Calcul Bilan De Liaison Fh

Estimez rapidement la faisabilité d’une liaison faisceau hertzien en calculant la perte en espace libre, la puissance reçue et la marge de liaison. Cet outil est adapté aux études radio préliminaires pour les réseaux point à point.

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Résultats et visualisation

Guide expert du calcul bilan de liaison FH

Le calcul bilan de liaison FH est l’une des bases du dimensionnement radio pour les réseaux de transport point à point. FH signifie faisceau hertzien. Dans la pratique, il s’agit d’une liaison micro-onde entre deux sites fixes, le plus souvent installés sur pylônes, toits-terrasses, châteaux d’eau ou mâts techniques. Le but du bilan de liaison est de vérifier si l’énergie transmise par l’émetteur, une fois diminuée par les pertes de propagation et les pertes d’infrastructure, reste suffisante pour être correctement décodée par le récepteur.

En environnement opérateur, entreprise, collectivité ou site industriel, le calcul n’est jamais un simple exercice académique. Il conditionne la disponibilité du lien, le débit utile, le choix de la bande de fréquence, le diamètre d’antenne, la conformité réglementaire et le niveau de service attendu. Une liaison parfaitement fonctionnelle en ciel clair peut devenir instable en période de pluie intense si la marge est insuffisante. À l’inverse, un surdimensionnement excessif augmente le coût sans nécessité. D’où l’importance d’un bilan cohérent et documenté.

Définition du bilan de liaison FH

Un bilan de liaison additionne tous les gains et soustrait toutes les pertes entre le port d’émission et le port de réception. La formule simplifiée la plus utilisée pour une première estimation est la suivante :

Puissance reçue (dBm) = Puissance TX + Gain antenne TX + Gain antenne RX – Pertes TX – Pertes RX – Pertes de propagation – Pertes additionnelles

Les pertes de propagation sont souvent estimées au départ avec la perte en espace libre, aussi appelée FSPL pour Free Space Path Loss. Elle dépend de la distance et de la fréquence. Plus la liaison est longue ou plus la fréquence monte, plus la perte augmente. C’est pour cette raison qu’une liaison à 23 GHz sur 15 km demande généralement davantage de marge qu’une liaison à 6 GHz sur la même distance.

La formule de perte en espace libre

Pour une liaison exprimée en kilomètres et en gigahertz, une écriture pratique de la FSPL est :

FSPL (dB) = 92,45 + 20 log10(distance en km) + 20 log10(fréquence en GHz)

Cette relation fournit une référence propre et très utilisée en ingénierie radio. Elle ne tient toutefois pas compte, à elle seule, de la pluie, des pertes de connectique, du désalignement d’antennes, de l’obstruction partielle de la zone de Fresnel, des contraintes de polarisation ni des effets multi-trajets. C’est pourquoi elle doit être complétée pour un projet réel.

Les paramètres les plus importants

• Fréquence de travail : 6, 7, 11, 13, 15, 18, 23, 38 GHz et autres bandes licenciées ou non selon le contexte.
• Distance entre sites : plus la distance augmente, plus la perte augmente.
• Puissance d’émission : exprimée en dBm, elle dépend de l’équipement radio et des contraintes réglementaires.
• Gain des antennes : fortement lié au diamètre de parabole et à la fréquence.
• Pertes feeders et connectique : câbles, guides, connecteurs, ODU, protections, duplexeurs.
• Sensibilité du récepteur : valeur minimale pour garantir le service au débit et à la modulation choisis.
• Marge de liaison : différence entre le niveau reçu calculé et la sensibilité récepteur.

Comment interpréter la marge de liaison

La marge de liaison est l’indicateur le plus utile au moment de la décision. Si la puissance reçue est de -58 dBm et la sensibilité du récepteur de -75 dBm, la marge est de 17 dB. Dans un contexte simplifié, une marge de 15 dB à 25 dB peut déjà indiquer un projet techniquement prometteur, à condition que le profil de terrain et les statistiques de pluie soient compatibles. En dessous de 10 dB, l’ingénieur doit en général revoir la configuration. Au-delà de 25 dB, la robustesse devient plus confortable, surtout sur des bandes plus sensibles à l’atténuation météorologique.

Tableau comparatif de la FSPL selon la fréquence et la distance

Le tableau suivant donne des valeurs calculées de perte en espace libre. Il s’agit de statistiques exactes issues de la formule FSPL standard, utiles pour comparer rapidement plusieurs scénarios de faisceaux hertziens.

Fréquence	1 km	5 km	10 km	20 km
6 GHz	108,01 dB	121,99 dB	128,01 dB	134,03 dB
11 GHz	113,28 dB	127,26 dB	133,28 dB	139,30 dB
18 GHz	117,56 dB	131,54 dB	137,56 dB	143,58 dB
23 GHz	119,68 dB	133,66 dB	139,68 dB	145,70 dB

Pourquoi la fréquence change tout

Dans un projet FH, la fréquence n’influence pas seulement la perte en espace libre. Elle impacte aussi la taille d’antenne, l’encombrement, la directivité, le risque de pluie, la gestion du spectre et la capacité. Les bandes plus basses comme 6 ou 7 GHz sont souvent privilégiées pour les longues distances ou les régions à forte pluviométrie. Les bandes plus hautes comme 18, 23 ou 38 GHz sont plus fréquentes sur les liaisons plus courtes, à forte capacité, notamment en environnement urbain ou périurbain.

Tableau indicatif d’atténuation pluie par bande

Les valeurs ci-dessous sont des ordres de grandeur usuels pour une pluie soutenue d’environ 25 mm/h. Elles servent à illustrer une tendance physique reconnue : plus la fréquence augmente, plus la pénalité météo devient sévère.

Bande FH	Atténuation pluie indicative	Usage courant	Commentaire ingénierie
6 GHz	Environ 0,1 à 0,3 dB/km	Longues distances	Très favorable pour les trajets étendus
11 GHz	Environ 0,5 à 1,0 dB/km	Moyennes distances	Bon compromis capacité et robustesse
18 GHz	Environ 2 à 4 dB/km	Backhaul urbain	Nécessite une marge météo sérieuse
23 GHz	Environ 4 à 7 dB/km	Courtes distances à haut débit	Sensible à la pluie forte

Étapes recommandées pour un calcul sérieux

1. Définir la distance exacte et l’altitude des sites.
2. Choisir une bande de fréquence cohérente avec la portée et la météo locale.
3. Renseigner les puissances TX, les gains d’antennes et les pertes de chaîne RF.
4. Calculer la FSPL comme première base de travail.
5. Ajouter les pertes additionnelles prévues : pluie, alignement, connectique, protections, marge de vieillissement.
6. Comparer la puissance reçue à la sensibilité au débit et à la modulation ciblés.
7. Valider la zone de Fresnel et le profil topographique.
8. Finaliser avec un objectif de disponibilité, par exemple 99,95 %, 99,99 % ou plus selon le service.

Erreurs fréquentes lors du calcul d’un bilan FH

• Oublier les pertes de câble, de guide d’onde ou de connecteurs.
• Utiliser la sensibilité d’une modulation plus robuste que celle réellement prévue.
• Confondre EIRP, puissance au port radio et puissance après pertes TX.
• Ignorer la pluie sur les bandes supérieures à 15 GHz.
• Valider un lien uniquement sur la base de la FSPL sans étude du relief.
• Ne pas réserver de marge pour le vieillissement ou les variations climatiques saisonnières.

Quel niveau de marge viser en pratique ?

Il n’existe pas une valeur unique valable pour toutes les liaisons. Une dorsale critique, transportant de la voix, de la supervision ou un trafic mobile, visera souvent une disponibilité très élevée. Cela impose une marge plus importante ou des mécanismes complémentaires comme l’ACM, la diversité, des antennes plus grandes ou une autre bande de fréquence. Pour une liaison de vidéosurveillance locale ou un lien temporaire, le niveau d’exigence peut être plus souple. Le bon réflexe consiste à partir de la disponibilité attendue par le métier puis à remonter vers le budget radio nécessaire.

Rôle des sources réglementaires et scientifiques

Le calcul d’un bilan FH doit idéalement s’appuyer sur des données de propagation sérieuses, sur les contraintes de spectre et sur des hypothèses climatiques réalistes. Pour aller plus loin, vous pouvez consulter des sources publiques et académiques reconnues :

• FCC.gov – Microwave Radio Service
• NOAA.gov – données climatiques et météorologiques
• NIST.gov – ressources techniques et métrologiques

Comment utiliser le calculateur ci-dessus

Saisissez la fréquence en GHz, la distance en kilomètres, la puissance d’émission en dBm, les gains antennaires en dBi, puis les pertes estimées côté émission et réception. Ajoutez des pertes additionnelles pour modéliser les effets non inclus dans la simple propagation libre, par exemple la pluie, une marge d’installation ou une pénalité de disponibilité. Le calculateur retourne ensuite :

• la perte en espace libre,
• la puissance reçue estimée,
• la marge de liaison,
• une lecture qualitative de la robustesse du lien.

Le graphique montre visuellement les principaux termes du budget. C’est utile pour expliquer rapidement un scénario à un client, à une direction technique ou à une équipe de déploiement. Si la puissance reçue est trop proche de la sensibilité, plusieurs leviers existent : diminuer la distance, baisser la fréquence, augmenter les gains d’antennes, réduire les pertes d’infrastructure, changer de modulation ou prévoir davantage de marge.

Conclusion

Le calcul bilan de liaison FH est un passage obligé pour tout projet de faisceau hertzien fiable. Bien mené, il permet de sécuriser le design, de réduire les mauvaises surprises en production et de mieux arbitrer entre coût, portée et disponibilité. Le calculateur présenté ici fournit une base robuste pour l’avant-projet. Pour une validation finale, complétez toujours l’analyse avec le profil de terrain, la zone de Fresnel, les statistiques de pluie locales, la réglementation spectrale applicable et les performances exactes du matériel radio retenu.