Quelles sont les implications politiques du dimensionnement 4G ?

Les implications politiques des réseaux 4G sont souvent sous-estimées, pourtant une étude récente révèle que la qualité de service influence directement l’engagement citoyen. Cette recherche met en lumière les défis du déploiement des réseaux mobiles, essentiels pour une connectivité équitable et efficace.

Choix du modèle de propagation

Le modèle de propagation est une représentation mathématique ou empirique qui décrit comment les ondes radio se propagent dans un environnement donné. Il est utilisé pour estimer la manière dont le signal se propage entre les stations de base (émetteurs) et les terminaux (récepteurs) pour assurer une couverture et une bonne qualité de signal transmise.

Cette représentation mathématique dépend des plusieurs facteurs. Voici quelques paramètres considérés :

• Distance de transmission : c’est la distance entre l’émetteur et le récepteur. La qualité du signal dépend la variation de cette distance.
• Fréquence du signal : les signaux de plus haute fréquence ont tendance à subir une atténuation plus importante à cause de l’absorption par l’atmosphère et des obstacles.
• Hauteur des antennes de l’émission et de réception : une hauteur plus élevée des antennes permet généralement une meilleure propagation du signal, car elle réduit les obstructions et favorise la ligne de vue directe entre les émetteurs et les récepteurs.
• Caractéristiques du terrain : ces caractéristiques peuvent influencer la propagation du signal en provoquant des réflexions, des diffractions, …
• Paramètres d’atténuation : le modèle de propagation peut également inclure des paramètres d’atténuation spécifiques qui tiennent compte des pertes dues aux effets de propagation tels que l’absorption, la réflexion, la diffraction et la perte de propagation.

Voici quelques modèles de propagation les plus couramment utilisés :

• 1. Le modèle de propagation Okumura-Hata

Okumura-Hata est l’un des modèles de propagation les plus largement utilisés dans le réseau 4G. Il a été développé par Okumura et Hata dans les années 1980, et depuis lors, il a été révisé et étendu pour s’adapter aux évolutions des technologies de communication. Il prend en compte plusieurs facteurs pour estimer la perte de propagation du signal entre une station de base et un terminal dans un environnement urbain, urbain dense, suburbain, rural …

Le modèle Okumura Hata est applicable pour les paramètres suivants : [11]

• Fréquence (F) : [150-1500] MHz
• Hauteur de la station de base : 30 m ≤ ℎ_𝑏 ≤ 200 m
• Hauteur de la station mobile : 1 m ≤ ℎ𝑚 ≤ 10 m
• Distance de transmission : 1 Km ≤ d ≤ 20 Km FORMULATION :

Le principe de base de cette méthode repose sur le calcul de l’affaiblissement en espace libre et ajouter un facteur d’atténuation selon le degré d’urbanisation.

L = 65.55 + 26.16𝑙𝑜𝑔₁₀ (F) – 13.82 𝑙𝑜𝑔₁₀ (ℎ_𝑏) + [44.9 – 6.55 𝑙𝑜𝑔₁₀ (ℎ_𝑏)] log (d) (3.07)

• Pour un environnement urbain, l’affaiblissement a pour expression :

𝐿_𝑈 = 𝐿 − a (ℎ_𝑚 ) (3.08)

Avec :

a (ℎ_𝑚 ) = (1.1 𝑙𝑜𝑔₁₀ (F) – 0.7) ℎ_𝑚 – (1.56𝑙𝑜𝑔₁₀ (F) – 0.8) (3.09)

• Pour un environnement urbain dense, l’expression est donnée par :

𝐿_{𝑈.𝑑𝑒𝑛𝑠𝑒} = 𝐿 − a (ℎ_𝑚 ) (3.10)

Avec :

a (ℎ_𝑚 ) = 8.29 [(𝑙𝑜𝑔₁₀(1.54h_m )] ²− 1.1 (3.11)

Pour 𝐹 ≤ 400 𝑀𝐻𝑧

a(ℎ_𝑚 ) = 3.2 [(𝑙𝑜𝑔₁₀(11.75h_m )] ²− 4.9 (3.12)

Pour 𝐹 ≥ 400 𝑀𝐻z

• Pour un environnement sous urbain, l’expression de l’affaiblissement de parcours s’écrit :

𝐿𝑆𝑜𝑢𝑠−𝑈 = 𝐿 − 2 [𝑙𝑜𝑔₁₀ (𝐹/28)] – 5 (3.13)

• Pour un environnement rural:

Avec:

𝐿_{𝑅𝑢𝑟𝑎𝑙} = L – 4.78 [(𝑙𝑜𝑔₁₀(F)] ² + 18.33𝑙𝑜𝑔₁₀(F) – α (3.14)

α = 35.94 pour la zone rurale quasi-ouvert α = 40.94 pour la zone rurale ouvert

• 2. Le modèle de propagation COST 231 de Hata :

Le modèle COST 231 Hata est aussi un modèle empirique largement utilisé pour estimer les pertes de propagation des signaux radiofréquences dans les systèmes de communication mobiles. Il a été développé par le groupe « Coopération Scientifique et Technique » (COST) de la communauté économique européenne (CEE) en 1985.

Le modèle COST 231 Hata est applicable pour les paramètres suivants

• Fréquence (F) : 1500 MHz ≤ F ≤ 2000 MHz
• Hauteur de la station de base : 30 m ≤ ℎ_𝑏 ≤ 200 m
• Hauteur de la station mobile : 1 m ≤ ℎ_𝑚 ≤ 10 m
• Distance de transmission : 1 Km ≤ d ≤ 20 Km

FORMULATION MATHÉMATIQUE :

La Perte de trajet médiane du modèle COST Hata est formulée comme suit :

L = 46.33 + 33.9 𝑙𝑜𝑔₁₀(𝐹)– 13.82 𝑙𝑜𝑔₁₀(h_b) (3.15) + [44.9–6.55 𝑙𝑜𝑔₁₀(ℎ_𝑏)] 𝑙𝑜𝑔₁₀(𝑑) –a (h_m) +𝐶

Où

a (ℎ_𝑚) = facteur de correction pour l’antenne mobile efficace qui est fonction de la taille de la zone de couverture

• Pour les zones urbaines

a (ℎ_𝑚) = 3.20 *[𝑙𝑜𝑔₁₀(11.75ℎ_𝑚)]² – 4.97 (3.16)

• Pour les environnements suburbains ou ruraux

a (ℎ_𝑚) = [ 1.1 ∗ 𝑙𝑜𝑔₁₀(𝐹) – 0.7] *ℎ_𝑚 – 1.56 ∗ 𝑙𝑜𝑔₁₀(𝐹) – 0.8 (3.17)

C = facteur de correction d’environnement

• C = 0Db pour environnement suburbains ou ruraux
• C = 3Db pour les zones urbaines

Questions Fréquemment Posées

Quel est le modèle de propagation le plus utilisé pour les réseaux 4G ?

Le modèle de propagation Okumura-Hata est l’un des modèles les plus largement utilisés dans le réseau 4G.

Quels facteurs influencent la propagation du signal dans les réseaux 4G ?

Les facteurs qui influencent la propagation du signal incluent la distance de transmission, la fréquence du signal, la hauteur des antennes, les caractéristiques du terrain et les paramètres d’atténuation.

Quelle est la portée du modèle COST 231 Hata ?

Le modèle COST 231 Hata est applicable pour des fréquences de 1500 MHz à 2000 MHz et pour des distances de transmission de 1 Km à 20 Km.