Dans le domaine du transport de fret, il est nécessaire d’assurer le suivi des wagons, d’identifier les wagons sensibles (transport de matières dangereuses, denrées périssables…) ainsi que de collecter les informations associées (contenu, poids, localisation) pour faciliter la gestion logistique. Le but de cette thèse est de proposer un système de communication sans fil à courte portée qui répond à ces besoins. Les contraintes de l’environnement ferroviaire et de l’embarqué telles que la flexibilité, le coût de l’installation, la faible consommation d’énergie, et le risque de présence de perturbations électromagnétiques rend l’insertion des technologies sans fil dans le milieu ferroviaire plus complexe. Une étude comparative des systèmes de communication existants a permis d’identifier la technologie ZigBee comme étant la plus adaptée au problème étudié. Une comparaison des différents scénarios possibles du positionnement des dispositifs ZigBee a été réalisée et validée par des mesures en présence de véhicules et de conteneurs. L’impact des perturbations électromagnétiques issues des installations d’alimentation ferroviaire et des émetteurs RF environnants, a été étudié. Une analyse d’autres types de perturbations générées intentionnellement pour nuire au système proposé à des fins malveillantes, a été également menée. / In railway freight transport, wagons tracking is necessary to identify sensitive elements (transport of hazardous materials, perishable goods ...) and the associated information (content, weight, location) could be useful for logistic management. The aim of this thesis is to propose a short-range wireless communication system, which meets these needs. The constraints of rail environment such as flexibility, technical installation difficulties, low energy consumption and the risk of electromagnetic disturbances, causes more difficulties to insert wireless technologies in railway environment. A comparative study of existing communication systems has identified the ZigBee technology as the most appropriate to design the communication between wagons and between wagon and infrastructure for the studied application. A comparison of different possibilities for positioning of ZigBee devices was carried out. Experimentations have been realized in presence of vehicles and containers. The impact of electromagnetic disturbances issued from rail power infrastructure and from surrounding RF transmitters, has been studied. Disturbances intentionally generated to damage the proposed system, have been also analyzed.

Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η ηλεκτρομαγνητική μοντελοποίηση υπό βρoχόπτωση στις VHF και UHF περιοχές συχνοτήτων. Προκειμένου να εξαχθούν συμπεράσματα για την ποιότητα των παρεχόμενων υπηρεσιών (κυτταρική και δορυφορική τηλεφωνία, μετάδοση τηλεοπτικών σημάτων) προσδιορίζονται η ισχύς λήψης και μία σειρά από παραμέτρους. / The aim of this master thesis is the RF modeling during rainfall for the VHF and UHF ranges. In order to infer conclusions for the quality of the supplied services (cellular and satellite telephony, transmission of television signals) the received power and a series of parameters are defined.

Η ραγδαία ανάπτυξη της τεχνολογίας όπως είναι φανερό δεν άφησε ανεπηρέαστο τον τομέα των τηλεπικοινωνιών. Κάνοντας μια ιστορική αναδρομή στις ασύρματες επικοινωνίες διαπιστώνουμε τις θεωρίες του Faraday και του Maxwell οι οποίες αποτέλεσαν για τους Hertz και Marconi το υπόβαθρο για τις πρώτες σημαντικές εφαρμογές. Επίσης, γίνεται αναφορά στον τρόπο διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων καθώς και σε φαινόμενα διάθλασης και ανάκλασης που παρατηρούνται κατά τη μετάδοση αυτών. Καθοριστική επίδραση στα φαινόμενα αυτά αποδεικνύεται να έχει η ιονόσφαιρα. Ιδιαίτερη αναφορά γίνεται στα διάφορα μοντέλα διάδοσης ραδιοσήματος γνωστά ως RF models και στα διάφορα βασικά χαρακτηριστικά αυτών τα οποία και αναλύονται. Με βάση τις ιδιότητες αυτών των μοντέλων σε συνδυασμό με τις γεωγραφικές και λοιπές διαφοροποιήσεις κάθε περιοχής γίνεται η επιλογή του καταλληλότερου μοντέλου από τον ερευνητή. Το βασικό θεωρητικό μοντέλο είναι αυτό του ελεύθερου χώρου και είναι εξαιρετικά χρήσιμο καθώς με εφαρμογή του τύπου του προκύπτει η τιμή της μέσης εξασθένησης που αποτελεί και την τιμή αναφοράς για τη σύγκριση με τα υπόλοιπα μοντέλα. Το 1982 έχουμε την ουσιαστική αντικατάσταση της πρώτης αναλογικής γενιάς κινητής τηλεφωνίας από τη δεύτερη ψηφιακή γενιά που σήμανε και τη γέννηση του GSM. Η τεχνολογία GSM εξασφαλίζει πληθώρα υπηρεσιών δεδομένων επιλύοντας προβλήματα περιορισμού της εμβέλειας των κινητών εντός των συνόρων καθώς και περιορισμούς του τεχνικού εξοπλισμού στα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του κάθε συστήματος κινητής τηλεφωνίας. Παρατηρώντας την αρχιτεκτονική του GSM δικτύου ιδιαίτερη προσοχή δίνεται σε ζητήματα ραδιο-ζεύξης και σε άλλα ζητήματα δικτύου. Τέλος, μέσω πειραματικών μετρήσεων που πραγματοποιήθηκαν στη περιοχή Πατρών με στόχο τον προσδιορισμό της έντασης του σήματος που καταφθάνει στο δέκτη προκύπτουν σημαντικά συμπεράσματα σχετικά με παράγοντες που συμβάλλουν στην εξασθένηση του σήματος. Εμπόδια που παρεμβάλλονται μεταξύ πομπού και δέκτη αποτελούν μία κύρια αιτία εξασθένησης, ενώ την εμφάνισή του κάνει και το φαινόμενο Doppler. / The rapid development of technology as it appears did not leave unaffected the sector of telecommunications. Making a historical overview of wireless communications we can see the theories of Faraday and Maxwell that were for Hertz, and Marconi the basis for the first important applications. Also reference is made to the method of dissemination of electromagnetic waves as well as reflection and refraction phenomena observed during their transmission. It has been demonstrated that ionosphere has decisive influence on these phenomena. Particular reference is made to the various models of radio signal transmission known as RF models and to their several key features which are also analyzed. Based on the properties of these models in combination with the geographical and other variations of each area the choice of the best model is made by the researcher. The basic theoretical model is that of free space and is very useful as by implementation of its formula the average value of attenuation can be found which is the reference value for comparison with other models. In 1982, we have the substantial replacement of the first analogue generation mobile telephony by the second digital generation which marked also the birth of GSM. The GSM technology provides multiple data services solving many problems that have to do with limiting the range of mobiles within borders and limitations of the technical equipment to the specific characteristics of each mobile communication system. Looking at the architecture of GSM network special attention is given to issues of radio link and other network issues. Finally, through experimental measurements made in the area of Patras to identify the intensity of the signal that arrives at the receiver important conclusions come up about factors that contribute to the attenuation of the signal. Obstacles between transmitter and receiver are a main cause of attenuation, while the phenomenon Doppler makes also its appearance.