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RAPPORT De
Projet de Fin dtudes
Prsent en vue dobtention de Mastre Professionnelle en Rseaux et Tlcommunication
labore par :
Moussa Meriem
Encadr par : Jury :
Mr. Haj Ferjani Nizar (TT) Mr. Cherif Adnen
Mr. Barkouti Wahid(FST) Mr. Lakhthiri Kamal
Socit daccueil : Tunisie Tlcom
Anne Universitaire : 2012/2013
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Ddicaces
A mon pre
Sans ton soutien je ne serais rien devenue.
A ma mre
Sans ta tendresse et ton affection je ne pourrais arriver
jusquau bout.
A mes surs et mes frres
A tous ceux, qui me sont chers
A tous ceux, qui ont cru en moi
A tous ceux, qui mont fait confiance
A tous ceux, qui mont motiv
A tous ceux, que jaime
A tous ceux, qui maiment
Merci infiniment !
Moussa Meriem
Remerciements
Je saisi cette occasion pour exprimer mes sentiments les plus sincres tous les
personnels de la Tunisie Tlcom TT: cadres, ingnieurs et techniciens pour leur
collaboration, leur chaleureux accueil et leur soutien continue durant toute la
priode de stage.
Je tiens remercier en particulier Mr. Nizar Haj Ferjani pour son soutien
technique qui ma t dune aide prcieuse dans laboutissement de mon projet.
Je tiens aussi exprimer toute ma reconnaissance et gratitude la Facult des
Sciences de Tunis FST pour sa disponibilit, tout particulirement Mr.
Barkouti Wahid pour le temps important quil mait consacre durant toute la
priode de stage pour ses conseils et disponibilit ainsi que ses remarques
pertinentes et suggestions constructives.
Jaimerai par ailleurs souligner la contribution importante de mes enseignants,
les responsables de la formation professionnelle et les personnels de la FST qui
nont pas hsit de consacrer un grand part de leurs prcieux temps afin de
russir ma formation et dvelopper le niveau et mes comptences.
Je remercie aussi les membres du jury qui valuent mon travail.
Merci daccepter mon modeste travail et dy voir la relle expression de
gratitude envers vous.
Sommaire
Introduction gnrale ...................................................................................... 1
Chapitre 1 : Contexte et cadre du projet ........................................................... 4
Introduction ................................................................................................ 4
I. Prsentation de lentreprise daccueil...................................................... 4
1. Historique de cration de Tunisie Telecom .......................................... 4
2. Activit de Tunisie Tlcom ............................................................... 6
3. Stratgie de Tunisie Tlcom .............................................................. 7
II. tude de lexistant ................................................................................. 8
1. Description et critique de lexistant ..................................................... 8
2. Solution propos................................................................................. 9
Conclusion ................................................................................................ 10
Chapitre 2 : tat de lart............................................................................... 11
Introduction .............................................................................................. 11
I. Gnralit sur les gnrations des rseaux mobiles ................................ 11
II. Prsentation et architecture de la 4G / LTE ........................................... 14
1. Prsentation du LTE ............................................................................ 15
2. Les caractristiques du LTE ............................................................. 16
3. Architecture du rseau LTE .............................................................. 18
A. Principe de fonctionnement des entits dun systme LTE.................. 18
B. Caractristiques du rseau cur SAE ................................................ 25
4. tude de linterface radio .................................................................. 27
A. Mcanismes de propagation .............................................................. 28
B. Interfrence, qualit de canal et dbit................................................. 31
C. Les modes de duplexage ................................................................... 31
D. Larchitecture de linterface radio (Plan usager et plan de contrle) .... 33
E. Traitements dmission et rception .................................................. 35
5. Techniques d'accs multiples OFDMA ......................................... 35
6. Techniques d'antennes multiples ....................................................... 38
Conclusion ................................................................................................ 39
Chapitre3 : Dimensionnement du rseau LTE ................................................ 40
Introduction .............................................................................................. 40
I. Dimensionnement................................................................................ 40
1. Dimensionnement dun rseau radio .................................................. 40
2. Dimensionnement du rseau sans fil cellulaire ................................... 42
a. Dimensionnement d'accs au rseau LTE .......................................... 45
b. Entres de dimensionnement LTE ..................................................... 45
c. Sorties de dimensionnement LTE ...................................................... 47
3. Processus de dimensionnement LTE.................................................. 47
II. Planification de Couverture et bilan de liaison (RLB)............................ 50
1. Bilan de liaison (Radio Link Budget)................................................... 50
1.1 Puissance transmise ....................................................................... 54
1.2 Sensibilit de rception .................................................................. 55
1.3 SINR requis................................................................................... 56
1.4 Affaiblissement maximum tolrable ............................................... 56
2. Dimensionnement des interfaces du rseau LTE ................................ 57
3. Modles utiliss................................................................................ 58
A. Modle Okumura-Hata : ................................................................... 59
B. Modle de COST231-Hata ................................................................ 60
C. Modle COST231-Walfisch-Ikegami ................................................ 61
D. Modle dErceg ................................................................................ 64
4. Dtermination du port dune cellule ................................................. 66
a. Nombre de sites de couverture : ....................................................... 67
Conclusion : .............................................................................................. 68
Chapitre 4 : Conception et Ralisation dun outil de planification Radio pour
rseau 4G ..................................................................................................... 69
Introduction .............................................................................................. 69
Partie 1 : Conception ................................................................................. 69
I. Modlisation de loutil ......................................................................... 69
1. Diagramme de cas dutilisation ......................................................... 69
II. Technologies utiliss ........................................................................ 71
1. Le Framework .NET ......................................................................... 71
2. Visual studio 2008 ............................................................................ 72
3. Le langage Visual Basic .Net ............................................................ 73
4. ADO.NET ........................................................................................ 73
Partie 2 : Ralisation et tude de cas ........................................................... 74
I. Ralisation .......................................................................................... 74
1. Menu daccueil................................................................................. 74
2. Bilan de liaison................................................................................. 75
3. Menues de choix des modles .............................................................. 76
II. tude de cas Tunis .............................................................................. 81
1. Map de la zone ................................................................................. 81
2. Bilan de liaison................................................................................. 82
3. tude de la zone pour les diffrents modles ..................................... 83
4. Configuration suggr pour Tunisie Tlcom pour la phase zro du
rseau 4G /LTE et recommandation ........................................................ 87
5. tude comparative ..88
Conclusion : .............................................................................................. 89
Conclusion gnrale ..................................................................................... 90
Liste des figures
Figure 1-1: Types de relves ......................................................................... 13
Figure 1-2: Architecture EPS ........................................................................ 19
Figure 1-3: Architecture E-UTRAN .............................................................. 20
Figure 1-4: interfaces radio ........................................................................... 28
Figure 1-5: effet de lenvironnement sur laffaiblissement de puissance de signal
reue ............................................................................................................ 30
Figure 1-6: Rpartition des voies montante et descendante en temps et frquence
pour les Modes de duplexage TDD et FDD ................................................... 33
Figure 1-7: Piles protocolaires des plans usager et de contrle sur linterface
radio ............................................................................................................ 34
Figure 1-8: Les grandes fonctions de la couche physique ............................... 35
Figure 1-9: Systme numrique de transmission multi-porteuse OFDM
application ................................................................................................... 36
Figure 1-10: Reprsentation dun signal OFDM............................................. 37
Figure 1-11: Transforme de Fourier Rapide Inverse .................................... 38
Figure 2-1: Processus de dimensionnement ................................................... 41
Figure 2-2: Processus de planification gnrale du rseau cellulaire sans fil .... 42
Figure 2-3: Interface du rseau LTE .............................................................. 58
Figure 2-4: COST231-WI model ................................................................... 64
Figure 2-5: Trois diffrents types de sites (omnidirectionnelle, tri-sectorielle bi-
secteur) .................................................................. Erreur ! Signet non dfini.
Figure 3-1: Diagramme de cas dutilisation pour le dimensionnement de
couverture .................................................................................................... 70
Figure 3-2: Composants du Framework .NET ................................................ 72
Figure 3-3: Menu daccueil de l'application ................................................. 74
Figure 3-4: Message d'erreur ......................................................................... 75
Figure 3-5: tude de la zone Tunis ................................................................ 81
Liste des tables,
Tableau 1: Bilan de liaison montant .............................................................. 53
Tableau 2: Bilan de liaison descendant .......................................................... 53
Tableau 3: valeurs des paramtres en fonction du type de terrain .................... 65
Tableau 4: Modle okumura hata .................................................................. 84
Tableau 5: Modle Cost231 Hata .................................................................. 85
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 1
Introduction gnrale
Les tlcommunications font partie des technologies qui ont rvolutionn notre
mode de vie au vingtime sicle. Du tlgraphe lInternet, de la tlphonie
sans fil au tlphone cellulaire, les progrs tablis en la matire sont
spectaculaires. Les informations transmises taient tout dabord codes en
morse, puis des techniques de modulation et de codages analogiques ont permis
de transmettre du son, puis des images. Ensuite la venue des techniques
numriques a considrablement augment le dbit et la qualit des informations
transmettre dun point un autre.
Avec l'arrive des technologies 3G, les rseaux de tlcommunications ont
connu une grande expansion. Ces rseaux ont permis l' intgration de nouveaux
services et un dbit adquat, permettant ainsi aux oprateurs de rpondre la
demande croissante des utilisateurs.
Cette rapide volution a port les oprateurs adapter leurs mthodes de
planification aux nouvelles technologies qui, augmentent la complexit au
niveau du rseau. Cette complexit devient plus importante quand ces rseaux
regroupent plusieurs technologies d'accs diffrents en un rseau htrogne,
comme dans le cas des rseaux mobiles de prochaine gnration ou rseaux 4G.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 2
La 4G, qui succde la 3G, est la premire technologie avoir t
spcifiquement dveloppe pour la data , l'Internet mobile. Selon les
prvisions, l'utilisation des donnes mobiles devrait crotre au rythme d'environ
80% au cours des 5 prochaines annes. Jusque-l, les rseaux taient construits
pour transporter de la voix. Avec la 4G, la data est vritablement p lace au cur
du dispositif. Elle permet une vitesse de chargement sept fois plus rapide que la
3G, et un dlai de latence divis par cinq. Jusque-l, le saut tait quantitatif
(avec l'augmentation du nombre de mgaoctets); dsormais, le bouleversement
sera qualitatif et ouvrira le champ de nouvelles d'applications comme la vido
ou la visioconfrence.
La planification fait alors intervenir de nouveaux dfis tels que : l'augmentation
considrable des demandes de services, la compatibilit avec les rseaux actuels,
la gestion de la mobilit intercellulaire des utilisateurs et l'offre d'une qualit de
services les plus flexibles. Ainsi, pour crer un rseau flexible aux ajouts et aux
retraits d'quipements, une bonne mthode de planification s'impose. C'est dans
ce contexte que se situe ce projet de fin dtude, qui vise faire la planification
d'un rseau radio de 4G /LTE.
Lobjectif de notre projet est de dployer une solution de planification dun
rseau radio 4G bas sur la technologie OFDMA. Tunisie Telecom nous a
chargs de dvelopper cette solution de planification sur un rseau radio 4G en
utilisant le processus de dimensionnement de rseau 3GPP / LTE. Ce rseau
devrait avoir en particulier les caractristiques suivantes :
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 3
Une bande passante leve
Une faible latence
Une qualit de service (QoS)
Une conomie d'nergie
Ce travail comporte quatre chapitres. Nous prsentons dans un premier chapitre
lentreprise daccueil ainsi que ltude de lexistant. Dans le deuxime chapitre
nous exposons une tude sur la norme 4G / LTE, la planification dun rseau
radio 4G et lOFDMA. Le troisime chapitre sera consacr ltude de
dimensionnement du rseau LTE. Ensuite nous dcrivons le droulement de
lapplication de planification de rseau radio 4G/LTE.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 4
Chapitre 1 : Contexte et cadre du projet
Introduction
En tlcommunications, la 4me
gnration 4G est le standard pour la tlphonie
mobile. Elle est le successeur de la 2G et de la 3G. Elle permet le trs haut
dbit mobile , soit des transmissions de donnes des dbits thoriques
suprieurs 100 Mb/s, voire suprieurs 1 Gb/s (dbit minimum dfini par
l'UIT pour les normes IMT-Advanced). Les dbits sont en pratique de l'ordre de
quelques dizaines de Mb/s, suivant le nombre d'utilisateurs puisque la bande
passante est partage entre les terminaux actifs des utilisateurs prsents dans une
mme cellule radio.
Notre projet de fin dtude entre dans ce cadre. On se propose de dfinir une
solution rpondant ce besoin. Dans ce premier chapitre nous commenons par
prsenter lentreprise Tunisie tlcom dans laquelle jai effectu mon stage puis
ltude de lexistant.
I. Prsentation de lentreprise daccueil
1. Historique de cration de Tunisie Telecom
Tunisie Telecom, oprateur historique des tlcommunications en Tunisie, est
issu de loffice tunisien des postes et des tlgraphes, administr directement
par le ministre charg des tlcommunications jusquen 1995.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 5
Les activits des postes et des tlcommunications ont t dissocies par une loi
numro 95-36 en date 17 avril 1995, laquelle a cre loffice national des
tlcommunications sous la formes dtablissement public caractre
industrielle et commercial dot de la personnalit civile et de lautonomie
financire. partir de 1995 et jusquen 2004, date de la transformation de
loffice national des Tlcommunications en socit anonyme par la loi 2004-30
du 5 avril 2004, loffice national des tlcom avait une mission de service public
et bnficiait de certaines prorogatives rservs ltat.
La loi 2004-30 du 5 avril 2004 ayant conduit la transformation de loffice
national des tlcommunications en socit anonyme de droit tunisien dnomm
socit National des tlcommunications identifie sous le nom commercial
Tunisie Tlcom prcise que Tunisie tlcom est soumise ,en tant
quentreprise publique, la lgislation et rglementation applicables aux
entreprises public ,(notamment la loi numro 89-9 du 1er fvrier 1989 relative
aux participations ,entreprises et tablissements public ) et la lgislation
commerciale(le code des socits commerciales ).
Tunisie Tlcom a t fix par la loi numro 2004-30 en date du 5 avril 2004
1.400.000.000 Dinars constitu par un apport en nature gale la valeur de
lensemble du patrimoine apport par ltat loffice national des
tlcommunications en application de la loi numro 95-36 en date du 17 avril
1995 et un apport en numraire .
En 2006, dans le cadre de la libration du secteur, Tunisie Telecom a fait lobjet
dune privatisation partielle avec lentre dans son capital a hauteur de 35% du
consortium form par DIG (Duba investment Group) et tlcom, consortium
aujourdhui nomm EIT (Emirates International Tlcommunications (Tunisia)
FZ-LLC).
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 6
2. Activit de Tunisie Tlcom
Depuis sa cration, Tunisie tlcom uvr consolider linfrastructure des
tlcommunications en Tunisie, maintenir et amliorer le taux de couverture,
de son rseau fixe et de son rseau mobile.
Jusquen mai 2002, en sa qualit doperateur de rfrence, Tunisie tlcom a t
lunique oprateur de services des tlcommunications prsent en Tunisie.
Malgr la libration du secteur, Tunisie tlcom a russi maintenir une base
clientle solide, tant sur le march du grand public que sur le segment entreprise.
Aujourdhui, Tunisie tlcom, oprateur historique, est leader sur le march des
tlcommunications en Tunisie du faite de sa prsence sur les segments du fixe,
du mobile et de linternet. Il sadresse aussi bien au grand public quaux
entreprises et operateurs tiers.
Tunisie Tlcom est aujourdhui organis autour de deux ples dactivit :
Le ple dtail regroupe les services de tlphones mobiles fixes et
internet (destin aux au grand public et aux entreprises) et les services
data ou de transmission de donns (destins exclusivement aux
entreprises). Tunisie tlcom est aujourdhui un acteur majeur sur le
march de la tlphonie mobile (avec une part de march des abonns
actifs 42,6% au 30% septembre 2010) et bnfice dune situation de
leadership incontest sur les marchs de la tlphonie fixe, de linternet et
de la transmission de donns. Le nombre de client du ple dtail est en
constante augmentation depuis 31 dcembre 2007.
Le ple oprateurs et international regroupe les services
dinterconnexion national, de terminaison et de transit et les services de
roaming in.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 7
Tunisie Telecom est ainsi loprateur incontournable en Tunisie, proposant aux
oprateurs nationaux et internationaux des services de capacit et
dacheminement de trafic entrant et sortant grande chelle. Le chiffre daffaire
de ce ple est en constante augmentation.
Tunisie Tlcom est actuellement le seul oprateur en Tunisie proposer
lensemble de ces services.
Par ailleurs, Tunisie Tlcom a acquis en septembre 2010 en licence 3G et
compte proposer partir de 2011 des offres 3G mobile .Eu gard la diversit
de ses offres ,fixes ,mobiles et prochainement de tlphonie mobile de 3G, la
richesse de ses comptences et ses ressources humaines ,Tunisie Tlcom jouit
dun positionnement important sur le march tunisien et figure dans le
classement des dix premires entreprises tunisiennes.
3. Stratgie de Tunisie Tlcom
La stratgie de Tunisie tlcom sarticule ainsi autour des principales
orientations suivantes :
Favoriser la croissance du march mobile par une stratgie dapproche
commerciale segmente visant stimuler les usages nouveaux et existant
des services de tlcommunications mobiles ;
Dynamiser lusage de la tlphonie fixe et participer au dveloppement
croissant des secteurs des services de donns aux entreprises ;
Rester le principal fer de lance du dveloppement de linternet en
Tunisie ;
Capitaliser sur ses marques et faire Tunisie Tlcom une rfrence en
matire dengagement qualit de service clients en Tunisie.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 8
Continuer dinvestir dans son cur de rseau afin de renforcer laccs au
trs haut dbit fixe et mobile.
Renforcer sa position de partenaire de rfrence pour les oprateurs
nationaux et internationaux et devenir un point de passage incontournable
pour les services internationaux.
II. tude de lexistant
1. Description et critique de lexistant
Le dveloppement rapide de la microlectronique et des capacits de
miniaturisation permettent aujourdhui la mise en uvre de techniques
complexes dans des appareils de taille rduite. Cependant laugmentation des
besoins en dbit se heurte la nature des canaux eux-mmes. En effet, dans des
applications telles que la tldiffusion grande chelle ou un rseau
informatique radio lintrieur dun btiment, le canal est de type multi trajet.
Le signal est rflchi en plusieurs endroits, et des chos apparaissent et crent
des perturbations dont linfluence augmente avec le dbit de transmission. La
technique de modulation multi porteuse (OFDMA) est prsente comme une
solution pour parer ce problme.
Ainsi, avec la rsolution de ce problme, la manire de distribuer et daccder
linformation a fondamentalement chang : il est donc maintenant possible
denvisager un rseau daccs radio large bande.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 9
2. Solution propos
Toutefois, un des obstacles majeurs dans la conception de ces rseaux rside
dans la prise en compte des diverses applications et protocoles dInternet. En
effet, le standard TCP/IP constitue le rseau le plus tendu au monde, par
consquent son fonctionnement devrait non seulement tre facilit sur ces
nouveaux rseaux mais surtout donner le sentiment aux utilisateurs davoir une
qualit de service quivalente celle quils ont sur les rseaux cbls large
bande. En particulier ce rseau devrait avoir les caractristiques suivantes :
bande passante leve : un tel rseau devrait fournir un lien fiable avec
une bande passante leve qui pourra tre partage par de multiples
utilisateurs. De ce fait, une politique de contrle qui permettra aux
ressources d'tre commutes efficacement entre les mobiles sera
ncessaire.
faible latence : en plus de la bande passante leve, les latences du lien
devraient tre faibles. Quand les utilisateurs obtiennent l'accs aux
ressources, celles-ci devraient pouvoir supporter des taux de burst levs
et traiter les paquets avec un dlai minimal. Ainsi, des mcanismes pour
raliser la fiabilit de lien, tels que les demandes automatiques de
retransmission (ARQ : automatic repeat requests), devraient tre tablis
pour que ces dlais soient rduits au minimum.
qualit de service (QoS) : Les communications sans fil sont toujours
synonymes de contraintes de ressource : peu de ressources pour beaucoup
dutilisateurs. Aussi, la gestion de la qualit de service permettra de
fournir les moyens ncessaires pour partager efficacement ces ressources
limites.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 10
conomie d'nergie : Les nuds mobiles devraient tre capables de
raliser des conomies d'nergie et cela du fait de leur mobilit. Des
mcanismes devraient exister pour commuter sans coupure des modes de
transmission de donnes en mode d'conomie d'nergie tout en
maintenant les latences.
Le rseau daccs radio large bande, OFDMA, est aujourdhui prsent comme
la solution qui respecte tous ces critres. Aussi, le prsent projet de fin dtudes
se propose dtudier la planification dun rseau radio bas sur cette technologie
en utilisant le processus de dimensionnement de rseau 3GPP / LTE.
Conclusion
Nous venons de mettre notre travail dans son cadre. Nous passons dans ce qui
suit une tude gnrale sur la planification dun rseau radio bas sur OFDMA
en utilisant le processus de dimensionnement de rseau 3GPP / LTE.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 11
Chapitre 2 : tat de lart
Introduction
La planification d'un rseau mobile consiste dterminer l'ensemble des
composantes matrielles et logicielles de ces systmes, les positionner, les
interconnecter et les utiliser de faon optimale, en respectant, entre autres, une
srie de contraintes de qualit de service. Ce processus qui peut tre la fois
long et couteux a lieu avant la mise en opration du rseau.
Ce chapitre d'introduction dfinit d'abord les concepts de base des rseaux
mobiles. Ensuite, les lments de la problmatique y seront prsents, suivi des
objectifs de la recherche. Ce chapitre se termine par l'organisation de la suite du
projet fin dtude.
I. Gnralit sur les gnrations des rseaux mobiles
Un rseau mobile est un rseau de communication compose de cellules,
gnralement considres de forme hexagonale. Ces cellules sont toutes
juxtaposes l'une l'autre afin d'assurer une meilleure couverture de la zone
gographique considre. Ces cellules peuvent tre de tailles variables allant des
pico cellules aux cellules parapluie. En se basant sur cette rpartition cellulaire,
les rseaux mobiles oprent en mode infrastructure, o tous les changes
transitent par un point d'accs, la station de base, desservant chacune une cellule
sur une couverture sans fil donne. Plusieurs gnrations de rseaux mobiles se
sont dfiles travers le temps. Ce sont la 1G avec un mode de transmission
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 12
analogique, la 2G qui marqua le passage l're numrique, la 3G qui permet
d'intgrer des services de voix et de donnes, et de nos jours, les rseaux de
prochaine gnration.
Un Rseau Mobile de Prochaine Gnration (RMPG) est un rseau permettant
l' intgration flexible et efficace des diffrentes technologies d'accs mobiles
existantes, et facilitant leur volution ainsi que leur intgration avec de nouvelles
et futures technologies d'accs. Dans ces rseaux, les stations de base sont de
type multi-mode parce qu'elles intgrent de multiples interfaces radio leur
permettant de communiquer avec les diffrents rseaux mobiles htrognes
intgrant le RMPG. Les RMPG concident de prs avec la 4me gnration de
rseaux mobiles. Cette gnration comporte des quipements pouvant permettre
aux oprateurs de rationaliser leurs cots. Dans la suite de ce document, le terme
4G sera utilise pour designer les RMPG.
Lorsqu'un utilisateur se dplace l'intrieur du rseau, l'UE (User Equipment) se
raccorde une station de base en fonction de la puissance de son signal. Quand
cette puissance atteint un seuil minimal, des oprations sont effectues pour
relayer la communication par une nouvelle cellule. Un tel mcanisme est connu
sous le nom de relve. La relve permet ainsi un utilisateur en cours d'appel de
maintenir sa connexion active et une qualit de communication suffisante durant
ses dplacements travers les diffrentes cellules du rseau. Les rseaux 4G
comportent deux types de relves : une relve horizontale ou intra-rseau, et une
relve verticale ou inter-rseaux.
La relve horizontale s'effectue entre cellules de mme type de technologie
d'accs d'un rseau mobile homogne. Suivant que ces cellules sont desservies
ou non par un mme commutateur, la relve horizontale est dite simple ou
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 13
complexe. Sur la figure 1.1, l'UE dans son parcours passe de la cellule C9 la
cellule C10, toutes deux relies au commutateur Com3. Dans ce cas, la relve
est dite simple et n'entrane que la mise jour des paramtres de localisation du
UE aux stations de base B9 a B10. Quand l'UE communique avec les stations de
base B5 de la cellule C5 et B8 de la cellule C8 desservies respectivement par les
commutateurs Com2 et Com4, la relve s'effectue avec changements de
commutateurs et est dite complexe. Suite cette relve, Com2 transmet le profil
de l'utilisateur ainsi que les informations concernant son nouvel emplacement au
commutateur Com4. Ces informations seront ensuite enregistres dans les bases
de donnes prvues cet effet.
Figure 1-2-1: Types de relves
Une relve verticale fait intervenir des cellules appartenant des rseaux d'accs
de technologies diffrentes tels que l'UMTS (Universal Mobile
Telecommunications System), le WiMAX (Worldwide Interoperability for
Microwave Access), la LTE (Long Term Evolution), le GSM (Global System
for Mobile Communication) et le Wi-Fi (Wireless Fidelity). Ainsi, quand l'UE,
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 14
dans son parcours, arrive la frontire de sa cellule, le mcanisme de relve est
dclench par la BS (Base Station) qui contrle cette cellule. Si la cellule cible
partage le mme commutateur d'interconnexion que la cellule courante, la relve
verticale est dite simple et entrane une mise jour de la position du UE, un
quilibrage du trafic, et l'allocation ou non de nouveaux canaux. Dans le cas
contraire, la relve verticale est considre comme complexe et les oprations
prcites s'excutent par l' intermdiaire de plusieurs commutateurs, ce qui rend
cette relve encore plus couteuse.
II. Prsentation et architecture de la 4G / LTE
Aprs la prsentation des diffrentes gnrations des rseaux mobiles et les
innovations quelles ont apports, on remarque que lUMTS a connu plusieurs
promotions en passant de release 99 au release 6, dont lobjectif majeur est
doptimiser les deux liens (UL et DL) et la mise en faveur dun dbit de plus en
plus important. Cest ainsi quon parle maintenant dune prochaine volution de
lUMTS (Figure 1.2), dnomme LTE, qui est souvent considre comme 3.9G
ou super 3G et qui prconise damliorer la comptitivit long terme de
lUMTS.
Figure 1-2: Les diffrents releases de lUMTS
WCDMA HSDPA HSUPA HSPA Evolution
R99 R4 R5 R6 R7 R8
LTE
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 15
1. Prsentation du LTE
3GPP a commenc travailler sur l'volution des systmes mobiles 3G en
Novembre 2004, Loccasion a t le Works Shop RAN Evolution Toronto,
cest un atelier Canada, il tait ouvert tous les organisations intresses,
cela a conduit la participation De plus de 40 contributions de tous les domaines
de l'activit Mobile. Les oprateurs concerns, les fabricants et les instituts de
recherche donnent leurs points de vue sur l'volution dUniversal Terrestrial
Rseau dAccs Network (UTRAN) .Un ensemble d'exigences de haut niveau a
t identifi dans le travail pour amliorer encore le service
dapprovisionnement et de rduire les cots pour l'utilisateur et l'oprateur. Ces
principaux objectifs de dveloppement LTE peuvent tre noncs comme suit :
Atteindre des dbits pic de 100 Mb/s en DL et de 50 Mb/s en UL ;
Amliorer lefficacit spectrale (3 4 fois la Release 6 en DL, 2 3 fois en
UL) ;
Fournir une bande passante modulable (1.25, 2.5, 5, 10, 15, 20 MHz) ;
Rendre flexible lusage des bandes de frquences ;
Tolrer la mobilit entre les diffrents rseaux daccs (2G, 3G,
Wimax,) ;
Simplifier larchitecture du rseau existant ;
Garantir la compatibilit avec les Releases 3GPP prcdents ;
Offrir une gamme tendue de services avec des cots raisonnables ;
Augmenter le dbit appropri aux applications de type MBMS
(Multimedia Broadcast Multicast Services) comme le mobile TV ;
Tenir compte du pouvoir et de la consommation du terminal de lusager.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 16
2. Les caractristiques du LTE
Dbit sur linterface radio :
Linterface radio E-UTRAN doit pouvoir supporter un dbit maximum
descendant instantan (du rseau au terminal) de 100 Mbit/s toute en considrant
une allocation de bande de frquence de 20 MHz pour le sens descendant, et un
dbit maximum montant instantan (du terminal au rseau)de 50 Mbit/s en
considrant aussi une allocation de bande de frquence de 20 MHz. Les
Technologies utilises sont OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple
Access) pour le Sens descendant et SC-FDMA (Single Carrier - Frequency
Division Multiple Access) pour le Sens montant. Cela correspond une
efficacit du spectre de 5 bit/s/Hz pour le sens Descendant, et 2,5 bit/s/Hz pour
le sens montant. Avec la LTE, il est Possible doprer avec une bande de taille
diffrente avec les possibilits suivantes : 1.25, 2.5, 5, 10, 15 et 20MHz, pour les
sens descendant et montant. Lintention est de permettre Un dploiement
flexible en fonction des besoins des oprateurs et des services quils souhaitent
proposer.
Connexion permanente:
Mme si la connexion est permanente au niveau du rseau, il est ncessaire
pour le terminal de passer de ltat IDLE ltat ACTIF lorsquil sagira
denvoyer ou recevoir du trafic. Ce changement dtat sopre en moins de 100
ms. Le rseau pourra recevoir le trafic de tout terminal rattach puisque ce
dernier dispose dune adresse IP, mettre en mmoire ce trafic, raliser
lopration de paging afin de localiser le terminal et lui demander de rserver
des ressources afin de pouvoir lui relayer son trafic.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 17
Dlai pour la transmission de donnes :
Le dlai de transmission est Moins de 5 ms entre lUE et lAccess Gateway, ceci
dans une situation de non-charge o un seul terminal est ACTIF sur linterface
radio. La Valeur moyenne du dlai devrait avoisiner les 25 ms en situation de
charge moyenne de linterface radio. Ceci permet de supporter les services
temps rel IP nativement, comme la voix sur IP et le streaming sur IP.
Mobilit :
La mobilit est assure des vitesses comprises entre 120 et 350 km/h. Le
handover pourra seffectuer dans des conditions o lusager se dplace grande
vitesse.
Coexistence et Interfonctionnement avec la 3G :
Le handover entre E-UTRAN (LTE) et UTRAN (3G) doit tre ralis en moins
de 300 ms pour les services temps-rel et 500 ms pour les services non temps-
rel. Il est clair quau dbut du dploiement de la LTE peu de zones seront
couvertes. Il sagira pour loprateur de sassurer que le handover entre LTE et
la 2G/3G est toujours possible.
Flexibilit dans lusage de la bande :
Comme indiqu prcdemment E-UTRAN doit pouvoir oprer dans des
allocations de bande de frquence de diffrentes tailles incluant 1.25, 2.5, 5, 10,
15 et 20MHz.
Support du multicast :
Notamment pour les applications multimdia telles que la tlvision en
broadcast.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 18
Couverture de cellule importante dans les zones urbaines et rurales :
Comme la LTE pourra oprer sur des bandes de frquences diverses et
notamment basses comme celle des 700 MHz il sera possible de considrer des
cellules qui pourront couvrir un large diamtre.
3. Architecture du rseau LTE
A. Principe de fonctionnement des entits dun systme LTE
En passant dun release un autre de lUMTS, les services se multiplient et
deviennent gourmandes en capacit et en ressources, Ceci ncessite alors
loptimisation de linterface radio pour simplifier linterconnexion des sous
systmes, augmenter lefficacit du rseau ainsi que diminuer le cot de son
installation.
Par ailleurs, le systme LTE a essay de promouvoir larchitecture du rseau
existant de lUMTS en proposant beaucoup damliorations.
LEPS (Evolved Packet System) reprsente lensemble du rseau savoir LTE
et SAE (voir figure1.3).
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 19
Figure 1-3: Architecture EPS
Le rseau EPS est constitu par les entits suivantes :
ENodeB
Mobility Management Entity (MME)
Serving Gateway
Packet Data Network Gateway (PDN GW)
Home Subscriber Server (HSS)
Policy and Charging Rules Function (PCRF)
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 20
Figure 1-4: Architecture E-UTRAN
Entit eNodeB
LeNodeB est responsable de lmission et de rception radio avec lUE. A la
diffrence de lUTRAN 3G o sont prsents les entits Node B et RNC,
larchitecture E-UTRAN ne prsente que des ENodeB. Les fonctions supportes
par le RNC ont t rparties entre leNodeB et les entits du rseau cur
MME/Serving GW. LeNodeB dispose dune interface S1 avec le rseau cur.
Linterface S1 consiste en S1-C (S1-Contrle) entre leNodeB et le MME et S1-
U (S1-Usager) entre leNodeB et le Serving GW. Une nouvelle interface X2 a
t dfinie entre eNodeBs adjacents. Son rle est de minimiser la perte de
paquets lors de la mobilit de lusager en mode ACTIF (handover). Lorsque
lusager se dplace en mode ACTIF dun eNodeB un autre eNodeB, de
nouvelles ressources sont alloues sur le nouvel eNodeB pour lUE ; or le rseau
continu transfrer les paquets entrants vers lancien eNodeB tant que le nouvel
eNodeB na pas inform le rseau quil sagit de lui relayer les paquets entrants
pour cet UE. Pendant ce temps lancien eNodeB relaie les paquets entrants sur
linterface X2 au nouvel eNodeB qui les remet lUE.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 21
La figure 1.4 dcrit larchitecture E-UTRAN avec ses eNodeB et les interfaces
X2 (entre les eNodeB) et S1 (entre eNodeB et entits du rseau cur
MME/Serving GW).
Entit MME (Mobility Management Entity)
Les fonctions de lentit MME incluent:
Signalisation EMM et ESM avec lUE. Les terminaux LTE disposent
des protocoles EMM (EPS Mobility Management) et ESM (EPS
Session Management) qui leur permettent de grer leur mobilit
(attachement, dtachement, mise jour de localisation) et leur session
(tablissement/libration de session de donnes) respectivement. Ces
Protocoles sont changs entre lUE et le MME.
Authentification. Le MME est responsable de lauthentification des
UEs partir des informations recueillies du HSS.
Gestion de la liste de Tracking Area. LUE est informe des zones de
localisation prises en charge par le MME, appeles Tracking Area.
LUE met jour sa localisation lorsquil se retrouve dans une Tracking
Area qui nest pas prise en charge par son MME.
Slection du Serving GW et du PDN GW. Cest au MME de
slectionner le Serving GW et le PDN GW qui serviront mettre en
uvre le Default Bearer au moment du rattachement de lUE au
rseau.
Slection de MME lors du handover avec changement de MME.
Lorsque lusager est dans ltat ACTIF et quil se dplace dune zone
prise en charge par un MME une autre zone qui est sous le contrle
dun autre MME, alors il est ncessaire que le handover implique
lancien et le nouveau MME.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 22
Slection du SGSN lors du handover avec les rseaux daccs 2G et
3G. Si lusager se dplace dune zone LTE une zone 2G/3G, cest le
MME qui slectionnera le SGSN qui sera impliqu dans la mise en
place du default bearer.
Roaming avec interaction avec le HSS nominal. Lorsque lusager se
rattache au rseau, le MME sinterface au HSS nominal afin de mettre
jour la localisation du mobile et obtenir le profil de lusager.
Fonctions de gestion du bearer incluant ltablissement de dedicated
bearer. Cest au MME dtablir pour le compte de lusager les defaults
bearer et dedicated bearer ncessaires pour la prise en charge de ses
communications.
Interception lgale du trafic de signalisation. Lentit MME reoit
toute la signalisation mise par lUE et peut larchiver des fins de
traabilit.
Entit Serving GW (Serving Gateway)
Les fonctions de lentit Serving GW incluent :
Point dancrage pour le handover inter-eNodeB. Lors dun handover
inter-eNode, le trafic de lusager qui schangeait entre lancien
eNodeB et le Serving GW doit dsormais tre relay du nouvel
eNodeB au Serving GW.
Point dancrage pour le handover LTE et les rseaux 2G/3G. Il relaie
les paquets entre les systmes 2G/3G et le PDN-GW. Lors dune
mobilit entre LTE et Les rseaux 2G/3G paquet, le SGSN du rseau
2G/3G sinterface avec le Serving GW pour le routage des paquets et
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 23
relai des paquets. Le Serving GW route les paquets sortant au PDN
GW approprier et relaie les paquets entrants leNodeB servant lUE.
Comptabilit par usager pour la taxation inter-oprateurs. Le Serving
GW comptabilise le nombre doctets envoys et reus permettant
lchange de tickets de taxation inter-oprateurs pour les
reversements.
Entit PDN GW (Packet Data Network Gateway)
Les fonctions de lentit PDN GW incluent :
Interface vers les rseaux externes (Internet et intranet). Le PDN GW est
lentit qui termine le rseau mobile EPS et assure linterface aux rseaux
externes IPv4 ou IPv6.
Allocation de ladresse IP de lUE. Le PDN GW assigne lUE son
adresse IP ds lattachement de lUE lorsque le rseau tablit un dfaut
bearer permanent lUE. Le PDN GW peut allouer une adresse IPv4 ou
IPv6.
Interception lgale. Le PDN GW est sur le chemin de signalisation pour
ltablissement. La libration de bearer et sur le chemin du mdia (paquets
de donnes changs par LUE). Il est donc un point stratgique pour
linterception lgale des flux mdia et contrle.
Taxation des flux de service montants et descendants.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 24
Entit HSS (Home Subscriber Server)
Avec la technologie LTE, le HLR est rutilis et renomm Home Subscriber
Server (HSS). Le HSS est un HLR volu et contient linformation de
souscription pour les rseaux GSM, GPRS, 3G, LTE et IMS.A la diffrence de
la 2G et de la 3G o linterface vers le HLR est supporte par le protocole MAP
(protocole du monde SS7), linterface S6 sappuie sur le protocole DIAMETER
(Protocole du monde IP). Le HSS est une base de donnes qui est utilise
simultanment par les rseaux 2G, 3G, LTE/SAE. Il supporte donc les
protocoles MAP (2G, 3G) et DIAMETER (LTE/SAE).
Entit PCRF (Policy & Charging Rules Function)
Lentit PCRF ralise deux fonctions :
Elle fournit au PDN-GW les rgles de taxation lorsquun default bearer ou
un dedicated bearer est activ ou modifi pour lusager. Ces rgles de
taxation permettent au PDN-GW de diffrencier les flux de donnes de
service et de les taxer de faon approprie. Par exemple, si lusager fait
transiter sur son default bearer des flux WAP et des flux de Streaming, il
sera possible au PDN GW de distinguer ces deux flux et de taxer le flux
WAP sur la base du volume alors que le flux de streaming sera tax sur la
base de la Dure.
La figure 1.4 dcrit les entits du rseau EPS et leurs interfaces.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 25
B. Caractristiques du rseau cur SAE
SAE (System Architecture Evolution) est le nom du projet, EPC (Evolved
Packet Core) est le nom du rseau cur volu. EPC est un rseau cur paquet
tout IP. A la diffrence des rseaux 2G et 3G o lon distinguait les domaines de
commutation de circuit (CS, Circuit Switched) et de commutation de paquet
(PS, Packet Switched) dans le rseau cur, le nouveau rseau ne possde quun
domaine paquet appel EPC. Tous les services devront tre offerts sur IP y
compris ceux qui taient auparavant offerts par le domaine circuit tels que la
voix, la visiophonie, le SMS, tous les services de tlphonie, etc.
EPC fonctionne en situation de roaming en mode home routed ou en mode
localbreakout . Lorsquun client est dans un rseau visit, son trafic de donnes
est :
Soit rout son rseau nominal qui le relaye ensuite la destination
(home routed) soit directement rout au rseau de destinataire sans le faire
acheminer son rseau nominal (local breakout). Le mode local breakout
est particulirement intressant pour les applications temps rel telles que
la voix qui ont des contraintes de dlai fortes.
EPC interagit avec les rseaux paquets 2G/3G et en cas de mobilit. Il est
possible de faire acheminer le trafic de lEPC vers laccs LTE, 2G (Paquet) et
3G (paquet) et ainsi garantir le handover entre ces technologies daccs.
EPC supporte les Default bearers et Dedicated bearers. Lorsque lusager se
rattache au rseau EPC, ce dernier lui cre un dfaut bearer qui reprsente une
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 26
connectivit permanente (maintenue tant que lusager est rattach au rseau)
mais sans dbit garanti.
Lorsque lusager souhaitera tablir un appel qui requiert une certaine qualit de
service telle que lappel voix ou visiophonie, le rseau pourra tablir pour la
dure de lappel un dedicated bearer qui supporte la qualit de service exige par
le flux de service et surtout qui dispose dun dbit garanti afin dmuler le mode
circuit. EPC supporte le filtrage de paquet (deep packet inspection par exemple
pour la dtection de virus) et une taxation volue (taxation base sur les flux de
service). En effet la LTE fournit des mcanismes de taxation trs sophistiqus
permettant de taxer le service accd par le client sur la base du volume, de la
session, de la dure, de lvnement, du contenu, etc.
Les grandes fonctions assures par lEPS sont les:
Fonctions de contrle daccs rseau: Elles permettent dauthentifier
lusager lorsque ce dernier sattache au rseau, met jour sa tracking area,
et demande des ressources pour ses communications. Elles permettent
aussi de raliser la taxation de lusager en fonction de lusage des
ressources et en fonction des flux de service mis et reus. Elles
permettent enfin de scuriser les flux de signalisation et les flux mdia des
usagers en les encryptant entre lUE et leNodeB.
Fonctions de gestion de la mobilit: Elle permet lUE de sattacher, de
se dtacher et de mettre jour sa tracking area.
Fonctions de gestion de session: Elles permettent dtablir des defaults
bearers et des dedicated bearers afin que lUE dispose de connectivits IP
pour ses communications.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 27
Fonctions de routage de paquet et de transfert: Elles permettent
dacheminer les paquets de lUE au PDN GW ainsi que du PDN GW
lUE.
Fonctions de gestion de ressource radio: Elles permettent ltablissement
et la libration de RAB (Radio Access Bearer) entre lUE et le Serving
GW chaque fois que lUE souhaite devenir actif pour communiquer.
4. tude de linterface radio
En communications, le canal de transmission reprsente toutes les
transformations subies par le s ignal entre lmetteur et le rcepteur, de par sa
propagation dans le milieu de transmission, ainsi que dans les quipements
dmission et de rception.
Le canal de transmission dtermine la manire dont les donnes doivent tre
mises en forme lmetteur afin de se propager dans de bonnes conditions dans
le milieu, ainsi que les traitements mettre en uvre au rcepteur afin de les
dtecter correctement. Le canal de transmission est donc dune importance cl,
car il dtermine une grande partie de la conception dun systme de
communication.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 28
Figure 1-5: interfaces radio
A. Mcanismes de propagation
Dans le cas des communications radio mobiles, le signal est port par une onde
lectromagntique qui se propage dans lair. La puissance reue au rcep teur
dpend de plusieurs effets :
Les pertes de propagation (path loss, en anglais) traduisent lattnuation
du signal en fonction de la distance entre lmetteur et le rcepteur, et de
lenvironnement de propagation. Dans lespace libre (cest--dire lorsque
londe ne rencontre aucun objet), les pertes de propagation varient comme
le carr de la distance entre metteur et rcepteur. Des attnuations
supplmentaires viennent sajouter du fait des obstacles dans le milieu,
qui engendrent des rflexions, diffractions, diffusions et absorptions de
londe. En particulier, la traverse de murs donne lieu des pertes
additionnelles dites de pntration. Pour un environnement donn, les
pertes de propagation ne dpendent que de la distance d entre metteur et
rcepteur, typiquement selon une loi du type suivant, o A et B sont des
constantes dpendant de lenvironnement :
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 29
P(d) = A + B.log10(d) (en dB) ;
Leffet de masque (ou shadowing) est une attnuation supplmentaire qui
se produit lorsquun objet de grande taille (par exemple une tour)
sinterpose entre lmetteur et le rcepteur. Leffet de masque varie donc
en fonction des dplacements de lUE, mais cette variation est lente si on
la rapporte la dure dun intervalle de temps de transmission (qui dure
une milliseconde en LTE).
Les vanouissements rapides (fast fading) dsignent des variations rapides
de la puissance instantane reue, autour de la puissance moyenne. Ces
variations proviennent du dplacement relatif de lUE et des objets dans
son environnement, comme nous le verrons plus loin. Les
vanouissements profonds peuvent entraner des pertes de puissance reue
de 35 dB en milieu Urbain. Nanmoins, ces variations peuvent aussi
augmenter la puissance reue de quelques dcibels. Pour un trajet de
propagation dit distinguable (voir plus loin), deux vanouissements sont
typiquement spars dune demi-longueur donde (soit 7,5 cm pour une
frquence porteuse de 2 GHz), do leur qualificatif de rapides.
Ainsi, la puissance reue peut varier de plusieurs dcibels sur quelques
millisecondes si la vitesse de lUE est suffisante. Contrairement aux
vanouissements rapides, les pertes de propagation et leffet de masque
affectent la puissance moyenne du signal et sont relativement invariants
sur une distance ou dure faible.
La figure 1.6 rsume leffet de ces diffrents mcanismes sur la puissance de
signal reue.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 30
Figure 1-6: effet de lenvironnement sur laffaiblissement de puissance de
signal reue
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 31
B. Interfrence, qualit de canal et dbit
Nous avons vu jusquici les mcanismes de propagation affectant la puissance
de signal utile reu ainsi que son ventuelle distorsion. Au sens le plus gnral,
le canal intgre galement les perturbations externes affectant la transmission :
Linterfrence et le bruit thermique : Le bruit thermique est provoqu par les
quipements lectroniques du rcepteur, tandis que linterfrence est cre par
dautres transmissions radio que celle attendue par le rcepteur.
La qualit du signal reu : aussi appele la qualit du canal, est caractrise
par le rapport signal sur interfrence et bruit (Signal to Interfrence and Noise
Ratio, SINR), dfini comme suit :
SINR=PUISSANCE DU SIGNAL UTILE / PUISSANCE DE
LINTERFERANCE +PUISSANCE DE BRUIT
C. Les modes de duplexage
Le duplexage dfinit la manire dont sont spares les transmissions sur la voie
descendant et sur la voie montante. La voie descendante, aussi appele
DownLink(DL), correspond la transmission de la station de base vers lUE. La
voie montante, aussi appele UpLink (UL), correspond la transmission de
lUE vers la station de base. Il existe deux principaux modes de duplexage, tous
deux grs par linterface radio du LTE :
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 32
Le duplexage en frquence ou Frequency Division Duplex(FDD) ;
Le duplexage en temps ou Time Division Duplex(TDD).
En mode FDD, les voies montante et descendante oprent sur deux frquences
porteuses spares par une bande de garde. En mode TDD, les voies montante et
descendante utilisent la mme frquence porteuse, le partage seffectuant dans le
domaine temporel, comme illustr sur la figure suivante.
Certains intervalles de temps de transmission sont rservs la voie montante,
tandis que les autres sont rservs la voie descendante. Un temps de garde est
ncessaire aux changements de direction de transmission, notamment pour
laisser aux quipements le temps de basculer dmission rception. En LTE,
lintervalle de temps lmentaire pouvant tre ddi lun des sens de
transmission est appel la sous-trame.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 33
Figure 1-7: Rpartition des voies montante et descendante en temps et
frquence pour les Modes de duplexage TDD et FDD
D. Larchitecture de linterface radio (Plan usager et plan de
contrle)
Ces deux plans sont matrialiss par des piles protocolaires qui partagent un
tronc commun (la Partie infrieure) et qui se distinguent notamment dans les
interactions avec les couches suprieures : alors que la signalisation NAS est
vhicule par le plan de contrle de linterface radio, son plan usager permet de
transporter sur celle-ci les paquets dlivrs ou destination de la couche IP. Ces
deux piles protocolaires sont reprsentes sur la figure suivante.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 34
Figure 1-8: Piles protocolaires des plans usager et de contrle sur linterface radio
En LTE comme en GSM et UMTS, les protocoles du plan usager de linterface
radio correspondent aux deux premires couches du modle OSI. La structure de
linterface radio du systme LTE Possde de nombreuses similitudes avec celle
dfinie pour lUMTS, La principale diffrence rside dans le rle de la couche
PDCP (Packet Data Convergence Protocol). En UMTS, son unique rle est de
raliser une compression den-tte des paquets IP.
Ce Protocole nest pratiquement pas utilis sur les rseaux UMTS actuels. En
LTE en revanche, le protocole PDCP est utilis systmatiquement, car il est
impliqu dans la scurit de lAccess Stratum (chiffrement et intgrit). On
notera cependant que toutes ces couches, si elles portent le mme nom en UMTS
et en LTE, sont nanmoins trs diffrentes dans ces deux systmes.
Les donnes traites par PDCP, RLC, MAC et PHY appartiennent :
Au plan de contrle lorsquil sagit de donnes de signalisation
communiques par la couche RRC.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 35
Au plan usager lorsquil sagit dautres donnes (transmises par la couche
IP).
E. Traitements dmission et rception
Les figures suivantes reprsentent schmatiquement la relation entre les grandes
fonctions de la couche physique ainsi que leur relation avec la couche MAC.
Figure 1-9: Les grandes fonctions de la couche physique
5. Techniques d'accs multiples OFDMA
Le systme de transmission en liaison descendante pour le mode E-UTRA FDD
et TDD est base sur lOFDM classique.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 36
Figure 1-10: Systme numrique de transmission multi-porteuse OFDM
application
Dans un systme OFDM, le spectre disponible est divis en multiples porteuses,
dites sous-porteuses. Chacun de ces sous-porteuses est module de manire
indpendante par un faible dbit de donnes. OFDM est utilise aussi bien en
WiFi, WiMAX et les technologies de diffusion comme DVB. OFDM prsente
plusieurs avantages, notamment sa robustesse contre les trajets multiples et son
architecture de rcepteur efficace.
Cette figure reprsente un signal de bande de 5MHz les symboles de donnes
sont moduls indpendamment et transmis sur un nombre levs de sous
porteuses orthogonales espaces. Les types de modulations utilises dans
lETURA sont : QPSK, 16QAM, et 64QAM.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 37
Figure 1-11: Reprsentation dun signal OFDM
La Transmission OFDM peut signifier que plusieurs sous-porteuses sont
transmises sur la mme liaison radio un rcepteur unique. L'OFDM divise une
bande de frquence en plusieurs sous-canaux espacs par des zones libres de
tailles fixes. Par la suite, un algorithme, la Transforme de Fourier Rapide
Inverse (Inverse Fast Fourier Transform, IFFT (voir figure 1.12)) , vhicule le
signal par le biais des diffrents sous-canaux. C'est galement cet algorithme qui
soccupe de la recomposition du message chez le rcepteur. Le but est alors
d'exploiter au maximum la plage de frquence alloue tout en minimisant
l' impact du bruit grce aux espaces libres sparant chaque canal. Cette
modulation apparat alors comme une solution pour les canaux qui prsentent
des chos importants (canaux multi trajets). Un canal Multi trajet prsente, en
effet, une rponse frquentielle qui n'est pas plate (cas idal), mais comportant
des creux et des bosses, dus aux chos et rflexions entre l'metteur et le
rcepteur. Un grand dbit impose une grande bande passante et si cette bande
passante couvre une partie du spectre comportant des creux (dus aux trajets
multiples), il y a perte totale de l' information pour la frquence correspondante.
Le canal est alors dit slectif en frquence.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 38
Pour remdier ce dsagrment, l' ide est de rpartir linformation sur un grand
nombre de porteuses, crant ainsi des sous-canaux trs troits pour lesquels la
rponse frquentielle du canal peut-tre considre comme constante. Ainsi,
pour ces sous canaux, le canal est non slectif en frquence, et s'il y a un creux,
il n'affectera que certaines frquences. L'ide est dutiliser la diversit apporte
pour lutter contre la slectivit frquentielle et temporelle du canal. En diffusant
l' information sur un nombre important de porteuses, on s'affranchit alors de la
slectivit du canal.
Figure 1-12: Transforme de Fourier Rapide Inverse
6. Techniques d'antennes multiples
Pour accrotre la couverture et la capacit de la couche physique la technologie
LTE a recourue au concept de techniques multi-antennes. En effet lajout de
plus d'antennes dans un systme radio donne la possibilit d'amliorer les
performances car le rayonnement des signaux aura diffrents chemins d'accs
physiques.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 39
Les technologies MIMO utilisent des rseaux d'antennes l'mission et/ou la
rception afin d'amliorer la qualit du SNR et / ou le dbit de transmission.
Cela permet ensuite de pouvoir diminuer le niveau d'mission des signaux radio
afin de rduire la pollution lectromagntique environnante, mais aussi de
prolonger la dure des batteries dans le cas d'un tlphone.
La diversit spatiale consiste mettre ou recevoir linformation par plusieurs
antennes, spares dans lespace dau moins la distance de cohrence. Cette
distance correspond la sparation minimale des antennes, garantissant un
vanouissement indpendant, et dpend donc de langle de dpart et/ou darrive
des multi-trajets. Elle peut varier trs largement selon le type et lemplacement
de lantenne considre.
Des mesures empiriques ont montr une forte corrlation entre la hauteur de
lantenne dune station de base et la distance de cohrence.
Des grandes antennes imposent ainsi une grande distance de cohrence. Du ct
mobile, la distance de cohrence reste raisonnable.
Conclusion
Ce chapitre a t ddi pour ltude thorique du rseau LTE lhistoire du LTE,
la description de son architecture, et le principe de fonctionnement de ses
diffrents quipements.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 40
Chapitre3 : Dimensionnement du rseau
LTE
Introduction
Le dimensionnement est la phase initiale de la planification du rseau. Il fournit
la premire estimation du nombre d'lments du rseau ainsi que la capacit de
ces lments. Le but de dimensionnement est destimer le nombre requis de
stations de base radio ncessaires pour soutenir un trafic spcifi dans une zone
bien dfinie.
I. Dimensionnement
1. Dimensionnement dun rseau radio
Le dimensionnement d'un rseau radio peut tre dfini comme un processus par
lequel des configurations possibles et des quantits d'quipement de rseau sont
estimes. Ces estimations sont faites sur la base des exigences de l'oprateur du
rseau et elles portent essentiellement sur :
La couverture :
o zone couvrir : elle doit tre assez prcise (population et si possible
aire de couverture),
o types d'information concernant la zone : il sagit ici de lactivit
conomique qui sy mne,
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 41
o conditions de propagation : elle est une consquence du type
dinformation de la zone.
La capacit :
o spectre disponible
o prvision de croissance des abonns
o profil des abonns
La qualit de service :
o probabilit de couverture
o probabilit de blocage
o dbit utile par utilisateur
Figure 2-1-1: Processus de dimensionnement
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 42
2. Dimensionnement du rseau sans fil cellulaire
Le dimensionnement fournit la premire valuation rapide de configuration du
rseau sans fil probables.
Le dimensionnement est une partie du processus de planification de l'ensemble,
qui comprend galement, la planification dtaille et l'optimisation du rseau
cellulaire. Dans l'ensemble, la planification est un processus itratif couvrant la
conception, la synthse et la ralisation. Le but de cet exercice est de fournir une
mthode pour concevoir le rseau cellulaire sans fil de sorte qu'il satisfait aux
exigences nonces et formules par les clients. Ce processus peut tre modifi
pour s'adapter aux besoins de n'importe quel rseau cellulaire sans fil. Il s'agit
d'un processus trs important dans le dploiement du rseau.
Figure2.2: Processus de planification gnrale du rseau cellulaire sans fil
Dimensionnement
Exigence et
stratgie de
renforcement de
la couverture et de
la qualit.
Planning dtaill :
La planification de paramtre
La planification de la couverture
Exigence de capacit
La planification de paramtres
Le choix du site
Et l'acquisition
Analyse de la
performance en
termes
d'efficacit de la
qualit
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 43
La figure 2.2 montre la position de dimensionnement dans l'ensemble du
processus.
Le dimensionnement donne une estimation qui est ensuite utilis pour la
planification dtaille du rseau. Une fois que le rseau est entirement planifi,
les paramtres du rseau sont optimiss pour maximiser l'efficacit du
systme.
Le dimensionnement est bas sur un ensemble de paramtres d'entre et les
rsultats fournis sont pertinents pour cet ensemble de paramtres seulement. Ils
incluent laire ltudier, le trafic et QoS requise.
Le dimensionnement fournit l'valuation des besoins pour l'infrastructure du
rseau. Cela se fait l'aide de l'outil de dimensionnement pour l'accs et le
rseau. Le dimensionnement utilise des modles relativement simples pour la
modlisation des conditions relles par rapport la planification dtaille, des
modles plus simples et des mthodes de rduire le temps ncessaire pour
dimensionnement. D'autre part, l'outil de dimensionnement doit tre
suffisamment prcis pour fournir des rsultats avec un niveau de prcision
acceptable, lorsqu'il est charg avec le profil de trafic prvu et la base
d'abonns.
Le dimensionnement du rseau cellulaire est directement li la qualit et
l'efficacit du rseau, et peut affecter profondment son dveloppement.
Le dimensionnement du rseau cellulaire sans fil suit ces tapes de bases
suivantes:
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Projet Fin dtude Page 44
Donnes / Analyse du trafic
Estimation de la couverture
Capacit d'valuation
dimensionnement des transports
Un ensemble appropri d'entres est essentiel pour le dimensionnement des
rseaux cellulaires. Le dimensionnement ncessite certains lments de donnes
fondamentales. Ces paramtres incluent la population des abonns, la
rpartition du trafic, lair gographique couvrir, la bande de frquence
attribue, la couverture et la capacit. Les modles de propagation doivent tre
slectionns et modifis en fonction de la zone et bande de frquence. Cela est
ncessaire pour lestimation de la couverture.
Les Paramtres de systme spcifiques comme, la puissance d'mission des
antennes, leurs gains, estimation de pertes de systme, le type de systme
d'antenne utilis, etc, doivent tre connus avant le dbut de dimensionnement du
rseau cellulaire sans fil.
Chaque rseau sans fil possde son propre jeu de paramtres. L'analyse du trafic
donne une estimation du trafic transporter par le systme. Les diffrents types
de trafic qui sera transmis par le rseau sont modliss. Le trafic peut inclure
les appels vocaux, VOIP. LEstimation de la couverture est utilise pour
dterminer la zone de couverture de chaque station de base.
Lestimation de couverture calcule la zone o la station de base peut tre
entendue par les utilisateurs (les rcepteurs). Il donne la superficie maximale qui
peut tre couverte par une station de base. La couverture comprend la
planification de bilan de liaison radio et analyse de la couverture.
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Projet Fin dtude Page 45
RLB calcule la puissance reu par l'utilisateur (rcepteur) en cas de transmission
de puissance spcifique ( partir de l'metteur ou de station de base). RLB se
compose de tous les gains et les pertes lies la voie de signal entre l'metteur et
le rcepteur.
Lantenne dmission rayonne dans la direction d'alimentation de l'antenne de
rception. La quantit d'nergie reue par lantenne de rception dpend de la
directivit de l'antenne d'mission et l'affaiblissement sur le trajet rencontr en
raison de l'environnement de propagation.
a. Dimensionnement d'accs au rseau LTE
L'objectif du dimensionnement du rseau d'accs LTE est d'estimer la densit de
sites requis et les configurations du site pour la zone d'intrt. Les premires
activits d'accs au rseau LTE de planification comprennent le bilan de liaison
radio, l'analyse de couverture, la capacit de la cellule d'estimation, lestimation
de la quantit deNode B, les passerelles d'accs (MME / EPU), et enfin la
configuration matrielle de lquipement. Cette section se concentre sur
dimensionnement LTE.
b. Entres de dimensionnement LTE
L'un des objectifs fondamentaux de ce travail est de distinguer clairement les
entres et les sorties du dimensionnement LTE. Cette section traite de toutes les
entres de dimensionnement LTE utiliss dans le dveloppement de mthodes
et de modles de dimensionnement LTE.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 46
Les entres de dimension LTE peut tre divis en trois catgories: les entres de
la qualit, de la couverture et les capacits. La qualit des entrs comprennent le
dbit cellulaire moyen et la probabilit de blocage. Ces paramtres donnent des
exigences de niveau qualit offert aux utilisateurs. Ces entres se traduisent
directement par des paramtres QoS. Les critres de performance de cellule
sont utiliss dans loutil de dimensionnement pour dterminer son rayon, et
donc le nombre de sites. Puis il faut dterminer le bord de la cellule, avec un
dbit Maximal au bord du cellule, et maximum de couverture.
Avec un rayon de cellule prdfini, les paramtres peuvent tre modifis pour
fixer le dbit de donnes atteint pour cette taille de cellule.
Cette option donne la possibilit d'optimiser la puissance mise et la
dtermination d'un dbit de donnes appropri correspondant cette puissance.
Les entres de dimensionnement LTE pour la planification de couverture sont
similaires aux entres correspondantes pour les rseaux UMTS 3G. La liaison
radio budget (RLB) a une importance centrale la couverture et la planification
du LTE. Les entres du RLB comprennent la puissance dmission, les antennes
dmissions et de rceptions, les nombres dantennes utilises, les systmes
conventionnels de perte et de gain, les modles de propagations et le chargement
des cellules. LTE peut fonctionner dans les bandes de frquences
conventionnelles de 900 et 1800 MHz ainsi que la bande tendue de 2600 MHz.
Les modles pour toute la frquence trois bandes possibles sont incorpores
dans le prsent travail. En outre, les types de canaux (pitons, vhicules) et
d'information gographique sont ncessaire pour dmarrer l'exercice de
dimensionnement de couverture. Les informations gographiques dentrs
comprennent les informations de type urbain, rurale, etc.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 47
En outre, la probabilit de couverture requis joue un rle essentiel dans
dtermination de rayon de cellule, Mme un changement mineur dans une
probabilit de couverture entrane une grande variation de rayon de cellule. Le
spectre disponible et largeur de bande utilise par le systme LTE sont
galement trs importants pour la planification des capacits LTE.
c. Sorties de dimensionnement LTE
Les sorties de la phase de dimensionnement sont utilises pour estimer la
faisabilit et le cot du rseau. Ces sorties sont en outre utiliss dans la
planification dtaille du rseau et peuvent tre utilis pour les futures travaux
sur la planification LTE du rseau central. La taille des cellules est le principal
rsultat de l'exercice de dimensionnement LTE. Deux valeurs de rayons de
cellules sont obtenues, celui de l'valuation de la couverture et la deuxime
valuation de la capacit. Le plus petit des deux nombre est considr comme le
rsultat final pour dterminer le nombre de sites. En supposant une forme de la
cellule hexagonale, nombre de sites peut tre calcule en utilisant la gomtrie
simple.
3. Processus de dimensionnement LTE
Le Processus de dimensionnement LTE commence avec les calculs RLB,
utilis pour dterminer la perte maximum de voie. Le rsultat de cette tape
dpend des modles de propagation utiliss. La taille des cellules estime,
obtenue dans cette tape, conduit la taille maximale autorise aux cellules.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 48
Ce paramtre est utilis pour calculer le nombre de cellules dans la zone
d'intrt. Ainsi, une estimation approximative du nombre requis des eNBs est
obtenue.
Le calcul de capacits suivre pour lestimation de couverture. Lvaluation
de la capacit des eNB vient ensuite, qui complte le processus de
dimensionnement. Dans ce projet laccent est sur le RLB, lestimation de
nombres denode B.
Le Processus de dimensionnement LTE comprend les tapes suivantes :
tape 1: donnes et d'analyse du trafic
Il s'agit de la premire tape de dimensionnement LTE, cest la collecte des
informations des entres pour tre utiliss dans le processus de
dimensionnement, les donns sur les exploitants et leurs exigences sont
analyss afin de dterminer la meilleure configuration du systme.
tape 2: Analyse du trafic
La demande de trafic est analyse pour obtenir la configuration rseau optimale
avec un minimum de provisions. La surcharge due aux couches suprieures est
prise en compte lors du calcul de dbit, le pic de trafic est considr comme
des valeurs moyennes et la demande des diffrents services est prise en
considration.
tape 3: Planification de couverture
L'analyse de couverture reste ltape fondamentalement la plus critique dans la
conception de rseau LTE comme avec les systmes 3G. RLB est au cur de la
planification de la couverture, ce qui permet de tester le modle perte de trajet
et les taux exigs de donnes de pointe par rapport aux niveaux de couverture
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 49
cible. Le rsultat est la plage de cellules efficace pour travailler sur le nombre
de place limite dans la couverture. Cela ncessite la slection des modles de
propagation approprie pour calculer la perte de trajet. Avec la connaissance de
la taille des cellules et les estimations de la zone couvrir, on peut trouver une
estimation totale du nombre de sites. Cette estimation est base sur les
exigences de couverture et doit tre vrifie pour les besoins de capacit.
tape 4: Planification de la capacit
Dans le rseau LTE, le principal indicateur de la capacit est SINR de
distribution dans la cellule. La distribution SINR peut tre directement mappe
dans la capacit du systme (dbit de donnes).La capacit de la cellule LTE
est influence par plusieurs facteurs, par exemple, le planificateur de paquets
mise en uvre, la configuration des antennes et les niveaux dinterfrence.
Cette tape nest pas lobjectif de ce projet.
tape 5: Dimensionnement des transports
Le dimensionnement de transport traite le dimensionnement des interfaces
entre les diffrents lments du rseau. En LTE, S1 entre (eNB et AGW) et X2
entre (deux eNBs) sont les deux interfaces pour tre dimensionn. Ces
interfaces sont encore en cours de normalisation, cette valuation initiale
constitue la base de la phase de planification dtaille.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 50
II. Planification de Couverture et bilan de liaison (RLB)
La Planification de couverture est la premire tape dans le processus de
dimensionnement. Elle donne une estimation des ressources ncessaires pour
fournir des services dans la zone de dploiement avec les paramtres du systme
donn, par consquent, elle donne une valuation des ressources ncessaires
pour couvrir la zone considre, de telle sorte que les metteurs et les rcepteurs
peuvent s'couter. La planification de couverture se compose d'valuation de
DL et UL budgets liaison radio. La perte de trajet maximal est calcule sur la
base du niveau de SINR requise au niveau du rcepteur, en tenant compte de la
mesure de l' interfrence provoque par le trafic.
Le minimum des pertes de trajet dans UL et DL est converti en rayon de la
cellule, l'aide d'un modle de propagation appropri dans la zone de
dploiement. Le Bilan de liaison radio est la composante la plus importante de
la planification de la couverture.
1. Bilan de liaison (Radio Link Budget)
Un quilibrage de puissance est ncessaire pour les liaisons montantes et
descendantes, pour cela un ajustement des paramtres des liaisons est ncessaire
pour les quilibrer. Une liaison quilibre signifie un fonctionnement symtrique
du systme en tout point de la couverture.
Le Bilan de liaison radio (RLB) est calcul afin d'estimer la perte de trajet
autoris. La puissance de transmissions, les gains dantennes, les systmes de
pertes, gain de diversit, marges d'vanouissement, sont prises en compte dans
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 51
un RLB. RLB donne la perte de trajet maximum autoris, partir de laquelle la
taille des cellules est calcule en utilisant une modle de propagation appropri.
Pour le LTE, l'quation RLB de base peut tre crite comme suit (en dB):
Pathloss(db)=Tx(power)+Tx(gains)-Tx(Loss)-RequiredSINIR+Rx(Gains)-
Rx(loss)-Rx(Noise)
Avec:
Pathloss = perte de trajet totale rencontr par le signal provenant de l'metteur
au rcepteur(w).
TxPower = la puissance transmise par l'antenne de l'metteur.
TxGain = gain d'antenne de l'metteur.
Txloss = la perte de l'metteur.
requiredSINIR = mininum de SINIR requis.
Rxgain = gain d'antenne de rception.
Rxloss = la perte du rcepteur.
RxNoisy = bruit du rcepteur.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 52
Formule gnrale
Souvent, lorsquon veut planifier une liaison radio, pour toute application sans
fil, la premire question qui peut se poser est: Quelle est la distance maximale
que peut sparer lmetteur et le rcepteur ?
Le premier pas faire pour rpondre cette question est de dterminer
laffaib lissement de parcours maximal (ou Maximum Allowable PathLoss
MAPL), en passant par tablir un bilan de liaison radio (RLB).
La seule sortie de RLB est laffaiblissement de parcours maximal, ce dernier est
utilis conjointement avec un modle de propagation pour enfin dduire
la distance maximale pouvant sparer lmetteur et le rcepteur. Pour un rseau
cellulaire, la liaison sur linterface radio est bidirectionnelle, car on a un sens
montant et un sens descendant, do il semble ncessaire dtablir un double
bilan de liaison pour UL et DL.
Bilan de liaison montant :
Valeur Formule
Transmetteur-UE
Max Tx power (dBm) 23 A
Tx antenna gain (dBi) 0 B
Body loss (dB) 0 C
EIRP (dBm) 23 D=A+B-C
Receiver E nodeB
Node B noise figure (dB)
2 E
Thermal noise (dB) -118.4 F
Receiver noise (dBm) -116.4 G=F+E
SINR (dB) -7 H
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Projet Fin dtude Page 53
Receiver Sensitivity -123.4 I=G+H
Interferance Margin(dB) 1 J
Cable Loss(dB) 0 K
Rx antenna gain(dBi) 18 L
Fast Fade Margin(dB) 0 M
Soft Handover Gain(dB) 0 N
Maximum Path Loss(dB) 163.4 O=D-J+L-K+N-I
Tableau 1: Bilan de liaison montant
Bilan de liaison descendant
Valeur Formule
Transmetteur-UE
Tx power (dBm) 46 A
Tx antenna gain (dBi) 18 B
Cable loss (dB) 2 C
EIRP (dBm) 62 D=A+B-C
Receiver EnodeB
UE noise figure (dB)
7 E
Thermal noise (dB) -104.5 F
Receiver noise fl oor(dBm) -97.5 G=F+E
SINR (dB) -9 H
Receiver Sensitivity -106.5 I=G+H
Interferance Margin(dB) 4 J
Control channel overhead(dB) 20 K
Rx antenna gain(dBi) 0 L
Body loss(dB) 0 M
Maximum Path Loss(dB) 163.4 O=D-J+L-K+M-I
Tableau 2: Bilan de liaison descendant
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Projet Fin dtude Page 54
1.1 Puissance transmise
La puissance du signal mise est appel puissance isotrope rayonne
quivalente PIRE elle dpend de la chaine appareil-cble-antenne : lappareil
metteur met le signal avec une certaines puissance not PE, le cble reliant
lappareil lantenne en perdant une partie not L et lantenne fournit aussi une
puissance supplmentaire not Ge.
On exprime ces puissances en dB, la PIRE sobtient par simple addition :
PIRE(EIRP) : PE-L+Ge
Dans les systmes radiocommunications, le PIRE est la qualit de puissance qui
devrait tre mise par une antenne isotrope pour produire la densit de puissance
maximale observe dans la direction du gain maximum dantenne.
Pour le dcibel cest une unit exprimant un rapport, autrement dit un gain pour
la puissance est calcul comme suivant :
dB =20log10 (P1/P2)
Pour lappareil metteur, il sagit de dcibel par milliwatt (dbm) : dans la
formule prcdente, P2=1Mw et P est la puissance dmission doit tre aussi
transform en MW de lappareil.
Pour lantenne il sagit de dcibel par rapport un isotrope (dbi). Le dbi est donc
le gain de lantenne par rapport a un isotrope qui met la mme quantit
dnergie.
Planification Rseau Radio de 4G/LTE
Projet Fin dtude Page 55
Les pertes de cbles sont exprimes en dcibel par mtre (db/m), donc les pertes
totales dues aux cbles sont calcul comme ainsi :
Pertes cbles =longueur cble*perte par mtre
1.2 Sensibilit de rception
Pour que le signal reu soit intelligible par le rcepteur, il faut que celui ci ait
une sensibilit suffisante. L encore cest lensemble appareil-cble-antenne
quil faut prendre en compte.
La sensibilit effective Rx est une addition de la sensibilit de lappareil Sx (une
autre caractristique avec la puissance) et du g