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REPUBLIQUE ALGERIENNE
DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT
SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE
SCIENTIFIQUE
Année Universitaire 2015 / 2016
UNIVERSITE LARBI TEBESSI - TEBESSA
FACULTE DES SCIENCES ET TECHNOLOGIES
DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE
MEMOIRE
DE FIN D'ETUDES POUR L'OBTENTION DU DIPLOME DE MASTER EN
Réseau et Communication
THEME
Analyse de Performances des systèmes cellulaire 2G -LTE
Présenté par le binôme :
- Mustafa Ahmad Ja’far
- Boutarfif Madjed
Devant le jury :
- Mr.Bentahar Tarek Président
-Mr.Saidi Riad : Encadreur
-Mr.Mayache Hichem Examinateur
Remerciement
Nous remercions toutes personnes ayant participé
à nous aider à établir ce présent mémoire notamment
notre encadreur :
Monsieur Saidi.R
Nos remerciements vont également à tous les
Enseignants du département du Génie Electrique.
Nos remerciements à tous ceux qui ont permis
D’accomplir ce projet dans les meilleures conditions.
Remerciements à tous nos collègues de travail et notre
classe du Master II R&C. promotion 2015/2016.
1 Analyse des performances des systèmes cellulaire 2G-LTE
Résume
La prédiction de l’affaiblissement de propagation est une étape très
importante dans la conception d’un système de radiocommunication mobile et
la prévision précise méthodes sont nécessaires pour déterminer les paramètres
du système radio qui va fournir une couverture efficace et fiable d’un service
pour une zone spécifique.
Cette travail et dans la modélisation des variations a grand échelle dans les
systèmes GSM, UMTS et LTE. Les modèles Hata-Okumura modèles et Cost 231
Hâta sont mis en place pour l’analyser des performances ainsi que effets
d’affaiblissement sur le trajet de propagation en raison des variations à grande
échelle et d’estimer la zone de couverture d’une station de base (BTS) dans le
GSM, UMTS et systèmes de long terme Evolution (LTE) réseaux.
Abstract
The prediction of the propagation loss is a very important step in the design
of a mobile radio system and the precise prediction methods are needed to
determine the parameters of the radio system that will provide efficient and
reliable coverage of a service a specific area.
This work and the modeling of changes in large scale in the GSM, UMTS and
LTE. The Okumura - Hata models and models Cost 231 Hata are set up to analyze
the performance and attenuation on the propagation path effects due to large-
scale changes and to estimate the coverage area of a station basic (BTS) in GSM,
UMTS and long-term systems Evolution (LTE) networks.
Analyse Des Performances Des Systèmes Cellulaire 2G - LTE
Listes Des Figures :
Figure I.1 : la caractéristique de deux ondes F(t) et F’(t) 3
Figure I.2 : Description d’un système de transmission radio analogique 4
Figure I.3 : Structure des chaines numérique d’émission et de réception 4
Figure I.4 : la réflexion des ondes radio sur le sol 5
Figure I.5 : schéma d’une cellule 7
Figure I.6 : Elément de base d’un réseau cellulaire 7
Figure I.7: l’architecture de réseau GSM 8
Figure I.8 : Principe de FDMA 11
Figure I.9 : Principe du TDMA 12
Figure I.10: l’intégration du GPRS au GSM 14
Figure I.11: l’architecture générale de l’UMTS 16
Figure I.12: Partie Core Network de l’UMTS 17
Figure II.1: General Representation of LTE System 24
Figure II.2 : Architecture de LTE 25
Figure II.3 : Schéma du principe du modulateur QPSK 29
Figure II.4 : Principe de l’OFDM 31
Figure II.5 : Déploiement de la 4G dans le monde 36
Figure III.1 : comparaison entre le 3 système cellulaire 43
Figure III.2 : la variation de perte de chemin (Lp) VS la distance de couverture (d) dans des zones
urbaines pour GSM
44
Figure III.3 : la variation de perte de chemin (Lp) VS la distance de couverture (d) dans des zones
suburbaines pour l’GSM
45
Figure III.4 : la variation de perte de chemin (Lp) VS la distance de couverture (d) dans des zones
rural pour l’GSM
45
Figure III.5 : la variation de perte de chemin (Lp) VS la distance de couverture (d) dans des
environnements différents pour le GSM
46
Figure III.6 : la variation de perte de chemin (Lp) VS la distance de couverture (d) dans des zones
urbaines pour l’UMTS
47
Figure III.7 : la variation de perte de chemin (Lp) VS la distance de couverture (d) dans des zones
suburbaines pour l’UMTS
48
Figure III.8 : la variation de perte de chemin (Lp) VS la distance de couverture (d) dans des zones
rurales pour l’UMTS
48
Figure III.9 : la variation de perte de chemin (Lp) VS la distance de couverture (d) dans des toute le
zones pour l’UMTS
49
Analyse Des Performances Des Systèmes Cellulaire 2G - LTE
Figure III.10 : la variation de perte de chemin (Lp) VS le distance de couverture (d) dans des zones
urbaines pour LTE
50
Figure III.11 : la variation de perte de chemin (Lp) VS le distance de couverture (d) dans des zones
suburbaines pour LTE
51
Figure III.12 : la variation de perte de chemin (Lp) VS le distance de couverture (d) dans des zones
rurale pour LTE
51
Figure III.13 : la variation de perte de chemin (Lp) VS la distance de couverture (d) dans des toute le
zones pour l’LTE
Figure III.14 : la variation de l’affaiblissement (Lp) VS la distance de couverture (d) dans des toute le
système mobile
52
53
Analyse Des Performances Des Systèmes Cellulaire 2G - LTE
Liste Des Tableaux :
Tableau I.2 Comparaison des technologies GSM, UMTS, HSPA et HSPA+
20
Tableau II.1 Les bandes de FDD
30
Tableau II.2 : Les bandes de TDD
31
Tableau III.1 (le domaine de validité de modèle OKUMURA
39
Tableau III.2 Le domaine de validité de COST modèle
41
Tableau III.3 Les valeurs d’affaiblissement maximal pour les différents systèmes.
42
Tableau III.4 l’affaiblissement avec différent hauteur de antennes pour urbains suburbaine, rural zones a le GSM
46
Tableau III.5 : les valeurs d’affaiblissement avec différent hauteur d’antennes pour urbains et suburbaine/rural zones à l’UMTS
49
Tableau III.6 les valeurs d’affaiblissement avec différent hauteur d’antennes pour urbains et suburbaine/rural zones à le LTE
52
Tableau III.7 : les valeurs d’affaiblissement avec le différent system GSM, UMTS et LTE 53
Analyse Des Performances Des Systèmes Cellulaire 2G - LTE
Acronymes
0G Generation 0
1G 1er Generation
2G 2eme Generation
3G 3eme Generation
4G 4eme Generation
3GPP
A
AUC
AMPS
B
BSC
BSS
BTS
C
CDMA
CPC
E
EDGE
EIR
EUTRAN
ENODE-B
EPCN
EPS
F
FDD
FDMA
G
GGSN
3rd Generation Partnership Project
Authentification Center
Advanced Mobile Phone System
Base Station Controller
Base Station Sub-system
Base Transceiver Station
Code Division Multiple Access
Continuous Packet Connectivity
Enhanced Data rate for GSM Evolution
Equipment Identity Registre
Evolved UMTS Terrestrial Radio Access Network
Evolved Node
Evolved Packet Core Network
Evolved Packet System
Frequency Division-Duplexing
Frequency Division Multiple Access
Gateway GPRS Service Node
Analyse Des Performances Des Systèmes Cellulaire 2G - LTE
GMSC
GPRS
GSM
H
HSDN
HSDPA
HSS
HSPA
HLR
I
IEEE
IMEI
IMSI
IMSS
IP
L
LTE
LAN
M
MIC
MIMO
MSC
MSRN
N
NMT
NSS
O
OFDM
OFDMA
OMC
P
PCRF
Gateway MSC
General Packet Radio Service
Global System for Mobile
High Speed Data Network
High Speed Downlink Packet Access
Home Subscriber Server
High Speed Packet Access
Home Location Register
Institute of Electrical and Electronics Engineers
International Mobile Equipment Identification
International Mobile Subscriber Identity
IP Multimedia Sub-system
Internet Protocol
Long Term Evolution
Local Area Network
Modulation par Impulsion et Codage
Multiple Input Multiple Output
Mobile Switching Center
Mobile station roaming number (GSM)
Nordic Mobile Telephone
Network Switching Subsystem
Orthogonal Frequency Division Multiplexing
Orthogonal Frequency Division Multiple Access
Operation Maintenance Center
Policy and Charging Rules Function
Analyse Des Performances Des Systèmes Cellulaire 2G - LTE
PDC
PDN GW
PGW
Q
QAM
QdS
QoS
QPSK
R
RTC
RNS
RNC
S
SAE
SC-FDMA
SIM
SGSN
S-GW
T
TACS
TDD
TDMA
U
UMTS
W
WCDMA
WIMAX
Personal Digital Communications
Packet Data Network Gate-Way
Packet Switch-GetWay
Quadrature Amplitude Modulation
Qualité de Service
Quality of Service
Quadrature Phase Shift Keying
Réseau Téléphonique Commuté
Radio Network Sybsystem
Radio Network Controller
System Architecture Evolution
Single Carrier-Frenquency Division Multiplexing
Subscriber Identifier Module
Serving GPRS Support Node
Serving-Get Way
Total Access Communication System
Time-Division Duplex
Time Division Multiple Access
Universal Mobile Telecommunications System
Wideband Code-Division Multiple Access
World Interoperability for Microwave Access
Sommaire :
I.1 Introduction : ................................................................... Error! Bookmark not defined.
I.2 Historique : ....................................................................... Error! Bookmark not defined.
I.3 Les Bases de la transmission radioélectrique : ................ Error! Bookmark not defined.
I.4 Mode de transmission des données : .............................. Error! Bookmark not defined.
I.5 Les défauts des transmissions radioélectriques : ............ Error! Bookmark not defined.
I.6 Le diffèrent Réseau cellulaire : ........................................ Error! Bookmark not defined.
I.6.1 La (0) G: ......................................................................... Error! Bookmark not defined.
I.6.2 La 1er Génération du téléphone mobile: ....................... Error! Bookmark not defined.
I.6.3 Les réseaux mobiles de deuxième génération : ........... Error! Bookmark not defined.
I.6.3.1 L’architecture cellulaire de la 2G : ............................. Error! Bookmark not defined.
I.6.3.2 Le réseau GSM : ......................................................... Error! Bookmark not defined.
I.6.3.3 L’architecture d’un système GSM se décompose en trois sous-systèmes: ...... Error!
Bookmark not defined.
a) Le sous-système radio : ................................................. Error! Bookmark not defined.
b) Le Sous-système Réseau : ............................................. Error! Bookmark not defined.
c) Le sous-système d’opérations : ..................................... Error! Bookmark not defined.
I.6.3.4 Les canaux physiques ................................................. Error! Bookmark not defined.
I.6.3.5 Les canaux logiques ................................................... Error! Bookmark not defined.
I.6.4 le réseau GPRS (2.5G) : ................................................. Error! Bookmark not defined.
I.6.5 Le réseau 3G (UMTS) .................................................... Error! Bookmark not defined.
I.6.5.1 Les parties important de l’UMTS : ............................. Error! Bookmark not defined.
I.6.5.2 Le mode de transmission dans le réseau UMTS ........ Error! Bookmark not defined.
I.6.6 Les évolutions HSPA (3.5G) ........................................... Error! Bookmark not defined.
I.6.7 Les évolutions HSPA+ (3.75G) ....................................... Error! Bookmark not defined.
I.7 La quatrième génération de téléphone mobile 4G (LTE) : ............ Error! Bookmark not
defined.
I.8 Conclusion : ...................................................................... Error! Bookmark not defined.
II.1 Introduction: ................................................................... Error! Bookmark not defined.
II.2 Définition: ....................................................................... Error! Bookmark not defined.
II.3 LTE: .................................................................................. Error! Bookmark not defined.
3.1 Le Architecture du réseau LTE : ...................................... Error! Bookmark not defined.
II.4- Les exigences principales pour le LTE : .......................... Error! Bookmark not defined.
II.5- Les technologies utilisées pour la transmission en LTE : ............. Error! Bookmark not
defined.
II.6 La Qualité De Service De LTE : ........................................ Error! Bookmark not defined.
II.7 Les Performance des réseaux 4G : ................................. Error! Bookmark not defined.
II.8 la technique 4G LTE dans le monde : .............................. Error! Bookmark not defined.
II.9 Conclusion : ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
III.1 Introduction: .................................................................. Error! Bookmark not defined.
III.2 Présentation des modules de propagation :.................. Error! Bookmark not defined.
III.2.1 Propagations en espace libre : .................................... Error! Bookmark not defined.
III.2.2 modèle Okumura Hata : .............................................. Error! Bookmark not defined.
III.2.3 COST 231 HATA: .......................................................... Error! Bookmark not defined.
III.3 Zone de couverture de systèmes cellulaires 2g, 3g et LTE .......... Error! Bookmark not
defined.
III .4 La Résultat : ................................................................... Error! Bookmark not defined.
III.4.1 GSM ......................................................................... Error! Bookmark not defined.
III.4.2 L’UMTS ........................................................................ Error! Bookmark not defined.
III.4.3 LTE (4G) : ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
III.5 Une Comparaison dans le diffèrent systèmes GSM, UMTS,
LTE:…………………………………………53
III.6 Conclusion : .................................................................. Error! Bookmark not defined.4
Introduction Générale :
Les réseaux cellulaire sont les réseaux dont l’évolution a probablement été la plus
spectaculaire et Cette technologie forme forma la base des systèmes de radio
communication avec les téléphones mobile, une technologie développée pour améliorer les
capacités du service de téléphone mobile.
Ce service de communication ne fonctionnait que par l’existence d’émetteur-récepteur a
haute puissance, est organisé d’une manière qui chaque secteur géographique est découpé
en petits zones appelées cellules.
Comme le GSM, chaque antenne couvre un territoire défini et lors des déplacements de
l’utilisateur les téléphones mobiles changent de cellule.
En raison de l’évolution des technologies et des besoins accrus de communication radio
dans notre vie quotidienne, les réseaux cellulaire ont du être mis au point tout au fil des ans
de façon à répondre à nos besoins.
Dans notre travail, dans la
Le premier chapitre montre une présentation des différents réseaux cellulaires, montrant
leur fonctionnalité, leur architecture et des équipements.
Le deuxième chapitre nous avons présentes une étude détaillée sur la quatrième
génération de communication mobile, montrant son architecture, ses objectifs, et les
technologies utilisées pour la transmission.
La troisième chapitre est la partie de performance analyse de la 4eme génération (LTE),
nous avons utilisés les paramètres par défaut pour tester et montrer la performance de la
4G ici à ville de Tébessa utilisant MATLAB.
Conclusion General :
Dans ce travaille constater que les générations de téléphonie mobile été développées
pour garantir de meilleure performance en particulier les Qualités de Services
Tout ça en apportant de nouveaux services, de nouvelles applications, ainsi qu.une bon
gestion.
Actuellement la 4G c’est la dernière génération Qui comprenait le monde et est connu
par la meilleure génération existante permettant le très haut débit ainsi qu.une
interopérabilité avec les autres réseaux d’ancienne génération (2G, 3G …….).
Les paramètres principaux du réseau 4 G qui ont faits que ce réseau soit le meilleur et le
plus cher sont son très haut débit utilisé, une large bande passante, une bande de
fréquence flexible, et une interopérabilité avec les autres réseaux donc ça le choix à
l’utilisateur pour leur utilisation au sein de la 4 G.
