ITU-R F 1704 FRENCH-2005 Characteristics of multipoint-to-multipoint fixed wireless systems with mesh network topology operating in frequency bands above about 17 GHz《运行在17 GHz以上频段.pdf

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1、 Rec. UIT-R F.1704 1 RECOMMANDATION UIT-R F.1704 Caractristiques des systmes hertziens fixes multipoint multipoint ayant une configuration de rseau maill et fonctionnant dans les bandes de frquences suprieures 17 GHz environ (Question UIT-R 107/9) (2005) Domaine de comptence On trouvera dans la prse

2、nte Recommandation des indications sur la configuration systme et les caractristiques de systmes hertziens fixes (FWS, fixed wireless systems) multipoint multipoint (MP-MP) ayant une configuration de rseau maill et fonctionnant dans les bandes de frquences suprieures 17 GHz environ. On trouvera en A

3、nnexe une analyse de lamlioration de la disponibilit et de la rduction de la puissance dmission ainsi que des effets de la diversit dacheminement et des fonctions requises pour les systmes MP-MP. LAssemble des radiocommunications de lUIT, considrant a) que les systmes FWS fonctionnent dans diffrente

4、s bandes de frquences au-dessus de 17 GHz; b) que les administrations mettent en uvre actuellement diverses techniques permettant lutilisation de ces frquences; c) que les caractristiques de propagation des ondes radiolectriques dans les bandes au-dessus de 17 GHz environ dpendent essentiellement de

5、s vanouissements et de labsorption dus aux prcipitations et ne conviennent que pour les applications courte porte des faisceaux hertziens dans les pays touchs par les prcipitations (voir la Recommandation UIT-R P.837); d) que les caractristiques de propagation des ondes radiolectriques ces frquences

6、 diffrent, certains gards, de celles aux frquences plus basses et que lon pourrait tirer parti de certaines de ces diffrences pour certains types de systmes; e) que la conception des quipements pourrait diffrer de celle qui est mise en uvre dans les bandes de frquences infrieures; f) que de nouvelle

7、s applications et configurations de rseau sont actuellement utilises pour le dploiement de systmes FWS haute densit dans les bandes suprieures 17 GHz environ; g) que la forte concentration dutilisateurs du service dans les zones urbaines, suburbaines et industrielles exige une forte densit de termin

8、aux dutilisateur dans ces zones; h) que les systmes MP-MP prsentant une configuration de rseau maill seraient efficaces du fait quils permettent la diversit dacheminement; j) que, dans certaines conditions, un systme MP-MP ayant une configuration de rseau maill peut tre considr comme une technique e

9、fficace pour amliorer la disponibilit ou rduire la puissance dmission lors du dploiement de systmes FWS fonctionnant dans les bandes de frquences suprieures 17 GHz environ, 2 Rec. UIT-R F.1704 recommande dutiliser lAnnexe 1 pour obtenir des indications sur la configuration systme et les caractristiq

10、ues des systmes MP-MP ayant une configuration de rseau maill et fonctionnant dans les bandes de frquences suprieures 17 GHz environ. Annexe 1 Configuration de systme et caractristiques des systmes MP-MP avec une configuration de rseau maill et fonctionnant dans les bandes de frquences suprieures 17

11、GHz environ 1 Introduction Lutilisation de systmes MP-MP avec une configuration de rseau maill est considre comme un moyen efficace dattnuer la dgradation de la qualit des tlcommunications des systmes FWS fonctionnant dans les bandes de frquences suprieures 17 GHz environ. On trouvera dans la prsent

12、e Annexe un aperu gnral de la configuration systme des systmes MP-MP prsentant une configuration de rseau maill ainsi que les rsultats de lanalyse quantitative de lamlioration de la disponibilit et de la rduction de la puissance dmission rsultant du gain de diversit obtenu dans une configuration de

13、rseau maill. On trouvera galement dans cette Annexe les prescriptions fonctionnelles du systme permettant de tirer parti au maximum des effets de la diversit dacheminement ainsi que des exemples concrets des fonctions requises. Par ailleurs, des rsultats dexpriences en grandeur relle concernant le g

14、ain de diversit sont prsents dans lAppendice 1 cette Annexe. 2 Aperu gnral de la configuration du systme La Fig. 1 illustre, titre dexemple, un systme MP-MP ayant une configuration de rseau maill. Le rseau maill hertzien comprend des nuds hertziens qui sont soit des sites dabonn, soit des nuds relai

15、s sans trafic dorigine/de terminaison soit encore des points dinterface (POI) avec dautres rseaux tels que ceux des fournisseurs de services Internet. Un nud hertzien est connect dautres nuds par lintermdiaire de liaisons hertziennes. Le trafic de bout en bout est achemin sur le trajet un seul bond

16、ou sur des trajets plusieurs bonds. Alors que le trajet un seul bond comprend une seule liaison hertzienne, les trajets plusieurs bonds comprennent plusieurs liaisons hertziennes. On peut considrer le rseau dans son intgralit comme un systme MP-MP. Lorsquil existe au moins un trajet en diversit dans

17、 le rseau, on dsigne plus particulirement le systme sous la dnomination systme MP-MP avec configuration de rseau maill. Rec. UIT-R F.1704 3 3 Amlioration de la disponibilit et rduction de la puissance dmission Les systmes MP-MP prsentant une configuration de rseau maill sont dots de fonctionnalits i

18、ntrinsques qui leur permettent dassurer une diversit dacheminement entre une paire de nuds. Le trafic de tlcommunication de bout en bout est transmis partir dun nud dorigine vers un nud de destination via des nuds transitoires intermdiaires et quil peut y avoir plusieurs trajets entre la paire de nu

19、ds dorigine et de destination. Si lune des liaisons hertziennes dun trajet entre une paire de nuds dorigine et de destination devient indisponible en raison de laffaiblissement d la pluie, le trafic de tlcommunication sur le trajet hertzien peut tre rachemin vers dautres trajets. En raison des effet

20、s de la diversit dacheminement, il est possible damliorer la disponibilit des tlcommunications de bout en bout offerte par le rseau hertzien maill propos par rapport aux systmes point point , point multipoint (P-MP) ou MP-MP classiques qui ne prsentent pas de configuration de rseau maill. On trouver

21、a dans la prsente section un modle analytique et plusieurs rsultats chiffrs de ltude analytique de lamlioration de la disponibilit et du gain de diversit de systmes MP-MP ayant une configuration de rseau maill. Dans le modle analytique, la probabilit de dgradation simultane de liaisons multiples rsu

22、ltant de laffaiblissement d la pluie est exprime par la fonction de distribution gamma variables alatoires multiples avec corrlation. 3.1 Modle analytique La Fig. 2 reprsente un rseau maill valuer. Plusieurs liaisons connectes au nud A lintrieur dun rseau maill (voir la Fig. 2 a) sont simplifies par

23、 un modle (voir la Fig. 2 b), o plusieurs liaisons fournissent une diversit de branche-L vers le nud A. Dans le modle simplifi, on part du principe que lcart angulaire entre les liaisons adjacentes est identique et que toutes les liaisons ont la mme longueur d. 4 Rec. UIT-R F.1704 3.1.1 Indisponibil

24、it du nud Dans la Fig. 2 b), le nud A devient indisponible lorsque toutes les liaisons connectes au nud sont indisponibles simultanment. En consquence, la probabilit pour que toutes les liaisons assurant la diversit de branche-L soient indisponibles simultanment est appele indisponibilit du nud (ces

25、t-dire probabilit dinterruption). Admettons que Xireprsente une variable stochastique de laffaiblissement linique de la imeliaison et que f (Xi, Xj, ., Xk) soit la fonction de densit de probabilit commune de Xi, Xj, . et Xk. Lindisponibilit du nud )(LNUp , qui est la probabilit pour que toutes les b

26、ranches de diversit vers le nud deviennent indisponibles simultanment est calcule laide de lquation: LuLNUpp.12)(= (1) o, LLxxLudXdXdXXXXfp .),.,(.2121.12= (2) A noter que dans cette quation, x reprsente la valeur de seuil de laffaiblissement d la pluie pour quune liaison hertzienne reste disponible

27、. On suppose ici que la probabilit daffaiblissement d la pluie dune liaison hertzienne suit une distribution gamma et quil existe un certain niveau de corrlation entre les niveaux daffaiblissement d la pluie des liaisons hertziennes. Paralllement aux distributions gamma variables alatoires multiples

28、 avec des corrlations arbitraires, on calcule 12 LupL laide de lquation: LnnLunxnnnp+=)(/,()1(! )()(0.12, (3) o: ()a : fonction gamma complte; (),ax : fonction gamma incomplte du deuxime type. Rec. UIT-R F.1704 5 Lquation (3) est exacte pour 2L et approximative pour 2L . Le paramtre de forme a une v

29、aleur type de lordre de 0,005 0,01 dans les pays touchs par des prcipitations dans les bandes dondes millimtriques. La corrlation entre les branches L est reprsente par 11)Rdet(=L, o: =111R21212112LMOMMLLLLLL(4) ijest un coefficient de corrlation entre les ime et jmeliaison et peut tre valu en tabli

30、ssant la moyenne dune corrlation spatiale de lintensit de pluie sur les deux liaisons ( laide dune double intgrale). Sagissant du coefficient de corrlation spatiale de lintensit de pluie, on utilise en gnral une formule classique de ( )rr3,0exp = , o r est une distance entre deux emplacements (km).

31、3.1.2 Indisponibilit du trajet Pour examiner lindisponibilit du trajet de rseaux maills, un modle simple en treillis carr est prsent dans la Fig. 3. En ce qui concerne le trajet liaison unique entre les noeuds A et B, il existe de nombreux autres trajets possibles. Lun des trajets les plus courts, e

32、xception faite du trajet liaison unique entre les nuds A et B, est celui qui comprend les liaisons N 2, N 3 et N 4. Lautre trajet est celui qui comprend les liaisons N 5, N 6 et N 7. Lindisponibilit de tous les trajets possibles entre les deux nuds est appele indisponibilit du trajet. Sachant quun s

33、eul autre trajet possible entre les nuds A et B comprend les liaisons N 2, N 3 et N 4, mis part le trajet liaison unique (ce qui signifie quil y a deux trajets en tout), on peut calculer lindisponibilit du trajet entre les nuds A et B partir de lquation (5): ()A-B(2) 1 234 1234RU1aa apppp= + (5) 6 R

34、ec. UIT-R F.1704 A noter que lexposant A-B(2) de A-B(2)RUp signifie quil y a deux trajets entre les nuds A et B. La variable ij kapLest la probabilit pour que toutes les liaisons i, j, ., k soient disponibles et peut tre calcule laide de lquation (6): ()()()()()()LnnkjixxkjikijanxnnndXdXdXXXXf+=/,1!

35、.,.,.000.(6) o (a, x) est la fonction gamma incomplte du premier type. Dans lquation, L reprsente le nombre de liaisons (cest-dire, i, j, ., k) prendre en compte. Sil y a deux autres trajets possibles (cest-dire un trajet comprenant les liaisons N 2, N 3 et N 4 et un autre trajet comprenant les liai

36、sons N 5, N 6 et N 7), on peut calculer lindisponibilit du trajet entre les noeuds A et B laide de lquation (7): ()A-B(3) 1 234 567 1234 1567 234567 1234567RU1aa a a a a apppppppp= + + + (7) 3.2 Amlioration de la disponibilit et gain de diversit On trouvera dans les lignes qui suivent quelques rsult

37、ats chiffrs de ltude analytique concernant lamlioration de la disponibilit et le gain de diversit sur la base du modle analytique fourni dans la section prcdente. On suppose que la frquence des liaisons hertziennes est 26 GHz, sauf dans le cas de la Fig. 6, qui reprsente la dpendance du gain de dive

38、rsit lgard de la frquence. La Fig. 4 reprsente lindisponibilit du nud en fonction du nombre de branches de diversit (cest-dire les liaisons hertziennes connectes au nud), L . On trace sur une courbe lindisponibilit du nud lorsque lindisponibilit est de 102-105pour chaque branche de diversit. Il y a

39、indisponibilit du nud sans branches de diversit lorsque L = 1. Il apparat quun nombre de branches suprieur 4 ne donne quune amlioration marginale. La Fig. 5 reprsente lindisponibilit du nud en fonction de la longueur de la liaison d dans le cas o 4L = . Une diversit quatre branches avec des liaisons

40、 radiolectriques de 2 km avec le nud permet de rduire lindisponibilit dun facteur de lordre de 0,3 0,5 pour la disponibilit spcifie de 102-105. Plus la longueur de la liaison augmente, plus la corrlation spatiale de laffaiblissement d la pluie entre les liaisons diminue. En consquence, lamlioration

41、de lindisponibilit du nud augmente en raison des effets accrus de la diversit. La Fig. 6 a) reprsente le gain de diversit en fonction de la longueur de la liaison d dans le cas o 4L = . Le gain de diversit, qui contribue laugmentation de la marge du bilan de liaison, peut contribuer la rduction de l

42、a puissance dmission et permet demployer une plus petite antenne avec un gain moins lev, ou de faciliter la conception du systme de rception en assouplissant le facteur de bruit. Il ressort de cette Figure que le gain de diversit augmente de manire quasi linaire mesure que la longueur de la liaison

43、augmente. Plus lindisponibilit du noeud ()LNUp est petite, plus les gains de diversit sont importants. Il ressort galement de la Fig. 6 b) que le gain de diversit devient plus important mesure que la frquence augmente. Rec. UIT-R F.1704 7 8 Rec. UIT-R F.1704 FIGURE 6 Gain de diversit dune configurat

44、ion de rseau maill du point de vue de lindisponibilit du nud Rec. UIT-R F.1704 9 La Fig. 7 reprsente lindisponibilit du trajet en fonction de la longueur de la liaison d. On considre que plus le nombre de trajets est lev, plus lindisponibilit des trajets est faible. La limite infrieure de lindisponi

45、bilit du trajet est galement prsente dans la Figure. On obtient une estimation de la limite infrieure en partant de lhypothse quil existe un nombre infini de trajets entre les noeuds A et B dans la Fig. 3 et on calcule cette limite laide de lquation (8): 124578914791258)(BAuuuRUpppp +=(8) Cette quat

46、ion indique la probabilit pour que lun ou lautre des nuds (cest-dire le noeud A ou B) devienne indisponible. Enfin, la Fig. 8 reprsente le gain de diversit en fonction de la longueur de la liaison d dans le cas o on suppose quil existe un nombre infini de trajets entre les nuds A et B de la Fig. 3.

47、Cela permet dobtenir la limite suprieure du gain de diversit. Ces rsultats sont analogues ceux obtenus daprs la Fig. 6. 10 Rec. UIT-R F.1704 FIGURE 8 Gain de diversit dune configuration de rseau maill du point de vue de lindisponibilit du trajet 3.3 Rsum des rsultats analytiques Les rsultats ci-dessus permettent de dgager les conclusions suivantes: 1. On peut sattendr