Les Réseaux satellites et leur utilisation

Plan de la Bibliographie Introduction Architecture d’un système de communication par satellite Les orbites Les différents types de services Les modes de transmission du signal Internet par satellite Les évolutions Avantages et inconvénients Conclusion

La Map Monde

Historique 1945 : Arthur C. Clarke introduit le concept de communication par satellite. 1957 : Spoutnik (émetteur) 1962 : les américains lancent le premier système actif : Telstar1 (émission - réception)

Architecture

Secteur Spatial Charge utile Plateforme

Secteur Terrien

Orbites des Satellites Orbite Géostationnaire Orbites Basses

Orbite Géostationnaire 36.000 Kms d’altitude Fixe dans le ciel Débit : 155Mbps Délai : 250ms

Orbites Basses Constellation de satellite : -Suppression effets d’écho, -Demande une faible puissance à l’émission et à la réception (Ex : Tel. Portable). Les MEO (Middle Earth Orbit) 10.000 Kms, Data bas débit,voix, Débit : 300bps à 38.4 kbps, Délai : 80ms. L’orbite LEO (Low Eath Orbit) 500 à 2.000 Kms Les « Petits LEO » Les « Gros LEO » Les « Méga LEO » Débit 2.4 kbps 155 Mbps, Voix, data haut et bas débit, Délai : 6 à 21ms. Exemple de constellation : Globalstar, Iridium

Les types de services Services de « PUSH » Services Interactifs

Service de push sans voie de retour Services de « PUSH » Service de push sans voie de retour

Services Interactifs avec retour par réseau terrestre Service interactif avec voie de retour par réseau terrestre

Services Interactifs avec retour par satellite Service interactif avec retour par satellite

Transmission du Signal Les bandes de fréquences Les modes de transmissions Réutilisation de fréquence Liaisons inter satellites

Les Bandes de Fréquences Polarisations Les ondes électromagnétiques sont polarisées verticalement ou horizontalement -> elles oscillent dans un plan vertical ou horizontal. Permet de densifier l’utilisation de la bande passante

Les Bandes de Fréquences Bande C : bande la + basse Bande KU : bande de + en + saturé Bande L : bande orbite basse Bande KA : bande nouvellement utilisée (double hub). Bandes Fréquences (en GHz) Lien montant Lien descendant Service C 6/4 5,725 à 6,725 3,4 à 4,5 SFS Ku 12/11   11,7 à 12,2 SRS 18/11 12,75 à 18,1 10,7 à 12,7 Ka 20/30 27,5 à 30,5 17,7 à 21,7 L 1,5/1,6 1,62 à 1,65 1,52 à 1,55 SMS 1,9/2,9 2,95 à 2,99 1,97 à 2,01 SFS/SMS

Les modes de transmissions Traitement à bord, multiplexage : Charge utile transparente, amplification, transposition en fréquence -> passage aux transmissions numériques. La généralisation des transmissions numériques -> le traitement à bord (multiplexage et commutation de paquets). Les modulations : Modulation de phase 4 états (similaire au GSM). Politiques d’accès aux canaux satellites.

Les politiques d’accès aux canaux satellite Les politiques de réservation L’accès multiple à répartition en fréquence ( AMRF ou FDMA ) L’accès multiple à répartition dans le temps ( AMRT ou TDMA ) L’accès Multiple à répartition par code ( AMRC ou CDMA )

Les politiques d’accès aléatoires L'accès aléatoire consiste, pour les stations terrestres, à émettre dès qu'elles ont un paquet de données en leur possession, la technique ALOHA . Chaque station reçoit l’ensemble des paquets et en prélève ceux qui lui sont destiné (similaire à Ethernet). Les politiques de réservation par paquets Les techniques de réservation par paquet consistent essentiellement à réserver à l'avance des tranches de temps pour les stations qui ont des paquets à émettre.

Réutilisation de fréquence Par diversité de polarisation Par diversité spatiale

Liaisons inter satellites Liaisons entre deux satellites : Permet de relier les stations seules à des distances supérieures sans double bon avec retour au sol intermédiaire Ex : TELEDESIC, IRIDIUM, GLOBALSTAR, SKYBRIDGE.

Liaisons inter satellites Exemple Globalstar : - 48 + 8 satellites / 100 stations terriennes (RTC). - Petit satellite (1.50 m), grappe de satellites. - 7 par orbite. - Débit 9.6 kb/s (identique au GSM). - Racheté par fond d’investissement THERMO. - Lancement prévu de 8 satellites de remplacement. - Fin 2004 essai avec Airbus liaison mobile entre avion et satellite. - 0.15 € et 1€ / minute mais abonnement cher.

Les technologies d’accès a Internet par satellite VSAT(Very Small aperture terminal) DVB-S( Digital Video Broadcast Satellite ) DVB-RCS (Digital Video Broadcast – return Channel via Satellite ) UDLR ( Unidirectional Link Routing )

Les technologies d’accès a Internet par satellite (suite 1) VSAT propriétaire Premier standard d’accès par satellite Satellites en orbite géostationnaire + antennes de 0.9 à 1.8 mètres Download 8Mbps , Upload 512 Kbps UDLR le protocole UDLR permet de masquer l'unidirectionnalité d'une liaison satellitaire en utilisant une voie de retour terrestre. Ce protocole, transparent pour le niveau IP, émule une connectivité bidirectionnelle et broadcast sur un lien unidirectionnel.  Mise au point par L’INRIA Peut être utilisée avec n’importe quel voie de retour (ADSL, RTC, GSM …) Quasi-absence de modifications des infrastructures existantes (satellites géostationnaires )

Les technologies d’accès a Internet par satellite (suite 2) DVB-S (déclinaison satellite du DVB ) Définition de transmissions des signaux MPEG-2 Capable d’acheminer des données TCP/IP à grande vitesse Diffusion unidirectionnelle Ce standard ne prévoit pas de voie retour DVB-RCS Récemment validé (fin 2000) Déclinaison des standards DVB avec un retour par satellite (2 kbps) Permet le transport du protocole IP, de nombreux protocoles des routage et de transport Petites antennes (75 cm à 1 m) Download 60 Mbps , Upload 1.2 Mbps

Les prochaines évolutions des réseaux satellites La couverture multi pinceaux Traitement et routage a bord du satellite L’ ipv6 par satellite L’évolution du matériel d’accès

Les prochaines évolutions des réseaux satellites (suite 1) La couverture multi pinceaux Plusieurs spots à faible ouverture Multiplication par 10 le trafic total en utilisant plusieurs fois la même bande passante Possibilité d’utiliser des antennes plus petites Traitement et routage a bord du satellite Mise en place de système de correction d’erreurs entre les systèmes de réception et de re-émissions(on board processing) Combinée avec la couverture multi pinceaux, cela permettrait l’intégration de routage a bord du satellite.

Les prochaines évolutions des réseaux satellites (suite 2) L’ ipv6 par satellite Le fait que les satellites actuels ne disposent pas encore de moyens de routage, les opérateurs satellites ont une chance à saisir pour offrir très rapidement de l’IPv6 à grande échelle. L’évolution du matériel d’accès grâce aux succès de la télévision par satellite, le prix des antennes et des démodulateurs ne cessent de baisser

Avantages de l’accès par satellite permet, à un prix relativement abordable, une connexion haut débit forfaitaire et permanente là où il n’existe pas d’équipement dans d’autres technologies d’accès (ADSL, câble, BLR…) Le satellite est particulièrement bien adapté aux villages éloignés des grandes voies de communication électronique ou bien pour connecter des entreprises isolées. L'association avec une autre technologie de boucle locale permet de mutualiser la liaison satellite et ainsi les coûts. On retombe alors sur le schéma Satellite Wi-Fi dans lequel l'accès à Internet est assuré par une liaison satellite mutualisée (réseau de collecte) et la capillarité est assurée à moindre coût par la technologie Wifi (réseau d'accès).

Inconvénients de l’accès par satellite Les coûts sont plus élevés aussi bien pour le forfait mensuel (actuellement entre deux à trois fois le prix d’une connexion ADSL à débit équivalent) que pour l’équipement de base (aujourd’hui autour des 1 500 €) Les temps de latence peut être gênant pour la téléphonie sur IP ou de la visiophonie (on observe un délai comme lorsqu’on utilise une liaison téléphonique passant par satellite) et surtout rend impossible certaines applications nécessitant une synchronisation serrée comme le jeu en ligne par exemple

Les coûts des satellites Lancement : 7 500 000 € Fonctionnement : 10 000 000 € Total : 30 000 000 € La capacité d’un satellite est d’environ 18.000 lignes, soit 100 milliards de minutes disponibles sur 10 ans. Le coût d’une minute revient donc à 0,002 €/min.

Conclusion Les systèmes de télécommunications par satellites sont bien adaptés pour assurer, en complémentarité avec les réseaux terrestres, des services de télécommunications à la fois régionaux et mondiaux. Les satellites offrent l’avantage d’une couverture étendue favorisant les liaisons à longue distance, les liaisons entre sites multiples et la radiodiffusion. L’immatérialité des ondes leur permet de s’affranchir des obstacles géographiques et offre un accès aisé aux zones déshéritées. Les progrès technologiques, la concurrence croissante entre opérateurs de satellite et opérateur terrestre, ont fait évoluer à la baisse les coûts d’accès. Cette tendance devrait se poursuivre.

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