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Gestion des ressources radios dans les réseaux sans fils : cas d'un reseau wimax

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par Eric BOSASI DOYI
Université de Kinshasa - Gradué en Sciences Appliquées 2010
  

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IV.2.3. La planification des cellules dans le WiMAX

Dans la planification des cellules, nous devons traiter des questions se rapportant au nombre et à l'emplacement des stations de base, la nature des équipements radio utilisés et la taille des antennes. Elle implique la connaissance de deux paramètres : le modèle de la capacité du trafic et le modèle de couverture des cellules. Le modèle de couverture des cellules est utilisé pour estimer la couverture de la cellule.

La taille d'une cellule dans un réseau WiMAX est plus grande par rapport à une cellule d'un réseau GSM ou UMTS. Différentes cellules sont utilisées pour des secteurs urbains, suburbains, etc. Les types de cellules utilisées dans le réseau WiMAX sont :

· Les macrocellules : utilisées pour des routes et des régions montagneuses ;

· Les microcellules : utilisées dans des secteurs suburbains ;

· Les pico cellules : utilisées dans des secteurs urbains ;

· Les femto cellules : utilisées dans des secteurs urbains fortement denses ;

· Les cellules sectorielles : sont employées dans des tunnels.

IV.2.3.1. La couverture des cellules

La perte de ligne (Path loss) ou perte de propagation est le terme utilisé pour estimer la couverture d'une cellule. C'est la perte de la puissance du signal quand il est transmis dans un espace libre. Elle exprime la différence entre la puissance transmise et la puissance reçue. On l'appelle encore affaiblissement du parcours.

Différents modèles de propagation sont adoptés pour déterminer la perte de ligne entre l'émetteur et le récepteur. Un des modèles le plus généralement utilisés est modèle de perte de ligne en espace libre qui est habituellement le point de référence à partir duquel tous les modèles de propagation prennent origine. Pour évaluer la couverture d'un réseau de WiMAX, nous avons recours à quelques modèles de propagation.

IV.2.3.1.1. Modèles IEEE 802.16 (SUI Model)

Ils ont été au départ élaborés pour les fréquences au dessous de 11 GHz, le standard 802.16 inclut des modèles de propagation connue sous le nom de SUI (Stanford University Interim). L'usage de ces modèles peut être étendu pour couvrir la bande des 3.5 GHz avec l'introduction de facteurs de correction. Dans ce modèle de propagation, nous avons trois types différents des terrains. Ceux-ci s'appellent comme terrain A, B et C. Le terrain A est approprié aux environnements ne présentant pas trop de reliefs avec une densité moyenne ou grande d'arbres (milieux urbains). Le terrain B s'applique aussi bien en cas de terrains plats mais présentant une moyenne/grande densité d'arbres qu'en cas de terrains présentant trop de reliefs et à densité faible d'arbres (milieux suburbains). Le terrain est approprié aux terrains plats à faible densité d'arbres, présentant un minimum d'affaiblissement (zones rurales).

Constante du modèle

Terrain A

Terrain B

Terrain C

a

4.6

4

3.6

b

0.0075

0.0065

0.005

c

12.6

17.1

20

Table 4. 1. Différents terrains et paramètres du modèle SUI

Les pertes de ligne (affaiblissement) dans le modèle de SUI sont données par :

(4.1)

où PL = Perte de ligne (Path loss) en dB (décibel)

d = distance entre l'émetteur et le récepteur

= 100 mètres utilisé comme référence

= facteur de correction de la fréquence

= facteur de correction de la fréquence

S = représente l'effet de masque. Les valeurs typiques de S sont comprises entre 8.2 et 10.6 dB, en fonction de l'environnement.

= exposant de perte de ligne donné par :

(4.2)

est la hauteur de la station de base et a, b and c représentent les paramètres des terrains donnés le tableau ci-dessus.

(4.3)

Où A est la perte de ligne en espace libre ; est la distance entre l'émetteur et le récepteur et est la longueur d'onde. Le facteur de correction de la fréquence est :

(4.4)

avec f le fréquence en MHz. Le facteur de correction de la station de base est donné par l'expression suivante :

(4.5)

où hr est la hauteur de l'antenne réceptrice. Cette expression est utilisée pour le terrain de type A et B. S'il s'agit d'un terrain de type C, on utilise l'expression :

(4.6)

(4.7)

Ici, = 5.2 dB pour le terrain A et B ; et =6.6 dB le terrain C.

Pour une fréquence de la porteuse fixée entre 2500 and 3500 MHz, la distance entre émetteur et récepteur variant de 100 m à 50 km, la hauteur du récepteur de 2 m et la hauteur de la station de base de 80m, nous obtenons les résultats numériques pour les régions urbaines et rurales sur la figure ci-dessous qui donne la variation de l'affaiblissement du signal en fonction de la distance entre l'émetteur et le récepteur.

Affaiblissement en (dB)

Distance entre émetteur et récepteur en (km)

Figure 4.4: Affaiblissement du signal par le modèle de propagation SUI.

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