TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITE

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Ce support présente les différentes notions relatives aux télécommunucations par satellite

Publié le : lundi 4 juillet 2016
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TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITE
Patrick Coffi SOTINDJO
OBJECTIFS
TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITE
A l’issue de ce cours, l’apprenant doit :
Appréhender les terminologies relatives à la transmission par satellite (orbite, pointage, balises de satellites, poursuite,…) connaitre et comprendre le synoptique de la transmission par satellite, Connaitre de façon détaillée les différents composants d’un satellite et d’une station terrienne appréhender la technologie VSAT et ses applications,
PREREQUIS
Les notions de générales de transmission (modulation, multiplexage, fréquence porteuse, etc.) sont nécessaires pour l’apprenant.
PLAN DU SUPPORT
CHAPITRE 1 : HISTORIQUE ET GENERALITES DE LA TRANSMISSION PAR SATELLITE
CHAPITRE 2 : LE SECTEUR SPACIALE
CHAPITRE 3 : LE SECTEUR TERRIEN
CHAPITRE 4 : LE RESEAU VSAT
SOURCES :
EPACUAC.Cours : « Transmission par satellites », Dr DOSSOU Michel, Les satellites », Dr ABDESSELAM SalimCours : « Cours : « Télécommunications par satellites », Ir Maxime DEDO, ESTB
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PLAN DETAILLE DU SUPPORT
CHAPITRE 1 : HISTORIQUE ET GENERALITES DES TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITE.. 6 HISTORIQUE DES TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITES.........................................................6LES ACTEURS........................................................................................................................................ 9 GENERALITES SUR LES TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITES............................................ 12 Principe de transmission par satellites................................................................................................... 12 Types de satellite ............................................................................................................................... 12 Les satellites passifs ...................................................................................................................... 12 Les satellites actifs ......................................................................................................................... 12 Utilisation des satellites de communication........................................................................................ 12 Les communications publiques ...................................................................................................... 13 Les communications d'entreprises ................................................................................................. 14 Les communications mobiles ......................................................................................................... 14 Les communications de remplacement.......................................................................................... 14 Les communications militaires ....................................................................................................... 15 Caractéristiques principales des systèmes satellitaires......................................................................... 15 LES ORBITES....................................................................................................................................... 17
Orbites elliptiques............................................................................................................................... 17 Orbites circulaires .............................................................................................................................. 18 Orbite géostationnaire........................................................................................................................ 19 Orbites hautes (HEO): (High EarthOrbit) .......................................................................................... 20 Orbites géostationnaires (GEO) : (Géostationnaire –Earth Orbit) ..................................................... 20 Orbites moyennes (MEO): (Medium EarthOrbit) ............................................................................... 20 Orbites basses (LEO) (Low Earth Orbit) ........................................................................................... 20 CHAPITRE 2 : LE SECTEUR SPACIALE ............................................................................................. 22 Rappels des bandes de fréquences.......................................................................................................22 Mise en orbite d’un satellite.................................................................................................................... 23 Le lanceur .......................................................................................................................................... 24 La mise en orbite définitive ................................................................................................................ 24 La mise en service. ............................................................................................................................ 25 Architecture d’un système de communication par satellite...................................26.................................. Liaison montante................................................................................................................................ 27 Liaison descendante .......................................................................................................................... 27
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Secteur spatial ................................................................................................................................... 28 Les modes de transmissions.................................................................................................................. 29 Traitement à bord, multiplexage......................................................................................................... 29 Les différentes modulations ............................................................................................................... 30 Les politiques d’accès aux canaux satellites...................................................................................... 30 Les politiques de réservation.......................................................................................................... 31 Les politiques d’accès aléatoire..................................................................................................... 34 Réutilisation de fréquence.................................................................................................................. 35 CHAPITRE 3 : LE SECTEUR TERRIEN ............................................................................................... 36 Présentation des stations terriennes...................................................................................................... 36 Etude de l’antenne de réception/émission............................................................................................. 38 Principe .............................................................................................................................................. 38 Equation de la parabole ..................................................................................................................... 38 Propriétés d’une parabole .................................................................................................................. 39 Paramètres de l’antenne........................................................................................................................ 40 Calcul du gain .................................................................................................................................... 40 Directivité ........................................................................................................................................... 41 La PIRE.............................................................................................................................................. 41 Orientation de l’antenne de réception.................................................................................................... 41 Calcul de l’orientation......................................................................................................................... 42 Angle de Site ou hauteur.................................................................................................................... 42 Azimut ................................................................................................................................................ 42 Application ......................................................................................................................................... 43 Chaine Emission  Réception................................................................................................................. 44 Les modems ...................................................................................................................................... 44 Les up converters............................................................................................................................... 45 High Power Amplifier (HPA)............................................................................................................... 45 L'antenne ........................................................................................................................................... 45 Duplexeur........................................................................................................................................... 46 LNA .................................................................................................................................................... 46 Les down converters .......................................................................................................................... 46 Le dispositif d'asservissement AGAPS V5 ......................................................................................... 46 Les sources de bruit dans la transmission par satellites........................................................................ 47
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Affaiblissement du trajet..................................................................................................................... 47 Bilan de liaison................................................................................................................................... 47 Exercice ............................................................................................................................................. 49 Hypnogramme d’une liaison.................................................94.................................................................. CHAPITRE 4: LE RESEAU VSAT......................................................................................................... 51 Généralités............................................................................................................................................. 51 Le fonctionnement du réseau................................................................................................................. 51 Gestion de la bande passante................................................................................................................ 52 Les applications actuelles...................................................................................................................... 54 Pourquoi choisir cette technologie ?...................................................................................................... 54 Quand penser à VSAT ? .................................................................................................................... 54 Les avantages de la technologie VSAT ............................................................................................. 55 Les inconvénients .............................................................................................................................. 56 TD .......................................................................................................................................................... 57
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CHAPITRE 1 : HISTORIQUE ET GENERALITES DES TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITE
CHAPITRE 1 : HISTORIQUE ET GENERALITES DES TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITE
HISTORIQUE DES TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITES
Le désir des hommes de communiquer entre eux remonte aux temps anciens. Les tous premiers moyens étaient assez rudimentaires.
Les signaux de fumée grâce indiens d'Amérique
299  279 av JC : Ptolémée II Philadelphe fait ériger la tour de l’île de Pharos (phare d’Alexandrie) (signaux : lumineux / binaires / air) Débit : 1bit/jour
: 1Télégraphe aérien de Claude Chappe (signaux : lumineux /92 niveaux / air) Débit 1793 : bit/s
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CHAPITRE 1 : HISTORIQUE ET GENERALITES DES TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITE
18371960 télégraphe de Samuel Morse (signaux : électriques /binaires / câble(s)) (10 bits/s) 1876 – téléphone de Graham Bell (signaux : électriques /analogiques / câble(s)) (64 kbits/s)
Suite à cette découverte prodigieuse, les télécommunications ont connus un essor fulgurant. D’autres recherches ont abouti à la découverte des ondes radioélectriques puis du faisceau Hertzien qui est un système de transmission radio électrique haute fréquence. Bien que cette technologie présente une bonne bande passante, elle présente quelques insuffisances.
En effet, son utilisation nécessite une visibilité directe entre les antennes d’émission et de réception, ce qui n’est pas toujours possible vu la rotondité de la terre et les hostilités naturelles. En outres, on ne peut établir des sauts d’au plus 100 km. Pour porter l’information plus loin, il faut utiliser des stations relais.
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CHAPITRE 1 : HISTORIQUE ET GENERALITES DES TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITE Pour pallier ces insuffisances, CLARKE, Ingénieur Américain en radio communication s’inspirant du fait que le soleil éclaire alternativement 50% de la superficie de la terre écrit en 1945 un roman de science fiction dans lequel il émet l’idée révolutionnaire : « injecter sur une orbite géostationnaire des satellites artificielles pouvant servir de relais de télécommunication entre divers point de la planète ».
Cette idée aboutie enfin à l’expérimentation. Le 4 octobre 1957, l’Union Soviétique lance le premier satellite artificiel : Spoutnik 1. Ce satellite était une simple sphère métallique d’un diamètre de 58 cm équipée d’un simple émetteur radio.
La toute première transmission de parole en passant par un satellite,  il s’agissait du satellite américain appelé SCORE, a été réalisée en 1958, c’estàdire un an après le lancement du premier satellite artificiel SPOUTNIKI. Le satellite SCORE permettait d’enregistrer sur une bande magnétique un message émis de la terre, et de le retransmettre un peu plus tard vers la terre. C’est le président des EtatsUnis d’Amérique d’alors, le Général EISENHOWER, qui fut la première personne à bénéficier de cette technique.
En 1960, on lança un satellite de télécommunications passif, ECHO 1, qui comprenait un réflecteur passif de 30 m de diamètre ; il ne fut utilisé que pour des essais et des tests de propagation. C’est ainsi que l’on s’est aperçu que la puissance à émettre à partir de la station terrienne était trop importante pour que des satellites de télécommunications passifs soient économiquement rentables.
Le premier satellite de télécommunications actif a été TELSTAR, lancé en juillet 1962. Il était pourvu d’un récepteur qui travaillait dans la bande des 6 GHz et, après changement de fréquence, émettait le signal reçu dans la bande des 4 GHz. Ce satellite fut suivi par deux autres satellites du même type, RELAY et TELSTAR II. Il s’agissait toujours de satellites à défilement, à orbite elliptique, qui à chaque rotation permettait d’assurer des transmissions pendant une heure audessus de l’océan Atlantique.
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CHAPITRE 1 : HISTORIQUE ET GENERALITES DES TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITE C’est en juillet 1963 que les liaisons par satellite firent un bond important, lorsque SYNCOM II (1) fut mis en orbite quasi géostationnaire (son inclinaison de 33° lui donnait un petit mouvement relatif par rapport à la terre). Le premier satellite vraiment géostationnaire fut SYNCOM III, lancé en août 1964.
C’est d’ailleurs cette annéelà que vit le jour la première organisation pour l’exploitation coordonnée de l’espace, INTELSAT ("International Telecommunication Satellite Organisation"), qui fit lancer, en 1965, le premier satellite de télécommunications commercial, EARLY BIRD, dénommé par après INTELSAT 1. Ce satellite a permis la réalisation de 240 voies de télécommunications téléphoniques et 1 voie de transmission VIDEO, permettant ainsi la première transmission d’images de télévision en direct, entre l’Europe et les EtatsUnis.
Depuis lors, il y a eu plusieurs générations de satellites. En 2006, on dénombrait sept générations différentes de satellites INTELSAT (en comptant séparément INTELSAT IV et IVA) ; on est ainsi passé de 240 voies téléphoniques et 1 voie de télévision sur INTELSAT 1 à quelque 30.000 voies numériques à 64 kb/s et un nombre important de voies de télévision sur INTELSAT VI.
Parallèlement à ces développements, on a vu se réaliser des systèmes continentaux (appelés parfois régionaux), tels que la série des satellites russes MOLNYA, des satellites du système européen EUTELSAT.
Enfin, il convient de mentionner le système international pour les liaisons maritimes, de l’organisation INMARSAT ("International Maritime Satellite Organisation"). Ce système initialement conçu pour réaliser les communications avec les navires, a largement débordé du cadre restreint de son objectif initial, puisqu’il est maintenant utilisé à bord de véhicules terrestres, et même par les militaires dans le cadre des missions à l’étranger.
LES ACTEURS
On distinguera les constructeurs, les lanceurs, les opérateurs de satellites, les opérateurs de services, les éditeurs de contenu et enfin l'utilisateur final. Le schéma cidessous résume les liens entre ces différents acteurs.
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CHAPITRE 1 : HISTORIQUE ET GENERALITES DES TELECOMMUNICATIONS PAR SATELLITE
Quelques constructeurs
Quelques lanceurs
Quelques opérateurs
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Hugues Loral Space Systems Lockheed Martin Matra Marconi Space Alcatel Atlas Centaur Delta Titan Ariane H1H2 Intelsat Inmarsat Panamsat Intersputnik Iridium
Etats Unis Etats Unis Etats Unis Europe Europe Etats Unis Etats Unis Etats Unis Europe Japon bandes C et Ku GEO bande C GEO bandes C et Ku LEO
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