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Projet 2ème année
Planification et dimensionnement d’un réseau
GSM/GPRS/EDGE sur la zone de Sfax
ÉLABORÉ PAR :
Bouhlel Mohamed
Trabelsi Marouene
Encadré par :
Mr. Ayadi Mouhamed
Travail effectué en collaboration avec
MTD-Technology
ANNÉE UNIVERSITAIRE:
2010-2011
Projet 2ème année
Remerciements
C’est avec un plaisir extrême que nous avons réservé ces lignes poursigner notre gratitude à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin
à la réalisation de ce projet.
Nous tenons à remercier Monsieur Ayadi Mouhamed pour sonencadrement ainsi que ses précieux conseils qu’il n’a cessé de nous
prodiguer tout au long de l’élaboration de ce projet.
Nous présentons notre gratitude à l’entreprise MTD Technology etsurtout à Monsieur Bechir Khrouf son directeur général qui nous asuivis techniquement pendant ce projet et dont les directives nous
étaient très utiles.
Enfin, nous espérons que notre travail témoigne de notre bonne volonté,de notre assiduité et de notre sérieux. Nous souhaitons que les membresde jury y trouvent l’expression du grand honneur qu’ils nous font en
acceptant de l’évaluer.
Projet 2ème année
i
Sommaire
Introduction générale.....................................................................................................1
Chapitre 1 : Etat de l’art..............................................................................................................3
Introduction ...........................................................................................................................4
I. Le concept cellulaire ............................................................................................................4
II. Le réseau GSM ...................................................................................................................6
II.1. Architecture GSM...........................................................................................................6
II.1.1 -La station Mobile ......................................................................................................7
II.1.2 - Le sous-système radio..............................................................................................7
II.1.3 - Le sous Système Réseau (NSS) ...............................................................................8
II.1.4 - Sous Système d’Exploitation et de Maintenance...................................................10
II.2 - Les multiplexages.........................................................................................................10
II.2.1- La FDMA ...............................................................................................................10
II.2.2 - La TDMA .............................................................................................................11
II.3 - Les interfaces du réseau GSM.....................................................................................11
II.4 - Le Handover................................................................................................................12
II.5 - La classification des canaux .......................................................................................13
II.5.1 - Le canal physique ..................................................................................................13
II.5.2 - Les canaux logiques...............................................................................................13
III. Le réseu GPRS...................................................................................................................17
III.1 - Introduction générale au réseau GPRS ......................................................................17
III.2 - Présentation générale du réseau GPRS.....................................................................18
III.2.1 - Architecture globale du réseau GPRS..................................................................18
III.2.2 - Architecture protocolaire .....................................................................................21
III.2.3 - Gestion de la mobilité .........................................................................................23
III.2.4 - Gestion de session ...............................................................................................24
III.2.5 - L’interface radio GPRS........................................................................................25
Projet 2ème année
ii
IV. Le réseau EDGE ................................................................................................................27
IV.1 - Introduction ...............................................................................................................27
IV.2 - Architecture générale.................................................................................................28
IV.3 - La technique de modulation 8-PSK...........................................................................29
IV.4 - Le codage...................................................................................................................30
IV.5 - Les interfaces radio....................................................................................................30
IV.6 - Les Services offerts par EDGE..................................................................................31
IV.6.1 - Média ...................................................................................................................31
IV.6.2 - Téléchargement d’application..............................................................................31
IV.6.3 - Connexion Internet...............................................................................................31
IV.6.4 - Conférence Vidéo ................................................................................................31
Conclusion ............................................................................................................................32
Chapitre 2 : Le processus de planification et de dimensionnement d'un réseau
GSM/GPRS/EDGE............................................................................................................33
Introduction .........................................................................................................................34
I. Le processus de dimensionnement .....................................................................................34
I.1 - Définition du dimensionnement ..................................................................................34
I.2 - Bilan de liaison .............................................................................................................35
I.2.1- Objectifs du calcul de bilan de liaison .....................................................................35
I.2.2 - Paramètres du bilan de liaison ................................................................................35
I.2.3 - Exemple de calcul de bilan de liaison ....................................................................36
I.3 - Les différents modèles de propagation.........................................................................37
I.3.1 - Classification des modèles......................................................................................37
I.3.2 - Exemples de modèle de propagation ......................................................................38
I.4 Dimensionnement du réseau GSM .................................................................................40
I.4.1 - Notions utiles pour le dimensionnement ................................................................40
I.4.2 - Le dimensionnement des canaux de trafic ..............................................................43
I.4.3 - Dimensionnement des canaux de signalisation.......................................................44
I.4.4 - Nombre des TRX ....................................................................................................47
I.5 - Dimensionnement du réseau GPRS/EDGE..................................................................48
Projet 2ème année
iii
II. Le processus de planification ...............................................................................................50
II.1 Présentation de l’environnement de travail ......................................................................50
II.1.1 Présentation de MTD Technology..............................................................................50
II.1.2 M-Plan .......................................................................................................................51
II.1.3 Présentation de l’environnement de travail ................................................................51
II.2 La phase de pré-simulation .............................................................................................56
II.2.1 Création du réseau ......................................................................................................56
II.2.2 Affectation des fréquences pour le réseau .................................................................56
II.2.3 Création des sites ........................................................................................................57
II.2.4 Création d’une station GSM.......................................................................................58
II.3 Simulation ......................................................................................................................60
II.3.1 Global RxLev Coverage ............................................................................................60
II.3.2 Trafic Analysis and Dimensionning ..........................................................................62
II.3.3 Carrier To Interference ...............................................................................................64
II.3.4 Best Server Map .........................................................................................................66
II.3.5 Automatic Neighbor Lists ..........................................................................................67
II.4. Planification du réseau GPRS et EDGE..........................................................................69
II.4.1Activation de GPRS et EDGE dans le réseau ..............................................................69
II.4.2 Activation de GPRS et EDGEdans les BTSs ..............................................................69
II.4.3Ajout des canaux PBCCH et PDTCH dans les BTSs ..................................................71
II.4.4 Résultat de la simulation ..............................................................................................71
Conclusion ............................................................................................................................73
Conclusion générale ..................................................................................................................74
Bibliographie ...........................................................................................................................76
Projet 2ème année
iv
Liste des figures
Figure 1.1: Notion de motif dans les systèmes cellulaires.........................................................5
Figure 1.2: Les couvertures des cellules ....................................................................................6
Figure 1.3: Architecture du réseau GSM ...................................................................................7
Figure 1.4: Le sous système réseau (NSS).................................................................................9
Figure 1.5: Multiplexage FDMA .............................................................................................11
Figure 1.6: Forma d’une trame TDMA....................................................................................11
Figure 1.7: Structure du Canal physique.................................................................................13
Figure 1.8 Architecture générale du réseau GPRS ..................................................................18
Figure 1.9: le placement du PCU dans le BSS.........................................................................19
Figure 1.10 : Les protocoles du plan de signalisation..............................................................22
Figure 1.11: Les états de mobilité en GPRS ............................................................................24
Figure 1.12: Structure de multi-trame en GPRS. .....................................................................25
Figure 1.13: architecture des différents réseaux GSM, GPRE et EDGE.................................28
Figure 1.14: les schémas de constellation des modulations GMSK et 8-PSK.........................29
Figure 1.15: les types de codages GPRS et EDGE..................................................................30
Figure 2.1: Diagramme de rayonnement d’une antenne ..........................................................35
Figure 2.2: Equilibrage des liens montants et descendants.....................................................36
Figure 2.3: Bilan de liaison......................................................................................................36
Figure 2.4: Calcul du nombre de canaux TCH .......................................................................44
Figure 2.5: Calcul du nombre de canaux SDCCH...................................................................47
Figure 2.6: Calcul du nombre de TRX par cellule ..................................................................47
Figure 2.7: le processus de dimensionnement du réseau GPRS ..............................................48
Figure 2.8: Fenêtre principale du m-Plan.................................................................................52
Figure 2.9: Active List .............................................................................................................52
Figure 2.10: Vue DTM.............................................................................................................53
Figure 2.11: Vue Clutter ..........................................................................................................54
Figure 2.12: Vue Ortho image .................................................................................................55
Figure 2.13: Vector appliqué au DTM.....................................................................................55
Projet 2ème année
v
Figure 2.14: création d’un réseau.............................................................................................56
Figure 2.15: Affectation des fréquences à partir de bande 900 MHz ......................................56
Figure 2.16: Création d’un site ................................................................................................57
Figure 2.17: paramètres généraux d’un site .............................................................................57
Figure 2.18: Création d’une station GSM................................................................................58
Figure 2.19: Edition des paramètres de la station de base .......................................................58
Figure 2.20: diagramme de rayonnement de l’antenne utilisée ...............................................59
Figure 2.21: Affectation des fréquences ..................................................................................59
Figure 2.22: implémentation des stations de base....................................................................60
Figure 2.23: configuration des paramètres pour la simulation de la couverture .....................61
Figure 2.24: le résultat de couverture du réseau GSM (first RxLev ) ....................................61
Figure 2.25: résultat de couverture du réseau GSM (second RxLev)......................................62
Figure 2.26: la densité de trafic par zone ................................................................................63
Figure 2.27: trafic écoulé par les différentes BTS ...................................................................63
Figure 2.28: résultat couverture du réseau GSM .....................................................................64
Figure 2.29: Interférence des canaux BCCHs.........................................................................65
Figure 2.30: Interférence des canaux TCHs.............................................................................65
Figure 2.31: palette couleur/station de base ............................................................................66
Figure 2.32: répartition de la zone à couvrir en cellules .........................................................67
Figure 2.33: table de voisinage des BTS .................................................................................68
Figure 2.34: trafic écoulé par les différentes BTS ...................................................................68
Figure 2.35: activation de la fonction GPRS et EDGE dans le réseau ....................................69
Figure 2.36: activation de la fonction GPRS ou EDGE dans les BTS ....................................69
Figure 2.37: configuration des paramètres d’analyse du réseau GPRS/ EDGE .....................70
Figure 2.38: palette couleur /type de codage pour le GPRS....................................................70
Figure 2.39: palette couleur /type de codage pour l’EDGE.....................................................71
Figure 2.40: ajout des canaux PBCCH et PDTCH .................................................................71
Figure 2.41: répartition des codages utilisés pour le GPRS dans les différentes zone ............72
Figure 2.42: répartition des codages utilisés pour l’EDGE dans les différentes zones ...........72
Projet 2ème année
vi
Liste des tableaux
Tableau 1.1: Canaux logiques GSM ........................................................................................17
Tableau 1.2: Les interfaces du réseau GSM/GPRS..................................................................21
Tableau 1.3: Paramètres du codage des données GPRS ..........................................................27
Tableau 2.1: Extrais du Table D'Erlang ...................................................................................41
Projet 2ème année
vii
Liste des abréviations
A
AGCH : Access Grant CHannel
AMRF : Accès Multiple à Répartition en Fréquence
AMRT : Accès Multiple à Répartition dans le Temps
AuC : Authentication Center
B
BCCH : Broadcast Control CHannel
BSC : Base Station Controller
BSS : Base station Sub-System
BSSGP : Base Station Subsystem GPRS Protocol
BTS : Base Transceiver Station
C
CBCH : Cell Broadcast Channel
E
EDGE : Enhanced Data Rates for GSM Evolution
EIR : Equipement Identity Register
F
FACCH : Fast Associated Control Channel
FCCH : Frequency Correction CHannel
FDMA : Frequency Division Multiple Access
FTDMA : Frequency Time Division Multiple Access
G
GGSN : Gateway GPRS Support Node
Projet 2ème année
viii
GMSC : Gateway MSC
GMSK : Gaussian Minimum Shift Keying
GPRS : General Packet Radio Service
GSM : Global System for Mobile Communications
GTP : GPRS Tunneling Protocol
H
HLR : Home Location Register
HR : Half Rate
I
IMEI : International Mobile Equipment Identité
IMSI : International Mobile Subscriber Identité
IP : Internet protocol
IT : Intervalles de temps
ITU : International Telecommunication Union
L
LLC : Logical Link Control
M
MS : Mobile Station
MSC : Mobile Switching Center
N
NSS : Network Sub-System)
O
OMC-NSS : Operations Maintenance Center-Network Sub-System
OMC-R : Operations Maintenance Center-Radio
P
Projet 2ème année
ix
PACCH : Packet Associated Control Channel
PAGCH : Packet Access Grant Channel
PBCCH : Packet Broadcast Control Channel
PCCCH : Packet Common Control Channel
PCH : Paging Channel
PCU : Packet Control Unit
PDA : Personal Digital Assistant
PDCH : Paquet Data Channel
PDP : Packet Data Protocol
PDTCH : Packet Data Traffic Channel
PDU : Protocol Data Unit
PLMN : Public Land Mobile Network
PPCH : Packet Paging Channel
PRACH : Packet Random Access Channel
PSK : Phase Shift Keying
PTCCH : Packet Timing Control Channel
PTMSI : Packet Temporary Mobile Subscriber Identity
Q
QoS : Quality of Service
R
RACH : Random Access Channel
S
SACCH : Slow Associated Control CHannel
SCH : Synchronisation CHannel
SDCCH : Stand-alone Dedicated CHannel
SGSN : Serving GPRS Support Node
Projet 2ème année
x
SIM : Subscriber Identity Module
SMS : Short Message Service
T
TA : Timing Advance
TBF : Temporary Block Flow
TCH : Traffic CHannel
TDMA : Time Division Multiple Access
TFI : Temporary Flow Identity
TLLI : Temporary Link Layer Identity
U
UMTS : Universal Mobile Telecommunications System
V
VLR : Visitor Location Register
Projet 2ème année
1
Introduction générale
Dans le panorama des systèmes de télécommunication, les réseaux mobiles occupent,
notamment depuis leur apparition, une place plus importante en termes de recherche et
d’investissement. Les travaux menés par les groupes de recherche ont fourni plusieurs normes
dont la plus importante est la norme « Global System for Mobile Communication GSM ».
Avec plus d’un milliard d’abonnés, la norme GSM est désormais la norme cellulaire la
plus répandue dans le monde. En parallèle au succès de ce réseau et avec la croissance de la
demande des services de transmission de données, de nouvelles technologies qui intègrent à la
fois le service voix et le service données sont apparues. Parmi ces nouvelles technologies, on
cite la technologie GPRS et la technologie EDGE qui sont une évolution de la norme GSM et
sont basées sur son infrastructure.
Cette évolution continue des services et du nombre d’abonnés nécessite une mise à jour
permanente des ressources du réseau. En effet cette mise à jour, qu’on appelle aussi
dimensionnement, permet de recenser la quantité et la qualité des ressources à déployer à fin
d’absorber le flux de trafic généré par les abonnés dans l’ensemble des services offerts.
Si le dimensionnement permet de recenser les ressources à ajouter, leur intégration dans
le réseau nécessite une analyse de son architecture. Et c’est au cours de la planification qu’on
va déployer les nouvelles ressources dans l’emplacement adéquat avec les quantités
optimales.
Dans la perspective où un réseau GSM, GPRS ou EDGE se compose d’un sous-
système radio, un sous-système réseau et un sous-système de données, les opérations de
dimensionnement et de planification varient d’un sous-système à un autre vue la diversité des
tâches qu’assure chacun. Dans le présent projet, on va se focaliser sur le dimensionnement et
la planification de l’interface radio des trois types de réseau ainsi que leur optimisation.
Projet 2ème année
2
Ce travail sera réalisé à l’aide d’un outil de planification cellulaire qui s’appelle m-Plan.
M-Plan est un outil de planification qui intègre les règles nécessaires au dimensionnement et à
la planification cellulaire.
Ce rapport est organisé autour de deux grandes parties. Dans une première partie nous
présenterons les réseaux GSM, GPRS et EDGE en termes d’architecture et de fonctionnalités.
La deuxième partie porte sur le processus de dimensionnement des trois types de réseaux ainsi
que la phase de planification de chacun des réseaux à l’aide d’un outil de simulation.
Projet 2ème année
3
Chapitre 1
Etat de l’art
Projet 2ème année
4
Introduction
La révolution actuelle dans le domaine des télécommunications entraîne un essor considérable
des réseaux mobiles. Les systèmes GSM, GPRS et EDGE offrent à leurs abonnés la possibilité de
communiquer librement sans les contraintes inhérentes au réseau fixe.
Nous essayons dans ce premier chapitre de présenter ces technologies tout en mettant en œuvre
leurs architectures, leurs interfaces ainsi que la gestion de mobilité.
I. Le concept cellulaire
Dans Le monde des télécoms on souffre toujours de la peignerie des ressources, et au
même temps on a besoin de desservir des régions de taille importantes , avec une forte densité
d’usagers , tout en se limitant à une bande de fréquence plus ou moins étroite , c’est pour
toutes ces raisons qu’on a recours au concept cellulaire.
Et pour satisfaire ce besoin, le concept cellulaire met en œuvre le mécanisme de
réutilisation des fréquences. Ce mécanisme repose sur une propriété essentielle des ondes
radio : atténuation en fonction de la distance. Une bande de fréquences utilisée dans une
cellule peut être, grâce à cette propriété, réutilisée sur un autre site à condition que ce dernier
soit suffisamment éloigné du premier d’une distance appelée distance de réutilisation. Les
systèmes cellulaires permettent ainsi de couvrir des zones très vastes et de desservir des
densités de trafic très élevées.
Pendant longtemps, le concept cellulaire est resté réservé aux systèmes radio mobiles de
téléphonie full duplex publics dont l’étendue couvrait des régions, voire des pays entiers.
Depuis quelques années, la croissance de la demande conjuguée avec les progrès
technologiques fait que les systèmes de communications mobiles à haute densité actuels et
futurs sont dans leur grande majorité basés sur le concept cellulaire. La généralisation des
réseaux cellulaires et l’éventail de plus en plus large de services offerts conduisent cette
téléphonie à connaître une importance croissante parmi les techniques utilisées dans les
réseaux mobiles.
Le principe du concept cellulaire est donc, diviser le territoire en de petites zones,
appelées cellules, et partager la bande des fréquences radio entre celles-ci. Ainsi, chaque
cellule est constituée d'une station de base à laquelle on associe un certain nombre de canaux
de fréquences à bande étroite, généralement nommées fréquences. Comme il est indiqué
Projet 2ème année
5
précédemment, ces fréquences ne peuvent pas être utilisées dans des cellules adjacentes afin
d'éviter les interférences. Ainsi, on définit la notion de motifs, aussi appelés clusters, comme
un ensemble de cellules adjacentes dans lesquels chaque fréquence est utilisée une seule fois.
La figure suivante montre un tel motif :
La figure suivante montre un tel motif :
Figure 1.1 : Notion de motif dans les systèmes cellulaires
Graphiquement, on représente une cellule par un hexagone, la forme la plus proche d'un
cercle (forme idéale) et permet un pavage facile. Cependant, en fonction de la nature du
terrain et des constructions, les cellules n'ont pas une forme circulaire. De plus, afin de permettre
à un utilisateur passant d'une cellule à une autre de garder sa communication, il est nécessaire
que les zones de couverture se recouvrent de 10 à 15%, ce qui renforce la contrainte de ne pas
avoir une même bande de fréquences dans deux cellules voisines.
Projet 2ème année
6
Couverture théorique Couverture réelle
Figure 1.2 : Les couvertures des cellules
Pendant longtemps, le concept cellulaire est resté réservé aux systèmes radio mobiles de
téléphonie full duplex publics dont l’étendue couvrait des régions, voire des pays entiers.
Depuis quelques années, la croissance de la demande conjuguée avec les progrès
technologiques fait que les systèmes de communications mobiles à haute densité actuels et
futurs sont dans leur grande majorité basés sur le concept cellulaire, citons a titre d’exemple le
réseau GSM, GPRS, et l’EDGE.
II. Le réseau GSM
II.1 Architecture GSM
Le GSM est un système cellulaire développé dans le but de permettre aux utilisateurs, où
qu'ils soient, stationnaires ou mobiles, de communiquer entre eux et avec les abonnés du
réseau fixe par l'intermédiaire d'un terminal mobile.
Le réseau GSM est constitué de deux sous systèmes essentielles, le BSS (Base station
Sub-System) qui gère les ressources radio, et le NSS (Network Sub-System) qui assure
l'établissement des appels et la mobilité. Les principaux composants d'un réseau GSM sont
illustrés dans la figure 1.3.
Projet 2ème année
7
Figure 1.3 : Architecture du réseau GSM
II.1.1 La station Mobile
L’accès au réseau GSM se fait à travers une station mobile équipée d’une carte SIM. La
station mobile est un émetteur récepteur à faible puissance, fonctionnant aux fréquences du
GSM. Le terminal mobil est identifié par deux codes, d’un coté l’équipement mobile est
identifié par le IMEI, mis dans la mémoire du mobile lors de sa fabrication, d’autre coté, la
carte SIM est une carte a pus contenant dans ca mémoire le code IMSI qui identifie l’abonné
d’une manière unique dans le monde GSM
II.1.2 Le sous-système radio
Le BSS est un ensemble regroupant les BSC et les BTS qui lui sont associés. C’est la
BSS qui assure la gestion du canal radio, il se charge de l’affectation des canaux, la
supervision de la communication, le timing des messages, le contrôle de la puissance, les sauts
de fréquence, le codage canal, le transcodage de la parole, le handover entre BTS.
Projet 2ème année
8
II.1.2.a BTS : Base Transceiver Station
Les BTS sont des points d’accès au réseau GSM des abonnés. Ce sont des antennes
situées en haut des immeubles ou sur des pilonnes. Elles prennent en charge l’accès radio des
mobiles dans la zone de couverture ce qui englobe les opérations de modulation,
démodulation, codage correcteur d’erreur et estimation du canal, Elles réalisent aussi l’ensemble
des mesures radio nécessaires pour vérifier qu’une communication en cours se déroule correctement.
Ces mesures ne sont pas exploitées par la BTS mais directement transmises au BSC. Elles diffusent les
informations générales concernant la cellule.
II.1.2.b BSC : Base Station Controller
Le contrôleur de stations de base BSC administre un ensemble de BTS. Il est l’organe intelligent
du sous-système radio. Le BSC effectue la gestion du trafic des BTS. Il assure l’allocation de canaux, la
gestion du saut de fréquence, le transfert intercellulaire des communications c'est-à-dire quand une
station mobile passe d'une cellule dans une autre. Il doit alors communiquer avec la station de
base qui va prendre en charge l'abonné et lui communiquer les informations nécessaires tout
en avertissant la base de données locale VLR de la nouvelle localisation de l'abonné , la gestion
de la signalisation sur voie radio. Il assure aussi des fonctions de liaison avec le centre d’exploitation et
de maintenance.
Et par suite le sous-système radio se charge de l’accès de l’abonné au réseau GSM, et l’allocation
des fréquences et les mesures nécessaire pour maintenir les communications dans un environnement
d’interférence variable et tout en communicant, mais l’établissement d’un appel et pour atteindre le
destinataire il nous faut des entités de commutations et des bases de donnés pour la localisation, c’est le
rôle du sous-système réseau.
II.1.3 Le sous Système Réseau (NSS)
Le Système Réseau a pour principale fonction de gérer les communications à l’intérieur
du réseau GSM et les communications avec le réseau téléphonique public. Le NSS gère les
bases de données d’administration des abonnés. Comme l'illustre la figure 1.4, ce
sous-système est composé de :
Projet 2ème année
9
Figure 1.4 : Le sous système réseau (NSS)
Commutateur de service mobile (MSC - Mobile Switching Center) : c’est un
commutateur numérique en mode circuit. Il s'occupe de la gestion des appels en gérant la
transmission des messages courts (Short Message Service SMS) ainsi que l'exécution
du Handover inter BSC. De plus, il assure le dialogue avec le VLR pour gérer la
mobilité des usagers et tout ce qui est lié à l'identité des abonnés, à leur
enregistrement et à leur localisation.
Commutateur d'entrée de service mobile (GMSC -Gateway MSC) : Il est
l'interface entre le réseau cellulaire et le réseau téléphonique publique (RTCP). Ce
commutateur est chargé d'acheminer les appels entre le réseau téléphonique fixe et le
réseau GSM.
Registre des abonnés locaux (HLR —Home Location Register) : C’est une base
de données dans laquelle sont stockées les informations de tous les abonnés à un PLMN.
Ces données regroupent l'IMSI, le numéro de l'abonné et le profil de l'abonnement.
Le HLR mémorise pour chaque abonné le VLR où il est enregistré.
Registre des abonnés visiteurs (VLR —Visitor Location Register) : Le VLR est
une base de données contenant les informations relatives aux abonnés présents dans une
zone géographique. Ces données regroupent principalement l'identité temporelle et la
zone de localisation. En général il y a un seul VLR pour chaque MSC.
Centre d'authenticité (AuC —Authentication Center) : Le AuC est une base de
données protégée qui contient une copie de la clé secrète inscrite sur la carte SIM de
Projet 2ème année
10
chaque abonné. Cette clé est utilisée pour vérifier l'authenticité de l'abonné et pour
l'encryptage des données envoyées.
Registre d'identification d'équipement (EIR-Equipement Identity Register) :
Le registre EIR contient la liste de tous les terminaux valides, chaque terminal
étant identifié par un code IMEI.
II.1.4 Sous Système d’Exploitation et de Maintenance
Le sous système d’exploitation et de maintenance est composé généralement d’un
sous système d’exploitation et de maintenance du BSS, appelé «OMC-R» et d’un sous
système d’exploitation et de maintenance du NSS, appelé «OMC-NSS» :
L’OMC-R (Operations Maintenance Center-Radio): Il assure les fonctions
d’exploitation et de gestion du BSS tels que la gestion des cellules, l’affichage des
performances du BSS, la visualisation des alarmes, etc. De plus il permet l’intégration et le
paramétrage des nouveaux équipements dans le BSS (déclaration des nouvelles cellules,
nouveaux BSC).
L’OMC-NSS (Operations Maintenance Center-Network Sub-System) : Il permet
la centralisation de l’exploitation technique du sous système réseau ainsi que la visualisation
des états de différents organes (software et hardware) composant le sous système réseau.
II.2 Les multiplexages
II.2.1 La FDMA
FDMA (Frequency Division Multiple Access) ou AMRF (Accès Multiple à Répartition
en Fréquence) est un multiplexage fréquentiel qui permet de partager la bande de fréquence
890-915 MHz en 124 canaux de 200 KHz pour les voies montantes ( de la BTS vers la station
mobile) et la bande 925-960 MHz en 174 canaux de 200 KHz pour les voies descendantes (de
la sta1tion mobile vers la BTS). Chaque canal ainsi défini possède un débit nominal D.
Projet 2ème année
11
Figure 1.5 : Multiplexage FDMA
II.2.2 La TDMA
Le TDMA (Time Division Multiple Access) ou l’AMRT (Accès Multiple à Répartition
dans le Temps) est un multiplexage temporel utilisé dans chaque canal ou voie. Chaque voie
peut véhiculer 8 communications différentes : L’intervalle de temps est divisé en slots ou IT
(Intervalles de temps) chacun de durée 577 microsecondes, numérotés de 0 à 7.
L'ensemble de 8 IT consécutifs constitue une « trame ». Chaque communication
s'effectue dans un slot de numéro bien défini. Par exemple si une communication utilise le slot
numéro 3, les trames se succèdent mais elle n'utilise que le slot numéro 3 de chaque trame.
Ainsi, le débit effectif de la communication est D/8.
Une trame est de durée de 4,615 ms. Une série de 26 trames constitue une super trame
(ou multi trame). Les trames 12 et 26 sont réservées au service.
Figure 1.6 : Forma d’une trame TDMA
II.3 Les interfaces du réseau GSM
Chaque lien entre deux équipements adjacents du réseau GSM forme une
interface. Les interfaces présentent des composantes très importantes du réseau GSM
puisqu’elles assurent le dialogue entre les différents équipements et permettent leur
interfonctionnement.
L'interface radio Um : elle permet de relier la station mobile et le
BTS
Projet 2ème année
12
L'interface Abis : elle assure la liaison de la station de base au BSC
qui la gère.
L’interface A : elle permet de relier le BSC à l’MSC.
II.4 Le Handover
Dans le réseau GSM, la liaison radio entre le mobile et la station de base n'est
pas allouée définitivement pour toute la conversation. Le "Handover" représente
l'ensemble des opérations mises en œuvre permettant qu'une station mobile puisse
changer de fréquence ou de cellule sans interruption de service.
La décision d'effectuer un basculement de fréquence nécessaire au traitement d'un
transfert intercellulaire reste toutefois à la charge des équipements fixes (MSC +
BSC). Cette décision découle des traitements liés aux mesures sur le niveau de
réception du mobile effectué par ce dernier (sur les fréquences balises environnantes)
et transmises à la BTS nominale relayant la communication en cours.
Le principe repose sur :
Le terminal mobile fait des mesures et les transmis au BSC courant;
Le BSC décide d'effectuer un Handover après l’identification d'une ou
plusieurs cellules prêtes à être utilisables, si plusieurs cellules sont élues
et en fonction des charges de trafic, le MSC peut déterminer la cellule la
plus compétente à effectuer la communication;
Un deuxième canal de trafic est réservé entre la nouvelle BTS et le
mobile;
Le mobile effectue un basculement après la réception d'une commande
émise par le BSC.
R e m ar qu e :
Dans le GSM, le Handover s'effectue avec coupure de la communication
imperceptible pour l'utilisateur.
Projet 2ème année
13
II.5 La classification des canaux
II.5.1 Le canal physique
La bande radio représente la ressource rare et le premier choix architectural fût le
découpage du spectre alloué (bande aux alentours des 900 Mhz) dans un plan
temps / fréquence pour obtenir des canaux physiques pouvant supporter une communication
téléphonique. La technique de multiplexage utilisée en GSM est le FTDMA (Frequency Time
Division Multiple Access) qui est une combinaison entre le multiplexage fréquentiel FDMA
(Frequency Division Multiple Access) et celui temporel TDMA (Time Division Multiple
Access).
Les canaux physiques sont identifiés par le numéro de la time-slot dans une trame et la
fréquence occupée.
Figure 1.7 : Structure du Canal physique
II.5.2 Les canaux logiques
Les canaux logiques se devisent en deux grandes catégories : les canaux dédiés et les
canaux non dédiés :
Un canal logique dédié est duplex qui permet de fournir une ressource
réservée à un mobile.
Un canal logique non dédié est simplex. Il est partagé par un ensemble de
mobiles dans le sens descendant d’où toutes les données sont diffusées et plusieurs
mobiles sont à l’écoute du canal.
Projet 2ème année
14
II.5.2.a Les canaux dédiés
Dans la suite on donne une liste de quelques canaux logiques dédiés.
i. TCH et SDCCH
Les canaux dédiés permettent de transporter les informations utilisateur et ils sont
classifiés selon le type d’information transportée en des canaux de signalisation SDCCH
(Stand-alone Dedicated CHannel) ou des canaux de trafic TCH (Traffic CHannel).
Les canaux de trafic «TCH» transportent la parole à 13 Kbit/s (TCH/FR ou Full Rate), à
5.6 Kbits/s en demi débit (TCH/HR ou Half Rate) ou les données avec un débit qui peut
atteindre 12 Kbits/s.
Les canaux de signalisation se contentent d’un débit de 800 bits/s.
R e m ar qu e :
On peut placer sur un canal physique soit un canal de trafic avec son SACCH (Slow
Associated Control CHannel) associé, soit huit canaux de signalisations avec leurs SACCH
associés.
ii. SACCH
On associe aux canaux TCH et SDCCH un canal de contrôle à faible débit appelé
SACCH (Slow Associated Control CHannel). Le canal SACCH supporte les informations
suivantes :
Compensation du délai de propagation allée-retour (round trip delay) par le
mécanisme d’avance en temps.
Contrôle de la puissance d’émission du terminal mobile.
Contrôle de la qualité du lien radio.
Rapatriement des mesures effectuées sur les stations voisines.
iii. FACCH
Le débit du SACCH étant très faible (380 bits/s), il introduit alors des délais très
importants ce qui fait que ce canal ne convient pas aux actions urgentes dont l’exécution doit
être faite rapidement comme dans le cas du handover.
Lorsque le canal alloué est un TCH, on suspend dans ce cas d’urgence, la transmission
des informations usagers pour récupérer de la capacité qui sera utilisée pour écouler la
Projet 2ème année
15
signalisation. On obtient donc un nouveau canal de signalisation appelée FACCH (Fast
Associated Control CHannel).
Lorsque le canal dédié alloué est un SDCCH, il n’y a pas dans ce cas de nécessité
d’introduire le FACCH. En effet le SDCCH est capable d’écouler tous les types de
signalisation, même ceux qui sont suffisamment rapides pour gérer le déroulement d’un
handover.
II.5.2.b La voie balise
La voie balise est une des fonctions primordiales dans un système cellulaire qui permet
au mobile de se raccorder en permanence à la station de base la plus favorable. De plus, elle
est essentielle pour l’introduction des fonctions clés dans un système radio mobile à savoir
l’itinérance et le Handover.
La voie balise d’une station de base correspond aux deux éléments suivants :
Une fréquence descendante (ou fréquence balise) sur laquelle est émis en
permanence un signal modulé de puissance constante qui permet aux mobiles de faire des
mesures de puissances.
Un ensemble de canaux logiques en diffusion (regroupés sous le terme
Broadcast Channel) implantés sur cette fréquence balise principalement sur le slot
numéro 0.
Les canaux logiques en diffusion permettent à chaque mobile de s’accrocher au système
local en acquérant les paramètres analogiques et logiques nécessaires. Il s’agit des canaux qui
suivent :
i. FCCH
Le canal FCCH (Frequency Correction CHannel) consiste en un burst particulier émis
environ toutes les 50 ms et présent seulement sur le slot numéro 0 de la voie balise. Il
correspond à une porteuse pure qui permet au mobile de se caler sur la fréquence nominale de
la station de base.
ii. SCH
Le canal SCH (Synchronisation CHannel) a pour objectif de fournir aux mobiles tous les
éléments nécessaires à une synchronisation complète.
Deux niveaux de synchronisation peuvent être distingués :
- La synchronisation fine : aide à la détermination du TA (Timing Advance).
- La synchronisation logique : détermination du FN (Frame Number) entre BTS et MS.
Projet 2ème année
16
iii. BCCH
Le canal BCCH (Broadcast Control CHannel) permet la diffusion périodique de
données caractéristiques de la cellule. Suivant la nécessité pour le mobile d’acquérir avec
rapidité ces informations, elles sont diffusées plus ou moins fréquemment.
II.5.2.c Les canaux de contrôle communs
i. RACH
Lorsque les mobiles veulent effectuer une opération sur le réseau (localisation, envoi de
messages courts, appel d’urgence, appel normal, etc.), ils doivent le signaler en envoyant une
requête courte sur des slots particuliers [12]. Ces slots constituent le RACH (Random Access
CHannel).
ii. AGCH
Le réseau recevant une requête de la part d’un mobile commence par allouer un canal de
signalisation dédié destiné à identifier le mobile, à l’authentifier et déterminer précisément la
nature de sa demande. L’allocation d’un canal dédié se fait sur des slots définis qui forment le
canal AGCH (Access Grant CHannel). Ce message d’allocation contient la description
complète du canal de signalisation utilisé : numéro de porteuse et numéro du slot, indication
sur le saut de fréquence et le paramètre du TA.
iii. PCH
Lorsque l’infrastructure désire communiquer avec un mobile (pour un appel, un message
court, une authentification), elle diffuse l’identité du mobile sur un ensemble de cellules. Les
messages sont transmis sur le canal PCH (Paging CHannel) [12]. Le mobile répond alors à la
cellule dans laquelle il se trouve par un message d’accès aléatoire sur le canal RACH.
iv. CBCH
Le canal CBCH (Cell Broadcast CHannel) est un canal descendant qui permet de
diffuser aux usagers présents dans la cellule des messages courts (informations routières,
météo).
Projet 2ème année
17
Le tableau suivant résume l’ensemble des canaux logiques GSM :
Tableau 1.1: Canaux logiques GSM
III. Le réseau GPRS
III.1 Introduction générale au réseau GPRS
Avec la croissance continue de l’utilisation des réseaux à commutation par paquet,
notamment de l’Internet, et le besoin de plus en plus important d’accéder à ces réseaux par un
terminal mobile, l’extension des capacités du réseau GSM devient indispensable. Pour cette
raison, l’ETSI a spécifié le service GPRS (General Packet Radio Service) qui, grâce à
l’utilisation de la commutation de paquets et l’augmentation des débits, offre un nouvel accès
à des services innovants de l’Internet mobile. Ces services doivent atteindre un certain niveau
de qualité de service pour intéresser les clients et être, par conséquent, rentable pour les
opérateurs.
Projet 2ème année
18
III.2 Présentation générale du réseau GPRS
III.2.1 Architecture globale du réseau GPRS
Le réseau GPRS et le réseau GSM fonctionnent en parallèle : le premier est utilisé pour
le transport des données, le second pour les services classiques de voix. Tous deux utilisent le
même sous système radio BSS pour l’accès radio, mais ils se distinguent au niveau du sous
système réseau. En effet, le réseau GPRS définit une nouvelle architecture de réseau fixe
connu sous le nom du réseau fédérateur GPRS. Ce dernier est un réseau paquet constitué, en
plus des routeurs IP, de deux entités principales : le SGSN (Serving GPRS Support Node) et
le GGSN (Gateway GPRS Support Node) ayant chacune une adresse IP fixe au sein de ce
réseau.
L’architecture logique du réseau GPRS qui introduit les différentes entités du réseau
ainsi que les interfaces d’interconnexion est présentée par la figure 1.8.
Figure 1.8 : Architecture générale du réseau GPRS
Projet 2ème année
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III.2.1.a Entités du réseau GPRS
i. Un terminal mobile
Le GPRS définit trois classes de mobiles selon leur aptitude à être multiservices :
Mobile de classe A : Peut communiquer simultanément dans les deux modes GSM et
GPRS à tout moment.
Mobile de classe B : Peut écouter simultanément le réseau GSM et le réseau GPRS
mais ne peut répondre qu’à un seul type d’appel entrant.
Mobile de classe C : Ne peut pas avoir simultanément une connexion circuit et une
connexion paquet. L’utilisateur doit positionner son terminal en veille dans le mode
souhaité.
ii. Le sous système radio BSS
Le sous système radio BSS est commun entre le réseau GSM et le réseau GPRS. Il est
constitué par un ensemble de BTS et BSC. Il est complété par une extension appelé
PCU « Packet Control Unit » pour qu’il soit capable de gérer les ressources radio pour les
services GPRS.
Le PCU est responsable de la formation et de la transmission des trames contenant les
paquets GPRS. Il peut y avoir une PCU par BTS ou une PCU par BSC mais le deuxième cas
est souvent adopté (Figure 1.9).
Figure 1.9 : Le placement du PCU dans le BSS
iii. Le réseau fédérateur GPRS
Les principales entités du réseau fédérateur GPRS sont:
Le SGSN : il est l’équivalent du MSC dans le réseau GSM. Il gère les stations mobiles
présentes dans une zone donnée : assure leurs fonctions de mobilités, crypte ou
décrypte les donnée, collecte les données pour la facturation…
Projet 2ème année
20
Le GGSN : c’est un routeur qui assure l’interconnexion entre les réseaux de données
externes et le réseau mobile de transfert de paquets. Il garantit l’acheminement des
paquets venant des réseaux de données externes vers le SGSN du destinataire ainsi que
l’envoie des paquets sortants des stations mobiles vers le réseau de données adéquat.
Entre le GGSN et le SGSN, les données utilisateur sont simplement encapsulées dans
des paquets IP et acheminées dans des tunnels de manière transparente.
En plus de ces deux entités, on va ajouter de l'information dans le HLR pour gérer le
service GPRS. On ajoute au HLR les informations d'abonnement GPRS, la zone de routage
des abonnés, quand on la connaît, et une table de correspondance entre adresses PDP et
identifiants de MS.
L’architecture introduit aussi l’EIR (base de données spécifique aux terminaux
consultée lors de la phase d’authentification) et le SMS-GMSC pour l’échange de messages
courts.
Un dialogue entre le MSC/VLR et le SGSN est nécessaire pour coordonner la gestion de
la localisation.
III.2.1.b Interfaces d’interconnexion
L’introduction de nouvelles entités entraîne la définition de nouvelles interfaces
d’interconnexion entre les différents équipements telles que l’interface Gb, entre le BSC et le
SGSN, et les interfaces Gr et Gc, respectivement entre le HLR et un SGSN ou un GGSN.
Une description des différentes interfaces est présentée dans le tableau suivant :
Projet 2ème année
21
Tableau 1. 2: Les interfaces du réseau GSM/GPRS
III.2.2 Architecture protocolaire
On distingue deux plans dans l’architecture protocolaire du réseau GPRS : le plan de
transmission ou plan usager et le plan de signalisation. Le plan de transmission est utilisé pour
le transfert des données utilisateur et du contrôle associé alors que le plan de signalisation est
utilisé pour le control et le maintien des fonctionnalités du plan de transmission.
III.2.2.a Les protocoles du plan de transmission
La figure 1.10 illustre les protocoles du plan de transmission du GPRS. Cette
architecture introduit plusieurs couches et protocoles :
Projet 2ème année
22
La couche physique (GSM PHY) gère les canaux physiques et est responsable des
opérations de modulation, de démodulation, de codage, de décodage, de
synchronisation, mesures….
La couche RLC permet la transmission fiable des PDU LLC entre le mobile et le
SGSN à travers le BSS. Elle gère la segmentation des données en plusieurs blocs radio
ainsi que leur réassemblage.
La couche MAC gère l’accès aux ressources radio. Elle est responsable du partage
dynamique des canaux physiques (Packet Data Chanel) entre les utilisateurs en
fonction de leur trafic.
Figure 1.10 : Les protocoles du plan de signalisation
La couche LLC (Logical Link Control) réalise une connexion logique fiable et cryptée
entre le mobile et le SGSN même s’il n’y a pas de connexion physique établie. Cette
dernière est établie par la couche RLC\MAC uniquement s’il y a des données à
transmettre.
La couche SNDCP utilise le protocole SNDCP pour adapter les protocoles des
couches supérieures (IP, X.25,…) à l’accès mobile du GPRS tout en assurant le
multiplexage de plusieurs PDU de différents réseaux de données sur une même liaison
Projet 2ème année
23
LLC et la compression éventuelle de ces PDU. SNDCP prend de plus en charge le
chiffrement GPRS qui est fait entre le SGSN et la MS.
Le protocole BSSGP (Base Station Subsystem GPRS Protocol) transporte les
informations de routage et de qualité de service entre le SGSN et le BSC en se basant
sur la technique de Frame Relay.
Le protocole GTP (GPRS Tunneling Protocol) encapsule les flux utilisateur entre le
GGSN et le SGSN dans des paquets IP.
III.2.2.b Les protocoles du plan de signalisation
Les équipements déjà présents dans le réseau GSM gardent le même protocole de
signalisation SS7.
Les dialogues entre SGSN, d’une part, et HLR, EIR, SMS-IWMSC et SMS-GMSC
d’autre part utilisent le protocole MAP. L’inter fonctionnement entre le GGSN et le HLR est
réalisé par une passerelle spécialisée SS7-IP.
Au niveau du réseau d’accès, On retrouve à peu près les mêmes couches de protocoles
qu’en GSM. Les messages de signalisation sont groupés dans la couche GMM (GPRS
Mobilité Management), pour la gestion de la mobilité, et la couche SM (Session
Management), pour la gestion des appels. Les équivalents respectifs de ces couches en GSM
sont le MM et le CM. La couche SM est au-dessus de la couche GMM mais il n’y a pas
d’encapsulation entre ces couches.
Il y a des couches communes aux plans de signalisation et de transmission : la couche
LLC et la couche RLC.
III.2.3 Gestion de la mobilité
La gestion de la mobilité est fortement liée aux identifiant GPRS. En effet, pour gérer la
mobilité d’un mobile il lui faut tout d’abord l’identifier.
III.2.3.a Identifiant GPRS
Comme en GSM, un certain nombre d’identifiants est associés à un mobile GPRS :
IMSI : International Mobile Subscriber Identité : identité internationale d’un abonné
inscrit dans la carte SIM. Elle permet d’identifier un abonné d’une façon unique.
Elle est rarement transmise sur l’interface radio.
P-TMSI (Packet Temporary Mobile Subscriber Identity) : identité temporaire
transmise au mobile en mode crypté lors de son attachement au réseau GPRS.
Projet 2ème année
24
TLLI (Temporary Link Layer Identity) : elle est utilisée par le mobile pendant la
phase initiale d’attachement au réseau pour échanger de la signalisation avec le
SGSN sans transmettre son IMSI. Le TLLI est identique au P-TMSI si ce dernier
existe, si nom il est choisi de façon aléatoire dans une plage donnée.
III.2.3.b Etats d’un mobile GPRS
Pour gérer la mobilité, le GPRS reprend les principes de GSM en regroupant les cellules
en zone appelée « zone de routage ». Une zone de routage dépend d’un seul SGSN et elle est
toujours incluse dans la zone de localisation GSM si le réseau combine les deux modes :
circuit et paquet.
Figure 1.11 : Les états de mobilité en GPRS
Comme c’est montré par la figure 1.11, en présence d’une couverture GPRS le mobile
peu prendre 3 états par rapport au SGSN en fonction de ses besoins :
Idle : Le mobile est allumé mais détaché du réseau GPRS.
Standby. Le mobile est attaché au réseau GPRS et peut recevoir des appels entrants
par paging. Il est localisé, à la zone de routage près, par le réseau GPRS. Le mobile
effectue des mises à jour de localisation lorsqu’il change de zone de routage.
Ready : Le mobile est en cours de communication et a au moins une connexion en
cours. Le réseau le localise à la cellule près.
III.2.4 Gestion de session
Une session est établie, après l’attachement au réseau, par l’activation obligatoire d’un
contexte PDP (Packet Data Protocol). Ce dernier représente un ensemble d’informations
Projet 2ème année
25
stockées dans le mobile, le SGSN et le GGSN pour permettre l’échange de données avec un
réseau PDP.
Le contexte PDP peut être activé à la demande soit du mobile soit du réseau.
Une fois le contexte PDP est activé et si le mobile a des données à émettre ou à recevoir,
le réseau lui alloue un TBF (Temporary Block Flow) qui sera fermé dés que l’émetteur n’a
plus de données en mémoire à transmettre. On parle de deux type de TBF : TBF uplink si le
mobile est l’émetteur des données et TBF downlink si le réseau est l’émetteur des données
vers le mobile.Pour identifier les TBF, le réseau leur associe des TFI (Temporary Flow
Identity).
III.2.5 L’interface radio GPRS
L’interface radio du GPRS s’appuie sur celle du GSM : elle utilise les mêmes bandes de
fréquences, le même technique d’accès FD-TDMA et la même technique de modulation
GMSK.
III.2.5.a Les canaux physiques
Vu le partage des ressources entre les deux modes circuit et paquet : un canal physique
peut être configuré soit pour GSM soit pour GPRS d’une façon dynamique en fonction de la
charge du réseau.
Un canal physique configuré en GPRS est connu sous le nom PDCH Paquet Data
Channel.
La multi trame de base pour le GPRS est définie pour un même slot sur 52 trames
successives. Elle est organisée en 12 blocs de 4 slots, deux slot "idle" et 2 slot "PTCCH" (cf
Figure 1.12).
Figure 1.12 : Structure de multi-trame en GPRS.
Projet 2ème année
26
Le time slot "idle" donne à la station mobile le temps de lire le canal BCCH, de et de
mesurer le niveau d'interférences. Le time slot PTCCH donne à la station de base le temps de
contrôler l'avance temporelle.
III.2.5.b Les canaux logiques
Au-dessus des canaux physiques, se trouvent les canaux logiques. Ces derniers
permettent de séparer les différents types d’information transmise : signalisation, données,
synchronisation, message de diffusion, etc. Pour ce faire, quatre types de canaux logiques sont
introduits :
PBCCH (Packet Broadcast Control Channel) pour la diffusion des informations
système aux mobiles GPRS : paramètre pour la sélection des cellules, paramètres du
contrôle d’accès et allocation des ressources…
PCCCH (Packet Common Control Channel): Il comprend les canaux logiques de
control commun. Ces canaux sont :
PPCH (Packet Paging Channel) : il est utilisé, dans la direction descendante,
pour gérer les appels en diffusion.
PAGCH (Packet Access Grant Channel) : il est utilisé, dans la direction
descendante, pour transmettre les messages d’allocation.
PRACH (Packet Random Access Channel) : Il est utilise, dans la direction
montante, par le mobile pour initialiser un transfert de données ou de
signalisation.
PDTCH (Packet Data Traffic Channel): c’est un canal qui est utilisé pour le transfert
de donnée. Il est temporairement dédié pour un seul utilisateur. Touts les canaux de
trafic sont unidirectionnels et chaque canal de trafic a son canal de control dédié.
PTCCH et PACCH (Packet dedicated control channels): Il y a deux types de canaux
de contrôl dédié :
PACCH (Packet Associated Control Channel) : c’est un canal dédié à un seul
mobile pour la transmission des acquittements et du contrôle de puissance. Il
permet aussi d’indiquer les futurs PDTCH qui seront alloués au mobile.
PTCCH (Packet Timing Advance Control Channel): il permet de transporter
les valeurs d’avance en temps pour un groupe de mobile.
Projet 2ème année
27
III.2.5.c Protection des blocs RLC\MAC
Les blocs RLC\MAC peuvent être transmis sur le lien radio selon plusieurs schémas de
codage suivant la qualité de la liaison radio.
Quatre schémas de codage ont été définis pour le réseau GPRS et ils sont présentés dans
le tableau 1.3.
Tableau 1.3 : Paramètres du codage des données GPRS
Un poinçonnage est introduit pour permettre d’obtenir les 456 bits contenus dans un bloc
GPRS.
Le schéma CS-1 offre la meilleur protection c’est pour cela qu’il est utilisé pour la
transmission des blocs RLC-MAC de signalisation.
Nous avons essayé tout au long de cette section de décrire les concepts de base du réseau
GPRS. Nous présenterons, dans la section suivante, les techniques de suivi de la qualité de
service dans le réseau GPRS qui permettent à un opérateur donné de vérifier les performances
de son réseau.
IV. Le réseau EDGE
IV.1 Introduction
Malgré le succès qu’a connu le réseau GSM, il a montré des limitations face à la
demande sans cesse croissante d'échange de données vu que le débit de transfert de
donné est limité à 9.6Kbit/s, donc les operateurs ont besoins de chercher une autre
alternative pour satisfaire ce besoin et pour offrir des services de troisième génération
tout en se basant sur l’architecture du reseau déjà existant. La technologie EDGE quant à
Projet 2ème année
28
elle devrait donc être déployée afin de fournir un pont entre les technologies de deuxième et
les technologies de troisième génération comme UMTS.
La norme EDGE (Enhanced Data Rates for GSM Evolution) est une norme de
téléphonie mobile de 2.75G, est une évolution du GPRS qui a pour but de permettre des
hauts débits sans avoir besoin à une licence 3G. Elle adopte une nouvelle modulation,
8-PSK (Phase Shift Keying) permettant d’atteindre des débits plus élevés tout en
utilisant le spectre radio GSM existant des opérateurs.
La technologie EDGE peut théoriquement atteindre un débit maximum de
473 kbit/s. Pratiquement, le débit (maximum) a été fixé au niveau du standard de la
norme EDGE à 384 Kbps par l’ITU (International Telecommunication Union).
EDGE utilise une technique de mesure se basant sur l’analyse des blocs de
transmissions et d’estimer la probabilité d’erreur, et selon les résultats obtenues on
adapte d’une manière automatique la modulation et le schéma de codage.
IV.2 Architecture générale
Etant donné que l’EDGE est une évolution des réseaux GSM et GPRS, l’EDGE se
base sur leurs infrastructures, une partie se base sur la commutation de paquet et une partie
de commutation de circuit, et seule la partie radio est sensiblement modifié pour tenir
compte de la nouvelle modulation.
La figure suivante montre l’architecture du réseau EDGE :
Figure 1.13 : Architecture des différents réseaux GSM, GPRE et EDGE
Projet 2ème année
29
Vue que EDGE utilise une modulation différente que celle du GSM et GPRS, et qu’il
est basé sur le réseau de ces derniers, alors les operateurs sont obliger d’adapter les
équipements pour qu’ils tiennent compte de la modulation 8-PSK, et dans ce cadre qu’on
introduit au niveau des stations de bases des émetteurs-récepteurs qui supportent cette
modulation, aussi les stations mobiles sont différentes que celle du GPRS
IV.3 La technique de modulation 8-PSK
Les réseaux GSM et GPRS utilisent la modulation GMSK, qui associe à chaque bit
un état. Et en EDGE pour atteindre des hauts débits par time slot, l’idée c’est de transporter
plus qu’un bit par symbole on utilisera donc la modulation 8-PSK. Avec cette modulation,
on a huit états, Ainsi, le nombre de symboles transmis dans une certaine période (IT) est le
même dans le GPRS ou EDGE, mais cette fois ci chaque symbole transmis contient 3 bits,
donc le débit est accru.
Cependant, la contrepartie est que la distance entre symbole est moindre qu’avec le
GPRS. Le risque d’interférence inter-symbole s'en trouve accru. Si les conditions
d’émission, de transmission et de réception sont bonnes, cela ne pose pas de problèmes
mais dans le cas contraire, il y aura des erreurs. Des bits supplémentaires seront utilisés pour
ajouter plus de codes de corrections d’erreurs afin de recouvrer les données. Donc on aura
un choix dynamique du schéma de codage selon les besoin (taux d’erreur).La figure suivante
montre la différence entre les deux types de modulations utilisés dans le GPRS et l’EDGE.
Figure 1.14 : Les schémas de constellation des modulations GMSK et 8-PSK
Projet 2ème année
30
IV.4 Le codage
Le GPRS présente quatre schémas de codages (CS1 à CS4) alors qu’avec la
technologie EDGE on a 9 schémas possibles désignés MCS1 à MCS9. Par ailleurs, les
4 premiers schémas de modulations utilisent la modulation GMSK alors que les 5 derniers
utilisent la modulation 8-PSK. Les débits se différents selon le schéma de codage utilisé.
La capacité d’un time slot, dans le cas du GPRS, ne dépasse pas 21,4 Kbp/s avec
CS-4, alors que pour l’EDGE, la capacité d’un time slot peut atteindre 59,2 Kbp/s.
Figure 1.15 : Les types de codages GPRS et EDGE
IV.5 Les interfaces radio
La couche physique d’EDGE se base sur les mêmes principes que le GSM. Elle est
basée sur une combinaison de TDMA et FDMA. Un canal physique est donc une Time Slot
sur une fréquence de largeur 200KHz. Les canaux logiques sont implantés dans les canaux
physiques soit pour le trafic de données ou pour la signalisation.
Les canaux logiques du service paquet sont :
PDTCH (Packet Data Traffic Channel): il véhicule les données utilisateur en uplink
ou downlink transfert de paquet.
PACCH (Packet Associated Control CHannel): canal unidirectionnel utilisé pour la
signalisation du MS durant l’uplink ou downlink. Il est toujours associé avec un PDTCH (ou
PDCH) alloué à un MS.
PBCCH (Packet Broadcast Control Channel): diffusion des informations du système
paquet.
Projet 2ème année
31
PTCCH (Packet Timing Control Channel) : canal bidirectionnel utilisé pour la mise à
jour adaptative du temps de synchronisation de l’information du MS.
PCCCH (Packet Common Control Channel) : utilisé pour initier le transfert des
paquets. Il composé des canaux logiques PRACH, PPCH, PAGCH.
PRACH (Packet Random Access Channel) : utilisé par le MS pour accéder au réseau.
PPCH (Packet Paging Channel): utilisé pour la recherche du MS (paging).
PAGCH (Packet Access Grant Channel): allocation des ressources pour le MS.
IV.6 Les Services offerts par EDGE
IV.6.1 Média
EDGE a permet aux utilisateurs de télécharger et d’écouter les fichiers audio, vidéo, les
vidéoclips, plus la consultation des nouvelles et la météo, des bandes annonces de films, etc.
Le but est d’offrir les fonctionnalités des PDA et autres appareils multimédias mobiles. Il est
donc maintenant possible de consulter les courriers, naviguer sur le Web, lire des livres
digitaux, jouer en ligne, charger la sonnerie téléphone, etc.…
IV.6.2 Téléchargement d’application
Avec EDGE le téléchargement des programmes de toutes sortes est devenu faisable à
partir de votre téléphone mobil. Ces programmes sont des jeux, des lecteurs médias, des
écrans de veille, des guides de restaurants ou de cinémas et des traducteurs linguistiques.
IV.6.3 Connexion Internet
Un accès a des pages web, gestion des courriers, transactions bancaires, accès aux
Intranets, amusements en ligne, réception de bulletins de nouvelles, météorologiques ou
sportifs, etc ...
IV.6.4 Conférence Vidéo
Ce service permet à deux utilisateurs ou plus d’avoir une réunion virtuelle. Un membre
voit et écoute les autres en temps réel ou presque.
Projet 2ème année
32
Conclusion
Les concepts GSM, GPRS et EDGE ne sont pas compliqué mais il est nécessaire de
comprendre tous les éléments les constituant.
Dans ce chapitre, nous avons présenté ces différents concepts dans leur totalité à
commencer par leur architecture générale et l’interaction entre ses différents composants
jusqu’à présenter la gestion de mobilité dans chaque réseau.
Dans le chapitre suivant nous allons étudier la planification et le dimensionnement des
réseaux GSM/GPRS/EDGE.
Projet 2ème année
33
Chapitre 2
Le processus de planification et de
dimensionnement d’un réseau
GSM/GPRS/EDGE
Projet 2ème année
34
Introduction :
L’étape de dimensionnement des équipements d’un réseau de télécommunication est
très importante. Elle permet de déterminer le volume des équipements, logiciels et autres
moyens à acquérir et à déployer pour la fourniture des services de télécommunication. Elle
requiert la connaissance de population d’usagers, la technologie utilisée, la tentative d accès
aux services et le volume des données échangées.
Quant au processus de planification, il est indispensable pour la mise en place d’un
réseau fonctionnel et efficace. Au cours de cette étape, il est nécessaire de tenir compte de
tous les éléments entrant en jeu tel que la localisation géographique des sites, le trafic, les
équipements, les fréquences allouées, etc.
Afin d’atteindre l’objectif de ce travail, nous présentons dans ce chapitre les fondements
de la théorie de dimensionnement des différents réseaux GSM, GPRS et EDGE ainsi que leur
planification à l’aide de l’outil m-Plan.
I. Le processus de dimensionnement
I.1 Définition du dimensionnement
« Dans le cycle de vie d’un réseau cellulaire, l’étape de dimensionnement des
équipement et des interfaces intervient en premier lieu et permet de déterminer le volume des
équipements, logiciels et autres moyens (capacités de transmission …)à acquérir et à déployer
pour la fourniture des services de télécommunications mobiles du réseau cellulaire »[2]
Le dimensionnement est la première phase du processus de planification d'un système
radio, il vise à trouver la configuration initiale de la partie réseau d’accès et de spécifier la
stratégie du déploiement pour long terme. Ce travail pourrait aussi être appelé une stratégie de
planification d'un système radio parce que le but est de définir les valeurs des paramètres radio
essentiel et les technologies pour déployer le réseau.
L'objectif de la phase de dimensionnement est d'estimer le nombre de sites, le nombre de
stations de base et leur configuration en fonction des besoins et des exigences de l'opérateur.
Projet 2ème année
35
Et a fin d’effectuer cette tache on a besoin de définir plusieurs notions et connaitre
plusieurs données qui rendent le dimensionnement plus précis.
I.2 Bilan de liaison
Le but du bilan de liaison est de pouvoir évaluer la puissance captée par un récepteur en
fonction de la puissance envoyée par un émetteur à une distance donnée.
Le bilan de liaison tient compte de la puissance fournie, du gain des antennes, de la distance
ainsi que des pertes.
Le gain d’une antenne
On définit le gain d’une antenne comme le rapport entre l’intensité du champ rayonnée
dans une direction donnée et l’intensité rayonnée par une antenne isotrope recevant la même
puissance.
Figure 2.1 : Diagramme de rayonnement d’une antenne
I.2.1 Objectifs du calcul de bilan de liaison
Le bilan de liaison permet :
D'identifier et d'évaluer tous les éléments de gain ou de perte de puissance.
De savoir prédire si un lien radio va fonctionner ou pas.
D’ajuster les équipements en fonction des besoins du projet.
D'utiliser des outils plus ou moins automatiques
I.2.2 Paramètres du bilan de liaison
PrMS : la puissance reçue à la MS (en dBm),
PrBTS : la puissance reçue à la BTS (en dBm),
PeMS : la puissance émise à la MS (en dBm),
00
0000
,
,,
iso
A
U
UG
Projet 2ème année
36
PeBTS : la puissance émise à la BTS (en dBm),
LfMS : la perte de câble d’alimentation à la MS (en dB),
LfBTS : la perte de câble d’alimentation à la BTS (en dB),
LcBTS : la perte du combineur de la BTS (en dB),
Lp : la perte de propagation entre la MS et la BTS (en dB),
GMS : le gain de l’antenne de la MS (en dBi),
GaBTS: le gain de l’antenne de la BTS (en dBi),
GdBTS : le gain de diversité de l’antenne de la BTS (en dB).
Figure 2.2 : Equilibrage des liens montants et descendants
I.2.3 Exemple de calcul de bilan de liaison
Figure 2.3 : Bilan de liaison
Projet 2ème année
37
Le calcul du bilan de liaison s’étale sur ces différentes étapes :
Signal reçu à la MS provenant de la BTS :
PrMS = PeBTS -LcBTS - LfBTS + GaBTS - Lp + GMS - LfMS
Signal reçu à la BTS provenant de la MS :
PrBTS = PeMS - LfMS + GMS - Lp + GdBTS + GaBTS - LfBTS
En exprimant Lp en fonction des autres paramètres :
Lp = PeBTS - LcBTS - LfBTS + GaBTS + GMS - LfMS - PrMS Lp = PeMS - LfMS +
GMS + GdBTS + GaBTS - LfBTS – PrBTS
D’où: PeBTS - LcBTS - PrMS = PeMS + GdBTS - PrBTS
Formule de bilan de liaison:
PeBTS = PrMS + GdBTS+ LcBTS + PeMS – PrBTS Eq 2.1
I.3 Les différents modèles de propagation
En se propageant dans l’environnement, l’onde subit plusieurs effet causés par toute
chose que la rencontre dans son trajet, comme l’effet de masque et l’effet des trajectoires
multiples, donc on à besoin à prévoir le comportement des ondes radio dans les différents
environnements, donc on à besoin à modéliser la manière avec la quelle les ondes radio se
propagent et fassent face aux différents environnements
I.3.1 Classification des modèles
Les modèles sont de différents types : on distingue les modèles déterministes,
empiriques et semi-empiriques.
I.3.1.a Les modèles empiriques
Ce type de modèles repose sur la collection d’un nombre assez important de données Et
consiste à confectionner à partir des analyses statistiques de ces données des équations
donnant une moyenne d'affaiblissement à une distance donnée. Les équations qui en sont
déduites comportent généralement moins d'une dizaine de paramètres. Donc on n’aura pas
besoin d’une représentation précise de la zone, et par suite manque de précision au niveau du
calcul. Cette imprécision relative est la raison pour laquelle nous les utilisons généralement
pour des cellules de grandes tailles. Ces modèles présentent également le danger de pouvoir
s'appliquer dans toutes les situations vue que les résultats obtenues sont liés à la zone qui a
servi à faire la modélisation.
Projet 2ème année
38
I.3.1.b Les modèles déterministes
Les modèles déterministes s’appuient sur les lois fondamentales de la physique comme
calculs d'optique géométrique (réflexion, diffraction,..) et une précise description de la zone
ou ils vont être appliqués, ils servent donc de modèles de référence et les résultats qui en
découles sont très précis, mais demande un temps de calcul énorme.
I.3.1.c Les modèles hybrides ou semi déterministes
Cette gamme de modèle combine les deux méthodes précédentes, elle regroupe les
aspects théoriques et les mesures, c’est un compromis entre précision du résultat et
complexité de calcul.les modèles hybrides tiennent en compte la topologie de la zone à
couvrir, ils sont donc plus précises que les modèles empirique et moins complexe que les
modèles déterministes
I.3.2 Exemples de modèle de propagation
I.3.2.a Le model Hata pour les zones urbaines
En matière de communication sans fil, le modèle de Hata pour les régions urbaines, aussi
connu comme le modèle Okumura-Hata pour être une version développée du
modèle Okumura, est le modèle le plus utiliser pour la propagation des fréquences radio pour
prédire le comportement des transmissions cellulaires dans les zones bâties.
Ce modèle intègre les informations graphiques du modèle Okumura et la développe, en
outre il réaliser les effets de diffraction, de réflexion et de diffusion causée par des
structures de la ville le modèle HATA est adapté pour les transmissions point à point et la
diffusion et il est basé sur des vastes mesures empiriques prises.
Il est valable pour la bande de fréquence de 150MHz à 1.5GHz et une hauteur de la
station mobile variant entre 1 et 10m et de la station de base entre 30 et 200m, la longueur du
lien est de 1 à 20 Km
La formule mathématique
Le modèle Hatta pour les zones urbaines est formalisé comme suit :
ݑܮ = 69.55 + 26.16 − 13082 ℎܤ − ℎܥ + [44.9 − 6.55 ℎܤ] ∗ Eq 2.2
Tq pour les villes de taille petite et moyenne :
ℎܥ = 0.8 + (1.1 log− 0.7)ℎ − 1.56 log Eq 2.3
Projet 2ème année
39
Et pour les grandes villes
Ch = ቐ8.29(log(1.54 ℎ ))ଶ − 1.1 , 150 ≤ ≤ 200
3.2(log(11.75 ℎ ))ଶ − 4.97 , 200 < ≤ 1500
� Eq 2.4
Avec
Lu : Les pertes dans les zones urbaines. Unité: dB
hB : La hauteur de la station de base. Unit: m
hm : la hauteur de l’antenne de la station mobile. Unité: m
f : La fréquence de transmission. Unité : MHz.
CH : Le Facteur de correction de la hauteur de l’antenne.
d : La Distance between the base and mobile stations. Unit: kilometer (km).
NB: le terme hm pour les petites villes signifie 1<hm<10 m
I.3.2.b Le model Hata pour les zones suburbaines
Le modèle Hata pour les zones suburbaines, aussi connu comme le modèle Okumura-
Hata pour être une version développée du modèle Okumura, est le modèle le plus largement
utilisé dans la propagation des fréquences radio pour prédire le
comportement des transmissions cellulaires en périphérie de la ville et d'autres zones
rurales. Et est fonction de la fréquence de transmission et de la perte de trajet en moyenne dans
les zones urbaines.
Cette version particulière du modèle Hata est applicable aux transmissions vient de
sortir des villes et sur les zones rurales où les structures de l'homme sont là, mais pas si haut et
si dense que dans les villes. Pour être plus précis, ce modèle est adapté où les
bâtiments existent, mais la station mobile n'a pas de variation significative de sa hauteur.
La Formule mathématique
Le modèle HATA pour les zones suburbaines obéît à la formule suivante :
=ݑݏܮ −ݑܮ 2ቀlog
ଶቁଶ
− 5.4 Eq 2.5
Projet 2ème année
40
Avec:
LSU : les pertes dans les zones suburbaines (dB)
LU : la moyenne des pertes dans les zones urbaines (dB)
f : la fréquence de transmission (MHz)
Remarque :
Ce modèle est basé sur le modèle Hata pour les régions urbaines et utilise la moyenne
des pertes de trajet des zones urbaines.
Afin de bien installer un réseau de télécommunication, en terme de couverture et qualité
de service , on aura besoin de connaitre et calculer le volume des équipement a installer pour
garantir un niveau de qualité de service visé, cette étape influe donc directement sur le cycle
de vie ainsi que sur la résilience de tel réseau.
I.4 Dimensionnement du réseau GSM
Dans notre étude nous allons nous limiter à dimensionner l’interface radio du réseau,
qui est la partie la plus complexe à dimensionner, en effet la mobilité des utilisateurs
complique la détermination à priori de la charge potentielle d’une cellule donnée.
I.4.1 Notions utiles pour le dimensionnement
I.4.1.a Loi d’Erlang
Le fondateur de la théorie du télé trafic est Erlang , il s’est appuie sur les mesures réalisés
par la compagnie de téléphone de Copenhagen (Copenhagen Telephone Company)pour
modéliser le trafic de téléphonie et l’apparition de la formule d’Erlang-B que les ingénieurs
utilisent de nos jours pour le dimensionnement d’un réseau et la détermination de l’ensemble
de canaux nécessaires pour faire écouler un trafic avec une qualité de service voulue.
(,ܣ)ܧ = /ே !
∑ /!Eq 2.6
Formule d’Erlang-B
Projet 2ème année
41
Avec :
E (A, N) : Taux de blocage (paramètre fixé par l’opérateur)
A : Trafic offert (égal au rapport entre le taux d’arrivée et le taux de service)
N : Nombre de canaux (ce qu’on cherche en fait à déterminer)
Pour pouvoir appliquer cette formule on a besoin de connaître le taux de service μ.
Les tables d’Erlang
La table d’erlang permet de déterminer l’un des trois facteurs intervenants dans la
formule d’erlang B(nombre de canaux, trafic ou taux de blocage), et voila un extrait de cette
table :
Tableau 2.1: Extrais du Table D'Erlang
I.4.1.b Notion de trafic
Il est définie comme la durée d’occupation des ressources par unité de temps, (« durée
d’occupation d’une ressource pendant toute la période de référence »[2]).
Considérons, à titre d’exemple, trois appels de durées 2,4 et 6 minutes, pendant une période
d’observation de référence égale à une heure, alors le trafic généré est égal à
(2+4+6)/60=0.2Erlang. La charge en trafic qui est véhiculée par un seul circuit est la fraction du
temps pendant laquelle celui-ci est occupé. Alors que la charge transportée par un échantillon de
circuits est équivalente à la moyenne des circuits occupés dans cet échantillon. En effet, un trafic
Projet 2ème année
42
de 0.2 Erlang correspond à l’occupation d’une ressource pendant 20% du temps ou deux
ressources pendant 10% du temps. Et un trafic de 2 Erlang correspond à l’occupation de
2 ressources pendant 100% du temps ou de 4 ressources pendant 50% du temps.
Notion de trafic écoulé
Dans le cas d’un réseau à commutation de circuits, on observe le nombre de circuits
occupés à un instant t bien déterminé. Ce nombre fluctue bien sûr en fonction du temps mais on
peut définir une valeur moyenne qui n’est autre que le trafic écoulé. Si on note par N (t) le
nombre de circuits occupés à l’instant t, le trafic écoulé noté Ae est alors l’espérance
mathématique de N (t) et on a alors :
=ܣ ()ܧ = lim→ஶଵ
∫ ݐ(ݐ)
Eq 2.7
La formule du trafic écoulé
Cependant, pour pouvoir estimer expérimentalement cette grandeur, on essaye d’observer
un groupe de circuits pendant une durée T. Au bout de cette période, des connexions ont eu lieu
dont on enregistre leurs durées successives d1, d2,….dk. On estime alors le trafic écoulé par :
≈ܣ∑ௗ
Eq 2.8
Approximation du trafic écoulé
Notion de trafic offert
On définit aussi le trafic offert qui n’est autre que le nombre A de clients arrivant pendant
la durée de service et dont certains sont rejetés suite à l’indisponibilité de ressources vacantes.
C’est pour cela qu’on définit un terme appelé taux de rejet ou probabilité de perte B qui s’écrira
comme étant le quotient du nombre de demandes rejetées sur le nombre de demandes
présentées n et en notant par ne le nombre d’appels acceptés on aura alors la formule suivante :
ܤ =
=
Eq 2.9
Formule de la probabilité de blocage
I.4.1.c Estimation et prévision du trafic
Pour dimensionner un réseau, il est nécessaire de connaitre les valeurs de la charge
potentielle de trafic que le réseau doit écouler. Pour cela, deux opérations sont réalisées :
Projet 2ème année
43
La mesure et suivi de la demande en trafic, par réalisation de mesure sur le réseau
existant
La prévision de la charge à venir en trafic [1]
La prévision de la demande se base sur des mesures faites sur un réseau existant. Ces
mesures, feront l’objet d’une modélisation qui permet de prévoir l’accroissement du trafic et de
prédire le comportement futur de la population visée.
Il faut noter que l’estimation du trafic dans le cas des réseaux mobiles est très
compliquée, comparée à celle dans les réseaux fixes. En effet, la localisation des utilisateurs et
donc du trafic étant connus dans les réseaux fixes, on voit que dans les réseaux mobiles, les
usagers sont par définition mobiles ce qui complique la tâche du dimensionnement.
I.4.1.d La notion de Peak Hour
Le dimensionnement d’un réseau de télécommunications se fait en se référant à une heure
particulière de la journée pendant laquelle le trafic total est maximum. Cette heure s’appelle
heure de pointe (peak hour). La prise de l’heure de pointe comme référence pour le
dimensionnement des réseaux ne veut pas dire de s’attacher au pire des cas comme pour les
évènements spéciaux ou désastres car ceci conduira surement à un surdimensionnement qui se
traduit par un coût énorme non amorti par les revenus du trafic écoulé. Ainsi, on peut donner
trois définitions de l’heure de pointe qui peuvent être utilisées par l’ingénieur en télé trafic pour
dimensionner son réseau [1] :
Option 1 : une heure fixe est choisie et utilisée tous les jours.
Option 2 : une heure flottante choisie différemment selon la journée de la semaine.
Option 3 : une heure de pointe propre à chaque cellule du réseau.
Toutefois, l’union internationale des télécommunications ITU a proposé un choix pour
l’heure de pointe qui consiste à la deuxième heure chargée du mois (la deuxième plus forte
valeur mensuelle).
I.4.2 Le dimensionnement des canaux de trafic
Comme leur nom l’indique, les canaux TCH permettent de véhiculer le trafic, c’est pour
cette raison qu’on a besoin de connaitre le comportement des abonnés et leurs nombre dans
Projet 2ème année
44
une cellule. Une fois ces deux paramètres sont déterminés et avec une qualité de service
souhaité, on peut déterminer le nombre de canaux nécessaires pour acheminer ce trafic
moyennant la formule d’erlang B comme l’indique le schéma suivant :
Figure 2.4: Calcul du nombre de canaux TCH
Exemple :
Soit un trafic par abonné estimé à 30mE à l’heure de pointe et une zone ou la population
potentielle est estimé à 500 abonnés. Le trafic dans la zone sera donc égal à 15 E, et pour un
taux de blocage de 5%, le nombre de canaux de trafic nécessaire sera donc de 20 (table
d’Erlang)
I.4.3 Dimensionnement des canaux de signalisation
Le dimensionnement des canaux de signalisation RACH, PCH/AGCH et SDCCH
nécessite l’estimation des paramètres suivants (le nombre d’appels, de mise a jours de
localisation et de SMS sont donnés pour l’heure de pointe) : [1]
N : Le nombre moyen d’utilisateurs par cellule
ni: Le nombre d’appels entrants par utilisateur
no : Le nombre d’appels sortants par utilisateur
nlup : Le nombre de mises à jour de localisation périodique par utilisateur
nlua : Le nombre de mises à jour de localisation sur changement de zone par utilisateur
Projet 2ème année
45
nsmsi : Le nombre moyen de SMS (Short Message Service) entrants par utilisateur
nsmso : Le nombre moyen de SMS sortants par utilisateur
dlup : La durée d’occupation (en ms) du SDCCH pour une mise à jour de localisation
périodique
dlua : La durée moyenne d’occupation (en ms) du SDCCH pour une mise à jour de localisation
sur changement de zone
dic : La durée moyenne d’occupation (en ms) du SDCCH pour un établissement d’appel
entrant
doc : La durée moyenne d’occupation (en ms) d’un SDCCH pour un établissement d’appel
sortant
dsms : La durée moyenne d’occupation d’un SDCCH pour l’envoie d’un SMS-MO (entrant)
ou MT (sortant)
np : Le nombre moyen de messages de paging/recherche émis par appel entrant
xR : Le taux d’utilisation maximum d’un IT RACH
xP : Le taux d’utilisation maximum d’un IT PCH/AGCH
xS : Le taux d’utilisation maximum du canal SDCCH
nbPCH : Le nombre de blocs PCH utilisés par paging
nbAGCH : Le nombre de blocs AGCH utilisés par allocation de canal
nlac : La taille (nombre de cellules) d’une zone de localisation
tB : La taille d’un bloc de signalisation en nombre de IT utilisés (messages PCH ou AGCH).
I.4.3.a Les canaux RACH
Le nombre d’accès par heure au canal RACH regroupe tous les accès pour les appels, les
mises à jour de localisation et les SMS, soit
N*( ni + na + nlup + nlua + nsmsi + nsmsa) Eq 2.10
Donc le taux de remplissage des IT RACH par trame est donc
τ RACH =N*( ni + na + nlup + nlua + nsmsi + nsmsa)/(3600.10^3 /4.615)
Projet 2ème année
46
Donc le nombre d’IT RACH nécessaires est
nRACH = τ RACH / xR Eq 2.11
I.4.3.b Le nombre des canaux PCH /AGCH
Le nombre d’accès par heure au canal PCH regroupe tous les accès correspondant aux
appels entrants et SMS entrants concernant la zone de localisation à laquelle appartient la
cellule, soit
N * (ni + nsmsi)*nlac Eq 2.12
Donc
NPCH = N * (ni + nsmsi)*nlac *nbPCH * np* tB Eq 2.13
Le nombre d’accès par heure au canal AGCH regroupe tous les accès pour les réponses
aux appels entrants et SMS entrant, les appels sortants, les mises à jour de localisation et les
SMS sortant qui sont effectués dans la cellule.
Le nombre de slots AGCH utilisés par heure est égal à
nAGCH = N*(ni + no + nlup + nlua + nsmsi + nsmsa )* nbAGCH * tB
Donc Le nombre total des slots nécessaires PCH et AGCH est donc égal à
nPCH/AGCH = nPCH + nAGCH Eq 2.14
I.4.3.c Le nombre de canaux SDCCH
Nous allons procéder la même manière de calcul des ressources nécessaires que pour les
canaux de trafic TCH. Donc nous allons calculer au début la charge en Erlang.
La durée d’occupation des canaux SDCCH au peak hour est :
dSDCCH = N*[ni*dic +no*doc + nlup*dlup + nlua*dlua + (nsmsa +nsmsi)*dsms ]
Le trafic à écouler est donc égale à
dSDCCH /(3600*10^3) Eq 2.15
Le nombre de canaux SDCCH est ensuite déterminé à la base des tables d’Erlang et de la
qualité de service envisagée. Le diagramme suivant donne une méthode de détermination de
nombre de canaux SDCCH :
Projet 2ème année
47
Figure 2.5 : Calcul du nombre de canaux SDCCH [1]
I.4.4 Nombre de TRX par cellule
Une fois on a déterminé le nombre de canaux nécessaires pour écouler le trafic d’abonnés
dans une cellule on peut en déduire le nombre de TRX nécessaires comme l’indique le schéma
suivant :
Figure 2.6 : Calcul du nombre de TRX par cellule
Projet 2ème année
48
I.5 Dimensionnement du réseau GPRS / EDGE
Le dimensionnement du trafic data est plus sophistiqué que celui de la voix en GSM-
circuit. Ceci est dû en fait au volume d’information transmis qui est variable, au taux d’arrivée
irrégulier et au mode paquet utilisé dans le réseau GPRS. Les lois d’Erlang ne sont plus
applicables car le trafic est sporadique ; d’autres modèles sont définis pour dimensionner ce
type de trafic.
Désormais, contrairement aux réseaux à commutation de circuits où un manque de
ressource se traduit par un blocage des demandes non prévues par le processus de
dimensionnement, dans les réseaux à commutation de paquets, si le nombre de connexions
établies dépasse la capacité maximale du réseau, la QoS se dégrade uniformément pour tous
les usagers.
Figure 2.7 : Le processus de dimensionnement du réseau GPRS [1]
La première étape dans le processus de dimensionnement du réseau GPRS consiste à
déterminer la capacité moyenne (en termes de débit offert) sur le canal PDCH dans la zone en
question. Ceci suit une démarche probabiliste, en effet, quatre schémas de codage sont
proposés en GPRS avec chacun un débit qui lui est relatif. Le débit moyen correspond donc à
la moyenne pondérée de ces débits, chacun étant affecté à une probabilité d’utilisation
estimée.
۲é܊ ܕ_ܜ ۲۱۶۾ܖ܍ܡܗ = ∑ ܁۱)܊ܗܚ۾ ) ∗ ۲é܊ ܁۱ܜୀ Eq 2.16
Projet 2ème année
49
Par la suite, une simulation ou un modèle de trafic de données sont utilisés pour
déterminer la charge présente dans la zone à dimensionner et qui doit être écoulée d’une
manière efficace sans sous-estimation ni surdimensionnement des ressources. Par conséquent,
il suffit de diviser la charge totale à écouler par la capacité moyenne d’un canal PDCH pour
déterminer le nombre de canaux PDCH à allouer dans la zone concernée.
ܕܗۼ ۲۱۶۾_ܠܝ܉ܖ܉܋_܍ܚ܊ =۲é܊ ܜܗ܂_ܜ
۲é܊ ܕ_ܜ ۲۱۶۾ܖ܍ܡܗEq 2.17
Ainsi le nombre de porteuses à allouer est :
ܕܗۼ ܆܀܂_܍ܚ܊ = ቂܕܗۼ ۲۱۶۾_ܠܝ܉ܖ܉܋_܍ܚ܊
ૡቃ− Eq 2.18
Où « [ ] » est la partie entière.
Le nombre des PCUs à intégrer est donné par la formule :
ܕܗۼ ܃۱۾_܍ܚ܊ = ቂܕܗۼ ۲۱۶۾_ܠܝ܉ܖ܉܋_܍ܚ܊
ቃ− Eq 2.19
Où « [ ] »est la partie entière.
Projet 2ème année
50
II. Le processus de planification
II.1 Présentation de l’environnement de travail
II.1.1 Présentation de MTD Technology
Lancer en 2008, MTD Technology a commencé ses activités au Maroc et en Algérie au
service des opérateurs et des fournisseurs locaux moyennant la sous-traitance des prestations
d’installation et d’optimisation réseau. Elle a servi les principaux opérateurs nord africains et
su tisser des relations d’affaires avec des fabricants et fournisseurs d’infrastructure Télécom
opérant sur le Maroc et l’Algérie pour mieux servir nos clients. Et vers la fin de cette année,
créée officiellement en Tunisie, MTD Technology compte élargir son portefeuille et s’intégrer
localement. MTD Technology propose:
Outils de planification radio : développement, suivi, intégration de nouvelle
plateforme Indoor & Outdoor pour la planification cellulaire, point-à-point, …
Services Télécom : Déploiement réseau, maintenance, support, performance &
optimisation des réseaux …
Service Informatique : Etude, prestation de service, outillage et matériels,
ingénierie, optimisation algorithmique, développement spécifique, …
Projet 2ème année
51
Conseil Télécom : Planification stratégique, gestion projet, opérations assistées,
conception et intégration réseau, formation …
Outsourcing Telecom : Opérations Core business, business process outsourcing
…
II.1.2 M-Plan
M-Plan est un outil de planification du réseau. Il possède plusieurs outils de propagation
adaptés à des habitudes ou des besoins de planification spécifiques ou générale, et grâce à ses
outils, bibliothèques de simulation et accompagnés de données cartographiques, il est possible
de planifier, optimiser et faire suivre la zone de couverture désirée. De plus, il peut offrir des
conseils de planification radio et des formations sur les services pour répondre à vos besoins.
M-Plan supporte plusieurs technologies:
GSM, GPRS et EDGE
CDMA2000, WCDMA & UMTS/HSDPA (soon)
WIMAX 802.16 Rel. 2004 & 802.16 Rel. E.
VHF, UHF.
Les modules Microwave
Le module AFP
II.1.3 Présentation de l’environnement de travail
Le lancement de m-Plan se précède par l’ouverture de serveur de licence. Il sert à
l’activation de la licence délivré par MTD Technology.
La fenêtre principale de m-Plan est la suivante :
Projet 2ème année
52
Figure 2.8 : Fenêtre principale du m-Plan
Cette fenêtre est composée de trois grandes parties : le menu gauche qui s’appelle
« Active List », la petite Carto ou « Carto Preview » et la grande Carto qui s’appelle
« Carto » ou « Draft ».
i. Active List
Ce menu correspond à des raccourcis aux plusieurs outils du soft. Il accorde trois
classes de paramétres : Map layers, Network élément et Users.
Figure 2.9 : Active List
Projet 2ème année
53
ii. Map layers
La carte du milieu sur m-plan peut être affichée sous trois formes. Ces trois formes sont :
Digital Terrain Model (DTM) :
Cette forme affiche le milieu en fonction de ses reliefs. La réception des signaux
transmis dépend de la hauteur des zones à servir, des valeurs d’interférences et des
atténuations. En fait les zones à hautes altitudes sont difficiles à servir.
Avant d’entamer la phase de visualisation du terrain, on doit programmer la palette des
couleurs des zones classifiées par leurs hauteurs.
M-Plan nous propose une palette générée automatiquement qui renferme seulement la
couleur verte avec des degrés différents. Avec ce degré, on peut déduire la hauteur du terrain.
Figure 2.10: Vue DTM
Clutter :
Cette deuxième forme, comme son nom l’indique, affiche le terrain en fonction de ses
clutters. Les différents types de clutter sont Open, Urban, MeanUrban, Village…
Les clutters sont classifiés en fonction de la densité de la population et du volume des
constructions.
Projet 2ème année
54
La condition de réception des signaux diffère selon le type du clutter. En fait, la
réception d’un signal est plus difficile dans les zones denses vu les atténuations et les trajets
multiples.
Chaque type de clutter a ses propres caractéristiques telles que le modèle de propagation,
la puissance d’émission, les marges d’interférences et du bruit…
La présentation en clutter est la plus intéressante dans l’étude de planification réseau,
elle nous aide à choisir les techniques et les modèles correspondants à chaque zone du réseau.
Figure 2.11 : Vue Clutter
Ortho Picture :
La troisième forme de vue appliquée dans m-Plan est celle de vue orthogonale. Cette vue
correspond à une figure réelle du terrain. Ce type de présentation est nécessaire pour bien
savoir la forme du terrain à exploiter.
Projet 2ème année
55
Figure 2.12: Vue Ortho image
Vector :
Grâce à m-Plan, on peut consulter l’option Vector. Cette option représente les formes de
tous les vecteurs du milieu observé (bâtiments, espace libre….). L’importance de cette
fonctionnalité est de savoir la place de toutes les entités du milieu. Cette option est applicable
sur les trois formes d’observations citées précédemment.
Figure 2.13 Vector appliqué au DTM
Projet 2ème année
56
II.2 La phase de pré-simulation
II.2.1 Création du réseau
Au début nous allons commencer par créer notre réseau que nous allons le nommé GSM
Figure 2.14: Création d’un réseau
II.2.2 Affectation des fréquences pour le réseau
Cette étape sert à affecter à chaque réseau les fréquences correspondantes.
Dans notre projet nous allons travailler dans la bande 900, et nous allons utiliser 12
fréquences BCCH et 36 fréquences TCH
Figure 2.15: Affectation des fréquences à partir de bande 900 MHz
Projet 2ème année
57
II.2.3 Création des sites
Dans notre projet nous allons adopter le modèle 4/12, donc un site permet de desservir
trois cellules.
Figure 2.16: Création d’un site
Figure 2.17: Paramètres généraux d’un site
Les paramètres nécessaires à entrer à ce stade sont celle du comportement général du
site. Il faut nommer notre site puis préciser les paramètres tels que l’altitude, le clutter…
Projet 2ème année
58
II.2.4 Création d’une station GSM
Figure 2.18 : Création d’une station GSM
Lors de la création d’une station GSM on a plusieurs paramètres à remplir.
Figure 2.19: Edition des paramètres de la station de base
Pour chaque station de base on doit mentionner le réseau auquel elle est affectée, son
nom ainsi que la hauteur de la pilonne, et parmi les paramètres les plus important à citer : la
puissance d’émission et le gain de l’antenne. En pratique la puissance d’émission la plus
utilisée est environ 44 dBm, puis elle sera ajustée selon les besoins.
Projet 2ème année
59
M-Plan offre la possibilité d’intégrer plusieurs types d’antennes et les utiliser dans le réseau
après de sauvegarder le fichier correspondant dans sa bibliothèque. Au cours de notre projet, nous
allons recours à des antennes directives dont le diagramme de rayonnement est le suivant :
Figure 2.20: Diagramme de rayonnement de l’antenne utilisée
A ce stade, nous affectons à chaque BTS une fréquence BCCH et un ensemble de
fréquences TCH. Au début nous allons utiliser 3 fréquences TCH non adjacentes et les plus
éloignées que possible pour minimiser l’interférence et selon les résultats ultérieurs de la
simulation on va le modérer. En tenant compte de l’emplacement géographique de la station
de base, on va choisir le modèle de propagation le plus adéquat (Okumura Hata, Cost 231
Hata…)
Figure 2.21: Affectation des fréquences
Projet 2ème année
60
II.3 Simulation
Apres avoir implémenté les sites et les stations de base, on a besoin de réaliser des
simulations sur notre réseau pour vérifier son état, en effet, m-Plan nous donne l’opportunité
de calculer plusieurs facteurs, comme la couverture, les interférences et la première meilleure
cellule servante etc.…
Figure 2.22: Implémentation des stations de base
Et dans cette partie nous allons effectuer les simulations une à une et nous essayerons
d’interpréter les résultats obtenus.
II.3.1 Global RxLev Coverage
M-Plan nous permet d’étudier la couverture RxLev et de détecter le niveau du signal
chez un récepteur quelque soit sa position dans le carte géographiques. Et vue qu’un mobile
peut choisir un des canaux reçus selon des critères comme la minimisation de la puissance
avec une bonne qualité, m-Plan fais le calcul pour le premier meilleur signal reçu, le
deuxième pour les cas d’urgences et le troisième pour les pires des cas.
II.3.1.a First RxLev Coverage
Avant de lancer cette simulation, nous devons configurer quelques paramètres : hauteur,
gain de l’antenne de réception, le seuil recherché et le modèle de propagation utilisé.
Figure 2.23: Configuration des paramètres pour la simulation de la couverture
M-plan affiche la carte géographique colorée par les
définis dans la Palette, et on obtient le résultat suivant
Figure 2.24: Le résultat de couverture
Le résultat de simulation, montre que les valeurs des puissances élevées sont situées
tout au prés de la station GSM émettrice, puis les valeurs diminuent à causes des atténuations.
Et dans les zones où le nombre des usagers est faibles (les zones urbaines et
mer) la puissance est plus ou moins faible
onfiguration des paramètres pour la simulation de la couverture
plan affiche la carte géographique colorée par les différents seuils de réception déjà
définis dans la Palette, et on obtient le résultat suivant :
e résultat de couverture du réseau GSM (first RxLev )
Le résultat de simulation, montre que les valeurs des puissances élevées sont situées
tout au prés de la station GSM émettrice, puis les valeurs diminuent à causes des atténuations.
le nombre des usagers est faibles (les zones urbaines et
mer) la puissance est plus ou moins faible, et ceci ne pose pas de problème pour les opé
Projet 2ème année
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onfiguration des paramètres pour la simulation de la couverture
différents seuils de réception déjà
(first RxLev )
Le résultat de simulation, montre que les valeurs des puissances élevées sont situées
tout au prés de la station GSM émettrice, puis les valeurs diminuent à causes des atténuations.
le nombre des usagers est faibles (les zones urbaines et dans la
problème pour les opérateurs
puisque leur but dans ces zone
moyenne, vue que l’implémentation des équipements intensifiés dans ces zones, n’est pas
amortissable.
II.3.1.b Second RxLev Coverage
En cas d’urgence la station mobile choisie le
simulation donne la figure suivante
Figure 2.25: Résultat de couverture
Cette figure montre bien que les zones ou le signal est
meilleur signal au tour des stations émettrices et le plus remarquable c’est qu’ils se
rétrécissent, et ce ci est prévisible, puisque la valeur de R_ Xlev du deuxième meilleur signal
est plus faible que celle pour le premier m
II.3.2 Trafic Analysis and Dimensionning
Apres avoir planifié le réseau selon le critère de couverture, nous devons vérifier l’état
de trafic, pour ce ci nous allons effectuer la simulation «
Dimensionning »
Cette option nous permet d’analyser le trafic circulant dans le réseau
devons choisir la valeur du facteur de blocage et éditer les valeurs du trafic pour chaque type
de milieu.
ut dans ces zones est d’assurés la couverture avec une qualité de service
moyenne, vue que l’implémentation des équipements intensifiés dans ces zones, n’est pas
Second RxLev Coverage
En cas d’urgence la station mobile choisie le deuxième meilleur signal pour l’utiliser, la
simulation donne la figure suivante
ésultat de couverture du réseau GSM (second RxLev)
Cette figure montre bien que les zones ou le signal est très fort sont comme pour le
meilleur signal au tour des stations émettrices et le plus remarquable c’est qu’ils se
, et ce ci est prévisible, puisque la valeur de R_ Xlev du deuxième meilleur signal
est plus faible que celle pour le premier meilleur signal.
Trafic Analysis and Dimensionning
Apres avoir planifié le réseau selon le critère de couverture, nous devons vérifier l’état
de trafic, pour ce ci nous allons effectuer la simulation « Trafic Analysis and
ption nous permet d’analyser le trafic circulant dans le réseau
devons choisir la valeur du facteur de blocage et éditer les valeurs du trafic pour chaque type
Projet 2ème année
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avec une qualité de service
moyenne, vue que l’implémentation des équipements intensifiés dans ces zones, n’est pas
meilleur signal pour l’utiliser, la
(second RxLev)
très fort sont comme pour le
meilleur signal au tour des stations émettrices et le plus remarquable c’est qu’ils se
, et ce ci est prévisible, puisque la valeur de R_ Xlev du deuxième meilleur signal
Apres avoir planifié le réseau selon le critère de couverture, nous devons vérifier l’état
Trafic Analysis and
; tous d’abord nous
devons choisir la valeur du facteur de blocage et éditer les valeurs du trafic pour chaque type
Projet 2ème année
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On va utiliser les densités suivantes :
Pour les zones urbaines denses : 1200 abonnés/Km²
Pour les zones rurales : 320 abonnés /Km²
Pour les zones industrielles : 600 abonnés/Km².
Tenant compte du fait que le trafic généré par un abonné est de 25 mErlang, nous
obtenons les valeurs de trafic suivantes :
Figure 2.26: La densité de trafic par zone
Et on obtient par suite le document suivant :
Figure 2.27: Trafic écoulé par les différentes BTS
Projet 2ème année
64
Ce résultat montre que chaque cellule possède 30 canaux TCH vue qu’on a fait une
allocation statique des fréquences (quatre TRX par BTS) et par suite ils peuvent supporter un
trafic égal (22.026 Er sur toute la zone couverte par la BTS) alors que le nombre de canaux
nécessaires pour les stations de bases est plus inferieur (d’après la simulation).
Ce résultat présente donc un surdimensionnement, à ce stade, que nous allons jouer sur
le nombre de site, leurs positionnement, les puissances d’émissions des stations de base et le
nombre de TRX par cellule. Et après ces changements nous obtenons le résultat suivant :
Figure 2.28: Résultat couverture du réseau GSM
II.3.3 Carrier To Interference
Cette option nous donne les différentes valeurs d’interférences dans le réseau
(interférences entre les sites, les canaux BCCH, et TCH)
II.3.3.a Interference analysis (on BCCH frequencies)
L’option « Interference analysis » (on BCCH frequencies) sert à analyser l’interférence
sur toutes les fréquences BCCH du réseau. La contribution des interférences dues aux
fréquences différentes de BCCH ne seront pas incluses dans l’analyse. Le résultat obtenu est
semblable à la figure suivante :
Figure
II.3.3.b Interference analysis (on
L’option « Interference analysis
toutes les fréquences TCH du réseau. La contribution des interférences du
différentes de TCH ne seront pas incluses dans l’analyse. Le résultat obtenu est
figure suivante :
Figure
Figure 2.29: Interférence des canaux BCCHs
Interference analysis (on TCH frequencies)
Interference analysis » (on TCH frequencies) sert à analyser l’interférence sur
du réseau. La contribution des interférences du
ne seront pas incluses dans l’analyse. Le résultat obtenu est
Figure 2.30: Interférence des canaux TCHs
Projet 2ème année
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frequencies) sert à analyser l’interférence sur
du réseau. La contribution des interférences dues aux fréquences
ne seront pas incluses dans l’analyse. Le résultat obtenu est semblable à la
Projet 2ème année
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Remarque :
Le plus remarquable dans la figure est que les valeurs maximales du rapport C/I sont
proches des sites GSM et les valeurs faibles sont dans les zones d’intersection, et ceci est un
résultat rassurant et que les distances qui sépares les sites sont adéquates.
II.3.4 Best Server Map
Cette simulation recherche la meilleure cellule de service pour les différents
emplacements du récepteur dans un endroit bien déterminé. Dans le sous menu Global RxLev
Coverage précédent, m-Plan calcule la couverture de puissance des signaux, et ce sous menu
présente la même fonctionnalité mais pour les cellules.
Et par suite cette simulation nous donne la répartition en cellules de la zone à couvrir,
donc nous devons spécifier une couleur pour chaque station de base, c’est la palette générée
manuellement.
Figure 2.31: Palette couleur/station de base
Nous obtenons donc suite à la simulation le résultat suivant
Figure 2.32
Cette figure montre bien des tailles de cellules variées, et ceci est selon la puissance
d’émission, la répartition et la densité des usagers sur la zone à couvrir.
zones urbaines denses, on a besoin impérativement à des cellules de
puissance des BTS faibles, dans le but de pouvoir véhiculer le trafic intensif des usagers. Par
contre, dans les zones rurales,
est faible, et par suite nous allon
couvrir une large zone.
II.3.5 Automatic Neighbor Lists
Quand un mobile est touché par plusieurs signaux des plusieurs cellules, il calcule
toujours le meilleur signal reçu pour étudier la possibilité de
le canal BCCH les caractéristiques des cellules. Il vous est intéressent d’a
cellules bien classifiées pour tout le terrain.
En plus m-Plan nous donne la distance qui sépare les deux stations de bases et leurs
surfaces. Et voila le résultat obtenu
Nous obtenons donc suite à la simulation le résultat suivant :
2.32 : Répartition de la zone à couvrir en cellules
Cette figure montre bien des tailles de cellules variées, et ceci est selon la puissance
d’émission, la répartition et la densité des usagers sur la zone à couvrir. Par exemple dans les
zones urbaines denses, on a besoin impérativement à des cellules de petites tailles avec une
puissance des BTS faibles, dans le but de pouvoir véhiculer le trafic intensif des usagers. Par
dans les zones rurales, les usagers sont éparpillés, donc le trafic par unité de surface
et par suite nous allons utiliser des grandes puissances d’émission
Automatic Neighbor Lists
Quand un mobile est touché par plusieurs signaux des plusieurs cellules, il calcule
toujours le meilleur signal reçu pour étudier la possibilité de Handover. Les BTS diffusent sur
le canal BCCH les caractéristiques des cellules. Il vous est intéressent d’a
cellules bien classifiées pour tout le terrain.
Plan nous donne la distance qui sépare les deux stations de bases et leurs
obtenu :
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épartition de la zone à couvrir en cellules
Cette figure montre bien des tailles de cellules variées, et ceci est selon la puissance
Par exemple dans les
petites tailles avec une
puissance des BTS faibles, dans le but de pouvoir véhiculer le trafic intensif des usagers. Par
, donc le trafic par unité de surface
puissances d’émission des BTS pour
Quand un mobile est touché par plusieurs signaux des plusieurs cellules, il calcule
andover. Les BTS diffusent sur
le canal BCCH les caractéristiques des cellules. Il vous est intéressent d’afficher la listes des
Plan nous donne la distance qui sépare les deux stations de bases et leurs
Projet 2ème année
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Figure 2.33: Table de voisinage des BTS
Avec la même densité de population envisagée que précédemment nous obtenons le
résultat du trafic suivant :
Figure 2.34: Trafic écoulé par les différentes BTS
D’après cette dernière simulation nous remarquons que pour toutes les stations de
bases le trafic disponible (Avail.Traffic ) et supérieur au trafic écoulé (calc. Traffic), (c.-à-d.
pas de sous-dimensionnement) et la marge de différence n’est pas assez grande pour que nous
disons qu’il s’agit d’un surdimensionnement. Le nombre de TRX par BTS varie entre 2 et 4
TRX et ce si est conforme à la norme GSM.
Projet 2ème année
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II.4 Planification du réseau GPRS et EDGE
II.4.1 Activation du GPRS et EDGE dans le réseau
M-Plan nous donne la possibilité de faire des simulations sur un réseau GPRS (ou
EDGE) sur la base de notre réseau GSM et ce si en y activant cette option dans le réseau et les
stations de bases qui vont être des émetteurs récepteurs du trafic GPRS (ou EDGE) comme
suit :
Figure 2.35: Activation de la fonction GPRS et EDGE dans le réseau
II.4.2 Activation de GPRS ou EDGE dans les BTSs
Figure 2.36: Activation de la fonction GPRS ou EDGE dans les BTS
Projet 2ème année
70
Programmation les données usuelles
Figure 2.37: Configuration des paramètres d’analyse du réseau GPRS / EDGE
Dans cette étape nous devons choisir le réseau dont la simulation va tenir compte et ceci
dans le cas de la cohabitation de plusieurs réseau dans un même projet.
Ensuite nous devons charger nos palettes par les différents couleurs par type de codage :
Figure 2.38 : Palette couleur /type de codage pour le GPRS
Projet 2ème année
71
Figure 2.39: Palette couleur /type de codage pour l’EDGE
II.4.3 Ajout des canaux PBCCH et PDTCH dans les BTSs
Comme nous l’avons vue dans le chapitre précédent les canaux PBCCH sont les canaux
de diffusion pour le GPRS et EDGE, alors que les canaux PDTCH sont dédiés au transport
du trafic, et nous allons ajouter ces canaux comme suit :
Figure 2.40: Ajout des canaux PBCCH et PDTCH
II.4.4 Résultats de la simulation
Après l’activation de l’option de GPRS et EDGE dans notre réseau et dans les BTSs,
nous lançons la simulation et nous obtenons le résultat suivant :
Pour le GPRS
Figure 2.41: Répartition des codages utilisés pour le GPRS dans les différentes zones
Pour l’EDGE
Figure 2.42: Répartition des codages utilisés pour l’EDGE dans les différentes zones
Ces deux figures montres bien que le codage utilisé par les abonnés
emplacement , en effet plus qu’ils s’éloignent des stations
ceci et prévisible puisque force de s’
épartition des codages utilisés pour le GPRS dans les différentes zones
épartition des codages utilisés pour l’EDGE dans les différentes zones
Ces deux figures montres bien que le codage utilisé par les abonnés différent selon
s qu’ils s’éloignent des stations de bases plus le débit diminue et
uisque force de s’éloigner , la probabilité des pertes du trafic augment donc
Projet 2ème année
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épartition des codages utilisés pour le GPRS dans les différentes zones
épartition des codages utilisés pour l’EDGE dans les différentes zones
différent selon leurs
de bases plus le débit diminue et
, la probabilité des pertes du trafic augment donc
Projet 2ème année
73
on aura besoin d’une redondance au niveau de l’information pour pouvoir corriger les
erreurs.les pertes dépendent donc de la distance entre l’émetteur et le récepteur et par suite le
type de codage utilisé dépond aussi de la distance entre l’utilisateur et la station de base
servante
Conclusion
Au cours de ce chapitre, nous avons présenté, dans une première étape, la méthode de
dimensionnement des réseaux GSM, GPRS et EDGE, ainsi que les différentes méthodologies
pour la quantification du trafic et le nombre des canaux nécessaires.
Dans une deuxième étape, nous avons utilisé le logiciel m-Plan afin d’effectuer la
phase de planification des différents réseaux
Projet 2ème année
74
Conclusion générale
En toute rigueur, on affirme que le réseau GSM a acquis un statut noble parmi les
technologies développées dans les dernières décennies et qu’il impose ses lois dans le marché
mondial, et il en découle les technologies GPRS et EDGE. En effet la demande des services
qu’ils fournissent n’a cessé d’augmenter et de croitre, et le nombre d’usagés de ces
technologies augmente de plus en plus, et c’est dans ce cadre se situe notre projet.
L’objectif de notre projet est de réaliser le dimensionnement et la planification des
réseaux GSM, GPRS et EDGE pour la zone de Sfax.
Dans le premier chapitre nous avons effectué une étude des trois technologies, et vu
que l’architecture de GPRS et EDGE représente une évolution par rapport à celle du GSM,
nous avons commencé par étudier ce dernier avec une revue de son architecture, la technique
d’accès qu’il utilise et de ses différents types de canaux. Ensuite, nous avons passé à l’étude
des deux autres réseaux en détaillant ce qui les distingue par rapport au réseau GSM : les
nouveaux composants dans l’architecture, les nouveaux canaux introduits et la nouvelle
modulation utilisée en EDGE (8-PSK) qui offre un débit plus élevé que la Modulation
GMSK.
Dans le deuxième chapitre nous nous sommes occupés, dans une première étape, du
dimensionnement. Nous avons étudié la manière dont s’effectue le calcul du nombre de
ressources et équipements nécessaires pour l’acheminement du trafic et ce si en tenant
compte des différentes contraintes telles que la densité d’abonné et la qualité de service visée.
Dans une deuxième étape, à l’aide de l’outil m-Plan, nous avons planifiés nos réseaux en
commençant par implémenter les stations de base pour le réseau GSM jusqu’à l’activation
des fonctionnalités de GPRS et EDGE sur ce réseau, et en fonction des contraintes de
couverture et de qualité du signal et de disponibilité de ressources, nous avons effectué des
Projet 2ème année
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optimisations soit en déplaçant les sites, soit en modifiant la configuration radio de quelques
transmetteurs. Et moyennant ce logiciel nous avons entamées des simulations sur nos réseaux
et les résultats obtenus nous ont poussés à les optimiser encore, et au fur et à mesure nous
interprétons les données des simulations.
Projet 2ème année
76
Bibliographie
[1] : Tabbane Sami, « ingénierie des réseaux cellulaires », Hermès, 2002.
[2] : Tabbane Sami, « Réseaux mobiles », Hermès, Paris, 1997.
![Le rapport, rapport, rapport [Fr]](https://img.pdfslide.fr/doc/110x75/579079761a28ab6874c752e0/le-rapport-rapport-rapport-fr.jpg)
