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Satellites______________________________________________________________________ 2002
LESCOP Yves [V3.1] - 1/8 - Post BTS R2i
TRANSMISSION PAR SATELLITES
1 HISTORIQUE
1957 : premier satellite.
1962 : premier satellite de télécommunication (Telstar1 d’ATT).
1965 : premier satellite géostationnaire (Early-Bird Intelsat1) (240 circuits).
1969 : Intelsat couvre le globe avec 4 satellites géostationnaires.
1977 : Création d’EUTELSAT.
1.1 Définitions
1.1.1 PIRE
PIRE (Puissance Isotrope Rayonnée Équivalente) aussi appelée EIRP (Equivalent
Isotropic Radiated Power) est la puissance qu’il faudrait fournir à une antenne
omnidirectionnelle de référence pour obtenir le même champ électromagnétique. La
PIRE est le produit de la puissance fournie par le gain de l’antenne (directionnelle).
1.1.2 Géostationnaire
Se dit de l’orbite particulière sur laquelle la vitesse angulaire du satellite est égale
à celle de la rotation de la terre. L’orbite géostationnaire est située dans le plan de
l’équateur à une altitude moyenne de 35800km, c’est au dessus des ceintures de « van
allen » (10000..14000km). Ces satellites peuvent alors couvrir un tiers de la surface de
la terre (sauf les pôles).
1.1.3 Antenne Cassegrain
Ce type d’antenne, dérivée du télescope du même nom, est très employée par les
stations terrestre.
Satellites______________________________________________________________________ 2002
LESCOP Yves [V3.1] - 2/8 - Post BTS R2i
1.1.4 Hypsogramme
Pour calculer les niveaux de puissance dans une liaison satellite, on utilise deux
formules fondamentales :
• L'affaiblissement en espace libre : A= 20 log 4*ππππ*L/λλλλ (avec λ=C/f)
• Le gain d'une antenne : g= 10 log r*(ππππ*d/λλλλ)
On peut alors tracer l’hypsogramme de la transmission et choisir judicieusement
les antennes terrestres (on peut remarquer que l’affaiblissement dépend de la fréquence).
1.2 Le programme TELECOM de la France
En plus de sa participation à INTELSAT, à INMARSAT et à EUTELSAT, la France
s'est doté en 1979 d'un système national de télécommunication spatiale : "TELECOM". Ceci
afin de garantir son indépendance et de répondre à une future demande de gros débits
ponctuels et disséminés. La France a obtenu auprès de l'ONU trois positions géostationnaires :
8° Ouest, 5° ouest et 3° est. Pour des raisons économiques et stratégiques, les satellites
cumuleront des missions civiles et militaires et assureront aussi les relations avec les DOM-
TOM.
Bande C (6-4GHz) pour DOM-TOM, Bande Ku (14-12GHz) pour audiovisuel et
entreprises, Bande X (8-7GHz) pour la DGA.
• TELECOM 1A le 4.8.84 vers 8° ouest, fin de vie en 92.
• TELECOM 2A fin 91 vers 3° Est puis 8° ouest à la place 1A…
Satellites______________________________________________________________________ 2002
LESCOP Yves [V3.1] - 3/8 - Post BTS R2i
1.3 Satellites INTELSAT
INTELSAT (INternational TELecommunication SATellite organisation), créé le
20/8/1964 par 11 pays (plus de 100 pays aujourd’hui) a construit un réseau transatlantique et
mondial composé de 13 satellites "INTELSAT V" comportant 32 répéteurs dans les bandes C
et Ku (50 000 circuits téléphoniques et 2 TV) et de nouveaux satellites "INTELSAT VI" avec
42 répéteurs (80 000 circuits téléphoniques et 3 TV).
1.4 Transmission de données
Exemple sur TELECOM 1
1.4.1 Trame A.M.R.T.
Les répéteurs du satellite autorisent une bande de 36 MHz de large. Afin de mieux
rentabiliser cette bande on a choisi le multiplexage des canaux A.M.R.T. (Accès
Multiple à Répartition dans le Temps), aussi appelé T.D.M. (Time Division Multiplex),
au lieu de la technique plus simple A.M.R.F. , ou FDM, (répartition en fréquence).
L'A.M.R.T. impose une parfaite synchronisation des émetteurs, ceux-ci sont donc
synchronisés par un centre commun qui tient compte des dérives des satellites, des
temps de propagations ...
Satellites______________________________________________________________________ 2002
LESCOP Yves [V3.1] - 4/8 - Post BTS R2i
Trame AMRT 20ms = 491520 bits
Paquet de
référence
principal
Paquet de
référence
auxiliaire
Paquet
bref
Paquet émis
par la station n
Paquet émis par
la station m
Disponible
Paquet émis par m
Temps
de garde
Récupération
de rythme
Mot unique Canaux de demande et de
données
Données brassées et émises par m
Canal de
demande
de m
Données de
m vers a
Données
de m vers i
Données de
m vers j
… Données de
m vers p
Données de
m vers q
La trame compte 494 520 bits en 20 mS (24,576 Mbit/s), le cycle de 64 trames
dure 1,28 S.
- Le paquet de référence principal contient les informations sur la
création/suppression des moments paquets dans la trame et des indications pour une
station donnée du moment ou elle peut émettre.
- Le paquet de référence auxiliaire est une copie du principal.
1.4.2 Structure du réseau
Les abonnés sont connectés par des liaisons filaires à des EGS ou EGSM, ceux-ci
sont reliés à un CRT par des liaisons à 72k..2Mbit/s. Le CRT dispose d’une antenne
assurant l’émission/réception vers le satellite (trame AMRT). Un centre de gestion
général unique synchronise le tout.
• CRT : Connexion au Réseau Terrestre, autocommutateur temporel assurant la
relation avec le satellite.
• EGSM : Equipement de Gestion, de Signalisation et de Multiplexage.
• EGS : Equipement de Gestion et de Signalisation.
1.4.3 Service TRANSDYN
Service de communications numériques dynamiques.
- Liaisons point à point ou multipoints.
- débits de 2400 bit/s à 2 Mbit/s.
- 3 modes d'établissement du circuit : Appel par appel (n° à 6 chiffres),
Réservation (préavis la veille), à temps partiel (même plage horaire chaque jour).
2 VSAT , Very Small Aperture Terminal
Pour diffuser des informations (bases de données, informations Internet,
visioconférence...) on peut utiliser actuellement les satellites de télédiffusion à la norme DVB
(Digital Video Broadcasting) économiques et fournissant un canal pouvant atteindre 6,5
Mbit/s. La seule difficulté reste le canal montant pour l’instant unique et qui nécessite alors en
cas de multipoints de ramener (liaison terrestre) les données ou demandes vers un centre
unique. Exemples : AFP, Renault (international + RDA..), RTL (unidirectionnel pour ses
réémetteurs FM) ...
Le VSAT permet des liaisons satellites bidirectionnelles (définit en France en avril
1991).
Satellites______________________________________________________________________ 2002
LESCOP Yves [V3.1] - 5/8 - Post BTS R2i
2.1 Principes généraux
2.1.1 Besoins :
Applications non satisfaites par un seul réseau terrestre,
Communications internationales de l'entreprise,
Nombre de sites récepteurs d'information important ...
2.1.2 Seuils :
plus de 1000 stations : propre station maîtresse,
moins de 1000 stations : station maîtresse de l'opérateur,
moins de 300 stations : VSAT peu compétitif.
2.1.3 Satellites utilisés :
Eutelsat (Europe + Afrique du nord)
Intelsat (USA, Afrique)
Telecom
Bande Ku (14..14,5 GHz montant, 12,5..12,75 GHz descendant)
Bande C aux USA (6-4 GHz).
1.2 Architecture décentralisée
Adapté aux petits réseaux. Maillage possible.
Station : Pas de station maîtresse mais station plus coûteuse (30..50 k€).
1.3 Architecture centralisée
Système éprouvé, GFA possible (groupe fermé d'abonnés).
1.1.1 HUB :
Station maîtresse, gère plusieurs groupe de réseaux (plusieurs entreprises),
coût 1 à 2 M€, antenne 7 à 8 m.
1.1.2 Station :
Micro-stations dépendantes, coût 6 à 10 k€.
1.1.3 TDM : Time Division Multiplex
Trame de la station maîtresse diffusée vers les micro-stations.
1.1.4 TDMA : TDM Acces channel
Multiplexage des émissions des stations vers la station maîtresse.
Satellites______________________________________________________________________ 2002
LESCOP Yves [V3.1] - 6/8 - Post BTS R2i
3 Boucles satellitaires
Plusieurs opérateurs offrent maintenant des liaisons permanentes entre sites via
satellites. Celles-ci sont en concurrence avec TRANSFIX essentiellement. Elles
permettent un accès IP comme une boucle locale.
« Tachyon », diffusé en France par Internext (www.internext.fr) propose des liens
dissymétriques : C1 lite pour 300€/mois (maximum 1Go par mois) ou 600€/mois pour
C1 sans limitation. Le coût de l’antenne étant de 4000€.
Satellites______________________________________________________________________ 2002
LESCOP Yves [V3.1] - 7/8 - Post BTS R2i
4 POSITIONNEMENT DES ANTENNES
La réception de l’émission d’un satellite en orbite haute ou de faible puissance nécessite
le positionnement précis de l’antenne de réception. La meilleure efficacité est obtenue pas des
antennes paraboloïdes. La plupart des satellites de transmissions de données ou de RDS
(Radiodiffusion Directe par Satellite) sont géostationnaires et par conséquent le
positionnement de l’antenne vers un satellite donné reste constant.
La détermination des angles (site et azimut), à partir de la position (latitude et longitude)
de la station et de celle du satellite, peut se faire par calcul ou par abaque.
1.1 Calcul de l’orientation
L’application de quelques règles de trigonométrie sphérique permettent de
calculer les angles de positionnement.
α = latitude de la station.
λ = différence de longitude entre la station et le satellite.
1.1.1 Angle de Site
L’angle de site θ, aussi appelé hauteur, peut être calculé par :
co s =θ α λ
r d
d
+
−
0
1 2 2
co s .co s
avec
r = rayon de la terre (6378 km)
d0 = altitude du satellite (35786 km si géostationnaire)
r+d0 = distance centre de la terre - satellite (42164 km si géostationnaire)
d = distance station - satellite calculé par la formule :
d2
= d02
+ 2 r ( r + d0 )(1 - cos α cos λ)
1.1.2 Azimut
L’azimut de l’antenne est l’angle qu’elle doit faire avec le sud, il peut être calculé par :
( )s in
s in
c o s c o s
A z =
−
λ
α λ1 2 2
1.2 Détermination par abaque
Satellites______________________________________________________________________ 2002
LESCOP Yves [V3.1] - 8/8 - Post BTS R2i
Cette abaque permet de déterminer, pour un satellite géostationnaire, l’angle de
site (hauteur) et l’azimut de l’antenne à partir de la latitude du lieu et de la différence de
longitude entre le satellite et le lieu.
1.3 Exemple
On désire pointer Eutelsat (hot bird) (13° Est) à Brest (longitude = 4°30’ Ouest
et latitude = 48°25’ Nord).
Par calcul :
α = 48,5°
λ = 13° + 4,5° = 17,5°
r = 6378 km, d0 = 35786 km, on calcule que d = 38452 km
d’où cos θ = 0,849 θθθθ = 31,8°
sin Az = 0,388 Az = 22,8° (vers l’Est).
Sur l’abaque :
latitude = 48,5 et différence = 17,5 donnent site ≈≈≈≈ 32° et azimut ≈≈≈≈ 23°

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Satellites

  • 1. Satellites______________________________________________________________________ 2002 LESCOP Yves [V3.1] - 1/8 - Post BTS R2i TRANSMISSION PAR SATELLITES 1 HISTORIQUE 1957 : premier satellite. 1962 : premier satellite de télécommunication (Telstar1 d’ATT). 1965 : premier satellite géostationnaire (Early-Bird Intelsat1) (240 circuits). 1969 : Intelsat couvre le globe avec 4 satellites géostationnaires. 1977 : Création d’EUTELSAT. 1.1 Définitions 1.1.1 PIRE PIRE (Puissance Isotrope Rayonnée Équivalente) aussi appelée EIRP (Equivalent Isotropic Radiated Power) est la puissance qu’il faudrait fournir à une antenne omnidirectionnelle de référence pour obtenir le même champ électromagnétique. La PIRE est le produit de la puissance fournie par le gain de l’antenne (directionnelle). 1.1.2 Géostationnaire Se dit de l’orbite particulière sur laquelle la vitesse angulaire du satellite est égale à celle de la rotation de la terre. L’orbite géostationnaire est située dans le plan de l’équateur à une altitude moyenne de 35800km, c’est au dessus des ceintures de « van allen » (10000..14000km). Ces satellites peuvent alors couvrir un tiers de la surface de la terre (sauf les pôles). 1.1.3 Antenne Cassegrain Ce type d’antenne, dérivée du télescope du même nom, est très employée par les stations terrestre.
  • 2. Satellites______________________________________________________________________ 2002 LESCOP Yves [V3.1] - 2/8 - Post BTS R2i 1.1.4 Hypsogramme Pour calculer les niveaux de puissance dans une liaison satellite, on utilise deux formules fondamentales : • L'affaiblissement en espace libre : A= 20 log 4*ππππ*L/λλλλ (avec λ=C/f) • Le gain d'une antenne : g= 10 log r*(ππππ*d/λλλλ) On peut alors tracer l’hypsogramme de la transmission et choisir judicieusement les antennes terrestres (on peut remarquer que l’affaiblissement dépend de la fréquence). 1.2 Le programme TELECOM de la France En plus de sa participation à INTELSAT, à INMARSAT et à EUTELSAT, la France s'est doté en 1979 d'un système national de télécommunication spatiale : "TELECOM". Ceci afin de garantir son indépendance et de répondre à une future demande de gros débits ponctuels et disséminés. La France a obtenu auprès de l'ONU trois positions géostationnaires : 8° Ouest, 5° ouest et 3° est. Pour des raisons économiques et stratégiques, les satellites cumuleront des missions civiles et militaires et assureront aussi les relations avec les DOM- TOM. Bande C (6-4GHz) pour DOM-TOM, Bande Ku (14-12GHz) pour audiovisuel et entreprises, Bande X (8-7GHz) pour la DGA. • TELECOM 1A le 4.8.84 vers 8° ouest, fin de vie en 92. • TELECOM 2A fin 91 vers 3° Est puis 8° ouest à la place 1A…
  • 3. Satellites______________________________________________________________________ 2002 LESCOP Yves [V3.1] - 3/8 - Post BTS R2i 1.3 Satellites INTELSAT INTELSAT (INternational TELecommunication SATellite organisation), créé le 20/8/1964 par 11 pays (plus de 100 pays aujourd’hui) a construit un réseau transatlantique et mondial composé de 13 satellites "INTELSAT V" comportant 32 répéteurs dans les bandes C et Ku (50 000 circuits téléphoniques et 2 TV) et de nouveaux satellites "INTELSAT VI" avec 42 répéteurs (80 000 circuits téléphoniques et 3 TV). 1.4 Transmission de données Exemple sur TELECOM 1 1.4.1 Trame A.M.R.T. Les répéteurs du satellite autorisent une bande de 36 MHz de large. Afin de mieux rentabiliser cette bande on a choisi le multiplexage des canaux A.M.R.T. (Accès Multiple à Répartition dans le Temps), aussi appelé T.D.M. (Time Division Multiplex), au lieu de la technique plus simple A.M.R.F. , ou FDM, (répartition en fréquence). L'A.M.R.T. impose une parfaite synchronisation des émetteurs, ceux-ci sont donc synchronisés par un centre commun qui tient compte des dérives des satellites, des temps de propagations ...
  • 4. Satellites______________________________________________________________________ 2002 LESCOP Yves [V3.1] - 4/8 - Post BTS R2i Trame AMRT 20ms = 491520 bits Paquet de référence principal Paquet de référence auxiliaire Paquet bref Paquet émis par la station n Paquet émis par la station m Disponible Paquet émis par m Temps de garde Récupération de rythme Mot unique Canaux de demande et de données Données brassées et émises par m Canal de demande de m Données de m vers a Données de m vers i Données de m vers j … Données de m vers p Données de m vers q La trame compte 494 520 bits en 20 mS (24,576 Mbit/s), le cycle de 64 trames dure 1,28 S. - Le paquet de référence principal contient les informations sur la création/suppression des moments paquets dans la trame et des indications pour une station donnée du moment ou elle peut émettre. - Le paquet de référence auxiliaire est une copie du principal. 1.4.2 Structure du réseau Les abonnés sont connectés par des liaisons filaires à des EGS ou EGSM, ceux-ci sont reliés à un CRT par des liaisons à 72k..2Mbit/s. Le CRT dispose d’une antenne assurant l’émission/réception vers le satellite (trame AMRT). Un centre de gestion général unique synchronise le tout. • CRT : Connexion au Réseau Terrestre, autocommutateur temporel assurant la relation avec le satellite. • EGSM : Equipement de Gestion, de Signalisation et de Multiplexage. • EGS : Equipement de Gestion et de Signalisation. 1.4.3 Service TRANSDYN Service de communications numériques dynamiques. - Liaisons point à point ou multipoints. - débits de 2400 bit/s à 2 Mbit/s. - 3 modes d'établissement du circuit : Appel par appel (n° à 6 chiffres), Réservation (préavis la veille), à temps partiel (même plage horaire chaque jour). 2 VSAT , Very Small Aperture Terminal Pour diffuser des informations (bases de données, informations Internet, visioconférence...) on peut utiliser actuellement les satellites de télédiffusion à la norme DVB (Digital Video Broadcasting) économiques et fournissant un canal pouvant atteindre 6,5 Mbit/s. La seule difficulté reste le canal montant pour l’instant unique et qui nécessite alors en cas de multipoints de ramener (liaison terrestre) les données ou demandes vers un centre unique. Exemples : AFP, Renault (international + RDA..), RTL (unidirectionnel pour ses réémetteurs FM) ... Le VSAT permet des liaisons satellites bidirectionnelles (définit en France en avril 1991).
  • 5. Satellites______________________________________________________________________ 2002 LESCOP Yves [V3.1] - 5/8 - Post BTS R2i 2.1 Principes généraux 2.1.1 Besoins : Applications non satisfaites par un seul réseau terrestre, Communications internationales de l'entreprise, Nombre de sites récepteurs d'information important ... 2.1.2 Seuils : plus de 1000 stations : propre station maîtresse, moins de 1000 stations : station maîtresse de l'opérateur, moins de 300 stations : VSAT peu compétitif. 2.1.3 Satellites utilisés : Eutelsat (Europe + Afrique du nord) Intelsat (USA, Afrique) Telecom Bande Ku (14..14,5 GHz montant, 12,5..12,75 GHz descendant) Bande C aux USA (6-4 GHz). 1.2 Architecture décentralisée Adapté aux petits réseaux. Maillage possible. Station : Pas de station maîtresse mais station plus coûteuse (30..50 k€). 1.3 Architecture centralisée Système éprouvé, GFA possible (groupe fermé d'abonnés). 1.1.1 HUB : Station maîtresse, gère plusieurs groupe de réseaux (plusieurs entreprises), coût 1 à 2 M€, antenne 7 à 8 m. 1.1.2 Station : Micro-stations dépendantes, coût 6 à 10 k€. 1.1.3 TDM : Time Division Multiplex Trame de la station maîtresse diffusée vers les micro-stations. 1.1.4 TDMA : TDM Acces channel Multiplexage des émissions des stations vers la station maîtresse.
  • 6. Satellites______________________________________________________________________ 2002 LESCOP Yves [V3.1] - 6/8 - Post BTS R2i 3 Boucles satellitaires Plusieurs opérateurs offrent maintenant des liaisons permanentes entre sites via satellites. Celles-ci sont en concurrence avec TRANSFIX essentiellement. Elles permettent un accès IP comme une boucle locale. « Tachyon », diffusé en France par Internext (www.internext.fr) propose des liens dissymétriques : C1 lite pour 300€/mois (maximum 1Go par mois) ou 600€/mois pour C1 sans limitation. Le coût de l’antenne étant de 4000€.
  • 7. Satellites______________________________________________________________________ 2002 LESCOP Yves [V3.1] - 7/8 - Post BTS R2i 4 POSITIONNEMENT DES ANTENNES La réception de l’émission d’un satellite en orbite haute ou de faible puissance nécessite le positionnement précis de l’antenne de réception. La meilleure efficacité est obtenue pas des antennes paraboloïdes. La plupart des satellites de transmissions de données ou de RDS (Radiodiffusion Directe par Satellite) sont géostationnaires et par conséquent le positionnement de l’antenne vers un satellite donné reste constant. La détermination des angles (site et azimut), à partir de la position (latitude et longitude) de la station et de celle du satellite, peut se faire par calcul ou par abaque. 1.1 Calcul de l’orientation L’application de quelques règles de trigonométrie sphérique permettent de calculer les angles de positionnement. α = latitude de la station. λ = différence de longitude entre la station et le satellite. 1.1.1 Angle de Site L’angle de site θ, aussi appelé hauteur, peut être calculé par : co s =θ α λ r d d + − 0 1 2 2 co s .co s avec r = rayon de la terre (6378 km) d0 = altitude du satellite (35786 km si géostationnaire) r+d0 = distance centre de la terre - satellite (42164 km si géostationnaire) d = distance station - satellite calculé par la formule : d2 = d02 + 2 r ( r + d0 )(1 - cos α cos λ) 1.1.2 Azimut L’azimut de l’antenne est l’angle qu’elle doit faire avec le sud, il peut être calculé par : ( )s in s in c o s c o s A z = − λ α λ1 2 2 1.2 Détermination par abaque
  • 8. Satellites______________________________________________________________________ 2002 LESCOP Yves [V3.1] - 8/8 - Post BTS R2i Cette abaque permet de déterminer, pour un satellite géostationnaire, l’angle de site (hauteur) et l’azimut de l’antenne à partir de la latitude du lieu et de la différence de longitude entre le satellite et le lieu. 1.3 Exemple On désire pointer Eutelsat (hot bird) (13° Est) à Brest (longitude = 4°30’ Ouest et latitude = 48°25’ Nord). Par calcul : α = 48,5° λ = 13° + 4,5° = 17,5° r = 6378 km, d0 = 35786 km, on calcule que d = 38452 km d’où cos θ = 0,849 θθθθ = 31,8° sin Az = 0,388 Az = 22,8° (vers l’Est). Sur l’abaque : latitude = 48,5 et différence = 17,5 donnent site ≈≈≈≈ 32° et azimut ≈≈≈≈ 23°