INSTALLER UN SYSTÈME VSAT (partie 1/3)

## Objectifs et prérequis **Objectifs** : À la fin de ce chapitre, l’élève sera capable de : 1. Analyser les critères de choix d’un site d’installation d’un terminal VSAT (géographie, obstacles, accès, alimentation, sécurité). 2. Réaliser les activités d’intégration : montage mécanique, alignement de l’antenne, raccordement des câbles, mise en service et premiers tests de liaison. 3. Mettre en œuvre les activités de remédiation : diagnostic des défauts courants, réglage fin de l’antenne, vérification des paramètres de liaison (EIRP, G/T, BER) et proposition d’actions correctives conformes aux normes CEI/ITU‑R. **Prérequis** : - Notions de base en télécommunications satellitaires (orbites géostationnaires, bandes de fréquence Ku/Ka, lien descendante et montante). - Lecture de plans d’implantation et utilisation d’un niveau à bulle ou d’un clinomètre. - Connaissances en sécurité électrique (NF C 15-100) et en manipulation d’outils de serrage (clé dynamométrique, tournevis). - Maîtrise du vocabulaire professionnel : azimut, élévation, polarisation, LNB, modem, BUC, etc. --- ## Introduction contextualisée Au Cameroun, la couverture terrestre reste limitée dans les zones rurales et les régions frontalières. Les solutions VSAT (Very Small Aperture Terminal) permettent d’apporter un accès Internet haut débit, de la téléphonie VoIP et des services de télémédecine dans ces zones. L’installation d’un terminal VSAT ne se résume pas à poser une antenne ; elle exige une étude préalable du site, une intégration rigoureuse du matériel et, en cas de dysfonctionnement, une remédiation méthodique. Ce chapitre traite exclusivement de la **première partie** de l’installation VSAT : le choix du site d’installation, suivi des activités d’intégration et de remédiation. Les notions présentées s’appuient sur le référentiel du MINESEC/IGE (programme officiel Terminale MIE) et sur les bonnes pratiques observées lors de chantiers réalisés par les opérateurs locaux (Camtel, MTN, Orange) et les prestataires spécialisés (Hughes, Gilat, Newtec). --- ## I. Leçon 12 : Choix du site d’installation ### 1.1. Critères géographiques et environnementaux - **Visibilité du satellite** : le site doit offrir une ligne de vue dégagée vers le satellite cible (ex. : Eutelsat 36B à 36° E, Intelsat 37e à 37° E). Aucun obstacle (arbre, bâtiment, relief) ne doit se trouver dans le cône de visibilité défini par les angles d’élévation minimale (généralement 5°) et maximale (90°). - **Élevation minimale** : pour garantir une marge de fade due à l’atténuation atmosphérique, on impose généralement une élévation ≥ 10° pour les bandes Ku et ≥ 15° pour les bandes Ka. - **Sol et fondation** : le sol doit supporter le poids de l’antenne (entre 15 kg et 45 kg selon le modèle) et résister aux vents locaux (vitesse de rafale maximale enregistrée, ex. : 30 m/s dans la région du Nord). Une dalle en béton armé de 20 cm d’épaisseur est souvent recommandée. - **Accès et logistique** : le site doit être accessible aux véhicules de service (camionnette 4×4) pour le transport de l’antenne, du modem, du groupe électrogène ou du système solaire hybride. ### 1.2. Critères techniques et réglementaires - **Alimentation électrique** : tension stable (220 V ± 10 % monophasée ou 380 V triphasée) avec protection contre les surtensions (parafoudre type II selon IEC 61643‑11). En zone hors réseau, un groupe électrogène de 5 kW ou un système photovoltaïque avec batterie de stockage (ex. : 48 V / 200 Ah) doit être prévu. - **Mise à la terre** : résistance de terre ≤ 10 Ω, conformément à la NF C 15-100 article 541.3. Une barre de cuivre de 2 m enfouie à 0,6 m de profondeur est généralement suffisante. - **Distance aux sources d’interférences** : éviter les lignes haute tension, les transformateurs et les équipements émettant dans les mêmes bandes (ex. : radars météorologiques, liaisons micro‑ondes). Un éloignement minimal de 30 m est souvent recommandé. - **Autorisations** : obtenir l’accord du propriétaire du terrain, vérifier la conformité avec le plan d’occupation des sols (POS) et, si nécessaire, demander une autorisation auprès de l’ART (Agence de Régulation des Télécommunications). ### 1.3. Méthodologie de sélection du site (pas à pas) 1. **Récolte des coordonnées GPS** du point proposé (ex. : 6° 12′ N, 12° 30′ E). 2. **Utilisation d’un logiciel de planification** (ex. : SatPC‑32, STK) pour calculer l’azimut et l’élévation du satellite aux heures de pointe (lever/coucher du soleil). 3. **Visite de terrain** : vérifier l’absence d’obstacles avec un clinomètre ou un smartphone équipé d’un niveau d’inclinaison. 4. **Mesure de la résistance de terre** avec un telluromètre ; si > 10 Ω, améliorer le piquet de terre ou ajouter une radiale. 5. **Vérification de l’alimentation** : mesurer la tension et la fréquence avec un multimètre True‑RMS ; noter la présence de harmoniques (THD < 5 %). 6. **Rédaction du rapport de choix de site** incluant : coordonnées, angles d’azimut/élévation, contraintes mécaniques, schéma d’implantation, liste des autorisations obtenues. > **> À retenir** : L’élévation minimale recommandée pour une liaison Ku‑band est de 10° afin de limiter l’atténuation pluviométrique à moins de 3 dB lors d’une pluie de 25 mm/h. > **> À retenir** : La résistance de terre doit être ≤ 10 Ω ; au-delà, le risque de surtension foudre augmente considérablement et peut endommager le BUC et le modem. --- ## II. ACTIVITES D’INTEGRATION ### 2.1. Pré‑installation : préparation du matériel - **Liste de colisage** : antenne réflecteur (diamètre 1,2 m), bras d’élévation, support azimutal, LNBF (Low Noise Block Feedhorn) avec polarisation croisée, câble coaxial RG‑6 / RG‑11, connecteurs F‑type, modem VSAT, BUC (Block Up‑Converter) de 2 W, groupe électrogène ou onduleur solaire, outils (clé dynamométrique 10‑50 Nm, tournevis cruciforme, pince à dénuder, testeur de continuité). - **Vérification de conformité** : chaque composant doit porter le marquage CE et être accompagné de sa fiche technique (gain d’antenne, bruit du LNB, puissance du BUC). ### 2.2. Installation mécanique 1. **Fixation du support azimutal** sur la dalle béton à l’aide de chevilles métalliques M12, couple de serrage 25 Nm (vérifié avec clé dynamométrique). 2. **Montage du réflecteur** : aligner le bras d’élévation sur le repère zéro du support, puis fixer les boulons de bride avec un couple de 15 Nm. 3. **Installation du LNBF** : visser le feedhorn au foyer de l’antenne, s’assurer que l’axe du guide d’onde est perpendiculaire au plan du réflecteur (erreur < 2°). 4. **Passage du câble coaxial** : faire passer le RG‑6 du LNBF au modem via un passage de câble étanche (glande IP68). Respecter le rayon de courbure minimal (≈ 25 mm) pour éviter les pertes de retour. ### 2.3. Raccordement électrique et de communication - **Alimentation du BUC** : connecter le câble d’alimentation (12 V DC) provenant du groupe électrogène ou du régulateur solaire au BUC, protéger avec un fusible 2 A. - **Liaison modem‑BUC** : utiliser un câble IF (Intermediate Frequency) de type RG‑174, impedance 50 Ω, longueur ≤ 5 m pour atténuation négligeable (< 0,5 dB). - **Mise à la terre** : relier le châssis du modem, du BUC et du groupe électrogène à la barre de terre avec un câble de cuivre de section 6 mm², serré à l’aide de cosses à sertir. ### 2.4. Alignement de l’antenne (pointage) | Étape | Action | Instrument | Tolérance | |-------|--------|------------|-----------| | 1 | Azimut rough | Compass magnétique ou GPS | ± 5° | | 2 | Élévation rough | Clinometer ou application smartphone | ± 2° | | 3 | Recherche du signal | Spectrum analyser ou modem en mode “search” | Niveau de réception > ‑70 dBm | | 4 | Fin d’azimut | Vis de réglage azimutal | ± 0,2° | | 5 | Fin d’élévation | Vis de réglage d’élévation | ± 0,2° | | 6 | Polarisation | Rotation du LNBF (0°/90°) | Maximiser le rapport co‑pol/cross‑pol > 20 dB | **Procédure détaillée** : - Allumer le modem et sélectionner le satellite cible dans le menu de pointage. - Observer le niveau de puissance reçue (Rx Power) sur l’écran du modem. - Effectuer un balayage en azimut de ± 10° autour de l’azimut théorique tout en notant le pic de puissance. - Ajuster l’élévation pour maximiser le même pic. - Affiner les deux axes jusqu’à ce que la variation de puissance soit < 0,5 dB pour un déplacement de 0,1°. - Verrouiller les vis de réglage avec du frein filet moyen (Loctite 242). > **> À retenir** : Un écart d’azimut de 1° à une distance de 30 m du réflecteur entraîne un déplacement du faisceau d’environ 0,5 m au niveau du satellite, ce qui peut réduire le gain de l’antenne de 1 à 2 dB. > **> À retenir** : La polarisation doit être ajustée de manière à maximiser le rapport co‑pol/cross‑pol ; un mauvais réglage entraîne une augmentation du taux d’erreur de ber (BER) pouvant dépasser 10⁻³, rendant la liaison inutilisable. ### 2.5. Mise en service et premiers tests - **Test de liaison montante (Tx)** : mesurer la puissance EIRP (Effective Isotropic Radiated Power) avec un wattmètre couplé à un couplateur directionnel (10 dB). Exemple : BUC 2 W + gain antenne 38,5 dBi → EIRP ≈ 2 W × 10^(38,5/10) = 2 W × 7080 ≈ 14,16 kW (≈ 41,5 dBW). - **Test de liaison descendante (Rx)** : mesurer le G/T (Gain over Noise Temperature) à l’aide d’un analyseur de spectre en mode puissance de bruit. Valeur typique pour une antenne 1,2 m Ku‑band : G/T ≈ 15 dB/K. - **Vérification du lien** : établir une connexion IP avec le hub VSAT, pinguer une adresse connue (ex. : 8.8.8.8) et mesurer le RTT (Round‑Trip Time) < 600 ms, perte de paquets < 1 %. - **Documentation** : remplir la fiche de mise en service (date, coordonnées, paramètres EIRP, G/T, BER, signature du technicien). --- ## III. ACTIVITES DE REMEDIATION ### 3.1. Diagnostic des défauts courants | Symptôme | Cause probable | Méthode de vérification | |----------|----------------|--------------------------| | Aucun signal Rx | LNB déconnecté ou endommagé | Mesure de continuité du câble coaxial, vérification de la tension d’alimentation du LNB (18 V) | | Signal Rx faible (< ‑80 dBm) | Obstacle partiel, mauvaise élévation, câble trop long | Inspection visuelle, mesure d’atténuation du câble (≤ 3 dB/100 m), re‑pointage | | BER élevé (> 10⁻⁴) | Polarisation incorrecte, interférences externes | Rotation du LNBF, analyse du spectre pour détecter des signaux parasites | | Modem ne démarre pas | Alimentation insuffisante, fusible grillé | Mesure de la tension d’entrée du modem, contrôle du fusible | | Déconnexions intermittentes | Mauvaise mise à la terre, surtensions | Mesure de la résistance de terre, vérification du parafoudre | ### 3.2. Procédure de remédiation pas à pas 1. **Isolation du problème** : couper l’alimentation, vérifier chaque sous‑système (antenne, câble, modem, alimentation) séparément à l’aide d’un multimètre et d’un testeur de câble. 2. **Test du LNB** : mesurer la tension de sortie (18 V) et le bruit de fond avec un analyseur de spectre ; si bruit > ‑20 dBm/Hz, remplacer le LNB. 3. **Vérification du câble coaxial** : utiliser un réflectomètre dans le domaine temporel (TDR) pour localiser les ruptures ou les impédances désadaptées ; remplacer la section défectueuse si atténuation > 4 dB sur 10 m. 4. **Re‑pointage** : répéter la procédure d’alignement décrite en II.4, en notant les valeurs de puissance avant et après chaque ajustement. 5. **Contrôle de la polarisation** : tourner le LNBF de 0° à 90° par pas de 5°, enregistrer le Rx Power à chaque étape ; choisir l’angle donnant le niveau maximal. 6. **Mise à la terre** : si la résistance de terre > 10 Ω, ajouter une radiale de cuivre de 16 mm² enterrée à 0,8 m de profondeur et resserrer toutes les connexions. 7. **Essai final** : refaire les tests de liaison (EIRP, G/T, BER) et comparer aux valeurs de référence du constructeur (ex. : EIRP ≥ 40 dBW, G/T ≥ 12 dB/K, BER ≤ 10⁻⁶). ### 3.3. Exemple chiffré de réglage de l’élévation **Données** : - Latitude du site : 4° N - Longitude du satellite : 30° E - Azimut théorique calculé : 45° - Élévation théorique : 38° **Mesure sur le terrain** : le clinomètre indique 35° d’élévation actuelle. **Calcul de la correction nécessaire** : Δélévation = élévation théorique – élévation mesurée = 38° – 35° = **+3°**. On tourne la vis d’élévation dans le sens horaire (selon le repère du fabricant) de 3 graduations, chaque graduation correspondant à 0,5°. Après réglage, on re‑mesure : élévation = 38,2° (erreur résiduelle 0,2°). **Impact sur le gain** : une erreur d’élévation de 0,2° entraîne une perte de gain approximative de 0,1 dB (courbe de gain typique d’une antenne 1,2 m Ku‑band). Cette perte est négligeable par rapport à la marge de lien (≥ 3 dB). > **> À retenir** : Une erreur d’élévation de 1° peut réduire le gain d’une antenne VSAT de 0,5 dB à 1 dB selon la fréquence et la taille du réflecteur. > **> À retenir** : Le BER doit être maintenu en dessous de 10⁻⁶ pour garantir une qualité de service VoIP acceptable (MOS > 4). --- ## Synthèse du chapitre - **Choix du site** : visibilité satellite, élévation ≥ 10° (Ku) ou ≥ 15° (Ka), sol stable, accès, alimentation, mise à la terre ≤ 10 Ω, distance aux sources d’interférences, autorisations administratives. - **Intégration** : montage mécanique (couple de serrage spécifié), passage de câble coaxial respectant le rayon de courbure, raccordement électrique (fusible, mise à la terre), alignement azimut/élévation/polarisation avec tolérance ≤ 0,2°, vérification des paramètres EIRP, G/T, BER. - **Remédiation** : diagnostic systématique (signal absent, faible, BER élevé, panne d’alimentation), tests de continuité, TDR, remplacement du LNB ou du câble, re‑pointage, amélioration de la mise à la terre, validation finale des performances. - **Valeurs de référence** (exemple typique Ku‑band, antenne 1,2 m) : EIRP ≥ 40 dBW, G/T ≥ 12 dB/K, BER ≤ 10⁻⁶, RTT < 600 ms, perte de paquets < 1 %. > **> À retenir** : Le respect du couple de serrage lors du montage mécanique évite le desserrage dû aux vibrations du vent et garantit la stabilité du pointage sur le long terme. > **> À retenir** : Un parafoudre de type II installé en tête de ligne protège le modem et le BUC contre les surtensions foudre, réduisant le risque de panne catastrophique de plus de 80 %. --- ## Glossaire | Terme | Définition | |-------|------------| | **Azimut** | Angle horizontal mesuré depuis le nord vrai vers la direction du satellite, exprimé en degrés (°). | | **Élévation** | Angle vertical entre le plan horizontal et la ligne de vue vers le satellite, exprimé en degrés (°). | | **LNBF** | Low Noise Block Feedhorn : dispositif qui amplifie et convertit la fréquence reçue du satellite en fréquence intermédiaire (IF). | | **BUC** | Block Up‑Converter : module qui convertit la fréquence intermédiaire du modem en fréquence d’émission vers le satellite et amplifie le signal. | | **EIRP** | Effective Isotropic Radiated Power : puissance rayonnée équivalente d’une antenne isotrope, exprimée en dBW ou dBm. | | **G/T** | Rapport du gain de l’antenne (G) à la température du bruit du système (T), indicateur de la qualité de réception, exprimé en dB/K. | | **BER** | Bit Error Rate : taux d’erreur de bits sur la liaison, sans dimension. | | **PARAFOUDRE** | Dispositif de protection contre les surtensions atmosphériques, classé par type (I, II, III) selon l’IEC 61643‑1. | | **RG‑6 / RG‑11** | Types de câble coaxial utilisés pour la transmission des signaux IF entre le LNBF et le modem. | | **TDR** | Time Domain Reflectometer : instrument qui mesure les réflexions dans un câble pour localiser les ruptures ou les désadaptations d’impédance. | | **MOS** | Mean Opinion Score : échelle subjective de qualité de la voix (1 à 5) utilisée pour évaluer les services VoIP. | | **RTT** | Round‑Trip Time : temps nécessaire pour qu’un paquet aille du terminal VSAT au hub et revienne, exprimé en millisecondes (ms). | --- ## Exercices d'application corrigés ### Exercice 1 – Choix du site **Situation** : Un lycée technique de Ngaoundéré souhaite installer un terminal VSAT Ku‑band (antenne 1,2 m) pour fournir un accès Internet à ses salles de classe. Le coordonnées GPS proposées sont 7° 20′ N, 13° 30′ E. Le satellite cible est Eutelsat 36B à 36° E. **Demande** : 1. Calculer l’azimut et l’élévation théoriques du satellite pour ce site. 2. Vérifier si l’élévation obtenue respecte le critère minimal de 10°. 3. Proposer deux mesures d’amélioration si l’élévation était insuffisante. **Corrigé** : 1. En utilisant les formules de base de la géométrie sphérique (ou un calculateur en ligne) : - Azimut ≈  12° (est‑nord‑est) - Élévation ≈  48° 2. L’élévation de 48° est largement supérieure au seuil de 10 °, donc le site est acceptable du point de vue de la visibilité. 3. (À titre indicatif) Si l’élévation avait été < 10°, on aurait pu : - Surélever l’antenne sur un mât de 2 m pour augmenter l’angle de vue. - Déplacer le site vers un endroit moins entouré de reliefs (ex. : déplacer de 150 m vers l’est où le terrain est plus plat). ### Exercice 2 – Alignement et réglage de la polarisation **Situation** : Lors de l’installation d’un terminal VSAT à Yaoundé, le technicien mesure un Rx Power de ‑68 dBm après avoir pointé l’antenne à l’azimut et à l’élévation théoriques. En tournant le LNBF de 0° à 90° par pas de 10°, il obtient les valeurs suivantes : | Angle LNBF (°) | Rx Power (dBm) | |----------------|----------------| | 0 | ‑68 | | 10 | ‑66 | | 20 | ‑63 | | 30 | ‑60 | | 40 | ‑58 | | 50 | ‑57 | | 60 | ‑58 | | 70 | ‑60 | | 80 | ‑63 | | 90 | ‑66 | **Demande** : 1. Déterminer l’angle de polarisation optimal. 2. Calculer le gain supplémentaire apporté par ce réglage par rapport à la position 0°. 3. Vérifier si le Rx Power obtenu permet un BER < 10⁻⁶ sachant que le seuil de sensibilité du modem est ‑70 dBm pour un BER de 10⁻⁶. **Corrigé** : 1. Le Rx Power maximal est ‑57 dBm à 50°. L’angle optimal est donc **50°**. 2. Gain supplémentaire = ‑57 dBm – (‑68 dBm) = **+11 dB**. 3. Le Rx Power de ‑57 dBm est supérieur de 13 dB au seuil de ‑70 dBm, donc la marge est largement suffisante pour garantir un BER bien inférieur à 10⁻⁶ (en pratique, on peut s’attendre à un BER de l’ordre de 10⁻⁸ à 10⁻⁹). ### Exercice 3 – Diagnostic d’un défaut de liaison **Situation** : Après la mise en service d’un VSAT à Bertoua, le modem indique « No Signal ». Le technicien vérifie que le groupe électrogène fonctionne et que la tension aux bornes du modem est de 220 V. **Demande** : 1. Lister les trois premières vérifications à effectuer. 2. Si le câble coaxial entre le LNBF et le modem présente une atténuation de 6 dB sur 15 m, quelle est la perte totale en dB si l’on ajoute un connecteur de type F avec une perte de 0,5 dB ? 3. Proposer une action corrective. **Corrigé** : 1. Vérifications : (a) continuité du câble coaxial (testeur de câble), (b) présence de tension d’alimentation du LNBF (18 V), (c) état du connecteur F (corrosion, mauvais sertissage). 2. Perte totale = atténuation du câble (6 dB) + perte du connecteur (0,5 dB) = **6,5 dB**. 3. Action : remplacer le segment de câble défectueux par un neuf de type RG‑6 avec une atténuation ≤ 3,5 dB/15 m, ou bien réduire la longueur à moins de 10 m si possible, puis refaire les tests de puissance reçue. --- ## Erreurs fréquentes et règles de sécurité | # | Erreur fréquente | Conséquence | Règle de prévention / bonne pratique | |---|------------------|-------------|--------------------------------------| | 1 | **Serrage excessif des boulons du réflecteur** (au‑delà du couple recommandé) | Déformation du réflecteur, perte de gain, risque de fissure sous charge du vent | Utiliser systématiquement une clé dynamométrique réglée au couple indiqué par le fabricant (ex. : 15 Nm pour les boulons de bride). | | 2 | **Oubli de la mise à la terre du groupe électrogène** | Surtension foudre pouvant détruire le BUC et le modem | Relier le châssis du groupe électrogène à la même barre de terre que le modem ; vérifier la résistance ≤ 10 Ω après chaque intervention. | | 3 | **Câble coaxial courbé en dessous du rayon minimal** | Augmentation de l’atténuation et des réflexions, dégradation du SNR | Respecter le rayon de courbure minimal (≈ 25 mm pour le RG‑6) ; utiliser des colliers de maintien plutôt que des angles serrés. | | 4 | **Mauvaise identification de la polarisation** (rotation du LNBF dans le mauvais sens) | Rx Power faible, BER élevé, liaison instable | Toujours repérer le repère de polarisation sur le LNBF (souvent marqué « 0 » ou « H ») et suivre la procédure de balayage de 0° à 90° en notant le Rx Power. | | 5 | **Utilisation d’un parafoudre de type I en tête de ligne** (protège seulement contre les surtensions de réseau) | Protection insuffisante contre les impacts de foudre directe | Installer un parafoudre de type II (ou type III si exposé) conformément à la norme IEC 61643‑11, placé au plus près de l’antenne et relié à la terre. | | 6 | **Ne pas vérifier la présence d’obstacles végétaux saisonniers** (ex. : pousse d’un arbre pendant la saison des pluies) | Perte progressive du signal, nécessité de ré‑alignement fréquent | Réaliser une visite de contrôle tous les trois mois, couper ou élaguer toute végétation qui pénètre dans le cône de visibilité (rayon de 5 m autour de l’antenne). | --- *Fin du cours.* *Ce document respecte les exigences du programme officiel MINESEC/IGE pour la série MIE, niveau Terminale, chapitre « Installer un système VSAT » (partie 1/3).*