Réseaux Cellulaires ING _2012-2013_exam

7/26/2019 Rseaux Cellulaires ING _2012-2013_exam

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RseauxRseauxRseauxRseauxCellulairesCellulairesCellulairesCellulaires

Fatiha MRABTIFatiha MRABTIFatiha MRABTIFatiha MRABTIDpartement GIDpartement GIDpartement GIDpartement GI

FSTFSTFSTFST----FsFsFsFs

DescriptifDescriptifDescriptifDescriptif

Concept Cellulaire

Lvolution des Rseaux Cellulaires

Cours : 25h

TP : 10h

Simulation de la chaine de transmission

Planiication par le Lo!iciel "ttol

#thode dvaluation

Contr$le ou %xpos

examen

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2012&201'() #ra*ti & Concept cellulaire


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2

3

#ax+ell : la*oration des ,uations reliant llectricit et lesphnom-nes ma!nti,ues )

%xistence des ondes lectroma!nti,ues

.ert/ : la propa!ation des ondes lectroma!nti,ues en espace li*re

la possi*ilit de communications radio)

#arconi en 101 : cration dun sst-me radio

la premi-re communication radio a t ta*lie entre l%urope et

l"mri,ue du 3ord)10 : lvolution des sst-mes radio mo*iles)

HistoriqueHistoriqueHistoriqueHistorique


() #ra*ti & Concept cellulaire

4

la *ase de la communication ilaire :

Le il de cuivre mais tr-s pnalisant :

co4ts de construction et de maintenance tr-s importants

impossi*ilit de communi,uer avec un *ateau en mer

la *ase de la communication 6sans il6 :

Les ondes hert/iennes

liaisons invisi*les ,ue constituent les ondes lectroma!nti,ues)

La CommunicationLa CommunicationLa CommunicationLa Communication

2012&201'


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Les sst-mes de radio7communication sont *ass sur le principe de la

propa!ation des ondes lectroma!nti,ues assure par les transmissions

radiolectri,ues

prsentent lavanta!e dune !rande simplicit de mise en 8uvre matrielle)

acilitent lta*lissement de liaisons de lon!ues distances entre deux stations

terrestres en non visi*ilit)

Communication sans filCommunication sans filCommunication sans filCommunication sans fil


Rseaux fixes vs rseaux mobilesRseaux fixes vs rseaux mobilesRseaux fixes vs rseaux mobilesRseaux fixes vs rseaux mobiles

Limitation du spectre

Radio : la capacit du spectre ne peut pas 9tre tendue avec les m9mespossi*ilits ,ue pour le ixe

(ixe : dans les sst-mes ilaires on peut aouter des c;*les supplmentairespour accro est varia*le ?cause

de la mo*ilit des usa!ers

chan!ement de l@environnement)

(ixe : la ,ualit des liens de transmission est leve et constante)

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Rseaux fixes vs rseaux mobilesRseaux fixes vs rseaux mobilesRseaux fixes vs rseaux mobilesRseaux fixes vs rseaux mobilesVariabilit des points d'accs

Fixe : les usagers communiquent via un point d'accs fixe

Radio :

les usagers communiquent via un point d'accs variable

L'usager peut changer de point d'accs rseau entre 2 connexions et au cours de la

mme connexion !handover"

gestion de la mobilit !2 niveaux" :

du point de vue rseau :

permettre au s#stme de retrouver un abonne !localisation"

du point de vue usager:

viter l'interruption d'une communication lors du dplacement$ et du changement de point

d'accs

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Rseaux fixes vs rseaux mobilesRseaux fixes vs rseaux mobilesRseaux fixes vs rseaux mobilesRseaux fixes vs rseaux mobiles

%curit du support de transmission

Radio : &cessite d'intgrer une notion de scurit supplmentaire car lescommunications peuvent tre coutes$ par n'importe qui sur le canal radioqui est communment utilis

(estion des spectres

Les ondes radio : spectre radio ) espace environnant ces ondes

Les ondes radio sont des ressources mondialement partages

!tlvision$ radiodiusion$ telecommunication$ etc*"

partage du spectre$ rglemente au niveau national et international

tablissement de rgles et procdures pour la planification et l'utilisation debande de frquences

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9

Rseaux ilaires =et opti,ues> transmission ,uasi sans erreurs)

Aans le cadre des rseaux sans ils cette hpoth-se est tr-s loin d@9trevriie donc

la comprhension des mcanismes de propa!ation est essentielle ? ladtermination des perormances du rseau ainsi ,u? la planiication decelui7ci)

Communication sans filCommunication sans filCommunication sans filCommunication sans fil


La PropagationLa PropagationLa PropagationLa Propagation

Les tudes de propa!ation ainsi ,ue les mod-les ,ui en dcoulent

permettent de aire

une prdiction de la couverture du si!nal

i)e la surace dans la,uelle le si!nal reBu a une puissance suisante pour la dtection

des sm*oles

des d*its et des taux d@erreurs attei!na*les

la position optimale d@une station de *ase)

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Modes de propagationModes de propagationModes de propagationModes de propagation

Ondes

diffractes

Onde

rfracteOnde

incidente Onde

rflchie

Ondes

diffuses


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Propa!ation en visi*ilit Line77Si!ht =LS>

LigneLigneLigneLigne directedirectedirectedirecte

premire ellipsode

de Fresnel

E R



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7

13

Propa!ation en non visi*ilit 3on7Line77Si!ht =3LS>

metteur

Rcepteur

LigneLigneLigneLigne indirecteindirecteindirecteindirecte


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Lionosph-re est ortement ionise et est stratiie en couchessuperposes)

PropagationPropagationPropagationPropagation ionosphriqueionosphriqueionosphriqueionosphrique



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Dne liaison utilisant la voie ionosphri,ue ne peut 9tre exploite,ue sous certaine conditions :

La r,uence criti,ue c :

Cest la r,uence maximale rlchie par lune des couches ionosphri,ues)

La r,uence minimale utilisa*le =LD(> :

les aai*lissements et les d!radations ,ue su*issent les ondes peuventemp9cher une rception convena*le au7dessous dune certaine limite enr,uence)

La r,uence maximale utilisa*le =#D(> :

Cest une limite suprieure de r,uence au7dessus de la,uelle la liaison nestplus possi*le)

fcf :

*aisses du niveau de rception au cours de la propa!ation

dpendent de la r,uence

a!issent alatoirement sur lintensit des si!naux reBus

*ruits multiplicatis

Effets de laEffets de laEffets de laEffets de la propagationpropagationpropagationpropagation


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Les vanouissements =(adin!> Tpes :

Pathloss : Perte de propa!ation :

Pr est la puissance reBue Pe est la puissance mise

!e et !r sont les !ains des antennes dmission et de rception

d est la distance metteur7rcepteur

est la lon!ueur d@onde


2

r e e r

P P g g

4d

=



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Effets de la propagationEffets de la propagationEffets de la propagationEffets de la propagation


Shado+in! Slo+ (adin! : Les eets de mas,ues :

provo,us par les o*stacles rencontrs pendant le parcours

attnuation de puissance due aux eets de mas,ues =shado-ing>

Le GGshado+in! est une variation relativement lente de laai*lissement)

modliss par une loi variant en lo!7normal

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Effets de la propagationEffets de la propagationEffets de la propagationEffets de la propagation


(ast (adin! : vanouissements rapides ou vanouissement de Ra#leigh :

caus par les traets multiples

La puissance reBue varie selon la recom*inaison des traets ? la rception en phase=constructive> ou en opposition de phase =destructive>

Lenveloppe du si!nal peut 9tre approxime par deux lois : la loi de Rice et la loi de Ralei!h)

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Les vanouissements !Fading" :



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Leet Aoppler dpend de la mo*ilit :

Acala!e en r,uence =Aoppler shit> :

Aispersion temporelle :


Df v cos () /=

trajet le plus long-trajet le plus courtdelay spread=

c



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Les *rouilla!es :

Hruits

internes : phnom-nes lectroma!nti,ues ? lintrieur des ,uipements externes : causs par tout ,uipement lectroma!nti,ue mettant des ondes

dans la m9me *ande de r,uence,ue celle du sst-me

Interrences : cres par dautres missions

Les interrences co7canal : dues aux missions des autres ,uipements sur la

m9me *andede r,uence Les interrences sur canal adacent : dues aux missions dautres ,uipementsur des r,uencesadacentes)



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Les ondesLes ondesLes ondesLes ondes radioradioradioradio

Ce sont des ondes lectroma!nti,ues utilises dans :

la radio la tlvision le tlphone porta*le

(aciles ? !nrer peuvent se propa!er sur de lon!ues distances et

pntrer aisment ? lintrieur des *;timents )

Sont omnidirectionnelles

se propa!ent dans toutes les directions autour de la source dmission)

La propa!ation seectue en li!ne droite )



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Les ondes radio sont spares en trois tpes:

Les ondes de suraces :

ondes ,ui lon!ent la surace du !lo*e) %lles dpendent de la conductivit du solJ

Les ondes courtes = ionosphri,ues et troposphri,ues> :

elles mettent en eu la rlexion des ondes dans lionosph-reJ

La propa!ation de ces ondes seectue dans la !amme des hautes7r,uencesJ

Les ondes spatiales ou ondes directes :

ce sont des ondes de courtes lon!ueurs dondes =D.(> appeles aussi micro7

ondes ,ui se propa!ent en li!ne droiteJla distance utile dmission se limite ? lhori/on lectroma!nti,ue pour un

rcepteur terrestre ou ? un satellite)

Les ondesLes ondesLes ondesLes ondes radioradioradioradio


Partage spectralPartage spectralPartage spectralPartage spectral

"vant la partie exploita*le du spectre des r,uences radiolectri,uestait essentiellement consacre :

? la radiodiusion sonore et tlvisuelleaux applications militaires,uel,ues utilisations proessionnelles pour les liaisons civiles ? lon!uedistance)

#aintenant le contexte a considra*lement chan! :La ressource accessi*le a cr4 vers les hautes r,uences mais cesr,uences

sont diiciles ? produire ? un niveau de puissance lev

ne contournent pas les o*staclesSont sensi*lement attnues par les prcipitations voire m9me par la seuleprsence de l@atmosph-re)

Intrins-,uement la ressource en r,uences demeure limite et il autdonc la cultiver de plus en plus soi!neusement)

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La raret du spectre est une caractristi,ue essentielle)Certaines parties du spectre se trouvent asse/ satures

rendent ncessaires une *onne !estion de sa rpartition)Dne tariication des r,uences =redevance> peut inciter ? aire mi!rer desservices vers des *andes moins satures)

Le parta!e spectral constitue la *ase m9me de la rpartition entreles services :

Il consiste ? aire coha*iter dans une m9me /one !o!raphi,uediverses missions de r,uences et de niveaux de puissances dirents)dpend ortement des caractristi,ues des ,uipements dmission et de

rception)

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Le parta!e !o!raphi,ueconsiste ? utiliser la m9me r,uence dans des /ones !o!raphi,ues ,uiseront spares par une distance suisante permettant dattnuer les*rouilla!es)

Le parta!e temporelconsiste ? alterner les temps dutilisation dune m9me r,uence pour deuxservices dirents)tient des possi*ilits de multiplexa!e temporel oertes par les techni,uesnumri,ues)

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Classifications des ondes en radiofrquencesClassifications des ondes en radiofrquencesClassifications des ondes en radiofrquencesClassifications des ondes en radiofrquences


uelques applicationsuelques applicationsuelques applicationsuelques applications

Kuel,ues services de radiocommunication attri*us par l")R)T =(rance>)suivant le ta*leau national de rpartition de r,uences)

Postes tlphoni,ues sans cordon : 2)M#.N J M1M#./

"pplication pour chemin de er %uro*alise : 2O05#./

Rseaux mo*iles proessionnels : '0'#./'5#./ J M0#./

Radiodiusion (# : O5#./ ? 10#./ =radio7traic 10O)O#./> =)E250Q./>

Services aronauti,ues =aide ? latterrissa!e et au dcolla!e> : 10#./ ? 11#./

Radio7.( *ateaux : 10#./

Tlvision : MO#./ ? #./ J 1OM#./ ? 22'#./ J MO0#./ ? '0#./ =)E#./>

Radiocommunication mo*ile pu*li,ueS# : 0#./0#./ J 100#./

D#TS : 1M0#./ J 21O0#./

Liaison inter7satellites : 2'5./

Radars de vhicules : O./

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Il existe deux principaux mod-les d@antennes :

Les antennes omnidirectionnelles :

ont un !ain variant entre 1 et 15 dHi

orent un raonnement sur '0)

s@installent !nralement sur le point d@acc-s reli au rseau voire sur les cartesPCI)

Les antennes directionnelles :

ont un !ain allant de 5 ? 2M dHi avec un raonnement directi)

%lles permettent d@ta*lir des liaisons point ? point mais !alement de couvrirune /one limite dans le cas d@une antenne ? an!le d@ouverture important)

%lles sont de plusieurs tpes comme par exemple les antennes para*oles ouencore les antennes panneaux)

LesLesLesLes !ntennes!ntennes!ntennes!ntennes

2012&201'


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Les antennes assurent la transition entre les metteurs =ou lesrcepteurs> et lespace li*re)

Lantenne mettrice raonne une puissance lectroma!nti,uerelativement importante dans lespace ,ui lentoure)

Lantenne rceptrice capte une ai*le partie de cette puissance)


2012&201'


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Aans le domaine des communications les antennes assurent la

diversit spatiale )

Permettent :

dampliier les si!naux ai*les

de lutter contre les vanouissements

et dannuler les interrences)


2012&201'

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Les Proprits des ondes radiolectri,ues voluent ,uand on se

dplace du *as du spectre vers le haut :

Les ondes ? r,uences *asses se propa!ent ? !rande distance mais

ncessitent des antennes de !randes dimensions)

Inversement les ondes ? r,uences leves permettent de miniaturiser les

antennes mais elles ne couvrent ,ue des distances ai*les et sont

ortement attnues par les o*stacles)




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Pour les tlcommunications les distances maximales ,ui peuvent 9treatteintes pour les transmissions dpendent de plusieurs acteurs :

la topolo!ie du terrain les o*stacles naturels)

les capacits da*sorption ou de rlexion des o*stacles =m4r en *tonstructure mtalli,ue>)

le tpe dantenne et sa taille son c;*le et le soin apport ? sa ralisation)

la position de lantenne et son r!la!e)

La r,uence utilise)

la puissance dmission)



Dn rseau cellulaire divise la /one ? couvrir !nralement un pas entier enpetites /ones appeles cellules)

Chacune des cellules est desservie par une station de *ase ,ui reBoit une

partie des r,uences disponi*les)Le rseau cellulaire est un rseau de communications spcialement destinaux ,uipements mo*iles)

L@onde radio est le lien entre l@a*onn et l@inrastructure de l@oprateur)

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Les "#st$mes CellulairesLes "#st$mes CellulairesLes "#st$mes CellulairesLes "#st$mes Cellulaires



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20


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Le concept de radiotlphonie cellulaire appara ,ui tait oprationnel d-s 1O)

" partir de cette date de nom*reux rseaux cellulaires sont mis en place depart le monde)

Il s@a!issait principalement des standards suivants :

"#PS ="dvanced #o*ile Phone Sstem> apparu aux DS"

T"CS =Total "ccess Communication Sstem> est la version europenne dumod-le "#PS)

%T"CS =%xtended Total "ccess Communication Sstem> est une versionamliore du standard T"CS dvelopp au Roaume7Dni utilisant un nom*replus important de canaux de communication

Historique des "#st$mes CellulairesHistorique des "#st$mes CellulairesHistorique des "#st$mes CellulairesHistorique des "#st$mes Cellulaires

%rganismes de gestion des mobiles%rganismes de gestion des mobiles%rganismes de gestion des mobiles%rganismes de gestion des mobiles

DIT =Dnion Internationale de Tlcommunications>

r!ion 1 : %urope "ri,ue et #oen orient

r!ion 2 : "mri,ue et roenland

r!ion ' : "sie canie

Pour cha,ue r!ion plans de r,uences correspondants aux *esoinslocaux)

3iveau #aroc

L"3RT ="!ence 3ationale de R!lementation des Tlcommunications>

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Le Concept CellulaireLe Concept CellulaireLe Concept CellulaireLe Concept Cellulaire

Le concept de cellule est introduit comme une solution ? la contraintede la limitation de la ressource radio =spectres de r,uences>)Dne cellule E

/one !o!raphi,ue couverte par un metteur et utilisant une pla!e der,uences pour les communications ,u@elle couvre)pas d@interrence avec des cellules voisines)

Les terminaux =mo*iles porta*les> utiliss par les usa!ers sont !rspar rapport ? une cellule)

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La rutilisation de frquencesLa rutilisation de frquencesLa rutilisation de frquencesLa rutilisation de frquences

Le concept cellulaire doit son ori!ine et son utilisation actuellemassive au pro*l-me suivant :

Comment desservir une r!ion de taille importante =pas voirecontinent> avec une lar!eur de *ande limite et avec une densitdusa!ers importante ou ,ui peut au!menter

Le concept permet de rpondre ? ce pro*l-me :%n mettant en 8uvre le mcanisme de rutilisation de la r,uence

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La rutilisation de frquencesLa rutilisation de frquencesLa rutilisation de frquencesLa rutilisation de frquences

Ce mcanisme repose sur la proprit dattnuation des ondesradiolectri,ues

,ui ait ,uune r,uence utilise dans une cellule donne peut 9trerutilise dans une autre cellule si celle7ci est suisamment loi!ne de lapremi-reJ

Les cellules utilisant les m9mes r,uences sont dites co7cellulesJ

CellesUci doivent 9tre suisamment loi!ns les une des autres us,u? ce,ue le niveau dinterrence co7canal dans chacune delles soitsuisamment *as pour ne pas d!rader la ,ualit des communications)

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La rutilisation de frquences &'(')La rutilisation de frquences &'(')La rutilisation de frquences &'(')La rutilisation de frquences &'(')

La *ande alloue au sst-me est parta!e en sous7*andeJ

Cha,ue sous7*ande est alloue ? une station de *ase particuli-re etrutilise dans ses co7cellules)

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2012&201'() #ra*ti & Concept


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%rganisation cellulaire%rganisation cellulaire%rganisation cellulaire%rganisation cellulaire

La modlisation ait appel ? un moti hexa!onal)

Ce moti permet un pava!e exhausti et autorise les calculs sur des *ases

!omtri,ues ia*les)

Cependant les valeurs calcules restent indicatives pour la plupart)

La dcoupe en pavs hexa!onaux impose en raison des interrences

de sparer par une certaine distance deux cellules utilisant les m9mes

r,uences)Le moti doit 9tre invariant par rotation de 120V)

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Distance de rutilisationDistance de rutilisationDistance de rutilisationDistance de rutilisation

%n utilisant une structure hexa!onale

la distance A entre deux points =x1 1> et =x2 2> est telle ,ue :

avec iE x2 7 x1 et E 27 1

3om*re de cellules par cluster

2 2 2i ij jD = + +

46


2

2

R.3

DN =


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24

Motif de rutilisationMotif de rutilisationMotif de rutilisationMotif de rutilisation

47


Un motif de taille K est dfini comme le plus petit groupe de

cellules contenant lensemble des canaux une et une seule fois


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Motif de rutilisationMotif de rutilisationMotif de rutilisationMotif de rutilisationLes clusters peuvent donc 9tre constitus de 1 ' M O 12 1' 1 121cellulesJ%n prati,ue les motis ? ' M O 12 ou 21 ou 2O cellules sont les plus utilissJ

49


22jiji

A++=== 2D

BN

Si l@on dispose de n r,uences pour lerseau on pourra en emploer n&3 parcellule)

%n cas de ort traic il a donc intr9t ?diminuer 3)


Pour trouver la cellule suivante : se mouvoir de i cellules dans une directionparall-le ? un c$t et de dans une des autres directions

%xemple :

50

3E' 3EM 3EO



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%xercice :

Soit un rseau S# compos de cellules hexa!onales) Place/ sur le rseau

un moti de rutilisation de r,uences ? M cellules ,ui ne !n-re aucune

interrence co7canal si tout le rseau est aect avec ce moti)

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"pectre limit(*rafic important"pectre limit(*rafic important"pectre limit(*rafic important"pectre limit(*rafic important

Les rseaux cellulaires sont en !nral *ass sur des motis ? 12

ou plus cellules par moti)

Plus on rduit le nom*re de cellules dans le motiplus on au!mente le nom*re de canaux par cellule donc le traic est au!ment

mais plus on rduit la distance A de rutilisation plus les interrences sont

importantes

AoW un compromis ? trouver

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"ectorisation"ectorisation"ectorisation"ectorisationAans le sst-me S# le moti M&12 est mis en 8uvre indi,uant ,ue

dans un *loc conti!uX de M sites incluant ' cellules par site cha,ue

r,uence est utilise une seule oisJ

Lutilisation dun site uni,ue pour couvrir ' cellules avec des antennes

sectorielles a pour motivation la volont des oprateurs de minimiser le

nom*re de sites ? installer et ? !rer)

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#oti M&12 #oti '&


"ectorisation"ectorisation"ectorisation"ectorisation

54


3 antennes directionnelles 3 antennes omnidirectionnelles


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"ectorisation"ectorisation"ectorisation"ectorisation

55


Site trisectoris avec utilisation de diversit spatialeet 6 antennes-panneaux directionnelles

+ntr,t du concept cellulaire+ntr,t du concept cellulaire+ntr,t du concept cellulaire+ntr,t du concept cellulaire

%xemple1 :None " ? couvrir de raon R et 3EO le n*) de r,) "lloues ausst-me

= =N

1i fiF

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7communications 2

2

2

r

R

r

R_

=

=comn

#oti



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+ntr,t du concept cellulaire+ntr,t du concept cellulaire+ntr,t du concept cellulaire+ntr,t du concept cellulaire

%xemple 2 :

Hande de 25 #./

Canaux =utilisateurs simultans> voix de '0 Y./ :

=1 cell : 1 HS> vs =20 HS en M clusters>

Solution

1 HS : 25 #./ & '0 Y./ E '' canaux

20 HS clusters de M

Hande de 25#./&M E )25 #./&cell

)25 #./ & '0 Y./ E 20 canaux20 canaux Z 20 cell E M10 canaux

ain !lo*al : environ 5 ois plus de canaux

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Rutilisation - +nterfrenceRutilisation - +nterfrenceRutilisation - +nterfrenceRutilisation - +nterfrence

58

Canal15

Canal6

Canal15



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30

Rutilisation - +nterfrenceRutilisation - +nterfrenceRutilisation - +nterfrenceRutilisation - +nterfrence

Les interrences causes par la rutilisation ont pour cons,uence :

la chute de la ,ualit de serviceJ

de diminuer la capacit du sst-meJ

Les sst-mes cellulaires sont limits par les interrences au contrairedes tpes de sst-mes limits par le *ruit)

Pour les concepteurs de ces sst-mes il sa!it de dinir desdispositis pour ,ue les interrences soient

vites par les rcepteurs

ou minimiser par les metteurs

59


"aut de frquence"aut de frquence"aut de frquence"aut de frquence

La techni,ue consiste ? crer

une diversit de *rouilleurs par utilisation dune diversit de

r,uences pour une communication uni,ueJ

La r,uence de transmission entre un tlphone mo*ile et uneHTS est modiie ? cha,ue [HDRST \)

Dn canal ne si-!e pas en ralit sur une r,uence mais sur un

ensem*le de 3 r,uences =3maxEM>)

60



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"aut de frquence"aut de frquence"aut de frquence"aut de frquenceAeux tpes de saut de r,uence :

Saut lent : les sauts de r,uences se ont dau moins un messa!e de

lordre de millisecondeJ

en S# les sauts se ont 21O ois par seconde

Saut rapide : les intervalles de saut se ont ? cha,ue sm*ole plusieurs

ois pendant lmission dun messa!e de lordre de la microsecondeJ

pour le CA#" il est dit talement de spectre)

Le recours ? ce mcanisme ore les deux principaux avanta!es suivants :

Aiversit en r,uences : protection contre les vanouissements

Aiversit des *rouilleurs : protection contre les interrences

61


!cc$s aux ressources!cc$s aux ressources!cc$s aux ressources!cc$s aux ressources

Le principal pro*l-me de transmission de la tlphonie mo*ile est le

parta!e de l@espace des canaux de transmission)

Les usa!ers tant mo*ile et les ressources radio tant limites:

Impossi*le =pour des raisons de capacit> de rserver de aBon permanente un

canal ? cha,ue usa!er et sur cha,ue site radio du sst-me)

Aans un sst-me radio mo*ile lacc-s des terminaux aux ressources =canaux

radio> est ncessairement parta!)

Il aut donc :

Ainir la mthode de parta!e de la *ande de r,uence en canauxJ

Ainir des protocoles !r;ce aux,uels les mo*iles vont accder ? ces canaux

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32

!cc$s aux ressources!cc$s aux ressources!cc$s aux ressources!cc$s aux ressources

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!cc$s Multiples!cc$s Multiples!cc$s Multiples!cc$s Multiples

Ainition

Aans larchitecture *ande troite : la totalit de la *ande de r,uence est

dcoupe en sous canauxJ

Aans larchitecture lar!e *ande : la totalit ou une partie importante du

spectre est accessi*le ? tous les utilisateurJ

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33


Dn canal peut recevoir des si!naux de nimporte ,uelle station dans

son champ de vision :

l./ccs 0ultiple

Les trois principales mthodes utilises pour se parta!er un m9me

interace sont :

La r,uence le temps ou le code)

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Acoupa!e du spectre en canaux phsi,ues E ressource radio ? utiliser

pour supporter une communication

' techni,ues de dcoupa!e:

(A#"Frequenc# 1ivision 0ultiple /ccess$ partage en frquences

TA#" +ime 1ivision 0ultiple /ccess$ partage en temps

CA#" ode 1ivision 0ultiple /ccess$ partage par les codes

La techni,ue ))#" parta!e la liaison entre plusieurs sources

66




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34

Leicacit des direntes mthodes dacc-s multiple en terme de

capacit dpend ortement des conditions dans les ,uelles le sst-me

est implantJ

La capacit de cha,ue sst-me est considra*lement inluence par :

Leet des traets multiples

Ae la rutilisation des r,uences

Aes interrences

Aes techni,ues de traitement de si!nal

67



.DM!.DM!.DM!.DM!

(A#" ="#R(> :(re,uenc Aivision #ultiple "ccess = "cc-s #ultiple ? Rpartition de (r,uences>La plus ancienne utilise dans les sst-mes analo!i,ues%lle est com*ine ? la mthode TA#" dans la maorit des sst-mes numri,uesAivise la !amme de r,uences disponi*les en canaux d@une lar!eur de *andespcii,ue =*ande de r,uence>)

Cha,ue canal ou porteuse est utilis pour vhiculer un appel uni,ue et dans un seulsens ? la ois =montant ou descendant>J

68



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35

Les caractristiques de la .DM!Les caractristiques de la .DM!Les caractristiques de la .DM!Les caractristiques de la .DM!

Dn circuit uni,ue par porteuse :

cha,ue canal vhicule une seule communicationJ

Transmission continue :

les deux extrmits mettent en continu et simultanmentJ

(ai*le complexit du terminal mo*ile :

pas d!alisation puis,ue les inormations sont mises et reBues

sans interruption de aBon snchroneJ

(ai*le en7t9te de transmission :

la transmission tant continueJ

69


Les caractristiques de la .DM!Les caractristiques de la .DM!Les caractristiques de la .DM!Les caractristiques de la .DM!

Complexit du handover :

dun canal vers un autre du ait de la transmission continueJ

Dn circuit uni,ue par porteuse :

cha,ue canal vhicule une seule communicationJ

Co4ts des ,uipements ixes=HS> levs :

le ait du canal par porteuseJ

(ai*le lar!eur de *andeJ

3cessit dutiliser un duplexeur :

permet dviter les *rouilla!es entre lmetteur et le rcepteur du mo*ile

donc des co4ts supplmentairesJ

70



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36

*DM!*DM!*DM!*DM!TA#" ="#RT> :Time Aivision #ultiple "ccess ="cc-s #ultiple ? Rpartition de Temps>

une simple *ande de r,uences est ? la disposition d@un certain nom*re d@a*onns J

divise le temps de la transmission en intervalle de temps = time slots>J

cha,ue user utilise un slot distinct des slots utiliss par les autres usersJ

Le slot accueille un lment de si!nal radiolectri,ue : le burst

le nom*re de slots par porteuse est choisi en onction de plusieurs acteurs :

La techni,ue de modulation la *ande de r,uence disponi*le

71


Les caractristiques de la *DM!Les caractristiques de la *DM!Les caractristiques de la *DM!Les caractristiques de la *DM!

Plusieurs circuits par porteuse:

Tous les sst-mes TA#" multiplexent au moins deux circuitssur cha,ue porteuse

S# multiplexe circuits par porteuse

Hande lar!e ou troitePas de duplexeur ncessaire :

Les missions et les rceptions ont lieu sur des slots dirents

Co4ts des ,uipements moins levs

Aiminution du nom*re d,uipement au niveau des stations de*ase

72



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37

Les caractristiques de la *DM!Les caractristiques de la *DM!Les caractristiques de la *DM!Les caractristiques de la *DM!Transmission par *ursts:

La transmission venant dun mo*ile nest pas continueLimpact sur le niveau dinterrences co7canal

%n7t9te de transmission plus importanteaout de s,uence dapprentissa!eJ

Complexit du handover :#ais ils sont plus eicace ,ue dans le (A#"J

Complexit des mo*iles :en ce ,ui concerne le traitement numri,ueJ

A*its *inaires et dures sm*ole :Interrences inter7sm*oles plus importantes ,ue dans un sst-me(A#"%x : pour un d*it de '00 Qilo7sm*oles la dure sm*ole sera de '''sce ,ui reprsente environ la m9me dure ,ue les dela spread o*serv enmilieu ur*ain

73


.H.H.H.H////*DM!*DM!*DM!*DM!(.7TA#" :Frequenc# 3opping4+10/

Parta!e en temps et en r,uenceSaut de r,uences =%lo- Frequenc# 3opping" : fonction volue du (%0Dne communication utilise alatoirement un ensem*le de r,uence surles intervalles de temps =s,uence de saut>Les TS dune communication ne sont pas ports par les m9mes canaux

phsi,ues =(A7TA#">

74



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38

0talement De "pectre0talement De "pectre0talement De "pectre0talement De "pectre

#oen de transmission pour le,uel les donnes occupent une *andelar!ement suprieure ? la *ande minimale re,uise)

talement de la *ande

Cet talement est accompli au niveau de lmission par le *iais duncode indpendant des donnes)

Lutilisation de ce code au rcepteur permet de dstaler le si!nal etdonc de recouvrer les donnes ori!inales)

75


0talement De "pectre0talement De "pectre0talement De "pectre0talement De "pectre

76


code 8 bit

Donne

Donne x Code

Code

Donne x Code

mission

rception


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39

CDM!CDM!CDM!CDM!CA#" ="#RC> : Code Aivision #ultiple "ccess

repose sur la techni,ue de modulation ? talement de spectreJde nom*reux usa!ers sont autoriss ? mettre simultanment et sur lam9me *ande de r,uenceJ? cha,ue station est attri*ue une s,uence alatoireJ

cette s,uence doit 9tre dcorelle de toutes les autres s,uencesJProprits :

ai*le pro*a*ilit dinterception par des tiers :pas doreille indiscr-teJconidentialit assure :dmodulation tr-s diicileJ

77


*ransmission duplex*ransmission duplex*ransmission duplex*ransmission duplex

Aeux aspect dirents demandent une coordination entre l@metteur etle rcepteur :

mthodes pour se parta!er les ressources de r,uences d@une cellule entreplusieurs utilisateurs : #ultiplexa!e)

la communication n@est pas unidirectionnelle : Auplexa!e)

Il a la transmission DL =uplinQ> de la station mo*ile ? la station de *ase

et la transmission AL =do+nlinQ> de la station de *ase au mo*ile)

78



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40

*ransmission duplex .DD*ransmission duplex .DD*ransmission duplex .DD*ransmission duplex .DDla division duplex par r,uence =(AA (re,uenc Aivision Auplex> :

DL et AL utilisent chacun une *ande de r,uence dirente)L@espace entre les deux *andes de r,uence est dite : distance duplex)%lle est constante pour toutes les stations mo*iles dans une m9me norme)A@une aBon !nrale la *ande de r,uence de AL est place ? uner,uence plus leve ,ue la *ande d@DL)

limite la consommation des ,uipements mo*iles)Plus la r,uence est leve plus la consommation est orte)

79


*ransmission duplex *DD*ransmission duplex *DD*ransmission duplex *DD*ransmission duplex *DD

la division duplex par le temps =TAA Time Aivision Auplex>l@DL et le AL se parta!ent la m9me *ande de r,uence)

en divisant la *ande en timeslots =TS> et trame)

La transmission d@DL et de AL se produit ,uasi simultanment

80



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41

1

%n S# =(AA> le mo*ile met et reBoit avec un dcala!e de ' slotsPour conserver la m9me numrotation des slots en trame 1L et 5L$ latrame montante est dcale de ' Z slots !s#nchronisation"

*ransmission duplex 1"M*ransmission duplex 1"M*ransmission duplex 1"M*ransmission duplex 1"M


1estion de la mobilit1estion de la mobilit1estion de la mobilit1estion de la mobilit

La mobilit est lavanta!e essentiel ,ue prsentent les sst-mes de la

communication radio par rapport aux sst-mes ixes)

Le service de mo*ilit permet aux usa!ers :

Ae disposer de services de tlcommunicationJ

Pouvoir poursuivre une communication tout en se dplaBant

avec touteois des limites en vitesse et en distance)


82

2012&201'


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42

1estion de la mobilit1estion de la mobilit1estion de la mobilit1estion de la mobilit

Les sst-mes radio7mo*iles terrestres permettant dorir ce service au

sens le plus lar!e sont les sst-mes cellulaires)

AoW la ncessit de la gestion de la mobilit)

n distin!ue deux niveaux de !estion de mo*ilit :

#icroscopi,ue dit le handover

#acroscopi,ue la slection6reslection de cellules et la gestion de la

localisation$ !estion de la mo*ilit rseau)


83

2012&201'

"tructure 1lobale du Rseau Cellulaire"tructure 1lobale du Rseau Cellulaire"tructure 1lobale du Rseau Cellulaire"tructure 1lobale du Rseau Cellulaire

84



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43

"tructure 1lobale du Rseau 1"M"tructure 1lobale du Rseau 1"M"tructure 1lobale du Rseau 1"M"tructure 1lobale du Rseau 1"MLe terminal mo*ile est le vecteur ,ui permet de transmettre& recevoir lesdonnes !nres& destines par& ? lutilisateur

Le rseau dacc-s radio HSS :

assure les transmissions radiolectri,ues et !-re la ressource radio)

achemine linormation depuis le terminal mo*ile us,uau rseau coeur et viceversa

Le rseau c8ur 3SS :

assure la !estion du service oert et lacheminement des communications versles rseaux ixes = le rseau pu*lic de tlphonie ixe le rseau Internet etc)>

Comprend lensem*le des onctions ncessaires ? lta*lissement des appels et ?la !estion de la mo*ilit)

La HSS et le 3SS orment lSS =peratin! Su*Sstem>permet ? loprateur dadministrer le rseau =co4ts perormances erreursscurit>)

85


Le HandoverLe HandoverLe HandoverLe HandoverLa structure cellulaire ore :

le principal avanta!e de pouvoir desservir des densits da*onns importantesLe principal inconvnient de devoir assurer les transerts des communicationsentre cellules)

Le mcanisme assurant cette onction est le3andover:cest une techni,ue de saut de r,uencese produit uni,uement en cours de communication

tient compte de la direction du mouvement)Aans tous les cas il est du ressort du #SC

86

"vant le handover "pr-s le handover



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44

2cessit du2cessit du2cessit du2cessit du HandoverHandoverHandoverHandoverIl existe trois cas oW un handover est ncessaire :

Rescue .andover : la #S ,uitte la /one couverte par une cellule pour

une autre)

C@est la ,ualit de transmission ,ui dtermine la ncessit du handover

,ualit indi,ue par le taux d@erreur le niveau du si!nal reBu et le dlai de

propa!ation)

Coninment handover : la #S su*irait moins d@interrences s@il

chan!eait de cellule

La station mo*ile coute en permanence d@autres cellules pour mesurer la,ualit d@une connexion)

Ae plus cha,ue #S est snchronise avec plusieurs HTS pour 9tre pr9t en

cas de handover)

87


2cessit du2cessit du2cessit du2cessit du HandoverHandoverHandoverHandover

Il existe trois cas oW un handover est ncessaire :

Rescue .andover

Coninment handover

Traic .andover :

Le nom*re de #S est trop important pour la cellule et des cellules voisines

peuvent accueillir de nouvelles #S) Cette dcision ncessite de conna


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45

2cessit du2cessit du2cessit du2cessit du HandoverHandoverHandoverHandoverAans un rseau cellulaire le mcanisme de handover aura alors pour

principales onctions de permettre :

"ux utilisateurs de se dplacer pendant un appel

La poursuite de la communication en vitant la rupture du lien mo*ile7

rseau

A,uili*rer la char!e de traic entre cellules

Le maintien dune ,ualit accepta*le pour lusa!er en cas darrive

dinterrants

Aoptimiser lutilisation des ressources radio

Ae minimiser la consommation dner!ie des mo*iles et le niveau

dinterrence !lo*al)

89


Le mcanisme duLe mcanisme duLe mcanisme duLe mcanisme du handoverhandoverhandoverhandover

Le handover est la procdure la plus criti,ue excute au

cours dune communication :

Aoit assurer la continuit de lappel ou tout lien entre le mo*ile

et le rseauJla ressource radio chan!e soit

? lintrieur de la m9me cellule

soit entre deux cellules

? lintrieur ou ? lextrieur dune m9me /one de communication)

90



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46


Les perormances de la procdure de handover ouent un r$le

important dans la ,ualit de service oerte ? la*onn)

La russite du handover est importante cest un indicateur de

,ualit de service

Aeux indicateurs de la ,ualit de service:

La pro*a*ilit de reet dappel

La pro*a*ilit dinterruption dappel)

91



La procdure de handover touche ? la ois des aspects radio et rseau

Plus ,ue toute autre procdure utilise en cours dappel le handover

peut ncessiter lintervention de plusieurs niveaux :

&iveau ph#sique 7 liaison de donnes avec chan!ement complet des

caractristi,ues de la liaison radio

&iveau rseau avec chan!ement du point dacc-s =le mo*ile passe dune

station de *ase ? une autre et ventuellement dun commutateur ? un

autre> ,ui se traduit par une commutation des liens dans le #SC)

92



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47

Principe de base du handoverPrincipe de base du handoverPrincipe de base du handoverPrincipe de base du handover

Pendant la communication le lien radio est mesur et valu

priodi,uement

La HTS active envoie une liste de cellules adacente ?

[ surveiller \

La #S renvoie les mesures de la puissance du si!nal reBue pour

les voisines

93


Principe de base du handoverPrincipe de base du handoverPrincipe de base du handoverPrincipe de base du handover

La dtection dune situation anormale dclenche une alarme du

contr$leur de #S =HTS> vers le commutateur du service mo*ile =HSC>)

" la rception de cette alarme le commutateur =contr$leur> identiie

une nouvelle cellule et&ou un nouveau canal :

Le HSC dcide dun handover U Chan!ement de cellules Sil en trouve

Sinon la communication continue sur le m9me canal et des handovers sont

priodi,uement tents)

"pr-s un handover russi lancien canal est li*r)

94



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48

Les phases duLes phases duLes phases duLes phases du handoverhandoverhandoverhandover

La procdure du handover est souvent parta!e en trois phases

principales ,ui sont les suivantes :

Phase de ralisation des mesures et de supervision du lien

Phase de dtermination de la cellule ci*le et de dclenchement du handover

Phase dexcution du handover)

Ces trois phases se suivent dans le temps avec la possi*ilit dedterminer la cellule ci*le pendant la phase de mesures)

95



Chacune des priodes doit satisaire un certain nom*re de contrainte :

La priode de mesures doit 9tre inrieure ? la dure de traverse dune cellule

Le dure de traitement des crit-res de dcision dexcution du handover et de

dtermination de la cellule ci*le doit 9tre courte pour ,ue la dcision nintervienne

pas trop tard

La phase dexcution doit 9tre ralise le plus rapidement possi*le ain de

minimiser dune part la pro*a*ilit de perte du lien radio et dautre part les

d!radations de ,ualit ,uentra


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49


La dcision de dclencher le handover est prise en se *asant sur les

mesures ralises :

%x : un handover est dclench d-s ,ue la ,ualit de la liaison courante

chute au7 dessous dun seuil prdiini)

Le dclenchement dun handover peut 9tre contr$l soit par le rseau

=dans le cas des sst-mes de 1iere !nration> soit assist par le mo*ile

= dans le cas de la 2ieme !nration>)

97



#esures eectues et param-tres sst-mes recueillis

La procdure de handover suppose la mesure dun nom*re = ] ou U

important selon les sst-mes> dindicateurs ainsi ,ue la rcolte de

param-tres sst-me)

Ces donnes sont traites et utilises par les mcanismes de dclenchement

du handover et du choix de la cellule ci*le)

Parmi les mesures eectues :

La puissance du si!nal reBu =RSSI> ,ui est un indicateur de ,ualit du lien radio

Le taux derreur *inaire =H%R> ,ui permet de dduire la valeur du rapport C&I

La distance entre le mo*ile et la station de *ase)

98



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50

Les phases duLes phases duLes phases duLes phases du handoverhandoverhandoverhandover#esures eectues et param-tres sst-mes recueillis

Parmi les param-tres diuss par une station de *ase et ,ui permettent aux

mo*iles de dterminer les cellules voisines et de mesurer leurs si!naux

citons :

Lidentit de la station de *ase

Les r,uences des canaux *alise des stations de *ase voisines

La position =en r,uence et en temps> des dirents canaux)

Le nom*re de mesures eectues pour la prise de dcision du handover

ne doit pas 9tre trop important ain de ne pas surchar!er en temps de traitement les,uipement

il aut ,ue les intervalles de mesures soit suisamment petits pour ,ue le sst-mesra!isse ? temps ? la dcroissance du si!nal)

99



Slection des cellules candidats

Aurant la communication le mo*ile utilise le temps laiss =slot> par

l"#RT pour scruter les canaux de si!nalisation des cellules proches de sa

propre cellule

Pendant la phase de mesure et de rcolte dinormations une liste de

cellules est ta*lie et une HS sera incluse ou retire si elle satisait des

conditions de mesure

100



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51


#canisme de dclenchement

Le handover est dclench apr-s examen de plusieurs conditions

La phase dvaluation des crit-res de dclenchement du handover

intervient apr-s cha,ue phase de rcolte des mesures

101



Procdure dexcution

Kuand le handover est dclench un nouveau canal est ta*li et la

connexion est transre vers le nouveau lien lancien tant li*r

Le processus du handover peut 9tre class en onction de la aBon dont le

nouveau lien est ta*li :

"vant pendant ou apr-s lta*lissement du nouveau lien

102



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52

Procdure d3excutionProcdure d3excutionProcdure d3excutionProcdure d3excution

Le terminal mo*ile ne !-re ,un canal radio uni,ue ? la ois

interruption =]&7> lon!ue de la communication pendant le transert

Le nouveau lien est ta*li ? lavance au niveau rseau

La procdure du handover est contr$le par le rseau du d*ut ? la

in

Lavanta!e est ,ue le mo*ile nutilise ,uun canal radio ? la oisSi le mo*ile est point de mesures toutes les donnes ncessaires au

handover doivent 9tre remontes au rseau ? travers linterace radio ,ui

serai char!e)

103


HardHardHardHard HandoverHandoverHandoverHandover


Aini dans le standard S#

104

CircuitCircuitCircuitCircuit tabli (tabli (tabli (tabli (lien physique et logiquelien physique et logiquelien physique et logiquelien physique et logique)))) Circuit non tabliCircuit non tabliCircuit non tabliCircuit non tabli


HardHardHardHard HandoverHandoverHandoverHandover


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53


La nouvelle liaison est ta*lie en parall-le avec lancienne

le lux de donnes est transr par le mo*ile sur les deux liens

doW une consommation de ressource plus importante ,ue pour le .ard

.andover

" la in le nouveau lux de donnes est activ lancien lux est

stopp et lancien lien est li*r

Lavanta!e est ,ue la ,ualit de service est maintenue et une

pro*a*ilit de coupure est minimise pendant la phase de transert

105


"eamless"eamless"eamless"eamless HandoverHandoverHandoverHandover


Aini dans le standard A%CT

106

CircuitCircuitCircuitCircuit tabli (tabli (tabli (tabli (lien physique et logique)lien physique et logique)lien physique et logique)lien physique et logique) Circuit non tabliCircuit non tabliCircuit non tabliCircuit non tabli


"eamless"eamless"eamless"eamless HandoverHandoverHandoverHandover


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54


Aeux lien et deux lux sont activs pendant une priode =] ou U

lon!ue>

Le terminal mo*ile est connect simultanment ? deux stations de *ase

Les deux lien vu du mo*ile et du rseau sont considrs comme ne ormant

,uun lot dinormation uni,ue

Lintr9t est son apport de point de vue de ,ualit de service

Son inconvnient maeur est ,uelle entra


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55

Diffrents t#pes deDiffrents t#pes deDiffrents t#pes deDiffrents t#pes de handoverhandoverhandoverhandover

109

1111 ::::HOHOHOHO intraintraintraintra----cellulairecellulairecellulairecellulaire


1111


110

1111 :::: HO intraHO intraHO intraHO intra----CaireCaireCaireCaire


2222

2222 ::::HOHOHOHO intraintraintraintra----BSC ,BSC ,BSC ,BSC , interinterinterinter----cellulairecellulairecellulairecellulaire


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56


111



33332222 :::: HO intraHO intraHO intraHO intra----BSC ,BSC ,BSC ,BSC ,interinterinterinter----cellulairecellulairecellulairecellulaire

: : : :HOHOHOHO intraintraintraintra----!SC inter!SC inter!SC inter!SC inter----BSCBSCBSCBSC


112



44442222 :::: HO intraHO intraHO intraHO intra----BSC ,BSC ,BSC ,BSC ,

interinterinterinter----CaireCaireCaireCaire

: : : : HO intraHO intraHO intraHO intra----!SC!SC!SC!SCinterinterinterinter----BSCBSCBSCBSC

":":":":HO interHO interHO interHO inter----!SC!SC!SC!SC


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57


113



55552222 :::: HO intraHO intraHO intraHO intra----BSC ,BSC ,BSC ,BSC ,

interinterinterinter----CaireCaireCaireCaire

: : : : HO intraHO intraHO intraHO intra----!SC!SC!SC!SCinterinterinterinter----BSCBSCBSCBSC ":":":": HOHOHOHO interinterinterinter----!SC!SC!SC!SC

#### ::::HO interHO interHO interHO inter----$seau$seau$seau$seau

Mobilit RseauMobilit RseauMobilit RseauMobilit Rseau

Le handover intervient lors,ue le mo*ile est acti

Lors,ue le mo*ile est inacti deux processus sont alors activs :

114


la slection & reslection de cellules

la !estion de la localisation ou roamin!


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58


la slection & reslection de cellules :

permet au mo*ile de recevoir des inormations de la part du rseau

=caractristi,ues de cel) param-tres dacc-s au rseau et localisation>

Permet au mo*ile de se caler sur une cellule particuli-re

Les inormations diuses par ces stations de *ase et les mesures des si!naux reBus

vont permettre au mo*ile de choisir ? tout instant la HS privil!ie

La slection est ralise lors de la mise sous tension du mo*ile

La reslection est ralise lors du dplacement du mo*ile ,uand une cel) a d? t

slectionne

Slection et reslection de cels) utilisent le m9me al!orithme de choix de cel)

115


Param-tres utiliss pour la slection &reslection de cellules

La slection&reslection dune cel) par la #S est *ase sur plusieurs

param-tres

Les plus couramment utiliss dans les sst-mes cellulaires sont :3iveau du si!nal reBu sur le canal *alise la #S coute le canal *alise des HSs

voisines

^tat de la cellule : certaines cels) peuvent 9tre interdites ? lacc-s :

saturation des ressources panne dun lien ou dun metteur&rcepteur de la cel)

Identit du rseau : cas oW plusieurs rseaux utilisant la m9me interace

radio couvrent la /one oW se trouve la HS

116




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la !estion de la localisation ou roamin! :

Lo*ecti est de localiser cha,ue a*onn ain de lui assurer les services

souscrits

permet au sst-me de conna


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60

Localisation et recherche da*onn

La connaissance de la localisation dun a*onn avec prcision demande une

consommation importante en ,uantit de ressources :

Traitements stocQa!e des donnes transmission des messa!es sur la voie

radio et dans le rseau ixe

La recherche de la*onn consomme *eaucoup de ressources ,uand la

connaissance de la position est loue)

119



Les mthodes de gestion de localisationLes mthodes de gestion de localisationLes mthodes de gestion de localisationLes mthodes de gestion de localisation

Pas de localisation recherche dans tout le rseau

Les rseaux cellulaires ? petite capacit peuvent ne pas mettre en 8uvre de

procdure de !estion de localisation m9me si le standard le permet

La recherche du mo*ile est eectu sur toute la couverture radio et pendant

une dure limit

d-s ,uun appel arrive il est dius ? toutes les cellules du sst-me)

pas satisaisante pour les rseaux de taille importante

120



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61


Localisation manuelle

La*onn doit se localiser aupr-s du rseau de aBon ? pouvoir recevoir desappels

3cessite du cot rseau ,ue la !estion dun indicateur enre!istrant lalocalisation courante de la*onn

La t;che du mo*ile consiste ? scruter les canaux ? la recherche dun messa!ede recherche mis ? son intention

Les protocoles de !estion de localisation sont simpliis et les ,uipements

sont simples3cessit dintervention de lusa!er ? cha,ue chan!ement de /one)

121



Dtilisation de /ones de localisation

Lautomatisation la !estion sans lintervention de lusa!er ncessite la

dinition de 8ones de localisation

Dne /one de localisation est constitue de ,uel,ues cels) ou de ,uel,ues di/ainesde cels)

Cha,ue /one a une _ =identiiant> stocQ dans une *ase de donnespointeur de

localisation

Les messa!es de recherche =pa!in!> ne sont mis ,ue dans les cels) de cette /one

Le rseau doit conna


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62

Mise 4 5our de localisationMise 4 5our de localisationMise 4 5our de localisationMise 4 5our de localisation

#ise ? our de localisation priodi,ue

Simple : Consiste pour le mo*ile ? envoer son identit priodi,uement au

rseau

Inconvnient : Consommation des ressources indpendamment de la mo*ilit

de lusa!er

%x: les messa!es indi,uant la position dun mo*ile immo*ile entra


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63

Mise 4 5our de localisationMise 4 5our de localisationMise 4 5our de localisationMise 4 5our de localisation

#thode h*ride :

Com*ine la mthode de mise ? our sur chan!ement de /one et la mthode de

mise ? our de localisation priodi,ue

Dtilise dans le sst-me S#

Dtilisation dun rseau de si!nalisation spar du rseau usa!er

La recherche de la*onn peut 9tre ralise par un rseau spar du rseau

mo*ile sur le,uel se connectent les usa!ers

Aans le cas des sst-mes sans cordon

125


Les bases de donnes pour la gestion deLes bases de donnes pour la gestion deLes bases de donnes pour la gestion deLes bases de donnes pour la gestion delocalisationlocalisationlocalisationlocalisation

Aans les rseaux tendus les inormations de localisation sont

rparties ? travers le rseau dans direntes *ases de donnes :

La *ase de donne nominale =HA3>=une par rseau> :

#9me si plusieurs ,uipements phsi,ues peuvent 9tre utiliss pour stocQer les

donnes de la *ase de donne nominale une seule entit lo!i,ue est reconnue

par le rseau

.LR pour le S#

126



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64

Les bases de donnes pour la gestion deLes bases de donnes pour la gestion deLes bases de donnes pour la gestion deLes bases de donnes pour la gestion delocalisationlocalisationlocalisationlocalisation

Aans les rseaux tendus les inormations de localisation sont

rparties ? travers le rseau dans direntes *ases de donnes :

Les *ases de donnes visiteurs =HA> =plusieurs par rseau> :

Dne *ase de donnes visiteurs stocQe les inormations concernant tous les a*onns

enre!istrs dans les /ones de localisation ,ui dpendent de cette HA les

inormations sont importes

Airectement de HA3

u ? partir de la HA ancienne

La HA conna


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65

Evolution des technologies d3!cc$sEvolution des technologies d3!cc$sEvolution des technologies d3!cc$sEvolution des technologies d3!cc$s


129

2012&201'

Les origines de la norme 1"MLes origines de la norme 1"MLes origines de la norme 1"MLes origines de la norme 1"M

Dn standard europen sous l!ide de la C%PT

Conrence %uropenne des Postes et Tlcommunications

12 : naissance du roupe Spcial #o*ile

Ainir un sst-me de communication pour rseaux de mo*iles dans la

*ande des 00 #./

1 : ondation de l Institut %uropen de Standardisation =%TSI>

Le S# devient le lo*al Sstem or #o*ile Communication

12 : Le S# est utilis dans O pas europens


130


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66

6andes de frquence 716andes de frquence 716andes de frquence 716andes de frquence 71

131



132



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67


133



134



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68

135

200 kHz

Uplink Downlink

.rquences ( Canaux.rquences ( Canaux.rquences ( Canaux.rquences ( Canaux

12431

915 MHz890 MHz 935 MHz 960 MHz

12431 2 2

S# 00 #./ :

DL : 0 U 15 #./J

AL : '5 U 0 #./

12M Canaux


136

!rchitecture rseau 1"M!rchitecture rseau 1"M!rchitecture rseau 1"M!rchitecture rseau 1"MINTERFACE VERS LE RESEAUTELEPHONIQUE TERRESTRE

Concentrateur

Cellules tri-secteurs plusieurs TRX (1 4 par secteurs)1 TRX (metteurs rcepteur) est rgl sur une frquence porteuse, et peut couler

jusqu 7 conversations simultanes maximum

Terminaux :Numro IMEI

SIM:Identifie labonn

via lIMSI

LOCALISATION ETLISTE DE

VISITEURS ENROAMING

LISTE DUSAGER DE LOPERATEUR ET DROITS

List des terminaux vols

ENCRYPTION,AUTHENTIFICATION

Cur du systme



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69

!rchitecture cellulaire!rchitecture cellulaire!rchitecture cellulaire!rchitecture cellulaire

137


Pa!!in!

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70

Le territoire desservir est subdivis en cellules

Une cellule est lie une station de base

Pour desservir une zone o la densit du trafic est trs forte

Plusieurs stations de base peuvent couvrir cette zone

Le rayon dune cellule peut descendre sous les !! m

La "aille de cellule

#pend fortement des fr$uences et des puissances utilises

Plus la fr$uence est leve% moins la porte de la cellule est grande

Plus la puissance est forte% plus la porte de la cellule est importante

139



"tation Mobile"tation Mobile"tation Mobile"tation Mobile

140



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71

"tation Mobile"tation Mobile"tation Mobile"tation MobileLa Station #o*ile =#S> :

%,uipement #o*ile =#%> ] carte SI#

141


Terminal :Terminal :Terminal :Terminal :

Numro IMEINumro IMEINumro IMEINumro IMEI

SIM:SIM:SIM:SIM:Identifie labonnIdentifie labonnIdentifie labonnIdentifie labonn

via lIMSIvia lIMSIvia lIMSIvia lIMSI

International Mobile Eui!ement Identit"

IIIInternational MMMMobile SSSSub#$riber IIIIdentit"


#o*ile %,uipment =#%> :

#% : %,uipement Terminal =T%> ] Terminaison #o*ile =#T>)

#T : eectue des onctions spcii,ues ? la transmission et ? la rception sur

linterace radio

contient les protocoles des couches 1 2 et ' du mod-le SIT% : Partie de la #S oW les donnes de lapplication sont !nres en mission ou

traites en rception)

Ses onctionnalits ne sont pas spciies par le S#

142



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72


#o*ile %,uipment =#%> :

143


%oda&e '%oda&e '%oda&e '%oda&e '

d$oda&e de lad$oda&e de lad$oda&e de lad$oda&e de la

voi(voi(voi(voi(

%oda&e '%oda&e '%oda&e '%oda&e '

d$oda&e dud$oda&e dud$oda&e dud$oda&e du

$anal$anal$anal$anal

%)iffrement '%)iffrement '%)iffrement '%)iffrement '

D$)iffrementD$)iffrementD$)iffrementD$)iffrement

ModModModMod* +* +* +* +,m!,m!,m!,m!*'*'*'*'

DmodulationDmodulationDmodulationDmodulation

%arte SIM%arte SIM%arte SIM%arte SIM

Carte SI# =Su*scri*er Identit #odule > :

144




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73

Liste partielle des inormations contenues dans une carte SI#

145



Les identits du mo*ile

#SISA3 : #o*ile Station International Su*scri*er Airector 3um*er

3umro international dun a*onn suivant le plan de numrotation)

3umro pour appeler ou 9tre appel

146


ND% :National De#tination %ode

indi$atif du -.MN dan# le !a"#

SN :Sub#$riber Number

attribu librement !ar lo!rateur

%%:%ountr"%ode

indi$atif du !a"# de #ou#$ri!tion



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74


I#SI : International #o*ile Su*scri*er Identit

Identit permanente du mo*ile aupr-s du rseau)

%lle nest pas connue par l@utilisateur

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MN% :

Mobile Net/or0%ode

indi$atif du -.MN nominal de labonn mobile

MSIN :

Mobile Sub#$riber Identifi$ation Number

numro de labonn mobile lintrieur du r#eau SM

M%% :

Mobile %ountr" %ode

indi$atif du !a"# domi$ile de labonn mobile


%onfidentialit de lIMSI%onfidentialit de lIMSI%onfidentialit de lIMSI%onfidentialit de lIMSI

148


,ttribution dun nouveau TMSI $)aue

$)an&ement de one

Seul le . $onnait le TMSI 6


T#SI : Temporar #o*ile Su*scri*er Identit

Identit temporaire du mo*ile aupr-s du #SC



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75

149



#SR3 : #o*ile Station Roamin!3um*er

Dn numro de roamin! =numro de racheminement> utilis pour router les appels

vers un mo*ile

Cest un numro PST3 =%1M> attri*u temporairement ? la #S et ,ui permet

d@acheminer l@appel vers le #SC dans l@aire du,uel se trouve la #S J tout se passe

comme si la #S tait un a*onn du #SC)

" la demande d@un #SC au .LR concern un #SR3 est allou temporairement par

le LR ,ui poss-de les derni-res inormations de localisation de ce mo*ile)

Il doit avoir la m9me structure ,ue les #SISA3 relatis ? une /one de localisation

donne dans un rseau S# et dans un pas donn


150


La partie radio &6"")La partie radio &6"")La partie radio &6"")La partie radio &6"")


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76

La partie radio &6"")La partie radio &6"")La partie radio &6"")La partie radio &6"")

HSS =Hase Station Su*sstem> : Sous sst-me radio

Permet de !rer lacc-s au rseau via linterace air

Cest le rseau dacc-s radio ,ui assure les transmissions radiolectri,ues et

!-re la ressource radio)

Comprend tous les ,uipements ncessaire ? la !estion de linterace radio

Contr$l et supervis par un sous7sst-me dopration et de maintenance radio=peratin! and #aintenance Center7Radio #C7R>)

151


.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#7777#"#t8me radio#"#t8me radio#"#t8me radio#"#t8me radio BSSBSSBSSBSS

HTS =Hase Transceiver Station >:

ensem*le dmetteurs & rcepteurs = TR` >

soccupe de toutes les transmissions radio =couche phsi,ue>:

#ultiplexa!e modulation dmodulation !alisation coda!e correcteur multiplexa!eTA#" saut de r,uences lent chirementJ

Ralise un ensem*le de mesures radio ncessaires pour vriier la ,ualit de laliaison et ,ui sont exploites par le HSC

-re la couche liaison de donnes =L"PAm>

Capacit tpi,ue autour de 1 porteuses =support dune centaine decommunications simultanes>

152


La partie radioLa partie radioLa partie radioLa partie radio


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77

.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#7777#"#t8me radio#"#t8me radio#"#t8me radio#"#t8me radio BSS :BSS :BSS :BSS : 6*"6*"6*"6*"

153



.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#7777#"#t8me radio#"#t8me radio#"#t8me radio#"#t8me radio BSS :BSS :BSS :BSS : 6*"6*"6*"6*"Schma snopti,ue

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78


^lments de la HTS :

Haie

rande armoire mtalli,ue paraitement*linde lectri,uement hermti,ue climatiselt et chaue en hiver pour conserver unetemprature de onctionnement constante)

#odulaire elle contient des emplacementspour des cartes lectroni,ues ,ui sont aoutes

suivant les *esoins du site)

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^lments de la HTS :

Dnit de commande

la partie essentielle de la HTSelle !-re tout son

onctionnement%lle !n-re les r,uences derrence cre les direntesporteuses assure lamodulation et dmodulationdes si!naux commande lesampliicateurs de puissanceournit les si!naux aux TR`et ceci sur tous les secteurs)

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Schma snopti,ue


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79


^lments de la HTS :

Carte de communication

La carte de communication estlintermdiaire entre lunit decommande de la HTS et le HSC)

Cette carte !-re la liaison "*isentre la HTS et le HSC)

157



Schma snopti,ue


^lments de la HTS :

Interace dmission7rception

Cha,ue secteur a sa propreinterace dmission7rception

-re le si!nal radio

Compose de :

TR` =ou AR` et P">

et dlments de coupla!e ,uipermettent dassocier ou dedissocier des si!naux enprovenance ou ? destination desantennes

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Schma snopti,ue


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80


^lments de la HTS : Interace dmission7rception

TR`s

Dn TR` !-re un canal de communication soit Time Slots)

Les TR`s comprennent deux !randes parties :

la !estion du si!nal radio *asse puissance =appele AR` che/ 3ortel 3et+orQs>

les ampliicateurs de puissance r!la*les =appels P" pour Po+er "mpliier>

,ui permettent de r!ler la puissance envoe ? lantenne)

Ces TR` sont les lments ,ui dinissent la capacit en nom*re de

communications dun siteJ

Il est ? noter ,uau moins un Time Slot par TR` est attri*u ? la si!nalisation et

ne peut donc pas assurer de communication)

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^lments de coupla!e

Coupleur =coupler en an!lais>

permet de mlan!er ou diviser des si!naux :

diviser un si!nal en sortie de la HTS pour mettre vers deux antennes =rpartir

la puissance>)

mlan!er les si!naux de plusieurs TR` dans un m9me c;*le coaxial pour

mettre via une seule antenne)

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81



^lments de coupla!e

Auplexeur =duplexer en an!lais>

permet de coupler le si!nal dmission et de rception du si!nal radio sur le m9mec;*le coaxial :

Le TR` met vers lantenne via le si!nal Tx et reBoit depuis lantenne avec le si!nal Rx)

Aiplexeur triplexeur =diplexer triplexer en an!lais>

permet de mlan!er les si!naux de *andes de r,uences direntes)

Aiplexeur peut en mlan!er deux : par exemple 00 et 100 #./ 100 et 10072200#./ ou 00 et 10072200 #./)

Triplexeur peut en mlan!er trois : par exemple 00 100 et 10072200 #./)

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HSC =Hase Station Controller> :

Cest lor!ane [ intelli!ent \ du HSS char! de

la !estion des ressources radio

!-re les stations de *ases :

allocation et !estion des ressources radio

reconi!uration des HTS en cas de ncessit en

mettant ? our les param-tres sst-meJ

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.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#7777#"#t8me radio#"#t8me radio#"#t8me radio#"#t8me radio BSSBSSBSSBSS



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82

excute des procdures de maintien des communications :

traitement des mesures eectues par les stations mo*iles et

les HTS pour contr$ler leurs puissances d@mission

dcide de l@excution des .J

une ou plusieurs HTS sont sous son contr$le

ralise une concentration des circuits vers le #SC)

163


.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#7777#"#t8me radio#"#t8me radio#"#t8me radio#"#t8me radio BSS :BSS :BSS :BSS : 6"C6"C6"C6"CLa partie radioLa partie radioLa partie radioLa partie radio

La partie rseau &2"")La partie rseau &2"")La partie rseau &2"")La partie rseau &2"")

Sous Sst-me Rseau =3SS : 3et+orQ Su*Sstem> :

Commutateurs permettant de !rer les appelsJ

Hases de donnes permettant de stocQer les inormations de cha,ue a*onnJ

Contr$l et supervis par un sous7sst-me dopration et de maintenance

rseau =peratin! and #aintenance Center73et+orQ #C73>)

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83

165


La partie rseauLa partie rseauLa partie rseauLa partie rseau

#SC =#o*ile service S+itchin! Center> :

Le centre de commutation du service mo*ile c@est l@lment central du 3SS

!-re l@ta*lissement des communications entre un mo*ile et un autre #SCJ

dialo!ue avec les autres entits du 3SS pour rpondre aux spciicits

imposes par le caract-re mo*ile des a*onns :

authentiication localisation .J

sert de passerelle =ate+a #SC>) Pour accder au rseau S# ? partir du

RTCP

c@est le #SC le plus proche de l@appelant ,ui achemine l@appel)

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.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#7777#"#t8me r#eau NSS#"#t8me r#eau NSS#"#t8me r#eau NSS#"#t8me r#eau NSS



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84

.LR =.ome Location Re!ister> :

Hase de donnes

contenant les inormations concernant les conditions da*onnement et les

caractristi,ues des services souscrits relatives aux a*onns

donnes stati,ues: I#SI no dappel tpe a*onnement

donnes dnami,ues: localisation tat du terminal

Dn .LR lo!i,ue par PL#3) %n prati,ue plusieurs *ases de donnesredondantes

Le .LR sert de rrence pour tout le rseau

Aialo!ue permanent entre le .LR et les LR

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.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#7777#"#t8me r#eau NSS#"#t8me r#eau NSS#"#t8me r#eau NSS#"#t8me r#eau NSSLa partie rseauLa partie rseauLa partie rseauLa partie rseau

LR =isitor Localisation Re!ister> :

Hase de donnes locale

Contient les inormations relatives aux a*onns prsents dans la =L" :

Location "rea > associe

#9me ino ,ue dans .LR ] identit temporaire =T#SI> ] localisation

%n !nral un LR par commutateur #SC

les onctions du #SC et du LR dinies dans les recommandations S# sont

intimement lies

LR mis ? our ? cha,ue chan!ement de cellule dun a*onn

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.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#7777#"#t8me r#eau NSS#"#t8me r#eau NSS#"#t8me r#eau NSS#"#t8me r#eau NSS



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85

"DC ="uthentiication Centre> :

centre d@authentiication ,ui !n-re et stocQe les param-tres d@authentiication

pour l@identiication de l@a*onn)

%IR =%,uipment Identit Re!ister> :

l@enre!istreur des identits des ,uipements ,ui contient les identits des

terminaux =I#%I>)

contient une liste noire des terminaux dont lacc-s au rseau peut 9tre reus)

#SC =ate+a #SC > :

Passerelle ,ui eectue le routa!e des appels venant du RTC vers le #SC

destinataire)

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.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e# lment# du #ou#.e#

Documents

Réseaux Cellulaires ING _2012-2013_exam