D1 - 11/01/2015 Le présent document contient des informations qui sont la propriété de France Télécom. L'acceptation de ce document par son destinataire.

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1 D1 - 11/01/2015 Le présent document contient des informations qui sont la propriété de France Télécom. L'acceptation de ce document par son destinataire implique, de la part de ce dernier, la reconnaissance du caractère confidentiel de son contenu et l'engagement de n'en faire aucune reproduction, aucune transmission à des tiers, aucune divulgation et aucune utilisation commerciale sans l'accord préalable écrit de Recherche & Développement de France Télécom. France Télécom Recherche & Développement Qualité des modèles électromagnétiques ou comment quantifier leurs validités ? Parcours en dosimétrie Journées scientifiques CNFRS/URSI 24-25 février 2005 Man-Faï Wong, Joe Wiart

2 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D2 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement  "La théorie n'est qu'une question posée à l'expérience"  "No one trusts the simulation except the engineer who ran the simulation. Everyone trusts the test except the engineer who ran the test"

3 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D3 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Modélisation électromagnétique  Maturité des modèles électromagnétiques (EM)  secteurs : télécoms, aéronautique, radar, transports, observation  Domaines : circuits, antennes avec environnement, CEM, SER, Interactions des ondes avec les personnes  Intérêt simulation  Production, process  Décision, risque  Complémentarité avec la mesure  Questions en rapport avec le réel  Précision  Fiabilité

4 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D4 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Interactions Ondes personnes (IOP)  Analyse des IOP pour les technologies wireless  Limites d'exposition à respecter  Développement des normes de vérification du respect des limites  Rappel : la mesure de l'absorption dans les tissus est invasive  Valeur absolue / incertitudes environnement  Confiance / questions sur les effets éventuels sur la santé

5 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D5 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Plan  Qualification des modèles EM  Confrontation avec le réel  Gestion des incertitudes  Conclusion

6 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D6 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Plan Phénomènes EDP Maxwell Modèles numériques

7 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D7 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Quels modèles EM ?  EM : équations de Maxwell  Modèles physiques  Dépendant de la taille des systèmes D en fonction de – D >> : quasi-statique, – D << : Méthodes hautes fréquences – D ~ : Rigoureux  Modèles numériques  FDTD, FVTD  FEM  BEM, MOM  Limites d'utilisation du modèle  Erreur d'utilisation, du choix du modèle

8 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D8 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Modèles simples Fidélité/réalité Coût calcul Champ lointain Champ proche

9 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D9 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Convergences  Modèles numériques  Troncature de séries  Finesse des maillages  Maillages conformes versus complexité  FDTD : Staircasing mais modèle calculable  FEM : Conformité mais hétérogéneité et calcul très difficile  Erreur de convergence de la méthode numérique Projet Headexp

10 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D10 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Validation  Cas canoniques/ solutions analytiques  Comparaisons entre méthodes, codes  Avec des mesures  Benchmarks

11 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D11 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Benchmark : FDTD + IOP  Comparaison FT et DT (Eurescom), (FDTD/FVTD INRIA (Headexp))  FT : NU-FDTD  DT : FIT (MAFIA)  Série de Mie  Onde plane sur une sphère

12 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D12 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Protocole  Configuration  Source : Onde plane  Fréquences : 909 MHz, 1764.7 MHz  Géométrie/Maillage : Diamètre 0.225m  Caractéristiques diélectriques : –  r =45.7691  = 0.7698 S/m @909 MHz –  r =43.6068  = 1.1355 S/m @1764.7 MHz  Observables  Points de mesures  Champ ponctuel  SAR cube 10g, 1g = puissances absorbées dans cube  Puissance absorbée  FDTD, PML / FIT, Mur 2 nd order  Maillages uniforme et non-uniforme

13 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D13 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Résultats  Au point le plus proche de la surface :  Différence de < 4% pour des maillages non-uniformes à 1mm  Différence de ~10% pour des maillages non-uniformes à 5 mm  FT #1 calculation using DT meshing  FT #2 non-uniform mesh  FT #3 uniform mesh  DT mesh ( 1 mm mesh in the area of interest )

14 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D14 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Incertitudes de mesures  Biais et erreurs  Antennes et sondes ont des tailles finies, infinitésimales en simulation  Sonde de SAR : difficulté à mesurer près des interfaces  Variabilité des mesures :  Evolution temporelle  évanouissement rapide : moyennage

15 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D15 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Plan Modèles Numériques "Réel" (Mesure)

16 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D16 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Confrontation avec le réel  Limites des modèles déterministes :  Connaissance limitée du réel  Disparité, variabilité, tolérance Modèle EM Observables Sources Géométrie, Matériaux

17 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D17 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Observables  Global  Bilan de puissance : puissance absorbée, impédance  SAR corps entier  Grandeur variationnelle : meilleure précision sur ces grandeurs que le champ  Local  Le champ électromagnétique en 1 point  SAR local, ponctuel, SAR 10g, SAR 1g 2,1 cm 1 cm

18 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D18 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Observables  Qualitative, Incrémentale/distribution, Valeur absolue  Définition de métriques  Valeur absolue (E) du Champ normalisée  Source courant (I), source tension (V)  Emitted power P Gain

19 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D19 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Sources  "De-embedding", any source excitation, post- process  FT-DT benchmark : sphere+dipole  FT : source de tension, pulse  DT : source de courant, sinus  Normalisation en puissance

20 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D20 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Sources  Information du réseau : peu  Information du constructeur : diagramme de rayonnement au mieux  Méthode inverse  Lien avec la mesure

21 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D21 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Matériaux  Variabilité des caractéristiques diélectriques  Tissus biologiques vs individu, age  Béton, matériaux de construction  Ajustement du modèle (paramètres)

22 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D22 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Géométrie  Positionnement du téléphone  Travaux en cours au niveau international ( IEEE SCC 34 SC2 Work on SAR Estimation using Computational Methods)  Forme : corpulence, tête enfant  Posture

23 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D23 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Plan

24 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D24 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement FDTD Propagation des incertitudes  Force des modèles : "what if ?"  Gérer  Analyse des sensibilités, fiabilité/rendement  Marge de sécurité, pire-cas

25 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D25 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Problématique en IOP  Conformité => exposition maximale  Limites fondamentales : SAR corps entier et local  Limites dérivées : Champ électromagnétique  Hypothèse de couplage maximal Le respect des limites en champ Le respect des limites en SAR Le non respect des limites en champ Le non respect des limites en SAR

26 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D26 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Sensibilité aux valeurs diélectriques Projet RNRT Comobio conductivité permittivité

27 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D27 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement SAR mesure conformité terminaux  Surestimation du SAR

28 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D28 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Body worn SAR  Est-ce que le liquide tête s'applique pour le port sur le corps ?  Multicouche and "MC"  En relatif z x NTT DoCoMo

29 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D29 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement SAR vs corpulence  FT-TDF : étude influence du SAR en fonction de la corpulence  Données statistiques sur la taille, poids  Indice Masse Corporel : IMC = poids(kg)/taille(m)²

30 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D30 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Champ ambiant max SAR corps entier Champ ambiant SAR local 10g

31 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D31 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Approche statistique/probabiliste  Exposition réelle  Puissance émise par un terminal

32 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D32 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Approche statistique/probabiliste  Exposition réelle  Antennes relais des réseaux 2G et 3G  Projet RNRT ORPPER : outil de référence  Variabilité géométrie/matériaux -> quelle incertitude sur le champ ?  Incertitude sur le champ -> quelle description de la réalité ?

33 La communication de ce document est soumise à autorisation de la R&D de France Télécom D33 - 11/01/2015 France Télécom Recherche & Développement Remarques de fin  Adapter modèle en fonction du besoin  Modèle et environnement : du déterministe vers le probabiliste  Déterministe : convergence des modèles numériques  Estimation de l'erreur  Maillage adaptatif/étude de convergence  Gestion des incertitudes  Couplage mesure/modèle  Propagation des incertitudes – Monte Carlo mais chaque tirage avec un modèle EM coûte cher ! – Améliorer MC, modèles réduits, simplifiés – EDP stochastiques