Budget des liaisons par satellite : modèles UIT-R et Monte Carlo

Pourquoi les budgets de liaison unique échouent sur le terrain

Un budget de liaison produit un chiffre : la marge entre le C/N0 que vous recevez et le C/N0 dont le démodulateur a besoin. Positif signifie que le lien fonctionne, négatif signifie qu'il ne fonctionne pas.

Les véritables liaisons par satellite ne se limitent pas à un moment donné. La pluie atténue le signal, transmet des variations de puissance avec la température, l'antenne pointe légèrement hors axe et la météo du site est une statistique plutôt qu'une constante. Un budget en un seul point ne dit rien sur la part que le lien peut absorber.

Cette procédure pas à pas utilise l' outil Satellite Link Budget pour concevoir une liaison montante VSAT en bande Ku. La première leçon est moins glamour que la pluie : vérifiez l'arithmétique du ciel clair avant toute autre chose.

Le design de référence : liaison montante VSAT en bande Ku

Le terminal télécharge 10 Mbit/s vers un satellite GEO depuis Munich (48,14° N, 11,58° E) à 14 GHz.

Une antenne parabolique de 1,2 m à 60 % d'efficacité a un gain de 42,7 dBi à 14 GHz, et 4 W correspond à 6,0 dBW. Après alimentation et perte du guide d'ondes, 48 dBW est un EIRP terminal acceptable. La plage d'inclinaison provient de la géométrie GEO à 38° d'altitude, et non de 35 786 km d'altitude.

Lire le tableau budgétaire des liens

Le lien ne se ferme pas et la pluie n'y est pas pour grand-chose. Supprimez tous les termes atmosphériques et le budget est toujours inférieur à 4,7 dB :

Il s'agit de l'échec le plus courant dans les budgets fabriqués à la main : un bordereau de signalisation ou un terme supprimé qui donne une apparence confortable à un lien thermiquement impossible. Vérifiez le ciel dégagé C/N0 par rapport à l'exigence avant de consacrer le moindre effort à la propagation.

Pluie à 99,5 % à Munich

L'outil lit le climat de Munich à partir des cartes de l'UIT-R : $R_{0.01}$ = 32,1 mm/h (P.837-7), hauteur de pluie 3,61 km (P.839-4), hauteur de la station 0,51 km (P.1511-1). Avec les coefficients P.838-3 à 14 GHz et la méthode P.618-13 slant-path :

Au point de conception de 99,5 %, la pluie coûte moins de 1 dB. Il augmente nettement au-delà de cela (huit fois plus, à 99,99 %). C'est pourquoi l'objectif de disponibilité, plus que la fréquence, définit la marge de pluie dont une liaison en bande Ku a besoin.

Fixer le budget thermique

Deux modifications clôturent chacune le lien à 99,5 % :

Réduire le taux de 5 fois permet d'acheter 7,0 dB. Le plus gros terminal achète 7 dB d'EIRP : 3,5 dB pour la plus grande antenne et 3 à 4 dB pour un BUC de 8 à 10 W.

À la découverte des groupes de Monte-Carlo

Le Monte Carlo (10 000 essais sur le niveau gratuit) fait varier l'EIRP et G/T (σ = 0,3 dB), ajoute une perte de pointage (exponentielle, moyenne 0,2 dB), répartit le taux de pluie selon une loi log-normale (σ = 0,5) et ajoute un terme d'évanouissement (|normal|, σ = 0,4 dB). Il s'agit d'un modèle d'incertitude autour du budget de l'UIT-R, et non d'une méthode UIT-R.

Quelle que soit la solution, la marge p5 est d'environ −1,2 dB tandis que la valeur nominale est de +0,9 dB : 5 % des essais se terminent à 1,2 dB ou plus en dessous du seuil à 99,5 %. La médiane se situe en dessous de la valeur nominale car le pointage et la décoloration ne font que soustraire.

Concevez en fonction de la marge p5, et non de la valeur nominale, si le lien doit garantir sa disponibilité de manière fiable.

Ce qu'il faut pour atteindre 99,9 %

À 99,9 %, la pluie atteint 2,61 dB et les deux valeurs de 99,5 % sont à nouveau insuffisantes (−0,70 dB avec 2 Mbit/s, −0,69 dB avec la borne 55 dBW). Il y a deux manières de procéder :

Le satellite G/T n' est pas contrôlé par le concepteur du terminal, mais il varie de plusieurs dB à travers un faisceau. Vérifiez le contour G/T de votre site plutôt que d'utiliser la valeur beam-peak.

Site et altitude

Le même design de 2 Mbit/s à 99,9 % a été transféré vers d'autres sites :

Le climat du site détermine la marge pluviométrique, mais pas la latitude à elle seule.

Augmenter l'angle d'élévation est moins utile qu'il n'y paraît. Le déplacement du terminal de Munich de 38° à 55° (un satellite situé plus à l'est sur l'arc) permet de réduire la pluie de 99,5 %, de 0,97 à 0,82 dB, et grâce à la plage d'inclinaison plus courte et à la diminution de la trajectoire des gaz et des nuages, la marge s'améliore d'environ 0,5 dB au total.

Règles de conception clés issues de cette analyse

Fermez d'abord le budget « ciel dégagé » . En bande Ku en Europe centrale, le budget thermique (EIRP, G/T et débit de données) décide de la fermeture d'une liaison à 99,5 %. La pluie à 99,5 % est d'environ 1 dB. La disponibilité dépend de l'endroit où la pluie mordent. À Munich, la pluie à 14 GHz passe de 0,97 dB à 99,5 % à 2,61 dB à 99,9 % et 7,99 dB à 99,99 %. Chaque neuf pièces supplémentaires nécessite un nouveau regard sur le design. Conception selon la marge p5. La marge nominale n'est maintenue que dans des conditions moyennes. Utilisez le site, pas la zone. Houston et Copenhague diffèrent de 3,8 dB de pluie à 99,9 % pour le même terminal.

Exécutez le plan de référence, puis modifiez une chose à la fois : l'URL du scénario conserve chaque variante.

Mis à jour 2026-09-19. Une version antérieure de cet article indiquait C/N0 = 80,8 dBHz pour cette conception, soit 16 dB trop élevé, et attribuait la marge résultante à 6,8 dB de pluie provenant d'un climat de bande de latitude. Chaque chiffre ci-dessus provient désormais de l'outil corrigé.

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Outils associés : Link Budget Calculator, EIRP Calculator, Noise Figure Cascade