rapport de stage moov.pdf

RAPPORT DE STAGE EN VUE DE

LOBTENTION DU DIPLOME DE MAITRISE PROFESSIONNELLE EN INFORMATIQUE

OPTION : RESEAU TELECOM

labor par :

Bitadja DJATO

Encadr par : SANT ANNA Ismala, Ingnieur Planification de rseau Atlantique TOGO

Anne universitaire : 2012-2013

Thme : Amlioration des indicateurs de qualit

dun rseau GSM : cas de Atlantique Tlcom

TOGO

Ministre de lEnseignement Rpublique Togolaise Suprieur et de la Recherche Travail-Libert-patrie

Institut Africain

dAdministrations

et dEtudes Commerciales

Ddicaces

Rapport de stage i Bitadja DJATO

Ddicaces

Je ddie ce travail :

celui sans qui rien ne peut se faire, le seigneur Dieu tout puissant,

mes parents qui nont pas cess de mencourager durant mes annes

dtudes,

mes frres et surs,

tous mes amis,

tous ceux qui me sont chers.

Remerciements

Rapport de stage ii Bitadja DJATO

Remerciements

Je tiens remercier, en tmoignage ma profonde

reconnaissance :

Mes parents,

Mr le Directeur Gnral de Atlantique Tlcom TOGO,

Mr le Directeur Gnral de IAEC,

Mr le Directeur Technique de Atlantique Tlcom TOGO,

Mr le chef Division Ingnierie,

Lingnieur QoS Atlantique Tlcom TOGO,

Mes professeurs.

Remerciements

Rapport de stage iii Bitadja DJATO

Avant-propos

Rapport de stage iii Bitadja DJATO

Avant-propos

Dans le cadre de notre formation de mastre au sein de lInstitut dAdministration

et dtudes Commerciales (IAEC), nous sommes mens effectuer un stage de

perfectionnement en entreprise. De ce stage devra tre dgag un rapport traitant

sur les diffrents problmes rencontrs au sein de cette entreprise, et dont nous

avons dduit des solutions.

Notre stage sest effectu au service ingnierie la direction technique de

Atlantique Tlcom TOGO du 04 juin 2013 au 03 Septembre 2013.

Au cours de notre stage, nous avons pu nous familiariser au GSM et acqurir

davantage de connaissances dans ce domaine, savoir en transmission, en

planification, en QoS et bien dautres choses.

Nous nous sommes donc propos dtudier les indicateurs de qualit de

loprateur et de faire une tude en vue de lamlioration de la qualit de

communication sur le rseau mobile.

Glossaire

Rapport de stage iv Bitadja DJATO

Glossaire

AGCH : Access Grant Channel

AuC : Authentification Center

AMRF : Accs Multiple Rpartition dans les Frquences

AMRT : Accs Multiple Rpartition dans le Temps

BCCH : Broadcast Control Channel

BCH : Broadcast Channel

BSC : Base Station Controller

BSS : Base Station Subsystem (sous systme radio)

BTS : Base Transceiver Station

CDMA : Code Division Multiple Access

CEPT : Confrence Europenne des Postes et Tlcommunications

EIR : Equipment Identity Register

FDMA : Frequency Division Multiple Access

FSK : Frequency Shift Keying

GSM : Global System for Mobile communication

HLR : Home Local Register

HO : Hand Over

IMEI : International Mobile Equipment Identidy

IMSI : International Mobile Subscriber Identity

IT : Intervalle de temps

KPI : Key performance Indicator

Glossaire

Rapport de stage v Bitadja DJATO

LAPDm : Link Access Protocol on the D mobile channel

MS : Mobile Station (tlphone portable)

MSC : Mobile Switching Center

PIN : Personal Identification Number

PSK : Phase-shift keying

QoS : Quality of Service

RACH : Random Access Channel

SDCCH : Stand-alone Dedicated Control Channel

SIM : Subscriber Identity Module

TCH : Trafic Channel

TDMA : Time Division Multiple Access

UIT : Union International des Tlcommunications

VLR : Visitor Location Register

Table des matires

Rapport de stage vi Bitadja DJATO

Table des matires

Ddicaces ......................................................................................................................................... i

Remerciements ..............................................................................................................................ii

Avant-propos ................................................................................................................................. iii

Liste des figures ........................................................................................................................... ix

Liste des tableaux ........................................................................................................................ x

INTRODUCTION GNRALE........................................................................................... 1

Chapitre I : Gnralits sur les rseaux GSM .................................................................. 2

I-1 Introduction ............................................................................................................................. 3

I-2 Architecture du rseau GSM [1] .................................................................................... 3

I-2-1 Les interfaces ..................................................................................................................... 4

I-2-1-1 Interface Um .................................................................................................................. 4

I-2-1-2 Interface A bis ............................................................................................................... 4

I-2-1-3 Interface A ...................................................................................................................... 4

I-2-1-4 Interfaces REM ............................................................................................................. 4

I-2-1-5 Interfaces passerelles .................................................................................................. 4

I-2-1-6 Autres interfaces ........................................................................................................... 4

I-2-2 La station mobile .............................................................................................................. 5

I-2-3 Le sous system radio (BSS) ......................................................................................... 5

I-2-4 Le sous-systme rseau .................................................................................................. 6

I-2-4-1 La base de donnes nominale (HLR: Home Location Register). ............. 6

I-2-4-1 La base de donnes visiteurs (VLR: Visitor Location Register). ............. 6

I-2-3 La base de donnes EIR (Equipment Identity Register) .................................. 7

I-2-4 La base de donnes AuC (Authentification Center) .......................................... 7

I-2-5 Le sous-systme exploitation et maintenance ...................................................... 7

I-2-6 Les ondes ............................................................................................................................. 7

I-2-6-1 La structure des canaux et les multiples accs ................................................. 7

Table des matires

Rapport de stage vii Bitadja DJATO

a- Partage des bandes de frquence ...................................................................................... 7

b- Systme bande troite ou bande large ........................................................................ 9

c- Mthodes daccs multiple [2] .......................................................................................... 9

FDMA ................................................................................................................................. 9

TDMA ................................................................................................................................. 9

I-2-6-2 Structure des porteuses ............................................................................................ 10

a- Paquets de donnes .............................................................................................................. 12

b- Principe de base .................................................................................................................... 13

c- Canaux de trafic et de signalisation .............................................................................. 13

Les canaux ddis au trafic ....................................................................................... 13

Les canaux ddis la signalisation ..................................................................... 14

I-2-6-3 Le mobile en fonctionnement ............................................................................... 15

I-2-6-4 Le fonctionnement du GSM .................................................................................. 17

a- Le codage de la voix ......................................................................................................... 17

b- Le codage des canaux ...................................................................................................... 17

c- Lentrelacement et construction de bursts ............................................................... 17

d- Modulation ........................................................................................................................... 18

e- La gestion du signal .......................................................................................................... 20

Les phnomnes de dgradation du signal entre le portable et le BTS .. 20

Les solutions pour amliorer le signal ................................................................. 22

f- La gestion des ressources radio.................................................................................... 23

g- La gestion des dplacements ......................................................................................... 25

La mise jour des emplacements .......................................................................... 25

Lauthentification et la scurit .............................................................................. 25

Chapitre II : Qualit de service dans le rseau GSM .................................................. 27

II-1 Gestion de la qualit de service dans les rseaux cellulaires .......................... 28

II-1-1 Dfinition et intrt de la qualit de service ...................................................... 28

II-1-2 Critres dvaluation de la qualit de service ................................................... 28

II-2 Les indicateurs de qualit .............................................................................................. 29

II-2-1 Les normes des indicateurs de qualit [3] .......................................................... 29

Table des matires

Rapport de stage viii Bitadja DJATO

II-2-1-1 Le temps dindisponibilit dun secteur dun BTS ..................................... 31

II-2-1-2 Les succs dtablissement dappels ................................................................ 31

II-2-1-3 Les blocages et congestions TCH et SDCCH ............................................... 31

II-2-1-4 Les checs (ou coupures) SDCCH, TCH et Handover ............................. 31

II-2-2 Les compteurs OMC [4] ............................................................................................ 32

II-2-2-1 Compteurs/indicateurs de performance SDCCH ........................................ 32

II-2-2-2 Compteurs/indicateurs de performance TCH ............................................... 33

III-1 Prsentation des indicateurs de Atlantique Tlcom TOGO ......................... 37

III-2 Prsentation des relevs de la QoS [5] ................................................................... 37

III-3 Analyse et rsolution des problmes lis au dysfonctionnement du

rseau ..40

III-3-1 Les causes et solutions dune congestion en SDCCH ................................. 40

III-3-2 Les causes et solutions de coupure de canal SDCCH .................................. 40

III-3-3 Les causes et solutions de congestion sur les canaux TCH ....................... 42

III-3-4 Les causes et solutions dune coupure en TCH .............................................. 42

Conclusion gnrale ................................................................................................................. 44

Bibliographie ............................................................................................................................... 45

III--Historique [5] ...................................................................................................................... 46

II-Objectifs ................................................................................................................................... 46

III-Organisation et structure .................................................................................................. 47

III-1 Organisation ...................................................................................................................... 47

III-2 Lquipe dirigeante de Moov TOGO ...................................................................... 47

IV-Historique du rseau GSM .............................................................................................. 48

Liste des figures

Rapport de stage ix Bitadja DJATO

Liste des figures

Figure I-1: Architecture gnrale du GSM ........................................................... 3

Figure 1-2: Rutilisation de frquences entre cellules .......................................... 8

Figure 1-3: Mobile en communication sur le time-slot 1 .................................... 10

Figure 1-4: Dcoupage dune trame .................................................................... 11

Figure I-5: Structure dune hypertrame ............................................................... 12

Figure 1-6 : Rpartition de 8 blocs du codage .................................................... 18

Figure 1-7: Modulation f1 f2 et PSK .................................................................. 19

Figure 1-8: Modulation MSK .............................................................................. 19

Figure 1-9: Diffrents types de handover ............................................................ 24

Figure II-1: Indicateur de performance SDCCH ................................................. 32

Figure II-2: Indicateurs de performance TCH .................................................... 33

Figure II-3: Indicateurs de performance HO ....................................................... 34

Figure III-1: Reprsentation des sites dont SDCCH CONG > 2 % .................... 38

Figure III-2: Reprsentation des sites dont SDCCH DROP > 5 % ..................... 38

Figure III-3: Reprsentation des sites dont TCH DROP > 5 % .......................... 39

Figure III-4: Reprsentation des sites dont TCH CONG > 2 % ......................... 39

Liste des tableaux

Rapport de stage x Bitadja DJATO

Liste des tableaux

Tableau II-1: Seuil des indicateurs impos par lART & P ................................ 30

Tableau A-1: Liste des sites dont RAS< 95 % .................................................... 49

Tableau A-2: Liste des sites dont TCH CONG > 2 % ........................................ 52

Tableau A-3: Liste des sites dont TCH DROP > 5 % ......................................... 53

Tableau A-4: Liste des sites dont SDCCH CONG > 2 % ................................... 53

Tableau A-5: Liste des sites dont SDCCH DROP > 5% .................................... 55

Introduction gnrale

Rapport de stage 1 Bitadja DJATO

INTRODUCTION GNRALE

Le monde de la tlcommunication se voit pouss de nos jours par lavance remarquable de la technologie. La norme GSM, Global System for Mobile

communication, reprsente de nos jours le systme de tlcommunications

mobiles le plus tendue et le plus rpandue travers le monde. Les demandes en

transmission dinformations se font aussi ressentir de plus en plus. Les oprateurs de tlphonie mobile, dont la mission principale est de satisfaire les besoins en

communication, ont le devoir de garantir une qualit dcoute et une accessibilit permanente au rseau leurs abonns. Ces obligations doivent tre remplies tout

moment et en tout lieu du territoire couvert par loprateur.

La qualit de service (Quality of Service QoS) est un enjeu majeur dans le monde

trs concurrentiel quest celui des tlcommunications. Cette qualit est obtenue

en suivant les indicateurs de qualit du rseau et en amliorant leurs valeurs

quotidiennement pour tourner en de dun seuil recommand. Ces indicateurs

visent principalement vrifier laccessibilit du service, sa continuit, sa

disponibilit et sa fiabilit. Ils portent aussi bien sur la voix (taux dchec, taux de

coupure, taux de russite) que sur les transmissions de donnes (dlai de

connexion, dlai de tlchargement, taux de rception, dbit de transmission, taux

derreurs de donnes). Le but du suivi de lvolution des indicateurs de qualit

dans un rseau mobile par un oprateur est doffrir un rseau de premier choix

aux abonns.

Lanalyse des indicateurs de qualit permet dapporter dnormes informations

quant au fonctionnement du rseau et de ses performances. Aussi, les KPI (Key

Performance Indicators) couvrent diffrents aspects de performances du rseau en

matire de trafic, de coupure, dinterfrence. Toutefois, ceux collects sur les

quipements et ceux issus des mesures terrains sont complmentaires pour valuer

la qualit de service. Ils permettent entre autres une analyse dtaille, varie et

causale des principaux phnomnes et problmes rencontrs dans le rseau GSM.

Dans le prsent document, nous nous sommes particulirement intresss

prsenter dans un premier chapitre le rseau GSM et ses caractristiques.

Dans le deuxime chapitre, nous avons donn un aperu de la qualit de service

dans un rseau GSM.

Dans le dernier chapitre, nous avons tudi les indicateurs de qualit de Atlantique

Tlcom TOGO et avons propos des solutions pour corriger les problmes

pertinents afin dassurer une bonne qualit de service aux abonns de MOOV

TOGO.

Chapitre I : Gnralit sur les rseaux GSM


Chapitre I : Gnralits sur les

rseaux GSM



I-1 Introduction

Le GSM (Global System for Mobile communications) est un systme cellulaire et

numrique de tlcommunication mobile. Il a t rapidement accept et a vite

gagn des parts de march telles quaujourdhui plus dun milliard dutilisateurs

sont quips dune solution GSM. Lutilisation du numrique pour transmettre les

donnes permet des services labors par rapport tout ce qui a exist. On peut

citer, par exemple, la possibilit de tlphoner depuis nimporte quel rseau GSM

dans le monde.

I-2 Architecture du rseau GSM [1]

Le rseau GSM est compos de plusieurs entits, lesquelles ont des fonctions et

des interfaces spcifiques. La figure suivante montre les diffrentes couches du

rseau GSM.

Figure I-1: Architecture gnrale du GSM

Le rseau GSM peut tre divis en trois parties :

La station mobile (Mobile Station : le tlphone portable) qui est

transporte par lutilisateur,

Le sous-systme radio (BSS : Base Station Subsystem) qui contrle les

liaisons radio qui stablissent avec le tlphone portable.

Le sous-systme rseau (Network Subsystem) qui permet la connexion

dun mobile vers un autre mobile ou vers un utilisateur du rseau fixe.



I-2-1 Les interfaces

Les interfaces normalises sont utilises entre les entits du rseau pour la

transmission du trafic (paroles ou donnes) et pour les informations de

signalisation. Dans le rseau GSM, les donnes de signalisation sont spares des

donnes de trafic. Toutes les liaisons entre les quipements GSM sauf avec la

station mobile sont des liaisons numriques. La liaison entre BTS et MS est une

liaison radio numrique.

I-2-1-1 Interface Um

Aussi appel Air ou radio, entre BTS et MS cette interface sappuie sur le

protocole LAPDm (Link Access Protocol on the D mobile channel). Il est utilis

pour le transport du trafic et des donnes de signalisation. Le tlphone portable

et le sous-systme radio communiquent par lintermdiaire de linterface Um, sui

est une liaison radio.

I-2-1-2 Interface A bis

Entre BTS et BSC, elle sappuie sur le protocole LAPD. Il est utilis pour le

transport du trafic et des donnes de signalisation.

I-2-1-3 Interface A

Entre BSC et MSC, elle sappuie sur le protocole smaphore N-7 du CCITT. Elle

est utilise dans le transport du trafic et des donnes de signalisation. Le sous-

systme radio et le sous-systme rseau, eux, communiquent par lintermdiaire

de linterface A.

I-2-1-4 Interfaces REM

Entre OMC-R et BSS ou entre OMC-S et NSS, elles utilisent un rseau de

transmission de donnes de type X25.

I-2-1-5 Interfaces passerelles

Entre le MSC et les rseaux publics sappuient sur le protocole smaphore N 7

du CCITT (UIT-T). Elles sont utilises pour le transport du trafic et des donnes

de signalisation.

I-2-1-6 Autres interfaces

Les autres interfaces sont :

B entre MSC et VLR,



C entre MSC et HLR,

E entre MSC et MSC,

F entre MSC et EIR,

G entre VLR et VLR,

D entre VLR et HLR.

I-2-2 La station mobile

La station mobile est constitue non seulement du tlphone portable

proprement parler, mais aussi dune carte appele carte SIM (Subscriber Identity

Module), qui est indispensable pour accder au rseau. Cette carte contient, sur

un microprocesseur, les informations personnelles de labonn. Ce dernier peut

donc, par insertion de la carte SIM dans nimporte quel tlphone portable,

recevoir des appels, en donner et avoir accs tous les services auxquels il a

souscrit. Le tlphone portable et lutilisateur sont totalement indpendants.

Le tlphone portable est identifi par le numro IMEI (International Mobile

Equipment Identity). La carte SIM contient le numro IMSI (International Mobile

Subscriber Identity), une cl secrte pour la scurit, ainsi que dautres

informations. Les numros IMEI et IMSI sont indpendants, ce qui permet la

sparation du tlphone portable et de lutilisateur. De plus, la carte SIM protge

labonn des connexions frauduleuses par lintroduction dun numro didentit

personnelle (code PIN) lors de laccs au rseau.

I-2-3 Le sous system radio (BSS)

Le sous-systme radio est compos de deux parties : la station de base (BTS :

Base Transceiver Station) et du contrleur de station de base (BSC : Base Station

Controller). Ces deux parties communiquent entre elles par lintermdiaire de

linterface A bis.

Le BTS gre une cellule, il dfinit entre autres la taille de la cellule suivant

lenvironnement. Ainsi dans une zone urbaine, on dploiera plus de BTS que dans

une zone rurale.

Le BTS assure galement les transmissions radio entre les mobiles et le rseau,

ainsi il gre :

lmission/rception radio,

la couche physique (mission en TDMA saut de frquence lent),



les mesures de qualit des signaux reus,

la liaison radio.

Le BSC lui, supervise un ou plusieurs BTS, il gre les ressources radio : cest--

dire les sauts de frquence, les handovers (itinrances : passage dune cellule

une autre au cours dune communication), mais aussi de lallocation des canaux

radio.

I-2-4 Le sous-systme rseau

Llment central du sous-systme rseau est le MSC. Il agit comme un

commutateur classique de rseau numrique (RNIS, appel Numris en France)

auquel on a ajout les fonctionnalits ncessaires pour grer la mobilit des

abonns, comme lenregistrement, lauthentification, la mise jour de la

localisation, les handovers et le routage des appels. chacune de ces

fonctionnalits correspond une entit fonctionnelle, lesquelles forment avec le

commutateur classique, le sous-systme rseau.

La communication entre les diffrentes entits se fait par la procdure dchange

de signalisation SS7 (Signalling System Number 7), qui est galement utilise

dans le rseau classique.

Il y a 4 bases de donnes qui sont associes au MSC : le HLR, le VLR, le EIR, et

le AuC.

I-2-4-1 La base de donnes nominale (HLR: Home Location Register).

Elle contient toutes les caractristiques dabonnement de tous les utilisateurs du

rseau GSM, leurs identits IMSI et MSISDN (numro dappel du portable) ainsi

que les localisations des portables. Il ny a normalement quun seul HLR par

rseau, mais en pratique cette base de donnes est divise. Le HLR travaille en

troite collaboration avec les diffrents VLR, notamment pour les handovers, et

la numrotation.

I-2-4-1 La base de donnes visiteurs (VLR: Visitor Location Register).

Elle contient les informations ncessaires la gestion des mobiles prsents dans

sa zone notamment celles ncessaires la numrotation, la localisation, et le type

dabonnement. Elle gre plusieurs dizaines de milliers dabonns, ce qui

correspond une rgion.



I-2-3 La base de donnes EIR (Equipment Identity Register)

Elle contient une liste de tous les mobiles valides sur le rseau, et chaque

tlphone portable est identifi par un numro IMEI (International Mobile

Equipment Identity). LIMEI est marqu comme invalide si le mobile a t dclar

comme vol.

I-2-4 La base de donnes AuC (Authentification Center)

Cest une base de protection qui contient une copie dune cl secrte, galement

contenue dans la carte SIM de chaque abonn. Cette dernire est utilise pour

lauthentification dun portable. Ce contrle se fait par lintermdiaire de canaux

radio.

I-2-5 Le sous-systme exploitation et maintenance

Pour assurer le bon fonctionnement du rseau, il existe des centres dexploitation

et de maintenance pour les sous-systmes radio et rseau (OMC : Operating and

Maintenance Center). Ce systme est utilis pour la mise jour des paramtres, la

consultation des alarmes, la gestion et la maintenance des quipements du NSS et

du BSS.

I-2-6 Les ondes

I-2-6-1 La structure des canaux et les multiples accs

a- Partage des bandes de frquence

Les canaux radio sont utiliss pour communiquer dun mobile (MS) vers le rseau

(BTS) et inversement.

Canaux montants : (reverse link ou uplink) communication qui va des mobiles

vers la station de base ;

Canaux descendants : (forward link ou downlink) communication qui va de la

station de base vers les mobiles.

Le GSM utilise la bande comprise entre 890 et 915 MHz pour les canaux montants

et entre 935 et 960 MHz pour les canaux descendants. Le choix est judicieux, car

plus la frquence est haute, plus les interfrences sont fortes. Pour diminuer les

interfrences, on peut augmenter la puissance. Il est plus facile daugmenter la

puissance des stations de base qui sont fixes que celle des mobiles, do ce choix

cohrent.



La bande de frquence alloue au GSM est de largeur limite, aussi, pour

optimiser le nombre de communications, il faut utiliser cette bande le plus

judicieusement possible. Chaque porteuse est spare par un cart de 200KHz

pour minimiser linterfrence inter symboles.

Ainsi les 25 MHz (attribus aux canaux descendants ou des canaux montants),

sont diviss en 125 porteuses dont la premire est inutilise. Les rgions sont

divises en cellules auxquelles ont t attribus plusieurs canaux (ou porteuses).

Ces canaux sont attribus la demande des mobiles pour permettre lchange

dinformation entre le mobile et le rseau. Pour viter les interfrences co-canal,

on ne peut pas utiliser la mme frquence sur deux cellules voisines (comme le

montre la figure ci-dessous). La dfinition des canaux dpend de la mthode

daccs multiple applique, en frquence, en temps. Le GSM en utilise deux :

FDMA et TDMA. Lefficacit de ces mthodes diffre suivant leur utilisation et

le systme pris en considration. Les deux mthodes (FDMA, TDMA) prsentent

des avantages et des inconvnients. Le GSM combine les deux mthodes pour

limiter les inconvnients.

Le plan de rpartition de frquence est fait de faon ne pas utiliser les mmes

frquences sur des cellules adjacentes pour viter les interfrences. Ce procd est

illustr la figure 2.

Figure 1-2: Rutilisation de frquences entre cellules

9600368

B

G

A

C

G

AD

F

F

E



b- Systme bande troite ou bande large

Dans une architecture bande troite, la totalit de la bande de frquence est

dcoupe en plusieurs sous-canaux bandes troites limites un ou quelques

utilisateurs. Alors que dans une architecture large bande la totalit ou une partie

importante du spectre est accessible tous les utilisateurs. Linconvnient des

systmes bande troite est leur sensibilit au phnomne dvanouissement.

c- Mthodes daccs multiple [2]

FDMA

La technologie FDMA (Frquency Division Multiple Access ou AMRF accs

multiple par rpartition dans les frquences) induit une architecture bande

troite, car on partage la bande disponible en un maximum de canaux ; alors que

dautres techniques induisent une architecture large bande, car on utilise toute

la bande alloue. De son ct la technique TDMA peut permettre les deux.

Laccs multiple rpartition de frquences (FDMA) est la mthode la plus

ancienne, elle a t utilise en analogique. Son but est de faire vhiculer un appel

uniquement dans un seul sens par lintermdiaire de canaux. Cette mthode

permet une transmission continue, elle na besoin que dun faible entte. En

fonction des besoins de signalisation, un ou plusieurs canaux de contrle sont

utiliss. Cette mthode ne ncessite pas la complexit des mobiles, mais demande

un cout dquipement fixe lev (ncessit dutiliser un duplexeur).

TDMA

Laccs multiple rpartition dans le temps (TDMA) est la premire alternative

au FDMA, elle a t mise en uvre dans les systmes numriques. Elle permet de

transmettre des dbits dinformation plus importants que le FDMA.

lintrieur dune cellule, on dispose donc dun certain nombre de frquences ou

canaux quil faut rpartir entre les diffrents utilisateurs.

Lors dune conversation courante, un tlphone mobile na pas besoin du canal

de transmission en permanence grce aux techniques de compression de dbit.

Chaque porteuse est divise en 8 intervalles de temps appels time-slots. La

dure dun slot a t fixe pour le GSM 7500 priodes du signal de

rfrence fourni par un quartz 13 MHz qui rythme tous les mobiles GSM :

Tslot = 7500/13 MHz = 0,5769 ms soit environ 577 s



Sur une mme porteuse, les slots sont regroups par paquets de 8 qui

constituent une trame TDMA

La dure de la trame est donc : TTDMA = 8 Tslot = 4,6152 ms

Un mobile GSM en communication nutilisera quun time-slot, ce qui permet de

faire travailler jusqu 8 mobiles diffrents sur la mme frquence de porteuse. Le

signal radio mis dans un time-slot est souvent appel burst.

Les slots sont numrots par un indice TN qui varie de 0 7. Un canal physique

est donc constitu par la rptition priodique dun slot dans la trame TDMA sur

une frquence particulire. La figure suivante montre un exemple dallocation

dun time slot pour une communication.

Figure 1-3: Mobile en communication sur le time-slot 1

En combinant les mthodes (FDMA et TDMA), on peut obtenir soit des systmes

larges bandes, soit des systmes bande troite. Le GSM est un systme

bandes larges (200KHz), car la mthode TDMA permet de faire passer plusieurs

communications. Ainsi le cout de lquipement fixe est moins lev, les mobiles

sont plus complexes et len-tte de transmission doit tre plus important

(resynchronisation des bandes), mais il ny a pas besoin de duplexage.

I-2-6-2 Structure des porteuses

Les donnes de paroles transmettre permettent danalyser et de reconstruire un

signal de dure 20ms. Toutefois ces donnes sont reparties sur huit trames, donc



sur 40 ms, ce qui conduit un retard supplmentaire de 20 ms pour la

reconstruction du signal vocal par le rcepteur.

Pour augmenter le nombre de canaux de communication, on utilise 2 techniques

simultanment :

AMRT : le multiplexage temporel, Accs Multiple Rpartition dans le

temps. Une trame de 4,615 ms est divise en 8 intervalles de temps gaux

de 577 s, soit 156.25 bit/s. Chaque intervalle respectif de chaque trame

constituera un canal. On peut ainsi faire passer 8 communications

diffrentes.

AMRF : le multiplexage frquentiel, Accs Multiple Rpartition de

frquence. Les bandes utilises dans le sens fixe/mobile et mobile/fixe

divises en 124 sous-bandes, correspondant aux 124 frquences centrales

de 124 canaux de communications simultanes de 200 kHz de largeur

chacun. Ce qui nous donne donc une frquence centrale et 7 sous porteuses

diffrentes, dans un sens et dans lautre. Cela veut dire en effet que

linfrastructure GSM fonctionne en ralit en mode puls modul, puisque

pour chaque canal de communication nous utilisons en ralit un cycle de

8 frquences dans un sens et dans lautre.

Figure 1-4: Dcoupage dune trame

Le dcoupage est le suivant :

1 trame = 8 IT de 577 s

multitrame 26 : 26 trames de 4,615 ms

multitrame 51 : 51 trames

supertrame 26 : 26 multitrames 51 = 1326 trames

supertrame 51 : 51 multitrames 26 = 1326 trames

hypertrame : 2048 supertrames = 2.715.648 trames = 3 h 28 mn 53 s 760 ms



216,68 trames x 8 IT de 577 s = 1733,47 IT ou impulsions par seconde (dune

dure de 577 s) ou changements de frquence par seconde. Cela veut dire quen

ralit, on change environ 1733 fois de frquence par seconde, et que nous avons

8 frquences diffrentes, que lon peut qualifier de pulses, mises chacune

216,68 fois dans la mme seconde. Chaque frquence va occuper 1/8 de temps

dans une seconde.

Figure I-5: Structure dune hypertrame

La porteuse contenue dans un canal est divise en temps dont la plus petite unit

est le slot. Huit slots conscutifs forment une trame qui va se rpter. Le premier

slot dune trame est rserv, les autres contiennent des bursts. Un burst est

linformation contenue dans un slot. Ces sept slots sont attribus par le BTS sept

utilisateurs diffrents.

a- Paquets de donnes

Les donnes sont transmises par paquets, chaque frquence porteuse transmettant

huit communications. Pour ce multiplexage, il y a un entrelacement temporel,

chacun des mobiles ayant les informations ncessaires pour se synchroniser avec

la station de base : mettre les donnes linstant prvues pour lui dans ce train

de donnes et pour extraire du train de donnes celles qui lui sont destines. Lors

de cette synchronisation, un mobile loign de la station de base avance son

instant dmission en tenant compte de la vitesse de propagation des ondes de

sorte que les donnes quil met arrivent au moment appropri lantenne de la

station de base, sinon il y aurait chevauchement avec les donnes mises par les

autres mobiles.



b- Principe de base

La transmission se fait de faon discontinue, par exemple sur 8 ITs, le mobile

met pendant les slot 1, attend pendant les slot 2 (utilis par un autre utilisateur),

reoit sur le slot 3 (sur le canal descendant) et attend jusquau slot 1 de la trame

suivante. Cela a pour consquence que le dbit binaire nest pas gal au nombre

dintervalles de temps.

Exemple : si N=8 slots, un mobile met de la parole un dbit de 13Kb/s, alors

d=16Kb/s (avec entte) dans le slot 1 de la trame. Le dbit de transmission doit

donc tre au moins de D=8*16=128Kb/s pendant le slot 1.

c- Canaux de trafic et de signalisation

Les canaux de communication sont diviss en deux, les canaux de trafic (data

channels), utiliss pour les informations usagers (voix, donnes) et les canaux de

signalisation (controle channels), transportant des informations systmes (infos

gnrales mises du rseau vers un ou plusieurs mobiles ou des commandes

changes entre mobiles et rseau).

Ces 2 types de canaux logiques peuvent emprunter :

Les mmes canaux physiques : mme slot (n 0), mme porteuse (ou canal), sur

des trames diffrentes

Des canaux physiques diffrents : slot et/ou porteuse diffrente

Les donnes de contrle peuvent donc tre transmisses sur la mme bande que

celles des usagers, on parle de "in-band". Ceci introduit une brve coupure dans

la communication. Sinon les donnes peuvent tre transmises en dehors de la

bande usager, on parle de "out-band". La communication nest alors pas affecte.

En GSM les donnes de contrle ne reprsentent que 1/8 des donnes usager.

Les canaux ddis au trafic

TCH et SDCCH

On distingue dabord les canaux ddis transportant des informations utilisateurs

ou provenant des couches hautes (applicatives) du systme. Suivant les types

dinformations transportes, il sagit des canaux de trafic (TCH) ou des canaux de

signalisation SDCCH. Les premires permettent de transmettre de la parole 13

kbits/s (TCH/FS), 5.6 kbits/s en demi-dbit (TCH/HS) ou des donnes jusqu

12 kbit/s. Les canaux de signalisation SDCCH peuvent se contenter dun dbit



beaucoup plus faible de lordre de 800 bit/s, ce qui reprsente environ 1/12 de la

capacit dun canal de trafic. Ils peuvent tre vus comme des TCH de taille rduite

ddis la signalisation.

SACCH

Une liaison radio est fluctuante. Il nest pas possible de ddier un canal un

mobile sans le contrler en permanence. Il faut constamment ajouter des

paramtres pour conserver une qualit de service acceptable. Enfin, le rseau doit

vrifier que le mobile est toujours actif sur le canal. Les canaux ddis TCH

possdent chacun un canal de contrle associ faible dbit appel SACCH (Slow

associated Control Channel). Le canal SACCH supporte les informations

suivantes :

Compensation du dlai de propagation aller-retour par le mcanisme

davance en temps,

Contrle de puissance dmission du terminal mobile,

Contrle de la qualit du lien radio,

Rapatriement des mesures effectues sur les stations voisines.

FACCH

Le canal SACCH est allou conjointement un canal ddi (TCH) et permet

dcouter diffrents types de contrle ou de signalisation. Cependant son dbit est

trs faible (380 bit/s) et il introduit des dlais assez importants de lordre dune

demi-seconde. Il ne convient donc pas aux actions qui doivent tre faites

rapidement comme lexcution dun handover. Lorsque le canal allou est un

TCH, on suspend dans ce cas durgence, la transmission des informations usagers,

et on rcupre la capacit ainsi libre afin dcouler la signalisation. On obtient

donc un nouveau canal de signalisation appel FACCH (Fast Associated Control

Channel). Lassociation dont il sagit ici est dune nature diffrente de celle faite

pour le SACCH puisquil sagit explicitement dun vol de la capacit TCH.

Les canaux ddis la signalisation

Une des fonctions primordiales dans un systme cellulaire est celle qui permet au

mobile de se raccorder en permanence la station de base la plus favorable. Cette

fonction est remplie grce une voix balise propre chaque station de base. Ce

concept de voix balise nest pas mis en valeur dans la norme GSM, mais semble



essentiel pour comprendre comment sont raliss les fonctions cls dun systme

radio mobile cellulaire : litinrance et le handover.

La voie balise dune station de base correspond dabord une frquence

particulire appartenant lensemble des frquences alloues cette station. Les

mobiles du voisinage mesurent priodiquement sur cette voie le niveau du signal

quil reoit. Il dtermine par cette simple mesure de puissance sil est la porte

de la station, et plus gnralement sil en est proche ou loign.

Chaque voie balise comprend galement des signaux de forme spcifique et des

informations systmes. Les signaux permettent aux mobiles de dtecter la

prsence de la station de base et de se caler en frquence et en temps. Les

informations systmes donnent lidentit du rseau et ses caractristiques daccs.

Le canal FCCH

Le canal FCCH consiste en un burst particulier mis environ toutes les 50 ms. Ce

burst est compos de 148 bits 0. Sil est mis sur une frquence f0, il donne un

signal sinusodal parfait de frquence f0+1625/25 kHz. Il correspond donc une

porteuse pure lgrement dcale en frquence qui permet un calage fin de

loscillateur du mobile.

Le canal SCH

Le canal SCH a pour objet de fournir aux mobiles tous les lments ncessaires

une synchronisation complte. Il permet aussi de caractriser la voie balise par un

marquage spcial que lon ne retrouve pas sur les autres canaux physiques.

Le canal BCCH

Le canal BCCH (Broadcast Control Channel) permet la diffusion de donnes

caractristiques de la cellule. Il comprend la diffusion rgulire dinformations

systmes de plusieurs types. Suivant la ncessit pour le mobile dacqurir avec

rapidit ces informations, elles sont diffuses plus ou moins frquemment.

I-2-6-3 Le mobile en fonctionnement

la mise sous tension dun MS (Tlphone mobile), il se passe les oprations

suivantes :

Lutilisateur valide sa carte SIM en tapant au clavier son numro de code

PIN.

Le rcepteur du GSM scrute les canaux de la bande GSM et mesure le

niveau reu.



Le mobile repre la voie balise de niveau le plus lev correspondant son

oprateur.

Le mobile rcupre les informations de correction de frquence lui

permettant de se caler prcisment sur les canaux GSM.

Le mobile rcupre le signal de synchronisation de la trame TDMA diffus

sur le BCCH et synchronise sa trame.

Le mobile lit sur le BCCH les informations concernant la cellule et le rseau

et transmet au BTS lidentification de lappelant pour la mise jour de la

localisation.

Le mobile a alors achev la phase de mise en route et se met en mode veille, mode

dans lequel il effectue un certain nombre doprations de routine :

Lecture du Paging Channel qui indique un appel ventuel.

Lecture des canaux de signalisation des cellules voisines.

Mesure du niveau des BCH des cellules voisines pour la mise en route

ventuelle dune procdure de hand-over.

la rception dun appel :

Labonn filaire compose le numro de labonn mobile.

Lappel est aiguill sur le MSC le plus proche qui recherche lIMSI dans le

HLR et la localisation du mobile dans le VLR.

Le MSC le plus proche du mobile (Visited MSC) fait diffuser dans la zone

de localisation, couvrant plusieurs cellules, un message lattention du

mobile demand (par le Paging Channel).

Le mobile concern met des donnes sur RACH avec un Timing Advance

fix 0 et un niveau de puissance fix par le rseau .

Le rseau autorise laccs par le AGCH et affecte au mobile une frquence

et un time-slot.

Lappel est identifi grce la carte SIM.

Le mobile reoit la commande de sonnerie.

Dcrochage de labonn et tablissement de la communication.

Lors de lmission dun appel :

Labonn mobile compose le numro du correspondant du rseau

tlphonique commut.

La demande arrive au BTS de sa cellule par le Random Access Channel.

Elle traverse le BSC pour aboutir dans le commutateur du rseau MSC.

Lappelant est identifi et son droit dusage vrifi.



Lappel est transmis vers le rseau public.

Le BSC demande lallocation dun canal pour la future communication.

Dcrochage du correspondant et tablissement de la communication.

I-2-6-4 Le fonctionnement du GSM

Pour tudier le fonctionnement du GSM, nous avons besoin de connaitre quelques

notions.

a- Le codage de la voix

Pour transmettre la voix, il faut dabord la couper en petites squences puis la

numriser. Ainsi des chantillons sont pris toutes le 20 millisecondes. Grce

lalgorithme RPE-LPC (Regular pulse excited-Linear Predictie Coder),

lchantillon est cod en 260 bits. Cela donne un dbit de 13 Kbits par seconde.

b- Le codage des canaux

Les erreurs ne sont pas rparties de faon quivalente dans le temps. Les erreurs

surviennent gnralement au dbut du message. Ainsi le message est divis en

trois classes : Ia, Ib, II suivant le degr de sensibilit aux erreurs. La classe Ia est

la plus sensible aux erreurs. Le message de 260 bits est dcompos de faon

suivante :

Classe Ia 50 premiers bits

Classe Ib 132 bits suivants

Classe II 78 derniers bits

On ajoute la classe Ia 3 bits de contrle. On les ajoute la classe Ib, avec 4 bits

de contrle supplmentaire. On a au total 189 bits que lon code 2 fois, ce qui

nous donne 378 bits, auxquels on ajoute les 78 bits de la classe II. Ces derniers ne

sont pas protgs. On obtient au total une squence de 456 bits.

c- Lentrelacement et construction de bursts

Lors de la transmission, les erreurs arrivent sur un groupe de bits conscutifs (par

bursts). Le but de lentrelacement est de sparer les erreurs pour pouvoir les

corriger plus facilement. Les bits sont introduits ligne par ligne dans une matrice

L lignes et n colonnes. Puis les donnes sont lues par colonnes. La premire

colonne contient les numros de bits (0, n, 2n, Ln). Le paramtre n est appel



le facteur ou degr dentrelacement. Dans le cas de lentrelacement de canaux de

la voix, les 456 bits obtenus aprs le codage des canaux sont diviss en 8 blocs de

57 bits. Le premier bloc contient les bits de numro : 0, 8, 16, 24,448. Les blocs

sont ensuite rpartis suivant le schma ci-dessous.

Figure 1-6 : Rpartition de 8 blocs du codage

d- Modulation

Le seul moyen pour un mobile denvoyer des donnes est lair ambiant. Il va donc

falloir transformer ces donnes en onde. Mais cette onde va en rencontrer dautres.

Les portables envoient linformation sous forme dondes modules en GMSK. La

modulation GMSK est une nette amlioration de la modulation en FSK

(Frequency Shift Keying). Le FSK utilise 2 tonalits diffrentes (ou frquences)

pour 1 et 0.



Figure 1-7: Modulation f1 f2 et PSK

Au signal FSK qui a une discontinuit de phase chaque changement de

frquence, on applique des filtres sinusodaux pour obtenir une continuit de

phase. Ce signal particulier est appel MSK.

Figure 1-8: Modulation MSK

Lutilisation dun filtre passe-bas caractristiques gaussiennes avec modulation

MSK permet dobtenir un signal en modulation GMSK. Cette modulation a pour

intrt de rduire les interfrences sur canal adjacent, le cout des composants et

de minimiser la puissance, le poids

Toutes ces modulations du signal peuvent tre ralises par des circuits

lectroniques. Mais actuellement on utilise plutt des processeurs intgrs dans

les portables. Ces processeurs sont programms pour crer le signal GMSK

partir des deux frquences diffrentes et du signal ncessite des notions

mathmatiques trs complexes.

On a ainsi cr un signal correspondant aux donnes numriques de dpart. Ce

codage en modulation de frquence est rversible. Le rcepteur peut grce cette

onde recoder linformation numrique de la voix. De plus grce au bit de contrle

il va pouvoir corriger sil y a lieu les donnes.

f1 f2



e- La gestion du signal

Les phnomnes de dgradation du signal entre le portable et le BTS

Les pertes qui apparaissent entre lmetteur et le rcepteur sont dues plusieurs

phnomnes : certaines sappliquant toutes les liaisons et dautres propres au

portable notamment cause de sa mobilit.

Les diffrents phnomnes crant les pertes sont divisibles en plusieurs

catgories :

Les pertes dues la distance parcourue,

Les effets de masque (Shadowing) provoqus par des obstacles,

Les vanouissements (fadings) dus aux effets induits du multitrajet,

Les brouillages dus aux interfrences,

Les brouillages dus au bruit ambiant,

Les pertes cres par le dplacement du mobile.

Lattnuation due la distance

Elle dpend de plusieurs facteurs comme la frquence et la hauteur de lmetteur.

En effet, pour les basses frquences, les pertes sont plus faibles. Ainsi comme la

puissance du mobile est plus faible que celle de la base, le mobile mettre sur une

frquence plus basse appele canaux montants en opposition aux canaux

descendants.

Les pertes sont plus faibles quand lmetteur est plus haut. De plus partir dune

certaine distance apparait un point de rupture, au-del duquel lattnuation est plus

leve avec la distance.

Les effets de masque

Ils sont crs lorsque londe traverse des obstacles. Par exemple pour rception

lintrieur (indoor), il faut traverser un mur. Lattnuation due aux arbres se

matrialise par une dcroissance exponentielle de lintensit du signal, par

exemple 1 GHz une haie de 5 mtres de profondeur effectue une attnuation de

50 dB. Les constructeurs doivent donc aussi tenir compte de la saison, savoir si

les arbres ont perdu ou non leurs feuilles, car la diffrence est importante (de

20 dB).



Lattnuation due la pluie est relativement trs faible, mais nest pas ngligeable

lorsque londe parcourt de longues distances (satellites). Le fait est quon nen

tient pas compte pour les communications entre les portables et le BTS, car la

distance est de quelques dizaines de kilomtres.

Les effets de masque peuvent, soit attnuer la puissance du signal, soit modifier

les caractristiques de londe.

Les vanouissements (fading)

Le portable dans la majorit des cas nest pas en vision directe avec la base, mais

reoit un signal au rflchissement du signal sur des obstacles. Cela permet de les

contourner, mais a aussi pour consquence que cette onde peut avoir plusieurs

trajets possibles. Ainsi le rcepteur reoit plusieurs signaux qui se superposent.

La distance ntant pas la mme pour chaque trajet, le temps de transmission est

galement diffrent. Il sopre donc un dcalage entre les signaux. Comme les

signaux sont cods en numrique, ils peuvent se composer ainsi altrer ou dtruire

des donnes.

Les brouillages dus aux interfrences

Les interfrences sont le fait quun autre signal utilise la mme frquence et se

passe donc des interfrences co-canal. Le phnomne des interfrences nest pas

propre aux portables, mais sapplique pour tous les types donde. Deux portables

peuvent avoir leurs signaux qui interfrent, car la bande passante est troite par

rapport au nombre de canaux. Les frquences sont trs proches ainsi il se produit

des interfrences appeles interfrences sur canal adjacent.

Le phnomne dintermodulation produit aussi des interfrences. Ces

phnomnes sont dus deux signaux de diffrentes frquences (f1 et f1) sui

interagissent ensemble, produisant un signal avec une nouvelle frquence de la

forme f=n f1+m f2. Ce phnomne est gnant pour les premires valeurs entires

de n et m. Ainsi la rception le signal utile de frquence f peut tre brouill par

deux signaux formant une frquence f. De mme ce phnomne apparait

lmission pour deux metteurs trs proches. Ainsi chaque antenne met un autre

signal compos de deux fois sa propre frquence moins celle de lautre antenne.

Les brouillages dus au bruit ambiant

Le bruit ambiant peut provenir du bruit extrieur au message ou des composants

eux-mmes.

Les pertes cres par le dplacement du mobile



Lors du dplacement du mobile, cause de sa vitesse, la frquence du signal reu

par le mobile change. En effet, le temps mis par londe pour arriver au mobile est

variable. Ce temps dpend de la vitesse de dplacement du portable de langle

entre sa direction de dplacement et celle de la base. Ce dcalage de frquence

peut tre positif ou ngatif.

Les causes de pertes en environnement intrieur ne sont pas les mmes, car le

mobile se dplace peu par rapport lextrieur. Ainsi lenvironnement extrieur

au mobile est variable : mouvement de personnes et des quipements

contrairement lenvironnement extrieur qui est fixe. Les diffrents types de

pertes sont les effets de masque, les distorsions multitrajets, le dcalage dans le

temps entrainant des interfrences mobiles. De plus les prdications de

propagation du signal sont plus difficiles raliser du fait du changement de

lenvironnement.

Les solutions pour amliorer le signal

La propagation de londe

Il est ncessaire de connaitre la faon dont londe se propage pour pouvoir

combler les pertes en certains endroits. On utilise certaines techniques dont :

Les quations de maxwell, mais qui sont souvent trop compliques cause

de toutes les conditions de topologie,

Le lancer de rayon qui assimile londe une onde lumineuse,

La mthode statistique grce des mesures sur le terrain,

La mthode empirique.

Lgalisation

Comme dit prcdemment, de nombreux phnomnes agissent sur le signal

produisant une perte dintensit, cest pourquoi le rcepteur doit filtrer le signal

obtenu. Par exemple, le phnomne de pertes cause de multitrajet peut tre rduit

en prenant le signal ayant la puissance la plus leve. Mais les erreurs ne sont pas

galement rparties dans le temps. Aussi, plusieurs mthodes sont utilises pour

pouvoir retrouver le signal dorigine comme le codage des canaux et

lentrelacement.

La gestion de lnergie



De faon conomiser de lnergie, le portable steint pendant les

communications. Cest--dire que lorsque celui-ci nmet et ne reoit rien, il reste

en veille. Pour que cela fonctionne, il doit pouvoir distinguer la voix des bruits

ambiants. De plus, comme lmetteur est teint, le rcepteur ne reoit aucun bruit,

il y a donc un silence absolu. Pour montrer que la connexion seffectue bien et

pour ne pas perturber lutilisateur, un bruit de fond est cr artificiellement. Entre

deux communications successives, le portable peut encore se mettre en veille. Un

canal spcial est alors utilis par la station de base pour signaler un appel au

portable, il peut tre utilis par plusieurs portables. De plus le BTS contrle la

puissance du portable, suivant la qualit du signal reu. Cette gestion de lnergie

est faite pour conomiser.

f- La gestion des ressources radio

Dans un rseau cellulaire, la liaison radio entre un portable et une base nest pas

alloue dfinitivement pour toute la conversation. Le handover ou Itinrance

reprsente la commutation dun appel en cours vers un autre canal ou une autre

cellule.

Il existe 4 types de handover, qui se distinguent suivant les composants quils

mettent en jeu. Ainsi les changements peuvent se faire entre :

Canaux dune mme cellule,

Cellules (BTS) sous le contrle dune mme BSC,

Cellules sous le contrle de diffrents BSC, mais appartiennent au mme

MSC,

Cellules sous le contrle de diffrents MSC.

Les 2 premiers types sont appels handovers internes, car ils nimpliquent quun

BSC. Ainsi, dans le but de gagner de la bande passante, ils sont mis en place

uniquement par le BSC concern sans impliquer le MSC, sauf pour lui annoncer

la russite du handover.

Les 2 derniers types de handovers, appels handover externes, sont dirigs par le

MSC. Dans le cas de changements de cellules sous le contrle de diffrents BSC

qui appartiennent au mme MSC, on parle de MSC dorigine (anchor MSC). Dans

le cas o le changement entraine un changement de MSC on parle de MSC relais

(relay MSC). Ce dernier reste responsable des fonctions principales, lexception

des handovers.



Figure 1-9: Diffrents types de handover

1 : HO Intra-cellulaire 2 : HO Intra-BSC 3 : HO Intra-MSC

4 : HO Inter-MSC 5 : HO Inter-Rseau

Les handovers peuvent donc t mis en place soit par le portable, soit par le MSC.

Ainsi, pendant ces time slot inutiliss, le portable scanne les canaux de

contrle des diffusions (BCC) des cellules avoisinantes. Il constitue ensuite une

liste des 6 meilleures cellules, base sur lintensit du signal. Ces informations

sont envoyes au BSC et au MSC, au moins une fois par seconde et vont tre

utilises dans lalgorithme du handover.

Le BSC ne sait pas en gnral si le faible signal est d de fortes perturbations

(multipath fading) ou au fait que le portable est pass dans une autre cellule. Cest

pourquoi le BSC va utiliser un algorithme. Il en existe deux principaux bass sur

le contrle de lnergie, mais un seul est utilis, il est choisi par les oprateurs.

Ces deux algorithmes sont :

Lalgorithme du minimum de performance acceptable donne la priorit la

maitrise de lnergie par rapport au handover. Ainsi, lorsque le niveau du

signal est en dessous dun certain point, la puissance du portable est

augmente. Si cela naugmente pas la qualit du signal, alors un handover

est mis en place. Cest la plus simple et la plus commune des mthodes

utilises, mais son dsavantage est de dformer les limites des cellules



lorsquun portable communique son pic de puissance et se dplace en

dehors des limites de sa cellule.

Lalgorithme du minimum de puissance utilise les handovers pour essayer

de conserver ou damliorer la qualit du signal avec autant ou moins de

puissance. Ce systme vite les dformations des limites des cellules et

rduit les interfrences entre canaux, mais il est trs compliqu.

Il existe aussi un cinquime type de handover qui intervient dans linterconnexion

un autre rseau comme lors dun passage dans un autre pays qui entraine la

connexion un autre rseau daccueil du nouveau pays atteint

g- La gestion des dplacements

La mise jour des emplacements

Un portable allum est inform dun appel entrant par un message sur le canal

PAGCH de la cellule. Ainsi, une solution extrme serait denvoyer un message

dans chaque cellule du rseau, mais il y aurait bien videmment une grosse perte

de bande passante. Une autre solution serait que le portable envoie constamment

sa position la cellule. Cela permettrait quun seul message dappel soit envoy,

mais cela crerait beaucoup de pertes, cause du grand nombre de messages de

localisation envoys par le portable. La solution utilise dans le GSM est un

compromis. Ainsi, les cellules sont regroupes en zone de localisation, et les

messages dappels entrants sont envoys dans la zone correspondante.

La localisation et le routage des appels utilisent le MSC et ses 2 bases de registre :

le HLR et le VLR. Quand un portable passe dans une nouvelle zone, il doit

sauthentifier avec le rseau pour indiquer sa nouvelle position.

Dans le cas habituel, un message de mise jour de la localisation est envoy au

moyen MSC/VLR, qui enregistre les informations et les envoie au HLR de

labonn.

Lauthentification et la scurit

Comme les ondes radio sont accessibles tous, lauthentification de lusager est

trs importante. Lauthentification implique 2 entits : la carte SIM dans le

portable, et le centre dauthentification (AuC). Chaque abonn une cl secrte

X, dont une copie est enregistre dans la carte SIM et dans lAuC. Pendant

lauthentification, lAuC gnre un numro alatoire Y quil envoie au mobile. Le

mobile et lAuC font ce calcul simultanment par lentre des nombres X et Y

dans un algorithme secret appel A3. Ce dernier gnre une rponse signe



(SRES). Le SRES du portable est envoy lAuC qui le compare celui quil a

calcul. Lutilisateur est identifi.

Les mmes nombres X et Y sont utiliss par un autre algorithme secret A8. Cette

cl secrte Z est utilise avec le numro de slot dune trame TDMA dans un

troisime algorithme A5 pour crer une squence de 114 bits. Celle-ci subit un

XOR (ou exclusif) avec une squence de 114 bits dun burst (les 2 blocs de 57

bits).

Un autre niveau de scurit est mis en place sur le portable lui-mme. En effet, le

portable est identifi par un numro unique (IMEI). Une liste des IMEI qui sont

sur le rseau est stocke dans le EIR. Ce denier renvoie une des rponses suivantes

aux requtes qui lui sont faites :

sur liste blanche : le portable a le droit de se connecter au rseau,

sur liste grise : le portable est en observation, pour problmes possibles

sur liste noire : le portable a t dclar comme vol ou non valide. Le

portable nest pas autoris se connecter.

Chapitre II : Qualit de service dans le rseau GSM


Chapitre II : Qualit de

service dans le rseau GSM



II-1 Gestion de la qualit de service dans les rseaux cellulaires

Lentre en exploitation dun rseau cellulaire intervient aprs la phase de

dploiement et louverture commerciale. Loprateur commence alors un

nouveau cycle qui consiste observer la qualit de service et optimiser le rseau

pour amliorer dune part, la qualit de service dans les zones o cela est

ncessaire et dautre part, pour augmenter lefficacit du rseau du point de vue

du trafic. Nous introduisons dans ce chapitre les indicateurs et les paramtres de

qualit de service du rseau GSM.

II-1-1 Dfinition et intrt de la qualit de service

La recommandation E-800 de lUIT (Union Internationale des

Tlcommunications) dfinit la qualit de service QoS (Quality of Service) par

lEffet global produit par la qualit de fonctionnement dun service qui

dtermine le degr de satisfaction de lusager dun service .

Du point de vue de la performance du rseau, lUIT dfinit la qualit de service

comme lAptitude dun rseau ou dun lment de rseau assurer les fonctions

lies des communications entre usagers .

La QoS est la capacit adapter un service aux besoins dune application ou dune

utilisation. Elle est value, dune part, du point de vue du consommateur qui

permet de dterminer la russite ou lchec du service et dautre part, du point de

vue de loprateur dune faon objective travers lanalyse des indicateurs qualit

de service suivant certains critres. Les classes dindicateurs comportent laccs

au rseau, laccs au service et le maintien du service.

II-1-2 Critres dvaluation de la qualit de service

Les critres qui rentrent dans lestimation de la qualit dun rseau peuvent

globalement tre classs en deux grandes catgories selon le point de vue adopt :

oprateur ou utilisateur

Ces critres sont directement mettre en rapport avec les attentes des abonns et

affectent profondment leur degr de satisfaction de services. Dans le rseau

GSM, ces attentes sont principalement lies :

La disponibilit du rseau (probabilit dtablir un nouvel appel),

Au maintien des communications (la probabilit de coupure dune

communication),



la qualit auditive de la communication (puissance du signal,

brouillage)

Du ct utilisateur, les critres les plus courants pour lesquels un abonn GSM

peut juger la qualit de service sont :

La couverture du rseau (puissance du signal reu en tout point de la

couverture),

Ltablissement dappel (taux de congestion du rseau ou taux de blocage),

La qualit de communications ou qualit vocale (taux derreurs binaires,

microcoupures et interfrence),

Linterruption de communications ou coupure dappel (perte totale de

communication en cours, taux de coupure)

II-2 Les indicateurs de qualit

Pour apprcier ou quantifier la qualit de service dun rseau, des indicateurs ont

t dfinis. Ces indicateurs reprsentent des diffrents lments qui permettent

dapprcier la qualit du rseau, par exemple, le taux de congestion TCH, le taux

de congestion SDCCH ou le taux de handover de chaque cellule pour la partie

BSS ; le taux doccupation des circuits, le taux des circuits en services, le taux

defficacit ou de perte pour la partie NSS.

Ainsi pour chaque canal logique, un compteur y est associ. Ce dernier

sincrmente toute fois que lvnement li lindicateur se ralise, et des relevs

sont stocks pour chaque heure sur lOMC-R (Operation and Maintenance

Center-Radio) et lOMC-S (Operation and Maintenance Center-Switch). Pour

accder ces compteurs, lOSS est connect aux BSC et MSC via une liaison X25.

La collecter et les traitements des compteurs se font par des logiciels spcialiss.

II-2-1 Les normes des indicateurs de qualit [3]

LAutorit de Rglementation des secteurs de postes et de Tlcommunication

(ART & P) en concordance avec lUnion Internationale des Tlcommunications

(UIT) a tabli des seuils qui doivent tre respects par les oprateurs

tlphoniques au TOGO. Dans le cas des rseaux mobiles, les seuils limites sont

reprsents dans le tableau suivant.



Tableau II-1: Seuil des indicateurs impos par lART & P

Indicateurs Dfinition Frquence Seuil 1 Seuil 2

Temps

dindisponibilit

dun SECTEUR

dun BTS

La dure totale

dindisponibilit

dun SECTEUR

dun BTS sur la

priode.

Mensuelle 1 %

1 %

Taux de succs

dtablissement

dappels

(Random

Access Success

Rate)

Le taux de succs

des appels.

Mensuelle 95 % 95 %

Taux de blocage

TCH-BR (TCH

CONGESTION)

Le taux de rejet des

appels pour cause de

congestion sur un

SECTEUR dun

BTS.

Mensuelle 2 % 2 %

Taux de blocage

SDCCH-BR

(SDCCH

CONGESTION)

Le taux de rejet des

appels pour cause de

congestion sur le

canal de

signalisation radio

sur un SECTEUR

dun BTS.

Mensuelle 2 % 2 %

Taux dchec

(SDCCH

DROP, TCH

DROP, HO

LOSS)

Le pourcentage

dappels ayant

chou par rapport

au nombre total de

tentatives dappels,

toutes causes

confondues.

Mensuelle

8 % 5 %



II-2-1-1 Le temps dindisponibilit dun secteur dun BTS

Comme dcrit dans le tableau 1, cest la priode pendant laquelle un BTS ne reoit

ou ne transmet pas dinformations. Cela peut tre d un dfaut dnergie ou

une panne dquipement de transmission. Dans ce laps de temps, les

communications via le BTS sont coupes entrainant une mauvaise couverture de

cette cellule concerne (car la cellule sera arrose par les antennes des cellules

voisines). Cela entrainera donc une forte probabilit de perte de signal ou de

mauvaise qualit de communication, aux abonns se trouvant dans la cellule

concerne.

II-2-1-2 Les succs dtablissement dappels

Une communication est considre comme russie si lappel lanc aboutit ds la

premire tentative et si la communication est maintenue sans coupure jusqu la

libration volontaire de lappelant ou de lappel.

II-2-1-3 Les blocages et congestions TCH et SDCCH

Il est trs important de savoir la diffrence entre les blocages et les congestions.

On peut tre amen penser que ces deux phnomnes sont les mmes, et pourtant

ils diffrent lun de lautre. Si toutes les ressources SDCCH ou TCH sont pleines,

mais ne sont pas disponibles pour une assignation, on parle de congestion. Par

contre lorsque toutes les ressources ne sont pas disponibles pour lmission dun

appel, on parle de blocage.

Dans lun ou lautre des cas, labonn ne parviendra pas mettre dappel. Il faut

cependant noter quil lui sera impossible de savoir sil sagit dune part, dune

congestion ou dun blocage, et dautre part, si cest une erreur sur le canal TCH

ou SDCCD.

II-2-1-4 Les checs (ou coupures) SDCCH, TCH et Handover

Une communication est considre comme choue si la premire tentative ne

permet pas de ltablir ou de mesurer les indicateurs plus de 5 secondes. Ces

coupures peuvent tre dues des interfrences, une faible propagation du signal.

Aussi faut-il noter que le fait de sortir dune zone couverte par rseau et dentrer

dans une zone ne ltant pas, provoque un affaiblissement progressif du signal, et

finalement la rupture de la communication. Parfois lorsque labonn sort dune

cellule vers une autre cellule, la communication peut se couper ; on parlera l



dune coupure de Handover (qui est souvent due un mauvais paramtrage ou

lindisponibilit de canal de trafic (TCH) dans la cellule daccueil).

Lors dun chec ou coupure dappel lappel se coupe tout simplement, et les

interlocuteurs ne sauront si cest une coupure de TCH, de SD ou mme si lun

dentre eux le correspondant au bout de la ligne a coup lappel consciemment.

II-2-2 Les compteurs OMC [4]

LOMC-R (Operation and Maintenance Center-Radio) gre le sous-rseau radio

(BSS) comprenant les BTS et BSC.

Du cot rseau, il existe un OMC-C qui gre les MSC et bases de donnes

associes. Il compte de la mme faon certains messages sur ses interfaces.

II-2-2-1 Compteurs/indicateurs de performance SDCCH

Figure II-10: Indicateur de performance SDCCH

Lorsquun abonn se connecte au rseau avec son tlphone mobile et quil veut

mettre un appel, il fait alors une demande de canal SDCCH. A cet instant le

compteur incrmente le nombre de tentatives de prise de canal SDCCH (SDCCH

SEIZ ATT).



Si le canal ne lui est pas donn faute de disponibilit, alors le compteur incrmente

le nombre de blocages de canal SDCCH (SDCCH BLOCK). Par contre sil y a

attribution immdiate de canal SDCCH, cest le compteur SUC IMM ASS

SDCCH (nombre de succs dattribution immdiate de canal SDCCH). Et dans le

cas dune coupure, cest le compteur SDCCH DROP qui est incrment (coupure

de canal SDCCH).

SDCCH seizure success rate :

SUC_IMM_ASS_SDCCH_cause / SDCCH_SEIZ_ATT

SDCCH seizure failure rate :

1 - SUC_IMM_ASS_SDCCH_cause / SDCCH_SEIZ_ATT

SDCCH blocking rate :

SDCCH_BLOCK / SDCCH_SEIZ_ATT

SDCCH drop call rate :

SDCCH_LOSS / SUC_IMM_ASS_SDCCH_cause

II-2-2-2 Compteurs/indicateurs de performance TCH

Figure II-11: Indicateurs de performance TCH



Lors dune mission dappel, si le mobile a russi obtenir un canal SDCCH, il

fait une demande pour lobtention de canal TCH. Ds lors, le compte ASSIG REQ

TCH (demande dattribution de TCH) est incrment. Sil y a chec d

lindisponibilit de canal, alors le compteur ASSIG FAIL TCH NRR (nombre

dchecs dattribution de canal TCH) est incrment.

Dans le cas de succs dattribution de ce canal, le compte ASSIG SUC TCH

(nombre de canaux TCH assign avec succs) est incrment. Et lors dune

coupure de TCH, le compteur TCH LOSS (coupure de TCH) est incrment.

TCH seizure success rate

ASSIG_SUC_TCH / ASSIG_REQ_TCH

TCH seizure failure rate

1 - ASSIG_SUC_TCH / ASSIG_REQ_TCH

TCH blocking rate

ASSIG_FAIL_TCH_NRR / ASSIG_REQ_TCH

TCH drop call rate

TCH_LOSS_cause / ASSIG_SUC_TCH

II-2-2-3 Compteurs/indicateurs de performance HO

Figure II-12: Indicateurs de performance HO



1- Le mobile doit effectuer un handover (HO) de la cellule verte vers la cellule

rouge parce que la cellule rouge est meilleure (better cell HO), et le niveau

est trop faible pour la cellule verte

2- Activation dun canal de trafic TCH sur la cellule rouge (si disponible)

3- Ordre au mobile de passer sur la cellule rouge

4- Le mobile prend le canal de trafic prcdemment activ sur la cellule rouge

Handover failure rate

1 - handover_successful_cause / handover_required_cause

Handover causes

handover_required_cause_x / ( handover_required_cause)

Chapitre III : Etude des indicateurs de qualit de Atlantique

Tlcom TOGO


Chapitre III : tude des

indicateurs de qualit de

Atlantique Tlcom TOGO


Tlcom TOGO


III-1 Prsentation des indicateurs de Atlantique Tlcom TOGO

Dans la procdure damlioration de la qualit de ses services, AT TOGO fait une

tude quotidienne des indicateurs de qualit relatifs chaque canal logique qui

compose le rseau.

Tous les constructeurs ne comptant pas les mmes messages, il peut tre difficile

en environnement multi constructeur de consolider/comparer les compteurs de ces

environnements htrognes.

Les diffrents indicateurs que AT TOGO traite sont les suivants :

SDCCH Congestion (taux de congestion sur le canal SDCCH),

SDCCH drop (taux de coupure en SDCCH),

SDCCH success rate (taux de russite dattribution de canal SDCCH),

Paging discard rate (taux de coupure en Handover),

HO success rate (taux de russite de Handover),

Call minutes per drop,

Data availability (taux de disposition de donnes),

Random access success rate (taux de succs daccs au rseau),

TCH Congestion (taux de congestion en TCH),

TCH Drop (taux de coupure en TCH),

TCH availability (taux de disposition de canal TCH),

TCH assignement succs rate (taux de russite dattribution de canal TCH).

Les indicateurs qui sont le plus souvent la cause de rupture de communication

ou au non-tablissement de cette dernire sont : SDCCH CONG, SDCCH DROP,

TCH CONG, TCH DROP. Nous nous sommes donc attels faire notre etude

uniquement sur ces derniers.

III-2 Prsentation des relevs de la QoS [5]

Nous avons regroup les donnes des indicateurs de performance, dans des

tableaux avec les diffrentes configurations prsentes sur les sites o se posent

des problmes. Et de ces tableaux, nous avons trac des graphes comportant les

sites ne respectant pas les quatre indicateurs que nous tudions.


Tlcom TOGO


Figure III-13: Reprsentation des sites dont SDCCH CONG > 2 %

Figure III-14: Reprsentation des sites dont SDCCH DROP > 5 %

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

SDCCH CONG

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

SDCCH DROP


Tlcom TOGO


Figure III-15: Reprsentation des sites dont TCH DROP > 5 %

Figure III-16: Reprsentation des sites dont TCH CONG > 2 %

0

10

20

30

40

50

60

70

TCH DROP

0

2

4

6

8

10

12

14

TCH CONG


Tlcom TOGO


III-3 Analyse et rsolution des problmes lis au dysfonctionnement du

rseau

III-3-1 Les causes et solutions dune congestion en SDCCH

On parle de congestion sur un canal lorsque les ressources ne sont pas disponibles

pour une prise de canal, conduisant un non-aboutissement.

Dfaut dquipement ou de transmission

Revoir les quipements

Insuffisance de ressource de signalisation

Revoir la configuration des canaux

Mauvaise configuration des donnes

Revoir les configurations des donnes

Interfrence

Revoir linterface Um

III-3-2 Les causes et solutions de coupure de canal SDCCH

Lorsquun canal SD est attribu pour lmission dun appel, et cet instant,

cause de certains problmes ou incompatibilit dans les configurations, on une

rupture, on parle de coupure de canal SD.

Cette coupure se produit entre lallocation de SD et ltape prcdant lallocation

de TCH. Dans certains cas, la coupure de SD survient lorsque lattente nest pas

active dans le systme.

Dfaut de hardware

Vrifier les alarmes,

Vrifier les connecteurs,

Vrifier ltat des TRX.

Interfrence

Vrifier le plan de BCCH,

O-BSCI et Co BCCH

Faire des drives tests,

Revoir le plan dadressage de frquences pour rduire les

interfrences,

Vrifier les interfrences via scan dinterfrences,

Vrifier et nettoyer le BCCH par scan de frquence,

Mauvaise couverture

Utiliser Google earth ou MapInfo pour localiser les sites,


Tlcom TOGO


Coupure de la liaison Abis Mauvaise configuration des paramtres

Vrifier le temporisateur T200 (20ms),

Vrifier le temporisateur T3101,

Vrifier le MAIO,

Affaiblissement de signal lors de la propagation Panne Dpassement de la zone de couverture dun site

Lorientation de la cellule doit tre effectue en tenant compte des

encombrements,

Monter la position,

Effectuer le tilt,

Planification du Local Aera Code (LAC).

Bande ICM (CDMA)

Quelques fois, les coupures de SD surviennent lorsquil y a des sites de

CDMA dans les environs,

Utiliser un filtre de bande passante,

Utiliser lanalyseur de spectre.

Discordance de MAIO Lutilisateur est trs distant du site et na pas la possibilit de se connecter

un autre site

Faible puissance du signal sur la liaison montante ou descendante

Augmenter le nombre de sites,

Augmenter la puissance de sortie,

Rparer les quipements en dfaillance.

Mauvaise qualit sur la liaison montante ou descendante

Changer de frquence,

Utiliser les ressources radio disponibles.

Coupure due au mobile tlphonique

Informer loprateur constructeur du mobile

La faon dont labonn utilise son tlphone

Dcharge de la batterie (sil y a coupure lorsque la batterie du mobile se

dcharge, le systme considre que la coupure est due une faible

puissance du signal ou autre)

Congestion sur le canal TCH (sil y a congestion sur le TCH, le canal

SDCCH est coup)

Augmenter le nombre de TCH,


Tlcom TOGO


Rpartition de la charge de traitement des cellules,

La capacit du lien de transmission entre le BSC et le MSC (quelques fois,

labonn a les ressources pour accder au systme au niveau de lUm mais

nen a pas beaucoup pour accder au system au niveau de linterface A)

III-3-3 Les causes et solutions de congestion sur les canaux TCH

Capacit du rseau distribution du trafic

Erreurs survenues lors de linstallation des quipements, de transmission

Documents

rapport de stage moov.pdf