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Gestion du spectre - Du début aux années 1990 par Laval Desbiens

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Les activités d'autorisation au Québec

 

1. La sélection de fréquences

 

Pour les profanes, la sélection de fréquences est le processus par lequel on choisit une ou plusieurs fréquences à autoriser pour répondre à la demande d'un usager de la radio communication.

 

Ces fréquences sont choisies dans une gamme de fréquences appropriée selon les besoins du demandeur de licence. Par exemple, une fréquence pour un radio taxi viendra d'une bande et d'un groupe de fréquences spécialement réservées à cet usage.

 

La fréquence choisie doit faire l'objet d'une étude de compatibilité électromagnétique.

 

Le technicien tiendra compte de plusieurs paramètres autant physiques que techniques lors de l'étude. L'emplacement de la station proposée est important pour l'usager : sur une montagne, sur un terrain plat ou au bord de la mer, la propagation du signal pourra être différente.

 

L'environnement radio est également très important. Quelles sont les stations installées à proximité de celle proposée ? Sur quelle fréquence ? Quelle est la puissance des émetteurs en cause ?

 

Est-ce que l'usager propose utiliser un appareil qui a été homologué c'est à dire un appareil qui a fait l'objet d'essais techniques et qui satisfait à certaines normes édictées par le Ministère ? Quelle est la puissance de l'émetteur proposé et quelles sont les caractéristiques du système d'antenne ? Prévoit-on exploiter à certaines heures seulement ? Quelle est la cédule d'exploitation ?

 

Lorsque toutes ces informations sont connues, le technicien doit s'assurer de la compatibilité de la fréquence choisie dans le milieu. Il peut quelquefois le faire de façon manuelle, en se servant d'abaques ou en utilisant des plans de fréquences standardisés.

 

Aujourd'hui, dans la plupart des cas, la compatibilité électromagnétique de toutes nouvelles fréquences dans un environnement se fait au moyen de programmes informatiques. Il est alors plus facile et, surtout plus rapide, de garantir que la station proposée n'aura pas de difficultés ni ne causera de brouillage aux autres usagers dans l'environnement.

 

Tant au niveau national qu'à l'international, pour faciliter la tâche des gestionnaires, des plans d'allotissement de fréquences identifient des gammes et/ou des fréquences spécifiques pour différentes régions, zones, pays ou services de radiocommunication. En plus de la radiodiffusion, il y a plusieurs services de radiocommunication. Les plus importants sont la radio mobile terrestre (taxi, police, villes, gouvernements etc) l'aéronautique pour les aéronefs et ce qui s'y rattache, le maritime pour les stations de navires et côtières, le spatial et la radio amateur.

 

2. La sélection dans les basses fréquences (LF, MF, HF)

 

(Pour les fins du narratif, entre 30 kilohertz à 30 mégahertz, voir tableau en annexe 1 pour la dénomination des bandes)

 

La sélection de fréquences dans ces bandes n'a jamais posé de difficulté majeure sauf pour les services de radiocommunication où il n'y a pas de plan de répartition de fréquences.

 

( voir Les Services aujourd'hui en annexe)

 

Pour le service maritime et le service aéronautique, le monde a été divisé en régions géographiques par l'Union Internationale des télécommunications (U.I.T) et, pour chaque région, des zones ont été établies selon certains critères. ( Les zones situées dans les tropiques ou encore les zones de passage des lignes aériennes nationales et régionales en sont des exemples, voir en annexe 2 ) L'UIT fait partie de l'ONU.

 

Pour ces services donc, la sélection de fréquences devait se conformer à ces plans internationaux, et ensuite, il fallait notifier le Bureau international d'enregistrement des fréquences (IFRB) ; 90 jours étant alloués pour soulever une objection, si aucun n'était reçu, l'autorisation devenait permanente.

 

Pour les radiophares aéronautique et maritime, (radio balise de guidage) le Ministère des Transports a toujours choisi les fréquences à mettre en service étant donné qu'il s'agissait de leurs propres facilités. Lorsque les inspecteurs de radio ont eu à faire ce travail en rapport avec des installations privées, par exemple pour des facilités appartenant à des municipalités, le Guide de Transports Canada était utilisé. On peut trouver dans ce guide un certain nombre de fréquences dont la liste a été établie suite à des accords internationaux.

 

Pour les systèmes de communication point-à-point (entre deux points fixes) et ceux des stations radio mobiles terrestres, il en était très différent. Etant donné que les listes internationales de fréquences (où on peut théoriquement trouver toutes les assignations de fréquences des pays) n'étaient jamais complètes pour moult raisons, il fallait trouver autrement des fréquences à autoriser selon les heures de service et les sentiers radio proposés par les requérants et demandeurs de licence.

 

Pour ce faire, il fallait avoir recours aux outils disponibles dans les Centres de contrôle des émissions qui étaient équipés en conséquence. Le premier appareil qui a servi pour cette fonction a été développé par la compagnie Electronics Associates à la demande du Ministère. Cet appareil a probablement été conçu par un des premiers ingénieurs à la gestion des fréquences, J.W. Bain. Il s'agissait d'un récepteur panoramique (l'activité radio y est représentée par des points et des lignes sur un écran cathodique) à balayage couvrant les bandes de 2,000 à 30,000 kHz. Une bande d'une largeur de 1 Mhz était analysée à la fois.

 

Le détecteur du récepteur (ce qui fait ressortir le message ou l'information porté par l'émission radio) était couplé à un oscilloscope (écran balayé par un point lumineux selon une cadence pré établi) et chaque station en ondes était représentée par un point sur la trace horizontale de l'oscilloscope de contrôle (l'écran moniteur). Un deuxième écran (Pour l'enregistreur) était installé dans une chambre noire munie d'une caméra 35 mm où un film se déroulait à une vitesse constante.

 

A intervalles de 15 minutes, un multivibrateur de fréquences entrait en action. Couplé à l'entrée du récepteur, il générait une suite de marqueurs à intervalles fixes sur les écrans et ainsi, le technicien qui analysait le film avait une indication sommaire des fréquences en usage. Des trous ou des espaces libres dans le spectre pouvaient ainsi être pointés. Celles-ci faisaient ensuite l'objet d'une vérification en ondes au moyen de récepteur de trafic pour confirmer ou invalider le choix. ( Voir une représentation du film en annexe 3 )

 

En principe, ces mêmes fréquences étaient éventuellement communiquées à l'usager demandeur pour qu'il en fasse une vérification ultime aux emplacements proposés ; suite à un rapport favorable, la (ou les) fréquence (s) étaient autorisée (s).

 

Cet appareil nous a également permis de repérer des signaux de source inconnue qui balayaient une bande de fréquences assez mince (300-400 kilohertz) sur différentes parties du spectre et surtout entre 5 et 6 Mégahertz. La source de ces signaux a éventuellement été identifiée ; une entre-autres provenait d'appareils servant au blanchiment de la farine, la farine passant en travers d'un arc de radiofréquence était blanchie i.e certaines saletés étaient brûlées.

 

Le récepteur EA-PAN2 était un appareil d'avant-garde qui aurait pu être perfectionné et commercialisé dans les autres pays, malheureusement, il est tombé dans l'oubli.

 

Quelques années plus tard, la compagnie allemande Teb Uber a fourni un enregistreur graphique lequel était couplé mécaniquement sur le bouton de syntonisation de n'importe quel récepteur. La largeur de bande balayée et sa sélectivité (possibilité de différencier entre deux signaux près l'un de l'autre) pouvaient être établies par un choix de pas sur des engrenages. Un échantillon de courant extrait du récepteur était relié à l'amplificateur de l'appareil et activait la plume pour montrer une pointe ou une trace (selon la vitesse de déroulement du papier) sur le graphique à chaque fois qu'une station était interceptée. Après un balayage de plusieurs jours, l'activité sur la bande analysée était identifiée et un choix de nouvelles fréquences devenait apparent.

 

La mise en oeuvre de cet appareil n'était pas commode mais le Teb Uber avait l'avantage de ne pas obligé l'opérateur à faire du développement de film avant de pouvoir analyser l'occupation de la bande en cause.

 

Avec le temps, de tels appareils ont perdu de leur utilité mais qui sait, peut être dans l'avenir, est-il pensable qu'on y ait à nouveau recours, si les bandes HF ne sont pas récupérées pour d'autres systèmes que ceux impliqués dans la communication à longue distance. (On sait qu'il est déjà question d'y faire fonctionner des réseaux locaux d'ordinateurs par exemple).

 

De nos jours, la Circulaire des procédures internes CPI-2-0-08, publiée par le groupe Gestion du spectre et Politique des télécommunications d'Industrie Canada et disponible sur le Web de Strategis, établi une Procédure relative au choix des fréquences pour les stations exploitées dans les bandes d'ondes décamétriques (HF)

 

3 - La sélection de fréquences en bande métrique. (VHF entre 30 et 300 Mhz )

 

Encore là, des plans de répartition de fréquences pré établis faisaient en sorte que la sélection des fréquences requises pour le demandeur de licence ne posait pas de difficultés pour les services aéronautique et maritime mobiles. (Voir en annexe) Par exemple, un plan de fréquences pour le service maritime mobile a été adopté par l'UIT à LaHaye en 1951.

 

Il en est vite devenu autrement pour les services fixes et mobiles terrestres. Jusqu'à l'arrivée en masse de nouveaux appareils, c'est-à-dire jusque vers 1955, le spectre était si peu encombré que le choix de fréquence se faisait en tenant compte d'un espacement minimum et le plus large possible entre le nouvel arrivant et les stations existantes. La sélection de fréquence et les autorisations étaient réservées au Quartier Général à Ottawa, les bureaux de district servant plus ou moins de bureaux de poste entre le demandeur et le Q.G.

 

On peut dire que l'activité commerciale entre 30 et 175 Mhz a débuté aux environs de 1950 et a rapidement pris de l'ampleur au fur et à mesure que la qualité des appareils s'améliorait. Sauf pour les installations militaires, presque rien n'était plus élevé en fréquences. L'utilisation mobile commerciale des fréquences supérieures à 174 mégahertzs n'est venue qu'aux environs de 1980.

 

Vers les années 1954-55, le ministère du temps (Transports) a publié les premiers Cahiers de charge portant sur les normes techniques. Même qu'au bureau régional du Québec, il a fallu traduire nous-mêmes ces cahiers en français pour accommoder rapidement les usagers, en attendant la version traduite officiellement.

 

Durant ce temps, une enquête effectuée par le bureau de District de Montréal (dont les opérations étaient intégrées à celles du bureau régional à Dorval ) a mis à jour un bon nombre de stations illégales chez les entreprises de taxis en particulier, entre 150 et 174 Mhz. En fait, la demande était si forte que les usagers (et les fournisseurs ) faisaient comme ils pouvaient sans trop de contrôle de la part du Ministère, faute de ressources. Nécessairement, plusieurs se plaignaient de brouillage, causé soit par quelqu'un d'autre sur la même fréquence qu'eux ou pour d'autres causes, inconnues alors.

 

Il faut dire que jusque vers 1964, les quelques bureaux de district du Québec (et ailleurs au Canada ) ne vérifiaient que l'aspect administratif des demandes de licences qui étaient ensuite transmises au Q.G. pour étude technique comme on l'a dit plus haut.

 

En 1959, le bureau régional a été scindé et un bureau de district autonome a vu le jour au centre-ville de Montréal. René Cyr a été à ce moment chargé de constituer un A secteur autorisation@ au bureau régional, toujours à Dorval, dans des anciennes bâtisses construites au temps de la dernière guerre.

 

A l'analyse des dossiers, René constata rapidement que l'assignation de fréquence faites par le Q.G. tenait compte uniquement du genre d'utilisateur requérant (taxi, transporteur, industrie, etc) et que la séparation entre les fréquences autorisées aux différentes stations était généralement de 120 kHz car les appareils n'étaient pas très sélectifs, fonctionnant en modulation de fréquence à large bande (60F3) et même en modulation d'amplitude (A3). Dans le temps, le nombre peu élevé de stations justifiait probablement cette façon de faire...

 

Comme le Surintendant régional du temps n'était pas très réceptif à l'idée que la Région s'accapare des fonctions jusqu'alors dévolues au Q.G., René, qui voulait bien former un secteur d'autorisation efficace, s'arrangea pour fouiller 'bénévolement' tous les dossiers et prépara une liste de toutes les fréquences autorisées dans la Région.

 

Avec la nomination du Surintendant Thomas Foucault, un autonomiste, René eu rapidement le feu vert pour amorcer unilatéralement la sélection de fréquences pour les systèmes mobiles terrestres les plus courants, en prenant bien soin de ne pas ameuter le Q.G. de façon trop brusque.

 

Avec la croissance soutenue de l'activité dans la bande métrique (VHF), le nombre de plaintes de brouillage a suivi, qui, se plaignant de partage de sa fréquence avec des compétiteurs dans le même milieu, d'autres de difficultés techniques tant et si bien qu'il est rapidement devenu évident qu'une vue d'ensemble était nécessaire ; qu'il ne fallait pas seulement tenir compte de la nature du service impliqué mais aussi des autres aspects tel que la géographie et les caractéristiques propres à chaque système et station. Il fallait établir une procédure de sélection de fréquences, au moins pour la grande région métropolitaine de Montréal !

 

De sa liste de fréquences, René Cyr voulu visualiser la situation et pointa sur une carte géographique épinglée au mur de son bureau toutes les stations de base qu'il avait identifiées. Une photocopie de cette carte apparaît d'ailleurs dans la publication CRR-E-5 mentionnée plus bas.

 

On pouvait, d'un coup d'oeil, voir les principales caractéristiques techniques des stations ; puissance, largeur de bande autorisée, les distances physiques et en fréquence par rapport aux autres stations dans l'environnement. Cela lui permit, dans les années 63-64, de suggérer des fréquences au bureau principal pour autorisation.

 

Mais vers 64-65, d'autres facteurs techniques sont rapidement apparus comme devant être considérés et l'ingénieur régional Gilles Migneault a été mis à contribution pour la préparation de formules mathématiques et d'abaques pour tenir compte, lors de la sélection de fréquences, de la puissance HF demandée, (Annexe 4 Puissance effectivement rayonnée par la station) des caractéristiques de l'antenne proposée, des produits d'intermodulation (Annexe 5 : battements) entre les stations, de la désensibilisation (perte de sensibilité, le récepteur est plus sourd, moins performant) de récepteur causée par la proximité des émetteurs et de la filtration requise (comme une fenêtre placée entre l'antenne et le récepteur pour ne laisser passer que les signaux désirés) pour accommoder davantage d'exploitants dans une zone urbaine.

 

Gilles raconte : <<< ... je suis entré au ministère en 1959 et au début, j'ai passé quelques mois au Quartier général pour me familiariser avec les opérations. Ernie KLEIN, ingénieur, un type remarquable, m'a entretenu sur les difficultés et les problèmes de compatibilité qui commençaient poindre au pays en 59-60 et il m'a beaucoup encouragé à travailler pour avancer des solutions. >>>

 

De ce travail de pionnier, Gilles Migneault et Vince Lee Chong, du bureau principal, ont produit, en 1966, le Rapport technique CRR-E-5 '' Sélection de fréquences VHF'' (dont une copie est disponible sur le site dans la section Documents, intitulée VHF FREQUENCY SELECTION ) et où on explique les difficultés et suggère des méthodes de calculs servant à prévenir les problèmes de brouillage et d'incompatibilité qui pourraient être causés par un nouvel arrivant sur les ondes.  (cliquez ici pour voir le document)

 

Jacques Bourassa, responsable du secteur autorisation pendant plusieurs années, nous dit que dans ce temps là : <<< ...il n'y avait pas d'ordinateurs de poche ni de calculettes et tous les calculs requis pour connaître les produits d'intermodulation possible était fastidieux. Ce n'est qu'en 1968 ou 69 qu'un budget a autorisé l'achat d'une calculatrice Olivetti qui elle, permettait le calcul pour 10 fréquences la fois, une grande amélioration. >>>

 

Et Jacques de poursuivre : <<<... en 1970, un inspecteur de chaque bureau a reçu la formation requise pour pouvoir la transmettre aux autres et ensuite, ce système a été décentralisé vers les bureaux de district.

 

Il semble que : <<<... le Q.G. et les autres Régions au Canada ne se soient intéressés au système du Québec que vers les années 74-75, beaucoup de réunions ont eu lieu avec le résultat qu'un système informatisé national a été finalement mis en place aux environs de 1978-79. >>> mais, il ne faisait pas tout.

 

Ajoutons que les budgets étaient très serrés et tous les districts existants n'étaient pas équipés de façon similaire, de terminaux et d'accès téléphonique au système central. De là sont venues d'autres efforts pour simplifier et informatiser encore plus une tâche devenue de plus en plus difficile avec la densité sans cesse croissante des stations partout dans la Région.

 

Et c'est ainsi qu'un de nos techniciens du district de Trois-Rivières (Pierre Lemay) a initié un projet et mis au point un programme d'ordinateur autonome permettant à quiconque de maintenir sa propre base de données sur disquettes et de faire les mêmes calculs que ceux effectués par l'ordinateur central.

 

Ce logiciel et un ordinateur Intertec Superbrain avec mémoire de 64 kilo-octets, fonctionnait en langage Basic compilé, sur CP/M (Un des ancêtres de Windows et d'autres).

 

Pas de disque rigide, tout était sur des disquettes de 5 pouces, comme dans un grille-pain, le programme sur le lecteur A et les données sur le lecteur B.

 

Lorsque les demandes de licence comportaient des liaisons point-à-point, il fallait dresser manuellement des profils de parcours, (dessiner les hauteurs des collines et des obstacles le long du sentier qu'emprunterait le signal) évaluer les pertes de sentiers (l'affaiblissement du signal lorsqu'il s'éloigne de l'émetteur) après avoir calculer les pertes d'obstacles, (sorte d'écran causé par l'obstacle) les hauteurs équivalentes d'antennes, (une antenne à 30 M sur une montagne de 1,000 M aura une hauteur équivalente de 1,030 mètres selon le terrain immédiat) trouver dans des abaques du manuel RCA, un modèle de sentier se rapprochant le plus des caractéristiques du sentier radio à l'étude.

 

Comparons avec aujourd'hui, laissons l'inspecteur Mario Coté nous raconter l'aventure !

 

<<< ... nous avions des cartes topographiques pour chacune des différentes régions de notre district, montées sur des panneaux mobiles prévus à cet effet... toutes les stations fixes y étaient représentées par un petit drapeau, exactement à l'endroit autorisé ; s'y trouvait indicatif d'appel et fréquence autorisés par la licence... aujourd'hui, il s'agit de télécharger la base de données qui nous intéressent et toute l'information nous apparaît sur une carte.

 

Pour étudier le sentier, hier il fallait assembler les cartes topo appropriées sur le mur, y tracer une ligne entre les stations proposées et relever les données de terrain, reporter tout ça sur un quadrillé au 4/3 de la courbe terrestre, évaluer la hauteur équivalente des obstacles pour ensuite trouver ce qui ressemblait le plus aux graphiques du manuel RCA... aujourd'hui, nous entrons les coordonnées géographiques des stations proposées et le système nous trace le profil du terrain, nous donne les pertes (ou les affaiblissements) de propagation en espace libre et la perte de sentier (idem) causée par l'obstacle, le niveau de signal est aussi disponible.

 

Et qui aurait osé tracer un contour de propagation autour des stations avec si peu de moyens ? Il fallait pourtant le faire à l'occasion !

 

Il y a bien eu un petit programme qui nous générait des imprimés que nous portions sur une carte topo pour ensuite voir, par transparence, quelle était la couverture mais, nous étions vite las de cet utilitaire. Aujourd'hui, après avoir télécharger la carte représentant la base de données, un clic ! Sur le point représentant la station qui nous intéresse et 'flac !', la machine nous dresse un contour circulaire 1uV/50 ohms. (Signal d'une valeur d'un micro-volt tel qu'il serait reçu sur une antenne d'une impédance de 50 ohms) Mieux, il a fait les calculs à tous les 'x' mètres, on peut alors montrer la couverture en dégradés de couleurs alors que faire la chose de façon manuelle représentait au-delà de 20,000 calculs...

 

Pour obtenir les coordonnées géographiques d'une station, il fallait tracer des lignes bissectrices en prenant bien soin d'être d'équerre avec les cotés de la carte, ensuite avec une règle graduée selon la longitude et la latitude pour le point examiné, obtenir ces éléments alors qu'aujourd'hui, il ne s'agit que de porter la souris à l'endroit voulu sur la carte. >>>

 

Tout ce travail dans les bureaux de district a donc été remplacé par quelques clics de la souris. La géomatique est devenu l'outil idéal !

 

Le travail de sélection de fréquences a nécessité beaucoup de ressources jusque vers les années 85-90 alors que les budgets ont permis une informatisation nationale poussée et qui s'améliore encore au fil des ans.

 

Les encan de fréquences, licences de flotte, (regroupent plusieurs stations individuelles sur une même licence), licences de spectre (une bande de fréquences est autorisée à un usager ) et le partenariat avec l'industrie pour une partie de ce travail ont également contribué à ce qu'aujourd'hui, les ressources du ministère dans les bureaux de district peuvent être utilisées à d'autres fins.

 

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