Mise en œuvre de la 3G sur le réseau VSAT

Concept de base de la transmission par satellite

Un satellite de télécommunication est un relai hertzien placé dans l’espace. Son rôle est de régénérer le signal qu’il a reçu et de le retransmettre amplifié en fréquence à la station réceptrice. De nos jours, l’utilisation des satellites devient de plus en plus importante et présente plusieurs avantages grâce à leur zone de couverture géographique étendue outre leur capacité de servir un grand nombre d’utilisateurs en même temps. D’où une rentabilité, en particulier dans les régions à faible ou à moyenne densité de population, ne possédant pas d’infrastructure terrestre ou encore dans les pays en voie de développement. En effet les satellites permettent une desserve géographique très étendue notamment pour les utilisateurs mobiles.
Les systèmes satellites ont une grande capacité de diffusion, un déploiement rapide et une reconfiguration possible et efficace. Ils offrent un accès multiple pour un grand nombre de stations terrestres et jouent un rôle primordial en cas de catastrophes naturelles. Les systèmes satellites offrent des services de téléphonie vocale et de transmission de données (fax, courrier électronique, transfert de fichiers, etc…) à destination d’équipements terminaux mobiles (de poche ou montés sur véhicule) ou fixes, ils offrent aussi de nouvelles fonctions tels que le multicast et le broadcast. Etant donné la place importante que connaissent la communication et les multimédias de nos jours, avoir un service continu sans contraintes, n’importe où et n’importe quand à une échelle globale est devenu une nécessité. D’où l’intérêt des systèmes de communications par satellites.

Fonctionnement d’un système satellitaire : Scénarios des Réseaux

Les réseaux satellites peuvent être déployés pour servir des terminaux individuels ou alors plusieurs communautés professionnels à la fois. Au début les terminaux étaient passifs récepteurs uniquement de diffusion de certaines applications comme la vidéo et l’audio. Le système de réseau satellitaire est constitué d’un segment spatial et un nombre de stations terrestres responsables du multiplexage de trafic et du contrôle des liens terrestres.
L’interactivité des terminaux a été introduite grâce aux réseaux VSAT (Very Small Aperture Terminal). Par la suite le développement rapide aussi bien dans le segment terrestre que spatial a élargi d’une part le nombre des applications offertes et la topologie ainsi que les composants des systèmes de communication par satellite d’autre part. Les satellites communiquent avec différentes stations terrestres en utilisant les liens GSLs, (ground to satellite link) .On distingue alors deux modes opérationnels dans les réseaux par satellites :
Interconnexions des Lans : L’interconnexion des LANs (Local Area Network) à travers les liens satellitaires présente un aspect très important dans ces réseaux . En effet dans ce type de configuration plusieurs LAN accèdent aux liens satellitaires à travers une Gateway, ou station terrestre, qui joue le rôle d’une interface qui adapte les protocoles LAN à l’environnement radio. Les systèmes appliquant ce type de configuration sont mieux utilisés pour interconnecter différents sites d’une entreprise internationale par exemple, ou une large institution, ou alors leur fournir un accès direct à une base de données confidentielle les concernant.
Mode d’accès utilisateur : Dans cette configuration , le réseau satellite offre un accès large bande à l’utilisateur final à travers l’interface réseau/utilisateur (UNI). Le terminal a en général une taille réduite et est peu complexe, il est uniquement responsable de l’envoi et la transmission de son propre trafic (petit volume de trafic par terminal et faible débit de transmission).
Ce mode de connexion a été récemment utilisé afin de fournir des services personnels universels ainsi que des applications interactives pour une grande population d’abonnées dans un cadre professionnel ou autre en accédant à des sites lointains. La liaison montante est partagée entre les utilisateurs des différentes applications et un multiplexage de trafic se fait au niveau de l’interface radio, c’est le NCC qui est responsable de la décision d’allocation.

Définition et principe de fonctionnement VSAT

Vsat (Very Small Aperture Terminal « terminal à très petite ouverture ») désigne une technique de communication par satellite bidirectionnelle qui utilise des antennes paraboliques dont le diamètre est inférieur à 3 mètres. Le système VSAT repose sur le principe d’un site principal (le hub) et d’une multitude de points distants (les stations VSAT).
Le hub est le point le plus important du réseau, c’est par lui que transite toutes les données qui circulent sur le réseau, c’est aussi lui qui gère tous les accès à la bande passante. De par son importance, sa structure est conséquente: une antenne avec un diamètre inférieur à 3 mètres et, plusieurs baies remplies d’appareils.
Les stations VSAT quant à eux, permettent de connecter un ensemble de ressources au réseau. Dans la mesure où tout est géré par le hub, les points distants ne prennent aucune décision sur le réseau ce qui a permis de réaliser des matériels relativement petits et surtout peu coûteux. Dans la plupart des cas, une antenne d’environ 1 mètre permet d’assurer un débit de plusieurs centaines de Kb/s. Une station VSAT n’est donc pas un investissement important et l’implantation d’un nouveau point dans le réseau ne demande quasiment aucune modification du réseau existant. Ainsi une nouvelle station peut être implantée en quelques heures et ne nécessite pas de gros moyens. (Il suffit d’un technicien spécialisé). Il existe aussi plusieurs types de topologies VSAT.

Types de topologies

Topologie maillée : Dans cette architecture les VSATs sont reliés par le biais du canal satellite. Malheureusement dans le contexte de satellites géostationnaires (donc une distance de 35786 Km), les réseaux VSATs maillés subissent une atténuation de puissance de 200 dB sur la voie montante et sur la voie descendante. Dans cette topologie, deux VSAT quelconques pris dans le réseau sont interactifs. Topologie en étoile : L’architecture d’un réseau en étoile comporte deux éléments : le Hub et les stations distantes . Les stations distantes n’étant pas à mesure de communiquer entre elles, il importe donc de doter le Hub d’une antenne à fort gain pour amplifier et relier le trafic d’un VSAT à un autre. L’ensemble de la voie montante et la voie descendante allant du VSAT émetteur vers le HUB est appelé ‘Inbound link’ tandis que l’ensemble de la voie montante et la voie descendante allant du HUB vers le VSAT récepteur est appelée ‘Outbound link’.
Topologie mixte : Elle n’est rien d’autre que l’association des deux topologies précédemment énoncées au sein d’un même réseau. Ainsi, dans ce type de réseau, on distingue deux catégories d’usagers qui sont : les usagers à faible trafic et les usagers à fort trafic dont les VSAT interagissent entre eux en configuration maillée .

Les avantages de la technologie VSAT

Le VSAT est un système qui permet de connectés 10 000 points simultanément au réseau. Cette technologie permet aux grands groupes de mettre en place un global intranet sur plusieurs continents totalement privé sans avoir à traiter avec les opérateurs de chacun des pays dans lequel le groupe est implanté. L’évolutivité est aussi un des gros avantages de ce système. En effet, connecter un nouveau point, ne demande pas de gros moyens techniques et financiers. En moyenne, une station VSAT coûte dans les 4 000 € et il ne faut pas plus de quelques heures à un technicien pour mettre en place la connexion. Ce système permet également d’installer une station sur une unité mobile; une fois que le modem VSAT est configuré, il faut juste pointer l’antenne dans la bonne direction. Comme il est déjà été dit, le hub est le point central de tout le réseau, et en assure la gestion complète. Ceci permet donc de gérer et superviser l’ensemble du réseau d’un seul et même point.
Dans la mesure où toutes les connexions sont du même type, on se retrouve avec un réseau homogène. Ceci permet d’utiliser toujours le même type de matériel et ainsi de n’avoir que peu de pièces de rechange et d’être sûr d’avoir les bonnes pièces ce qui n’est généralement pas le cas avec les réseaux filaires. Le fait d’utiliser un satellite géostationnaire pour la couverture permet d’avoir une large couverture (en moyenne presque un hémisphère). Ceci rend possible la création rend réseaux global intranet à une échelle intercontinentale très rapidement.

Présentation de la technologie 3G

C’est grâce à de grande révolutionne de la téléphonie mobile qu’on parle de téléphonie de troisième génération ou 3G.Au début il y’avait la téléphonie radio-mobile ou téléphonie 0G. Ce derniers se basé sur des téléphones analogiques très gourmande en terme d’énergie et nécessite une antenne de près de 1 m de long avec un débit un peu faible. Ainsi la 0G a évolué pour donner naissance à la 1G permettant le maintien du hand-over grâce à la signalisation numérique. Le système reste embarqué dans les voitures avec une transmission analogique de la voix. En 1987 le GSM ou réseau téléphonique de 2éme génération vu le jour mais ce n’est que bien plus tard, à la fin du 20éme siècle, que la technologie GSM va être exploitée. Ceci est une évolution de la 1G vers le réseau analogique au réseau numérique (GSM). Ensuite, vinrent se greffer à cette technologie, des améliorations qui ont exploitées au maximum la 2G, tant au point de vue équipement, qu’au point de vue débits. Le premier exemple est le GPRS (General Packet Radio System), qui permet d’obtenir des débits théoriques de l’ordre de 114 kbit/s, plus proche de 40 kbit/s dans la réalité (2,5G).Le deuxième exemple est la norme EDGE (Enhanced Data Rates for Global Evolution, présentée comme 2.75G, qui quadruple les améliorations du débit de la norme GPRS en annonçant un débit théorique de 384 Kbps, ouvrant ainsi la porte aux applications multimédias (en réalité la norme EDGE permet d’atteindre des débits maximum théoriques de 473 kbit/s, mais elle a été limitée afin de se conformer aux spécifications (IMT‐2000 et de l’ITU).le Seul bémol avec la technologie 2G est les droits de licence qui ont couté cher.
Ces améliorations nous a conduit à l’UMTS ou téléphonie de 3eme génération. Pour l’UMTS la bande est plus large que le GSM et elle fournit un débit de 384 kbps en réception et 64 kbps en émission dans les conditions optimales, en mouvement le débit tombe à 144 kbps, le débit théorique maximal est de 2 Mbps en situation fixe. Cette technologie est représenté par la norme Universal Mobile Télécommunications System(UMTS) et CDMA2000 et permet d’aller plus loin en proposant des services dépassant le cadre consultation WAP ou de la réception d’emails et se rapproche a ceux utilisés dans les ordinateur c’est-à-dire des services multimédias d’où l’importance de changer l’architecture. La technologie 3G s’est améliorée dans le temps et parmi les améliorations on peut noter : La première évolution de la 3G est la 3G+. Basée sur la norme HSPA (High Speed Packet Access), la 3G+ permet de passer à des débits d’échanges supérieurs à ceux de la 3G.
La dernière évolution des réseaux 3G, parfois appelé HSPA+, 3G++ ou THDM (Très Haut Débit Mobile), permet de tripler la vitesse des réseaux 3G+ avec un débit allant de 21 à 42 Mbit/s.

Table des matières

Chapitre I : Présentation de la SONATEL
1.1 Présentation de la SONATEL
1.2 Présentation de la station terrienne de Gandoul
1.2.1 Situation Géographique
1.2.2 Trafic passant par Gandoul
1.3 Présentation et problématique du réseau VSAT actuel
Chapitre 2 : Concept de base de la transmission par satellite
2.1 Généralités
2.2 Les Orbites
2.2.1 Satellite GEO (Geo-Stationnary Earth Orbit
2.2.2 Satellite MEO (Medium Earth Orbit)
2.2.3 Satellite LEO (Low Earth Orbit)
2.2.4 Liens Inter-Satellites (ISL)
2.2.5 Le Handover (HO)
2.2.6 Fonctionnement d’un système satellitaire : Scénarios des Réseaux
a. Interconnexions des Lans
b) Mode d’accès utilisateur
2.2.7 Les services de communications par satellite
2.2.7.1 Les services de diffusion de la radio et de la télévision
2.2.7.2 Les services de téléphonie
2.2.7.3 Accès large bande et services multimédias
2.2.8 La station terrienne
2.2.9 Les bandes de fréquences
2.2.10 Les types de modulations
2.2.11 Les méthodes d’accès
a.AMRF ou FDMA
b.Time Division Multiple Access (TDMA ou AMRT)
C .Code Division Multiple Access (CDMA ou AMRC)
d. Multi-Frequency Time Division Multiple Access (MF-TDMA)
2.2.12 Techniques d’accès aléatoire
2.3 Présentation de la technologie VSAT
2.5.1 Définition et principe de fonctionnement VSAT
2.5.2 Types de topologies
a. Topologie maillée
b. Topologie en étoile
c. Topologie mixte
2.5.3 Gestion de la bande passante
2.5.4 Comparaison entre les bandes de fréquences utilisées
2.5.5 Les applications
2.5.6 Les avantages de la technologie VSAT
2.5.7 Les inconvénients
Chapitre III Présentation de la technologie 3G
3.1 Généralité
3.2 Les services
3.3 Architectures et fonctionnements de l’UMTS
3.3.1 Station Mobile (UE, User Equipment)
3.3.2. Le sous-système radio (RNS, Radio Network Subsystem)
3.3.3 Le Node B
3.3.4 LE RNC
3.3.5 Le WCDMA (Wideband-CDMA)
3.3.6 Présentation de la méthode d’accès CDMA
3.3.7 Les avantage du W-CDMA
Chapitre 4 : Mise en œuvre de la solution
6.1 Etude de l’évolution de la technologie mobile au Sénégal
6.2 Description de la solution technique
7. Etude de l’architecture et fonctionnement de la plateforme HUB/VSAT SkyEdge I Bande C
de la Sonatel
Présentation
7.1 Architecture du réseau VSAT Bande C
7.2 Le segment spatial
7.3 Les protocoles utilisés
7.4 Le HUB Bande C de Gandoul : la partie bande de base
a. Le Modulateur
b. L’IP Encapsulator (IPE)
d. Le receiver Cage ou Hub Receiver Unit (HRU)
e. Le Sync Device
f. Le Network Management System (NMS)
7.5 Le HUB Bande C : les équipements RF
7.6 Les stations VSATs
7.7 Les techniques d’accès au support
7.7.2 Le Guaranteed Access (GA)
7.7.3 Le Dedicated Access (DA)
8. La plateforme HUB/VSAT Bande Ku
8.1 Architecture du réseau VSAT Bande Ku
8.2 Le segment spatial et les techniques d’accès au support
8.3 Le HUB Bande Ku de Gandoul : la partie bande de base
a. Le Dynamic Call Allocation Server (DCAS)
b. Voice Packet Processor (VPP)
a. Le Media Gateway et le SIU
b.Le Border Router
8.4 Le HUB de Gandoul : les équipements RF
8.5 Les stations VSATs
8.6 La téléphonie fixe, le VPN et l’internet sur VSAT
8.6.1 La téléphonie fixe sur VSAT
8.6.2 L’Internet et le VPN sur VSAT
9. Mise en œuvre de la solution : la technologie 3G sur Vsat
9.1 L’intérêt d’utilisation de la technologie satellitaire par la SONATEL
9.2 Etude de l’architecture existant : Gsm sur Vsat
9.2. 1 .Gsm sur Vsat : émission Vsat/réception Hub
9.2 Gestion de la bande passante
9.3 Les limites de la technologie Gsm
10.Scénarios d’architecture d’intégration de la Mise en œuvre de la 3G sur le réseau Vsat de la Sonatel
10.1 Présentation
10.2 Choix des technologies utilisé
a. Choix de l’orbite
Choix de la technologie W-CDMA
e. Le modem Cisco IP VSAT
10.3 Architecture de la mise en œuvre
10.3.1 Emission Vsat /réception Hub
10.3.2 Emission Hub/réception Vsat
10.4 Outils de Supervision du réseau et d’analyse de performances
10.4.1 Système de configuration NMS
10.4.2 Système de supervision SkyMon
10.4.3 Système de Gestion de la capacité Satellite SNPU
11. Perspective d’évolution du Skyedge I vers le Skyedge 2
11.1 Module complémentaire Optimiseur de bande passante
11.2 Topologie MESH
11.3 Mini-HUB ou NETDEGE
Conclusion
BIBLIOGRAPHIE / WEBOGRAPHIE