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Pendant les dernières années, le réseau cellulaire est devenu accessible presque partout. Pour compléter ce réseau cellulaire terrestre, plusieurs systèmes basés sur des satellites à basse orbite (LEO Low Earth Orbit) et moyenne orbite (MEO Medium Earth Orbit) ont été développés pour offrir une couverture globale. Les services multimédias sont largement demandés sur une échelle globale. Le réseau de télécommunication mobile international (UMTS Universal Mobile Telecommunication System) est devenu récemment le sujet de nombreuses études. Le but de l’UMTS est de permettre l’intégration de services (voix et donnée) dans la région couverte. Un des besoins est de concevoir un schéma de contrôle du réseau afin d’accommoder les différents débits et qualités de services (QoS). En particulier, la voix, qui est une application temps réel, nécessite une limite en délai et en probabilité de perte. Par contre, les applications données peuvent supporter un délai élevé. Un des objectifs majeurs de ETSI (European Telecommunications Standards Istitute) est l’intégration de l’UMTS avec le composant satellitaire. Ceci pour réaliser plusieurs buts :
• Permettre un roaming global des utilisateurs UMTS.
• Produire une qualité de service globale à un prix acceptable.
• Accélérer le développement de l’UMTS sur plusieurs régions, surtout dans les pays en voie de développement.
Le projet constellation des satellites pour le multimédia [3] consiste à offrir différents services aux abonnés fixes ou mobiles par le biais des réseaux de satellites LEO ou MEO. Cependant, les caractéristiques de tels réseaux satellitaires posent des problèmes particuliers du fait de la mobilité des satellites. Ainsi, le problème du mouvement de satellite n’a pas les mêmes contraintes que celles du monde des radio-mobiles. Le délai de transmission est plus élevé, ce qui nécessite d’étudier et de valider des nouveaux mécanismes d’accès et de contrôle. Dans notre thèse, on va étudier le contrôle d’admission, le problème d’accès au canal et la qualité de service dans le cas de LEO. Cet étude est dans le contexte du projet constellation de satellites pour le multimédia ainsi que la partie satellitaire de l’UMTS (S-UMTS).
Le réseau d’étude
Généralités sur les satellites
Depuis les années 80 les satellites GEO ont démontré leur efficacité pou les télécommunications. C’était avec le lancement de la première génération des systèmes satellitaires de télécommunications mobiles (INMARSAT) en 1982. Malgré l’intérêt des systèmes GEO pour les communications maritimes, ils ne sont pas adaptés aux systèmes de communications personnels qui nécessitent des terminaux légers et petits. D’où la nécessité des systèmes à orbites basses comme les satellites LEO. Deux types de satellites LEO ont été proposés « petit-LEO » pour les applications à faible débit et « grand-LEO » pour les applications à haut débit. Plusieurs systèmes sont proposés, par exemple IRIDIUM, GLOBALSTAR, SKYBRIDGE……
Les orbites :
C’est le chemin parcouru par un satellite qui tourne autour de la terre. Une orbite contient plusieurs satellites qui tournent sur la même boucle. La hauteur d’une orbite est en relation avec la zone couverte par le satellite qui y appartient.
Les liens inter-satellites :
Les ISL (Inter Satellite Link) peuvent relier les différents satellites afin de réaliser un réseau spatial. Ces liaisons ne sont pas obligatoires ; IRIDIUM utilise ces liens pour relier chaque satellite avec deux satellites de son orbite et deux satellites des orbites voisines.
Spot beams :
La zone couverte par un satellite est le foot-print. Cette zone peut être décomposée en plusieurs surfaces, appelées cellules, par des antennes multi-faisceaux. Ces antennes sont appelées antennes à spot beam multiple.
Le Hand-off :
Quand un utilisateur passe d’une cellule à une autre, un processus de hand-off est lancé. Dans les systèmes terrestres, les stations de base sont fixes et c’est l’utilisateur qui se déplace d’une cellule à une autre. En LEOS, les satellites et les utilisateurs se déplacent, mais puisqu’un satellite a une vitesse beaucoup plus grande que la vitesse d’un utilisateur, on peut considérer que les terminaux sont fixes et on peut donc prévoir les hand-off causés par le déplacement des satellites. En fait, il y a deux types de hand-off ; inter-satellite (entre deux satellites différents) et intra-satellite (entre deux spots du même satellite). Du point de vue du déplacement des cellules, on définit deux types de constellations :
1. Cellules fixées aux satellites, et donc se déplaçant par rapport à la terre.
2. Cellules fixées à la terre, et donc se déplaçant par rapport aux satellites.
Effet Doppler :
C’est le décalage entre les fréquences émise et reçue dû à la vitesse relative de l’émetteur et du récepteur. Si un satellite se déplace à une vitesse donnée, et envoie sur une fréquence f, un utilisateur en arrière du satellite reçoit une fréquence f – df et un autre utilisateur en avant reçoit une fréquence f + df. Le décalage fréquentiel est en relation avec l’élévation de l’orbite, la distance entre émetteur et récepteur, la vitesse du champ magnétique du signal….
Projet de constellation de satellites pour le multimédia
La constellation est composée de 72 satellites en orbite LEO, répartis sur 9 plans et avec un terme de phase de 1 (72/9/1). L’altitude des satellites est 1603km et leur période 118.5 minutes. L’inclinaison des orbites est de 50° [3]. L’élévation minimale est d’environ 17.5°, la zone couverte par un satellite à cette élévation ayant un diamètre d’environ 5100km. Le système s’appuie du coté du segment sol sur trois types de terminaux utilisateurs : les terminaux piétons, véhicules et TGV pour faible, grande et très grande vitesse, respectivement. Outre les terminaux utilisateur, le système est constitué au minimum d’environ 20 stations de connexion au réseau (G/W) en bande Ka qui permettent de relier le réseau satellite aux infrastructures terrestres mais également prennent en charge une partie des fonctions du réseau comme le routage et l’allocation de ressources. Les satellites sont reliés entre eux par des ISL à 60 Ghz. Ces ISL au nombre de 4, permettent à un satellite d’être relié aux deux satellites adjacents de son plan et aux deux satellites des plans voisins à un débit de 2×155 Mb/s bi-directionnel.
Introduction |
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