75
CONNEXION AU RÉSEAU Les BTS ont pour fonction de détecter la présence d'un téléphone portable ; ils émettent périodiquement des signaux qui sont reçus par le MS. MS sélectionne le BTS qui est le plus adéquat sur des critères énergétiques (niveau de réception) ou de disponibilité (la BTS la moins chargée). MS envoie au BTS choisi une requête de connexion composée de l'identifiant de l'abonné (qui est dans la carte SIM) BTS envoi se réponse: Si elle peut accepter la connexion, elle envoie un acquittement ACK. Si elle ne peut accepter la connexion (par exemple si elle n'a pas de canaux disponibles) elle envoie un message ALERT (le MS doit alors choisir une autre BTS). 67

Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

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Page 1: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

CONNEXION AU RÉSEAU

Les BTS ont pour fonction de détecter la présence

d'un téléphone portable ; ils émettent périodiquement

des signaux qui sont reçus par le MS.

MS sélectionne le BTS qui est le plus adéquat sur des

critères énergétiques (niveau de réception) ou de

disponibilité (la BTS la moins chargée).

MS envoie au BTS choisi une requête de connexion

composée de l'identifiant de l'abonné (qui est dans la

carte SIM)

BTS envoi se réponse:

Si elle peut accepter la connexion, elle envoie un

acquittement ACK.

Si elle ne peut accepter la connexion (par exemple si elle

n'a pas de canaux disponibles) elle envoie un message

ALERT (le MS doit alors choisir une autre BTS).

67

Page 2: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

CONNEXION AU RÉSEAU

Identification de MS

Une BTS peut recevoir simultanément des requêtes de connexion provenant de deux MS différents ; dans ce cas ces requêtes se superposent et donnent lieu à un signal incompréhensible collision

La collision ne peut être détectée par le MS (qui ne l'entend pas) le protocole Aloha

Si au bout d'un certain délai (timeout), le message ACK n'est pas reçu par le MS, on considère que la requête n'est pas arrivée et on émet une nouvelle requête après un délai aléatoire compris entre 0 et tmax.

Le choix de timeout et de tmax influe sur le débit effectif du réseau.

68

Page 3: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

CONNEXION AU RÉSEAU

Si connexion acceptée, la BTS transmet la

requête au BSC qui elle même la transmet au

MSC avec le numéro de la BTS ce qui permet de

mettre à jour la VLR (enregistrement de la

localisation).

VLR transmet également les informations de

localisation au HLR pour mise à jour. Tout ce

processus correspond à l'identification de

l'abonné.

69

Page 4: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

CONNEXION AU RÉSEAU

Authentification de MS

La carte SIM comporte l'identifiant ID de l'abonné et une clé secrète composée en fait de deux clés C1 et C2.

AUC comporte les mêmes informations : connaissant ID, il trouve les clés C1 et C2 dans ses tables.

AUC construit un message à partir d'un nombre N généré aléatoirement et qu'il encode avec la clé C1 ; il envoie ce message (via la chaîne AUC-HLR-MSC-BSC-BTS-MS) au MS.

MS, à l'aide de la clé C1, décode le message et récupère donc le nombre N qu'il encode avec la clé C2 ; ce nouveau message est envoyé à AUC (via la chaîne MS-BTS-BSC-MSC-HLR-AUC) ;

AUC peut le décoder avec la clé C2 et récupère donc N ; il peut vérifier que c'est bien le nombre initial.

Si c'est le cas, l'authentification a réussi. Il faut alors avertir le MS qu'il a été authentifié.

70

Page 5: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

CONNEXION AU RÉSEAU

71

Page 6: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Définition = ensemble des opérations mises en œuvre permettant qu'une station mobile puisse changer de cellule sans interruption de service.

Principe = lorsque le signal de transmission entre un combiné et une station de base s'affaiblit, le système du combiné trouve une autre station de base disponible dans une autre cellule, qui est capable d'assurer à nouveau la communication dans les meilleures conditions.

Protocole = lorsque la station mobile quitte la zone couverte par une cellule pour une autre, c'est la qualité de transmission qui détermine la nécessité du handover

La qualité de transmission est indiquée par le taux d'erreur, l'intensité du signal reçu, le niveau d'interférences et le délai de propagation.

GESTION DU TRANSFERT INTERCELLULAIRE

(HANDOVER)

72

Page 7: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

GESTION DU TRANSFERT INTERCELLULAIRE

(HANDOVER)

73

Page 8: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Phase de mesures

Ms et BTS effectuent des mesures

Paramètres recueillis :

La puissance du signal reçu (qualité du lien)

MS (canal descendant), BTS (canal montant)

Le taux d’erreur binaire (BER)

Distance entre le mobile et la station de base (grâce à la

valeur de l’avance en temps)

Paramètres diffusés par une station :

Identité de la station

Les fréquences des canaux balise des stations voisines

Les intervalles de mesures doivent être petits

GSM : remontées de mesures au BSC toutes les 480ms

Au maximum : mesure de 6 stations

GESTION DU TRANSFERT INTERCELLULAIRE

(HANDOVER)

74

Page 9: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Phase d’exécution (GSM)

Si déclenchement:

Etablissement du nouveau canal

Libération de l’ancien

Transfert de la connexion vers le nouveau lien

GESTION DU TRANSFERT INTERCELLULAIRE

(HANDOVER)

75

Le MS ne gère qu’un seul canal

Hard Handover

Page 10: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Phase d’exécution (CDMA)

Si déclenchement:

Etablissement du nouveau canal

Transfert de la connexion vers le nouveau lien

Libération de l’ancien

GESTION DU TRANSFERT INTERCELLULAIRE

(HANDOVER)

76Soft Handover

Page 11: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Pendant la communication

Le lien radio est mesuré

Si la qualité passe sous un seuil : déclenchement

Décision d’effectuer le HO

L’ancienne station transmet à la nouvelle les

paramètres du mobile impliqué (clé de

chiffrement, débit,…)

Le réseau transmet au mobile un message

(référence sur le nouveau canal de transmission)

L’ancien canal est libéré

Si pas de ressources disponible : échec de

handover (call dropped)

GESTION DU TRANSFERT INTERCELLULAIRE

(HANDOVER)

77

Page 12: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

DÉROULEMENT DU HANDOVER

78

Page 13: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

CANAUX ET MULTIPLEXAGE

79

Page 14: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

CANAUX ET MULTIPLEXAGE

FDMA (Frequency Division Multiple Access) ou AMRF

(Accès Multiple à Répartition en Fréquence) est un

multiplexage fréquentiel partageant la bande de fréquence

en canaux.

Circuit unique par porteuse: transmission continue

Faible largeur de bande

Faible complexité du mobile: pas de synchronisation

Coûts des équipements fixes élevés

Nécessité d’un duplexeur au niveau mobile

Complexité du handover

80

Page 15: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

CANAUX ET MULTIPLEXAGE

TDMA (Time Division Multiple Access) ou AMRT (Accès Multiple à Répartition dans le Temps) est un multiplexage temporel utilisé dans chaque canal ou voie.

Plusieurs utilisateurs par porteuse: transmission discontinue

Complexité des mobiles

Entête de transmission plus importante : synchronisation

Coûts des équipements au sol moins élevés

Pas besoin de duplexeur

Complexité du handover réduite

81

Page 16: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

CANAUX ET MULTIPLEXAGE

Une voie peut véhiculer 8 communications différentes de la manière suivante :

Le temps est divisé en slots ou IT (Intervalles de temps) de durée 577 microsecondes, numérotés de 0 à 7.

L'ensemble de 8 IT consécutifs constitue une trame.

Une communication s'effectue dans un slot de numéro défini, par exemple 4 ;

Les trames se succèdent mais la communication n'utilise que le slot 4 de chaque trame.

Le débit effectif de la communication est donc D/8.

La durée d'une trame est de 4,615 ms.

Une série de 26 trames constitue une supertrame(ou multitrame).

Les trames 12 et 26 sont réservées au service.

82

Page 17: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

CANAUX ET MULTIPLEXAGE

La voix est numérisée par un convertisseur A/N

au niveau du MS. C'est donc de l'information

numérique qui est transmise entre MS et BTS,

c'est à dire une suite de bits.

Durant un IT, un paquet de bits est transmis

comportant des bits de contrôle et des bits

d'information (cryptés).

83

Page 18: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

CANAUX ET MULTIPLEXAGE

La structure type d'un paquet d'information :

TB (Tail Bits) correspond à 3 bits pour améliorer la démodulation.

GP (Guard Period) correspond à 8,25 bits et vise à compenser la durée de transmission entre MS et BTS.

PR est un champ pour les paramètres de réception (synchronisation).

Sachant que 116 bits utiles sont envoyés pendant une période de 577 microsecondes, que la communication utilise une IT sur 8 et que 24 trames sur 26 sont utilisées, le débit effectif est:

d = (116 000 000/577)x(1/8)x(24/26) = 23,197 Kbits/s

84

Page 19: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

CANAUX ET MULTIPLEXAGE

85

CDMA (Code Division Multiple Access) ou AMRC (Accès

Multiple à Répartition de code).

Modulation à étalement de spectre (spread spectrum)

Complexité des mobiles (codage)

Nombre de circuits par porteuse élevé

Nécessité de contrôle de puissance

Soft handover

Page 20: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

PHASES D’UN APPEL

Phases d’un appel mobile vers mobile

Supervision de la puissance de signal par le

mobile

Requête de connexion (appel)

Localisation de l’appelé (Paging)

Appel accepté

Appel en cours : conversation

Fin d’appel ou Handoff

86

Page 21: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

PHASES D’UN APPEL

Phases d’un appel mobile vers mobile

Phase enregistrement de mobile

Une fois allumé, le mobile s’enregistre auprès de

la BTS y dont le signal est le plus fort.

L’enregistrement est effectuée au niveau de la

BSC associée à la BTS.

Le VLR du MSC est mis à jour.

L’opération d’enregistrement est répétée

périodiquement tant que le mobile est allumé.

87

Page 22: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

PHASES D’UN APPEL

Phases d’un appel mobile vers mobile

Phase Appel d’un numéro (paging)

Le mobile compose le numéro de l’appelé qui est

transmis à sa BTS, puis au BSC.

Le BSC transmet les deux numéros au MSC.

Le MSC lance une recherche pour savoir auprès

de quelle BSC est enregistré le numéro de

l’appelé.

88

Page 23: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

PHASES D’UN APPEL

Phases d’un appel mobile vers mobile

Phase Appel d’un numéro (paging)

Le MSC d’enregistrement du numéro de l’appelé

répond.

Les MSC se mettent d’accord sur l’affectation des

canaux pour la communication entre appelé et

appelant

89

Page 24: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

PHASES D’UN APPEL

Phases d’un appel mobile vers mobile

Phase de conversation

Les deux correspondent conversent pendant un

certain temps

90

Page 25: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

PHASES D’UN APPEL

Phases d’un appel mobile vers mobile

Phase Handover

L’appelé se déplace. Le BSC vers lequel le mobile

se déplace est averti.

Dès que le mobile se trouve dans la zone du

nouveau BSC, le handover a lieu.

91

Page 26: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

PHASES D’UN APPEL

Phases d’un appel mobile vers mobile

Phase Handover

Le nouveau BSC prépare le relais. Il communique avec

le MSC et lui donne le numéro du mobile qui est en

train de pénétrer dans sa zone.

Le nouveau MSC affecte les canaux, l’ancien les libère.

92

Page 27: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

PHASES D’UN APPEL

Phases d’appel fixe vers

un mobile GSM:

1- MSISDN (numéro de téléphone

MS) est analysé dans l'échange

local PSTN, qui se rend compte

que ceci est un appel à un abonné

dans un réseau GSM. Une

connexion est établie au niveau

GMSC (Gateway MSC).

2- GMSC analyse le MSISDN pour

savoir dans quel HLR le MS est

enregistré, et interroge le HLR pour

obtenir des informations sur la

façon d'acheminer l'appel vers le

service MSC / VLR.93

Page 28: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

PHASES D’UN APPEL

Phases d’appel fixe vers

un mobile GSM:

3- HLR traduit MSISDN en IMSI, et

découvre que MSC / VLR est en

cours de servir MS. HLR vérifie

également le service «Transfert

d'appel à C-nombre". Si le service

est actif l'appel est réacheminé par

le GMSC à ce nombre,

probablement via PSTN.

4- HLR demande un numéro

d'itinérance, MSRN (Mobile Station

Roaming Number), de son MSC /

VLR. MSRN identifie le MSC / VLR.

94

Page 29: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

PHASES D’UN APPEL

Phases d’appel fixe vers

un mobile GSM:

5- MSC / VLR renvoie le MSRN via

HLR au niveau GMSC.

6- GMSC réachemine l'appel vers

le MSC / VLR, directement ou via

le RTPC.

7- Le MSC / VLR sait dans quelle

zone de localisation (LA) se

trouve MS. Un message de

paging est envoyé aux BSCs du

LA. (L’information de

correspondance entre cellules et

LA est stocké dans le contrôleur

BSC, mais conformément à la

spécification GSM, il peut aussi

être stocké dans le MSC).

95

Page 30: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

PHASES D’UN APPEL

Phases d’appel fixe vers

un mobile GSM:

8- Les BSCs distribuent le

message pading vers les BTS dans

le LA recherché. Les BTSs

transmettent le message sur

l'interface à l'aide de PCH (Paging

channel). Pour MS, IMSI

(International Mobile Subscriber

Identity) ou TMSI (Temporary

Mobile Subscriber Identity, qui est

valide uniquement dans la zone

actuelle de service MSC / VLR), est

utilisé.

9- Lorsque MS détecte le message

paging, il envoie une demande de

canal de signalisation, SDCCH.

96

Page 31: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

PHASES D’UN APPEL

Phases d’appel fixe vers

un mobile GSM:

10- BSC fournit un SDCCH, à l'aide

d’AGCH.

11- SDCCH est utilisé pour

l'appel mis en place des

procédures, comme dans le cas de

" Call from MS ", puis un TCH

est alloué. SDCCH est libéré. Le

téléphone mobile sonne, et

lorsque l'abonné répond la

connexion est établie.

97

Page 32: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

PHASES D’UN APPEL

Phases de changement de localisation de

mobile

1. MS écoute BCCH (Broadcast Control Channel) dans la

nouvelle cellule pour trouver l’identité de la zone de

localisation (LAI- Location Area Identity). La nouvelle LAI

est comparée à l'ancienne. Si elles diffèrent, une mise à jour

de l'emplacement doit avoir lieu

2. MS établit une connexion avec le GSM / PLMN via SDCCH

(Stand-alone Dedicated Control Channel). L'authentification

est alors effectuée (à l'aide de HLR si la MS est inconnue dans

le MSC / VLR).

98

Page 33: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

PHASES D’UN APPEL

Phases de changement de localisation de

mobile

3. MS envoie une demande de mise à jour de localisation au

système, si l'authentification a réussi. Si la nouvelle LA

appartient à une nouvelle MSC / VLR, HLR sera également

mis à jour.

4. La mise à jour de localisation est reconnu par le système,

et BTS et MS sont appelés à libérer le canal de

signalisation.

99

Page 34: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

GSM : SUCCÈS ET LIMITATIONS

Succès du GSM

Succès européen grâce à la normalisation

Portée par une industrie télécom forte (Nokia, Ericsson)

A l'origine du développement des mobiles

Succès des SMS

Aujourd’hui, le monde compte 838 réseaux GSM représentant 4,4 milliards d’abonnés

Limitations du GSM :

Mauvaise gestion des ressources radio

Commutation de circuit

Ligne monopolisée dans tout le réseau pour un trafic de données de nature très sporadique

Coût des communications :

Tarif en fonction de la durée, pas de la quantité de données

Infrastructure lourde, peu flexible

Amélioration des débits avec HSCSD (High-speed circuit switched data) jusqu'à up 57.6 kbit/s.

100

Page 35: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

GPRS : GENERAL PACKET RADIO SERVICE

Motivation

le transport des données sur le réseau GSM

n'autorise qu'au mieux des débits de 9,6 kbit/s.

GPRS permet de contourner le problème de:

monopolisation de canal

la facturation à la durée

permettre des débits résolument plus importants.

101

Page 36: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

GPRS : GENERAL PACKET RADIO SERVICE

Basé sur GSM, peuvent coexister

2.5G (2G+)

Navigation sur internet via un mobile

Données en mode non connecté, par paquets

Compatible avec IP

Plus adapté à la transmission de données

Plus économique car ressources allouées en fonction

des données échangées

Plus rapide car aucun délai de connexion

Caractéristiques

Débit théorique 160 kbit/s (en pratique plutôt 30

kbit/s) comparable à un modem

Facturation à la donnée

Connexion permanente possible

102

Page 37: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

GPRS : GENERAL PACKET RADIO SERVICE

GPRS vs GSM

GPRS GSM

Support des deux commutations

de circuit et de paquet.

commutation de circuit

uniquement.

MS utilise des retransmissions

automatiques (ARQ) pour

retransmettre les trames

erronées.

Pas de retransmission sur les

MS

Multiple time slots peuvent être

affectés à un usager.

Single time slot par usager

Un time slot peut être alloué à

plusieurs usagers.

Single time slot par usager

Facturation complexe (basée sur

le volume, la QoS. )

Facturation simple basée sur la

durée 103

Page 38: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

FONCTIONNALITÉS RAJOUTÉES AU GSM

Au niveau du mobile

Cohabitation du mode commutation de circuit avec le

mode commutation de paquet

Fonctionnement en parallèle ou en alternance selon

le type de mobile:

Mobile de type A : GSM et GPRS en même temps

Mobile de type B : GSM ou GPRS (en alternance)

Mobile de type C : GSM ou GPRS à priori

Applications nouvelles pour accéder à Internet

Au niveau Réseau

Implantation de nœuds spéciaux pour gérer le trafic

paquets (SGSN et GGSN)

Ajout d’attributs au HLR (liés aux accès Internet) 104

Page 39: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

GPRS : ARCHITECTURE

105

Page 40: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

GPRS : ARCHITECTURE

106

Page 41: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

GPRS : ARCHITECTURE

SGSN (Serving GPRS Support Node)

Gestion des paquets liés à une zone géographique

Gestion des utilisateurs GPRS

Gestion de la sécurité et contrôle d’accès

Équivalent au MSC mais pour les communications en mode paquet

GGSN (Gateway GPRS Support Node)

Interopérabilité avec Internet

Routage de paquets vers les SGSN en fonction des zones de destination

Gestion de sécurité

Gestion de la localisation des mobiles

Gestion des handovers

Facturation…

107

Page 42: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

ATTACHEMENT / DÉTACHEMENT D'UN MOBILE

1 : le mobile effectue une demande d'attachement

2 : le SGSN accepte la demande et confirme l'attachement

3 : le SGSN refuse la demande et envoie un message de rejet

4 : le mobile demande une interruption de la session mais reste en veille

5 : le mobile demande une interruption définitive de la session (coupure d'alimentation)

6 : si la demande d'interruption est acceptée, le SGSN confirme et le mobile passe dans l'état Inactif

7 : fin de session108

Page 43: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

IMPACT DU GPRS SUR GSM

109

Page 44: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

GPRS : SUCCÈS ET LIMITATIONS

Nouveaux champs d’applications par rapport au

GSM :

Accès radio aux réseaux IP (internet et intranet)

Recherches dans des bases de données (restaurants,

stations service, bourse…)

Télématique, télésurveillance (ascenseurs, distributeurs)

Diffusion d’informations (publicité, guidage

cartographique…)

Messagerie électronique

Limitations

Débit insuffisant pour le contenu multimédia (photo,

vidéo, visiophonie, télévision …)

Zone de couverture

110

Page 45: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

EDGE

111

Page 46: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

EDGE

112

Page 47: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

CONCLUSION 2G

113

Page 48: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

UMTS (UNIVERSAL MOBILE TELECOMMUNICATIONS

SYSTEM)

3G

2002 en Norvège, 2004 en France

Basée sur la technologie W-CDMA (Wideband-Code Division Multiple Access)

Technique d'étalement de spectre

Nouvelle technique de codage qui permet de réutiliser les mêmes fréquences dans des cellules radio adjacente

Plus de bande passante et plus de débit dans chaque cellule

Fréquences

réutilisation des fréquences 900 et 1800 Mhz du GSM

Bande 1900 Mhz - 2100 Mhz : réservée à l'UMTS

Débits

Théorie : de 144 kb/s en zone rurale à 2Mb/s en bâtiment

Beaucoup de facteurs qui peuvent diminuer le débit (mobilité, nombre d'abonnés par cellule, etc.)

114

Page 49: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Transférer en temps réel des contenus

multimédia

les images, le son et la vidéo

Visiophonie

Télévision

Vidéosurveillance

Forte utilisation d'applications de type Internet

explosion du marché des smartphones et des réseaux

sociaux

Services dépendants de la localisation

finder, guide touristique, news

Autres

Jeux, banque, etc.

UMTS (UNIVERSAL MOBILE TELECOMMUNICATIONS

SYSTEM)

115

Page 50: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

ARCHITECTURE GLOBALE DU RÉSEAU UMTS

116

Page 51: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

RÉSEAU D’ACCÈS UTRAN

Le réseau d’accès UTRAN est doté de plusieurs

fonctionnalités:

Transférer les données générées par l’usager.

Permet la confidentialité et la protection des

informations.

Permet une estimation de la position

géographique

Se charge d’allouer et de maintenir des

ressources radio nécessaires à la communication.

117

Page 52: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

RÉSEAU CŒUR

Le réseau cœur de l’UMTS est composé de trois

parties :

Le domaine CS (Circuit Switched) utilisé pour la

téléphonie .

Le domaine PS (Packet Switched) qui permet la

commutation de paquets.

Les éléments communs aux domaines CS et PS .

Ces deux domaines permettent aux équipements

usagers de pouvoir gérer simultanément une

communication paquets et circuits.

118

Page 53: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

CONTRAINTES

L’UMTS est une excellente solution de point de vue

technique . Les contraintes proviennent

essentiellement:

Investissement dans la licence?

Rentabilité (Culture consommateurs?)

Achat de matériel

Installation massive sur le territoire national

Achat de spectre d'émission

Exploitation, nouveaux terminaux

119

Page 54: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

LTE (LONG TERM EVOLUTION)

4G

LTE considéré comme évolution des normes

d’UMTS 3G

Il emploie une forme différente d’interface radio,

utilisant OFDMA/SC-FDMA au lieu de CDMA

Fréquences de 1,25 Mhz à 20 Mhz

Motivations

Besoin de système optimisant la commutation des

paquets

Besoin des débits plus élevés (de 50Mb/s à 100Mb/s)

Besoin d’une très bonne qualité de service

Besoin d’infrastructures moins coûteuses120

Page 55: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

RÉSUMÉ

Technologie Avantages Inconvénients

1G – NMT

(Nordic Mobile

Telephone)

* 1er radiotéléphones analogiques

sans fils

* Taille imposante des

équipements

* Pas de confidentialité de

communications

* Réseaux saturés

2G -GSM * Meilleure qualité d’écoute

* Taille réduite

* Confidentialité des

communications

* Débit: envoi de donnés lentes

2.5G –GPRS * Débit

* Accès WAP (Internet allégé)

* Facturation à la donnée

* Connexion permanente possible

* Support de plusieurs niveaux de

qualité de service

* Pas d’accès satisfaisant à

internet

* Réseau GSM déjà saturé

* Aucune application décisive pour

le grand public

2.75G –EDGE * Solution alternative moins

onéreuse que la 3G

* Débit plus élevé que le GPRS

* Obligation de changer de

terminal

3G –UMTS * Accès internet haut-débit depuis

équipement mobile ou ordinateur

* Visiophonie

* Télévision

* coût

* Changement des équipements

usagers

121

Page 56: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

122

CONCEPT CELLULAIRE

Page 57: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Problème de base = Comment desservir une

région de taille importante (pays, continent)

Avec une bande de fréquences limitée,

Avec une densité de trafic importante, qui varie dans

le temps et dans l’espace et pouvant augmenter,

Offrir des services téléphoniques et autres à des

usagers fixes et mobiles ?

Concept cellulaire avec réutilisation des

fréquences.

Mécanisme de réutilisation des fréquences :

Repose sur la propriété d’atténuation des signaux

avec la distance.

Cellules utilisant la même fréquence.

CONCEPT CELLULAIRE

123

Page 58: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

RÉUTILISATION DE LA FRÉQUENCE

124

Page 59: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

RÉUTILISATION DE LA FRÉQUENCE

125

Page 60: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Principe: Repose sur l’utilisation des mêmes

fréquences porteuses pour couvrir des zones

différentes séparées par des distances suffisantes

pour que l’interférence co-canal ne soit pas

importante.

RÉUTILISATION DES FRÉQUENCES

126

Page 61: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

CONCEPT CELLULAIRE

Supposer que le système admet S=70 canaux

fréquentiels

Système Pre-cellulaire (avant le système cellulaire) :

Capacité du système

=

nb d’utilisateurs

simultanés

= 70 x 3 = 210127

Page 62: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Diviser les 70 canaux en 7 groupes (A,B,C,D,E,F,G) de

10 canaux.

Les cellules qui utilisent le même groupe sont éloignées.

Capacité du système = nb

d’utilisateurs simultanés

= 10 x 7 x 3 = 210

Avec la même capacité, la

puissance de transmission a passé de

centaines de Watts à quelques

Watts, et même < 1 W par canal.

CONCEPT CELLULAIRE

128

Page 63: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Pour augmenter la capacité, utiliser des cellules de

faible taille.

Capacité du système

= nb d’utilisateurs

simultanés >> 210

CONCEPT CELLULAIRE

129

Page 64: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Pourquoi donc Concept cellulaire ?

Réduire la puissance de transmission

Augmenter la capacité du système

étaler la couverture par autant de cellules que

nécessaire

augmenter le nombre maximum des utilisateurs

accédant au réseau.

Réduire les interférences.

130

Page 65: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

La Forme de la cellule

Les antennes omnidirectionnelles rayonnent selon une

forme circulaire (vue de dessus).

Le problème est que les cellules circulaires ne peuvent

pas être superposées sur une carte sans laisser des

zones incouvertes ou sans créer des zones de

chevauchement.

3 choix : Triangle équilatéral ou carré ou Hexagon.

131

Page 66: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

La Forme de la cellule

Une cellule doit être conçue pour servir les mobiles les

plus faibles au sein de l’empreinte (forme), et ceux-ci

sont généralement situé à la frontière de la cellule.

l’hexagone possède la plus grande superficie parmi les

trois fromes.

En utilisant la géométrie hexagonale, le plus petit

nombre de cellules peut couvrir une région

géographique

L’hexagone décrit mieux un cercle

132

Page 67: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Cluster

La superficie totale de la couverture est

divisée en clusters

Le nombre de cellules N dans chaque Cluster

est appelé taille du cluster

les cellules dans un Cluster utilisent tous les

canaux fréquentiels il n’ya pas d’interférence

co-canal dans un même cluster, qui provient

de deux cellules utilisant la même bande

fréquentielle

Le cluster est reproduit sur toute la zone de

couverture.

ex : 3 Clusters de taille N=7.

Distance de réutilisation D = Distance

minimale entre les centres de deux cellules

utilisant la même canal fréquentiel.133

Page 68: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Réutilisation de fréquence (N=4, N=7)

Facteur de réutilisation de fréquence=1/N

Chaque cellule utilise 1/N des canaux existants.134

Page 69: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Capacité

compromis : Des valeurs réduites de N peut engendrer des

interférences

135

Page 70: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Taille du Cluster

N peut avoir certaines valeurs

précises selon i et j des entiers :

N = i2 + j2 + i x j

Pour localiser le co-canal le

plus proche :

Se déplacer i cellules le long

d’une chaîne d’hexagones, puis

Tourner 60 degrés contre le sens

de la montre et se déplacer j

cellules.

ex : i=3 ; j=2 N=19

136

Page 71: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Localisation du co-canal pour N=3

137

Page 72: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Localisation du co-canal pour N=3

138

Page 73: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Géométrie de l’hexagone

139

Page 74: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Exercice 1

Considérons un système cellulaire dont le nb total des canaux vocaux disponibles pour gérer le trafic est 960. L’aire de chaque cellule est de 6 km2 et la zone de couverture totale du système est de 2000 km2.

Calculer

1 ) Combien de fois un cluster de taille 4 doit être reproduit pour couvrir toute la zone ?

2 ) nb de canaux par cellule ?

3 ) la capacité du système si la taille de cluster, N est 4

4 ) la capacité du système si la taille de cluster est 7

5 ) Est-ce que la diminution de la taille de cluster N augmente la capacité du système ? Expliquez.

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Page 75: Les BTS ont pour fonction de détecter la présence des

Solution Pour N = 4

Zone d’un cluster avec réutilisation N = 4 : 4 x 6 = 24km2

Nombre de clusters pour couvrir la superficie totale avec N=4 :

2000/24 = 83.33 ≈ 83

Nombre de canaux par cellule 960/4 = 240

La capacité du système : 83 x 960 = 79680 canaux

Pour N=7

Zone d’un cluster avec réutilisation N = 7 : 7 x 6 = 42km2

Nombre de clusters pour couvrir la superficie totale avec N=7 :

2000/42 = 47.62 ≈ 48

Nombre de canaux par cellule 960/7 = 137.15 ≈ 137

La capacité du système : 48 x 960 = 46080 canaux

Il est évident que lorsqu’on diminue la valeur de N de 7 à 4, on augmente la capacité du système de 46080 à 79680 canaux. Ainsi, la diminution de la taille du cluster N augmente la capacité du système.

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