Les Télécommunications par satellites.pptx

Les Télécommunications par
satellites
Présenté par : Dr. -Ing. KENFACK Gutenbert

Evolution des systèmes mobiles

 C’est quoi un satellite?
-> Un satellite est un objet qui orbite autour
d'un autre objet
 Différents types de satellite :
-satellites scientifiques
-satellites météorologiques
-satellites de télécommunication
-satellites de navigation
-satellites militaires
1 INTRODUCTION AU SATELLITE

Station Spatiale Internationale (ISS) :
Station spatiale à caractère scientifique placée en orbite basse
(environ 370 km)
Occupée en permanence par des équipages internationaux
depuis sa construction démarrée en 1998 et achevée en 2011
(fin de mission en 2020).
Sa construction : NASA (USA), FKA (Russie), les agences
spatiale
européenne (ESA) et japonaise (JAXA).
le plus grand objet artificiel en orbite (420 tonnes, 110*74*30
m)
La station spatiale se déplace en orbite
à une vitesse de
27700Km/h (7.7Km/s) => 15 tour autour de la terre en 24h
1.1.1 Développement des Radiocommunications Mobiles
1. 1. Développement des Radiocommunications Mobiles et
Évolution des communications par satellite

Le télescope Spatial
Hubble:
Lancé en 1990
Orbite : Elliptique basse
Altitude : 590km
Période 97min

Objectif des télécommunications par satellite
L’utilisation des satellites sont l’aboutissement d’une
recherche
pour réaliser plusieurs objectifs :
Des portés plus grandes
Couverture de grande zone géographique
Broadcasting
Déploiement rapide des services
Offrir les services telecom dans des zones isolés
Offrir une grande capacité de trafic
Cout de communication indépendant de la distance
…

Exemple : Nortis
INWI : réseau de backhauling GSM
par satellite. Le réseau
démarre avec 22 sites BTS.
Meditel : pour la maintenance de leur ancienne et unique
liaison de transmission internationale à 34 Mb/s (VSAT),
entre Casablanca et Madrid
ONA : liaisons internationales d’interconnexion de leur
mines en Afrique au réseau téléphonique mondiale et
Backbone Internet.
B2B : Medi1, Georges Washington Academy, L’Economiste,
Hit Radio et Cap Radio…
Grand public : Internet par satellite à très haut débit en
bande KA, pour les particuliers et les entreprises. Internet à
partir de 8 Mbps et à partir de 390dh/mois.

Croissance 30x
en 5 ans!
1,000
2,000
3,000
4,000
5,000
6,000
Trafic mobile mondial de données
Poctets/Mois
7,000
Dongle/tablettes
Smartphones
portables
Smart phones et tablettes
2.5 milliard de connections en 2015
Images
70% du trafic mobile en 2015
0
2010 2011 2012 2013 2014
2015
Source: Bell Labs modeling and forecasts
Objectif des
élécommunications par
satellite

L’évolution: rendre la radio invisible … (et plus verte)
Sur une façade Sur un pylône Sur un lampadaire Dans un arrêt de bus

 Le Satellite est un répéteur à micro-ondes dans l'espace.
 Il y a environ 750 satellites dans l'espace, la plupart d'entre eux sont utilisés
pour les communications.
 Quelques avantages:
large couverture de la surface de la terre.
 retard de transmission d'environ 0,3 sec.
coût de transmission indépendante de la distance
Vue d’ensemble

: orbite
 LEO: Low Earth Orbit.
 MEO: orbite terrestre moyenne
 GEO: Géostationnaire orbite terrestre
Vue d’ensemble

: orbite
Vue d’ensemble

 A l'orbite géostationnaire le satellite couvre 42,2% de
la surface de la terre.
 Théoriquement 3 satellites geostaionary fournissent
100% de couverture de la terre
Vue d’ensemble

La Terre attire vers son centre tous les corps :
c’est la force de gravitation
Plus on lance vite, plus la pomme va loin !
Si on lance une pomme, elle retombe
car elle est attirée vers le bas
Kubik-Lebegue-Tello - 2010
Pourquoi un satellite tourne-t-il autour de la Terre
?
Vue d’ensemble

Pourquoi les satellites ne tombent- ils pas ?
■Gravitation : Lorsqu’on saute en l’air,
on est ramené au sol par une force qui nous
attire comme un aimant vers le centre de la
terre. C’est la gravité. Le satellite subit la
même loi pour empêcher qu'il ne retombe il
faut donc …
■Vitesse : … lui donner une vitesse
suffisante pour s’opposer à l’attraction
terrestre. Il est alors en orbite
Vue d’ensemble

Imaginons que le satellite soit
une grosse pomme : on doit le
lancer très vite pour qu’il ne
retombe pas !
La fusée permet de lancer le
satellite à grande vitesse, à la
bonne altitude
16
Vue d’ensemble

Vitesse trop petite Vitesse trop grande
Bonne vitesse
Parce que la fusée lui donne la bonne vitesse !
orbite : courbe décrite
par un satellite autour
de sa planète
Vue d’ensemble

1.1.2 L’Evolution des
Systèmes des
Télécommunications
Mobiles
1. 1. Développement des Radiocommunications Mobiles et
Évolution des communications par satellite

• Technologie relativement « ancienne »
• Technologie en pleine mutation
• Enjeu économique
• Enjeu social
1.1.2 L’Evolution des Systèmes des Télécommunications Mobiles

- La libéralisation du secteur de télécommunications
- Le progrès technologique
- L’amélioration globale du niveau de vie du consommateur
- L’activité économique en faveur du secteur tertiaire
- L’intérêt pour les pays développés
- L’intérêt pour les pays en voie de développement

- Les systèmes de radiocommunications professionnelles
(PMR, TETRA, Iden….)
- Les systèmes mobiles sans cordon (CT0, CT1, DECT, PABX
sans fil…)
- Les systèmes de radiomessagerie unilatérale
- Les systèmes cellulaires de première génération
- Les systèmes cellulaires de deuxième génération
- Les systèmes de transmission par satellite de la voix, des
données, de la localisation, et de la transmission de
données
- Les systèmes réservés à la transmission de données (à
couverture locale et à couverture étendue)
( analogique )
( numérique )
( transmission par satellite )

Cette augmentation est observée sur quatre niveaux :
- Au niveau spatial (couverture locale, régionale, nationale
et globale)
- Au niveau de la densité des abonnés
- Au niveau du volume de trafic par abonnés
- Au niveau des services offerts
L’augmentation de la mobilité dans les réseaux

GSM
Vers la quatrième génération
GPRS
EDGE
LTE
UMTS

• Le potentiel de couplage technologique de tous les
équipementiers
• Le soutien du secteur de la recherche et
développement
• Le besoin des utilisateurs en matière de diversification
de services
• Préfiguration des systèmes mobiles de la 4ème
génération : le DAWS (Digital Advanced Wireless
Service) qui offre des débits atteignant plus de 100
Mbits/s
Définition des systèmes de télécommunications mobiles de la 4ème
génération

Exemples de réseaux analogiques
C 450 MNT450 NMT900 T
ACS E-T
ACS AMPS
Pays Allemagne S
c andinav i S
c andinav i UK UK US
A
Organisme de standardisation
DBP T
elekom- - CRAG CRAG FCC
Année d'introduc tion 1985 1981 1986 1984 - 1983
UpLink (M Hz) 450.3-454.74 453-457.5 890-915 935-915 872-905 824-849
Dow nLink (M Hz) 461.3-465.74 463-467.5 935-960 935-960 917-950 869-894
Channel spac ing (KHz) 20 25 25 25 25 30
Duplex range (M Hz) 11 10 45 45 45 45
M éthode d'ac c ès FDM A FDM A FDM A FDM A FDM A FDM A
M odulation FS
K FFS
K FFS
K PS
K PS
K PS
K
Débits données 2.4 - - - - 2.4

Exemples de technologique numérique
GSM DCS1800 D-AMPS CDMA PDC
Pays Europe Europe US
A US
A, Korea Japon
Organisme de standardisation
ET
S
I ET
S
I T
IA 54 T
IA 95 M PT
Année d'introduc tion 1992 1993 1991 1995 -
UpLink (M Hz) 890-915 1710-1785 824-849 824-849 810-826
Dow nLink (M Hz) 935-960 1805-1855 869-849 869-894 940-956
Channel spac ing (kHz) 200 200 10 1230 25
Duplex Range (M Hz) 45 95 45 45 130
M éthode d'ac c ès FT
DM A FT
DM A FT
DM A CDM A FT
DM A
M odulation GM S
K GM S
K PI/ 4 PQJPS
K QPS
K/ DQPS
KPI/ 4 PQJPS
K
Débits données 9.6 9.6 8 ? 9.6-14.4

• Pour la transmission de la voix
– Thuraya, Iridium, Globalstar, Inmarsat…
• Pour la transmission de données
– Inmarsat,
• Pour la localisation
– Le système GPS
• Pour la transmission des messages courts
– Orbcomm
Exemples de système de transmission par satellite

LE SPECTRE A TRAVERS LE TEMPS
Spectre Radio
VLF LF MF HF VHF UHF SHF EHF ...
Temps
Temps
Coût d’accès au Spectre Radio
Logique Administrative Logique Technique Logique Business
La gestion du spectre à travers le temps
Temps

LE SPECTRE A TRAVERS LE TEMPS
Spectre non utilisé:
gaspillé
Logique Administrative Logique Technique Logique Business
La gestion du spectre à travers le temps Temps
Assurer les services de
base
Qui?
Où?
Quoi?
Spectre: Ressource
rare
Accommoder plus de
services dans moins de
spectre
Qui?
Où?
Quoi?
Quand?
Comment?
Spectre: Ressource de
valeur inestimable
Accommoder de nouveaux services
avec un minimum d’interférence et
pour la juste valeur (coût)
Qui?
Où?
Quoi?
Quand?
Comment?
Combien?
Paramètres
administratifs
Paramètres
techniques
Paramètres
économiques

L’espace est un enjeu de puissance et de
prestige !
#
En 60 ans :
Plus de 6000 satellites et sondes et vaisseaux habités lancés
12 pays ont lancé leurs propres satellites :
Russie, USA, France, Japon, Chine, Grande Bretagne, Europe,
Inde, Israël, Iran, Corée du Nord (déc 2012), Corée du Sud (janv.
2013)
3 pays ont lancé leurs propres spationautes : Russie, USA,
Chine
Applications :
-civiles
-militaires
-scientifiques

Quelques éléments historiques
4 octobre 1957
1er satellite artificiel
Sputnik I
Décembre 1958
1ère utilisation du satellite comme relais : vœux du
Président Eisenhower diffusés par SCORE (Signal
Communications Orbit Relay Equipment)
Sputnik I
#

1961
Création du CNES
1962
1ers satellites de communication Telstar avec panneaux solaires
et batteries ! Transmission TV en direct entre la France
(Pleumeur-Bodou) et les USA
Telstar
1963
1er satellite géostationnaire Syncom (Synchronous
Communication Satellite)
#
Antenne
cornet de
Pleumeur-
Bodou

1992
Intelsat VII : 3900 W – 3600 kg en orbite GEO
1995
Constellation GPS opérationnelle
1998
Iridium, 1ère constellation de téléphonie en orbite
basse
2010
Ka-Sat, satellite d’Eutelsat pour le haut-débit en
orbite GEO : 11 kW, 5800 kg au lancement
80 faisceaux, 70 Gbit/s soit 1 million de
connexions de type ADSL
#
Quelques éléments
historiques

2015
1ers satellites géostationnaires tout électriques
(Eutelsat 115 West B & ABS-3A) fabriqués
par Boeing. Mise à poste : 8 mois.
juin 2017
1er satellite géostationnaire tout électrique Airbus
DS: 3500 kg, 12 kW Eutelsat 172 B. Mise à
poste : 4 mois.
#

1.2. Les services par satellite
 Les services offerts par télécommunications par satellites sont dans une
période de changement.
 nouvelles possibilités:
Services personnel, multicast et mobiles
 Menace sur le service traditionnel par satellite fixe:
A cause de la FO qui offre de meilleurs débits

1.2.1. Télécoms par satellites : avantages
et inconvénients
Avantages
-Relais hertzien élevé diffusion sur des
zones étendues
-Relais hertzien adapté aux télécoms
mobiles
-Installation rapide des stations sol
-Installation indépendante des infrastructures
terrestres
-Flexibilité
-Permet la surveillance de tous les points du
globe
-Discret
-Peu vulnérable
#

1.2.1. Télécoms par satellites : avantages
et inconvénients
Inconvénients
-Trajectoire prédictible / changement d’orbite
possible mais coûteux
-Temps de propagation élevé :
1/8 s pour un satellite géostationnaire
-Forte atténuation du signal
- Si le HUB tombe en panne tout le réseau est
paralysée
- Le coût
Caractéristique de la liaison
-sans obstacles (montagnes, forêts, bâtiments)
entre le terminal et le satellite
-parfois la pluie interrompt la liaison
#

1.3. Les services entre points
Fixes (FSS)
 Les communications téléphoniques point à point
 La transmission directe de la télévision
 Le VSAT (Very Small Aperture Terminal) pour la voix et les données
 Les multiconférences point à point et point à multipoint.

Fixes (FSS)
1.3.1. Les services
 Communications large bande pour connecter les réseaux locaux, connecter
les ATM
 Satellite OBP (On board Processing) avec des capacités de routage et de
contrôle, commutateurs ATM

1.3.1. Les services
 Exemple: le service DTH TV (Direct To Home), le service Internet Direct

Fixes (FSS)
1.3.2. Les services de télévision et vidéo
La télévision par satellite consiste à émettre depuis un satellite en orbite
géostationnaire (à 35 850 km, qui se déplace à la même vitesse que la rotation
de la Terre, donc qui paraît « immobile » depuis le sol) des programmes de
radio et de télévision, analogiques et numériques, payants cryptés ou gratuits.

Il ya plusieurs types types de service:
 Le service Point à point d’un évènement télévisé au studio central et
transmission entre deux studio
 Diffusion point-multipoint de programmes TV
 tra,nsmission directe point à multipoint de la TV ( DTH).
La transmission vidéo par satellite est la première application des
satellites de télécommunications.

1.3. Les services entre points Fixes (FSS)
1.3.2. Les services de télévision et vidéo La transmission vidéo par satellite
est la première application des satellites de télécommunications. Elle est
estimée à 60% de la capacité du secteur spatial.
 La transmission peut être faite en utilisant les normes vidéo analogiques
(PAL, SECAM, NTSC) ou les normes vidéo numérique.

1.3.3. Transmission de la voix
Très utile là où il n’ya pas d’infrastructure de réseau
terrestre
On peut distinguer:
 les systèmes de téléphonie fixe par satellite (les appels
internationaux par exemple). Il est de plus en plus
remplacé par le câble sous marin.

les systèmes de téléphonie mobile par satellite: deux
familles existent:
 Les systèmes de téléphonie mobile par satellite
géostationnaire
 les systèmes de téléphonie mobile par satellites
MEO et LEO

 Les systèmes de téléphonie mobile par satellite
géostationnaire :
Inmarsat: il a été le premier système de
communications mobiles par satellites d'abord pour la
desserte en mer puis en avion et en terrestre.

 Les systèmes de téléphonie mobile par satellite
géostationnaire :
Thuraya: il offre un service de téléphonie mobile sur
l'Asie centrale, le Moyen Orient, l'Afrique centrale et
l'Europe. Ce système a la paricularité d'offrir de la
téléphonie mobile au moyen d'un satellite
Géostationnaire

 les systèmes de téléphonie mobile par
satellites LEO
 Iridium : il n'a pas connu le succès commercial
escompté et le service a été arrêté peu de temps
après la mise en service.
 Globalstar: il connaît aussi quelques difficultés
commerciales.
Ces deux systèmes sont à couverture mondiale ou quasi
mondiale.

1.3.4. Transmission de données
La transmission de données constitue la troisième
grande application des satellites de télécommunication.
 Les réseaux d'entreprise VSAT apparus depuis
1980
 La radiomessagerie:
La radiomessagerie par satellites est un service offert
sur plusieurs satellites GEO comme Inmarsat-C et D,
OmniTracs ou encore EutelTracs. Elle existe aussi sur
des constellations en orbite basse telle OrbComm.

1.3. Les services entre points Fixes (FSS
1.3.4. Transmission de données
 L'Internet par satellite:
C’est un sujet très important actuellement et le
satellite fait partie des solutions d'accès local au
même titre que le LMDS, l'ADSL, les solutions câblés
ou d'autres technologies

1.4. Services mobiles par satellite
(SMS)
 Ces services sont très importants surtout en cas de cas
d’une catastrophe quelconque

#
1.4. Services mobiles par satellite (SMS)
La communication est un sujet à caractère très général. Elle
est constituée par une multiplicité de comportements, de
processus et de technologies grâce auxquels une
signification est transmise ou extraite à partir d'une
information.
.

#
(SMS)
On utilise ce terme pour spécifier des activités variées, par
exemple:
la conversation entre deux personnes;
l'échange de données entre des ordinateurs;
le comportement amoureux des oiseaux;
l'impact émotionnel d'une oeuvre d'art;
le cheminement d'une rumeur dans une société;
le fonctionnement du réseau de sous-systèmes nerveux et
métaboliques qui constituent le système immunitaire de
l'organisme.

1.4.1. Satellite transparent
• En général, le satellite agit (presque) comme un
miroir (on dit que c’est un transpondeur, ou répéteur
transparent)
• En fait, dans ce cas, le satellite:
■ amplifie le signal
■ le transpose dans une autre gamme de fréquences
®car sinon, le signal fort émis sur downlink
brouillerait le signal faible reçu sur uplink

1.4.2.Satellite régénératif
• Les satellites de nouvelle génération sont régénératifs (ou
OBP= On Board Processing); le satellite NG:
■ démodule le signal uplink (permet de faire de la correction
d’erreurs)
■ remodule le signal downlink
■ amplifie le signal
■ le transpose dans une autre gamme de fréquences

La Fig.2.1. Les différentes parties du système de télécommunications de base.
#
(SMS)

La source du signal à transmettre peut être la voix humaine, la
cellule photoélectrique d'un télécopieur, le clavier d'un
ordinateur, un détecteur dans une mesure physique
(anémomètre ou mesureur de température), etc.
Le convertisseur transforme le signal physique généré en un
signal électrique, car les systèmes de télécommunication
transmettent exclusivement des signaux électro-
magnétiques.
Le système électronique intermédiaire modifie le signal
électrique fourni par les étages précédents, pour l'adapter à
la transmission dans le milieu extérieur, qui peut être une
#

La longueur du canal de transmission peut être égale à la
longueur de la paire de conducteurs ou de la fibre optique,
ou à la distance entre deux antennes (une antenne
d'émission à une extrémité et une antenne de réception à
l'autre extrémité).
le système électronique intermédiaire convertit le signal reçu
en un signal électrique adéquat qui pourra être utilisé par le
dispositif suivant.
Ce dispositif transforme le signal électrique fourni par les
étages précédents en un signal physique: pression sonore,
#

Elément ou dispositif qui reçoit l'information émise: être humain,
papier sur lequel s'imprime le message, mémoire d'ordinateur
ou écran vidéo.
D'autres signaux générés par les dispositifs électroniques ou
par le milieu de transmission sont contenus dans l'information
qu'il s'agit de transmettre. On leur donne le nom générique de
bruit. Le bruit représente par conséquent toute l'information non
désirée qui est mélangée à l'information utile, et qui perturbe la
#

#
Les étages ou dispositifs décrits plus haut ont été étudiés de
façon approfondie par les ingénieurs et les savants, le but étant
d'obtenir la transmission optimale: transport de l'information
d'origine depuis la source jusqu'à la destination visée, avec le
moins possible de distorsion et au moindre coût. La distorsion en
question peut être causée par des modifications produites dans
le signal, ou du fait de la présence de bruit.
Si l'information est transmise par des ondes électromagnétiques,
comme c'est le cas pour des signaux transmis entre deux
antennes, on a affaire à une radiocommunication.

#
Le milieu physique présent entre des antennes influe sur le
mode de transmission de l'information entre ces antennes. Par
exemple, si les deux antennes sont placées sur la surface
terrestre, les caractéristiques physiques du sol et de
l'atmosphère, y compris les phénomènes météorologiques,
exercent des effets perceptibles sur la propagation des ondes
électromagnétiques. Par ailleurs, le Soleil est une étoile brillante,
il rayonne par conséquent des ondes électromagnétiques. C'est
donc une source de particules ionisées qui se propagent jusqu'à
la Terre et donnent naissance à un milieu ionisé formé de

#
Ce milieu influe également sur la propagation des ondes
électromagnétiques. Tous ces phénomènes sont étudiés de
façon approfondie.
Nécessité de la visibilité directe
Pour augmenter la longueur du trajet, on peut surélever les
antennes, mais seulement dans la mesure où le coût ne devient
pas prohibitif.
Solution s satellitaire

Les satellites étant placés à grande altitude au-dessus de la
surface terrestre, ils ont une vaste zone de couverture, pour
le plus grand bien des régions rurales et des pays très
étendus.
Le Tableau 2.1 donne les valeurs de la distance couverte
entre deux points de la surface terrestre en fonction de
l'altitude d'une antenne de satellite.
(La Fig. 2.2 montre les paramètres qui ont servi à établir le
Tableau 2.1) #

#

TABLEAU 2 . 1 Relation entre l'altitude d'une antenne et la distance
couverte entre deux points de la surface terrestre
Altitude de
h(km)
Angle (degrés) Distance d(km)
10 (1) 3,313 368,4
30 (2) 5,549 617,1
150 (3) 12,312 136,2
780 (4) 27,008 3 003,6
2 000 (4)
40,438
4 497,1
10 000 (5)
67,095 7 461,7
35 600 (6)
81,268 9 037,8

L’horizon est une ligne circulaire où la terre et le ciel semblent se
rejoindre et qui limite le champ visuel d'une personne en un lieu ne
présentant pas d'obstacle à la vue
(1)Altitude d'un vol international.
(2)Altitude d'un ballon stratosphérique.
(3)Altitude d'un satellite du service d'amateur ou
d'un satellite du service de recherche spatiale.
(4)Altitude de systèmes à satellites commerciaux
types (systèmes à satellites LEO).
(5)Altitude de systèmes à satellites commerciaux
types (systèmes à satellites MEO).
(6)Altitude d'un système à satellites OSG.

#
Pour chaque valeur de l'altitude d'un objet évoluant sur une
orbite terrestre, on a une valeur de la période de rotation qui a
pour expression (voir la Fig.2. 3):
T 165,87 10–6 a3/2
où:
T : période orbitale (min)
a : demi-grand axe de l'ellipse (km).

RT
PC
Fig.2 :4 : Liaisons de connexion/de
service associées: liaison par
satellite dans le SMS
4
5

Fig: Structure du réseau

La procédure suivante est appliquée pour la commande
d'assignation des canaux dans ce réseau.
a) Appel émanant de la station mobile
Etape 1: Une STN envoie un message de demande par
l'intermédiaire du canal demande en mode d'accès aléatoire. Si
la transmission du message n'aboutit pas, elle est répétée.
48
assignation des canaux dans un réseau

Etape 2: Si le message de demande est bien reçu par la STC,
sans collisions, cette station envoie à la SCR un message de
demande d'assignation de canal. La SCR (station
coordonnatrice de réseau ) recherche un canal satellite
disponible entre la STN (station terrienne de navire )
demanderesse et une STC de destination. Lorsque ce canal
est trouvé, la SCR transmet un message d'assignation à la STN
et à la STC de destination. 48

Etape 3: Une fois que le message d'assignation a été reçu par
la STN et la STC, une liaison par satellite est établie entre ces
stations.
Etape 4: Lorsque la communication est terminée, la STC en fait
part à la SCR, qui annule l'assignation du canal.
48

La Fig. 2.6 représente cette séquence d'assignation
de canal.
MRT SCPC: Porteuse SCPC
FIGURE 1.6 : Procédure d'établissement d'appel dans le cas d'un
appel émanant de la station mobile
49
1.4.
Services
mobiles
par
satellite
(SMS)

b) Appel destiné à la station mobile
Etape 1: Lorsqu'une STC reçoit un appel en provenance d'un
réseau de Terre, elle demande à la SCR d'envoyer un
message d'annonce d'appel à la STN appelée.
Etape 2: La SCR envoie un message d'annonce d'appel à
toutes les STN se trouvant dans la région océanique
concernée, et attend la réponse de la STN appelée.
Etape 3: Après avoir reçu cette réponse, la SCR envoie un
message assignation à la STC et à la STN de destination.
49

51
Gestion de la ressource satellite dans le SMS type
non OSG
la demande totale de trafic que chaque faisceau ponctuel de
satellite doit prendre en charge varie dynamiquement en
fonction de l'emplacement de la zone de couverture du
faisceau et en fonction de l'heure locale.
une fonction de gestion est indispensable dans les
systèmes du SMS type non OSG pour attribuer
dynamiquement la largeur de bande nécessaire pour
chaque faisceau, afin que le trafic demandé puisse être
acheminé convenablement.

51
Gestion de la ressource satellite dans le SMS type
non OSG
La fonction de gestion de la ressource satellite doit satisfaire
aux exigences suivantes:
• Chaque faisceau ponctuel reçoit une largeur de bande
suffisante pour acheminer le trafic demandé.
• Une fréquence porteuse est affectée à chaque faisceau afin
que les conditions de réutilisation des fréquences soient
satisfaites. Le but est de respecter les critères requis pour
éviter des brouillages inutiles dans le même canal.
La puissance du répéteur du satellite doit être fournie à
chaque faisceau ponctuel, pour permettre la transmission
dans la largeur de bande attribuée.

51
1.4.4.1. Commande d'assignation des canaux pour le SMS
type non OSG
Dans un système du SMS non OSG, une STP effectue la
commande d'assignation des canaux pour une capacité
donnée du répéteur du satellite (réserve de canaux) à l'usage
de chaque faisceau ponctuel. A l'intérieur de cette capacité, la
STP effectue la commande d'assignation des canaux pour les
demandes d'appel. S'il existe une multiplicité de passerelles
dans la zone de couverture du satellite, il faut prévoir un
mécanisme pour le partage de la réserve de canaux

51
type non OSG
Dans un système du SMS type non OSG fonctionnant selon
une extension de la technologie GSM, on applique
généralement la procédure suivante pour l'assignation des
canaux:
a) Appel émanant de la station mobile
Etape 1: La STP émet un message du canal de commande de
diffusion (BCCH, broadcast channel) à destination d'un
faisceau ponctuel responsable.
Etape 2: Un terminal mobile reçoit le message BCCH et

51
type non OSG
. Etape 3: Un terminal mobile émet un message de demande
de canal par l'intermédiaire d'un RACH défini sur la base du
système ALOHA à segmentation temporelle.
Etape 4: Si le message de demande est bien reçu, sans
collisions, par la station terrienne passerelle, celle-ci attribue un
canal de liaison par satellite, par l'intermédiaire de l'AGCH
(Access Grant Control Channe) là condition qu'un canal par
satellite soit disponible. Sinon, le terminal mobile répète
l'Etape 3.
Etape 5: Sur la base du message AGCH, une liaison par

52
b)Appel destiné à la station mobile
Etape 1: La STP émet un message BCCH à destination d'un
faisceau ponctuel responsable.
Etape 2: Un terminal mobile reçoit le message BCCH et effectue
la synchronisation et la commande dans le réseau.
Etape 3: S'il y a un appel entrant en provenance d'un réseau de
Terre, la STP émet un message d'assignation de canal
à l'intention d'un terminal mobile de destination, par
l'intermédiaire d'un AGCH, à condition qu'un canal par
satellite soit disponible.
Etape 4: Sur la base du message AGCH, une liaison par satellite
est établie entre le terminal mobile et la STP.

52
c)Diversité et transfert des satellites
Les satellites d'un SMS type non OSG fonctionnent de façon
extrêmement dynamique lorsque ces satellites et les
terminaux mobiles se déplacent continuellement.
En raison du mouvement des satellites, il n'est pas toujours
facile de réaliser les conditions de visibilité directe d'un
satellite à partir d'un terminal mobile, même si le mobile ne se

52
c)Diversité et transfert des satellites
En particulier, on a souvent des phénomènes de blocage et
d'occultation dans les zones urbaines, principalement à cause
de la présence de bâtiments élevés.
Dans une situation de ce genre, on peut remédier de façon
fiable à ces inconvénients en appliquant la technique de
diversité de satellite, qui améliore la disponibilité en maintenant
une liaison par satellite à l'aide de deux satellites visibles.
Pour permettre l'application de cette technique, la commande
d'assignation des canaux doit mettre en oeuvre une fonction
d'établissement de liaisons par satellite vers les deux satellites
visibles.

52
d)Le transfert est une autre fonction de commande
importante:
une liaison par satellite peut être attribuée lorsque la
couverture d'un terminal mobile passe d'un faisceau
ponctuel à un autre ou d'un satellite à un autre. Cette
commande repose en général sur la procédure suivante.
Etape 1: Un terminal mobile surveille constamment l'intensité
des signaux reçus en provenance du satellite. Si cette
intensité tombe en dessous d'un seuil, le terminal envoie à la
station passerelle une demande de transfert, par
l'intermédiaire d'un canal de signalisation spécifique.

52
d)Le transfert est une autre fonction de commande
importante:
Etape 2: Lorsqu'elle reçoit la demande de transfert, la STP se
met à la recherche d'un nouveau canal satellite disponible
dans un faisceau ponctuel adjacent capable de prendre en
charge le trafic à transférer. Elle assigne ensuite le nouveau
canal au terminal mobile qui a demandé le transfert.

52
c)Assignation des canaux et mesures antibrouillage
Système d'assignation dynamique des canaux en fonction
de l'activité observée (DCAA, dynamic channel activity
assignment system).
Dans le cas des systèmes mini LEO, le processus
d'assignation des canaux est le même que celui décrit dans
la section précédente pour les systèmes super LEO, avec
cette différence que le processus se déroule dans le satellite
et non dans la STP.
Cela est possible parce que les messages de données
transportés par les mini LEO sont relativement courts; par

89
La bande 148-149,9 MHz employée par les systèmes mini
LEO est aussi largement utilisée par des systèmes de
Terre. Pour trouver des canaux utilisables, un système mini
LEO doit explorer et identifier, dans cette bande, des
canaux qui ne sont pas activement utilisés à cet instant.
Dans le système ORBCOMM, il existe un système
d'assignation dynamique des canaux en fonction de
l'activité observée (DCAAS) qui identifie les canaux
utilisables et les met à disposition pour les transmissions
des STM.

90
On a là une forme de mise en oeuvre de ce qui est peut-
être la plus ancienne technique d'antibrouillage dans les
radiocommunications: «écouter» avant d'«émettre», pour
s'assurer que le canal est libre. Ici, la différence réside
dans le fait que c'est le satellite qui écoute avant
d'autoriser une STM à émettre.
Le DCAAS se compose d'un récepteur et d'une unité de
traitement sur chaque satellite. Le système DCAAS
effectue les opérations suivantes:
exploration de la bande attribuée aux liaisons montantes
du STM pour rechercher des transmissions de services
de Terre, par intervalles de 2,5 kHz;

91
 identification des canaux non utilisés et assignations de
ces canaux aux STM pour transmission sur les liaisons
montantes.
Le but est d'éviter les brouillages avec les récepteurs de
Terre, brouillages qui empêcheraient les émissions des
STM dans des canaux actifs du service mobile. Pour plus
de renseignements sur le système DCAAS, on se
reportera à la Recommandation UIT-R M.1039.

92
Dans les systèmes du SMS (OSG ou non OSG/super LEO ou
MEO), les liaisons par satellite sont généralement établies
avec accès aléatoire. La transmission du message de
signalisation (par exemple, une demande d'établissement
d'une communication avec un numéro téléphonique d'un
service terrestre – demande émanant du terminal mobile et
destinée à la passerelle, ou demande d'assignation de
fréquence pour permettre au terminal d'établir une
communication – demande émanant de la passerelle et
destinée au terminal mobile) ne s'effectue qu'après
l'établissement de la liaison par satellite.
1.5. Signalisation

93
En général, l'information de signalisation est échangée, entre
une STM et une STP, par l'intermédiaire d'un canal de
signalisation dans la bande, sur la liaison par satellite établie.
Les terminaux mobiles utilisés de nos jours sont évidemment
beaucoup moins encombrants que la parabole de 9,1 m du
Kingsport. Les dimensions peuvent aller de 0,9 m pour les
paraboles stabilisées qui équipent les terminaux Inmarsat-A jusqu'à
des téléphones portables guère plus encombrants que des
téléphones cellulaires de type courant, comme ceux utilisés dans le
système SMS super LEO de Globalstar.
1.5. Signalisation

94
En général, les «satellites à défilement» utilisés dans les réseaux du
type non OSG du SMS desservent des antennes à faible gain, quasi
équidirectives, incorporées à des terminaux portables à peine plus
grands que des téléphones cellulaires classiques. Dans la généralité
des cas, les systèmes OSG peuvent profiter d'une directivité
d'antenne un peu plus grande, lorsque la direction du satellite est
connue et/ou lorsque la plate-forme mobile peut utiliser un système
de poursuite qui cale le pointage d'une antenne à gain élevé sur le
faisceau principal du satellite. Il existe cependant des terminaux
OSG plus simples et moins coûteux
1.5. Signalisation

95
L'aspect extérieur des STM peut varier considérablement
selon la nature des éléments qui constituent les sous-
systèmes utilisés. L'aspect est lié à des facteurs tels que :
 utilisation du terminal pour les services terrestre, maritime
ou aéronautique;
type de communications à établir ;
bande de fréquences de fonctionnement ;
architecture du système à satellites ;
caractéristiques souhaitées des antennes.
C'est la combinaison de ces facteurs qui explique la grande
diversité d'aspect des STM.
En revanche, les caractériques générales sont les mêmes
pour toutes les STM. Les principaux sous- systèmes de ces
stations et leurs fonctions spécifiques se répartissent comme
1.6. Caractéristiques générales des STM

96
a)Le sous-système d'antenne
Ce sous-système se compose de l'antenne proprement dite,
de :
sa monture
son dispositif de pointage de l'antenne.
Le type d'antenne convenant le mieux à une application
donnée peut varier: le choix peut aller d'une grande antenne à
commande électrique (réflecteur parabolique ou réseau à
commande de phase) jusqu'à une petite antenne telle qu'un
doublet demi-onde, en passant par une antenne à gain
moyen, par exemple une hélice.

97
Le choix de l'antenne est le résultat d'un compromis entre les
exigences relatives au système (efficacité d'utilisation du
secteur spatial) et les exigences de l'usager (équipement
compact). On a intérêt à utiliser une antenne à gain élevé, car
on bénéficie alors d'une p.i.r.e. accrue, d'une plus grande
sensibilité à la réception et d'une meilleure réduction du
brouillage. Mais une telle antenne présente aussi
l'inconvénient d'augmenter le prix et de réduire la portabilité du
terminal.
Une antenne à faible gain est plus économique, a une structure
plus simple et peut fonctionner sans pointage du faisceau.
Mais, en contrepartie, elle a besoin d'une p.i.r.e. plus forte sur
la liaison descendante (la p.i.r.e. est une des caractéristiques
les plus coûteuses d'un système du SMS) pour fournir un débit

98
Le choix d'un type d'antenne est encore influencé par un autre
facteur :
• la question de savoir s'il faut prévoir la poursuite des
satellites du SMS. La réponse à cette question ne dépend
pas seulement du terminal (est-il en mouvement, ou non, à
l'instant d'utilisation?) mais aussi du ou des satellites à
poursuivre (est-il [sont-ils] en mouvement par rapport au
terminal?). Les interactions entre ces deux mouvements
peuvent entraîner des conditions de poursuite complexes.
Pour cette raison, les terminaux du SMS type non OSG sont
le plus souvent équipés seulement d'antennes
équidirectives.

99
•Les valeurs types du gain d'antenne dans le SMS:
entre 0 dBi et 21 dBi (réflecteurs de 85 cm de
diamètre).
•rapport gain du récepteur/température de bruit (G/T),
entre 26 dB(K–1) et 4 dB(K–1).
Dans les communications bidirectionnelles, l'antenne remplit
généralement les fonctions d'émission et de réception. Ces
fonctions utilisent le plus souvent des fréquences différentes
(duplex à répartition en fréquence), un duplexeur étant utilisé
pour combiner les deux chaînes dans la même alimentation
d'antenne. Une autre solution consiste à utiliser un duplex à
répartition dans le temps, dans le cas où des créneaux
temporels différents sont attribués aux deux sens de

10
0
Par ailleurs, compte tenu des forts effets de dépolarisation
rencontrés dans les communications du SMS, on a rarement
recours à la discrimination de polarisation sur la liaison de
communication entre le satellite et le terminal mobile.
b)La chaîne d'émission
Cette chaîne recouvre le trajet du signal émis et comprend
les éléments suivants:
amplificateurs à grande puissance ;
filtres passe-bande ;
combineurs pour l'exploitation multicanal ;
élévateurs de fréquence ;
modulateurs en bande de base et codeurs de la source.
La chaîne d'émission comprend aussi d'autres éléments
comme un étage de régulation dynamique de puissance et

10
1
b)La chaîne de réception
Cette chaîne recouvre le trajet du signal reçu et comprend
les éléments suivants:
amplificateurs à faible bruit ;
filtres passe-bande;
diviseurs multicanal ;
abaisseurs de fréquence ;
démodulateurs ;
décodeurs de la source.
d)Le sous-système d'alimentation en énergie
L'alimentation en énergie est assurée par une batterie ou
par une source à fonctionnement ininterrompu qui est
rechargée par un équivalent du secteur électrique:
un allume-cigare d'automobile ;
un générateur électrique .

10
2
d)Le sous-système de commande
Ce sous-système abrite les diverses fonctions de commande
:
traitement des données ;
protocole et
traitement des signaux nécessaires pour un
fonctionnement efficace du terminal.

1.7. Constellations de satellites
 La couverture assurée par un satellite peut être insuffisante
au
regard de la couverture souhaitée pour la zone de service.
 Une mission assurée par un satellite (non GEO) pour une
région donnée peut ne pas être permanente. Pour cela on
doit envisager des systèmes composés de plusieurs satellites:
 On parle alors de constellations.

De telle constellations présentes plusieurs types de couvertures.
On peut distinguer :
- La couverture instantanées d’un satellite : il s’agit de la
région de la terre pour la quelle la spécification minimale de
couverture est assurée par ce satellite.
- La couverture instantanée du systèmes : c’est la
réunion, à un instant donné, des couvertures instantanées de
l’ensemble des satellites de la constellation.
- La couverture à long terme du système : c’est la
couverture réalisée par l’ensemble des satellites de la
constellation au bout d’un temps suffisamment grand.

Une constellation est constituée de satellites dont
les mouvements sont synchronisés entre eux et dont les
trajectoires par rapport à la Terre se reproduisent à
l'identique au bout d'une durée constante, le plus
souvent de plusieurs jours.

Satellites dans l’espace

Différents types de constellation peuvent être distingués :
les constellations en orbite intermédiaire à plus de 5
000 kilomètres d'altitude, avec des périodes de
révolution autour de la Terre d'environ 12 heures : Cas
du GPS et du Futur GALILEO
les constellations en orbite basse à une altitude
inférieure à 1 500 kilomètres avec des périodes de
révolution d'environ 2 heures: Cas de Globalstar et
Iridium
1.7. Constellations de
satellites

Les projets de constellations visent donc deux marchés
principaux:
 les applications GNSS (GNSS = Global Navigation
Satellite System - cf. rubrique "Se positionner" : GPS
pour les USA, Galileo en France)
 la téléphonie mobile

a)Les applications GNSS
L'altitude de ces satellites (20 200 km pour GPS et 23 200
km pour Galileo) détermine directement la zone couverte et
la durée de visibilité d'un satellite depuis un utilisateur au
sol.
Le nombre de satellites (24 pour GPS, 30 pour Galileo) est
déterminé de façon à assurer la performance recherchée
sur l'ensemble du globe. Au moins quatre satellites doivent
être visibles de tout point du globe pour fournir un service
de positionnement.
Constellation Galileo © Thales Alenia Space

a)La téléphonie mobile
Du fait des caractéristiques de ses utilisateurs, cette
application a semblé la première à pouvoir rentabiliser de
grands projets. C'est le cas de Globalstar et d'Iridium.
 Globalstar, né en 1994 dans le but de fournir des services de
télécommunications à couverture mondiale via une
constellation de 48 satellites en orbite basse autour de la
Terre, Globalstar est un consortium fournissant des services
de communicationstéléphoniques par satellites, dédiés à la
téléphonie et les transferts de données à bas débit

a)La téléphonie mobile
• Iridium utilise 66 satellites en orbite basse à 800 km
d'altitude permet d'être en communication avec au moins
un satellite sur toute la Terre à un moment quelconque et
de minimiser les allers-retours du signal, ce qui améliore
grandement la qualité perçue de l'appel téléphonique. Une
particularité du système est la communication entre
satellites des messages à acheminer, ce qui permet une
couverture mondiale avec un minimum de stations au sol,
contrairement au système Globalstar.

1.8. Les lois de KEPLER
• -
• Ptolémée (200 ap JC) la Terre est le centre
de l’univers et les planètes tournent autour.
• Copernic (1478-1543) Le soleil est le
centre du monde et les planètes lui tournent
autour suivant des cercles.
• Kepler (1571-1630) utilise les observations
de son maître Tycho Brahé (1546-1601) et
formule trois lois

Première loi de Kepler : Loi des trajectoires
Dans le référentiel héliocentrique la trajectoire
du centre d’une planète est une ellipse dont le
Soleil est l’un des foyers.

Périgée : point de l’orbite le plus proche de la Terre
Apogée : point de l’orbite le plus éloigné de la Terre
a
Terre
1ère loi : L’orbite du satellite est une ellipse dont le centre de la
Terre est un des foyers Satellite
Apogée Périgée
1.7. Les lois de Kepler appliquées aux
satellites artificiels
r

Deuxième loi de Kepler : Loi des aires
Le segment de droite reliant le Soleil à la
planète balaie des aires égales pendant des
durées égales.

2ème loi : Le satellite se déplace d’autant plus vite qu’il
est proche de la Terre
Le rayon vecteur du centre de la Terre au satellite balaye
des aires égales pendant des intervalles de temps égaux
t1
t2
A12
t2 – t1 = t4 – t3 → A12 = A34
t3
A34
t4

Troisième loi de Kepler : Loi des périodes
Pour toutes les planètes du système solaire, le rapport
entre le carré de la période de révolution et le cube du
demi grand axe est le même.
T2/a3 = constante
a

où a : demi grand axe de l’ellipse et µ = G. MTerre
= 3.986.1014 m3.s-2
1
a3
µ
3ème loi : La période de révolution du satellite
sur son orbite est : T 2π

1.9. Les éléments orbitaux

Les six paramètres orbitaux
Six paramètres permettent de connaître la position et la
trajectoire d'un satellitee dans l'espace
Forme de l’orbite
Position du satellite sur l’orbite
ν : anomalie vraie en degré
Position de l’orbite dans son plan
ω : argument du périgée
Orientation du plan orbital
i : inclinaison du plan orbital
Ω : longitude du nœud ascendant

, HEO
MEO
GEO
Les différents types d’orbites
124
LEO LEO

Les satellites volent à diverses altitudes et différentes
orbites
#
Satellite météo à
36000 km
Satellite imageur :
Pléiades 1A et B à
694 km
Satellite Galileo: à
20000 km
Sonde
interplanétaire :
Cassini
LEO: orbite basse (Low
Earth Orbit)
MEO : orbite moyenne
(Medium Earth Orbit)
SSO : Orbite
héliosynchrone (Sun
Synchronous Orbit)
GEO : Orbite
géostationnaire
Geosynchronous Earth Orbit
GTO : orbite de transfert
geostatonnaire
(Geosynchronous Transfert
Orbit)

-Période orbitale = 1 jour sidéral = 23h56min4s
-Inclinaison nulle : orbite équatoriale
Depuis la Terre, le satellite paraît fixe
-Orbite circulaire ; Altitude : 35786 km
-Couverture : 42% de la surface terrestre
Permet l’interconnexion de stations terriennes
éloignées
Inconvénients :
-Pas de couverture des pôles
-Temps de propagation élevé : 0.25s (aller-
retour)
-Atténuation du signal importante (~200 dB)
Source : ESA/EADS-Fleximage
L’orbite géostationnaire

Satellites
colocalisés
Environ 450 satellites en orbite géostationnaire
Espacement minimal entre satellites : 2 à 3°
La ceinture géostationnaire

13°Est : Hotbird 13B, 13C et 13 E
150 km
40 km
Vue d’artiste des
trajectoires amplifiées
Fenêtre orbitale
150 km
Les satellites colocalisés

Les systèmes GEO
Deux types principaux
• Satellite à couverture étendue
─Services diversifiés
─Quelques faisceaux à couverture
nationale, continentale ou globale
─Répéteur transparent (bent pipe)
• Satellite à couverture multi-spots
─Services interactifs large bande
─Antennes multifaisceaux
─Répéteur transparent ou régénérateur
avec processeur numérique
─Réutilisation des fréquences

 90% des satellites en orbite géostationnaire sont des satellites
de télécommunications pour des applications :
- de diffusion (télévision, radio)
- point à point
- Interconnexion de réseaux à l’échelle mondiale
- Liaisons de données à la demande
- Support de réseau cœur dans les zones à faible
infrastructure télécom
- Services de raccordement à l’Internet
- Services interactifs mobiles régionaux
 Satellite de télécommunications militaires
 Satellites météorologiques : Meteosat, GOES, Himawari
 Satellites servant de relais pour d’autres satellites en orbite
basse : TDRS, Loutch, EDRS
 Satellite militaire d'alerte avancée : SBIRS
Applications des satellites GEO

Réseau satellitaire géostationnaire : Inmarsat
 Inmarsat : International Mobile Satellite Organization
 Création en 1979 (International Maritime Satellite Organization)
 Services commerciaux: téléphonie, données, M2M
 Service public: Système mondial de détresse et de sécurité en mer
(SMDSM) ou GMDSS (Global Maritime Distress and Safety Services)
 Secteurs : terrestre, maritime, aéronautique
 Satellites : en orbite géostationnaire (4 Inmarsat 4 et 4 Global Xpress)
 Stations sol :
- SCC (Satellite Control Center): Londres avec un de secours
- TT&C stations (Tracking, Telemetry and Control): Fucino (Italie), Pékin
(Chine), Lake Cowichan (Canada) Pennant Point (Canada).
- SAS stations (Satellite Access Stations) pour service
BGAN(Broadband Global Area Network): Paumalu (Hawaii), Burum
(Pays- Bas) et Fucino (Italie)
- LES stations (Land earth Stations)
 Fréquences : bande L (Inmarsat 4 )
bande Ka (Global Xpress)

Inmarsat : Architecture
Terminal
Utilisateur
Satellite
Inmarsat
LES ou
SAS
Point
d’interconnexion
réseau
Station
de base
Téléphone
mobile
terrestre
Equipement
réseau entreprise
Télépho
ne fixe
Station
de travail

Inmarsat : Inmarsat-4
Credit : Airbus Defence and Space
http://spaceflightnow.com/sealaunc
h/i4f2
60 fois plus puissant qu’un
satellite Inmarsat-3
200 spots
Diamètre de l’antenne : 9 m
Service prévu jusqu’en 2020
http://www.inmarsat.com

Inmarsat : secteur terrestre
- Services BGAN (Broadband Global Area
Network) Téléphonie + transfert de
données simultanément
Service IP standard
Débit variable sur canal partagé ("best
effort") Jusqu’à 492kbps (taux maximal)
en réception et émission.
Service IP streaming
Débit garanti
Disponible à la demande
32, 64, 128, 256kbps – émission et
réception.
http://www.inmarsat.com

Inmarsat : secteur terrestre
-
-Services de téléphonie mobile (terminal
Isatphone Pro).
-Services de téléphonie fixe par satellite
http://www.inmarsat.
com

Inmarsat : secteurs maritime & aéronautique
Services large bande :
-sur Inmarsat-4 avec une disponibilité de 99.9%
-sur GlobalXpress.
Secteur maritime:
-Marine marchande
-Pêche
-Bateaux de plaisance
-Services gouvernementaux
Secteur aéronautique
-Transport aérien : Téléphonie et transfert de données
pour passagers et équipage
-Business (jets privés)
-Services gouvernementaux : Liaisons sécurisées

Inmarsat : Global Xpress
-4 satellites en bande Ka lancés de 2014 à 2017
-5 Mbps uplink, 50 Mbps downlink

Réseau satellitaire géostationnaire : Thuraya
2 satellites géostationnaires : Thuraya-2 : 44° Est
Thuraya-3 : 98° Est
Couverture satellitaire:
33 http://www.thuraya.com

Thuraya
Couverture en
roaming:
http://www.thuraya.com

Thuraya
Services :
- Téléphonie:
- Thuraya SatSleeve + : utilisation d’un smartphone
(réseau terrestre) + WiFi
Thuraya XT Dual Poids : 211g
Fréquences : Satellite, GSM tri-band
(900/1800/1900 MHz)

Thuraya
Services :
- M2M : monitoring
444 kbps
- Aero :
Liaison fiable, avions privés
Secteurs :
Terrestre, maritime, aéronautique

Orbites Molnya
Utilisées par la Russie à partir de 1965
Inclinaison proche de la latitude des
lieux couverts : i=63.4° Avantage :
vitesse minimale à l’apogée
Altitude apogée /périgée : 39105/1250
km Période orbitale : ~12h
Durée de visibilité : 8h
Service continu avec 3 satellites
Applications : service de télévision,
satellites espions (US et
russes)
Les orbites elliptiques inclinées HEO (1/3)
Trace au sol d’un satelite
Molnya

Constellation Molnya
Source : Lloyd Wood
Vidéo : http://www.youtube.com/watch?v=O_Iykeouj3g

Applications des orbites HEO
-Couverture des régions de latitude élevée
-Télécommunications
-Permet d’être plus facilement en visibilité avec les
satellites
-Satellites de la défense
(Système US SBIRS : Space-Based Infrared System
pour la détection de missiles)

-Pas d’orbite intermédiaire à cause des
ceintures de Van Allen
-Si orbite polaire couverture
mondiale (en temps différé)
Type d’orbite LEO MEO
altitude 600-2000km 10000-20000 km
Période orbitale 100 min pour h =
800 km
12 h
pour h = 20000 km
visibilité 15 min pour h =
800 km
~5h
pour h = 20000km
applications Iridium, Globalstar,
SPOT, HELIOS
GPS, Galileo
Les orbites circulaires basses

décalage de la fréquence dû à
l’effet Doppler
 Effet Doppler
satellite défilant
∆f = ± vr ft / c
vr : vitesse relative entre le satellite et l’utilisateur c :
vitesse de la lumière
ft : fréquence du signal transmis
∆f > 0 lorsque le satellite s’approche ; ∆f < 0 lorsque le
satellite s’éloigne Ce décalage doit être compensé pour
démoduler correctement les signaux
 Eclipses
Utilisation de batteries
pour maintenir le service
Les orbites circulaires basses

Source : M. Bousquet
Applications :
-Système Orbcomm
-Système Leosar de
Cospas-Sarsat
-Système Argos
Les orbites circulaires basses : applications
1
4
7
 Services différés
collecte de données, surveillance, observation toutes les 12 h
Position du satellite à t0 Position du satellite à t1 Stockage
Déplacement . du satellite

ORBCOMM
1
4
8
"Little LEO" : transmission de données (services M2M : Machine to Machine)
Constellation : 29 satellites ; altitude : 775 km
Fréquence : 137.0-150.05 MHz & 400.075-400.125 MHz
Partenariat pour les réseaux terrestres :
Orange, AT&T, T Mobile, ROGERS, Telefonica, Vodafone, Verizon
2 millions d’utilisateurs
Fonction AIS (Automatic Identification System) pour les satellites OG2

-Charge utile du satellite
complexe
-Couverture multi- régionale
ou globale
-Nombre de liens limité à
cause des temps de
propagation
-Applications : Iridium
constellation
 Services permanents
Nécessitent une constellation de satellites : téléphonie
mobile, géolocalisation 60 satellites pour LEO et 10 pour
MEO à 10000 km
1. Systèmes temps réel avec lien inter-satellites

-Charge utile du satellite peu
complexe de type " bent pipe "
-Couverture locale, régionale ou
globale
-Nombre de rebonds limité à
cause des temps de
propagation
-Applications : Globalstar
 Services permanents
2. Systèmes temps réel avec relais par stations sol
Liaison entre zones disjointes
constellation

Constellation LEO : Iridium
Seul réseau satellitaire de communication offrant une couverture mondiale
(LEO + lien intersatellitaire)
66 satellites, altitude : 780 km, orbite polaire.
Applications : téléphonie, SMS, réception de signaux de balise (système
d’alerte aux tsunamis), transmission de données : 10 kbit/s
Fin déc. 2017, 969 000 abonnés : 359 000 Voice & Data, 510 000 IoT Data,
100 000 Government

Iridium Next
 Renouvellement de la constellation par Thales Alenia Space (81
satellites). Au 1er juin 2018 : 55 satellites en orbite (sur 75 prévus)
 Services proposés par Iridium Certus
Téléphonie
Transferts de données haut débit (bande L)
GMDSS (Global Maritime Distress and Safety Services) depuis mai 2018 :
fin du monopole d’Inmarsat
 La partie principale de la charge utile de chaque satellite reprend les
fonctions de ceux de première génération :
une antenne active en bande L, jusqu'à 1,5 Mb/s, pour la mission
principale (48 faisceaux sur une couverture de 4 500 km de diamètre)
des antennes en bande Ka, jusqu'à 8 Mb/s, pour les liaisons inter-
satellites
des antennes en bande Ka, pour les liaisons vers les téléports (sol).
 Une nouveauté est implémentée : une charge utile de la société Aireon
pour l’acquisition et le traitement des signaux ADS-B émis par les avions
(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast).

Constellation LEO : Globalstar
153
Constellation nominale : 48 satellites Pas de lien intersatellitaire
24 satellites de 2nde génération ont été lancés Altitude : 1414 km
Modernisation des 23 gateways et des terminaux 9.6 kbps => 256
kbps 710 000 abonnés (Dec. 2017) : téléphonie et M2M
Couverture pour la
téléphonie
Couverture pour l’IoT
(émission de données)

Globalstar : répéteurs « Bent pipe »

Globalstar : produits
Téléphone Point d’accès WiFi
Simplex : satellite
transmitter unit
Messagerie duplex : SPOT

 Le temps de propagation
 L’effet Doppler
Plus l’altitude est faible, plus l’effet Doppler est important nécessité d’un système de
poursuite (tracking)
 La puissance des signaux
Atténuation lors du trajet Satellite-Terre pour f = 1.6 GHz :
2000 fois plus importante pour un satellite GEO (ex : Inmarsat) que pour un satellite LEO (ex
: Iridium, h = 780 km) soit 187 dB contre 154 dB
 Utilisation aux latitudes élevées
Satellites GEO peu appropriés (Inmarsat disponible jusqu’à 82°)
 Handover
Nécessaire en LEO et MEO
Durée de visibilité quand l’altitude du satellite
Type d’orbite
LEO
(500-
2000km)
MEO
10000 km
GEO
35786 km
Temps de propagation aller-
retour
3-13 ms 66 ms 240 ms
Quelques comparaisons entre les orbites

 Liaisons d’une communication par satellite
Satellite
Liaison montante Liaison descendante
Station de base en transmission Station de base en réception
Gain
Perte de Propagation Perte de Propagation
u
L d
L
s
G
su
G sd
G
t
G r
G
ta
L ra
L
da
L
ua
L
Satellite
Gain
u
L d
L
s
G
su
G sd
G
t
G r
G
ta
L ra
L
da
L
ua
L
2.1. Principaux paramètres d’une liaison
2. LE LIEN SATELLITE

 Gain de l’antenne
 






4
/
P
,
w
)
,
(
G
t
)
,
(
w 

t
P
)
,
( 

Puissance rayonnée dans la direction
Puissance totale rayonnée
Pour une antenne parabolique :
2
D
G 









D Diamètre de l’antenne
 Efficacité d’ouverture : généralement entre 50% et 70%

 Pertes dans l’espace libre
 2
2
r
t
t
2
r
t
t
r
d
4
G
G
P
d
4
A
G
P
P





t
tG
P Puissance transmise selon une sphère de rayon d
La puissance reçue est
Avec



4
G
A
2
r
r
Équation de Friis
D 2
AR 4
Le terme Ar est l'aire effective de l'antenne de
réception.

 Pertes par absorption atmosphérique

atténuation atmosphérique
Exemple: les systèmes de satellites à 4-6 GHz
élévation du satellite
5 ° dix 20 ° 30 ° 40 ° 50 °
L'atténuation du
signal en%
dix
20
30
40
50
absorption de
pluie
l'absorption du
brouillard
l'absorption
atmosphérique
Perte en espace libre :

 Température de bruit
K
J
10
38
.
1
k 23



kT
N0 
Bruit thermique
Constante de Boltzmann
T Température de bruit en Kelvin
  Hz
/
dB
)
T
log(
10
6
.
228
)
T
log(
10
)
k
log(
10
N dB
o 




Exemple: La densité de puissance du bruit
généré par une résistance à une
température de 27C est :
Hz
/
dB
8
.
203
)
27
15
.
273
log(
10
6
.
228
No 






 Température équivalente de bruit de l’antenne
o
s
A T
)
1
(
T
T 



Rendement d’ouverture de l’antenne
Température ambiante en Kelvin
Température de bruit due aux ions
de l’atmosphère, à la foudre, absorption
atmosphérique…
La plus grande contribution à la température
équivalente de bruit de l’antenne reste due aux lobes
secondaires dans le diagramme de rayonnement, qui
sont dirigés vers le sol.

 Facteur de bruit (ou Figure de bruit)
Sortie
Largeur de bande : B
Gain : G
Facteur de bruit : NF
Température To
Entrée
Sin
Nin
Sout
Nout
Circuit d’amplification

 Facteur de bruit
out
out
in
in
N
S
N
S
NF  Rapport signal à bruit au port d’entrée
Rapport signal à bruit au port de sortie
B
kT
S
N
S
0
in
in
in  B: largeur de bande de la liaison
)
B
kT
B
kT
(
G
GS
N
S
i
0
in
out
out


G: Gain de sortie
Ti: Température équivalente de bruit à l’entrée
Sortie
Gain : G
Température To
Entrée
Sin
Nin
Sout
Nout

 Facteur de bruit
0
i
T
T
1
NF 

Sortie
Gain : G
Température To
Entrée
Sin
Nin
Sout
Nout

 Température équivalente de bruit
)
1
NF
(
T
T 0
i 

Circuit amplificateur
Circuit passif )
1
L
(
T
T c
0
i 

Pertes du circuit










c
0
out
L
1
1
T
T
Sortie
Perte : Lc
Température To
Entrée
Circuit passif
)
1
( 
 c
o
i L
T
T )
/
1
1
( c
o
out L
T
T 

Sortie
Perte : Lc
Température To
Entrée
Circuit passif
)
1
( 
 c
o
i L
T
T )
/
1
1
( c
o
out L
T
T 


 EIRP (Equivalent Isotropically Radiated Power)
)
Watts
(
P
G
EIRP t
t

Courbes de niveau constant du EIRP typiques
- Permet d’évaluer la
capacité de
transmission d’un
émetteur
- Puissance rayonnée de
manière isotrope
Le produit Gt Pt est appelé la Puissance Isotrope Rayonnée Effective :
PIRE (Effective Isotropic Radiated Power : EIRP)

Dans une liaison sans fil, le signal envoyé par l
’émetteur est atténué et la fraction arrivant au
récepteur est réduite, malgré les gains des
antennes et de l’amplificateur. Le signal est donc
dégradé. En outre, divers éléments introduisent
une puissance de bruit qui va également dégrader
les performances.
2.2. Bilan de puissance d’un lien par satellite

Emetteur Recepteur
GT GR
L
PT PR
PR
PT GT
GR
LT LR
O
ù
L LT LR
PR est la puissance au récepteur PT est la puissance à
l’émetteur
GT est le gain de l’antenne émettrice (dBi) GR est le gain
de l’antenne réceptrice (dBi) L sont les pertes d’espace
LT,R sont les pertes du feeder (émetteur, récepteur)

Les satellites de nouvelle génération sont régénératifs (ou OBP=
On Board Processing); le satellite NG:
démodule le signal
amplifie le signal
le transpose dans une autre gamme de Fréquences
remodule le signal downlink

Caractéristique d’une antenne
:
Gain G:
Rendement de l’antenne (estimé {
0.6).
Ouverture à 3dB:

Caractéristique d’une antenne
:

𝑓𝑠 λ
𝐿 = 20log(4𝜋𝑅
)
Avec :
- λ longueur d’onde
- R distance
satellite-terre
Exercice :
On considère un satellite géostationnaire avec une
fréquence porteuse
de 14 GHz.
=> Quelle est la perte en espace libre?

Principes et notations
Le bilan de liaison consiste { comptabiliser l’ensemble des
pertes et des gains le long du trajet de la porteuse de la station
terrienne d’émission à la station terrienne de réception.
Cela fournit la puissance de la porteuse CD { l’entrée du
récepteur
de la liaison considérée.
La connaissance de cette puissance CD ne suffit pas à
déterminer la
qualité du signal fourni { l’usager.
= > La qualité du signal reçu ??

La qualité du signal reçu dépend du rapport (C/N0)T entre la
puissance C de la porteuse reçue et la densité spectacle de
puissance du bruit N0.
Il faut donc également comptabiliser les contributions de
bruit.
séparément pour la
liaison
Cette comptabilité est
effectuée
montante et la liaison
descendante.
Le trajet de l’onde porteuse pour :
- La liaison montante concerne le trajet depuis la sortie de
l’amplificateur d’émission de la station terrienne émettrice
jusqu’{ l’entrée du récepteur du satellite : (C/N0)U.
- La liaison descendante concerne le trajet depuis la sortie
de l’amplificateur d’émission du satellite jusqu’{ l’entrée du
récepteur de la station terrienne réceptrice : (C/N0)D

Le bruit d’une liaison radioélectrique a plusieurs origines :
• Le bruit thermique
• Le bruit de brouillage
• Le bruit d’intermodulation.
------------------------------------------------------------------------
--------------
Le bruit thermique c’est la résultante :
Du bruit qui s’introduit par l’antenne de réception en
raison du rayonnement naturel des objets se trouvant
dans son champs d’action.
Du bruit de l’emetteur.

Le bruit brouillage : il s’agit de la puissance de porteuse non
désirées dans la bande de la porteuse utile. Elle résulte :
• Du brouillage externe, produit par des liaisons appartenant à
d’autres systèmes de télécommunications opérant dans la bande
de la porteuse utile.
• Du brouillage interne, causé par la porteuse de fréquence
voisine de celle de la porteuse utile.
Le bruit d’intermodulation : il s’agit de la puissance générée dans
la
bande de la porteuse utile par les produits d’intermodulation.
Les produits d’intermodulation résultent de l’amplification
simultané
de plusieurs porteuses utile par un amplificateur non linéaire.

Nature du bruit Notation
Bruit thermique de la liaison montante CU/N0U
Bruit thermique de la liaison descendante CD/N0D
Bruit de brouillage de la liaison montante CU/N0IU
Bruit de brouillage de la liaison descendante CD/N0ID
Bruit d’intermodulation GxProd *CU/N0IM
On note :
GxProd : Gain d’amplification au niveau du satellite
GD : Gain entre la sortie de l’amplification d’émission du
satellite et l’entrée du
récepteur de la station terrien réceptrice.
GTE = GxProd * GD Gain entre l’entrée du récepteur du
satellite et l’entrée du récepteur de la station terrien.

Satellite
Gain
u
L d
L
s
G
su
G sd
G
t
G r
G
ta
L ra
L
da
L
ua
L
Satellite
Gain
u
L d
L
s
G
su
G sd
G
t
G r
G
ta
L ra
L
da
L
ua
L
ra
r
d
da
sd
s
ua
u
su
ta
t
t
r L
G
L
L
G
G
L
L
G
L
G
P
P 











(en dB)

2.3. Éléments de conception d’un récepteur
Circuit
Passif 3
Circuit
passif 1
Circuit
d’amplification 1
Circuit
passif 2
Circuit
d’amplification 1
L1 L2 L3
G1, NF1 G2, NF2
Ga, Ta
Circuit
Passif 3
Circuit
passif 1
Circuit
d’amplification 1
Circuit
passif 2
Circuit
d’amplification 1
L1 L2 L3
G1, NF1 G2, NF2
Ga, Ta
2
1
2
3
L
1
2
2
G
1
2
L
1
G
1
L
1
a
s
G
G
L
T
G
L
T
G
T
T
T
L
T
T 





2
o
1
1
L T
)
L
1
1
(
T 

o
1
1
G T
)
1
NF
(
T 

o
2
2
L T
)
1
L
(
T 

o
2
2
G T
)
1
NF
(
T 

o
3
3
L T
)
1
L
(
T 

 Température de bruit d’un récepteur

2
1
2
3
L
1
2
2
G
1
2
L
1
G
1
L
1
a
s
G
G
L
T
G
L
T
G
T
T
T
L
T
T 





 Température de bruit d’un récepteur
Si G1 (gain du premier amplificateur) est élevé l’expression
de Ts peut se simplifier. Le premier amplificateur est appelé
Low Noise Amplificator (LNA).
LNA
feed
0
feed
a
1
G
1
L
1
a
s T
)
L
1
1
(
T
L
T
T
T
L
T
T 







 Figure de mérite G/T
feed
LNA
feed
o
a
a
s
feed
a
s
s
L
T
)
1
L
(
T
T
G
T
L
/
G
T
G





Gain incluant la perte dans le
circuit d’alimentation.
 Indice de performance de la réception au niveau
de la station de base

2.4. Qualité d’un lien de communication par satellite
Satellite
Bruit 3
Transpondeur
Bruit 1
Signal de la liaison montante Signal de la liaison descendante
Transmetteur Récepteur
Bruit 5
Bruit 4
Bruit 2
Source du signal
Satellite
Bruit 3
Transpondeur
Bruit 1
Signal de la liaison montante Signal de la liaison descendante
Transmetteur Récepteur
Bruit 5
Bruit 4
Bruit 2
Source du signal

Bruit 1 : bruit thermique généré par le modulateur, le
mélangeur et l’amplificateur de puissance. Ce
bruit est généralement suffisamment petit en
comparaison avec la puissance du signal utile et il
est négligeable par rapport aux autres sources de bruit.
Bruit 2 : bruit thermique issu de la terre et reçu par
l’antenne du satellite (généralement à 300K).
Bruit 3 : bruit thermique généré par le transpondeur du
satellite. Il dépend principalement des performances
du LNA du transpondeur.
Bruit 4 : bruit reçu par l’antenne de la station de base
en plus du signal issu du satellite incluant le bruit
du ciel (bruit de fond galactique), le bruit thermique
atmosphérique et le bruit thermique terrestre.

Bruit 5 : bruit thermique généré par le récepteur de la
station de base et qui dépend des performances
de l’amplificateur à faible bruit du premier étage
d’amplification du récepteur.
En plus de ces sources de bruit, un lien de
communication par satellites est soumis à des
interférences introduites par d’autres systèmes
de communication par satellite.

Ligne de
transmission
Duplexeur
Amplificateur
faible bruit
Amplificateur
de puissance
Duplexeur
Ligne de
transmission
Antenne Antenne
Milieu
de propagation
Récepteur
Transmetteur
f
L
t
G r
G
LNA
T
e
feed
L , r
feed
L ,
feed
out
t
L
P
P 
out
P
t
t G
P
EIPR 

LNA
feed
o
feed
a
s T
L
T
L
T
T 


 )
1
1
(
Ligne de
transmission
Duplexeur
Amplificateur
faible bruit
Amplificateur
de puissance
Duplexeur
Ligne de
transmission
Antenne Antenne
Milieu
de propagation
Récepteur
Transmetteur
f
L
t
G r
G
LNA
T
e
feed
L , r
feed
L ,
feed
out
t
L
P
P 
out
P
t
t G
P
EIPR 

LNA
feed
o
feed
a
s T
L
T
L
T
T 


 )
1
1
(
 
kB
1
T
L
G
L
EIRP
B
kT
L
L
G
EIRP
B
kT
L
L
G
G
P
B
kT
L
L
G
G
L
P
N
C
s
r
,
feed
r
f
s
f
r
,
feed
r
s
f
r
,
feed
r
t
t
s
f
r
,
feed
r
t
e
,
feed
out





















 
k
1
T
L
G
L
EIRP
kT
L
L
G
EIRP
kT
L
L
G
G
P
kT
L
L
G
G
L
P
N
C
s
r
,
feed
r
f
s
f
r
,
feed
r
s
f
r
,
feed
r
t
t
s
f
r
,
feed
r
t
e
,
feed
out
o





















 Rapport signal à bruit d’un lien satellite

dBHz
6
.
228
T
L
G
L
EIRP
k
T
L
G
L
G
L
P
N
C
s
r
,
feed
r
f
s
r
,
feed
r
f
t
e
,
feed
out
o














k
1
T
L
G
L
EIRP
N
C
s
r
,
feed
r
f
o









 Rapport signal à bruit d’un lien satellite

r
feed
L ,
Puissance transmise par le satellite 1 Watt (0 dBW)
Gain de l’antenne du satellite (diamètre 100 cm) 21.7 dBi
Pertes de propagation dans l’espace (d=36000 km) 187.2 dB
Gain de l’antenne de la station (Diamètre 40 cm, =80%) 15.0 dBi
Température de bruit du système de la station de base 24.8 dBk (300K)
Pertes d’alimentation 3 dB
dBHz
3
.
50
6
.
228
3
8
.
24
15
2
.
187
7
.
21
0
N
/
C o 







 Exemple

 
kB
1
T
L
G
L
EIRP
B
kT
L
L
G
EIRP
B
kT
L
L
G
G
P
B
kT
L
L
G
G
L
P
N
C
s
,
s
s
,
feed
s
,
r
f
b
s
,
s
f
s
,
feed
s
,
r
b
s
,
s
f
s
,
feed
s
,
r
b
,
t
b
,
t
s
,
s
f
s
,
feed
s
,
r
b
,
t
b
,
feed
b
,
out
U



























 
k
1
T
L
G
L
EIRP
kT
L
L
G
EIRP
kT
L
L
G
G
P
kT
L
L
G
G
L
P
N
C
s
,
s
s
,
feed
s
,
r
f
b
s
,
s
f
s
,
feed
s
,
r
b
s
,
s
f
s
,
feed
s
,
r
b
,
t
b
,
t
s
,
s
f
s
,
feed
s
,
r
b
,
t
b
,
feed
b
,
out
U
0





























 Liaison montante
 
dBHz
6
.
228
L
T
G
L
EIRP
k
T
L
G
L
G
L
P
N
/
C
s
,
feed
s
,
s
s
,
r
f
b
s
,
s
s
,
feed
s
,
r
f
b
,
t
b
,
feed
b
,
out
U
o















 Liaison descendante
 
kB
1
T
L
G
L
EIRP
B
kT
L
L
G
EIRP
B
kT
L
L
G
G
P
B
kT
L
L
G
G
L
P
N
C
b
,
s
b
,
feed
b
,
r
f
s
b
,
s
f
b
,
feed
b
,
r
s
b
,
s
f
b
,
feed
b
,
r
s
,
t
s
,
t
b
,
s
f
b
,
feed
b
,
r
s
,
t
s
,
feed
s
,
out
D



























 
k
1
T
L
G
L
EIRP
kT
L
L
G
EIRP
kT
L
L
G
G
P
kT
L
L
G
G
L
P
N
C
b
,
s
b
,
feed
b
,
r
f
s
b
,
s
f
b
,
feed
b
,
r
s
b
,
s
f
b
,
feed
b
,
r
s
,
t
s
,
t
b
,
s
f
b
,
feed
b
,
r
s
,
t
s
,
feed
s
,
out
D
0





























 
dBHz
6
.
228
T
L
G
L
EIRP
k
T
L
G
L
G
L
P
N
/
C
b
,
s
b
,
feed
b
,
r
f
s
b
,
s
b
,
feed
b
,
r
f
s
,
t
s
,
feed
s
,
out
D
o















 
     
1
1
1
1
)
(
)
(













o
D
o
U
o
o
D
o
U
o
T
o
I
C
N
C
N
C
I
N
N
C
N
C
 Rapport signal à bruit total
Bruit d’interférences générés par
les autres systèmes
Liaison montante
Liaison descendante

 Rapport signal à bruit total
Le rapport signal à bruit
total est dominé par le
rapport signal à bruit le plus
mauvais

s
feed
L ,
EIRPb du GES 60.7 dB
Pertes de propagation ( 6 GHz, d=37270 km) 199.4 dB
Gain de l’antenne du satellite 21.7 dBi
Pertes de l’alimentation 3.0 dB
Température de bruit équivalente à l’entrée
de l’amplificateur faible bruit du satellite
300 K
dB
L
G
L
EIRP
C s
feed
s
r
f
b 0
.
120
3
7
.
21
4
.
199
7
.
60
,
, 









Hz
dB
T
k
N s
s
o /
.
)
log(
.
)
log(
)
log( , 8
203
300
10
6
228
10
10 






dBHz
N
C U
o 8
.
83
8
.
203
0
.
120
)
/
( 



 Exemple

b
feed
L ,
EIRP du satellite 30.5 dB
Pertes de propagation ( 1.5 GHz,
d=41.097 km)
199.4 dB
Gain de l’antenne du AESS 14.0 dBi
Pertes de l’alimentation 3.0 dB
Température de bruit équivalente à
l’entrée de l’amplificateur faible bruit
de la station de base
300 K
dB
L
G
L
EIRP
C b
feed
b
r
f
b 0
.
148
3
0
.
14
5
.
188
5
.
30
,
, 









Hz
dB
T
k
N b
s
o /
.
)
log(
.
)
log(
)
log( , 8
203
300
10
6
228
10
10 






dBHz
N
C D
o 8
.
55
8
.
203
0
.
148
)
/
( 



 Exemple

 
   
dBHz
N
C
N
C
N
C
D
o
U
o
T
o 7
.
55
790
.
379587
10
1
10
1
1
1
1
10
8
.
55
10
8
.
83
1






















 Exemple
dBHz
N
C D
o 8
.
55
8
.
203
0
.
148
)
/
( 



dBHz
N
C U
o 8
.
83
8
.
203
0
.
120
)
/
( 



Terme
dominant

Facteurs de perturbation de la qualité d’un lien satellite
]
[
]
[
]
[
]
/
[
]
/
[ G
I
F
S
o
R
o I
D
D
N
C
N
C 



Requis Calculé
Théoriqueme
nt Dégradation
fixe de la liaison
Interférence
Amélioration
par codage
numérique
(ex. Viterbi)
b
b
R
N
E
N
C


0
0
)
/
(
2
1
0
N
E
erfc
BER b


2.5. Spectre de fréquences satellitaires
Les bandes de fréquences de l’UIT

 Principales bandes de fréquences Satellite
 Bande L:
 Bande S
 Bande C
 Bande X
 Bande Ku
 Bande Ka
 Bande Q
1525 - 1600 Mhz (Inmarsat)
1610 - 1626.5 Mhz (Globalstar)
1525 – 1660.5 Mhz (Thuraya)
2160 – 2690 Mhz
Downlink 3.4 – 4.2 Ghz
Uplink 5.85 – 6.65 Ghz
Uplink 7.9 – 8.4 Ghz
Uplink 13.75 – 14.5 Ghz - 17.3- 18.1 Ghz
Downlink 19.7 – 20.2 Ghz (civil ) / 20.2 – 21.2 Ghz (militaire)
Uplink 29.5 – 30 Ghz (civil) / 30 – 31 Ghz (militaire)
Uplink 43.5 – 45 Ghz
Nota : Le nom des bandes Satellites vient du fait que le Uplink est dans la bande ITU
2.5. Spectre de fréquences satellitaires

3. Technique d’allocation des fréquences pour les
réseaux satellitaires

Accès
Multiple
Réglementé Aléatoire
Fixe Sur demande Répété Réservé
Les techniques d ’accès multiple

Les techniques d ’accès multiple (suite)
Accès
Multiple
Réglementé
Il existe une règle d’accès qu’il faut respecter.
Le non respect de la règle implique l’interdiction d’accès
à la ressource canal.
Aléatoire
Il n’existe aucune une règle d’accès.
Il y a des collisions.
Le protocole d’accès est une règle pour gérer les collisions

L’accès multiple réglementé
Accès
Multiple
Réglementé
Fixe La règle est toujours la même,indépendamment
que la ressource soit utilisée ou non.
Ex : TDMA, FDMA
Sur demande
La règle est toujours le même mais elle n’est
pas disponible tout le temps. Il faut la solliciter si j’ai
un message à transmettre.
Ex : Polling ou jeton

L’accès multiple aléatoire
Accès
Multiple
Aléatoire
Répété
En cas de collision, la requête de communication
se répète.
Ex : p-ALOHA, s-ALOHA
Réservé
En cas de collision, la requête est inscrite dans
une liste de réservation
Ex : réservation implicite ou explicite

3. Technique d’allocation des fréquences pour les réseaux satellitaires

Le CDMA (« Code Division Multiple Access »)
t
f Et si tous les utilisateurs communiquent
au même temps sur toute la bande passante ?

STN-SRC 2013 - Page 69
Le CDMA – Quelques questions
Qu’est ce qu’on alloue ? Comment séparer les utilisateurs entre eux ?
Un code
(mot de passe)
Codes orthogonaux

STN-SC 2013 - Page 70
Le CDMA – La composante « code »
t
f
Code

Les Protocoles Aloha

Accès :
Les utilisateurs accèdent au canal chaque fois qu’ils ont
des données à transmettre
Problème à Il y a des Collisions ! !
Accès Multiple Aléatoire dans les réseaux d’ordinateurs
Proposé par l’Université de Hawai en 1970

Le p-ALOHA
1. Mode « Transmission » à Les utilisateurs émettent quand ils
le souhaitent en protégeant leurs informations par un code
détecteur d’erreurs.
2. Mode « Écoute » à Après Tx les utilisateurs attendent un
acquittement (ACK) du récepteur. S’il y a eu collision, le RTx
détecte des erreurs et émet un non-acquittement (NAK)
3. Mode « Retransmission » à Comme suite a un NAK, les
utilisateurs retransmettent leurs messages en attendant un temps
aléatoire.
4. Mode « Timeout » à Après un certain temps si aucun ACK ou
NAK est reçu, alors les utilisateurs retransmettent leurs messages
Le protocole p-ALOHA est extrèmement simple !
En supposant que tous les paquets ont exactement la même durée,
p-ALOHA est constitué des modes suivants :

Le p-ALOHA (Exemple de ACK)
t
Rx
Tx
t
ACK

Le p-ALOHA (Exemple de NAK)
t
Rx
Tx
t
NAK
ReTx
ReTx

Le p-ALOHA (Exemple de « Timeout »)
t
Rx
Tx
t
Timeout
ReTx

Le s-ALOHA (Slotted ALOHA)
Le Protocole p-Aloha peut être amélioré en rajoutant un
minimum
de coordination entre les utilisateurs !
Comment ?
Une séquence de marques de synchro est
systématiquement
diffusée vers tous les utilisateurs.
Un utilisateur peut envoyer ses paquets d’information
seulement pendant la durée d’un « slot »;
la transmission peut démarrer seulement au début d’un «
slot ».

Le s-ALOHA (suite)
En supposant que tous les paquets ont exactement la
même durée,
s-ALOHA est constitué des modes suivants :
1. Mode « Transmission » à Les utilisateurs émettent en
protégeant leurs informations par un code détecteur d’erreurs à
partir de « tops » de synchro (début d’un « slot »)..
2. Mode « Écoute » à Après Tx les utilisateurs attendent un
acquittement (ACK) du récepteur. S’il y a eu collision, le RTx
détecte des erreurs et émet un non-acquittement (NAK)
3. Mode « Retransmission » à Comme suite a un NAK, les
utilisateurs retransmettent leurs messages en attendant un temps
aléatoire multiple entier de la durée d’un « slot ».
4. Mode « Timeout » à Après un certain temps si aucun ACK ou
NAK est reçu, alors les utilisateurs retransmettent leurs messages
selon 1.

Le s-ALOHA (Exemple de ACK)
t
Rx
Tx
t
ACK

Le s-ALOHA (Exemple de NAK)
t
Rx
Tx
t
NAK

Performances de p-ALOHA et s-ALOHA
0
0,05
0,1
0,15
S 0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,01563
0,03125
0,0625
0,125
0,25
0,5
1
2
4
8
G
0.368
0.184
S = bλ / R
e
G = bλ / R
T

Les protocoles « Carrier Sense »
Les Protocoles « Carrier Sense » « écoutent » le
canal pour savoir s’il est disponible ou non.
« Écouter » veut dire détecter une certaine activité sur le
canal
En cas de disponibilité plusieurs stratégies sont
possibles.
Il faut gérer les collisions !
• Non persistent CSMA
• 1P-CSMA
• P-CSMA

« Non persistent CSMA »
1. On écoute le canal;
2. SI le canal est libre, ALORS Tx.
3. SI le canal est occupé, ALORS on attend un
certain temps aléatoire et on recommence (1.).
Il est le plus simple des protocoles CSMA !
NP-CSMA est constitué des modes suivants :

« Non persistent CSMA » (Exemple)
U1
U2
BD = Busy Delay
RTx = Retransmission
BD
BD

« 1-persistent CSMA »
2. SI le canal est libre, ALORS Tx.
3. SI le canal est occupé, ALORS on continu à
écouter le canal jusqu’à-ce-qu’il soit libre et
on transmet immédiatement .

« 1-persistent CSMA » (Exemple)
U1
U2

« p-persistent CSMA » - approche « slotted »
2. SI le canal est libre, ALORS avec probabilité p
on transmet, avec probabilité (1-p) on retarde
d’un « slot » et on recommence ;
3. SI le canal est occupé, ALORS on retarde
d’un « slot » et on recommence.

« p-persistent CSMA » (Exemple)
U1
U2

Performances – Étude comparative

Gestion des collisions en CSMA
1. Dans les trois techniques précédentes des
collisions sont possibles.
2. Le CSMA détecte les collisions si un NAK
revient du récepteur ou bien une condition de
« TIMEOUT » est détectée (cette condition est
extrêmement chère en termes de performance) ;
3. SI une collision est détectée, ALORS on
attend un temps aléatoire et on recommence
(1.).

CSMA/Collision Avoidance
1. Tous les utilisateurs écoutent le canal (id. CSMA/CD);
2. Si un utilisateur a un message à émettre et le canal est occupé
alors il attend la fin de la transmission + un temps extra appelé
IFS (pour « Inter Frame Spacing ») ;
3. Il choisit un nombre aléatoire de « slots » (valeur initiale d’un
compteur à rebours) à l’intérieur de la fenêtre d’émission ;
4. S’il-y-a un autre utilisateur qui utilise la canal pendant la
fenêtre de tir, alors il gèle son compteur ;
5. Il résume son compte à rebours après que les autres utilisateurs
on terminé leurs transmission.
6. Si le compteur est nul alors il démarre la transmission
immédiatement.

1. Si on détecte une collision, ALORS la transmission
s’arrête immédiatement ;
2. Le premier utilisateur qui détecte la collision envoi un
signal de brouillage sur le canal pour indiquer aux
autres utilisateurs qu’il-y-a eu collision.
3. Après avoir reçu le signal de brouillage, un utilisateur
attend un temps aléatoire avant de retransmettre son
message.
4. Le temps maximal requis pour détecter une collision
est le double du temps de propagation.
CSMA/Collision Detection

CSMA/CD (Exemple)
U1
U2
U3
BD = Busy Delay
RTx = Retransmission
BD
BD
BD BD
RTx
BD RTx
Collision

CSMA/CA (Exemple)
U1
U2
U3
U4
U5
IFS IFS IFS IFS

BIBLIOGRAPHIE
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Fenseignants-
mediateurs.cnes.fr%2Fsites%2Fdefault%2Ffiles%2Fmigration%2Fautomne%2Fstandard%2
F2015_01%2Fp11138_504f24c47f6adbc2c2721d41375fd759Quest_ce_quun_satellite2.ppt
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seaux-satellitaires
BIBLIOGRAPHIE (suite)

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