Rapport du Projet collectif Un outil d'aide à la planification radio Réalisé par : BENNANI Anas GUENNOUNI Hasnae LOUKILI Anouar Encadré par : M. LAAZIZ Yassin Ecole Nationale des Sciences Appliquées - Tanger Année Universitaire : 2008 - 2009 Université Abdel Malek Essaâdi
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Rapport du Projet collectif
Un outil d'aide à la planification radio
Réalisé par :
BENNANI Anas
GUENNOUNI Hasnae
LOUKILI Anouar
Encadré par :
M. LAAZIZ Yassin
Ecole Nationale des Sciences Appliquées - Tanger
Année Universitaire : 2008 - 2009
Université Abdel Malek Essaâdi
Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio
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Introduction
I- Historique
II- Propagation Radio : Généralités
1. Différents phénomènes créant les pertes (Mobile)
1.1. L’atténuation due à la distance
1.2. Les effets de masque
1.3. Les évanouissements (fadings)
1.4. Les brouillages dus aux interférences
1.5. Les brouillages dus au bruit ambiant
1.6. Les pertes créées par le déplacement du mobile
1.7. En environnement intérieur
2. Les solutions pour améliorer le signal
1. La propagation de l’onde
2. L’égalisation
3. La gestion de l’énergie
III - Logiciel Radio Mobile
1 - Présentation
2 - Installation
3 - Cartes
IV - Prise en main du logiciel Radio Mobile
1- Importation de cartes
1.1. Logiciel 3DEM
1.2. Acquisition de la carte
2- Création de réseau
3- Création des unités
4- Etablissement de liaison
4.1. Liaison Point-multipoint
4.2. Couverture radio
4.3. Liaison Point-à-point
Conclusion
Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio
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Ce projet intitulé « Radio Mobile: Un outil d'aide à la planification radio » a
été réalisé dans le cadre des projets collectifs qui sont en fait un ensemble de sujets proposés et
réalisés par groupe d’élèves ingénieur de l’Ecole Nationale des Sciences Appliquées de Tanger.
Nous avons choisi ce sujet parce que nous sommes conscients de son utilité majeur dans le
travail d’ingénieur de réseaux .Il permet le dimensionnement d’un réseau sur n’importe quelle
région de la planète à l’aide des cartes géographique que nous pouvons les télécharger gratuitement.
C’est un simulateur gratuiciel, chaque personne peut l’utiliser sans avoir aucune peur concernant
la poursuite juridique.de plus il donne des résultats fidèles.
Ce rapport est réparti en quatre axes :
Le premier volet raconte l’histoire de télécommunication en soulignant les trois principales
phases de son évolution, soulignant les découvertes théoriques, la mise en évidence de l’existence
des ondes radio et après la phase de développement et l’évolution des équipements et des
techniques.
Le deuxième s’intéresse à connaitre le monde de la propagation radio en mettant en œuvre
différents types d’atténuation que l’onde radio peut rencontrer dans sa mission.
Le troisième axe est consacré pour approcher les lecteurs à connaitre mieux le logiciel Radio
Mobile en parcourant la manière de son installation et définir les types des cartes que nous pouvons
utiliser lors du fonctionnement de logiciel.
Le dernier axe vous approche à établir une liaison radio point to point et point to multipoint en
éclaircissant les différentes démarches pour la bonne conception de la liaison.
Finalement une proposition d’un TP sera considérée comme Annexe.
Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio
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I – Historique
En suivant l’histoire des communications radio mobile, on trouve qu’elle a été découpée en trois
grandes phases .La première s’intéresse aux découvertes théoriques et la mise en évidence de
l’existence des ondes radio.après la phase de développement et l’évolution des équipements et des
techniques qui a pris en chemin, mais leurs usage est réservé à certaines catégories de la population.
Finalement, la troisième phase, qui a mis en évidence la diffusion à grand public, c’est le résultat
de progrès technique et de développement des systèmes de communication.
1- Les fondements théoriques :
En 1678, cette phase connait la naissance avec les travaux de Huygens sur les phénomènes de
réflexion et de réfraction de la lumière. En 19ème siècles, l’étude théorique connait un
couronnement commençant de 1819, là Fresnel démontre la nature ondulatoire de la lumière. En
1865 Maxwell établit les fameuses formules unifiant phénomène électriques, magnétiques et
lumineux. En attendant 22 ans ensuite Hertz réussit pour la première fois la possibilité d’émission /
détection d’une onde électromagnétique entre deux points distant de quelques mètres. En 1897
Ducretet étend cette distance en établissant une liaison radio de quelques kilomètres de portée. Ainsi
la synthèse réalisée par Marconi à l’aide des travaux de ses prédécesseurs va réellement faire
acquérir au domaine de la radio une dimension appliquée en la faisant sortir des laboratoires.
2- Le développement des applications :
Marconi montre en 1898 la possibilité de communication radio-mobile entre un bateau et une
île. Il ne s’arrêta pas à ce point, au début de 20ème siècle en 1901 Marconi se trouve devant une
réussite qui témoigne le point de départ des premiers systèmes de communication radio lorsqu’il a
établit une liaison radio transatlantique entre l’Europe et les Etas Unis. Mais ces systèmes de taille
imposante seront consacrés que pour les services maritimes.
Grâce à la diode de Fleming, la diode de Lee de Forest, l’invention de la triode par Lieben…
permettent à la fois de réduire la taille des équipements, d’étendre la portée des communications et
de développer les services de radiotéléphonie. Les premières applications ne permettaient que les
services de télégraphie.
La seconde guerre mondiale va accélérer le développement des systèmes qui vont, dans les années
1950, se multiplier pour les applications civiles (compagnies de taxis et ambulance) qui ont été
avant restreintes sur les secteurs (administrations, sécurité, commerce, santé..). Les équipements
restent cependant encore lourds et occupent une place importante puisqu’ils sont généralement
installés dans les coffres des véhicules.
3- Les systèmes mobiles pour le grand public :
Les premiers types de systèmes de communication disponibles au plus grand nombres sont les
systèmes cellulaires. Conçus comme réponse à l’augmentation de la demande et à la faible
disponibilité du spectre radio. Citant celles analogiques : AMPS (Advanced Mobile Phone Service)
qui est installé à Chicago en 1979.suivi par le HCMPS (High Capacity Mobile Phone Service) à
Tokyo en 1980. Parallèlement, les systèmes Cordless, systèmes réellement grand public, se
développent et connaissent des taux de croissance impressionnants.
Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio
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Dans les années 1990, la radiomessagerie unilatérale (Paging) connait à son tour des taux de
croissance importants avec des taux de pénétration de plusieurs dizaines de pourcent dans des
régions comme Hong-Kong ou Singapour. Toutefois, c’est réellement le système cellulaire
numérique GSM avec les services de type RNIS et la possibilité de roaming international qui
représente la révolution des mobiles de la décennie 1990.
Les systèmes mobiles vont toucher progressivement tous les domaines d’activités économiques et
intégrer peu à peu tous les types de services de télécommunications.
II- Propagation Radio : Généralités
1. Différents phénomènes créant les pertes (Mobile)
Les pertes qui apparaissent entre l’émetteur et le récepteur sont dues à plusieurs phénomènes :
certaines s’appliquant à toutes les liaisons et d’autres propres au portable notamment à cause de sa
mobilité.
Les différents phénomènes créant les pertes sont divisibles en plusieurs catégories:
Les pertes dues à la distance parcourue
Les effets de masque (Shadowing) provoqués par des obstacles
Les évanouissements (fadings) dus aux effets induits du multi-trajets
Les brouillages dus aux interférences
Les brouillages dus au bruit ambiant
Les pertes créées par le déplacement du mobile
1.1. L’atténuation due à la distance:
Elle dépend de plusieurs facteurs comme la fréquence et la hauteur de l’émetteur. En effet, pour
les basses fréquences, les pertes sont plus faibles. Ainsi comme la puissance du mobile est plus faible
que celle de la base, le mobile émettra sur une fréquence plus basse appelée canaux montants en
opposition aux canaux descendants.
Les pertes sont plus faibles quand l’émetteur est plus haut. De plus à partir d'une certaine distance
apparaît un point de rupture, au-delà duquel l'atténuation est plus élevée avec la distance.
1.2. Les effets de masque:
Ils sont créés lorsque l’onde traverse des obstacles. Par exemple pour une réception à l’intérieur
(indoor), il faut traverser un mur. L’atténuation due aux arbres se matérialise par une décroissance
exponentielle de l’intensité du signal, par exemple à 1 GHz une haie de 5 mètres de profondeur effectue
une atténuation de 50 dB. Les constructeurs doivent donc aussi tenir compte de la saison, à savoir si les
arbres ont perdu ou non leurs feuilles car la différence est importante (de 20 dB).
L’atténuation due à la pluie est relativement très faible mais n’est pas négligeable lorsque l’onde
parcourt de longues distances (satellites). Le fait est qu’on n’en tient pas compte pour les
communications entre les portables et le BTS car la distance est de quelques dizaines de kilomètres.
Les effets de masque peuvent, soit atténuer la puissance du signal, soit modifier les caractéristiques de
l’onde.
Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio
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1.3. Les évanouissements (fadings):
Le portable dans la majorité des cas n’est pas en vision directe avec la base mais reçoit un signal
grâce au réfléchissement du signal sur des obstacles. Cela permet de les contourner mais a aussi pour
conséquence que cette onde peut avoir plusieurs trajets possibles. Ainsi le récepteur reçoit plusieurs
signaux qui se superposent. La distance n’étant pas la même pour chaque trajet, le temps de
transmission est également différent. Il s’opère donc un décalage entre les signaux. Comme les signaux
sont codés en numérique, ils peuvent se compenser pouvant ainsi altérer ou détruire les données
1.4. Les brouillages dus aux interférences:
Les interférences sont le fait qu’un autre signal utilise la même fréquence et il se passe donc des
interférences co-canal. Le phénomène des interférences n’est pas propre aux portables mais s’applique
pour tous les types d’onde. Deux portables peuvent avoir leurs signaux qui interfèrent car la bande
passante est étroite par rapport au nombre de canaux. Les fréquences sont très proches ainsi il se produit
des interférences appelées interférences sur canal adjacent..
Le phénomène d’intermodulation produit aussi des interférences. Ces phénomènes sont dus à deux
signaux de différentes fréquences (f1 et f
2) qui interagissent ensemble, produisant un signal avec une
nouvelle fréquence de la forme f= n f1 +m f
2. Ce phénomène est gênant pour les premières valeurs
entières de n et m. Ainsi à la réception le signal utile de fréquence f peut être brouillé par deux signaux
formant une fréquence f. De même ce phénomène apparaît à l’émission pour deux émetteurs très
proches. Ainsi chaque antenne émet un autre signal composé de deux fois sa propre fréquence moins
celle de l’autre antenne.
1.5. Les brouillages dus au bruit ambiant:
Le bruit ambiant peut provenir du bruit extérieur au message ou des composants eux-mêmes.
1.6. Les pertes créées par le déplacement du mobile:
Lors du déplacement du mobile, à cause de sa vitesse, la fréquence du signal reçu par le mobile
change. En effet, le temps mis par l’onde pour arriver au mobile est variable. Ce temps dépend de la
vitesse de déplacement du portable et de l’angle entre sa direction de déplacement et celle de la base. Ce
décalage de fréquence peut être positif ou négatif.
1.7. En environnement intérieur:
Les causes de pertes en environnement intérieur ne sont pas les mêmes car le mobile se déplace
peu par rapport à l’extérieur. Ainsi l’environnement extérieur au mobile est variable : mouvement de
personnes et des équipements contrairement à l’environnement extérieur qui est fixe. Les différents
types de pertes sont les effets de masque, les distorsions multi-trajets, le décalage dans le temps
entraînant des interférences inter-symboles mais qui sont beaucoup plus faibles que dans le cas d’un
environnement mobile. De plus les prédictions de propagation du signal sont plus difficiles à réaliser du
fait du changement de l’environnement.
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2. Les solutions pour améliorer le signal
La propagation de l’onde:
Il est nécessaire de connaître la façon dont l’onde se propage pour pouvoir combler les pertes en
certain endroit. On utilise plusieurs techniques:
Les équations de maxwell mais qui sont souvent trop compliquées à cause de toutes les conditions de
topologie.
Le lancer de rayon qui assimile l’onde à une onde lumineuse.
La méthode statistique grâce à des mesures sur le terrain.
La méthode empirique
L’égalisation:
Comme on vient de le voir de nombreux phénomènes agissent sur le signal produisant une perte
d’intensité, c’est pourquoi le récepteur doit filtrer le signal obtenu. Ainsi par exemple, le phénomène de
pertes à cause du multi-trajet peut être réduit en prenant le signal ayant la puissance la plus élevée. Mais
les erreurs ne sont pas également réparties dans le temps. Aussi, plusieurs méthodes sont utilisées pour
pouvoir retrouver le signal d'origine comme le codage des canaux et l'entrelacement.
La gestion de l’énergie:
De façon à économiser de l’énergie, le portable s'éteint pendant les communications. C’est à dire
que lorsque celui-ci n’émet et ne reçoit rien, il reste en veille. Pour que cela fonctionne, il doit pouvoir
distinguer la voix des bruits ambiants. De plus, comme l'émetteur est éteint, le récepteur ne reçoit aucun
bruit, il y a donc un silence absolu. Pour montrer que la connexion s'effectue bien et pour ne pas
perturber l’utilisateur, un bruit de fond est créé artificiellement
Entre deux communications successives, le portable peut encore se mettre en veille. Un canal spécial est
alors utilisé par la base pour signaler un appel au portable, il peut être utilisé par plusieurs portables. De
plus, le BTS contrôle la puissance du portable, suivant la qualité du signal reçu. Cette gestion de
l’énergie est faite pour en économiser.
III- Logiciel Radio Mobile:
1- Présentation
Le logiciel Radio Mobile est la propriété intellectuelle de Roger Coudé. Radio Mobile est
voué à la prédiction des performances des systèmes radio (WLAN & WMAN) en outdoor et le
calcule du bilan de liaison pour une large bande de fréquences (2 MHz – 20 GHz).
Quoique l'utilisation à des fins commerciales n'est pas interdite, l'auteur ne peut pas être
tenu responsable de l'utilisation qui en sera faite. Le matériel produit par le logiciel est sous l'entière
responsabilité de l'utilisateur qui devrait se conformer aux restrictions qui s'appliquent aux sources
de données de provenance extérieure.
Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio
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Radio Mobile tourne sous les systèmes d’exploitation Windows (95, 98, Me, NT, 2000, XP).
Ce logiciel est un outil utilisé pour prédire les performances d'un système radio. Il utilise des
données topographiques numérisées pour extraire les altitudes le long des profils terrestres reliant
les stations émettrices et réceptrices. Ces données s'ajoutent aux paramètres environnementaux et
techniques du système pour alimenter les routines du modèle de propagation radio Irregular Terrain
Model (ITM).
Radio Mobile est un outil puissant et gratuit pour tracer les modes RF et prévoir le
rendement des systèmes de radiocommunication. Il utilise les données d'élévation de terrain
disponibles gratuitement, il peut produire des couleurs de cartes virtuelles en niveaux de gris, x-ray
et arc-en-ciel. On peut aussi produire des points de vue 3-D stéréoscopique ainsi que des animations
survol. Des images d'arrière-plan peuvent être fusionnées avec cartes scannées, des photos prises
par satellite et à produire des cartes Mapquest prévision précise.
Radio Mobile Data Sheet
System parameters
Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio
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Networks
Elevation data matrix
Radio Mobile : un outil d’aide à la planification radio
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2- Installation:
Les instructions de l’installation de Radio Mobile ont connu plusieurs améliorations.
Dans le premier lieu l’installation s’est faite par regroupement de plusieurs fichiers.après
l’installtion du fichier .exe qui se met en jeu.
2.1 Mode Fichiers :
Les étapes suivantes mettent en œuvre ce mode d’installation :
Etape 1 : Espace disque
Réserver un espace disque pour Radio Mobile, l’utilisation de cette installation a besoin de
plus de 305 Mbits ;
Etape 2 : Environnement requis
Pour les dernières versions de Windows ou Linux-Wine :