ITU-R F 1500 FRENCH-2000 PREFERRED CHARACTERISTICS OF SYSTEMS IN THE FIXED SERVICE USING HIGH ALTITUDE PLATFORMS OPERATING IN THE BANDS 47 2-47 5 GHz AND 47 9-48 2 GHz《在固定业务中使用运行在4.pdf

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1、 Rec. UIT-R F.1500 1 RECOMMANDATION UIT-R F.1500*CARACTRISTIQUES PRFRES DES SYSTMES DU SERVICE FIXE UTILISANT DES PLATES-FORMES HAUTE ALTITUDE FONCTIONNANT DANS LES BANDES 47,2-47,5 GHz ET 47,9-48,2 GHz (Question UIT-R 212/9) (2000) Rec. UIT-R F.1500 LAssemble des radiocommunications de lUIT, consid

2、rant a) que de nouvelles techniques faisant intervenir des relais de communication situs en des points fixes de la stratosphre sont en cours de mise au point (voir la Note 1); b) que les systmes utilisant une ou plusieurs stations sur des plates-formes haute altitude (HAPS, high altitude platform st

3、ations) situes en des points fixes de la stratosphre peuvent avoir des caractristiques recherches pour les communications numriques large bande haute vitesse, notamment la vido interactive et autres, tout en offrant de grandes possibilits de rutilisation des frquences; c) que de tels systmes permett

4、ent dassurer la couverture de zones mtropolitaines avec des angles dlvation levs et de zones rurales recules ou des pays voisins avec des angles dlvation faibles; d) que les services numriques large bande assurs par de tels systmes du service fixe sont appels intervenir dans les vastes infrastructur

5、es dinfocommunication contribuant linfrastructure mondiale de linformation; e) que les liaisons radiolectriques entre HAPS peuvent former un rseau de tlcommunication national ou rgional; f) que le spectre radiolectrique au-dessus de 30 GHz est attribu divers services radiolectriques et que de nombre

6、ux systmes diffrents utilisent dj ces attributions ou projettent de le faire; g) que le nombre de demandes daccs ces attributions augmente; h) que du fait que les systmes du service fixe utilisant des HAPS peuvent utiliser lventail complet dangles dlvation, le partage avec dautres systmes du service

7、 fixe et systmes dautres services dans les bandes 47,2-47,5 GHz et 47,9-48,2 GHz peut prsenter des difficults; j) quen vertu du numro S5.552A du RR lattribution de frquences au service fixe dans les bandes 47,2-47,5 GHz et 47,9-48,2 GHz est destine lutilisation par les HAPS; k) quen vertu de la Rsol

8、ution 122 (CMR-97), les administrations sont instamment invites faciliter la coordination entre les HAPS du service fixe exploites dans les bandes 47,2-47,5 GHz et 47,9-48,2 GHz et les autres services ayant des attributions coprimaires sur leur territoire et sur les territoires adjacents, recommande

9、 1 dutiliser, titre provisoire, les caractristiques des systmes du service fixe utilisant des HAPS donnes en Annexe 1 pour analyser les possibilits de rutilisation et de partage des frquences entre de tels systmes et dautres systmes du service fixe fonctionnant dans les bandes 47,2-47,5 GHz et 47,9-

10、48,2 GHz. NOTE 1 Il est admis que les systmes utilisant des HAPS dans la stratosphre pourront servir divers services tels que les services mobile et de radiodiffusion. La prsente Recommandation est axe seulement sur les applications du service fixe. _ *La prsente Recommandation doit tre porte latten

11、tion des Commissions dtudes 1 (Groupe de travail (GT) 1A), 3 (GT 3K et 3M), 4 (GT 4A), 6 (GT 6E et 6S), 7 (GT 7D), 8 (GT 8A, 8D et 8F) des radiocommunications ainsi que de la Commission dtudes 2 du Secteur de dveloppement des tlcommunications. 2 Rec. UIT-R F.1500 ANNEXE 1 Caractristiques prfres des

12、systmes du service fixe utilisant des plates-formes haute altitude fonctionnant dans les bandes 47,2-47,5 GHz et 47,9-48,2 GHz 1 Introduction La Rsolution 122 (CMR-97) a demand que soient entreprises des tudes urgentes sur les critres techniques appropris de partage entre des systmes utilisant des H

13、APS du service fixe et des systmes des services fixe, fixe par satellite et mobile dans les bandes 47,2-47,5 GHz et 47,9-48,2 GHz. Dans le cadre de ces tudes, la prsente Annexe dfinit un ensemble de paramtres techniques relatifs des applications haute densit dans le service fixe utilisant des plates

14、-formes haute altitude. 2 Le systme de plate-forme haute altitude Ce systme comprend une plate-forme haute altitude situe un emplacement nominal fixe dans la stratosphre, une altitude de 21 25 km. Les communications entre la plate-forme et les stations dutilisateur au sol sont assures par un systme

15、cellulaire permettant une importante rutilisation des frquences. On considre que les stations dutilisateur relvent de trois zones, couverture urbaine, suburbaine et rurale (respectivement UAC (urban area coverage), SAC (suburban area coverage) et RAC (rural area coverage). De plus, des communication

16、s sont tablies dans les mmes bandes de frquences entre la plate-forme et un certain nombre de stations daccs au sol situes dans les zones de couverture urbaine ou suburbaine et qui assurent linterconnexion avec le rseau de tlcommunication fixe. 2.1 Caractristiques de fonctionnement La plate-forme si

17、tue haute altitude est alimente par des cellules solaires haute efficacit et des piles combustible (hydrogne-oxygne) rgnration. Les composants du sous-systme form de la pile combustible et de llectrolyseur transforment leau en combustible pendant la journe, combustible qui est utilis pour produire l

18、nergie lectrique ncessaire pendant la nuit. Llectrolyseur dcompose leau en hydrogne et oxygne qui permettent la pile de fonctionner pendant la nuit. Le sous-systme de propulsion est constitu dhlices, montes larrire, entranes par moteur lectrique vitesse variable, mais dautres types de propulsion aya

19、nt des performances analogues sont possibles. La HAPS utilise un capteur GPS diffrentiel pour maintenir, dans un systme boucle ferm, sa position dans lespace dans un rayon de 400 m et 700 m prs en altitude. La charge utile sappuie sur un systme 3 axes cardan et dispose de son propre systme de stabil

20、isation pour compenser les mouvements de la plate-forme et maintenir une zone de couverture stable au sol. La charge utile dispose de son propre systme de rgulation thermique et elle est refroidie par un flux forc en circuit ferm. Lensemble de la zone de couverture dune station HAPS est divise en tr

21、ois zones, qui sont ncessaires pour que les utilisateurs disposent en permanence dun service large bande sur toute ltendue de lempreinte de prs de 1 000 km de diamtre. Ces zones sont: la zone UAC: qui stend de 36 43 km depuis le point situ la verticale de la plate-forme. Dans ces zones, on peut util

22、iser des stations dutilisateur portables ayant une ouverture de faisceau de 11 environ ou un gain dantenne de 26 dBi, avec antenne de 10 10 cm. Les antennes de la plate-forme doivent avoir un gain de 30 dBi (1 W de puissance RF par canal). Dans ces zones, tous les utilisateurs ont un angle dlvation

23、de 30 90 entre le sol et la plate-forme HAPS. Les stations dutilisateur ncessitent une puissance RF dmission de 0,15 W environ; la zone SAC: qui stend de lUAC jusqu 76,5/90,5 km selon laltitude de plate-forme. Dans cette zone, il faudra utiliser des antennes directives gain plus lev (41 dBi) et une

24、puissance dmission de 0,2 W. Les mmes antennes peuvent tre utilises en montage fixe sur toit dans la zone UAC. Les antennes dmission de la station de la plate-forme sont les mmes que celles utilises dans la zone UAC. Les angles dlvation sont compris entre 15 et 30; la zone RAC: dans celle-ci, les an

25、gles dlvation sont compris entre 15 et 5. Les applications sont limites aux accs point point spcialiss grande vitesse et grande couverture dans des bandes de frquences infrieures, par exemple celles comprises entre 800 MHz et 5 GHz. Aux frquences de 47/48 GHz, laffaiblissement atmosphrique et laffai

26、blissement d la pluie sont trop importants. Rec. UIT-R F.1500 3 TABLEAU 1 Zones de couverture Une charge utile type de plate-forme HAPS aura des antennes-rseaux fente, stabilises 3 axes, associes un polariseur rapport pour assurer le dcouplage de polarisation appropri. Ces antennes-rseaux projettent

27、 un total de 700 faisceaux dans chacune des zones UAC et SAC et tablissent une couverture slective dans la zone RAC avec un maximum de 700 faisceaux. La configuration des cellules permet un facteur de rutilisation des frquences de 7:1. Pour atteindre une efficacit spectrale maximale, on utilise un s

28、ystme daccs multiple avec assignation dynamique (AMAD) en fonction de la demande qui permet lutilisateur de partager efficacement la largeur de bande; des commu-tateurs de mode de transfert asynchrone (ATM, asynchronous transfer mode) et des multiplexeurs ATM de bord servent au multiplexage statisti

29、que du trafic utilisateur. Les liaisons montante et descendante utilisent la modulation MDP-4 et le codage CED concatn 0,6 (codage Reed-Solomon + codage convolutionnel 2/3 avec longueur de contrainte de 9). On utilise aussi le codage entrelac pour viter les erreurs en paquets. Etant donn la grande e

30、fficacit du partage de la largeur de bande et les faibles facteurs de charge de la plupart des types de trafic large bande, les 110 560 utilisateurs peuvent tabler sur un dbit maximal de chargement de 2 048 Mbit/s et de dchargement de 11,24 Mbit/s avec une attribution de frquences de 2 100 MHz seule

31、ment. Si lon part de lhypothse que 10% des abonns sont actifs un moment donn, un seul rseau HAPS (HAPN) peut donc desservir une population dun million dutilisateurs avec une attribution de 2 100 MHz. Si celle-ci est porte 2 300 MHz, un seul rseau HAPN peut desservir plus de cinq millions dabonns. Le

32、 systme de base comporte galement plusieurs stations daccs au sol utilisant le multiplexage temporel synchrone grande vitesse pour le trafic de connexion interconnectant le rseau HAPN avec le RTPC et lInternet. Le dbit de la liaison de connexion atteint 0,72 Gbit/s pour une attribution de 300/300 MH

33、z. La modulation MAQ-64 et le codage CED 0,71 permettent doptimiser la largeur de bande disponible. Des liaisons point point grande vitesse additionnelles peuvent tre tablies pour les entreprises et les fournisseurs de services. 2.2 Qualit de fonctionnement du systme de communication Un rseau HAPN a

34、 une configuration en toile; la plate-forme HAPS, qui sert de station pivot principale. La charge utile projette sur le sol de nombreux faisceaux ponctuels et assure une couverture intgrale sur une zone circulaire denviron 150 km de diamtre. FIGURE 1500-01 1500-01FIGURE 1Configuration du rseauDispos

35、itifs dutilisateur Plate-forme HAPS avec chargeutile de communicationStations daccsPoste dabonn procheStationdaccsWWW RDCP RTPCRDCP: rseau de donnes commutation par paquetsPorte au sol (km) Zone de couverture Angle dlvation (degrs) Plate-forme 21 Plate-forme 25 UAC 90-30 0-36 0-43 SAC 30-15 36-76,5

36、43-90,5 RAC 15-5 76,5-203 90,5-234 4 Rec. UIT-R F.1500 Une station dutilisateur est un dispositif portable communiquant directement avec la charge utile de tlcommunication de la plate-forme. Elle est constitue dune antenne et dune interface numrique. De nombreux types dinterface numrique sont envisa

37、gs, notamment des cartes PC et des botiers adaptateurs multifonctions. Les communications dutilisateur utilisateur sont commutes directement par la charge utile, qui comprend un grand commutateur ATM. Les stations daccs donnent aux utilisateurs laccs aux rseaux publics existants, tels que le RTPC et

38、 lInternet. Le systme est conu de telle manire que les stations daccs peuvent tre situes pratiquement partout, cela afin de permettre de rduire autant que possible les besoins dinfrastructure au sol. Gnralement, elles seront situes dans un centre de commutation de loprateur ou un point de contact de

39、 fournisseur de service Internet. On peut ajouter des stations daccs selon les besoins. Dans les systmes de la premire gnration, il ny aura pas de liaison directe entre deux rseaux HAPN; les communications entre ceux-ci passeront par des stations daccs. La capacit dune telle station est de 4-12 Gbit

40、/s, ce qui permet de traiter 60% de lensemble du trafic dutilisateur. La capacit totale de la charge utile est donc de 11-33 Gbit/s. Le systme HAPS est conu pour offrir des canaux numriques dbit variable, fonctionnant en duplex, aux abonns privs ainsi quaux personnes exerant des professions librales

41、 et aux tltravailleurs. Les services viss sont les applications multimdias telles que la visioconfrence et la visiophonie en plus de laccs Internet grande vitesse. Les dbits levs, une grande couverture urbaine et le fait que les stations dutilisateur ne sont pas dpendantes dune infrastructure au sol

42、 font des HAPS des plates-formes idales pour le tltravail et le travail domicile, pour le domicile priv et celui du client. Pour cette raison, le systme est conu de manire prendre en charge un grand nombre de rseaux locaux virtuels permettant aux utilisateurs daccder leur rseau dentreprise comme sil

43、s taient au bureau. Sur la liaison descendante, chaque station dutilisateur est prte recevoir en permanence mais seulement dans les cellules qui lui sont alloues. Cela permet dexploiter au maximum les possibilits de multiplexage statistique du commutateur ATM. Une station daccs utilise les mmes frqu

44、ences sauf pour le segment utilis par la cellule dans laquelle elle se trouve. Pour cette raison, chaque station daccs utilise une part importante de la largeur de bande totale attribue. Elle utilise galement lautre polarisation pour accrotre le dcouplage. Le systme HAPS utilise une paire de bandes

45、dune largeur de 100 MHz 300 MHz dans la bande 47,2-48,2 GHz. Avec un facteur de rutilisation des frquences de 7, une attribution de 2 100 MHz sera donc rutilise 100 fois dans chacune des zones de couverture. Chaque intervalle de temps AMRT de la liaison montante achemine une cellule ATM. La nature a

46、synchrone de lATM assure une grande souplesse; par exemple, aucun schma temporel pour les paquets nest requis. Le systme AMAD susmentionn est intgr dans la gestion des appels et du trafic ATM pour rendre aussi efficace que possible la gestion des ressources de communication. Ct utilisateur, on utili

47、se des multiplexeurs ATM intelligents pour rduire le nombre daccs sur le commutateur principal. Chaque multiplexeur ATM multiplexe 16 faisceaux dans un accs OC3 (porteur optique, niveau 3 (155, 52 Mbit/s) du commutateur. Il faut au moins 44 accs pour traiter plus de 1 400 faisceaux. LAMRT dynamique transforme chaque faisceau en un bus partag. Jusqu 1 000 stations dutilisateur peuvent tre enregistres au mme moment. Cette conception ncessite essentiellement que le multiplexeur ATM traite la partie non standard des protocoles de signalisation, raison pour laquelle il est p