Hypothèses

3.1.1.1 Services linéaires

Dans ce chapitre nous nous intéressons en effet à la modélisation d’un réseau hybride pour la transmission de services linéaires destinés à un grand nombre d’utilisateurs répartis dans une zone de service. En pratique, les services linéaires font références aux services de télévision que les utilisateurs reçoivent de manière passive. Nous supposons ainsi que le service linéaire doit être tout le temps diffusé à tous les utilisateurs dans la zone de service. Par ailleurs, selon la qualité de service (QoS) ciblée par le fournisseur de service, une capacité minimale, notée Cr eq, est nécessaire par utilisateur pour recevoir le service diffusé.

3.1.1.2 Utilisateurs

Soit M le nombre d’utilisateurs souhaitant recevoir le service diffusé. Ces utilisateurs sont uniformément répartis dans la zone de service. Nous supposons également que les appareils mobiles des utilisateurs sont équipés de sorte à pouvoir recevoir le service soit à partir du réseau cellulaire soit à partir du réseau de diffusion sans difficultés.

Remarque 1. Dans le cas où l’émetteur HPHT produit un signal issu des systèmes DVB (Digital Video Broadcasting), l’intégration d’un tuner DVB sur les appareils mobiles serait obligatoire à la réalisation de la coopération. Cependant, l’utilisation d’une évolution de la composante de diffusion eMBMS de la norme LTE (Long Term Evolution) permet de pallier à cette contrainte au niveau des appareils mobiles.

Notons Cmla capacité d’un utilisateur m dans la zone de service. Un service diffusé dans le réseau hybride est considéré comme reçu par un utilisateur quelconque situé dans la zone de service si la condition (3.1) suivante est satisfaite :

Cm≥Cr eq. (3.1)

3.1.1.3 Modèle de consommation de puissance

Dans les réseaux cellulaires et de diffusion, la puissance consommée par les utilisateurs est liée à la recharge de la batterie des appareils mobiles qui sont généralement optimisés pour avoir une grande autonomie. Cette puissance est négligeable devant les puissances consommées par les réseaux des opérateurs. Parmi ces puissances, la part du réseau d’ac- cès mobile et des stations de base représente environ 70% de la puissance totale [60, 61]. Il existe aujourd’hui de nombreuses études qui s’intéressent à l’optimisation de la puissance

Tableau 3.1 – Modèle de consommation de puissance des sites de transmission LPLT et HPHT. Émetteur LPLT Émetteur HPHT Pmax[W] 40 5000 ∆p 4,75 3 P0[W] 260 260 Psleep[W] 150 –

consommée dans ces réseaux sans fil. Ces études ont abouti à l’élaboration de modèles de consommation de puissance des réseaux d’accès mobiles [62, 63, 64].

Ainsi, nous utilisons dans notre modélisation, le modèle de consommation de puissance issu du projet de recherche européen Energy Aware Radio and neTwork tecHnologies (EARTH) [62]. Ce modèle tient compte de la consommation de puissance des différents composants des sites de transmission (e.g. chaines de traitement et d’amplification du signal, systèmes de refroidissement, etc.). Il a l’avantage d’être simple et précis. De plus, ce modèle permet une approximation linéaire de la puissance consommée Pi n par un site de transmission à l’aide de la fonction suivante :

Pi n= (

P0+ ∆pPmaxρ si l’émetteur est allumé,

Psleep sinon, (3.2)

où P0 désigne la puissance consommée lorsque l’émetteur est allumé mais n’émet aucun

signal de données, Pmaxest la puissance maximale de transmission de l’émetteur, Psleepest la puissance consommée lorsque l’émetteur est en veille, ∆p est la pente du modèle linéaire de consommation de puissance, et ρ est le facteur d’utilisation des ressources spectrales disponibles au niveau de l’émetteur. Dans le cas des réseaux LTE par exemple, ce coefficient ρ est défini par le rapport entre le nombre de Physical Resource Block (PRB)s utilisé et le nombre total de PRBs disponible.

Le tableau 3.1 présente les paramètres du modèle de consommation de puissance utilisé pour les sites de transmission LPLT et HPHT. Les valeurs des paramètres de l’émetteur LPLT sont issues des publications [62, 63, 64] tandis que celles de l’émetteur HPHT sont déduites en appliquant le modèle linéaire de consommation de puissance sur des données pratiques de consommation de puissance des émetteurs HPHT.

3.1.1.4 Modèle de propagation

Les communications sans fil se font par la transmission d’ondes électromagnétiques entre un émetteur et un récepteur. La propagation de ces ondes radio dans un environ- nement sujet aux perturbations extérieurs (présence d’obstacles, de réflexions, etc.) est un

phénomène compliqué et est généralement décomposé en plusieurs éléments : l’affaiblisse- ment du signal, ou path loss, dû à la distance entre l’émetteur et le récepteur ; les effets de masque ou shadowing, causés par la présence d’obstacles sur le chemin de transmission ; et l’évanouissement ou fading, dû aux multiples réceptions du signal émis suite à des réflexions par exemple.

Un modèle de propagation permet de simuler l’environnement de transmission radio électrique entre un émetteur et un récepteur et d’estimer le niveau du signal en réception. Le modèle de propagation tient généralement compte des caractéristiques de l’environne- ment de propagation comme les différents obstacles de la liaison (e.g. relief, forêt, bâtiments, etc.), de la gamme de fréquences utilisée pour la transmission du signal et des conditions d’émission et de réception comme la hauteur des sites de transmission. Les modèles de pro- pagation sont utilisés principalement dans deux domaines

Le premier domaine est la définition et la normalisation des systèmes de transmission radio. Dans ce domaine, ces modèles permettent de déterminer les paramètres du système offrant le meilleur compromis entre la robustesse du signal vis à vis des bruits et des éva- nouissements et l’efficacité spectrale obtenue permettant de déduire le débit de transmis- sion dans une bande donnée.

Le deuxième domaine est le déploiement des infrastructures de réseau. Dans ce do- maine, les modèles de propagation servent aux études d’ingénierie pour le calcul des bi- lans de liaison, des zones de couverture et de service en prenant en compte les interférences entre émetteurs. La précision de ces modèles de propagation est essentielle car disposer d’un modèle précis permet d’optimiser le dimensionnement du réseau en calculant au mieux le nombre d’émetteurs nécessaires pour couvrir une zone donnée et de s’affranchir ainsi de longues et coûteuses campagnes de mesures sur le terrain.

Dans les réseaux cellulaires, les modèles de propagation de type « COST231-HATA » [65, 66] sont souvent utilisés tandis que dans les réseaux de diffusion, le modèle « Okumura- HATA » [67, 68] est classiquement utilisé. Cependant, dans le cadre de la modélisation ana- lytique proposée dans cette thèse, nous utilisons un modèle de propagation donné par :

L(d) =µ λ 4πd

¶α

(3.3) où L(d) représente l’atténuation subie par le signal émis après avoir parcouru une distance d, λ est la longueur d’onde du signal et α est un facteur d’atténuation qui dépend de l’envi- ronnement de propagation.

Ce modèle à grande échelle a l’avantage d’être simple et exploitable analytiquement dans notre démarche de modélisation puisque le modèle ne dépend que du facteur d’atténuation α. Il convient également de noter que ce modèle peut être calibré en utilisant les modèles de propagation de type « COST231-HATA » et « Okumura-HATA » pour le choix du paramètre α.