LES RÉSEAUX CELLULAIRES2G, 3G & 4G

Ce cours est inspiré en majorité du rapport de mastère réalisé par Quang Son NGUYEN, UCB

Lyon,2010

ISET Djerba,2012/2013

Exposé par : Mlle Maèl SALAH

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Architecture 3G de coexistence avec 2G

Architecture 3G (1/5)

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Architecture 3G de RAN unifié

Architecture 3G (2/5)

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Ou :Domaine de Circuit Switching : MSC (Mobile Services Switching Center) GMSC (Gateway MSC) VLR (Visiter Location Register)Domaine de Packet Switching : SGSN (GPRS Support Node) GGSN (Gateway GSN)Terminal : HLR (Home Location Register) AUC (Authentication Center) EIR (Equipment Identity Register)

Architecture 3G (3/5)

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• Les interfaces : Uu : Interface radio de WCDMA via laquelle UE connecte a la

partie xe du reseaux. Uu interconnecte Node B et Terminal

(utilisateur)

Iu : Interface qui interconnecte UTRAN (UMTS Terrestrial Radio

Access Network) et CN (Core Network). Y compris deux parite :

IuPS pour le domaine du packet switching et IuCS pour le

domaine du circuit switching. CN peut connecter a plusieurs

UTRAN mais chaque UTRAN ne peut connecte qu'a une point

CN

Architecture 3G (4/5)

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lur : Interface RNC-RNC. Cette interface assure les 4

fonctions suivant :

– Switching inter-RNC

– Traque du canal prive

– Traque du canal partage

– Ressources management

Iub : Interface qui interconnecte Node B et RNC

Architecture 3G (5/5)

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•Deux bandes de fréquence entre 1900 MHz et 2170 MHz

seront attribuées aux futurs opérateurs :

- une bande appairée comportant des blocs de fréquences

symétriques : 1920 MHz-1980 MHz et 2110 MHz-2170 MHz

- une bande non appairée pour des blocs de fréquences non

symétriques : 1900 MHz-1920 MHz et 2010 MHz-2025 MHz.

Au niveau de la modulation :

QPSK est utilise au lieu de GMSK

Bande de fréquence et modulation

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Technique d'accès / protocoles – WCDMA (1/5)

Spécification de WCDMA (Wideband Code Division Multiple

Access):

Canal radio de bande de frequence 5 MHz

Mode de duplex : FDD (Frequency Division Duplexing) et

TDD (Time Division Duplexing)

WCDMA Duplexing

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Technique d'accès / protocoles – WCDMA (2/5)

Chip rate de 3.84 Mcps

Implémenter une détection cohérent sur upplink aussi

que downlink, base sur l'utilisation de pilot symboles

et canal.

Supporter l'operation asynchrone a la maniere inter-

cell.

Intervalle par frame de 10ms

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Technique d'accès / protocoles – WCDMA (3/5)

Antenne intelligente:

L'utilistation du "Rake receiver" augmente la capacité de la connexion

et l'efficacité de couverture Rake Receiver combine plusieurs chemins

d'un signal. Chaque " doigt " inverse l‘étalement de spectre par un

code associe avec le delai de multi- chemin propagation.

Plusieurs types de Handover

Hardhandover : Inter-systeme, inter-frequence

Softhandover : Inter-BS

Softerhandover : Inter-sector dans un BS

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Technique d'accès / protocoles – WCDMA (4/5)

Spectre étalant :

Etalement-Modulation

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Technique d'accès / protocoles – WCDMA (5/5)

Désétalement-Démodulation

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Multicode transmission

Le multiplexage du code réserve un code par

utilisateur. Au niveau du Node B, les codes sont

combine en un signal composite et transmettre.

Multiplexage du codage

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Contrôle de puissance de WCDMA

Management de puissance adaptif (APM - Adaptive

Power Management): Uplink : Au niveau de Uplink, APM assure les signaux

dont la puissance n'est pas très différente, ainsi

maximise la capacité totale du cell

Downlink : Au niveau de Downlink, APM minimise la

puissance du signal pour diminuer le plus possible

l'interférence entres les différentes utilisateurs dans

les autres cells.

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Débit

La capacité/débit du lien est classe selon 3 types :

• Pico cell, débit max = 2Mbps

• Micro cell, débit max = 384 kbps

• Macro cell, débit max = 144 kbps

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Application / Service

Avec le débit max = 2Mbps, théoriquement, le

connexion 3G peut passer un lien T1 au niveau de

débit. Donc, dans une condition radio optimal, 3G

nous permet d'utiliser les services avancés telque

Web multimédia, VoIP avec une qualité moyenne.

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Petite évaluation du service 3G actuel

Résultat d'une expérience avec un accès à Internet via

3G (Orange)

Downspeed = 1.7Mbps (23 secondes pour un mp3 de

5MB! ! !)

Upspeed = 60kbps

Gigue : 5ms

Teste aussi avec Yahoo voice/video chat, Google

voice/video chat, la qualité est assez bonne mais

parfois l'appel effectue une très grande délai.

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4G : Introduction

4G est la suite de l‘évolution téléphonie mobile.

On attend une migration majeure vers IP, une

convergence de réseau sans fil et la téléphonie mobile. Il

existe toujours et encore un nuage autour le norme 4G, un

part à cause de la immaturité de technologie (dans le

contexte que 3G+ n'a pas encore achevé son max) et

l'autre a cause de la concurrence des organisations, des

associations télécom - tout le monde veut que sa

proposition soit le futuriste 4G.

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Spécification prévue du 4G

Un débit minimum de 100Mpbs entre n'import deux

points dans le monde.

1Gbps pour les clients et stations relativement fixes.

Haut qualité de service pour assurer les génération de

multimédia avancée (HDTV, Mobile TV, etc).

Comptabilité avec la téléphonie et les réseaux

existants.

Un réseau total IP et packet switching.

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Protocole prévue - HSOPA

HSOPA (High Speed OFDM Packet Access) est une

application de OFDM (Orthogonal Frequency Division

Multiplexing) est une évolution de HSDPA / HSUPA.

100 Mbit/s en downlink / 50 Mbit/s en uplink)

Temps de latence de l'ordre de 20 ms contre 60 ms pour

HSDPA.

Le nombre d'utilisateurs par fréquence est bien

supérieure et dépasser les 100 (40 en HSDPA et 9 en

UMTS).

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Expérimentation actuelle

4G est un sujet chaud aujourd'hui.

Tous les opérateurs ont la même ambition de maîtriser

cette technologie avec les autres.

Voici les expérimentations actuellement présenter :

Mobile World Congress 2008, 2009

Avril 2008, LG Electronics et Nortel ont démontrer le

LTE dont le débit a passe

50Mbps sous une vitesse de 110km/h

Même temps, Motorola ont fait un premier démo d'un

handover de flux vidéo de EV-DO au LTE et vice versa.

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Conclusion

Cette étude bibliographique a fait une révision de l‘évolution des

génération de téléphonie et en même temps creuse sur les protocoles

récents du réseau mobile a mode paquet.

Elle permet non seulement de bien comprendre le développement de

l'ensemble des technologie téléphonie mais aussi d'avoir une vue plus

clair sur le futur de ce domaine : la convergence.

Dans l'avenir, avec le développement mondial de cette génération

téléphonie futuriste, le standard 4G serai un des plus parles normes au

niveau de l'ingénierie mais aussi au niveau de commercialisation.