Techniques aléatoires d'allocation de fréquences pour les réseaux satellitaires

1. Techniques aléatoires d'allocation de fréquences pour les réseaux satellitaires

2. Méthodes d’accès: Classification • Méthode d’allocation statique: • TDMA • FDMA • CDMA • SCPC • Méthode d’allocation dynamique: • Aloha • Slotted-Aloha

3. Méthode d’allocation statique:

4. 1. TDMA (Time Division Multiple Access)

5. TDMA (Time Division Multiple Access)C’est une technique d’accès qui se repose sur le multiplexage temporelle des fréquences.

6. Principe: • Chaque porteuse sera divisée dans le temps et repartie à plusieurs utilisateurs • Chaque utilisateur sera contraint d’envoyer que durant un certain intervalle alloué dynamiquement(time slot)

7. Trame TDMA : • Une trame TDMA sera composé de : • Time Slots • Un time slot de synchronisation (Reference Burst)

8. Format d’une trame TDMA: • Chaque time slots seront séparés les uns des autres par un intervalle de temps (bande de garde)

9. TDMA dans les satellites: Une station maître avec une visibilité du réseau complet gérera l’accès au satellite.

10. TDMA dans les satellites: chaque terminal est autorisé à émettre un burst selon un plan de transmission par slot (BTP). pour chaque transpondeur le BTP spécifie la fréquence de la polarisation ainsi que la durée du burst Elle utilise la modulation / démodulation QPSK.

11. Exemple: DVB RCS 9780 Alcatel • Utilise la technique d’accès TDMA. • Il offre un accès Internet bidirectionnel à haut débit • Chaque utilisateur est relié à une station d’interconnexion

12. Exemple: DVB RCS 9780 Alcatel • Utilise une trame TDMA pour accéder • Chaque utilisateur transmet ses données en les répartissant dans les time slots qui lui ont été alloués

13. 2. FDMA (Frequency Division Multiple Acess)

14. Rappel du FDM • Le FDM (Frequency Division Multiplexing) permet de partager la bande de fréquence en une série de plusieurs canaux de plus faible largeur.

15. FDMA • Le FDMA est une technique d’accès qui se repose sur le multiplexage fréquentiel des fréquences

16. FDMA • FDMA alloue a chaque utilisateur (ou station) un ou plusieurs canaux.

17. FFD/FDMA • Pour une communication en duplex, le FDMA est combiné avec le FDD (Frequency Division Duplexing).

18. FDD/FDMA • chaque utilisateur se verra allouer 2 canaux, un pour l'envoie (uplink) l'autre pour la réception (downlink). • Le GSM utilise cette technique, pour des communications en duplex

19. Exemple FDD/FDMA pour le GSM

20. Exemple FDD/FDMA pour le GSM • Les canaux de fréquences qui se trouvent entre 890.2 et 915 MHz sont des UPLINK (du mobile vers la BTS) • Les canaux de fréquences qui se trouvent entre 935.2 et 960 MHz sont des DOWNLINK (de la BTS vers le Mobile)

21. Les 2 Formes de FDMA • Il existe 2 formes de FDMA • FAMA (Fixed –Assignement Multiple Access) ou allocation fixe de canal • DAMA (Demand-Assignment Multiple Access) ou allocation de canal à la demande

22. FDMA-FAMA • Avec cette méthode, les canaux sont pré-alloués aux utilisateurs, et aucune modification n'est permise. • Chaque station de transmission, qu'elle soit active ou non, possède un canal de transmission, d’où le risque d’une sous exploitation de la bande de fréquence

23. Exemple FDMA-FAMA

24. Exemple FDMA-FAMA • On remarque de la figure (a), que chaque station a un quota fixe de fréquence. • La figure (b) nous montre les équipement de transmission de la station A. • FDMA-FAMA est généralement utilisé quand une station émet constamment une quantité d'information de taille fixe.

25. FDMA-DAMA • FDMA-DAMA permet une allocation de canaux aux usagers actifs. • Âpres qu'un usager aie fini d'utiliser un canal. Ce canal sera ensuite alloué à un autre utilisateur actif.

26. Utilisation de FDMA-DAMA • Cette technique est essentiellement utilisée pour les communications VSAT, mais aussi par l'armée pour des communications par satellites (SATCOM).

27. 3. CDMA (Code Division Multiple Access)

28. CDMA (Code Division Multiple Access) Connu aussi en tant que étalement de spectre parce qu'il prend la version numérique d’un signal analogique et l’étale sur une bande plus large à un niveau de puissance inférieur. Cette méthode est appelé DSSS ( Direct sequence spread spectrum ). Comme pour les techniques vue précédemment, CDMA permet un accès multiple au support. Développé à l’origine par les militaires dans un but de sécurité.

29. Concept du CDMA Plusieurs orateur discute en même temps. Seul ceux qui parle la même langue peuvent comprendre ce qui se dit.

30. Utilisation des ressources

31. CDMA • Chacun transmet au-dessus de tout le monde. • Chaque utilisateur occupe toute la bande de fréquence. • Et cela en même temps.

32. Comment cela est-il possible ?

33. Utilisation de différent code, tel que si vous connaissez le bon code, vous pouvez recevoir seulement la personne qui envoi avec ce code !

34. Transmission CDMA

35. Principe Code : n bits connue par l’émetteur et récepteur Chaque bit à transmettre est multiplié par le code. on transmet donc n bits. On a donc un étalement de spectre • Transmission :

36. Principe Pour récupérer la Data originale, on multiple le signal reçu par le code • Réception :

37. Deux codes CA et CB sont orthogonaux ssi leur produit scalaire est nul : • CA • CB = Σ (CA,i × CB,i) = 0 • Les codes doivent être orthogonaux entre eux lors de transmission multiple par plusieurs utilisateurs dans une même bande passante

38. Resume: • C’est une technique d’accès multiple qui applique une séparation par codes. • Plusieurs stations peuvent transmettre en même temps sur une même bande de fréquence • Chaque station utilise son propre code.

39. CDMA Avantages: Inconvénient L’étalement de spectre est très consommateur en bande passante Plus il y a d’utilisateurs, plus de codes distincts doivent être utilisés • Transmission simultané sur la même bande de fréquence par plusieurs émetteur. • Résistance aux interférences • Ajout de nouveaux utilisateurs plus facile • Sécurité au niveau physique • Handovers facilités

40. Spread Spectrum, CDMA et GPS

41. Navstar / GPS Présentation : Le système de radiolocalisation Navstar / GPS (Global Positioning System) a été développé par les Etats -Unis (Département de la Défense) à partir de 1973 pour offrir aux utilisateurs (prioritairement l'armée américaine) la possibilité de déterminer de façon précise leurs coordonnées en tout point de la surface de la Terre. Les satellites ont été mis sur orbite à partir de 1978 et le système Navstar / GPS a été déclaré totalement opérationnel en 1994.

42. Le système Navstar / GPS comprend  : Un secteur "spatial", constitué d'une constellation de satellites Un secteur "commande et contrôle Un secteur "utilisateur"

43. Constellation de satellites La constellation GPS est constituée de 24 satellites répartis sur 6 plans orbitaux inclinés de 55° par rapport au plan équatorial.

44. Secteur commande et contrôle • Dépend de l'armée américaine chargées de maintenir le système opérationnel de façon permanente. • La station maîtresse est située à Colorado Springs et c'est elle qui fournit le temps de référence, • contrôle et programme le repositionnement  éventuel des satellites.  • Les autres stations assurent le contrôle du système et la mise à jour des informations à bord des satellites.

45. Un secteur "utilisateur" Il regroupe l'ensemble des utilisateurs civils et militaires qui ne font que recevoir et exploiter les informations des satellites ; de ce fait le système ne peut être saturé et le nombre maximum d'utilisateurs GPS est illimité. Récepteur GPS portable

46. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT DU GPS DETERMINATION DE LA POSITION Proche du principe de triangulation. On mesure la distance entre l’utilisateur et un certain nombre de satellites de positions connues. On définit ainsi des sphères centrées sur des satellites et dont l’intersection donne la position

47. Triangulation

48. Signal depuis un satellite Le recepteur et quelque part dans cette sphère

49. Trois Satellite (positionnement 2 D )

50. Positionnement 3 D “