Les Réseaux Satellites
La couche physique
L'accès au support de communication
La communication entre une station terrestre et son satellite se fait en full duplex, c'est à dire dans les deux sens à la fois. Ceci est permis grâce à l'utilisation de deux fréquences différentes: une pour le flux montant (station terrestre vers satellite) et une pour le flux descendant (sens inverse).
Cependant, on a vu que beaucoup de clients pouvaient communiquer avec le satellite, et si certains utilisent les mêmes fréquences, alors il ne doit pas y avoir de chevauchement de signaux, et donc collision.
On appelle ces techniques de partage du support les méthodes d'accès au support. Il en existe un certain nombre, mais voici celles que l'on retrouve dans les communications satellites:
Les méthodes d'accès FAMA (Fixed Assignement Multiple Access):
- FDMA (Frequency Division Multiple Access): Cette méthode divise la fréquence de communication en plusieurs sous-fréquences, chacune étant associée à un client.
- TDMA (Time Division Multiple Access): Technique actuellement la plus utilisée. Le canal est découpé en slot de temps, chaque slot étant associé à un client.
- CDMA (Code Division Multiple Access): Cette technique est un mélange des deux précédentes: par l'utilisation d'un code modifiant le signal à envoyer, on réalise un changement de fréquence au cours du temps.
Les différentes méthodes d'accès FAMA
Les méthodes Random Access: Ces méthodes permettent l'utilisation du canal à n'importe quel moment. Si il y a collision avec un autre client, différents algorithme sont appliqués:
- Aloha: Lors de la détection de la collision (long pour les communications satellites, un aller-retour entre station terrestre et le satellite), chaque client attend un temps aléatoire donné et tente de réemettre.
- S-Aloha: Identique à la méthode précédente, mais l'envoi ne peut se faire que dans des slots de temps prédéterminés à l'avance.
Les méthodes de réservation de paquets: Elles permettent, de manière explicite ou implicite, de réserver un canal de communication à l'avance pour permettre une émission de données sans collisions. Il existe souvent un canal spécial dédié à la reservation.
Dans les communications pas satellites, on retrouve trois méthodes d'accès qui sont fréquemment utilisées:
- S-Aloha pur des débits faibles
- Réservation par paquet pour des débits moyens
- TDMA pour les débits maximum
La modulation du signal
Un signal numérique composé de 0 et de 1 ne peut être envoyé tel quel par ondes electromagnétiques. Il a pour cela besoin d'être modulé, c'est à dire transformé d'une forme numérique à une forme analogique. L'opération inverse, la démodulation, est effectuée à la reception du signal.
Il existe plusieurs formes de modulation, mais voici les plus connues:
- AM (Amplitude Modulation): Pour faire passer de l'information, on modifie l'amplitude du signal au cours du temps. Cette méthode n'est pas utilisée dans les télécommunications par satellite car ces derniers supportent mal la transmission de signaux dont la puissance n'est pas constante.
- FM (Frequency Modulation): Ici, on fait passer de l'information en modifiant la fréquence au cours du temps. Cette technologie n'est pas utilisée également parce qu'elle est premièrement difficile à implémenter, puis parce qu'elle gaspille aussi de la bande passante.
- PM (Phase Modulation): C'est la technologie utilisée dans la plupart des transmissions radio. Ici, on fait passer de l'information en modifiant la phase du signal au cours du temps. La puissance et la fréquence du signal restent donc fixes. Il existe plusieurs types de modulation par phase comme BPSK (Binary Phase Shift Keying), QPSK (Quadratic PSK)... BPSK est binaire: deux phases sont utilisables, donc on peut faire passer deux types d'information au cours du temps (0 et 1). QPSK est quadratique: quatres phases différentes sont utilisables, donc quatre types d'information peuvent être envoyés au cours du temps (00, 01, 10 et 11). On voit ici que plus le nombre de phases utilisées augmente, et plus la quantité d'information que l'on peut faire passer augmente également. Cependant le signal devient plus sensible aux erreurs puisque les phases sont de plus en plus proches.
Comparaison AM/FM
La correction d'erreur
La transmission de l'information par ondes electromagnétiques ne se fait pas sans erreur, surtout lorsque celles-ci traversent plusieurs milliers de kilomètres dont l'atmosphère terrestre. Ces erreurs surviennent cependant en groupe et de façon très localisé.
L'application du simple algorithme de correction d'erreur FEC (Forward Error Correction) permet l'utilisation d'un canal satellite dans de bonnes conditions de reception.
FEC génère de la redondance d'information. Lorsque des données sont prêtes à être envoyées, on les encode avec l'algorithme FEC et on module le signal à emettre. Ce signal est alors perturbé par la couche atmosphérique de la Terre et se trouve légèrement modifié. A la réception, ce signal est démodulé et on décode l'information obtenue de nouveau avec l'algorithme FEC. Puisque l'information est redondée, les données initiales peuvent être retrouvées (avec bien sûr un seuil limite).