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RÉSUMÉ
Cet article présente le processus permettant la définition d’un système satellitaire pour les communications civiles, de la description du besoin initial à l'architecture finale.
Cet article décrit d’abord comment un opérateur décrit son besoin, puis les critères techniques et réglementaires dimensionnants avant de présenter les principaux éléments clés de design de la solution. L'article utilise ces critères pour comparer objectivement les orbites géostationnaires et non géostationnaires, cruciales pour les services de diffusion audiovisuelle ou l’accès à l’internet à faible latence.
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Nicolas KUHN : Architecte SATCOM - Thales Alenia Space, Toulouse, France
INTRODUCTION
Les systèmes de télécommunications par satellite jouent un rôle essentiel dans la connectivité mondiale, offrant des services allant de l’accès Internet à la diffusion télévisuelle, en passant par la téléphonie et l’Internet des objets (IoT).
Cela les conduit à se positionner comme des infrastructures de plus en plus intégrées dans les systèmes de télécommunication terrestre, offrant des services de résilience à haut débit ou offrant des services permettant de couvrir les zones blanches afin d’absorber la fracture numérique. Que ce soit pour la diffusion de télévision ou d’accès à Internet, ou des applications dédiées aux secteurs gouvernementaux et de la défense, l'intégration des satellites est désormais une composante essentielle de l'écosystème numérique.
Les satellites évoluent sur différentes orbites, chacune présentant des caractéristiques techniques et économiques distinctes. De ce fait, la concrétisation d’un système spatial fait intervenir de nombreux éléments techniques, réglementaires, environnementaux et financiers. Cet article décrit le processus d’ingénierie permettant la conception d’un système de télécommunication par satellite, du besoin opérateur vers certains éléments de compromis dimensionnant. Il ne s'agit pas simplement de la mise en orbite d'un ensemble d'équipements, mais d'une démarche structurée et intrinsèquement multidisciplinaire.
Cet article explore d'abord la phase cruciale de formulation de l’expression de besoin, où les opérateurs transforment une idée ou une lacune du marché en exigences techniques précises, définissant le type de service (diffusion TV, internet haut débit, communications mobiles, etc.), l'utilisateur cible (grand public, entreprises, véhicules) et la couverture géographique requise (régionale, nationale, mondiale). Ensuite, cet article plonge au cœur des contraintes et réglementations omniprésentes qui encadrent chaque décision, de la sélection du lanceur qui limite la masse et le volume des satellites, à la gestion du précieux spectre radioélectrique. Les éléments clés du design qui concrétisent l'architecture du système sont définis.
Du fait de l’émergence de systèmes en orbite basse, l'article propose une comparaison objective entre les systèmes géostationnaires (Geostationary Earth Orbit (GEO)) et non géostationnaires (Non-Geostationary Satellite Orbit (NGSO)) comme les orbites basses (Low Earth Orbit (LEO)) et moyennes (Medium Earth Orbit (MEO)).
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6. Glossaire
European Cooperation for Space Standardization (ECSS)
L'ECSS est un ensemble de normes européennes qui régissent le développement, la production et l'exploitation de systèmes et d'équipements spatiaux. Ces normes, élaborées par l'Agence spatiale européenne (ESA) et d'autres partenaires, visent à harmoniser les pratiques et à améliorer la compétitivité de l'industrie spatiale européenne.
Diffusion directe à domicile ; Direct-to-Home (DTH)
Système de diffusion de signaux de télévision par satellite directement aux domiciles des abonnés, sans intermédiaire terrestre.
Qualité de service ; Quality of Service (QoS)
Ensemble de technologies et de mesures visant à garantir un niveau de performance spécifique pour les services réseau (latence, débit, gigue).
Puissance isotrope rayonnée équivalente (PIRE) ; Effective Isotropic Radiated Power (EIRP)
Mesure de la puissance qu'une antenne isotrope (qui rayonne uniformément dans toutes les directions) devrait émettre pour produire la même intensité de signal dans une direction donnée.
Réseaux non terrestres ; Non-Terrestrial Networks (NTN)
Réseaux de communication sans fil utilisant des plateformes au-delà de la surface terrestre pour étendre la connectivité.
Débit garanti ; Committed Information Rate (CIR)
Le débit minimum que le terminal ou le service est assuré de recevoir. Indispensable pour les applications critiques (Voice over IP (VoIP), applications métier).
Débit maximum ; Maximum Information Rate (MIR)
Le débit que le terminal peut atteindre si la bande passante est disponible (débit de « rafale »).
Latence maximale
Le temps de transit aller-retour acceptable pour le trafic, crucial pour les applications interactives.
Gigue maximale (Jitter)
La variation de la latence, essentielle pour la qualité de la voix et de la vidéo en temps réel.
Taux de perte de paquets maximum
Le pourcentage acceptable de paquets perdus pour maintenir la qualité du service.
Software-Defined Wide Area Network (SD-WAN)
Le SD-WAN permet une gestion centralisée et une visibilité en temps réel, facilitant la détection rapide et la réponse aux menaces sur les réseaux, y compris ceux utilisant des satellites.
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Glossaire
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - THE SHIFT PROJECT - Énergie, climat. Des réseaux sobres pour des usages connectés résilients. - PDF disponible en ligne https://theshiftproject.org/app/uploads/2025/01/The-Shift-Project-Strategie-pour-des-reseaux-numeriques-sobres-et-resilients-Annexes-2024.pdf (2024).
-
(2) - CNES - La feuille de route décarbonation de la filière spatiale française. - Présentée au salon du Bourget (2025).
-
(3) - BRISCOE (B.) et al - Reducing Internet Latency : A Survey of Techniques and Their Merits. - Dans IEEE Communications Surveys & Tutorials, vol. 18, n° 3, pp. 2149-2196 (2016).
-
(4) - BUTASH (T.), GARLAND (P.), EVANS (B.) - Non-geostationary satellite orbit communications satellite constellations history. - Dans J. Satell Commun Network, issue 39, pp. 1-5 (2021).
-
(5) - Eutelsat and OneWeb to combine : a leap forward in Satellite Connectivity. - Press release (2022).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
3GPP (3rd Generation Partnership Project)
ANFR (Agence Nationale des Fréquences)
Broadband Forum
Consultative Committee for Space Data Systems (CCSDS)
DVB Project (Digital Video Broadcasting)
ETSI (European Telecommunications Standards Institute)
FCC (Federal Communications Commission)
Internet Engineering Task Force (IETF)
Union Internationale des Télécom
HAUT DE PAGE2.1 Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)
Airbus Defence and Space (ADS)
Centre National d’Études Spatiales (CNES)
European Space Agency (ESA)
IMT Atlantique
https://www.imt-atlantique.fr/fr
ISAE-SUPAERO
Office National d'Études et de Recherches Aérospatiales (ONERA)
TéSA
Thales...
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