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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Introduction 3Chapitre I..........................................................................................................................................4Architecture et services de UMTS...................................................................................................4
1.1. Introduction...........................................................................................................................41.2. Les objectifs...........................................................................................................................41.3. La couverture de l’UMTS.....................................................................................................51.4. Les fréquences.......................................................................................................................7
1.4.1 L’organisation fréquentielle :..........................................................................................81.4.2 L’organisation temporelle :.............................................................................................8
1.5. Architecture du réseau UMTS...............................................................................................91.5.1 Architecture en point de vue physique............................................................................91.5.2 Architecture en point de vue fonctionnel......................................................................10
Chapitre 2.......................................................................................................................................12Le réseau cœur UMTS....................................................................................................................12
2.1. Architecture du réseau cœur................................................................................................122.1.1 Domaine à commutation de circuits..............................................................................132.1.2 Domaine à commutation de paquet :.............................................................................132.1.3 Les éléments communs..................................................................................................132.2.1 Le protocoles utilisées par le domaine CS :..................................................................142.2.2 Le protocoles utilisées par le domaine PS :...................................................................15
2.3 Evolution du réseau cœur UMTS release 99 vers le tout IP.................................................16Chapitre 3.......................................................................................................................................17Le réseau d’accès UTRAN............................................................................................................17
3.1 Architecture de l’UTRAN...................................................................................................173.1.1 Node B :.........................................................................................................................183.1.2 Le RNC (Radio Network Controller)............................................................................18
3.2 Macrodiversité en CDMA :..................................................................................................193.4 Interface radio de l’UTRAN.................................................................................................20
3.4.1 Les canaux.....................................................................................................................213.4.2 Les interfaces logiques dans l’UTRAN.........................................................................25
CHAPITRE 4..................................................................................................................................28Architecture et mécanisme de QoS de bout en bout dans le réseau UMTS...................................28
4.1 QoS dans les réseaux UMTS...............................................................................................294.1.1 Architecture de la QoS dans les réseaux UMTS...........................................................294.1.2 Le service support UMTS.............................................................................................304.1.3 Les fonctions de gestion de QoS dans un réseau UMTS...............................................324.1.4 Les classes de QoS de l’UMTS.....................................................................................344.1.5 Les attributs de QoS du service support UMTS............................................................37
4.2 La QoS dans le réseau IP......................................................................................................384.2.1 Le modèle d’intégration des services IntServ...............................................................394.2.2 Le modèle de différenciation des services DiffServ.....................................................40
Chapitre 5.......................................................................................................................................41Intégration des réseaux UMTS /WLAN.......................................................................................41
5.1 Introduction..........................................................................................................................415.2 WLAN 802.11......................................................................................................................415.3 IP dans les réseaux 802.11 WLAN.......................................................................................425.4 Architecture d’intégration :..................................................................................................42
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
5.5 Modèle de Terminal :...........................................................................................................445.6 Réservation de ressource :....................................................................................................455.7 La mobilité et le handover....................................................................................................465.8 Conclusion :..........................................................................................................................47
Conclusion générale :.....................................................................................................................49RÉFÉRENCES...............................................................................................................................50
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Introduction
Le système de téléphonie cellulaire connaît un succès considérable, avec un nombre
d'abonnés sans cesse croissant, le premier système sans fil a été inventé par Bell System, aux
états unis, en 1940. Le 1er réseau cellulaire de type analogique, ayant pour nom AMPS
(Advanced mobile phone system) a été mis en place à Chicago dès 1978 suivis par le système
NMT (Nordic Mobile Telephone) en Europe en 1981, ces réseaux dit de première génération sont
caractérisé par une modulation analogique et une méthode accès FDMA (Frequency Division
Multiple Access).
Les réseaux de deuxième génération ont fait ses débuts dans les années 1990 tel que le
système GSM (Global System for Mobile) en Europe, le system PDC au Japon et le système IS-
95 au USA, ces systèmes sont caractérisés par des modulations numériques. Après les instances
de normalisation se sont ensuite tournées vers un système unique du troisième génération de la
téléphonie mobile, On peut définir la troisième génération comme un ensemble de technologies
développées dans le but de faire évoluer les systèmes cellulaires de deuxième génération au
niveau de la capacité et de la couverture ainsi que la qualité de service (QoS).
Dans le premier chapitre on définit l’architecture générale des réseaux UMTS ainsi que
ces objectifs. Tandis que dans le deuxième chapitre on décrit les différents éléments du réseau
cœur ainsi que leurs fonctionnalités. Après on dans le troisième chapitre aborde le réseau d’accès
UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network) qui représente la principale nouveauté par
apport aux réseaux de deuxième génération. Dans le chapitre quatre on introduit le support de
la qualité de service (QoS) dans les réseaux UMTS. Par la suite dans le chapitre cinq on aborde
une intégration des réseaux UMTS et WLAN (Wirless Local Area Network) et on fini par une
conclusion générale.
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Chapitre I
Architecture et services de UMTS
1.1. Introduction UMTS a été conçu comme le successeur de GSM et annonce le mouvement vers les
réseaux de télécommunication de 3ème génération (3G). UMTS (Universal Mobile
Télécommunications System) est une norme pour les télécommunications du « nouveau millénaire
» définie par la WARC (World Administrative Radio Conférence) de l’ITU (International
Télécommunications Institue). La technologie UMTS (dite technologie de 3e génération (3G))
représente l’évolution de la 2e génération vers la 3e génération, permettant de fournir aux
utilisateurs une meilleures qualité de service quant aux télécommunications, notamment en ce qui
concerne les services offerts et les vitesses de transfert. La WARC a, en fait, défini et normalisé
le standard IMT-2000 (International Mobile Telecommunications-2000) dont fait partie la
technologie UMTS. Cette technologie est au point de convergence d’Internet, de la téléphonie
mobile et de la télévision.
1.2. Les objectifs Le plupart des systèmes de deuxième génération sont incompatibles entres eux au niveau
radio, par exemple entre le GSM et le PDC (Personal Digital Cellular) et le PHS (Personal
Handyphone System) utilisés principalement au Japon. En raison de ces incompatibilités, les
voyageurs tributaires de la norme de leur opérateur seront privés de leurs mobiles dans ces pays
là.
L'ITU a défini le concept d'IMT-2000, visant à rassembler les propositions des différents
organismes de normalisation et de parvenir ainsi à définir une norme internationale. Plusieurs
interfaces ont été envisagées, fondées sur la technologie CDMA (Code Division Multiple Access)
et TDMA (Time Division Multiple Access). Déployer une technologie coûte cher pour un
opérateur, et c’est dans cette optique que la définition de la 3G est placée sous la responsabilité
de l’ITU.
L’ITU a défini les vitesses de transmission suivantes pour l’UMTS
- 144 kbits/s en environnement extérieur,
- 384 kbits/s en environnement urbain extérieur,
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
- 2 Mbits/s proche de l'antenne d'émission de la cellule et en mobilité réduite.
Le déploiement demandera d’importants investissements, comme l’ont été ceux pour le réseau
2G. D’autre part, une compatibilité sera normalement assurée entre le GSM et l’UMTS.
1.3. La couverture de l’UMTSL’UMTS utilise des fréquences plus élevées que les mobiles de 2G : les cellules des
réseaux UMTS seront donc d'une taille proportionnellement plus petite. Dans un premier temps,
la couverture se fera, normalement, par zones non contiguës ; seules les villes et les centres
d’affaires seront équipés avec cette technologie, ceci en raison des contraintes liées à la taille des
cellules. L’UMTS se développera sous la forme d’îlots et se déploiera progressivement avec
l'installation de macro-cellules et des cellules rurales. Ainsi, si l’abonné sort de cet îlot, le réseau
conventionnel GSM prendra le relais.
L’ORNI (L’Ordonnance sur la protection contre le rayonnement non ionisant) a défini un
seuil limite pour la puissance d’émission de chaque antenne, de plus, les émetteurs devront être
capable de moduler leur puissance en fonction de la proximité du récepteur. Il faudra respecter
les valeurs fournies par cette ordonnance pour installer des antennes supplémentaires sur les
emplacements GSM :
Rayon des cellules (env.) Hauteur d'antenne (env.)
Pico-cellules 100 m A l'intérieur des immeubles
Micro-cellules 500 m 5 m au -dessus du sol
Macro-cellules 2 Km 3 m au-dessus des toits
Cellules rurales 8 Km 30 m au-dessus du sol
Pico-cellules
Environ 80 % des antennes seront des pico-cellules et des micro-cellules : le rayon de
service est de quelques dizaines de mètres. L’utilisateur pour bénéficier d’un taux de transfert de
2 Mbits/s ne pourra pas se déplacer à plus de 10 km/h. Ces pico-cellules constitueront les plus
grand nombre des cellules UMTS, et seront à la base du réseau (déployées surtout à l'intérieur
d'une même entreprise)
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Micro-cellules
A peines visibles, la puissance de ces antennes sera plus élevée, cependant une bonne
couverture ne pourra être assurée qu’avec le déploiement de macro-cellules. L’utilisateur pourra
encore bénéficier d’un taux de transfert de 2 Mbits/s en mobilité réduite et de 384 Kbits/ en
mobilité moyenne et une couverture de 500 m est simulée. Un peu plus puissantes que les
précédentes, ces cellules permettront de faire le lien entre les pico-cellules (pour passer d'un pâté
de maison à un autre)
Macro-cellules
Le rayon des cellules est augmenté mais le taux de transfert est aussi diminué en
conséquence. Le débit varie de 144 Kbits à 384 Kbits en fonction de la mobilité moyenne ou
élevée (vitesse maximale du client : 120Km/h, les macro-cellules seront utilisées au sein d'une
même localités reliant les micro-cellules).
Cellules rurales
Une antenne peut couvrir un rayon de 8 Km mais le débit s’en retrouvé réduit à 144 Kbits,
ces cellules serviront à relier les macro-cellules entre les localités.
Figure 1.1 Les environnements définis dans les réseaux UMTS
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
1.4. Les fréquencesLe WARC (World Administrative Radio Conférence) de l’ITU a défini les fréquences
autours de 2 GHz pour les communications terrestres et satellites WCDMA. Un système à
l’échelle mondiale nécessite des bandes de fréquences communes à tous les pays : cet objectif est
partiellement atteint. C’est le cas en Europe et au Japon, par contre aux USA et au Canada le
spectre est déjà utilisé pour les systèmes de 2 G. La figure (1.2) montre bien ce qu’il en est :
Chaque pays gère l’exploitation du spectre électromagnétique à l’aide d’une licence ; un certain
nombre de licences sont attribuées par pays, les opérateur intéressés par une certaine gamme de
fréquence doivent acheter à l’état un droit d’exploitation pour pouvoir utiliser ces fréquences.
Comme on l’a vu il n’y a pas si longtemps.
Figure 1.2 Spectre IMT 2000
Chaque pays gère l’exploitation du spectre électromagnétique à l’aide d’une licence, un
certain nombre de licences sont attribuées par pays, les opérateur intéressés par une certaine
gamme de fréquence doivent acheter à l’état un droit d’exploitation pour pouvoir utiliser ces
fréquences.
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
1.4.1 L’organisation fréquentielle :Les bandes de fréquences allouées pour l’IMT 2000 sont 1885-2025 MHz et 2110-2200
MHz.
L’UMTS propose la répartition suivante :
Figure 1. 3 : Utilisation de la Bande de Fréquences pour l’UMTS
La division duplex dans les bandes dites “appairées”, c’est à dire 2×60 MHz, est
fréquentielle. L’écart duplex vaut 190 MHz. On utilise dans ces bandes un accès WCDMA.
La division duplex dans les bandes dites “non appairées ”, c’est à dire 35 MHz et 15 MHz, est
temporelle. On utilise dans ces bandes un accès TD-CDMA. Les deux modes d’accès doivent être
harmonisés pour favoriser la réalisation de terminaux bi-modes TDD / FDD à bas coûts.
D’une manière générale, le mode FDD est bien adapté à tous les types de cellules, y compris aux
grandes cellules, mais n’est pas très souple pour gérer des trafics asymétriques. Quant au mode
TDD, il permet d’adapter le rapport de transmission montante/descendante en fonction de
l’asymétrie du trafic, mais exige une synchronisation des stations de base et n’est pas bien adapté
aux grandes cellules à cause des temps de garde trop importants.
Les deux bandes restantes sont réservées à la composante satellitaire de l’UMTS,
1.4.2 L’organisation temporelle : L’organisation temporelle de l’UMTS est basée sur une supertrame de 720 ms, comportant
elle-même 72 trames de 10 ms. Chaque trame de 10 ms est divisée en 15 slots de 667 µs.
Figure 1.4 : Structure de trame de l’UMTS
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
1.5. Architecture du réseau UMTS L’architecture générale d’un réseau UMTS est modélisée de deux point de vue : l’un
physique et l’autre fonctionnel.
Du point de vue physique, on utilise le concept de domaine pour parler des équipements qui
composent le réseau et la façons dont ils sont délimités, du point de vue fonctionnel on parle de
strate afin d’identifier les protocoles mis en œuvre dans ces domaines pour qu’ils puissent
communiquer entre eux.
1.5.1 Architecture en point de vue physique Le réseau UMTS est composé de trois domaines :
L’équipement usager (UE : User Equipment) c’est l’élément qui permet a l’abonné d’accéder au
réseau, en utilisant le canal de propagation radio comme interface.
L’équipement usager est composé de deux parties :
La première partie est l’équipement mobile (ME Mobile Equipment), qui prend en charge la
transmission radio de l’information et les procédures associées.
La deuxième partie est le module d’identité universel de l’abonner (USIM pour Universal
Subscriber Identity Module) qui contient toutes les données relatives.
Le réseau d’accès radio universel : Son rôle set la gestion de ressources radio, établissement, la
maintenance et la libération des canaux radio entre le terminal et le réseau cœur CN, il existe
deux types d’accès radio, le réseau terrestre d’accès radio UTRAN (Universal Terrestrial Radio
Access Network) et le réseau satellite d’accès radio SRAN (Satellite Radio Access Network)
Le réseau cœur (CN Core Network) : il prend en charge la connexion entre les différents réseaux
d’accès radio d’une part et le réseau UMTS et les autres réseaux externes d’autre part.
La figure 1.5 montre une architecture générale du réseau UMTS en utilisant le réseau d’accès
UTRAN
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Figure 1.5 : Architecture générale du réseau UMTS
1.5.2 Architecture en point de vue fonctionnel Du point de vue fonctionnel la norme UMTS a défini un découpage en strates, lesquelles
définissent la façon dont les trois domaines communiquent entre eux (figure 1.6)
Figure 1.6 : Le découpage en strates
1.5.2.1 Strate d’accès (AS Access Stratum) : regroupe toutes les fonction UMTS liées au réseau
d’accès tel que les fonctions de gestion des ressources radio et de handover.
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
La strate d’accès comprend les protocoles qui gèrent les services support qui convoient
l’information provenant de la strate non liée au réseau d’accès (NAS Non Access Stratum).
1.5.2.2 Strate de non accès (NAS Non Access Stratum) : regroupe l’ensemble de fonctions qui
permet l’échange d’information entre le mobile et le réseau cœur, indépendamment du réseau
d’accès radio, tel que les fonctions d’établissement d’appel qui correspond aux couches de
protocole CC (call control) pour appels circuits et SM (Session Management) pour appels paquets
et les fonctions de gestion de mobilité qui correspond aux protocole MM (Mobility Management)
pour appels circuits et GMM (GPRS Mobility Management) pour appels paquet.
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Chapitre 2
Le réseau cœur UMTSLe réseau cœur (CN Core Network) est la partie du système UMTS chargée de la gestion
des services souscrits par l’abonné. Il permet a celui-ci de communiquer a l’intérieur d’un même
réseau de téléphonie mobile et assure l’interconnections de ce dernier avec des réseaux externes,
fixes ou mobiles, numérique ou analogique. Il fournit enfin des logiciels qui permettent de
maintenir la communication tout en garantissant la sécurité des échanges.
2.1. Architecture du réseau cœur Les éléments du réseau cœur sont répartis en trois groupes, le premier groupe est celui des
éléments du domaine de commutation de circuit ; le deuxième est celui des élément du domaine
de commutation du paquet et le troisième celui des élément commun entre le domaine de
commutation de circuit et du commutation de paquet, (La figure 2.1).
Figure 2.1 : Architecture du réseau cœur
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
2.1.1 Domaine à commutation de circuits
Ce domaine assure la connexion à un réseau RNIS (réseau numérique a intégration de
service) et le réseau RTC (réseau téléphonique commuté), il es composé des élément suivant :
Le MSC : (Mobile Switching Center) est un commutateur qui assure l’interface avec le
réseau cœur pour un mobile accédant aux services a commutation de circuit. Le MSC gère dans
un domaine de commutation de circuit, la procédure d’attachement des abonnées, leur
authentification, et la mise a jour de leur position dans le réseau et la sécurisation de l’accès au
système.
Le VLR (Visitor Location Register) constitue une base de données dans la quelle sont
enregistrées des informations sur la position de l’abonné et son déplacement dans la zone de
localisation reliée à un ou plusieurs MSC.
GMSC (Gateway MSC) est l’un des MSC du réseau qui assure l’interface avec les réseaux
externes à commutation de circuits RTC ou RNIS.
2.1.2 Domaine à commutation de paquet :Ce domaine assure le transfert des paquets vers le réseau IP, il est composé des éléments
suivants :
SGSN (Serving GPRS Support Node) : il joue le rôle d’un MSC/VLR pour le domaine de
commutation de paquet, il assure principalement les procédures de routage et de transfert des
données, les procédures d’attachement, de détachement, de localisation et les procédures
d’authentification.
GGSN (Gateway GPRS Support Node) : c’est une passerelle vers les réseaux externes tel que
Internet.
2.1.3 Les éléments communs Ce sont des éléments partagés par le domaine de commutation de paquet et le domaine de
commutation de circuit, ces éléments sont :
HLR (Home Location Register): est une base de données qui contient toutes les informations
relatives aux abonnées. Pour chaque abonné le HLR mémorise ces informations de souscription,
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
son identité IMSI (International Mobile Station Identity) et son numéro d’appel MSISDN
(Mobile Station International ISDN Number)
EIR (Equipment Identity Register): est une base de données contenant la liste des mobiles
interdits.
AuC (Authentication center): il contient des paramètres utilisés pour la gestion de la sécurité de
l’accès au system, il contient pour chaque abonné une clef d’identification pour lui permettre
D’assurer les fonctions d’authentification et de chiffrement.
2.2 Les protocoles utilisées par le réseau cœur
Dans l’architecture du domaine CS et du domaine PS de l’UMTS, on fait la distinction
entre le « plan de contrôle » et le « plan usager ». Le premier est aussi appelé plan de commande
ou de signalisation. Par le plan usager transitent les données générées de l’application telles que
la parole, la vidéo, les messages courts.
Les échanges des informations entre les éléments du réseau cœur et entre ce dernier et les réseaux
externes respectent une série des règles appelées protocoles qui permettent de mettre en place un
nombre de procédures pour permettre d’établissement et le maintien d’une communication.
2.2.1 Le protocoles utilisées par le domaine CS : La figure (2.2) présente la structure en couches du réseau UMTS pour les appels circuit.
La partie commutation de circuit CS du réseau cœur utilise le protocole de signalisation MAP
(Mobile Application Part) qui est basée sur des couches de transport héritées des réseaux de
téléphonie fixe SS7 ( Signalling System n 7) : MTP, SCCP et TCAP
MTP (Message Transfert Part) est une couche de protocole assurant le transfert fiable des
informations des messages de signalisation des couches supérieures.
SCCP (Signalling Connection Control Part) permet, par l’utilisation d’un system d’adressage
global, l’échange de la signalisation au niveau international, par exemple entre deux réseaux
différents.
TCAP (Transaction Capability Application Part) est un protocole qui permet de gérer les
transactions entre deux nœuds du réseau, indépendamment de la couche supérieure (MAP).
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Figure 2.2 Les protocoles utilisés par le domaine CS
2.2.2 Les protocoles utilisées par le domaine PS :Le protocole GTP (GPRS Tunnel Protocol) fait partie à la fois de la pile protocolaire du
plan usager et du plan de contrôle. Dans le plan usager UMTS, il est désigné par « GTP-U ».
pour le transport des paquets, GTP s’appuie sur les protocoles TCP( Transport Control Protocol)
pour un transport fiable ou UDP ( User Datagram Protocol) pour un transport non fiable, et sur
le protocole IP pour le routage des paquets (IPv4 ou IPv6).
Le GTP joue un rôle semblable à celui de MAP dans le domaine CS.
Figure 2.3 Les protocoles utilisés par le domaine CS
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
2.3 Evolution du réseau cœur UMTS release 99 vers le tout IPLa solution envisagée pour les phases futures de l’UMTS consiste à faire évoluer son
architecture pour développer, un réseau s’appuyant entièrement sur le protocole IP. Dans cette
architecture, plus besoin de réaliser la distinction des domaines de commutation de circuit et de
commutation de paquet par ce que les services temps réel et non temps réel seront traités
simultanément en tant que services multimédias IP. La principale innovation de la release 5 et 6
apportée à l’architecture du réseau cœur UMTS de la release 99 est l’introduction d’un nouveau
sous-système permettant de connecter le domaine PS à des réseaux IP proposant des services
multimédias. Ce sous-système est appelé sous-système multimédia IP (IMS pour IP multimedia
sub-system) [1]. L’IMS représente un pas décisif vers un réseau cœur tout IP car même le service
de téléphonie desservi par le domaine de commutation de circuit CS peut être servi par ce sous-
système suivant l’approche VoIP (voix sur IP). Dans l’IMS l’appelant signale à son
correspondant sont souhait d’établir un appel multimédia, avec ou sans contraintes temps réel , à
l’aide de SIP ( Session Initiation Protocol ) qui est un protocole de signalisation proposé par
l’IETF(Internet Engineering Task Force ) [10].
16
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Chapitre 3
Le réseau d’accès UTRAN
Lorsqu’on compare un réseau GSM avec un réseau UMTS, le réseau d’accès radio
universel désigné par le sigle UTRAN représente la principale innovation. L’ UTRAN est en
charge du contrôle et de la gestion des ressources radio et permet l’échange d’informations
(données et signalisation) entre le terminal mobile et le réseau cœur.
3.1 Architecture de l’UTRAN L’architecture globale de l’UTRAN est présentée dans la figure 3.1
Figure 3.1 Architecture global de l’UTRANLe réseau UTRAN est composé d’un ensemble de RNS (Radio Network Subsystem) reliés au
réseau cœur à travers l’interface Iu. Chaque RNS est constitué d’un contrôleur du réseau radio
(RNC pour Radio Network Controller) et d’un ou plusieurs Node B (station de base) qu’il
contrôle via l’interface « Iub ».
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
3.1.1 Node B : Le Node B de l’UTRAN est équivalent à la BTS des réseaux GSM, son rôle principal est
d’assurer les fonctions de réception et de transmission radio pour une ou plusieurs cellules de
l’UTRAN
La norme UTRAN a spécifié un model logique du Node B (Figure 3.2)
Figure 3.2 Modèle logique du Node BCe modèle logique est composé des éléments suivants
Les contextes de communication qui représentent les ressources dédiées aux usagers du réseau
supportés par le Node B, le contexte de communication comprend un ou plusieurs canaux de
transport dédiés (DCH) ou commun(DSCH)
Chaque Node B doit supporter un certain nombre des canaux de transport communs (RACH,
FACH, PCH)
Le Node B Control Port est utilisé par le CRNC pour effectuer la configuration et l’initialisation
des ressources supportées par Node B
3.1.2 Le RNC (Radio Network Controller) Le RNC de l’UTRAN est équivalent à un BSC (base station controller) des réseaux GSM.
Il assure principalement le routage des communications entre les Nodes B et le réseau cœur d’une
part et le contrôle et la supervision du Node B d’autre part.
Dans le cas ou une connexion entre un mobile et l’UTRAN utilise les ressources de plusieurs
RNS, les RNC impliqués dans cette connexion auront les rôles logiques suivants :
18
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
SRNC (Serving RNC) : représente pour un mobile le RNC qui gère a la fois l’interface Iu avec le
réseau cœur et la signalisation RANAP (RAN Application part).
D-RNC (Drift RNC) : il achemine les flux des données et des signalisations du S-RNC vers le
Node B et vice versa
3.2 Macrodiversité en CDMA :Dans un réseau UMTS, la couverture est assurée par des Nodes B différents.
Lorsque le mobile est en communication avec un Node B, qu'il se déplace et qu'un autre Node B
prend le relais, on dit qu'une procédure de handover a lieu.
Soft handover : En général, pendant la procédure de handover, le mobile doit interrompre la
communication avec une station de base avant d'en établir une autre avec une station de base
différente. C'est le cas dans la plupart des systèmes basés sur le FDMA et le TDMA. Au
contraire, dans un système CDMA ou les cellules voisines utilisent la même fréquence porteuse,
le mobile peut conserver une liaison radio avec plusieurs stations de base simultanément.
Comme il n'y a pas de rupture physique de la communication, ce type de handover est appelé soft
handover. L'état où un mobile est en liaison avec deux stations de base ou plus est appelé
macrodiversite.
Figure 3.3 macrodiversité et soft handover
19
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
3.4 Interface radio de l’UTRANLa figure (3.4) présente l’architecture en couches de l’interface radio de l’UTRAN. Cette
interface s’applique au trois premières couches du modèle OSI.
Figure 3.4 structure en couche de l’interface radio de l’UTRAN
La première couche (couche physique) elle réalise les fonctions de codage de canal,
entrelacement et la modulation.
La couche 2 contient les protocoles qui assurent le transport fiable des données comme les
protocoles PDCP, RLC, MAC et BMC
La couche RLC (Radio Link Control) réalise les fonctions de segmentation des paquets en des
unités de tailles prédéterminées par la couche RRC
La couche RRC (Radio Resource Control) gère la signalisation de connexion radio entre le
mobile et l’UTRAN, établissement, libération et reconfiguration.
La couche MAC (Medium Access Control) réalise les fonctions de multiplexage des données sur
les canaux de transport.
La couche PDCP (Paquet Data Convergence Protocol) à deux fonctions principales, la première
est d’assuré l’indépendance des protocoles radio de l’UTRAN(en particulier les couches RLC et
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
MAC), et la deuxième est la compression de l’entête du paquet de donnée pour permettre un
usage plus efficace de ressource radio
3.4.1 Les canaux La norme UMTS a spécifié une grande variété des canaux de communication [4] répartis
en trois grandes classes : les canaux logiques, les canaux de transport et les canaux physiques, ces
différent canaux ont été crées pour garantir l’indépendance entre les différents niveaux
fonctionnels.
3.4.1.1 Les canaux logiques :
Correspondent aux différents types d’informations véhiculés par les protocoles radio de
l’UTRAN. Les canaux radio sont répartis en deux groupes les canaux logiques de contrôle
utilisés pour véhiculer les informations du plan de contrôle et les canaux logiques de trafic, qui
véhiculent les informations du plan usager.
Les canaux logiques de contrôle
BCCH (Broadcast Control Channel) utilisé pour diffusion d’informations de contrôle tel que les
informations qui permettent à un mobile en veille d’accéder au réseau.
CCCH (Common Control Channel) utilisé au tout début de l’établissement de la communication
pour l’échange des premiers messages de signalisation entre le mobile et le réseau.
DCCH (Dedicated Control Channel) utilisé pour envoyer ou recevoir des informations de
contrôle d’un mobile connecté au réseau, tel que la signalisation de la couche RRC de l’UTRAN
et les couches MM,CC GMM et SM du réseau cœur.
Les canaux logiques de trafic
DTCH (Dedicated Traffic Channel) utilisé pour échanger des données usager avec un mobile
connecté au réseau.
CTCH (Common Traffic Channel) est un canal unidirectionnel utilisé par le réseau pour envoyer
des données usager à un groupe de mobiles.
3.4.1.2 Les canaux de transport :
Canal de transport dédié : Il existe un seul canal de transport dédié. Il est noté
DCH (Dedicated channel) dans les spécifications de la série 25 de I’UTRA. Ce
canal de transport dédié véhicule toutes les informations provenant des
couches situées au-dessus de la couche physique et destinées à un
21
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
utilisateur donné. Cela inclut aussi bien les données correspondant au service
utilisé que des informations de contrôle issues des couches hautes. La nature
des informations transmises n’est pas visible au niveau de la couche
physique. Les données utilisateur et les données de contrôle ont ainsi traité
exactement de la même manière. Naturellement, les paramètres de la
couche physique établis par I’UTRAN peuvent varier pour les données
utilisateur ou pour les informations de contrôle.
Le canal de trafic TRCH (Traffic Channel) et le canal associé de contrôle ACCH
(Associated
Control Channel), utilisés en GSM, n’existent pas dans la couche physique de
I’UTRA. Le canal de transport dédié véhicule depuis le terminal à la fois les
données de service, comme les trames de voix, et les informations de
contrôle, comme les commandes de handovers et les remontées de mesures.
En WCDMA, un canal séparé de transport n’est pas nécessaire du fait de la
capacité du système à supporter des débits variables et un multiplexage des
services.
Canaux de transport communs : Six types des canaux de transport communs ont
été définis pour 1’UTRA. Ils présentent peu de différences par rapport à ceux
définis pour les systèmes de deuxième génération. Notons que les canaux
communs ne supportent pas le soft handover et que certains d’entre eux
peuvent supporter le contrôle de puissance
Broadcast Channel : Le canal BCH (Broadcast Channe/) ou canal de diffusion est
un canal de transport utilisé pour transmettre des informations spécifiques
au réseau d’accès ou à une cellule donnée. Les données les plus
fréquemment nécessaires dans tout type de réseau mobile sont les codes
d’accès aléatoires disponibles ou les slots d’accès disponibles au niveau de la
cellule, ou encore, les méthodes de diversité en transmission utilisées avec
d’autres canaux pour une cellule donnée. Le terminal ne peut pas s’inscrire
dans une cellule s’il n’a pas la possibilité de décoder ce canal broadcast.
C’est pour cela que la puissance de ce canal est généralement élevée afin
qu’il puisse être capté par l’ensemble des utilisateurs de la cellule.
22
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Forward Access Channel : Le canal FACH (Forward Access Channel) est un canal
de transport du sens descendant qui véhicule des informations de contrôle
aux terminaux localisés dans une cellule donnée. C’est par exemple le cas
après qu’un message de demande d’accès aléatoire (Random Access) a été
reçu, de la part d’un terminal, par la station de base. Il est également
possible de transmettre des données par paquet sur le canal FACH. Il peut y
avoir plus d’un canal FACH par cellule. Un des canaux FACH doit cependant
avoir un débit relativement faible afin qu’il puisse être reçu par l’ensemble
des utilisateurs de la cellule. Lorsqu’il y a plus d’un canal FACH par cellule,
les canaux FACH supplémentaires peuvent avoir un débit plus élevé. Le canal
FACH n’utilise pas le contrôle de puissance et les messages transmis doivent
comprendre des informations d’identification afin d’assurer leur correcte
réception.
Paging Channel : Le canal PCH (Paging Channel) est également un canal de
transport du sens descendant assurant le transport des informations
nécessaires à la procédure de paging lorsque le réseau souhaite initier une
communication avec un terminal. Le plus simple exemple est le cas d’un
appel voix vers un terminal le réseau transmet alors un message de paging
grâce au canal PCH sur toutes les cellules de la zone de localisation où est
sensé se trouver le terminal que le réseau d’accès souhaite joindre. Ce
message de paging est alors transmis sur une ou plusieurs cellules, selon la
configuration du système et celle des zones de localisation. Les terminaux
doivent bien évidemment pouvoir recevoir l’information de paging dans toute
la cellule. Notons que la configuration du canal de paging affecte directement
la consommation d’énergie des terminaux en mode veille. Moins le récepteur
du terminal a à écouter le canal PCH pour savoir si un message de paging lui
est destiné, plus la batterie du terminal aura une durée de vie importante en
mode veille.
Random Access Channel : Le canal RACH (Random Access Channel) est un canal
de transport du sens montant qui est utilisé pour transporter des
informations de contrôle provenant du terminal, telles que les demandes
23
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
d’établissement de connexion. Il peut être utilisé également pour transmettre
une faible quantité de données par paquet du terminal vers le réseau. Pour
un fonctionnement correct, le canal RACH doit bien évidemment être reçu
par la station de base quelle que soit la localisation du terminal dans la
cellule, cela implique que le débit utilisé sur ce canal doit être suffisamment
faible, du moins pour les premières procédures d’accès et de contrôle.
Common Packet Channel : Le canal CPCH (Common Packet Channel) est une
extension du canal RACH qui permet de transmettre des données utilisateur
par paquet dans le sens montant. Le canal correspondant sur le sens
descendant est le canal FACH. Au niveau de la couche physique, la principale
différence qui réside entre les canaux CPCH et RACH est que le premier
utilise le contrôle de puissance, un mécanisme de détection de collision ainsi
qu’une procédure de gestion d’état CPCH. La transmission sur le canal CPCH
peut être maintenue sur un grand nombre de trames alors que celle
s’appuyant sur le canal RACH ne peut excéder une ou deux trames.
Downlink Shared Channel : Le canal DSCH (Downlink Shared Channel) est un
canal de transport du sens descendant permettant de transporter des
informations utilisateur ou des informations de contrôle dédiées. Il peut
cependant être partagé par plusieurs utilisateurs. A certains égards, ce canal
est similaire au canal FACH, mais le canal DSCH utilise le contrôle de
puissance aussi bien qu’un débit qui peut varier d’une trame à l’autre. Le
canal DSCH peut ne pas être reçu dans toute la cellule et peut utiliser les
différentes méthodes de diversité de transmission utilisées par le canal
associé DCH. Le canal DSCH est toujours associé à un canal DCH du sens
descendant.
Canaux de transports nécessaires : Les canaux RACH, FACH et PCH sont les trois
canaux communs de transport nécessaires au bon fonctionnement du
système. L’utilisation des canaux DSCH et CPCH reste, quant à elle,
optionnelle.
24
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
3.4.1.3Correspondance des canaux de transport et des canaux physiques
Les différents canaux de transport que nous venons d’aborder
s’appuient sur différents canaux physiques. La correspondance entre ces
canaux de transport et canaux physiques est donnée dans la Figure 3.5.
Figure 3.5 : Correspondance des canaux de transport et des canaux physiquesEn plus des canaux de transport introduits plus haut, il existe des canaux physiques qui ne
véhiculent que des informations propres aux procédures de la couche physique. Il s’agit des
canaux SCH (Synchronisation Channel), CPICH (Common Pitot Channel) et AICH
(Acquisition Indication Channel) qui ne sont pas visibles du point de vue des couches hautes mais
qui sont cependant nécessaires au système et doivent être transmis par chaque station de base.
Les autres canaux, CSICH (CPCH Status Indication Channel) et CD/CA-ICH (Collision
Detection/Channel Assignement Indication Channel) ne sont nécessaires que si le canal
CPCH est utilisé.
Notons que le canal de transport DCH s’appuie sur deux canaux physiques.
Le canal physique
DPDCH (Dedicated Physical Data Channel) transporte les informations des
couches hautes ainsi que les données utilisateur alors que le canal physique
DPCCH (Dedicated Physical
25
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Control Channel) véhicule les informations de contrôle nécessaire à la couche
physique. Ces deux canaux dédiés sont essentiels au support de débits
variables au niveau de la couche physique. Le débit du canal DPCCH est par
contre constant alors que celui du canal DPDCH peut varier d’une trame à
l’autre.
3.4.2 Les interfaces logiques dans l’UTRAN
La norme UTRAN défini quatre interfaces «Uu», « Iub » « Iur » et « Iu ».
Les structures des protocoles de ces interfaces ont été définies selon un unique modèle (Figure
3.6) cette structure repose sur le fait que les couches et les plans sont logiquement indépendants
les un des autres et qu’une partie de cette structure pourrait être modifiée sans modifiées les autre
parties.
La structure des protocoles est constituée de deux couches principales : une couche radio (Radio
Network Layer) et une couche de transport (Transport Network Layer)[3]
Figure 3.6 : Modèle de protocole des interfaces UTRAN
L’interface Uu relie le terminal mobile au Node B par intermédiaire
d’une liaison radio. La couche physique de l’interfaces Uu est basée sur la
technique CDMA accès multiple a répartition en codes.
26
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
L’interface Iub permet de connecter le Node B au RNC et l’interface Iur est
situe entre 2 RNC, et qui n’existait pas dans le GSM, elle est introduite pour
permettre l’établissement de deux ou plusieurs chemins entre le réseau et un
mobile via deux stations de base potentiellement différentes.
L’interface Iu permet de connecter l’UTRAN au réseau coeur. C’est une
double interface : une interface vers le domaine de commutation circuit du
réseau coeur Iu-Cs et une vers le domaine de commutation paquet Iu-PS.
La figure (3.7) montre la structure protocolaires des interfaces Iu, Iur et Iub
d’après la premier release de 3 GPP qui a choisi AAl2/ATM comme protocole
de transport du plan usager des interfaces Iu-CS, Iur et Iub et AAl5/ATM pour
l’interfaces Iu-PS
La release 5 de 3GPP a choisi le protocole IP comme protocole de transport pour ces interfaces
(a) Iu-CS (b) Iu-PS
27
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
(C) Iub (d) Iur
Figure 3.7 Structure des protocoles des interfaces Iu, Iub et Iur
28
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
CHAPITRE 4
Architecture et mécanisme de QoS de bout en bout dans le réseau UMTS
Durant ces dernières décennies, on assistait à une croissance très importante de deux
secteurs technologiques : l’Internet et les communications mobiles sans fil. Selon l’Union
Internationale des Télécommunications (ITU), il y a approximativement 600 millions
d’utilisateurs d’Internet à la fin de l’année 2002. Une croissance de même ampleur a touché les
réseaux cellulaires mobiles. Bien qu’ils aient tous les deux un succès remarquable auprès des
usagers, ces deux technologies ont été souvent vues séparément l’une de l’autre. Ceci est dû
principalement à leur nature différente : l’Internet a été conçu pour transporter du trafic de
données alors que les réseaux cellulaires sans fil ont été initialement conçus pour transporter la
voix. Ces dernières années, la frontière entre ces deux technologies commence à s’estomper,
surtout avec l’introduction de plusieurs propositions pour les télécommunications mobiles
internationales IMT-2000 dans l’ITU. Cela a conduit à l’apparition des systèmes réseautiques
mobiles des prochaines générations qui sont supposés être des plates-formes multiservices
supportant voix, vidéo et services de données à des hauts débits. L’évolution des réseaux mobiles
dans le sens d’offrir cette multitude de services hybrides aux usagers mobiles n’a pas pu réussir
sans l’introduction du support de la qualité de service (QoS). Dans ce chapitre, nous allons
donner un aperçu sur les spécifications de l’architecture de la QoS dans les réseaux troisième
génération UMTS, ainsi que les modèles de gestion de la QoS dans les réseaux IP.
29
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
4.1 QoS dans les réseaux UMTS L’introduction d’un nouveau réseau de coeur à commutation de paquets dans le système
cellulaire assure, en plus de l’utilisation optimale des ressources, le transport des nouveaux
services multimédia à faible coût. Mais, pour assurer le bon fonctionnement de ces services
émergents, il est indispensable de fournir une plate-forme de support de QoS dont l’architecture
sera détaillée dans ce qui suit.
4.1.1 Architecture de la QoS dans les réseaux UMTS
La QoS n’est rien d’autre qu’un ensemble de besoins de service qui doivent être satisfaits
par le réseau tout au long du transport des flux de trafic de la source à la destination.
Généralement, les attributs de QoS sont définis en termes de débit binaire garanti, taux d’erreur
binaire, délai et gigue. Souvent, la QoS s’effectue par allocation de ressources, ce qui va
introduire la notion de gestion de ressources en utilisant des services support, des protocoles de
réservation ainsi que des mécanismes de différenciation [6].
Contrairement aux services de liaison de données qui sont généralement considérés point à point
ou point à multipoint, les services réseau sont établis de bout en bout, c'est-à-dire, d’un
équipement terminal (TE) à un autre. Le flot de communication de bout en bout de ces services
réseaux traverse différents types de réseaux offrant différents QoS à l’usager.
Pour assurer un certain niveau de QoS, des Bearer Service (BS) ou services support avec des
paramètres et des fonctionnalités bien définis, doivent être établis entre la source et la destination
d’un service réseau donné. Un service support doit avoir la capacité de fournir la QoS contractée
entre un usager et un réseau ou entre un domaine réseau et un autre domaine réseau adjacent.
Ceci est essentiellement réalisé par des mécanismes tels que le contrôle de signalisation, le
transport sur le plan usager, et les différentes fonctionnalités de gestion de QoS. Une architecture
en couches des services support est illustrée à la Figure 4.1, chaque service support d’une couche
spécifique offre ces services particuliers en utilisant les services fournis par les couches
inférieures.
30
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Figure 4.1 Architecture fonctionnelle de la QoS UMTS
4.1.2 Le service support UMTSLe trafic d’un équipement terminal TE à un autre TE doit passer par différents supports de
service du réseau. Le service de bout en bout de la couche application utilise une combinaison
d’un ensemble de trois services support des couches inférieures : un service support local qui
réside dans le TE/MT et qui définit ses capacités locales de QoS, un service support UMTS et un
service support externe. Dans cette section, nous nous intéressons au service support UMTS vu
que c’est la composante qui fournit la QoS UMTS. Le service support UMTS est constitué de
deux sous-composantes : le service support d’accès radio ou Radio Access Bearer (RAB) et le
service support du réseau de coeur ou Core Network Bearer (CNB). Les deux services utilisent
des méthodes optimisées pour fournir le service support UMTS au dessus des topologies
31
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
cellulaires respectives, en prenant en considération des aspects tel que la mobilité et le profil des
usagers mobiles.
La QoS côté radio assurée par le service support d’accès radio (RAB)
Le RAB assure le transport confidentiel de la signalisation et des données usager entre le
terminal mobile MT et le noeud périphérique du CN (interface Iu ou point d’interconnexion entre
RNC et CN) avec une QoS conforme au service support UMTS négocié. Pour cela, il utilise des
techniques spécifiques comme le contrôle de puissance ou le contrôle d’admission radio qui
tiennent compte des différents profils de QoS (ensemble des attributs du service support UMTS).
En plus, le service RAB est basé sur les caractéristiques spécifiques de l’interface radio et doit
être maintenu tout au long du mouvement d’un terminal mobile. Pour supporter différents
niveaux de protection contre les erreurs, le réseau d’accès terrestre UTRAN et le terminal mobile
MT ont la capacité de segmenter et de réassembler des flots d’usagers en différents sous-flots à la
demande du service support radio. Ce service support radio traite différemment les sous-flots
d’un même flot usager, de manière à assurer les exigences en fiabilité spécifiques à chaque sous-
flot. Ces exigences en fiabilité, tel que le format exact d’une unité de données de service (SDU),
sont sujettes à une signalisation préalable avec l’UTRAN à la phase d’établissement du RAB en
utilisant des attributs standardisés. Le service support Iu, en utilisant le service support physique,
offre un transport entre UTRAN et CN avec différents autres services assurant une variété de
niveaux de QoS.
La QoS côté réseau assurée par le service support du réseau de coeur (CNB)
Le service support du réseau de coeur connecte le noeud périphérique du CN avec la
passerelle du CN jusqu’au réseau externe. Le rôle de ce service est de contrôler et d’utiliser
efficacement le réseau de coeur UMTS afin d’offrir le service support UMTS. De plus, une
intégration suffisamment efficace est effectuée au niveau de toutes les couches existantes en
chaque point de multiplexage traversé, c'est-à-dire dans chaque noeud UMTS du réseau de coeur.
Le transfert asynchrone propre aux réseaux en mode paquet actuels perd la structure temporelle
du flux et introduit un délai et une gigue aléatoires. Pour éviter les engorgements, problème
important dans les réseaux à commutation de paquets, on augmente souvent la capacité des
mémoires tampon au niveau des files des routeurs. Cette technique, utilisée dans les noeuds
UMTS, peut toutefois introduire des retards inacceptables pour les applications en temps réel tel
32
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
que la téléphonie sur IP. Cela nous conduit à la définition d’un système de gestion de la QoS
spécifique à un réseau UMTS et dont les différentes fonctions sont détaillées dans ce qui suit.
4.1.3 Les fonctions de gestion de QoS dans un réseau UMTSPour assurer la prestation du service négocié au service support UMTS avec une QoS bien
spécifique entre les points d’accès, le réseau UMTS offre différentes fonctionnalités de gestion
classifiées en deux plans : le plan contrôle et le plan usager.
Les fonctions de gestion de QoS dans le plan de contrôle
Ces fonctions assurent l’établissement et la modification d’un service support UMTS en utilisant
la signalisation et la négociation avec les services UMTS externes ainsi que l’établissement et la
modification de tous les services internes avec les caractéristiques requises. Les fonctions de
gestion de QoS du plan de contrôle englobent:
• Le gestionnaire de service qui coordonne les fonctions du plan de contrôle (établissement,
modification et maintenance du service). Il fournit toutes les fonctions de gestion de QoS du plan
usager avec les attributs demandés. De plus, il peut interroger d’autres fonctions de contrôle pour
recevoir la permission de fournir le service.
• La fonction de translation qui effectue la conversion entre les attributs de QoS du service
support UMTS et ceux des protocoles de contrôle des services du réseau externe (exemple : entre
les attributs de service UMTS et les TSPEC de l’IETF). Elle peut aussi se charger de la
conversion entre ses propres attributs de service et les attributs d’un service de couche inférieure
qu’elle utilise (exemple : entre les attributs des services UMTS et attributs des classes ATM).
• Le contrôle d’admission et de capacité qui maintient les informations concernant toutes les
ressources disponibles d’une entité réseau ainsi que toutes les ressources allouées au service
support UMTS. Il détermine pour chaque requête ou modification d’un service support UMTS si
les ressources demandées peuvent être fournies par l’entité. Si c’est le cas, il les alloue au service
support UMTS et assure leur maintien. De plus, cette fonction vérifie la capacité de l’entité
réseau à fournir le service demandé. Le contrôle des ressources effectué par le contrôle
d’admission supporte également la rétention de service.
• Le contrôle de souscription qui vérifie les droits administratifs de l’usager d’un service support
UMTS pour l’utilisation du service demandé avec les attributs de QoS spécifiées.
Les gestionnaires du service support UMTS dans le terminal mobile MT, dans le noeud
périphérique du CN ainsi que dans la passerelle du CN s’échangent des données de signalisation
33
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
à travers la fonction de translation et avec les instances du réseau externe afin d’établir ou de
modifier un support de service UMTS. Par conséquent, la QoS contractée peut être fournie au
service de bout en bout dans le réseau UMTS.
Les fonctions de gestion de QoS dans le plan usager
Ces fonctions assurent la prestation de la QoS négociée pour un service support UMTS en
maintenant le trafic des données usager dans les limites définies par des attributs de QoS
signalées à l’avance. Les fonctions de gestion de QoS du plan usager englobent.
• La fonction d’association qui fournit à chaque unité de données un marquage spécifique au
moment de son transfert par le service de support et lui permettant de recevoir la QoS contractée
• La fonction de classification qui attribue les unités de données aux différents services établies
pour un terminal mobile MT selon leurs attributs de QoS relatifs. Le service support UMTS
approprié est dérivé à partir de l’entête de l’unité de données ou à partir des caractéristiques du
trafic des données.
• Le gestionnaire de ressources qui partage et distribue les ressources disponibles aux différents
services suivant leurs besoins en QoS. L’ordonnancement, la gestion de bande passante et le
contrôle de puissance pour le support radio sont des exemples de gestion de ressources.
• Le conditionneur de trafic qui assure la conformité entre la QoS négociée pour un service et le
trafic des unités de données correspondant. Le conditionnement du trafic est réalisé par des
mécanismes de réglementation et/ou de mise en forme du trafic (policing et/ou shaping). La
réglementation du trafic se fait en marquant les unités de données qui ne correspondent pas avec
les attributs de QoS appropriés, et en les rejetant dans le cas de congestion. La mise en forme du
trafic se fait en accord avec les attributs de la QoS contractée.
4.1.4 Les classes de QoS de l’UMTS
34
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Le projet de partenariat de troisième génération (3GPP) définit quatre classes de QoS [1]
[6] pour l’UMTS : la classe conversationnelle, la classe d’écoulement ou à flux continu, la classe
interactive et la classe d’arrière-plan. Le facteur distinctif principal de ces classes est la sensibilité
du trafic aux délais. Les caractéristiques de ces classes sont définies au Tableau 4.1. La classe
conversationnelle est conçue pour les trafics les plus sensibles aux délais, alors que la classe
d’arrière-plan est la classe de trafic la moins sensible aux délais. La classe conversationnelle et la
classe à flux continu sont généralement prévues pour acheminer un flux temps réel (dit non
élastique) et le niveau de sensibilité au délai distingue entre les deux. En effet, les services
conversationnels tel que la voix et la vidéo téléphonie sont les applications les plus sensibles aux
délais et doivent être acheminés dans la classe conversationnelle. La classe interactive et la classe
d’arrière-plan sont généralement utilisées pour les applications traditionnelles, dites élastiques,
comme le WWW, le courrier électronique, Telnet et FTP. En raison des contraintes de délais
moins strictes comparées aux classes conversationnelles et à flux continu, ces deux classes
offrent un meilleur taux d’erreur en utilisant des mécanismes avancés de retransmissions et de
codage de canal.
La distinction entre classe interactive et classe d’arrière-plan assure un temps de réponse plus
court pour les applications interactives tel que la navigation web. De plus, le trafic interactif a une
plus haute priorité que celle du trafic d’arrière-plan au niveau des mécanismes
d’ordonnancement, et les applications générant un trafic d’arrière-plan utilisent les ressources de
transmission seulement si les applications interactives n’en ont pas besoin. Ceci est très important
dans un environnement sans fil où la bande passante est très limitée.
35
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Type de trafic Délai de
transmission
Variation
du délai
Faible taux
d’erreurs sur les
bits
Débit
binaire
garanti
Exemple
Conversationnel
À flux continu
Interactif
D’arrière-plan
Stricte
Limité
Limité
Non
Stricte
Limité
Non
Non
Non
Non
Oui
Oui
Oui
Oui
Non
Non
VoIP, visioconférence, audioconférence
Services de diffusion (audio, vidéo), actualités, sports
Navigation sur le web, jeux, commerce mobile
courrier électronique,SMS, téléchargements de BDs, transfert de mesures
Tableau 4.1 : Classes de trafic UMTS
La classe conversationnelle
La voix téléphonique comme celle du GSM est le service d’utilisation le plus connu pour
cette classe. Toutefois, avec l’émergence des services multimédia sur Internet, beaucoup d’autres
nouvelles applications peuvent profiter de cette classe, comme la voix sur IP et la
visioconférence. La conversation temps réel est souvent effectuée entre des paires de terminaux
humains. C’est le seul schéma pour lequel les caractéristiques requises sont données
exclusivement par la perception humaine. En effet, le délai maximal de transfert est sujet à la
perception humaine de la conversation vidéo et audio. Par conséquent, la limite du délai de
transfert pour cette classe est non seulement significativement basse mais aussi plus stricte que le
délai d’aller-retour du trafic de la classe interactive.
La classe à flux continu ou à écoulement
Cette classe est prévue pour les flux temps réel audio ou vidéo. Généralement, un flux
temps réel est transféré à l’intention d’une destination ayant une présence humaine et,
contrairement à la classe conversationnelle dont le flux de données est bidirectionnel, le flux de
36
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
données de la classe d’écoulement est unidirectionnel. Ce schéma de trafic est l’un des nouveaux
venus dans les réseaux de communications soulevant un certain nombre de nouvelles exigences
non seulement dans les réseaux de communication mais aussi dans les systèmes de
télécommunications. La variation de délai d’un flux de bout en bout doit être limitée, afin de
préserver la relation temporelle (variation) entre les entités de données du flux, malgré qu’il n’y
ait aucune exigence sur le niveau exact du délai de transfert. Toutefois, comme le flux est
temporellement aligné au bout récepteur (par des techniques de mise en mémoire tampon dans
l’équipement usager), la plus haute variation de délai acceptable à travers le médium de
transmission est donnée par la capacité de la fonction d’alignement temporel au niveau de
l’application. Ainsi, la variation de délai acceptable est beaucoup plus importante que celle
exigée par les limites de la perception humaine.
La classe interactive
Le schéma de cette classe s’applique lorsqu’une machine ou un usager humain lance une
requête de données vers un équipement tel qu’un serveur web. Le trafic interactif est un autre
schéma classique des communications de données caractérisé essentiellement par le délai d’aller-
retour d’une requête réponse. Une autre caractéristique de ce genre de trafic est la transparence
dans le transfert du contenu des paquets de données en assurant un taux d’erreur binaire (BER)
très faible.
La classe d’arrière-plan (background)
Ce schéma s’applique quand l’usager ou encore une machine envoie et reçoit des fichiers
de données en arrière-plan. Courriels, SMS, téléchargement de base de données et réception
d’enregistrements de mesures sont quelques-uns des différents services qui peuvent être délivrés
par la classe d’arrière-plan. Ce genre de trafic est caractérisé essentiellement par le fait que la
destination n’est pas en attente d’une réponse jusqu’à un certain temps. Ce qui fait que le trafic de
cette classe est le moins sensible aux délais. Toutefois, la transparence dans le transfert du
contenu des paquets doit être assurée par des mécanismes de contrôle d’erreurs.
4.1.5 Les attributs de QoS du service support UMTS
Ces attributs décrivent le service fourni par le réseau UMTS à l’usager d’un service
support UMTS. Un ensemble d’attributs de QoS ou encore un profil de QoS définit ce service. En
37
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
effet, à l’établissement ou à la modification d’un service support, on doit tenir compte de la
disponibilité de plusieurs profils de QoS:
- La classe de trafic (conversationnelle, à écoulement, interactive ou d’arrière plan) : le type
d’application pour lequel le service support UMTS est optimisé.
- Le débit binaire maximal (en Kbps) : le nombre maximal de bits fournis par le réseau UMTS en
un point du réseau tout au long d’une période de temps donnée, divisé par la durée de cette
période.
- Le débit binaire garanti (en Kbps) : le nombre garanti de bits fournis par le réseau UMTS en un
point du réseau tout au long d’une période de temps donnée, divisé par la durée de cette période.
Les attributs de délai et de fiabilité discutés ne sont garantis que si le trafic n’excède pas le débit
binaire garanti.
- L’ordre de livraison (oui/non) : indique si le support UMTS doit livrer les SDU dans le bon
ordre de séquence ou non.
- La taille maximale du SDU (octets) : la taille maximale permise d’une unité de données de
service.
- Le taux d’erreur des SDU: indique la fraction de SDUs perdues ou erronées. Cet attribut n’est
défini que pour le trafic conforme.
- Le taux d’erreur binaire résiduel: indique le taux d’erreur binaire indétectable dans les SDUs
livrées.
- Livraison des SDUs erronées (oui/non/-) : indique si les SDUs erronées sont livrées ou rejetées.
- Le délai de transfert (msec) : indique le délai maximal du 95ème% de la distribution du délai
pour toutes les SDUs livrées durant la durée de vie du support de service (5% des SDUs livrées
pendant cette durée peuvent ne pas satisfaire cette contrainte de délai maximal). Le délai d’une
SDU est défini comme le temps écoulé entre la requête de transfert du SDU en un bout du réseau
et sa livraison à l’autre bout du réseau.
- La priorité de traitement du trafic: spécifie l’importance relative du traitement de toutes les
SDUs appartenant à un support UMTS par rapport à ceux appartenant à d’autres supports.
- La priorité d’allocation et de rétention: spécifie l’importance relative de l’allocation et de la
rétention d’un support UMTS par rapport aux autres.
38
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
-Le descripteur de statistiques sur la source (voix/inconnu) : spécifie les caractéristiques de la
source des SDUs.
Les attributs du support UMTS définis précédemment ainsi que leur pertinence pour chaque
classe de trafic sont résumés au Tableau 4.2. Pour la classe conversationnelle et la classe à flux
continu, malgré que le débit binaire de la source puisse varier, le trafic est supposé être
relativement dépourvu de rafales excessives. De ce fait, il est significatif de garantir un délai de
transfert pour chaque SDU. De plus, pour ces deux classes, l’information de format de SDU est
utilisée dans le cas où le mode RLC (Radio Link Control) transparent est activé, ce qui permet de
réduire les PDUs de leur entête. Pour la classe interactive, la priorité de traitement du trafic
permet de différencier entre plusieurs qualités de service pour les services support de cette classe.
Classe de trafic Trafic
conversationnel
Trafic
à flux continu
Trafic
interactif
Trafic
D’arrière plan
Débit maximal X X X X
Livraison dans le bon ordre X X X X
Taille maximale d’une SDU X X X X
Information de format de SDU X X
Taux résiduel d’erreur sur les bits X X X X
Remise des SDUs erronées X X X X
Délai de transfert X X
Délai binaire garanti X X
Priorité de traitement du trafic X
Priorité d’allocation/rétention X X X X
Tableau 4.2 : Attributs de QoS du service support UMTS
4.2 La QoS dans le réseau IP
À sa naissance, le protocole IP a été conçu pour n’offrir aucune garantie de QoS, du fait
qu’on attendait seulement qu’il donne un service best effort. Quand un lien est congestionné dans
un réseau IP, les paquets qui font déborder les files des routeurs sont souvent rejetés. Comme le
réseau traite les paquets de la même façon, n’importe quel flux peut être affecté par une
congestion. Le service best effort avec sa simplicité et sa gratuité a facilité la croissance
39
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
exponentielle de l’Internet vers un système global planétaire en popularisant des applications tel
que le courrier électronique, la navigation Web et le transfert de fichiers. Toutefois,
contrairement aux applications qui tolèrent une grande variation de délais ou des pertes de
paquets, les nouvelles applications multimédia en récente émergence ont des besoins beaucoup
plus stricts qui ne peuvent pas être satisfaits par ce service basé sur le concept «même service
pour tous». De ce fait, une solution communément utilisée consiste à étendre les potentialités
d’Internet avec des mécanismes de différenciation de services, dans le but d’offrir un niveau de
service plus élevé aux applications qui en ont besoin en acceptant différents accords avec
l’opérateur du réseau à des coûts plus ou moins élevés. Ces considérations ont conduit au
développement rapide par l’IETF de deux standards pour assurer la QoS: le premier étant le
modèle de services intégrés associé au protocole de réservation de ressources (IntServ/RSVP) et
le deuxième le modèle des services différenciés (DiffServ).
4.2.1 Le modèle d’intégration des services IntServ
Le modèle IntServ [8] définit des mécanismes qui contrôlent le niveau de QoS fourni par
le réseau à des applications nécessitant une garantie de service beaucoup plus stricte que celle
fournie par le service best effort. L’architecture IntServ suppose que des mécanismes
d'établissement de services sont utilisés explicitement pour transmettre les informations de QoS
aux routeurs impliqués dans un chemin origine/destination. Ces mécanismes permettent à chaque
flux de demander un niveau de QoS particulier, le protocole de réservation de ressources RSVP
[9] étant le plus utilisé de ces mécanismes. Le RSVP établit et maintient un état logiciel entre les
nœuds constituants le chemin emprunté par les paquets. Cet état logiciel est caractérisé par des
messages périodiques de rafraîchissement envoyés le long du chemin pour maintenir l'état de
réservation. Au niveau technique, la réservation de ressources par flux présente des difficultés
d’implémentation et des limitations de déploiement. Le déploiement à grande échelle de RSVP se
heurte à la difficulté de gérer un grand nombre d’utilisateurs (scalability). Plus il y a d’utilisateurs
de IntServ/RSVP, plus il y a d’états à créer et maintenir pour des destinations différentes à
chaque fois. Le coût introduit par la gestion des états et l’ordonnancement par flux peut entraîner
une réduction considérable de leur performance.
40
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
4.2.2 Le modèle de différenciation des services DiffServ
L'IETF a crée en 1997 le groupe DiffServ (Differentiated Services) qui bénéficie des
travaux de IntServ et tente de dépasser les difficultés rencontrées dans le modèle intserv. Le
modèle DiffServ [7] introduit la notion de l’agrégation des flux en quelques classes offrant des
services spécifiques par agrégat (per Aggregate), il n'offre aucune garantie sur les flux
individuels. Dans ce modèle il n’y a pas de réservation de ressources à travers les noeuds, tel que
IntServ, mais un traitement différencié, appelé PHB (Per Hop Behavior) qui est basé sur la
priorité par classe pour répondre à la QoS demandée. Autre que le best effort, deux services sont
définis: Expédié (Expedited Forwarding) et assuré (Assured Forwarding). L'architecture
générique pour un domaine DiffServ fait la distinction entre le système qui constitue le coeur du
réseau (core) ou routeurs internes du domaine, et les systèmes réalisant l'accès aux réseaux
terminaux (edge) ou routeurs de frontière du domaine. La fonction principale des routeurs
constituant le cœur consistent à acheminer les paquets aussi vite que possible selon la priorité de
la classe du paquet, cette priorité est traduite par l'étiquette du champ DS (DiffServ) de l'en-tête
IP. Les routeurs d'accès se chargent des fonctions de conditionnement, de contrôle d'intégrité et
d'admission des paquets dans le réseau.
41
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Chapitre 5
Intégration des réseaux UMTS /WLAN
5.1 Introduction Le réseau UMTS offre au utilisateurs des services de transmission de la voix et les
données mais avec un débit limité a 2 Mbps, la bande passante offerte aux utilisateurs est
asymétrique selon qu’il y a un «upload » ou un « download », généralement un « download »
est 2 à 3 fois plus rapide qu’un « upload ». Les opérateurs veulent combler ces inconvénients
(notamment la faible limitation de débit) en maximisant les performances tout en réduisant les
coûts.
Le WLAN est un réseau offrant un débit pouvant atteindre 54 Mbps.
La question naturelle qui se pose est : « peut-on intégrer les 2 réseaux WLAN et UMTS de
sorte à exploiter les meilleurs services (les points forts) de chaque réseau.
Plusieurs solutions sont possibles pour intégrer ces deux réseaux [10] [11].
5.2 WLAN 802.11 Le standard IEEE 802.11 fonctionne en mode ad-hoc et en mode infrastructure. Dans
le mode infrastructure, un point d’accès (AP) coordonne les transmissions entre les nœuds
qu’ils lui sont attachés. Un point d’accès génère de façons périodique un « beacon » décrivant
l’identifiant du réseau « ESSID » et l’identifiant de la cellule (adresse MAC du point d’accès)
et d’autre informations.
Dès qu’un EU « Equipment User » est allumé, il envoi une requête d’association au AP dont
il est associé. Lorsque le EU passe à une nouvelle cellule dans le même réseau, en recevant un
« beacon » qui contient l’identifiant de la nouvelle cellule, il envoi une requête de
réassociation au nouveau AP qui contient l’adresse Mac de l’ancien AP, le nouveau AP utilise
cette dernière pour récupérer le contexte d’information de l’ancien AP.
La norme 802.11 défini deux fonctions MAC.
Le PCF (Point Coordination Function) ou le point d’accès gère l’accès au réseau et Le DCF
(Distributed Coordination Function) ou l’accès au réseau est distribué, la technique utilise
dans le DCF est le CSMA/CA
Ce protocole permet au nœud de retransmettre les données.
42
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
5.3 IP dans les réseaux 802.11 WLANPlusieurs points d’accès (AP) peuvent être connectés via un réseau de routage IP pour
construire un réseau IP WLAN comme il est montré sur la figure (5.1).
Le point d’accès (AP) joue le rôle d’interface radio entre un ou plusieurs utilisateurs et le
réseau WLAN, un utilisateur est connecté à un seul routeur d’accès (AR). Lorsqu’un
utilisateur passe d’une cellule à une autre sans changer le (AR), un handover intra-AR est
exécuté, dans ce cas le AR coordonne et contrôle les échanges les deux points d’accès. Un
handover inter-AR est exécuté lorsque la station change le routeur d’accès (RA). Dans ce cas
le nouveau AR agit avec la station pour exécuter un handover IP.
Figure 5.1 : réseau IP WLAN
5.4 Architecture d’intégration : Pour définir l’architecture d’intégration des deux réseaux UMTS et WLAN les points
suivants doivent être abordé :
1. le modèle de qualité de service QoS pour chacun des deux réseaux.
2. comment assuré le routage des données entre les deux réseaux lorsque la gestion de
mobilité est employée dans chaque type de réseau ?
Dans le GPRS les données sont routées via un tunnel établit entre le GGSN et le SGSN
et un autre tunnel entre le SGSN et le RNC, alors que dans le WLAN le protocole IP
Mobile est employé pour la gestion de mobilité.
3. comment choisir le meilleur point d’intégration lorsque plusieurs choix sont
possibles ?
Le WLAN peut être connecté au RNC, SGSN ou GGSN. Chacune de ces trois connexions
a des avantages et des inconvénients.
L’intégration des deux réseaux doit garantir les éléments suivants :
43
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Un utilisateur du réseau WLAN peut utiliser le domaine PS du réseau UMTS pour la
transmission des données sans passer par l’UTRAN et utilisé le domaine CS pour la
transmission de la voix. Il peut établir et maintien les deux connexion simultanément.
Un utilisateur du WLAN peut augmenter les services des données le temps qu’il est
connecté au WLAN et bénéficié de certaines applications qui demande un grand débit
et que l’UMTS ne peut pas les assuré.
L’utilisateur dans le réseau UMTS utilise le sous système du réseau radio RNS UMTS
pour le domaine de commutation de paquet (PS) et le domaine de commutation de
circuit (CS).
L’idée fondamental pour cet architecture est que lorsque l’utilisateur arrive a un
secteur (cellule) ou le WLAN est assuré, la connexion PS (Paquet Switch) via UMTS RNS est
démantelée et rétablie par le réseau WLAN, par contre la connexion au niveau de domaine de
commutation de circuit reste toujours à travers le réseau UMTS. Pour réaliser cette
architecture, il faut avoir un EU (Equipement Usager) qui fonctionne avec les deux réseaux c-
à-d un EU qui à deux interface, un pour l’UMTS et l’autre pour le WLAN et qu’ils peuvent
être activées au même temps.
Figure 5.2 : Architecture d’intégration
Le RNC accomplit des taches spécifiques à la partie radio telle que la conversion des
paquets à des trames et vice versa, contrôle des ressources radio et le contrôle du handover.
WLAN IP Network
AR
AR
BR
BR
SRNS
SGSN
Packet Data Signallling
Packet Data Bearer
Voice (CS)
GGSN
Internet CS
RTC
44
Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Relier le WLAN à RNC exige la révision principale du protocole radio très complexe
implémenté au niveau du RNC par ce que l’interface radio des deux réseaux est totalement
différent.
Le WLAN peut être relié au GGSN qui semble simplifie le passage de l’UMTS vers
WLAN par ce que le GGSN maintien seulement des contextes de session pour les connexions
PS. Mais dans ce cas durant le handover vers UMTS, le SGSN doit recréer l’état de mobilité
et rétablit des contexte PDP avec le GGSN et des contexte RAB (Radio Access Bearer) avec
le RNC, ce sont les des informations que le GGSN n’a pas, par conséquent l’exécution du
handover sera lente.
L’architecture d’intégration présentée sur la figure (5.2) montre un réseau WLAN
connecté à un SGSN via le BR (Broder Routers). Une connexion via le réseau UMTS exige
un échange de signalisation entre EU et le réseau pour établir et contrôlé la liaison. Le EU qui
se trouve dans une cellule WLAN peut être connecté au deux réseau WLAN et UMTS
simultanément à travers les différentes interfaces. La connexion UMTS est utilisée pour le
service de voix. Cette connexion peut être utilisé aussi pour acheminer du trafic de
signalisation du domaine PS.
5.5 Modèle de Terminal :La figure (5.3) montre l’architecture de la pile protocolaire d’un terminal Mobile
équipé de deux interfaces, un pour UMTS et l’autre pour le WLAN pour permettre d’établir
les deux connexions via les deux réseaux simultanément.
Cette architecture suit la conception des modèles des couches internet. Le 802.11 WLAN
contient la couche IEEE 802.2 LLC et 802.11 MAC et l’UMTS implémente les fonctions de
plan de contrôle et le plan usager. Les fonctions implémentées au dessus de IP en UMTS sont
des protocoles d’encapsulation et de transfert du plan usager et des protocoles tel que
GMM/GM pour la gestion de mobilité et SM pour gestion de session et la couche RRC pour
le contrôle des ressources radio.
Le protocole RSVP est un protocole de signalisation de QoS et de réservation de
ressource, et le protocole LMM (Local Mobility Managment) pour la gestion de mobilité.
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
figure 5.3 Modèle du terminal
5.6 Réservation de ressource :Le GPRS est un réseau orienté connexion ou la session PS est établit avant la
communication être le mobile et les nœuds de l’Internet, des connexions SGSN-EU et GGSN-
SGSN sont établit pour chaque session PS.
Le contexte PDP est utilisé pour établir la connexion et réserver les ressources dans le
domaine PS.
Le RAB (Radio Access Bearer) est utilisé pour établir le canal radio et réserver les
ressources radio entre le mobile et le RNC. La figure (5.4) montre l’activation du contexte
PDP.
Le mobile communique avec le SGSN pour initialise l’activation du contexte PDP, le
SGSN active le contexte PDP avec le GGSN et le RAB avec SRNC, il envoi la requête
« create PDP contexte » (CPC) au GGSN , il active RAB et après il envoi une réponse final
au mobile.
Le chemin de communication d’un utilisateur du réseau WLAN reparti en deux, la
première et le réseau GPRS et l’autre est le réseau WLAN . La partie qui se trouve entre le
SGSN et le BR est considérée comme une partie du réseau UMTS-GPRS. Le chemin GPRS
exige un contexte PDP pour toutes les sessions de données établies avec le réseau WLAN.
Deux modes de QoS peuvent être utilisé au niveau des réseaux WLAN, IntServ ou DiffServ.
Comme le contexte PDP, l’IntServ exige qu’une connexion soit établie entre le EU et le BR
(Broder Router) pour garantir la QoS dans le réseau WLAN. Dans la cas ou le réseau WLAN
est basé sur le modèle DiffServ l’établissement d’une connexion ne sera plus exigée.
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Dans le réseau WLAN le protocole « RSVP » peut être utilisé pour la réservation des
ressources, l’EU envois le message RSVP Path au SGSN pour établir une nouvelle session qui
initialise le contexte PDP qui lui correspond (RSVP).
L’EU maintien l’adresse de SGSN dans le contexte de mobilité. Les paramètres de
sessions dans le message RSVP Path contiennent les paramètres qui définissent les services
UMTS.
Comme il est montré dans la figure (5.4) le SGSN négocie l’établissement d’une session avec
le GGSN en utilisant le contexte PDP la réponse est dans le message RSVP Resv pour l’EU.
Les messages RSVP peuvent être interprété et traité par le réseau WLAN pour la gestion de
QoS par le déploiement des routeurs RSVP-aware dans le réseau.
Pour la gestion de QoS en utilisant DiffServ, seulement les routeurs bords (edge
Routers) ont besoin d’être un RSVP-aware.
Si le réseau WLAN utilise le modèle de QoS IntServ, plusieurs routeurs deviennent des
RSVP-aware utilisant RSVP pour réserver les ressources tout au long du chemin entre l’EU et
le BR.
Figure 5.4 : la procédure de réservation des ressources
5.7 La mobilité et le handover Le contexte de mobilité dans GPRS relie aux mouvements des EUs dans le réseau
UMTS est stocké dans le SGSN et dans l’EU lui-même. L’EU et quelques nœuds (routeurs
d’accès AR) dans les réseaux WLAN maintient le contexte de mobilité relie aux mouvements
des EUs dans le WLAN. Pour la gestion de mobilité et de handover, l’EU doit maintenir les
deux contextes « contexte de mobilité GPRS » et « contexte de mobilité WLAN ».
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Dans la figure (5.5), le contexte GPRS MM contient 3 états nommés par les étiquettes
PMM et l’état WMM-connected. Le contexte est maintenu dans l’EU et le SGSN. Lorsque un
EU est attaché au réseau GPRS on dit qu’il est dans l’état PMM-connected. Quand il passe à
l’état de veille il transite vers l’état PMM-idle et il libère les ressources radio.
Lorsque le mobile exécute un handover vers le WLAN on dit qu’il est dans l’état
WMM-connected qui reflet la situation où le mobile est connecté au WLAN.
Le contexte WLAN LMM montré dans la figure (5.5) contient les détails des états
reliés à la mobilité des EUs dans le WLAN. Il contient aussi deux états GPRS-attached et
WLAN-attached. La transition du l’état GPRS-attached à l’état WLAN-attached est le résultat
d’un handover inter-system de l’UMTS vers le WLAN.
Figure 5.5 : l’état de mobilité maintenu par le SGSN et l’EU
5.8 Conclusion :Dans ce chapitre on a présenté une architecture d’intégration des deux réseaux UMTS
et WLAN qui permet de garder une bonne QoS, cette architecture permet au EU de maintenir
une connexion PS pour les données a travers le WLAN et une connexion CS pour la
téléphonie a travers l’UMTS. On a présenté aussi un modèle de terminal avec double
interface, WLAN et UMTS pour permettre d’avoir les deux connexions simultanément ainsi
qu’un modèle intserv pour gérer la qualité de service.
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
Conclusion générale :
On a abordé dans ce travail le sujet de la qualité de service dans le réseau UMTS toute
en passant par la présentation des différents éléments composants un tel réseau ainsi que les
protocoles utilisés dans ce type de réseau.
Ces réseaux UMTS ont été abordés dans plusieurs études ces dernières années,
notamment la qualité de services (QoS). Cependant sa tendance vers un réseau « tout IP » fait
de lui un axe de recherche ouvert à plusieurs études, soit au niveau de la QoS ou au niveau de
la gestion de la mobilité ; l’optimisation des ressources Radio ou même leur intégration avec
d’autres réseaux hétérogènes.
Cette étude nous a permet d’étudier une intégration des deux réseaux UMTS et
WLAN. Une architecture qui permet d’avoir deux connexions via les deux réseaux
simultanément. Une connexion pour la transmission de la voix en temps réel via UMTS et
l’autre pour la transmission des données via le WLAN.
Le réseau WLAN est à la base utilisé pour des services de données best-effort, les
recherches avenir seront orientées vers l’intégration et l’amélioration de la gestion de la
qualité de service dans ces réseaux. Ainsi que l’étude de la gestion de ressources radio.
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Etude de la Qualité de Service dans les réseaux UMTS
RÉFÉRENCES
[1] documentations de 3GPP http://www.3gpp.org/
[2]
Javier Sanchez, Mamadou Thioune “ UMTS”, 2004
[3] Pierre Lescuyer “UMTS les origines l’architecture, la norme” , juin 2002
[4] Harri Holma & Antti Tosala “ les réseaux mobiles de troisième génération”, 2001
[5] Rani Makké “Qualité de service et Performances des protocoles de transport dans
l'UTRAN“ Thèse ENST Paris, 2003
[6] “The specification TS 23.107 v.3.0.0 released by 3GPP specifies the UMTS QoS concept
and architecture” 2002
[7] S. Black, RFC 2475,"An Architecture for Differentiated Service", 1998.
[8] R. Braden, D. Clark, S. Shenker, ″RFC1633: Integrated Services in the Internet
Architecture: an Overview″, June 1994.
[9] J. Wroclawski, ″The Use of RSVP with IETF Integrated Services″, 1997
[10] M. Jaseemuddin, “An Architecture for Integrating UMTS and WLAN Networks”, proceeding in the 8th IEEE ISSC, 2003.
[11] Shiao-Li Tsao and Chia-Ching Lin “Design and evaluation of UMTS-WLAN interworking
strategies” IEEE, 2002
[12] Vijay K. Varma, Sudha Ramesh, K. Daniel Wong, Jeffrey A. Friedhoffer “Mobility
Management in Integrated UMTS/WLAN Networks”
[13] Site Web de l’IETF : http://www.ietf.org
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