Définition et rôle de la LOS (Line of Sight) en télécom

Définition et rôle de la LOS (Line of Sight) en télécom

En télécommunications, la notion de Line of Sight (LOS) désigne une condition physique où le signal électromagnétique peut se propager directement entre l’émetteur et le récepteur sans obstacle bloquant la ligne droite qui les relie. Cette condition est fondamentale dans les systèmes de communication sans fil, notamment pour les liaisons micro-ondes, les réseaux point-à-point, les connexions radio VHF/UHF, ainsi que dans la conception des réseaux 5G et satellite. La présence ou l’absence de LOS influe directement sur la qualité, la portée et la stabilité de la communication radioélectrique.

Fonction opérationnelle de la LOS

La LOS permet une transmission directe des ondes sans détérioration significative causée par la diffraction, la réflexion ou la réfraction. Elle est essentielle pour garantir des performances optimales dans plusieurs types de technologies :

• Liaisons micro-ondes : souvent utilisées pour des liens backhaul entre sites, nécessitant une LOS parfaite pour une efficacité maximale.
• Réseaux 5G mmWave : particulièrement sensibles aux obstructions, ces bandes de fréquence exigent une LOS quasi constante pour maintenir la connectivité.
• Systèmes satellite : requièrent une LOS claire vers le satellite, sans quoi la connexion est impossible.

Conditions de visibilité et calculs associés

La détermination d’une LOS n’est pas uniquement visuelle. Elle repose sur des considérations techniques comme la courbure de la Terre, la hauteur des antennes, et la zone de Fresnel. La zone de Fresnel est un volume ellipsoïdal autour de la ligne directe entre émetteur et récepteur, dans lequel aucune obstruction significative ne doit se trouver.

Exemple concret : liaison radio point-à-point

Considérons une liaison radio entre deux tours de transmission séparées par 15 km. La première antenne est installée à une hauteur de 30 mètres et la seconde à 25 mètres. La courbure de la Terre et la zone de Fresnel doivent être prises en compte. En calculant le premier rayon de Fresnel, on détermine un rayon critique d’environ 11 mètres à mi-distance. Si un obstacle (arbre, bâtiment) pénètre cette zone, même partiellement, il provoquera une atténuation ou des pertes de signal. L’ingénieur devra soit augmenter la hauteur des antennes, soit repositionner les structures pour rétablir une LOS dégagée.

Différence entre LOS et NLOS

Il est crucial de distinguer la LOS (Line of Sight) de la NLOS (Non-Line of Sight). La première permet une communication directe, tandis que la seconde s’appuie sur des mécanismes secondaires comme la réflexion, la diffraction ou le rebond multi-trajets pour contourner les obstacles.

Impacts pratiques en réseau sans fil

Dans les environnements urbains denses, la NLOS est fréquente à cause des bâtiments et infrastructures. Des techniques comme le beamforming, le MIMO massif ou la diversité spatiale sont alors mises en œuvre pour compenser l’absence de LOS. À l’inverse, en milieu rural ou en zone dégagée, la LOS peut être exploitée pleinement pour des connexions longue distance fiables et à faible latence.

Optimisation de la LOS

Plusieurs méthodes sont utilisées pour garantir une LOS optimale :

1. Choix stratégique de l’emplacement des antennes (toits, tours, pylônes).
2. Simulation de couverture radio avec outils logiciels (ex. : ATOLL, iBwave).
3. Analyse terrain et études topographiques pour repérer les obstacles potentiels.
4. Installation de répéteurs pour contourner les zones bloquées.

Considérations techniques spécifiques en 5G

Avec la 5G, surtout sur les bandes mmWave (>24 GHz), la sensibilité aux obstacles rend la LOS encore plus critique. Le signal peut être bloqué par des éléments aussi fins qu’un feuillage dense ou une paroi vitrée. La conception des cellules 5G prend donc en compte des stratégies de densification (small cells) et d’orientation dynamique des antennes pour maintenir une LOS même dans un environnement changeant.

Conclusion

La LOS constitue un paramètre fondamental dans la conception, la planification et l’optimisation des réseaux sans fil. Sa prise en compte garantit la performance, la portée et la fiabilité des transmissions. Que ce soit pour des liaisons fixes ou mobiles, en zone rurale ou urbaine, la maîtrise des principes de la LOS est indispensable à tout ingénieur télécom.

Pour aller plus loin, il peut être utile de comprendre comment la diffraction radio influence la performance en environnement NLOS.