Systmes de TransmissionsRseaux Mobiles

Le concept de rseau cellulaire (1/3)Concept de base: Division du territoire en cellules Partage des ressources radio entre cellulesCellule : unit gographique du rseau Taille de la cellule variable suivant le relief, la densit dabonns Hirarchie de cellules (macro-cellules, micro-cellules)Chaque cellule possde un metteur-rcepteur Groupe de frquences radio attribu chaque cellule Techniques de multiplexage (Frequency Division Multiple Access, Time DMA, Code DMA)

Le concept de rseau cellulaire (2/3)Dterminer un motif de rutilisation de frquencesMotif de rutilisation de frquences 7 cellules Difficult supplmentaire : itinrance de labonn Gestion des transferts entre les stations mettrices des diffrentes cellules (handover)

Le concept de rseau cellulaire (1/3)Suivant le relief, les portes des metteurs sont diffrentes. La taille des cellules dpend galement du nombres de communications simultanes couler. (fortes attnuations et fort trafic en ville par petite cellule).zone ruralezone suburbaine ouaxe routierzone urbaine

La rutilisation des frquencesComme le spectre de frquences disponible (= ressource radio) et la porte des sites sont limits, on rutilise les mmes frquences sur plusieurs cellules.

Cette rutilisation se fait de manire minimiser les interfrences (co-canal et canal adjacent). Elle peut se faire suivant un motif ou non.f1f5f4f3f2f7f6f1f3f2f7f6f5f4motif rgulier 7 frquences

Propagation sur le rseau HertzienRetard de transmissionAttnuation : Une station mettrice ne couvre quune zone

Linterface radioTechnique de multiplexage : F-TDMAMultiplexage frquentiel : plages de 200 kHz 890-915 MHz : terminal station de base 935-960 MHz : station de base terminal 124 voies de communication duplex en parallleMultiplexage temporel dordre 8 : optimiser lutilisation de la capacit de transmission 8*577 s = 4,615 ms une trame GSM 1,25 kbitCanal physique : 271 kbit/sCanaux logiques : 13 kbit/s pour la parole 9,6 kbit/s pour la transmission de donnes

La liaison hertzienne (1/5)Le multiplexage temporel et frquentielLe systme TDMA (Time Division Multiple Access ou AMRT). Sur la trame TDMA, chaque utilisateur a un intervalle de temps parmi 8 sur une frquence.

Pour augmenter la capacit, on ajoute des frquences (A chaque frquence ajoute, on gagne 8 IT)

La liaison hertzienne (2/5)Chaque canal a une largeur de bande de 200 kHz.Chaque porteuse est module en phase (modulation de phase gaussienne - GMSK Gaussian Modulation Shift Keying).Le dbit brut est de 270,8 kbit/s sur l'Interface Air.La porteuse RF est module par un train de donnes que l'on appelle BURST (partie lmentaire d'information). Il est compos :d'une partie utile (donnes transmettre, squence d'apprentissage, bits de dbut et de fin). La squence d'apprentissage est connue du systme et va permettre de dfinir la qualit de la liaison radio.d'une partie de garde.Ex. Normal BurstStart(3)Donnes(58)Donnes(58)Apprentissage(26)Stop(3)Garde(8,25)0,577 ms

La liaison hertzienne (3/5) : CodageL'entrelacement : Des paquets d'erreurs ont lieu sur un canal radiomobile. Ces paquets sont gnrs par des vanouissements. Ces vanouissements pouvant tre de mme dure que leburst, il convient de rpartir les donnes sur plusieurs trames conscutives.

La liaison hertzienne (4/5)Lors de son transit dans le rseau , la parole subit des modifications de dbit pour s'adapter aux liens de transmission.BSCTCUMSCBTSMSInterface AirVoix 13 kbit/scanal 16 kbit/sInterface Abis64 kbit/sInterface A64 kbit/sInterface Ater16 kbit/sTransCoder Unit

La liaison hertzienne (5/5)Interface Air (ou Um).

GSM

DCS

Bande de frquence

890 - 915 MHz (UL)

935 - 960 MHz (DL)

1710 - 1785 MHz (UL)

1805 - 1880 MHz (DL)

Nombre dintervalles de temps par trame TDMA

8

Ecart Duplex

45 MHz

95 MHz

Dbit de la parole

13 kbit/s

Largeur de canal

200 kHz

Puissances des terminaux

2 et 8 W

0.25 et 1 W

Organisation TS, Trame et Multitrame

TraficTraficContrleContrleMultitrame26 TramesMultitrame26 Trames38,255757263021346571235467981011131214151716181921202223252426Tail BitTail BitTail BitPriode de guardePriode de gardeDonnes Squence de contrleSquence de contrle0,577 ms0,577 msTraficTraficContrleContrle 4,615 ms4,615 msutiles codes

Architecture gnrique dun rseau cellulaireRadio Access Network (RAN) : Point daccs au rseau Gestion de linterface air

Core Network (CN) : Rseau fixe assurant linterconnexion avec les autres rseauxRANCNRseaux cellulairesdautres oprateursRseaux tlphoniquesCommutsRseaux de donnes

RAN : Le sous systme radio BSS (Base Station Subsystem) (1/3) Grer laccs au rseau via linterface airBase Station Subsystem Network SubSystemBSC: Base Station ControllerBTS: Base Transceiver StationMSC(contrleur)MS: Mobile Station

RAN : Le sous systme radio BSS (Base Station Subsystem) (2/3)Le BSS (Base Station Subsystem)MS : Mobile StationLa carte SIM (Subscriber Identification Module). C'est la carte puce qui contient les informations relatives l'abonn.Le tlphone fournit les capacits radio et logicielles ncessaires la communication.BTS : Base Transceiver StationC'est un relais radiolectrique qui contient les lments radio (antennes, LNA, cbles, PA) et les lments logiciels. BSC : Base Station ControllerLe BSC gre l'interface radio en commandant la BTS et le MS. Le BSC assure l'attribution et la libration des canaux radio ainsi que la gestion des transferts de communications (HandOver).

RAN : Le sous systme radio BSS (Base Station Subsystem) (3/3)BSC (Base Station Controller) pilote un ensemble de station de base (typiquement ~60)Cest un carrefour de communication: concentrateur de BTS aiguillage vers BTS destinataireGestion des ressources radio: affectation des frquences, contrle de puissanceGestion des appels: tablissement, supervision, libration des communications, etc. Gestion des transferts intercellulaires (handover)Mission dexploitation

CN : Le sous systme rseau NSS (Network SubSystem) (1/6)Sous systme radioBSCBSCRseau tlphoniqueCommut (RTC)Sous systme rseauMSC: Mobile Switching CenterMSC distantVLRVLR: Visitor Location RegisterHLR: Home Location RegisterAUC: Authentifica-tion CenterEIR: Equipment Id.Register

CN : Le sous systme rseau NSS (Network SubSystem) (2/6)MSC (Mobile Switching Center) commutateur numrique en mode circuit Oriente les signaux vers les BSC tabli la communication en sappuyant sur les BDAssure linterconnexion avec les rseaux tlphoniques fixes (RTC, RNIS), les rseaux de donnes ou les autres PLMNAssure la cohsion des BD du rseau (HLR, VLR)Participe la gestion de la mobilit et la fourniture des tlservicesFournit 3 types de services: services de support (transmission donnes, commutation) tlservices (tlphonie, tlcopie) complments de services (renvoi/restriction dappels)

CN : Le sous systme rseau NSS (Network SubSystem) (3/6)HLR (Home Location Register): base de donnes contenant les informations relatives aux abonns donnes statiques: IMSI, no dappel, type abonnement donnes dynamiques: localisation, tat du terminal

Le HLR sert de rfrence pour tout le rseau Dialogue permanent entre le HLR et les VLR

CN : Le sous systme rseau NSS (Network SubSystem) (4/6)VLR (Visitor Location Register) : base de donnes locale En gnral, un VLR par commutateur MSCContient les informations relatives aux abonns prsents dans la Location Area (LA) associe Mme info que dans HLR + identit temporaire (TMSI) + localisationVLR mis jour chaque changement de cellule dun abonn

CN : Le sous systme rseau NSS (Network SubSystem) (5/6)AUC (AUthentification Center) contrle lidentit des abonns et assure les fonctions de cryptage Authentification de labonn: Subscriber Identity Module (carte SIM) contient plusieurs cls secrtes Cryptage des donnes au niveau du terminal

CN : Le sous systme rseau NSS (Network SubSystem) (6/6)EIR (Equipment Identity Register) empche laccs au rseau aux terminaux non autoriss (terminaux vols) A chaque terminal correspond un numro didentification: le IMEI (International Mobile Equipment Identity) A chaque appel, le MSC contacte le EIR et vrifie la validit du IMEI

La gestion des connexionsMise en route mobile parcours des frquences slection dune celluleMSC vrifie les droits via AUC et EIRDemande dappel arrive au MSCMSC transmet demande et ordonne au BSC de rserver un canalDemande achemine au GMSC (Gateway MSC)GMSC interroge le HLR VLR courantInterrogation VLR BSC et celluleBSC fait diffuser un avis dappelLe mobile coute le rseau et reconnat son numrotablissement appel similaireAppel mobile vers fixe Appel fixe vers mobileCommutation de circuits

L'itinrance (1/3)Le mobile peut se trouver dans 3 modes :Il est teint. Le rseau ne peut pas le localiser . Tous les appels le concernant sont dirigs vers la bote vocale.Il est allum mais hors communication. C'est le Mode Idle.Il est en communication.L'itinrance est la possibilit de se connecter au rseau n'importe o et d'tre joint partout quand le mobile est en Idle Mode.Pour cela, on dfinit des zones de localisation LAC (Location Area Code) qui regroupe plusieurs stations mettrices et dans lesquelles, le rseau va rechercher un mobile. C'est la procdure de Paging.

L'itinrance (2/3)Lorsque le mobile se dplace hors communication (en Idle Mode), le mobile envoie une mise jour de localisation (Location Updating) lorsqu'il change de LAC. Priodiquement, le rseau envoie une demande de mise jour de localisation (Periodic Location Updating) au mobile qui lui rpond.Lorsque le mobile s'est dplac teint et qu'il a chang de LAC, le rseau fait une procdure de Paging.

L'itinrance (3/3)Pour viter des paging inutiles sur tout le rseau lorsqu'un mobile est teint, le rseau renvoie directement sur la boite vocale.l'IMSI (International Mobile Subscriber Identity) est l'identit invariante de l'abonn l'intrieur du rseau GSM. Cest pas le biais dune procdure sur lIMSI que le rseau suit le mobile, lorsque celui-ci est allum.L'IMSI est diffrent du MSISDN (Mobile Station Integrated Services Digital Network Number) qui est le numro de tlphone de l'abonn (ex. 33 06 60 31 ** **).

La mobilit : le HandOver (1/8)La mobilit est la possibilit qu'a le mobile de maintenir la communication lors de son dplacement.

Pour cela, le rseau effectue la procdure de HandOver (HO), c'est--dire le passage d'une cellule l'autre afin d'assurer la meilleure qualit de la communication.

Pour dfinir si la communication est de bonne ou mauvaise qualit, des paramtres ont t dfinit :Le niveau de puissance du signal de la cellule RxLev. C'est un nombre entier. RxLev-110 = puissance en dBm.La qualit du signal de la cellule RxQual.C'est un nombre entier compris entre 0 (bon) et 7 (mauvais) qui traduit le taux d'erreurs binaires (BER) dans les trames TDMA.

La mobilit : le HandOver (2/8)Le HO se dclenche l'initiative du rseau pour les raisons suivantes :Si le niveau de champ (RxLev) de la cellule serveuse est insuffisant => HO sur niveau (RxLev UpLink ou DownLink).Si le niveau de qualit (RxQual) de la cellule serveuse est insuffisant => HO sur Qualit (RxQual UpLink ou DownLink).Si le mobile est trop loin de la BTS => HO sur Distance (la distance maximale entre Mobile et BTS est de 35 km).Si une cellule voisine est meilleure ou de qualit gale mais ncessitant une puissance plus faible sans que la cellule serveuse soit mauvaise => HO sur bilan de liaison (HO sur PBGT).

La mobilit : le HandOver (3/8)Pour savoir, en cas de HO, sur quelle cellule aller, le mobile est l'coute de diverses informations qui lui permettront d'tablir une liste des cellules voisines possibles.Il mesure :le niveau de champ de la cellule serveuse et des cellules voisines.la qualit de la cellule serveuse.la distance par rapport la cellule serveuse.l'identit de la cellule serveuse et des cellules voisines.la LAC sur laquelle il est connect.Ces informations servent au rseau dclencher le HO et savoir sur quelle cellule le mobile doit aller.

La mobilit : le HandOver (4/8)Procdure de HandOver3BSC1BSC2MSCMeasurementReportBTSMeasurement ReportUpLink & DownLinkHO RequiredHO RequestAck&HO command jusqu'au mobileHO commandHO command12367454

La mobilit : le HandOver (5/8)Il existe plusieurs types de HO :HO intracellulaire. Sur la mme cellule, le mobile change d'intervalle de temps sur la trame.

La mobilit : le HandOver (7/8)HO interBSC. Passage d'une cellule gre par un BSC une cellule gre par un autre BSC dpendant du mme MSC. Lors de ce HO le MSC en question intervient dans la procdure.

HO interMSC. Passage d'une cellule gre par un BSC d'un MSC une cellule gre par un autre BSC dpendant d'un autre MSC. Ce type de HO est le plus critique car les temps de transfert des informations pendant la procdure pnalise le HO.

La mobilit : le HandOver (8/8)Les tapes du processus de HO :Dtection d'une alarme : comparaison des mesures (UL & DL) aux seuils prdfinis et paramtrables . BTS.Slection d'une cellule cible : Algorithme de HO dans la BTS.Dcision du HO : Algorithme de HO dans la BTS. Information transmise au BSC.Activation d'un canal sur la cellule cible : BSC.Tentative d'excution du HO sur la cellule cible : Mobile.Libration de l'ancien canal si le HO a russi : BTS.Retour sur l'ancien canal si le HO a chou (HO_FAILURE) : Mobile.

Le contrle de puissance : Power Control (1/2)But : Faire varier la puissance d'mission du mobile et de la BTS en cours de communication afin d'utiliser la puissance la plus faible possible sans altrer la qualit de la communication.Intrt : Economie des batteries des mobiles.Rduction du taux moyen d'interfrence sur le rseau.

Remarque :Le power Control est dsactivable par l'oprateur.

Le contrle de puissance : Power Control (2/2)Principe et fonctionnement :

La gestion est entirement ralise par la BTS, le mobile excute.A partir des mesures du mobile et de la BTS, la BTS rduit sa puissance ou rduit la puissance du mobile (ordre sur le SACCH) si les mesures dpassent certains seuils (paramtrables). Les pas d'incrmentation et de dcrmentation sont de +4 dB et +2 dB (paramtrables).Les algorithmes de Power Control UpLink et DownLink sont indpendants et peuvent tre excuts en parallle.

Les interfrences (1/2)Une interfrence se caractrise par un signal parasite mis la mme frquence que le signal utile. Ce signal parasite se superpose au signal utile et la rsultante est un signal plus ou moins dgrad suivant la puissance de l'interfreur.Les sources dinterfrences peuvent tre externes au rseau (brouilleur militaire) ou internes (dus la rutilisation des frquences).

Les interfrences (2/2)Dans un rseau cellulaire, on trouve 2 types d'interfrences dues la rutilisation des frquences :Les interfrences co-canal : Interfrence entre deux cellules utilisant la mme frquence. Gnant ds que la diffrence entre la serveuse et l'interfreuse atteint 9 dB.Les interfrences dues au canal adjacent :Le gabarit d'un canal n'est pas flancs raides donc il va "dborder" sur les canaux adjacents (le canal N va interfrer les canaux N+1 et N-1). Gnant ds que la serveuse et l'interfreuse sont de mme valeur.

Pour y remdier, corriger le plan de frquences, modifier la zone de couverture des antennes, baisser la puissance des cellules qui crees linterfrences si cela est possible.

Les canaux logiques

Les canaux logiques (1/8)Chaque trame TDMA est dcompose en 8 IT. Chaque IT constitue un canal physique.Le contenu de l'information transport sur les canaux physiques est associ en diffrents canaux logiques. Selon le type d'information vhicul, on distingue les canaux suivants :des canaux communs de contrle (BCH, CCCH) accessibles tous les mobiles.des canaux de signalisation hors communication (SDCCH) ddis un seul mobile.des canaux de signalisation pendant la communication (SACCH) utiliss en parallle du trafic.des canaux de trafic (TCH) ddis un seul mobile.

Les canaux logiques (2/8)Canaux de contrleSens descendantle canal BCH (Broadcast CHannel - voie balise) qui diffuse en permanence des informations concernant les caractristiques de la cellule. Il contient :le FCCH (Frequency Correction CHannel) qui assure le calage du mobile sur la frquence porteuse de la BTS.le SCH (Synchronized CHannel) qui assure la synchronisation du mobile et l'identification de la cellule.le BCCH (Broadcast Common CHannel) qui diffuse des informations locales du systme (caractristiques de la cellule).les canaux communs de contrle (CCCH) qui contiennent :le PCH (Paging CHannel) utilis lors de la procdure de paging.le AGCH (Access Grant CHannel). Allocation d'un IT en rponse une demande du mobile.le CBCH (Cell Broadcast CHAnnel). Messages courts en diffusion vers les mobiles.

Les canaux logiques (3/8)Canaux de contrleSens montantEntirement rserv au canal RACH (Random Access CHannel). Accs alatoire de la part des mobiles (demande d'allocation de canal).

Tous ces canaux de contrle (UpLink ou DownLink) sont toujours diffuss sur l'IT0 de la premire frquence de la cellule (frquence balise). Elle diffuse en permanence et pleine puissance.

Les canaux logiques (4/8)Canaux de signalisation ddis.

SDCCH (Stand-alone Dedicated Control CHannel).Des changes d'informations hors communication sont indispensables entre mobile et rseau. Le SDCCH , canal bas dbit, transporte les donnes de signalisation ds la connexion mobile-BTS et, lors de l'tablissement d'appel, jusqu'au basculement sur un canal de trafic (authentification et chiffrement). Il est possible d'allouer simultanment 8 canaux SDDCH.Dans le rseau Bouygues Telecom, le SDCCH est toujours sur l'IT1.

Les canaux logiques (5/8)Canaux de signalisation ddis.

SACCH (Slow Associated Control CHannel).Il est associ un TCH ou un SDCCH pour superviser la liaison et se localise sur le mme canal physique. Il transporte des informations gnrales entre mobile et BTS, tels que les rapports de mesures sur cellule serveuse et voisines, le contrle de puissance du mobile.FACCH (Fast Associated Control CHannel).Un FACCH sera assign si un SACCH n'a pu l'tre. Il est utilis en cas de signalisation urgente, pour le HandOver en particulier (SACCH de dbit trop lent).

Les canaux logiques (6/8)Canaux de trafic

TCH (Traffic CHannel)Lorsque la communication est tablie, un canal TCH est allou et sert au transfert de la parole ou ventuellement de donnes.

Les canaux logiques (7/8)Pour pouvoir couler toutes ces informations en tenant compte des dbits de chaque canal, les informations sont multiplexes.Les canaux de contrle et les canaux de signalisation sont "tales" sur 51 trames TDMA (multitrame "51" - 235 ms), les canaux de trafic sur 26 trames TDMA (multitrame "26" - 120 ms).Il existe des supertrames "51/26" et "26/51" de 6,12 s et des hypertrames de 2048 supertrames (3h28mn53s760ms). Canaux communs de contrle

Les canaux logiques (8/8)Suivant le nombre de frquences (TRX) sur une cellule, on a la configuration suivante :1er TRX de la cellule (Frquence BCCH)IT0 : BCCH + CCCHIT1 : SDCCHIT2-7 : TCH => 6 communications simultanes.2me TRXIT0-7 : TCH => 6+8=14 communications simultanes.3me TRXIT0 : SDCCHIT1-7 : TCH => 14+7=21 communications simultanes. La rpartition des TCH sur les TRX d'une cellule est : 6-8-7-8-7-8...

Les communications (1/3)Appel l'initiative d'un mobile (appel sortant ou Mobile Originating MO) :Emission d'un RACH du mobile la BTS.Demande de libration de canal de la BTS au BSC.Allocation du canal au mobile par le BSC via la BTS (AGCH).Authentification du mobile et chiffrement sur canal SDCCH.Transmission de la parole sur TCH.Relchement du canal SDCCH.Pour un appel vers un mobile (appel entrant ou Mobile Terminating MT) :La procdure est la mme sauf que l'mission du RACH du mobile est prcde d'une procdure de paging (PCH) venant du rseau.

Les communications (2/3)

Les communications (3/3)

volution du GSM1.- GSM >> HSCSD >> GPRS >> EDGE >> UMTS2.- GSM >> GPRS >> EDGE >> UMTS3.- GSM >> GPRS >> UMTS4.- GSM >> EDGE5.- GSM >> UMTSGSMHSCSDUMTSGPRSEDGE14,4Kbps57,6Kbps (4 TS)9,06Kbps53,6Kbps (4 TS)9,6Kbps59,2Kbps (1 TS)384Kbps2Mbps (8 TS)

Le Mode CircuitLe GSM soriente de plus en plus vers la transmission de donnes et principalement vers de linternet.Problme : le dbit sur GSM est actuellement de 9,6 14,4 kbit/s.Le futur proche : Du mode circuit au mode paquetLe mode circuit : utiliser un ou plusieurs canaux privs pour transmettre les donnes. GSM actuel, pour le service data/fax : 9,6 14,4 kbit/sHSCSD (High Speed Circuit Switched Data), en utilisant plusieurs canaux : jusqu 64 kbit/sInconvnient : utilisation en continu dun ou plusieurs canaux pour des missions sporadiques de donnes grosses pertes de capacit, gaspillage.

Le transfert de donnes en GSM : le HSCSDHSCSD : High Speed Circuit Switched Data

volution essentiellement logicielle du GSM

Repose sur la possibilit dallouer simultanment plusieurs canaux physiques jusqu 4 canaux par trame ie 57,6 kbit/s en mode transparent

Peu de succs : seulement utilis dans ~15 pays Allemagne, Autriche, Danemark, Grande Bretagne, Hongrie, Luxembourg, Suisse

Le Mode Paquet (1/2)Le mode paquet : dcouper linformation et transmettre les donnes par paquet lorsque les canaux ne sont pas utiliss pour la phonie. Le mode paquet optimise les ressources radio par gestion de priorit, mise en attente et affectation de ressources radio uniquement en cas de transfert.Un canal radio peut tre utilis par plusieurs utilisateurs. Les Time Slots sont partags moins de blocage.Un utilisateur peut utilis plusieurs canaux radio. Les Time Slots sont agrgs dbits plus importants.GPRS (General Packet Radio Service) : transfert de donnes par paquet sur GSM (modulation GMSK) vers Internet et rseaux X25 : jusqu 171 kbit/s (suivant le codage de canal CS-1 CS-4)

Le Mode Paquet (2/2)

On peut utiliser jusqu 8 Time Slots (8 x 21.4 kbit/s + header = 171 kbit/s pour CS-4). La transmission peut se faire indpendamment en UpLink et en DownLink mais pas forcment en simultan (suivant le type de mobile)Gnralement, on alloue plus de Time Slots en DownLink quen UpLink.EDGE (Enhanced Data rate for GSM Evolution) ou EGPRSLe dbit max du GPRS nest valable que pour des C/I importants (utilisation du CS-4), ce qui nest pas toujours le cas.On va donc changer de modulation GMSK 8-PSK. La vitesse de modulation est la mme que pour le GMSK mais permet un dbit instantan 3 fois plus lev, chaque tat de modulation transmettant linformation relative 3 bits.Dbits du EDGE6 dbits sont normaliss de PCS-1 PCS-6 variant de 22,8 kbit/s 69,2 kbit/s par Time Slot.Le dbit max instantan sera donc de 553 kbit/s (moy # 300 kbit/s).

Rservation TS par paquets

La technologie GPRSGPRS: General Packet Radio ServiceBas sur GSMDonnes en mode non connect, par paquetsDbit thorique 160 kbit/s (# 30 kbit/s)Objectif: accs mobile aux rseaux IPConnexion permanente possibleFacturation la donne

Architecture matrielleSource: Radcom Inc.

Exemple de routageSource: IEEE Communications Surveys 1999

Les terminauxTrois classes de terminaux GPRS: A: Voix et donnesB: Voix ou donnesC: DonnesLe nombre de time slots utilisables est limit. 3:1 pour un mobile standard.Dbit entrant effectif: 3*13.4=40.2 kbit/s

LUMTS : Une norme mondiale

LUMTSLa 3me gnration de tlphonie mobile est lUMTS (Universal Mobile Telecommunication System).Cette nouvelle norme repose sur les technologies W-CDMA (combinaison de CDMA et FDMA) et TD-CDMA (combinaison de TDMA, CDMA et FDMA).Le principe de transmission repose sur ltalement de spectre et la modulation QPSK.Les frquences utilises sont 2 bandes appaires (1920-1980 MHz et 2110-2170 MHz) et 2 bandes non appaires (1900-1920 MHz et 2010-2025 MHz).Cette technologie va permettre la transmission de donnes en mode paquet ou en mode circuit des dbits variable allant jusqi environ 2 Mbit/s pour faire du temps-rel ou non.

UMTSUniversal Mobile Telecommunications System. Un standard universel.Le WCDMA permet de supporter des dbits variables : Bandwith On DemandUMTS devrait remplacer GPRS en Europe vers 2006.384 kbit/s.Nouvelles plages de frquences, plus de problmes de saturation.Utilisation prvue dIPv6

UMTS: 3me Gnration Universal Mobile Telecommunications SystemConvergence entre linformatique, tlcommunications et audiovisuelUtilisation de nouvelles ressources en frquences (Confrence mondiale des radiocommunications de 1992)Applications et services plus diversifis et plus dvelopps (utilisation prvue dIPv6)Dbit thorique : 2 Mbit/s en mode fixe 384 kbit/s en mode mobile.

Dfauts du canal : Antenne adaptative par les stations de base :Trajets multiples ventuellement pris en compte (directivit)QPSKAjustement de la puissanceModulationAntenne adaptative : Rake

Code Division Multiple AccessPour rduire les problmes de r-allocation de frquences Remplacer le type de modulation FDMA par CDMAFrequency Division Multiple AccessCode Division Multiple Access (Walsh Hadamard)Problmes de synchronisationet de contrle automatique des niveauxChaque usager a une signature orthogonale celle des autres usagersElargissement de la bande de frquence (talement du spectre) : OSVF p. ex. 60 MHz dans la bande des 2 GHzcodagedcodagede 100 kbit/s 500 kbit/s par usagerCDMA

Code Division Multiple AccessCDMAMatrice de Hadamard : H1=1

Exemple : Channelisation : code OVSF

Code Division Multiple AccessGain de Traitement : Gp=Ts/TcCDMALe signal mis est noy dans le bruit, aprs dstalement, la puissance du signal est amplifi dun rapport Gp. Ce point est essentiel pour estimer le PIRE

Scrambling : Code de brouillage (mlange)Scrambler double ( pour les donnes complexes )Pour rsoudre le problme de synchronisation, on multiplie chip chip le signal cod. De plus, le spectre ainsi obtenu est rellement tal.Plusieurs utilisateurs => moyennage des interfrences dtermine la capacit (et non le niveau maximum comme pour le GSM)

Transmission

Matrice de Hadamard : Les codes utiliss

Modulation voie montante

Modulation voie montante

Architecture UMTS3 Groupes :

Architecture UMTS

Architecture GSM/UMTS

Les protocoles des interfaces UTRANCanaux physiques

Radio Resource Control (RRC)

Medium Access Control (MAC)

Transport channels

Physical layer

Control / Measurements

Layer 3

Layer 1

Layer 2

Logical channels

Canaux logiques

Canaux physiques : voie montante

Canaux physiques : voie descendante

lments de description en transmission (couche physique)(sans lanalyse des caractristiques rseaux/commutation)

IEEE 802.11b (WIFI), Bluetooth, OFDM, ADSL, ...- Scurit cryptage authentification- Codage/ compression (parole, audio, images, )- Frquence (bandes de frquences, sauts de frquences, ...)- Dbit- Modulation, constellation- Dtection correction derreurs- Compensation des dfauts du canal de transmission- Multiplexage des changes avec diffrents utilisateurs- Organisation des paquets de donnes

Bluetooth (WAP), IEEE 802.11bFrquence 2.4 GHzFaible puissance (qques mwatts), petites distancesDbit 1 2 Mbit/s extensible 5.5 11 Mbit/sde 2.400 2.4835 GHz en canaux de 10 MHz de largeurspars de 25 MHz (dpend des rglements des payspar exemple en France 2.457, 2.462, 2.467, 2.472 GHz)

Etalement du spectre :10devient- modulation par une squence de Barker(spectre large) :tempsfrquenceDiffrents utilisateurs- Sauts de frquence suivant un motif prtabliWIFI(diversit)

Codeur convolutionnel 802.11b Eventuellement CRC x16+x12+x5+1, x8+x7+ x5+ x2+ x+1, rptition Hamming (15,10) (galisation, synchronisation)z-7+z-4+1data indata outWIFIScramblingDtection, correction derreurs :Poinonnage (puncturing) afin de rduire le nombre de donnes transmettrepar exemple 3 sur 4, la valeur de la quatrime tant suppose force 0data indata out

Digital Audio Video Broadcasting ; 802.11a (5 GHz)Orthogonal Frequency Division MultiplexingCodageDcodage = Transforme de FourierProblmes de synchronisationMoins de problmes dgalisationDure plus longue de lmission d1 bitmais multiplexage en frquenceTransforme de Fourier inverse 64 points

Pas dinterfrence entre signaux correspondant des sousporteuses frquenceNyquist : la frquence dun canal associe une donne, les autres composantes sont nullesOFDMComposantes frquentielles orthogonales

Constellations possibles BPSK (2), QPSK (4), 16QAM, 64QAMDans chaque canal 42 sous-porteuses espaces de 312.5 kHz + 4 frquences pilotesDure dun symbole OFDM : 4msLargeur de bande 16.66 MHzpar exemple 8 canaux de 5150 5350 MHzDbit de 24 Mbit/s (de 6 54 Mbit/s) soit 5 6 programmes pour un canal analogique actuelOFDM

Communication utilisant les courants porteurs(sur fils lectriques)Modulation : OFDMBPSK (76bits/symbole OFDM)QPSK(152 bits/symbole OFDM)Bande de frquence 2.4 GHzDbit de lordre de 1 10 Mb/sSpcificit : niveau de bruit trs important et trs fluctuantOFDM

Asynchronous Digital Suscriber LineDcoupe de la bande de frquence en diffrents canauxAllocation des donnes en fonction de la qualit du canal(contourne les problmes dgalisation) ; ncessit dune adaptation dynamiqueADSLEt permet un dbit de 512 kb/s et 1024 kb/sLa bande passante de la ligne dabonn peut atteindre 1 MHzhttp://www.iweil.com/communication/adsl%20tutor.pdf

http : //www/protocols/com/papers=virata_dsl2/pdfune partie de la bande passante pour la transmission de parole (4kHz).ADSL peut produire le dbit de 4 Mb/s du central vers l'abonn sur une paire torsade longue de 5 km, 6 Mb/s sur une distance de 3 km, 8 Mb/s sur 2 km. En sens inverse de l'abonn vers le central tlphonique le dbit peut aller de 64 640 kb/s.Deux types de modulation : - CAP (Carrierless Amplitude Phase), - DMT (Discrete MultiTone) ;ADSL

CAP (Carrierless Amplitude Phase)Utilisation de la bande de frquence dans la variante CAP; la bande basse de 4KHz est utilise pour la voix ; la bande de 25 160 KHz envoie des informations de l'abonn au central ;la bande au-del de 240 kHz transmet les donnes du central vers l'abonn ; sa largeur dpend de laqualit de la liaison de 1 MHz 8 MHz.Dans les deux directions QAM de 4 512 tats. Voie montante Voie descdteVoixADSL

la bande de frquence la plus basse (en dessous de 4 KHz est rserve la parole ; au del il y a 256 canaux de largeur 4 KHz ; chacun d'entre eux on alloue un certain nombre de bits en fonction de la qualit(bruit, distorsion) de cette bandeLe dbit sera plus lev (jusqu' 15 bits par symbole) dans unebande de bonne qualit et rduit ventuellement zro dans une bande de qualit mdiocre ;scrutation des dformations et apprentissage des caractristiques de la ligne de transmission pouroptimiser les paramtres de la transmission ; le dbit maximum est ainsi fonction de la qualit de laligne ; faible sur une ligne de qualit mdiocre (longueur, diaphonie, ).Utilisation de techniques type OFDM pour le calcul des signaux (Fourier) ;certains canaux rservs la synchronisationFrquenceDMT (Discrete MultiTone)voixADSL

DMT (Discrete MultiTone)ADSL255 canaux : calcul des signaux mis par transforme de Fourierrapide sur 256 points ; dure dun symbole DMT : 250 msPour chaque canal on a les donnes discrtes complexes transmettre (modulation QAM) soit x(k)On met la rception on calculey(t) = Sk=0,N-1 x(k) exp 2pj kt/N

ADSLModulation complexe QAMdans chaque canal, nombre dtats (4, 16, 64) fonction du rapport signal bruitModulationBruit fortBruit moyenBruit faible

CONCLUSIONDE NOMBREUSES ALTERNATIVESMAIS DES PRINCIPES TECHNIQUES ASSEZ SEMBLABLES(utilisation de la bande de frquence, modulation, correction derreurs)Evolution permanente par exemple en 2003 IEEE 802.11g 54 Mbit/s