Prédiction de couverture de champ radioélectrique pour

Prédiction de couverture de champ radioélectrique
pour les réseaux radiomobiles :
L’apport du Système d’Information Géographique ArcInfo 8
Christine TURCK1 * et **, Christiane WEBER**, Dominique THOME*
** Laboratoire Image et Ville, Faculté de Géographie, Université Louis Pasteur, 3, rue
de l’Argonne, 67000 Strasbourg.
* FTR&D/DMR/Laboratoire OIP, 6, avenue des usines, BP 382, 90007 Belfort.
1 - Contexte:
Le développement des réseaux cellulaires en Télécommunication ces dernières années
nécessite de la part des opérateurs de Télécommunication une prise en compte de plus en plus
fine de la réalité du milieu de propagation des ondes radioélectriques. Il y a encore peu de
temps les cartes topographiques, combinées à des photographies aériennes, suffisaient pour
déployer un réseau cellulaire. Mais la localisation des antennes n’était pas optimale, la qualité
des transmissions non plus ce qui entraînait le mécontentement des abonnés.
Ces cinq dernières années, de grandes avancées ont été effectuées en matière d’acquisition et
de traitement des données géographiques, notamment grâce aux progrès dans la Télédétection
aérienne et spatiale (Images Haute Résolution) et de la Géomatique.
La demande en communications radiomobiles étant surtout concentrée en milieux urbanisés,
la localisation des antennes devient plus complexe du fait de l’influence des formes urbaines
et des types d’occupation du sol associés.
L’importance des éléments géographiques, leur nature, leur agencement, ainsi que le rôle du
niveau d’observation qui leur est associé, est déterminante pour une utilisation optimum des
modèles de propagation radioélectrique, c’est-à-dire conciliant la précision des données
géographiques, les traitements et le coût de ces opérations.
L’analyse spatiale et l’intégration possible de données pertinentes dans ce contexte au sein du
SIG ArcInfo 8 a permis d’appréhender l’influence des données géographiques sur la
réalisation des modèles de propagation en ce qui concerne l’occupation du sol (échelle,
qualité, typologie, nature des éléments…) et d’identifier les algorithmes de calcul de la
couverture de champ radioélectrique les plus adaptés à une optimisation des traitements.
1 Christine TURCK est doctorante en Science de l'Information Géographique au sein du Laboratoire Image et
Ville de Strasbourg. Intitulé de sa Thèse (débutée en octobre 2000) : "Prédiction de couverture de champ
radioélectrique pour les réseaux radiomobiles: l’apport des Systèmes d’Information Géographique. Application
en milieu urbain", sous la direction de Christiane Weber.

D'un point de vue géographique différents niveaux d'analyse ont été pris en compte
pour la réalisation du projet ArcInfo - Modèle de propagation d'ondes :
- L'environnement "multi-trajets" du point de vue de la propagation du signal radio:
Les trajets multiples sont causés par les obstacles rencontrés par l’onde émise. En fonction de
la nature de l’impact, l’onde subit des phénomènes de diffraction, de diffusion, de réflexion
ou de transmission.
Réflex
transmis
Diffraction
Diffus
Diffraction
Environnement multi-trajets

- Les cellules du réseau radiomobiles :
Un autre facteur important à prendre en compte du point de vue est la taille et la forme des
cellules du réseau.
Le réseau radiomobile est divisé en petites zones de couverture radio aux centre desquelles
sont implantées les émetteurs (antennes relais). Ces zones ont la forme de cellules en nid
d'abeille, dont la taille varie en fonction du trafic, du type d'antennes et du milieu
géographique.
- La nature du milieu géographique :
La propagation des ondes varie considérablement selon le type de milieu géographique. En
milieu urbain dense par exemple les ondes radio vont être fortement atténuées par la présence
du bâti et de la végétation. De ce fait, FTR&D a développé toute une série de modèles
différents selon le type de milieu géographique en présence.
Dans le SIG ArcInfo, le type d'environnement a donc été inclus comme critère incontournable
pour le calcul de la couverture radio. Les environnements géographiques pris en compte sont
les suivants : milieu urbain dense, milieu urbain, milieu suburbain, milieu rural, milieu
montagneux et zones côtières.
Macro cellule
Petite cellule
Micro cellule
Pico cellule
Taille des cellules du réseau
radiomobile
Cellules en nid d
’
abeille
Avantage du SIG: Possibilité d’utiliser le multi-échelle.

- Les bases de données utilisées:
Les modèles de propagation développés à FTR&D utilisent en entrée différents types de base
de données. Elles sont principalement de deux types : des bases de données radio et des bases
de données géographiques.
° Les bases de données Géographiques :
Les modèles de propagation sont fortement liés aux données géographiques. Prenons un
exemple concret : un modèle de propagation urbain-périurbain utilisera des BD Géo
comportant l’altitude au sol, la hauteur du sursol (bâti, végétation, etc.), le type d’occupation
du sol, ainsi que l'emprise des bâtiments dans l'espace.
D’un point de vue géographique, cela correspond à:
- un Modèle Numérique de Terrain (MNT), qui contient l’altitude Z.
- un Modèle Numérique de Surface (MNS), qui contient la hauteur du sursol (ZH pour le
bâti, ZHb pour le bois, etc..
- un Clutter, qui correspond à une image raster comportant les différents types d’occupation
du sol, le nombre de thème pris en compte pouvant varier.
- le Contour de Base du bâti et de la végétation (vectoriel).
Les besoins en BD Géo pour ce modèle de propagation urbain-périurbain correspondent donc
à ces quatre types de fichiers, en format raster et vectoriel, avec une résolution de 25 à 1 mètre
et une précision de l’ordre du mètre.
Modèle Numéri
q
ue de Terrain

Modèle Numérique de Surface
Carte d’occupation du sol
Clutter 5 thèmes