partie : Etat de l’art............................................................................................ 6
Chapitre 1 : Généralités sur les systèmes de transmission ............................................. 7
Généralités sur les systèmes de transmission ................................................................. 7
I. Généralités sur les systèmes de téléphonie mobile : Cas du GSM ........................ 8
1. Présentation du GSM ............................................................................................ 8
a) Vue globale.......................................................................................................... 8
b) Architecture du réseau....................................................................................... 8
c) Les différents sous-systèmes retrouvés dans le GSM...................................... 9
2. Concept cellulaire................................................................................................ 12
II. Généralités sur les systèmes de transmission par faisceau hertzien ................... 13
1. Présentation des liaisons par faisceau hertzien................................................. 13
2. Principe de fonctionnement des faisceaux hertziens......................................... 14
3. Structure d’un faisceau hertzien ........................................................................ 15
TABLE DES MATIERES

iv Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
4. Caractéristiques des faisceaux hertziens............................................................ 19
5. Mode de transmission.......................................................................................... 20
a. PDH (Plesiochronous Digital Hierachy)......................................................... 20
b. SDH (Synchronous Digital Hierachy) ............................................................ 22
6. Comment se propage les ondes ........................................................................... 23
a. Propagation en espace libre............................................................................. 23
b. Propagation en visibilité .................................................................................. 24
c. Propagation en non visibilité........................................................................... 25
7. Facteur influençant la propagation des ondes................................................... 25
a. Réfraction atmosphérique ............................................................................... 25
b. Diffraction......................................................................................................... 26
c. Réflexion............................................................................................................ 26
d. Absorption......................................................................................................... 26
e. Guidage du faisceau hertzien et précipitations.............................................. 26
8. Dispositifs de contre-mesure des liaisons hertziennes ...................................... 27
1. Protection Hot Stand-By.................................................................................. 28
2. Diversité de fréquence et d’espace.................................................................. 28
III. Modèle de propagation........................................................................................ 29
1. Rôle .................................................................................................................... 29
2. Type de modèle de propagation ...................................................................... 29
a. Modèle de l’affaiblissement en espace libre (modèle de FRIIS) [19] ...... 30
b. Modèle COST 231 Hata [19]........................................................................ 30
c. Modèle d’Erceg [19] ..................................................................................... 31
IV. Equipements utilisés en transmission par faisceau hertzien............................ 31
1. Equipements utilisés en InDoor.......................................................................... 31
a. Rack FH ............................................................................................................ 31

v Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
b. TRU (Top Rack Unit) ...................................................................................... 32
c. Système d’alimentation.................................................................................... 32
d. Chassis MSS (Microwave Service Swicth)..................................................... 32
e. Modules du MSS et leurs rôles........................................................................ 33
f. Câble MIC......................................................................................................... 34
2. Equipements utilisés en OutDoor....................................................................... 35
a. Tours ou pylônes............................................................................................... 35
b. ODU................................................................................................................... 35
c. Câble IF ou câble coaxial................................................................................. 35
3. Antennes paraboliques ........................................................................................ 36
a. Diagramme de rayonnement........................................................................... 37
b. Angle d’ouverture ............................................................................................ 37
c. Gain et directivité............................................................................................. 38
Chapitre 2 : Présentation de l’existant logiciel ............................................................... 39
Présentation de l’existant logiciel .................................................................................. 39
I. Présentation du logiciel de dimensionnement PATHLOSS................................. 40
1. Applications proposées par PATHLOSS........................................................... 40
II. Veille technologique................................................................................................. 42
II.1. Description de MATLAB ................................................................................... 42
III. Méthode de conception........................................................................................ 42
1. RAD....................................................................................................................... 42
2. DSMD.................................................................................................................... 43
3. UP .......................................................................................................................... 44
4. RUP ....................................................................................................................... 44
5. XP .......................................................................................................................... 44
Conclusion ....................................................................................................................... 45

vi Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
Deuxième partie : Apports et contributions.................................................................... 45
Chapitre 3 : Analyse de l’outil.......................................................................................... 47
Analyse du processus de dimensionnement................................................................. 47
I. Analyse...................................................................................................................... 48
A. Description du projet........................................................................................... 48
1. Contexte............................................................................................................. 48
2. Présentation du projet ..................................................................................... 48
3. Justification du choix de conception d’un utilitaire de dimensionnement.. 48
4. Equipe projet .................................................................................................... 49
5. Objectifs et finalités du projet......................................................................... 49
a. Objectifs......................................................................................................... 49
b. Finalités du projet......................................................................................... 49
B. Description des fonctionnalités à satisfaire........................................................ 49
1. Besoins fonctionnels ......................................................................................... 49
2. Besoins non fonctionnels.................................................................................. 50
C. Planification du projet......................................................................................... 50
1. Diagramme des taches ..................................................................................... 50
2. Planification des taches.................................................................................... 51
D. Diagrammes UML ............................................................................................... 52
1. Représentation des diagrammes de cas d’utilisation (uses case) ................. 52
2. Description des différents uses cases .............................................................. 53
3. Environnement de travail................................................................................ 54
I. Spécifications système ............................................................................................. 54
1. Moyens humains................................................................................................... 54
2. Equipements ......................................................................................................... 54
3. Analyse des couts.................................................................................................. 55

vii Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
II. Dimensionnement .................................................................................................... 55
1. Processus de dimensionnement........................................................................... 55
2. Outil de dimensionnement .................................................................................. 56
3. Méthodologie de dimensionnement.................................................................... 56
a. Détermination des caractéristiques géographiques des stations à
interconnecter .......................................................................................................... 56
b. Dégagement du rayon de l’ellipsoïde de FRESNEL ..................................... 57
c. Bilan de liaison.................................................................................................. 59
d. Etapes de calcul de la distance et de l’orientation de chaque site................ 62
Conclusion ....................................................................................................................... 64
Chapitre 4 : Conception et Implémentation.................................................................... 65
Conception et Implémentation de l’outil ...................................................................... 65
I. Conception de l’outil .............................................................................................. 66
1. Choix d’une méthode de conception ................................................................. 66
2. Application de ce choix à notre modélisation................................................... 66
3. Architecture de la plateforme ............................................................................. 67
II. Mise en œuvre de l’outil .......................................................................................... 69
1. Outils informatiques ............................................................................................ 69
2. Réalisation des différentes maquettes ................................................................ 69
III. Résultats du dimensionnement ........................................................................... 71
1. Fenêtre principale ................................................................................................ 71
2. Calcul de la portée entre deux stations .............................................................. 71
3. Calcul du bilan de liaison radio .......................................................................... 72
Conclusion ....................................................................................................................... 74
Conclusion générale et perspectives................................................................................. 75
Bibliographie.....................................................................................................................xiv

viii Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
Annexes..............................................................................................................................xvi

ix Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
Liste des Tableaux
Tableau 1: Largeur de bande en fonction du débit et de la modulation utilisée [10] ...... 19
Tableau 2: Tableau récapitulatif des débits de la norme SDH [7].................................... 22
Tableau 3: Zones hydrométéorologiques des Intensités des chutes de pluie dépassées
(mm/h) [1]............................................................................................................................... 27
Tableau 4 : Tableau des couts ............................................................................................... 55
Tableau 5 : Coordonnées géographiques des sites à interconnecter. ................................ 57
Tableau 6: Tableau équipe projet........................................................................................xvi
Liste des tableaux

x Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
Liste des figures
Figure 1 : Vue globale Architecture GSM ............................................................................. 8
Figure 2 : Architecture détaillée du GSM (1)
.......................................................................... 9
Figure 3 : Schéma d'un réseau cellulaire [15].................................................................... 12
Figure 4 : Schéma d’un système de transmission par Faisceau hertzien [10] .................. 14
Figure 5 : Emission/réception par faisceau hertzien [10] .................................................. 15
Figure 6 : Modulation du signal............................................................................................ 18
Figure 7 : Chaîne de transmission PDH [7] ......................................................................... 21
Figure 8 : Ellipsoïde de Fresnel............................................................................................. 24
Figure 9 : Schéma illustratif d’un rack FH.......................................................................... 31
Figure 10 : Schéma d’un TRU .............................................................................................. 32
Figure 11 : Schéma d’un Switch à 8 slots............................................................................. 33
Figure 12 : Schéma d’un Switch à 4 slots............................................................................. 33
Figure 13 : Carte Core-E....................................................................................................... 34
Figure 14 : Représentation des différents équipements utilisés en transmission
hertzienne(1)
............................................................................................................................. 36
Figure 15 : Exemple d’antennes utilisées en transmission hertzienne .............................. 37
Figure 16 : Angle d'ouverture d'une antenne [14] .............................................................. 38
Figure 17 : Diagramme des taches........................................................................................ 51
Figure 18 : Diagramme de Gantt.......................................................................................... 52
Figure 19 : Diagramme des Uses Cases................................................................................ 53
Figure 20 : Vue Google Earth des sites à interconnecter.................................................... 57
Figure 21 : Présentation du profil d'élévation du lien Bassa_Viettel – Franqueville ...... 58
Figure 22 : Architecture des éléments présents dans un bilan de liaison [6].................... 60
Figure 23 : Calcul du bilan de liaison radio......................................................................... 61
Figure 24 : Représentation de la distance entre deux points.............................................. 63
Figure 25 : Matérialisation de l'azimut entre deux points. ................................................ 63
Figure 26 : Architecture de la plateforme............................................................................ 67
Figure 27 : Maquette module Calcul Coordonnées GPS.................................................... 70
Liste des figures

xi Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
Figure 28 : Page d’accueil de notre outil.............................................................................. 71
Figure 29 : Bilan de liaison.................................................................................................... 72

xii Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
Glossaire
A :
Alu : Alcatel-Lucent Equipementier de l’opérateur téléphonique Orange Cameroun
ART : Agence de Régulation des Télécommunications
ANTENNE ISOTROPE : Il s'agit d'une antenne qui est capable d'irradier (faire
propager) ou de recevoir également dans toutes les directions
Atténuation : perte d’amplitude du signal à travers les lignes et les équipements de
transmission (mesurée en décibels).
AZIMUT: C'est la direction principale d'émission d'une antenne. Il est exprimé en
degrés et est compté positivement dans le sens horaire, en partant du nord (azimut 0°).
B :
BOND: expression utilisée en transmission pour désigner une liaison hertzienne entre
une station émettrice et réceptrice.
BTS : Base Station Transceiver : c’est un ensemble d’émetteurs/récepteurs
BSC : Base Station Controller : contrôleur de station de base
C :
CCIR : (Comité Consultatif International des Radiocommunications)
D :
DIS : Document d’Installation Site, contient toutes les informations relatives à la mise
en service d’une liaison.
E :
E1 : lien synchrone à 2048 kb/s pour passer jusqu'à 30 communications numériques à
64 kb/s chacune (une communication de parole est codée sur 8bits à 8kHz soit 64kb/s).
Ellipsoïde de FRESNEL : Délimite la région de l'espace où est véhiculée la plus
grande partie de l'énergie du signal.
Glossaire

xiii Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
F :
FH : Faisceau hertzien : Conduit permettant le transport des données d’un point à un
autre
G :
GPS : Géo-Positionnement par Satellite ; outil utilisé pour déterminer les coordonnées
géographiques de l’endroit où on se trouve.
GSM: Global System for mobile Communication. Réseau de téléphonie mobile.
I:
IDU : InDoor Unit : équipement utilisé pour le multiplexage dans les faisceaux
hertziens
ISDN: International Integreted Service Digital Network.
L:
LOS: Line of Sight, terme utilisé en télécommunications pour signifier que deux
antennes sont en visibilité.
M :
MIC: Modulation d’Impulsion Codée, lien synchrone à 2048 kb/s pour passer jusqu'à
30 communications numériques à 64 kb/s chacune.
N:
NLOS: Non Loss of Sight terme utilisé en télécommunications pour signifier que deux
antennes sont en non visibilité.
O :
OCM : Operating Center and Maintenance Centre de d’opération et de maintenance.
ODU : OutDoor Unit : équipement utilisé pour la transposition entre haute fréquence.
P :
PATHLOSS : Logiciel de simulation des transmissions par faisceau hertzien.
PCM: Pulse Code Modulation, appellation Anglaise de la MIC.

xiv Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
PDH : Plésiochronous Digital Hierachy : mode de transmission de données synchrone.
PSK: Phase Shift Keying.
Q:
QAM : Quadrature Amplitude Modulation : technique de modulation.
QPSK: Quadrature Phase Shift Keying.
S:
SDH : Synchronous Digital Hierachy : mode de transmission de données synchrone à
haut débit
STM-1: Synchronous Transfert Module ou Mode de Transfert Synchrone de niveau 1,
définit une capacité de transmission de données égale à 63E1 soit 63 x 2048 kbit.
SURVEY DE TRANSMISSION: C'est une sortie sur le terrain avec des outils comme
la boussole, les jumelles, le récepteur GPS, afin de déterminer les coordonnées géogra-
phiques, les distances, et autres caractéristiques intrinsèque d'un milieu.
U :
UIT : Union Internationale des Télécommunications

xv Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
Résumé
En informatique en général, et dans les réseaux de télécommunications en
particulier, la transmission d’une information est un facteur primordial et déterminant.
Ceci est beaucoup plus perceptible en téléphonie où les moindres imperfections sont
ressenties et peuvent aboutir à des désagréments entraînant la perte du signal. L’une des
parties indexées est sans doute la transmission qui permet de transporter le signal d’un
nœud à un autre. Une bonne maîtrise du processus de transmission permettra alors
déterminer et de dimensionner les équipements d’extrémité à prendre en considération
afin d’éviter tout désagrément.
Dans le cadre de ce mémoire, nous avons abordé les transmissions sans
support physique et plus précisément celle à base de faisceau hertzien. Pour ce faire,
nous avons défini dans un premier temps, le concept du GSM dans lequel s’appliquent
les faisceaux hertziens, ensuite nous avons étudié le fonctionnement des faisceaux
hertziens ainsi que les équipements qu’elles utilisent. En seconde partie, nous avons
conçu un utilitaire dénommé MWDT V1.0 pour MicroWave Dimensioning Tool dans
sa version 1.0 qui permet d’étudier la fiabilité et la qualité d’une liaison par faisceau
hertzien et dimensionner les éléments d’extrémités à prendre en compte afin d’assurer la
qualité et la fiabilité de celle-ci.
Mots clés : GSM, Faisceau hertzien, Dimensionner, Transmission.
RESUME

xvi Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
Abstract
In computer science in general and in particular in telecommunications networks,
the transmission of information is an essential and determining factor. This is much
more noticeable in telephony where the smallest imperfections are felt and can lead to
discomfort resulting in loss of signal. One of the parts is probably indexed transmission
that can carry the signal from one node to another. In order to avoid any inconvenience,
good control of the transmission process would then determine the size and end devices
to consider.
As part of this memory, we addressed transmissions without physical support and
more specifically those based on radio beam. To do this, we first defined the concept of
time in GSM which applies the microwave, and then we examined the operation of
radio as well as the equipment used beams. In the second part, we designed a MWDT
called V1.0 for MicroWave Dimensioning Tool version 1.0 utility that will examine the
reliability and quality of a microwave link dimensioning and end elements to consider
to ensure the quality and reliability thereof.
Keywords : GSM, radio beam, Dimensionning, Transmission.
ABSTRACT

1 Mémoire de fin d’étude d’ingénieur Informatique
Introduction générale
1. Motivations du choix du thème.
Le secteur des télécommunications connaît une évolution exponentielle avec
l’avènement des systèmes numériques dû à l’augmentation des abonnées et des
demandes en capacité de plus en plus importante. Cette évolution se traduit par le
développement de différents systèmes offrant de plus en plus de services à l’utilisateur,
une meilleure qualité de fonctionnement et de gestion. Ainsi, les systèmes radio mobiles
vont connaitre le plus grand essor dans le domaine des télécommunications et par
ricochet, cela entrainera l’avènement de nouvelles techniques permettant le transport de
l’information d’où l’importance et la nécessité de nouveaux systèmes de transmission.
Les opérateurs des réseaux mobiles doivent entamer pour cela des procédures et
démarches qui sont à la fois simples, peu coûteuses et robustes, tout en tenant compte
des tendances de la technologie. De même, les équipementiers tels qu’Alcatel-Lucent,
Huawei Technologies, Ericsson, etc…, ne seront pas épargné de ce vent de changement
qui soufflait et qui souffle encore. C’est pour s’arrimer à cette évolution que plusieurs
types d’équipements aux capacités aussi variées les unes des autres, vont être produits
par ces firmes.
Au stade actuel du développement des télécommunications, les systèmes de
transmission les plus utilisés sont les transmissions à base de faisceau hertzien et ceux à
base de fibres optiques. Dans le souci de permettre aux populations de communiquer et
d’échanger partout et en temps réel, bon nombre d’opérateurs téléphoniques s'interrogent
sur les infrastructures et les technologies qui permettront de répondre à ces exigences.
Ainsi, la nécessité d’avoir, une connaissance sur les différents équipements utilisés, une
maitrise de la chaine de transmission et des techniques de transport utilisées dans les
systèmes de transmission sont d’une importance capitale. Afin de comprendre le
fonctionnement de ces systèmes de transmission, le thème intitulé « Conception et
Implémentation d’un outil pour le dimensionnement des installations et des
équipements utilisés dans les systèmes de transmission par faisceau hertzien » nous a
été soumis. Il s’agira en fait pour nous, de concevoir un outil attrayant qui pourra effec-
Introduction générale

tuer le calcul du bilan de liaison, générer automatiquement et en fonction de données re-
cueillies, une liste de matériels nécessaires à la mise en place d’une liaison et, moyennant
en entrée d’un certain nombre de paramètres concernant les sites à interconnecter
.
2. Contexte
Dans le but d’étendre leurs réseaux dû à l’augmentation de la densité de la
population et de répondre aux attentes de leurs clientèles, les opérateurs de téléphonie
mobile (Orange et MTN) ont recours à des sociétés externes pour effectuer une partie de
leurs travaux. Celles-ci sont des sous-traitances et TELIS LTD en fait partie.
TELIS Ltd (Télécommunication et Informatique Service Limited) est une entre-
prise spécialisée dans les prestations de services en Télécommunications, Informatique
et les solutions bancaires. Dans le cadre des prestations dans le domaine des télécom-
munications, et plus particulièrement celles liées aux installations et mises en service,
aux affinages des liaisons et aux maintenances des équipements de transmission par
faisceaux hertzien (FH) de l’équipementier Alcatel-Lucent sur le réseau de Orange
Cameroun, ou encore des équipementiers Huawei et Ericsson pour le cas de MTN
Cameroun, il est parfois demandé aux entreprises sous-traitantes comme TELIS LTD,
d’intervenir afin de pallier aux problèmes qui s’y trouve.
Pour la réalisation de ces différentes tâches, il existe au sein de TELIS LTD, un
service technique où nous avons été affectés afin de mieux nous familiariser aux
différentes activités de l’entreprise, d’enrichir nos connaissances dans le domaine des
télécommunications et de mieux appréhender le monde professionnel. Ainsi, c’est dans
l’optique d’appréhender le principe de fonctionnement des liaisons par faisceau hert-
zien, qu’il nous a été demandé, dans le cadre de notre thème de fin d’étude d’ingénieur
informatique, de concevoir un utilitaire qui nous permettra , non seulement d’étudier
la faisabilité d’une liaison en établissant un bilan de liaison cohérent, mais aussi, de
pouvoir déterminer à priori quels seront les équipements à utiliser en fonction des
données recueillies sur le terrain et du résultat obtenu lors du calcul du bilan de liaison.
3. Problème
A mon arrivée à TELIS Ltd au mois de mars 2014, l’entreprise était en plein
déploiement massif dans les SURVEY de transmission (voir liste des abréviations)
dans les différentes régions du Cameroun, dans l’optique de pouvoir installer et de

mettre en service plus tard, de nouvelles liaisons utilisant les systèmes de transmission
par faisceau hertzien. Ces Survey ont été effectués dans le but de déterminer les caracté-
ristiques des équipements à installer sur les sites à interconnecter
En effet, l’ensemble des opérations visant à effectuer ces travaux ne connait aucun
incident majeur vue que l’entreprise traine derrière elle, une forte expérience dans le
domaine des transmissions par faisceau hertzien. Mais force a été de constater que, pour
la réalisation de ces travaux, l’entreprise requiert un certain nombre d’informations qui
leur permettra de réaliser les installations et d’aboutir à un bon résultat de transmis-
sion ; ces éléments résident dans le Document d’Installation Site (DIS) qui ressort les
renseignements sur les différents sites à installer et le bilan de liaison radio. Il est à
noter que ce document, réalisé par Alcatel-Lucent et validé par Orange Cameroun est
fourni à TELIS LTD sous la base des différentes SURVEYS effectuées et ce après une
étude minutieusement faite.
Or, La mise à disposition de ces informations n’étant toujours pas effective au
moment attendu, et Orange Cameroun mettant la pression pour que les installations
soient faites dans les bref délais posent donc un problème à TELIS, qui se retrouve
parfois sur le terrain, dans l’optique d’installer et de mettre en service la liaison sans
avoir la totalité des informations dont elle a besoin. C’est par ces multiples expériences
dans le domaine et des réalités dont elle a déjà pu faire face, qu’elle réussit parfois à
s’en tirer et à se hisser au rang de meilleur. Face à cette situation, et vue que
l’entreprise ne possède pas le logiciel de dimensionnement utilisé par Alcatel-Lucent,
se pose donc la question de savoir « quels sont les moyens qui nous permettront en
fonction des données recueillies sur le terrain d’étudier la faisabilité d’une liaison, la
réalisation du bilan de liaison et des profils de liaison ».
Ainsi, la problématique qui a été décelée dans ce cas peut être résumée en
quelques interrogations énoncées de la manière suivante:
- Quelle pourra être la solution la mieux appropriée pour permettre à TELIS de
faire ce que l’on pourra designer comme étant un pré-dimensionnement en fonction des
particularités de chaque site ?
- Quel sont les équipements de transmission que propose Alcatel Lucent pour la
mise en service des liaisons.
- Quels sont les critères qui permettent de définir les équipements à utiliser.

La réponse à ces questions nécessite l’élaboration d’une bonne méthodologie
de travail qui ressortira tous les éléments constitutifs de notre travail.
4. Méthodologie
L’approche utilisée dans la résolution d’un problème peut fournir un résultat
meilleur en fonction de la nature et la qualité des moyens mis en œuvre. Cette partie
présente la méthode d’approche que nous avons utilisée pour résoudre le problème posé.
Étudier le cadre théorique relatif à la thématique. Cette étude passera par :
 Une étude globale et brève du réseau de téléphonie mobile : cas du
GSM ;
 Une étude du système de transmission par faisceau hertzien.
Analyser, concevoir et mettre en place notre application qui permettra :
 D’étudier la faisabilité d’une liaison en établissant un calcul du bilan de
liaison par faisceau hertzien ;
 La réalisation du profil de liaison toujours en faisceau hertzien avec les
informations sur chaque site tel que : l’azimut (voir liste des abréviations), les
coordonnées géographiques du site, la hauteur base antenne etc…
 L’enregistrement du bilan de liaison dans un fichier Excel.
 Le listing des différents équipements qui seront utilisés.
Effectuer des tests de vérification des résultats fournis par notre application avec
ceux contenues dans le bilan de liaison du client.
La phase d’analyse passe par l’élaboration d’un cahier de charges dans lequel l’on
exprimera les besoins, les spécifications, recadrage, etc… . Et la phase de conception
par l’illustration et l’explication des différentes fonctionnalités.
5. Organisation et structure du manuscrit
Le présent mémoire, qui résume le travail effectuée s’articule autour de deux
parties contenant chacune deux chapitres comme suit :
 La première partie intitulée Etat de l’art

 Le premier chapitre traitera succinctement de l’état de l’art propre à la
norme de téléphonie mobile GSM, et sur une présentation générale des systèmes
de transmission par faisceau hertzien ;
 Le second portera sur l’état de l’art en terme d’existentiels sur le
logiciel de dimensionnement qu’utilise Orange Cameroun et Alcatel-Lucent.
 La deuxième partie intitulée Apports et Contributions
 Le premier chapitre de cette partie présentera après une analyse, la
démarche suivie afin de mettre en place notre outil ;
 Le dernier chapitre portera sur la conception de l’outil de dimension-
nement, les tests et résultats obtenus.

Première Partie : Etat de l’art

Chapitre 1 : Généralités sur les systèmes de transmission
Généralités sur les systèmes de transmission
Description
Nous parlerons dans ce chapitre, des réseaux de téléphonie mobile en
nous appuyant sur la technologie GSM, dire pourquoi parler du GSM
avant de parler des systèmes de transmission par faisceau hertzien et
enfin nous aborderons les équipements de transmission.
Aperçu
I. Généralités sur le GSM
II. Généralités sur les systèmes de transmission par Faisceau
Hertzien
III. Modèle de propagation
IV. Présentation des équipements utilisés dans les systèmes de
transmission par faisceau hertzien

I. Généralités sur les systèmes de téléphonie mobile : Cas du GSM
1. Présentation du GSM
a) Vue globale
GSM pour Global System for Mobile Communication est une norme
européenne spécifiant un réseau de radiotéléphonie mobile à transmission numérique,
utilisant plusieurs bandes de fréquences notamment celles de 900 Mhz et 1800 MHz. Le
réseau GSM permet bien évidemment d'effectuer des appels téléphoniques mais aussi la
transmission de données jusqu'à 9,6 kbit/s et est composé d’entités fonctionnelles
regroupées en sous-systèmes :
- le sous-système radio BSS (Base Station Sub-system) permet le contrôle des
liaisons radio qui s'établissent avec le téléphone portable. Il est composé de la BTS et de
la BSC et communique par l’intermédiaire de l’interface Abis à travers les faisceaux
hertziens.
- le sous-système réseau NSS (Network Sub-System) qui permet la connexion
d'un mobile vers un autre mobile ou vers un utilisateur du réseau fixe.
- le sous-système d’exploitation /maintenance OSS (Operation Support
System) qui permet d’administrer le système. il est composé de : OMC-S (switch
Operating & maintenance center) et OMC-R (Radio Operating & maintenance center).
BSS
OSS
NSS RTC
Figure 1 : Vue globale Architecture GSM
b) Architecture du réseau
Les fonctions mises en œuvre dans le réseau GSM sont celles requises dans
tout réseau de mobiles comme la numérotation, l'acheminement vers un usager mobile,
le transfert de cellules,…etc. La figure ci-dessous présente de façon plus détaillée

l’architecture du GSM, ses différents sous-systèmes et met en exergue la place des
faisceaux hertziens dans le GSM.
MS
1
1
1
1
1
1
1
1
MS
MS
BTS
BTS
BTS
BTS
BTS
BTS
BTS
BTS
AuC
HLR
VLR
AuCHLRVLR
BSC
BSC
BSC
MSC
MSC
RTC
Interface
A
Interface
Abis
Interface
Um
Interface
Abis
Interface
Abis
Interface
A
Interface
Um
Interface
Um
Sous-système radio Sous-système réseau
GMSC
GMSC
Interface
E
Interface
G
Interface
B
Interface
H
Interface
D Interface
C
Interface
E
EIR
Interface
F
Sous-système opérationnel
OMC
Figure 2 : Architecture détaillée du GSM (1)
Dans cette architecture, seule la partie entourée en rouge fera l’objet de notre étude.
NB : On se rend bien compte à travers ce schéma que le BSC et la BTS commu-
nique ensemble via une interface appelé interface ABIS. Or le problème qui se
pose est le suivant : si l’une des BTS n’est pas DIRECTEMENT reliée au BSC,
comment est-ce que le BSC fait pour communiquer avec la BTS en question. D’où
la nécessité de mettre en place un système de transmission par faisceaux hertziens
et le rôle des faisceaux hertziens dans le réseau GSM.
c) Les différents sous-systèmes retrouvés dans le GSM
Sous-système BSS (Base Station sub System)
Communication par
faisceau hertzien

Le BSS gère toute la partie radiocommunication avec les postes mobiles
(MS). Il est composé du BSC (Base Station Controller), de la BTS (Base Transceiver
Station) et du TC (Transcoding Unit).
Le terme station mobile (MS) désigne un équipement terminal muni d’une carte
SIM qui permet d’accéder au service de communication. Chaque équipement terminal
est muni d’une identité particulière : IMEI (International Mobile Equipment Identity)
stockée côté réseau dans le EIR et la carte SIM quant à elle est une carte à puce
« amovible », de la taille d’une carte de crédit et contenant un petit circuit constitué
d’un système à processeur notamment un processeur, des mémoires RAM et ROM
dans lesquelles sont stockés des données :
 L’identité IMSI
 Les paramètres d’authentification
 Les paramètres de chiffrements/déchiffrement.
La BTS quant à elle est un groupement d’émetteurs et de récepteurs fixes. Elle
assure l’interface, par lien radioélectrique, entre le réseau terrestre et les stations
mobiles. Ses principales fonctions sont les suivantes :
- Elle échange des messages avec les stations mobiles présentes dans la cellule
qu’elle contrôle et utilise des canaux radio différents selon le type d’informations
échangées.
- La supervision des liaisons avec les mobiles ;
- La mesure des signaux sur le lien montant (uplink) ;
- Le chiffrement et le déchiffrement
Le BSC est un nœud intelligent du système car capable de gérer plusieurs BTS à
haut débit par le canal de l’interface Abis et de dialoguer avec le MSC via l’interface A.
il transporte physiquement des canaux full-rate de 16 kbit/s. La communication peut
être réalisée par un câble (ligne louée) ou par un faisceau hertzien consistant en une
transmission par ondes radio à une fréquence très élevée (supérieure à 15 GHz dans le
cas des opérateurs de téléphonie mobile). Ses principales fonctions sont les suivantes :
- L’allocation des canaux de trafic et de signalisation dans les cellules ;
- Contrôle du handover ;
- Commande de connexion vers les mobiles en relation avec le MSC ;

Cet équipement est à la fois un concentrateur du trafic issu des stations de base et une
passerelle vers le sous-système réseau.
Le TC assure le transcodage des canaux full-rate 16 Kbit/s sur l'interface Ater avec
les canaux 64Kbit/s sur l'interface A. Pour des raisons de planification de réseau (économie
en systèmes 2 Mbit/s), il peut être physiquement distinct du BSC et situé près du MSC.
Sous système NSS (Network Sub System)
Il détermine le routage à effecteur pour l’établissement d’une
communication vers le mobile demandé. Il comprend des bases de données et des
commutateurs.
Le MSC (Mobile service Switching Center) assure l’interconnexion du réseau
de radiotéléphonie avec le réseau téléphonique public, il effectue les commutations
nécessaires pour les mobiles situés dans sa zone de localisation. C’est le nœud le plus
important du réseau car il donne accès vers les bases de données et vers le centre
d’authentification qui vérifie les droits d’un abonné. C’est lui qui assure l’établissement
des communications. Il est connecté aux BSC par l'intermédiaire de l'interface A
Cette interface véhicule des canaux de trafics et des canaux de signalisation empruntant
les liaisons numériques à 2Mbit/s (E1).
Le VLR (Visitor Location Register) est une base de données associée à un
MSC, voire à plusieurs MSC. Il contient d’une part, une partie des enregistrements des
HLR concernant tous les abonnés mobiles qui se trouvent dans les cellules dépendantes
de ce MSC et d’autre part il contient également, pour tous ces abonnés, une informa-
tion de localisation sous la forme d’un identificateur de la zone de localisation dans
laquelle ils se trouvent.
Le HLR (Home Location Register) c’est la base de données nominale. Elle
contient toutes les caractéristiques d'abonnement de tous les utilisateurs du réseau GSM,
leurs identités IMSI et MSISDN (numéro d’appel du portable) ainsi que les localisations
des portables. Il n'y a normalement qu'un seul HLR par réseau mais en pratique cette
base de données est divisée. Le HLR travaille en étroite collaboration avec les
différents VLR, notamment pour les handovers, et la numérotation.
L’AuC (Authentification Center)

C’est une base de protection qui contient une copie d’une clé secrète,
également contenue dans la carte SIM de chaque abonné. Il génère et stocke les pa-
ramètres d’authentification d’un abonné.
L’EIR (Equipment Identify Register) est une base de données qui contient
les caractéristiques des postes mobiles. Le MSC interroge l'EIR par exemple, pour
vérifier le type de poste (est-il approuvé), vérifier si le poste n'a pas été volé
(liste noire).
Sous système OSS
C’est l’entité de gestion et d’exploitation du réseau. Elle regroupe la
gestion administrative des abonnés et la gestion technique des équipements.
2. Concept cellulaire
Les réseaux cellulaires ont été conçus comme réponse à la pénurie de
fréquences. Ils sont donc basés sur le principe de réutilisation de fréquences qui permet
d’obtenir des densités de trafic très élevées et de couvrir des zones d’étendue illimitée.
Le principe du système cellulaire est de diviser le territoire en de petites zones, appelées
cellules c'est-à-dire des zones circulaires se chevauchant afin de couvrir une zone
géographique, et de partager les fréquences radio entre celles-ci.
Figure 3 : Schéma d'un réseau cellulaire [15]
Chaque cellule est constituée d’un ensemble d’émetteurs-récepteurs que l’on
appelle BTS à laquelle on associe un certain nombre de canaux de fréquences à bande
étroite, sommairement nommés fréquences. Chaque cellule se caractérise par
- Sa puissance d’émission ce qui se traduit par sa zone de couverture
- La fréquence de porteuse utilisée pour l’émission radioélectrique
- Le réseau auquel elle est interconnectée

Dans la conception d’un réseau cellulaire, il faut considérer les aspects suivants :
- Topographie (bâtiments, collines, montagnes, etc)
- Densité de la population (ou de communications) pour établir la dimension de
la cellule
- Deux cellules adjacentes ne peuvent utiliser la même bande de fréquences afin
d’éviter les interférences. Ainsi la distance entre deux cellules utilisant la
même bande de fréquences doit être de 2 à 3 fois le diamètre de la cellule.
II. Généralités sur les systèmes de transmission par faisceau hertzien
Les systèmes de transmission sont une partie très importante dans les réseaux de
communication. Ceux-ci définissent les chemins permanents permettant de transporter
de manière transparente et d’un point à un autre les différents services (Voix, Données,
Vidéos). Ainsi, les transmissions utilisent un signal basé sur le principe de propagation
des ondes : ondes électriques (câbles, fils,….), ondes radio (faisceau hertzien, satellite),
et ondes lumineuses (fibres optiques). L’étude de la transmission de l’information
nécessite la connaissance :
- Des principes du signal
- Des supports de transmission et de leurs caractéristiques
- Des méthodes utilisées pour transmettre les informations sur les supports
(adaptation du signal au support de transmission).
Dans cette nouvelle partie, nous nous attarderons à vous parler des systèmes de
transmission par faisceaux hertziens.
1. Présentation des liaisons par faisceau hertzien
Les faisceaux hertziens, initialement conçus pour transmettre des multiplex
téléphoniques ou des images, connaissent une évolution constante liée à la
numérisation des supports de transmission ainsi qu'au traitement de l'information. Ainsi,
les faisceaux hertziens peuvent être définis comme un système de transmission de
signaux (analogiques ou numériques), bilatérale et permanente (full duplex) entre deux
points fixes via l’interface aérienne : ce sont des liaisons point à point. Ce type de
liaison radio est aujourd'hui principalement numérique et, est utilisé pour le transport
de la voix, données, etc. Ils utilisent comme support pour la transmission, les ondes

radioélectriques, avec des fréquences porteuses allant de 1 GHz à 40 GHz très
fortement concentrées à l'aide d'antennes directives et offrant des débits allant de 2 à
155 Mbps permettant la transmission d’informations. Les faisceaux hertziens offrent
des liaisons de très bonne qualité, sont évolutifs en fonction des besoins en capacité,
et sont parfois complémentaires des réseaux fibres optiques pour assurer la continuité
de certains points de raccordement. Ils ne s’appuient que sur des équipements Indoor et
Outdoor pour fonctionner. Ci-dessous un schéma illustrant un système de transmission
par faisceau hertzien [1].
Figure 4 : Schéma d’un système de transmission par Faisceau hertzien [10]
Ce schéma présente de façon globale les équipements utilisés en transmission hert-
zienne et le canal dans lequel l’onde se propage.
2. Principe de fonctionnement des faisceaux hertziens
Les faisceaux hertziens sont des supports de type pseudo-4 fils car les deux
sens de transmission sont portés par des fréquences différentes. Ils utilisent des ondes
radio électriques fortement concentrées à l’aide d’antennes directives pour transmettre
un signal. Selon la forme sous laquelle se présentent ces signaux, différents types de
modulations sont utilisées d’une part, pour former le multiplex et d’autre part, pour
transposer le spectre de signaux dans la gamme de fréquences appropriées pour
l’émission :

- Signaux numériques : multiplexage temporel de voies téléphoniques
numérisées par une modulation PCM ou de données numériques, puis transposition en
hyperfréquences par modulation (analogique discrète) d'une porteuse sinusoïdale en
OOK, PSK, MSK, QAM,...
- Signaux analogiques : multiplexage fréquentiel de voies téléphoniques
analogiques (modulation SSB) ou signal vidéo en bande de base, puis modulation
d'une porteuse sinusoïdale en FM. Exceptionnellement : multiplexage temporel par
modulation d'impulsion en position (PPM), suivi d'une modulation OOK.
Figure 5 : Emission/réception par faisceau hertzien [10]
3. Structure d’un faisceau hertzien
Une liaison radioélectrique est une communication bidirectionnelle entre deux
points en vue, chacun équipé d’un émetteur et d’un récepteur généralement en visibilité.
Elle se décompose principalement en 3 parties :
- un ou plusieurs émetteur(s) : Le rôle de celui-ci est de convertir le message à
transmettre sous forme d’un signal électrique, modulé et transposé à la fréquence
d’émission, puis amplifié en puissance avant d’être émis sur l’antenne ;
- le canal de transmission délimite la région de l’espace où l’onde sera
transmise ;
- un ou plusieurs récepteur(s) : Le récepteur quant à lui, à partir d’une autre
antenne, devra restituer le message reçu le plus fidèlement possible.
Les faisceaux hertziens, compte tenu des fréquences utilisées et de la directivité
des antennes utilisées, nécessitent avant toute liaison, d'effectuer un calcul pour
déterminer la faisabilité, l’affaiblissement de la liaison et la puissance d'émission à
utiliser bref un calcul du bilan de liaison. Ainsi, la structure générale d’une liaison
hertzienne (analogique ou numérique) se présente de la façon suivante :

Bloc de branchement
Emetteur Récepteur
Modem
(Modulation en FI/Demodulation)
Traitement en Bande de
Base
(Echantillonnage, Quantification,
Codage,…)
Signal en Bande de Base:
· STM-1;
· E1, E2, E3,…;
· Paquet IP;
· Voix;…
Fréquence
porteuse
Fréquence
Intermédiaire
Bloc de branchement
Emetteur Récepteur
Modem
(Modulation en FI/Demodulation)
Traitement en Bande de
Base
(Echantillonnage, Quantification,
Codage,…)
Signal en Bande de Base:
· STM-1;
· E1, E2, E3,…;
· Paquet IP;
· Voix;...
Fréquence
porteuse
Fréquence
Intermédiaire
Signal transmis sous forme d’onde
électromagnétiqueAntenne
Antenne
Guide d’onde
Duplexeur
filtre
Transposition
de fréquence
Figure 6 : Synoptique d’une chaine de transmission par faisceau hertzien [10]
· Signal en bande de base ou signal à transmettre :
Un signal est dit "bande de base" s'il n'a pas subi de transposition en fréquence
par modulation. Lorsque le signal bande de base n’est pas adapté au canal de transmis-
sion, on effectue un éventuel transcodage : Opération qui consiste à substituer au signal
numérique (représentation binaire) un signal électrique mieux adapté à la transmission.
· Traitement en bande de base
Le traitement en bande de base est une opération qui consiste à numériser un
signal. Un message numérique est une suite de nombre que l’on considéra dans un
premier temps comme indépendant. Ils sont codés le plus souvent en binaire et le codeur
délivre alors une suite de caractère que nous appellerons 0 et 1 avec un débit défini par
une horloge de période T.

A chaque caractère est attribué un symbole et le signal numérique est une suite
discrète de symbole à la cadence de l’horloge bit. La mise sous forme numérique d’un
signal analogique se fait en trois opérations essentielles :
 L’échantillonnage : Opération qui consiste à subdiviser le signal en petits
échantillons de temps régulier ;
 La quantification : Opération qui consiste à associer à chaque échantillon une
valeur
 Le codage : on associe à chaque valeur un code.
Figure 7 : Etapes numérisation d’un signal analogique
· Modulateur
Il permet d’adapter le signal à transmettre au support de transmission.
Techniquement, le signal à transmettre ne peut se transmettre seul, il doit avoir pour
support, un signal porteur (porteuse) qui sera modulé par le signal à transmettre afin que
celui-ci occupe un espace fréquentiel réduit pour une bande donnée. La modulation a
pour effet de reporter le spectre du signal informatif au voisinage d’une fréquence f0
plus élevée située un domaine favorable à la propagation. Elle consistera à faire varier
l’un des paramètres de la porteuse f0 à savoir soit l’amplitude, soit la fréquence, soit la
phase.
.

Figure 6 : Modulation du signal.
Sur la figure 6 ci-contre, nous avons un signal analogique à transmettre, pour qu’il soit
transmis, il doit être adapté au canal de transmission d’où sa modulation.
· Emetteur
Dispositif qui permet de convertir le message à transmettre sous forme d’un signal
électrique modulé à la fréquence d’émission, puis amplifier en puissance avant d’etre
e mis sur l’antenne.
· Récepteur
Il reçoit des ondes électromagnétiques/électriques/lumineux, sélectionne et
reconstitue le signal modulé transmis par l'émetteur.
· Duplexeur ou filtre
Le filtre est un composant omniprésent et fait à base des condensateurs et des
bobines. Il a pour rôle d’extraire les signaux non désirés autrement, il sépare les signaux
utiles des autres.
· Antenne
C’est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou, de capter (récepteur), les
ondes électromagnétiques.
· Signal transmis
Pour chaque liaison hertzienne, on définit un couple de fréquences correspondant
aux deux sens de transmission. Pour des raisons de distance et de visibilité, le trajet
hertzien entre l'émetteur et le récepteur est souvent découpé en plusieurs tronçons,
appelés bonds, reliés par des stations relais.

Station
terminale
Station
terminale
Station
relais
Station
relais
R: rayon de
la terre
Bond
Bond
Bond
d
√
Figure 7 : schéma illustrant les stations relais et stations terminales (1)
 Pour les signaux PDH, on utilise une modulation à 4 ou 16 états (QPSK,
4QAM, 16QAM)
 Pour les signaux SDH, modulation à 64 ou 128 états (64QAM, 128QAM).
Le tableau suivant résume les largeurs de bande passante nécessaires en fonction des
débits rencontrés dans le hertzien et le type de modulation utilisée.
Norme PDH PDH PDH PDH SDH
Débit 2x2 Mbit/s 4x2 Mbit/s 8x2 Mbit/s 16x2 Mbit/s 155 Mbit/s
4 états 3,5 Mhz 7 MHz 14 MHz 28 MHz -
16 états 1,75MHz 3,5 Mhz 7 MHz 14 MHz -
64 états - - - - 56MHz
128 états - - - - 28MHz
Tableau 1 : Largeur de bande en fonction du débit et de la modulation utilisée [10]
4. Caractéristiques des faisceaux hertziens
Utilisation: Ce procédé permet de transmettre des signaux d'information
(téléphonie, télévision, etc.) d'un point à un autre du territoire: Liaison point à point.
Ils sont utilisés :
 En réseaux d’infrastructure
• Téléphonie,
• Diffusion d’émission de télévision
 En réseaux de desserte

• Liaisons BTS - BSC en GSM
• Boucle Locale Radio,
Ils sont aussi utilisés sur de :
 Grandes distances, environ 50 km en liaison directe (Infrastructure
téléphonique)
 Courtes distances (liaisons "à vue") :
• Infrastructure GSM
Débit théorique: Jusqu'à 155 Mbits/s.
Portée: A débit donné, la portée se réduit lorsque la fréquence du FH augmente. En
général, les bandes de fréquences de 23 et 38 GHz sont utilisées pour des liaisons
courtes distances (4 ou 5 km). Les bandes de fréquences de 4 et 13 GHz
permettent d'atteindre des portées de quelques dizaines de kilomètres, voire 50 km
en utilisant des antennes de grands diamètres. Mais pour le cas de l’opérateur
téléphonique Orange Cameroun, on utilise les bandes de fréquence de 15 GHz pour les
courtes distances (zones urbaines) et les fréquences de 8 GHz pour les grandes
distances (généralement pour les interurbaines).
Rôle : Ils permettent d’acheminer des voies téléphoniques, télégraphiques et des
données via l’interface air et sur des distances plus grandes et avec des délais de mise
à disposition beaucoup plus rapides que les câbles.
5. Mode de transmission
Les hiérarchies de données utilisées dans les liaisons par faisceau hertzien se
doivent d’être symétriques et doivent aussi garantir un aller/retour correct des
informations. De ce fait, on ne peut qu’utiliser des modes de transmission synchrones :
- à bas et moyen débit : PDH
- à haut débit : SDH
a. PDH (Plesiochronous Digital Hierachy)
Plésiochrone est un terme utilisé pour définir des systèmes communiquant à
l'aide de signaux d'horloge ayant une même fréquence nominale mais avec une certaine
tolérance spécifiée. Elle est utilisée dans les réseaux de télécommunications afin de

véhiculer les voies téléphoniques numérisées. Elle est basée sur le signal E1. Pour les
réseaux par faisceau hertzien, c’est la technologie le plus utilisé. Il fonctionne en mode
point to point. Ici, le transfert de données est basé sur un flux à 2 048 kbit/s. Pour la
transmission de la voix, ce flux est séparé en 30 canaux parole de 64 kbit/s et 2 canaux
de 64 kbit/s utilisés pour la signalisation et la synchronisation. Le débit exact des
données dans ce flux est contrôlé par une horloge dans l'équipement générant les
données. Le débit exact varie légèrement autour de 2 048 kbit/s.
Afin de constituer des systèmes de débit plus élevés, un multiplexage
temporel des trames MIC est effectué en multiplexant 4 affluents de niveau inférieur
dans un débit nominal. Dans le réseau actuel, la difficulté provient que les différentes
trames ne sont pas toujours synchronisées.
La technologie PDH permet que [6] :
 L’équipement se synchronise sur le signal reçu ;
 L’équipement émet sur sa propre horloge interne ;
 Le débit traverse le réseau via les trames E1.
Comme inconvénients de cette technologie, on peut citer
 La difficulté à synchroniser les équipements entre eux ;
 Aucune encapsulation de débits, les données sont brutes.
Les canaux E1 peuvent être multiplexés entre eux pour former des canaux à plus
hauts débits, etc. Le deuxième échelon de la hiérarchie numérique, est constitué de 4
signaux E1 et présente un débit de 8448 kbit/s permettant 120 voies téléphoniques.
(2048*4=8192)
Ci-dessous une représentation d’une chaîne de multiplexage de l’E1 à l’E4 [7] :
TN 1
30 telephones
channels
2 Mbit/s (E1)
TN 2
8 Mbit/s (E2)
140 Mbit/s (E4)
34 Mbit/s (E3)
TN 4
TN 3
Codage utilisé:
E1, E2, E3
E4
HDB3
CMI
Figure 7 : Chaîne de transmission PDH [7]

Cette figure illustre la chaine de multiplexage des canaux E1 afin d’obtenir des débits
plus élevés. Dans ce cas, nous avons :
· E1 = 2.048 Mbps (30 voies) ;
· E2 = 8.448 Mbps (120 voies) ;
· E3 = 34.368 Mbps (480 voies) ;
· E4 = 139.264 Mbps (1920 voies).
Cette technique présente toutefois un inconvénient : L’accès ou l’insertion d’une
information dans un canal E4 oblige à démultiplexer tous les débits (E3, E2) pour
accéder à un 64k spécifique, et se limite le plus souvent à 140Mbps ; D’où l’utilisation
du SDH.
b. SDH (Synchronous Digital Hierachy)
Cette hiérarchie numérique synchrone est basée sur un débit STM1. Elle se
distingue essentiellement de la hiérarchie plésiochrone par la présence d’horloge à tous
les niveaux du réseau. Elle peut transmettre des données de 2.048Mbps, c’est-à-dire les
débits PDH dont elle assure le relais. Ici, Les signaux sont encapsulés dans un
« container » et chaque container est associé à un surdébit. Ces deux données forment ce
qu’on appelle un container virtuel (VC). Les débits de base de la hiérarchie synchrone
sont 155.52Mbit/s, 4 fois 155.520Mbit/s (environ 620 Mbit/s) et 16 fois155.520Mbit/s
(soit environ 2.5Gbit/s) résumées dans le tableau ci-dessous comme suit :
Niveau SDH Débits en kbit/s Supports
STM – 1 155.520 FO, Coaxial
STM – 4 622,080 FO
STM – 16 2.488.320 FO
STM – 64 9.953.280 FO
Tableau 2 : Tableau récapitulatif des débits de la norme SDH [7]
Le passage de la trame de base à un débit supérieur s’effectue dans ce cas
par entrelacement d’octet et non bit à bit comme pour la hiérarchie plésiochrone. Un
des avantages est la visibilité directe des affluents dans la trame de base ce qui

simplifie les opérations d’insertion et d’extraction au niveau des divers équipements ;
elle permet en outre, de transmettre dans un multiplex synchrone des débits divers
(ATM, TVHD). Dans les réseaux SDH, les signaux PDH sont « mappés » (mis en
correspondance) dans les conteneurs ou affluents dits virtuels, avant d’être transportés
dans le cadre de la capacité utile SDH. Celle-ci doit être ensuite démappée en
signaux d’affluents PDH.
La SDH introduit de nouvelles possibilités dans les réseaux de transmission :
- Souplesse accrue par la possibilité d’extraire ou d’insérer directement un
signal.
- Possibilité d’évolution vers les hauts débits.
- La modularité des équipements SDH est plus adaptée aux progrès de la
technologie que les équipements PDH.
- Facilité de maintenance et d’exploitation.
6. Comment se propage les ondes
La base de l'étude des faisceaux hertziens est la propagation des ondes. Une onde
est un phénomène vibratoire dû à la propagation d'une perturbation, d'un ébranlement
ou d'un choc.
L'étude de la propagation des ondes consiste à déterminer la puissance reçue par
une antenne tout en connaissant la puissance rayonnée par une antenne émettrice, tout
en tenant compte des dispositions quelconques des deux antennes, des caractéristiques
du milieu de propagation et des obstacles possibles.
a. Propagation en espace libre
Le milieu de propagation de l’onde électromagnétique influe sur la qualité
de la liaison hertzienne. Si l’on n’y prend pas garde, ce milieu peut considérablement
détériorer ou même annuler la qualité d’une liaison hertzienne. L’espace compris entre
deux antennes est libre quand, il est totalement dégagé de tout obstacle matériel : la
propagation s’y fait sans aucune perturbation atmosphérique, environnementale ou
autre ; Les deux antennes étant considérées comme seules existantes dans l’atmosphère.
Ici, l’impact des obstacles environnants est négligeable et par conséquent, l'affaiblisse-
ment du signal est très proche de celui de l'espace libre.

b. Propagation en visibilité
Un bond en visibilité est un bond qui, malgré l’absence d’obstacle entre
deux antennes, se trouve influencé par les conditions atmosphériques et le
voisinage de la terre. La propagation d’une onde électromagnétique en visibilité directe
est tributaire :
- Des propriétés du milieu de propagation
- Des propriétés de la frontière du milieu de propagation
Pour ce type de propagation, il faut prendre en compte l’influence de
l’atmosphère et de la terre. La présence de la terre et de l'atmosphère apporte diverses
physiques : la réflexion (obéit à la loi de DESCARTES), la réfraction, la diffraction,
l'absorption que va subir le signal sur l'obstacle. Ces phénomènes peuvent perturber
notamment la propagation en espace libre dans certaines circonstances. Ils peuvent
également modifier profondément le champ calculé en espace libre. Pour déterminer
si la propagation se fait dans des conditions de propagation en visibilité ou non, il
convient de considérer les Ellipsoïdes de Fresnel [7].
En effet, l’ellipsoïde de Fresnel est un volume dans l’espace, permettant
d’évaluer l’atténuation apportée par un obstacle à la propagation des ondes radio. La
méthode de l’ellipsoïde permet de déterminer la région de l'espace où sera véhiculée
la plus grande partie de l'énergie du signal.
Le schéma et les équations ci-dessous, permettent de décrire et définir la
zone de Fresnel pour une liaison FH entre deux (02) points A et B :
Figure 8 : Ellipsoïde de Fresnel

Ce schéma illustre la région de l’espace où toute l’énergie rayonnée par une antenne
émettrice est transmise. Dans ce cas, r représente le rayon de l’ellipsoïde et
λ la longueur d’onde.
c. Propagation en non visibilité
Une liaison est considérée comme étant en non-visibilité lorsque le
premier Ellipsoïde de Fresnel n'est pas du tout dégagé. Ce cas se présente, lorsque
l'une des extrémités de la liaison est par-delà de l'horizon, de l'autre extrémité où les
liaisons sont réalisées avec des ondes décamétriques. Dans ce cas, le signal va
subir les phénomènes de réflexion, d'absorption, de diffraction sur l'obstacle.
Les ondes hertziennes étant très sensibles aux phénomènes naturels, nous
allons citer quelques facteurs influençant la propagation des ondes et des techniques
pour y remédier à cela.
7. Facteur influençant la propagation des ondes
L'une des méthodes de prévision les plus élaborées pour la conception de liaisons
hertziennes en vue directe est donnée par la recommandation UIT-R P.530-8 [4], qui
permet de prévoir les paramètres de propagation les plus importants. Au cours de sa
propagation, l’onde hertzienne subit principalement trois types d’atténuations:
 Celle correspondant à son rayonnement en espace libre, qui est fixe, et
toujours présente (de l'ordre de 140 dB en général), et de plus parfois accentuée par
la présence d'obstacles.
 Celle provenant ensuite des variations aléatoires des conditions
climatologiques: guidage, et précipitations (pertes possibles d’une trentaine de dB).
 Celles des phénomènes d’interférences, conséquences de la réflexion
principale, ou de multi-trajets (pertes possibles d’une trentaine de dB).
a. Réfraction atmosphérique
Il y a réfraction quand un rayon électromagnétique passe entre deux
milieux d’indice de réfraction différent. Ce changement de milieu entraine une
direction de l’onde électromagnétique. Pour une forte densité d’indice de

réfraction de l’air, le signal subi une atténuation considérable. La décroissance de
l’indice de réfraction avec l’altitude a pour conséquence de courber le faisceau en
direction du sol, ce qui adapte mieux la transmission à la courbure terrestre et
augmente la portée du faisceau.
b. Diffraction
Lorsqu'une onde radioélectrique rencontre un obstacle, elle est plus
ou moins bien réfléchie par celui-ci. L'onde totale est l'addition de l'onde directe avec
l'onde diffractée. Pour minimiser l'effet des diffractions, on évite d'avoir des obstacles
dans le premier ellipsoïde de Fresnel.
c. Réflexion
La réflexion est le phénomène produit lorsqu’une onde radioélectrique
rencontre un objet qui le force à changer de direction. Pour éviter ce phénomène, on
évite d'avoir une surface réfléchissante dans la première zone de Fresnel entourant le
point de réflexion.
d. Absorption
L'absorption due à l'oxygène et à la vapeur d'eau augmente avec la
fréquence. Pour les fréquences inférieures à 15 GHz, on peut la négliger. Au-delà de
20 GHz, l'absorption croît rapidement car la molécule d'eau a une raie de résonance à
22,23 GHz.
Les précipitations (pluie, neige, grêle) atténuent également l'onde par dispersion.
e. Guidage du faisceau hertzien et précipitations
Certaines caractéristiques du milieu propagateur sont « aléatoires ». Pour
celles-ci, on a recours à des statistiques climatologiques (par ex. la concentration
moyenne en vapeur d’eau).
- Atténuations dues aux hydrométéores
Pour les FH de fréquence supérieure à 7GHz, les précipitations entraînent des
pertes également considérables, d’autant plus que le taux de précipitation (en mm/h) et
la fréquence sont élevés. Les données de pluviométrie nécessaires à l'analyse de
propagation sont les répartitions d'intensité de précipitation sur une minute pour une

année moyenne. Les données dont nous disposons, à l'échelle de l'Europe, proviennent
de deux sources :
- Le rapport 563-1 (MOD F) du CCIR [1] qui délimite des zones hydrométéoro-
logiques pour lesquelles on donne la répartition des intensités de précipitation pour des
pourcentages du temps compris entre 1 et 0,001. Il est alors possible d'établir des
courbes d'affaiblissement de propagation pour chacune des zones couvrant l'Europe.
- Les cartes établies à l'Université de Bradford pour l'ESA [2] qui donnent les
contours de l'intensité des précipitations sur une minute pour différents pourcentages du
temps. Ces cartes qui couvrent l'Europe sont beaucoup plus précises que le découpage
en zones du CCIR.
Ci-dessous une table représentant l’intensité des précipitations dans une zone
selon l’ITU
Tableau 3 : Zones hydrométéorologiques des Intensités des chutes de pluie
dépassées (mm/h) [1]
Pour pallier au problème de phénomènes naturels cités plus hauts, des dispositifs
peuvent néanmoins être mis en place.
8. Dispositifs de contre-mesure des liaisons hertziennes
Des dispositifs permettent d'améliorer la disponibilité et la qualité des liaisons,
aussi bien vis-à-vis des aléas de propagation que de la fiabilité des équipements. Il est

par exemple possible de doubler la liaison mais il existe des moyens moins lourds et
moins coûteux.
1. Protection Hot Stand-By
Il est possible d'opter pour une configuration d'équipement dite de
« veille active » (Hot-stand-by), afin de pallier les éventuelles défaillances de matériels.
On peut également ajouter une "diversité" : il s'agit d'un deuxième canal distinct à la
liaison. A l’émission, en cas de défaillance de l’émetteur, on bascule automatiquement
sur un deuxième émetteur, de secours. Celui-ci est donc inactif la majeure partie du
temps. En réception, les deux récepteurs reçoivent. L’équipement choisit automatique-
ment la voie par laquelle le signal est le meilleur. En cas de panne, l’un des deux che-
mins reste toujours disponible, et permet le dépannage sans interruption de la liaison.
2. Diversité de fréquence et d’espace
La diversité consiste à multiplier les trajets entre deux points pour ren-
forcer la fiabilité de la transmission. En introduisant une diversité, on peut tirer parti des
phénomènes d’interférence évoqués plus tôt.
 Diversité d'espace :
Un des principaux problèmes déjà mentionnés concerne la présence d’un rayon
réfléchi en plus du rayon direct qui entraîne la formation d’interférences dans le plan
vertical des antennes de réception. La puissance mesurable présente donc des pics de
sur-champ et des creux de sous-champ suivant un axe vertical. L’idée est de placer une
deuxième antenne de réception distante de la première d’une demi-frange
d’interférence, ou d’un multiple impair de celles-ci, de manière à ce que les champs
principaux et de diversité soient corrélés en opposition. Le champ combiné permet ainsi
de s’affranchir très largement des instabilités du champ dues aux réflexions ou aux tra-
jets multiples. Les champs reçus sur chaque antenne sont séparément suivant les fluc-
tuations atmosphériques (K). Le champ combiné (maximum des deux) est lissé.
 Diversité de fréquence :
L’idée est semblable à celle de diversité d’espace. Il s’agit également de combi-
ner deux champs dont les déphasages sont complémentaires. On exploite cette fois-ci

les différences de propriétés de propagation des ondes de fréquences voisines. On émet
ainsi de façon redondante sur un deuxième couple de fréquences, préférentiellement sur
une polarisation croisée.
 Choix de la diversité
La diversité de fréquence présente l’avantage de ne nécessiter qu’une seule an-
tenne. De ce fait, les efforts sur les structures portantes deviennent moindres ; leur taille
aussi. En revanche, l’écart optimal en fréquence est fixe (quand les hauteurs d’antenne
sont connues). Cette exigence n’est pas toujours compatible avec les plans de fréquence
imposés par ailleurs. Elle présente également un rendement spectral faible. La diversité
d’espace nécessite deux antennes mais leur taille est souvent moindre. Par ailleurs, la
méthode présente l’avantage d’avoir une grande souplesse, et des performances généra-
lement supérieures.
Après une étude assez détaillé sur les faisceaux hertziens, leur rôle et les facteurs
pouvant influencés la propagation des ondes hertziennes, nous nous attarderons à la
suite de cette partie, sur les équipements utilisés en transmission par faisceau hertzien,
quels sont les paramètres qui permettent de dire si une liaison est faisable, tout ceci en
établissant un bilan de liaison radio et un profil de liaison.
III. Modèle de propagation
1. Rôle
Les modèles de propagation simulent la manière avec laquelle les ondes
radio se propagent dans l'environnement d'un point à l'autre. Afin de modéliser exacte-
ment le comportement des ondes radio, les caractéristiques de l'environnement telles
que la topologie du terrain (par exemple, colline ou appartement) doivent être prises en
considération. La couverture au sol telle que les bâtiments et les arbres doit également
être expliquée : Un modèle de propagation modélise la manière avec laquelle les ondes
radio réagissent aux changements d'altitude et au sursol (réflexion, diffraction, et
dispersion).
2. Type de modèle de propagation
Les paramètres des modèles de propagation dépendent :
- Du terrain,
- De la densité des arbres,

- De la hauteur de fixation d’antenne et largeur du faisceau,
- De la vitesse du vent, et de la saison (été ou hiver).
Les modèles de propagation varient selon que l’émetteur et le récepteur soient
ou non en ligne de vue ou en d’autres termes en environnement LOS ou NLOS (voir
liste des abréviations).
Dans notre cas de figure, nous avons choisi le modèle de FRIIS car c’est le
modèle de propagation le plus utilisé en environnement LOS.
a. Modèle de l’affaiblissement en espace libre (modèle de FRIIS) [19]
Le modèle de l’affaiblissement du parcours espace libre est habituellement le
point de référence auquel tous les modèles de propagation prennent origine, il est
employé pour déterminer l’affaiblissement de parcours en espace libre. Ce modèle se
base sur l’équation de FRIIS qui montre que la puissance reçue chute beaucoup et elle
est calculée comme étant la carré de la distance séparent émetteur et récepteur.
En environnement LOS ; le modèle Free Space ou modèle de FRIIS est spécifié.
L’équation suivante montre les pertes en fonction de la distance :
[19] (I.1)
Avec :
d : distance entre deux antennes dans l’espace libre (m) ;
λ : Longueur d’onde (m) ;
PL (d) : pertes en espace libre.
Ou encore
[19] (I. 2)
Avec :
d : distance en Km, fc : fréquence en MHz.
b. Modèle COST 231 Hata [19]
Ce modèle est utilisé pour les macros cellules. Il est essentiellement fait pour
les fréquences inférieures à 2 GHz.

c. Modèle d’Erceg [19]
En environnement NLOS, le modèle adéquat pour prédire ce qu’adviendra au
signal lors de sa transmission vers le récepteur est le modèle d’Erceg connu sous le nom
« SUI model ».
Le modèle d’Erceg est utilisé pour les zones urbaines, sous urbaines et
rurales. Il représente une modification du modèle de HATA-OKUMURA [19]. Ce
dernier est le modèle de perte de chemin le plus utilisé pour la prédiction de l’intensité
du signal et la simulation dans des environnements macros cellulaires.
IV. Equipements utilisés en transmission par faisceau hertzien
Pour mettre en place une liaison par faisceau hertzien, différents types
d’équipements sont utilisés : les équipements utilisés en Indoor et ceux utilisés en Out-
door. On parle d’équipement utilisé en InDoor tout équipement se trouvant à l’intérieur
d’un local et OutDoor tous ceux présents à l’extérieur c’est-à-dire à l’air libre.
1. Equipements utilisés en InDoor
a. Rack FH
Le rack est un châssis vertical en acier constitué des trous sur lequel on fixe
et installe d’autres équipements de transmission. Il vient en pièce détachée
et c’est nous qui l’assemblons afin qu’il soit tenu debout (verticalement).
Figure 9 : Schéma illustratif d’un rack FH

b. TRU (Top Rack Unit)
L'Unité Supérieure De Support (T.R.U.) rattaché au rack FH et positionné,
soit au top du rack, soit en dessous du rack est constitué d’un ensemble de dis-
joncteurs montés en série, qui permettront de connecter tous les équipements
installés sur le rack, et nécessitant de l’énergie. Le TRU est lui-même alimenté par
un courant continu en provenance du système d’alimentation, fonctionnant sur
batterie ou via un groupe électrogène.
Figure 10 : Schéma d’un TRU
c. Système d’alimentation
Les systèmes d’alimentations servent à alimenter les BTS, les antennes,
le TRU dans un réseau. Ainsi plusieurs sources d’alimentation peuvent être
utilisées : le courant en provenance du power supply (générateur électrique), les
batteries, les groupes électrogènes ou meme les panneaux solaires
d. Chassis MSS (Microwave Service Swicth)
C’est un support dans lequel se monte un ensemble de modules utilisés en
transmission. Il a pour rôle d’interconnecter ces modules entre eux, de gérer les
équipements et joue aussi le rôle de commutation. Il est disponible en deux
versions :
- MSS-8 composé de 8 slots dont les 2 premières sont dédiés aux
modules core et les 6 autres aux modules de transport.
- MSS-4 composé de 4 slots dont les 2 premières sont dédiés au module
core et les 2 autres au module transport.

A ces différents modules, s’ajoute les cartes de ventilation (FAN Module)
qui alimente le châssis.
Figure 11 : Schéma d’un Switch à 8 slots
Figure 12 : Schéma d’un Switch à 4 slots
e. Modules du MSS et leurs rôles
· Module Core-E
Les modules Core-E comprennent en général six interfaces utilisateur :
4 interfaces Ethernet et 2 interfaces optiques. Il existe deux types de
Core :
- Carte Core Main
C’est la carte principale et centrale de l’équipement. Elle comprend la
matrice de connexion transversale, qui met en œuvre tous les
cross-connexions entre les modules de transport, entre les ports
utilisateur Ethernet. La matrice joue le rôle de commutateur Ethernet.
- Carte Core Spare
C’est un module optionnel qui permet d’assurer la protection du trafic
agrégé et la protection plate-forme de contrôle

Figure 13 : Carte Core-E
· Module Transport
- Carte MOD300
Elle est utilisée pour interfacer avec une radio ODU300 connecté à
l’antenne.
- Carte MPT-MC/MPT-HC
Cette carte est utilisée pour interfacer avec une radio MPT-HC ou une
radio MPT-MC. L'interface de la MPT-HC est une interface de type
GbEth (électrique ou optique) avec un câble d'alimentation alors
celle de la MPT-MC est une interface GbEth standard
trique). Cette carte a pour rôle d’envoyer ou de recevoir des paquets
Ethernet vers ou depuis les modules Core-E.
- Carte PDH
Elle a pour rôle principal l’extraction (encapsulation) des trames TDM
(en trame Ethernet) en provenance (ou à destination) de la carte Core.
Ella a une capacité maximale de 32 E1.
- Carte STM-1
Elle comprend deux interfaces optiques pour les signaux de type
STM-1. Elle gère l'encapsulation ou la reconstruction de données
SDH et envoie ou reçoit des paquets Ethernet vers ou depuis les
modules de Core-E
f. Câble MIC
Le câble MIC est le support filaire de la liaison PCM (E1). Il est connecté
d'une part, au BSC et d'autre part, connecté à l'IDU et à la BTS en passant par le

DDF. Le câble MIC est formé de 48 fils conducteurs identifiés selon le plan de
repérage des couleurs et traits.
2. Equipements utilisés en OutDoor
a. Tours ou pylônes
Les tours utilisées ont une structure architecturale en acier. Elles sont
utilisées pour établir des liens Microwave. Elles permettent la transmission des
données grâce aux antennes installées sur elle.
b. ODU
L'ODU est l'équipement greffé derrière une antenne et qui a pour
fonction d'émettre ou de réceptionner le signal haute fréquence fournit par
l'IDU. Il définit la polarisation selon la position. L'ODU de par son nom indique
qu'il est placé à l'extérieur du SHELTER (maisonnette servant d'abri pour
les équipements du réseau GSM)
Il est utilisé pour la transmission de donnée à des fréquences comprises
entre 7 et 38 GHz. Il est physiquement constitué des sections suivantes :
· La section d'émission : elle permet le traitement du signal en fréquence
intermédiaire (FI) reçu de l'IDU, en respectant tout le processus de
traitement du signal. Il en ressort donc le signal émission FE que l'antenne
est chargée de transmettre.
· La section de réception : Le signal réception FR venant de l'antenne passe
par l'ODU qui effectue l'opération inverse. Il convertit le signal reçu en
signal intermédiaire (FI) et transmet ce signal à l'IDU.
· L'alarme et la section de contrôle : En effet les circuits de détection
d'alarme sont reliés au processeur de l'ODU .Celui-ci est donc chargé en cas
de détection d'erreurs, de les envoyer à l'IDU.
c. Câble IF ou câble coaxial
Il s'interface entre l'IDU et l'ODU. Il véhicule le signal de fréquence
intermédiaire issu du modem.
Tous les équipements utilisés en transmission par faisceau hertzien de l’installation
jusqu’à l’alimentation peuvent être représentés comme le montre la figure ci-dessous :

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