Rapport_PFE Chaimaa Nadir.pdf

DédicaceA mes très chers parents, À qui je dois ma vie, Pour leur éducation et leur affection, Pour tous les sacrifices qu’ils ont faits pour moi, Tous les mots ne pourront exprimer ma gratitude et mon amour. Que ce modeste travail, soit pour vous une petite compensation et reconnaissance envers ce que vous avez fait d’incroyable pour moi. Ma raison de vivre, que dieu le tout puissant, vous préserve et vous procure santé et longue vie afin que je puisse à mon tour vous combler. A mes sœurs et mon frère Qu’ils trouvent ici une modeste preuve de mon amour et mon affection, je vous souhaite une vie pleine de bonheur et de réussite. A mes chers amis En témoignage de l’amitié sincère qui nous a liés et de bons moments passés ensemble, je vous dédie ce travail en vous souhaitant un avenir radieux et plein de bonnes promesses. Page | 1 Remerciement Au terme de ce modeste travail, je tiens à exprimer ma profonde gratitude à mon encadrant à MCCI M. NAJI Rachid pour ses conseils ainsi pour avoir mis à ma disposition toute ses expériences ainsi que tous les moyens dont j’avais besoin tout au long de ce stage. Je tiens également à remercier infiniment à mon encadrant internes Pr. BADRI Abdelmajid pour la disponibilité, l’aide et la participation dans le développement de ce sujet. Je le remercie pour les précieux conseils dans l’élaboration du présent rapport. Mes remerciements vont à l’ensemble des enseignants de la FSTM pour leurs contributions à ma formation. Un grand merci pour ma très chère famille et aussi mes très chers amis et à toute personne ayant contribué, de près ou de loin, au bon déroulement de ce stage de fin d’études. NADIR Chaimaa Page | 2 Glossaire 2G: second Generation MIMO: Multiple Input Multiple Output 3G: 3rd Generation P 4G : Long Term Evolution PLMN: Public Land Mobile Network A PS: Packet Switched AMR: Adaptive Multi Rate PSC: Primary Scrambling Codes AUC AUthentification Center PCI : Physical cell identities B O BMC: Broadcast/Multicast Control OMC: Operation and Maintenance Center C OSI: Open Systems Interconnection CN: Core Network OVSF: Orthogonal Variable Spreading Factor CS: Circuit-switched OFDM Orthogonal Frequency Division CP: Cyclic Prefix Multiplexing CQI: Channel Quality Indicator OFDMA: Orthogonal Frequency Division D Multiple Access DT: Drive Test Q DL : Downlink QAM: Quadrature Amplitude Modulation E QPSK: Quadrature Phase Shift Keying Ec/Io: Chip energy over noise power spectral R density RAB: Radio Access Bearer EPS :Evolved Packet System RF: Radio Frequency EPC :Evolved Packet Core RLC: Radio Link Control eNB: Evolved Node B RNC: Radio Network Controller E-UTRAN: Evolved UMTS Terrestrial RNP: Radio Network Planning F RNO: Radio Netword Optimisation FDD: Frequency Division RRC: Radio Resource Control FDMA: Frequency Division Multiple Access RSCP: Received Signal Code Power RTWP: FTP: File Transfer Protocol Received Total Wideband Power. G S GSM: Global System for Mobile SGSN: Serving GPRS Support Node Communications SMS: Short Message Service GPRS: General Packet Radio Service SSV: Single Site Verification GPS: Geographical Position System T H TDD: Time Division Duplexing HLR: Home Location Register TDMA: Time Division Multiple Access HO: Handover U HARQ: Hybrid Automatic Repetition UE: User Equipment Request UMTS: Universal Mobile HSDPA :High Speed Downlink Packet Telecommunication Services Access USIM: Universal Subscriber Identity Module HSUPA: High-Speed Uplink Packet Access UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Acces Channel Network HSS:Home Subscriber Server UL : Upload K V KPI: Key Performance Indicator VLR: Visitor Location Register M W MSC: Mobile Switching Center WCDMA: Wideband Code Division Multiple MME: Mobility Management Entity Access. Page | 3 Table des matières Dédicace ........................................................................................................................................... 1 Remerciement .................................................................................................................................. 2 Glossaire .......................................................................................................................................... 3 Résumé .......................................................................................................................................... 11 Abstract ......................................................................................................................................... 11 Introduction Générale .................................................................................................................. 12 Chapitre 1 : Présentation de l'organisme d'accueil I. Présentation de l’entreprise d’accueil : ...................................................................................... 14 1. Introduction : ................................................................................................................ 14 2. Mission de MCCI ......................................................................................................... 14 3. Les partenaires du MCCI ............................................................................................. 14 4. Présentation des services de l’entreprise ...................................................................... 15 II. Problématique et cahier des charges ......................................................................................... 16 1. Problématique .............................................................................................................. 16 2. Cahier des charges ....................................................................................................... 17 III. Conclusion ............................................................................................................................... 17 Chapitre 2 : Différentes générations des téléphones mobiles I. Introduction............................................................................................................................... 19 II. Historique ................................................................................................................................. 19 III. Les différentes générations téléphoniques ............................................................................... 19 1. La première génération des téléphones mobiles (1G).................................................. 19 2. La deuxième génération des téléphones mobiles : GSM ............................................. 20 2.1. Le réseau GSM ..................................................................................................... 20 2.1.1. Les fréquences de travail du GSM.................................................................... 23 3. Le réseau GPRS (General Packet Radio Service) : (2.5G) .......................................... 24 3.1. Les interfaces du réseau GSM/GPRS ................................................................... 25 4. La troisième génération des téléphones mobiles : UMTS (3G) ................................... 26 4.1. Architecture du réseau UMTS .............................................................................. 26 4.2. La Méthode d’accès radio : WCDMA .................................................................. 29 4.2.1. Codes utilisés : .................................................................................................. 30 4.2.2. Scrambling Code .............................................................................................. 31 4.3. Les modes de transmission dans le réseau UMTS ............................................... 31 5. La quatrième génération des tééphones mobiles 4G (LTE) ......................................... 31 5.1. Buts de la 4G ........................................................................................................ 32 5.2. Architecture .......................................................................................................... 32 5.2.1. Evolved Packet System EPS ............................................................................. 33 6.3. Architecture en couches ........................................................................................ 37 Page | 4 5.4. Les caractéristiques fondamentales de la 4G ........................................................ 38 5.4.1. Débits et fréquences du réseau 4G.................................................................... 38 5.4.2. Latence .............................................................................................................. 39 5.4.3. L’agilité en fréquence ....................................................................................... 39 5.4.4. Codage et sécurité ............................................................................................. 39 5.4.5. Principe de la technique MIMO ....................................................................... 40 5.4.6. Multiplexage ..................................................................................................... 42 5.4.7. Structure d’une trame LTE ............................................................................... 43 5.4.8. La mobilité ........................................................................................................ 44 5.4.9. Modulation adaptative et codage ...................................................................... 44 5.4.10. Les types de transmission utilisée dans la 4G ................................................. 46 5.4.11. Handover en LTE ............................................................................................ 47 5.4.12. Le canal pilote CPICH .................................................................................... 48 5.4.13. La sélection et la re-sélection des cellules ...................................................... 49 IV. Conclusion .............................................................................................................................. 49 Chapitre 3 : Processus de planification et d'optimisation I. Introduction ............................................................................................................................... 51 II. Planification d’un réseau : ........................................................................................................ 51 1. Définition ..................................................................................................................... 51 2. Objectif de la planification........................................................................................... 51 3. Processus de planification ............................................................................................ 51 4. Les types de planification ............................................................................................ 52 III. Optimisation d’un réseau ....................................................................................................... 54 1. Introduction .................................................................................................................. 54 2. Processus de l’optimisation radio ................................................................................ 54 3. Statistiques et indicateurs Clés de performance (KPI)................................................. 55 3.1. Statistiques ............................................................................................................ 55 3.1.1. Les compteurs ................................................................................................... 56 3.1.2. Les indicateurs clé de performance (KPI) ........................................................ 56 4. Drive Test ..................................................................................................................... 58 4.1. Outils utilisés ........................................................................................................ 58 4.2. Types de Drive-Test ............................................................................................. 59 4.2.1. Single site verification ...................................................................................... 59 4.2.2. Cluster drive test ............................................................................................... 61 4.3. Drive Test : TEMS ............................................................................................... 61 5. Analyse des problèmes RF ........................................................................................... 63 5.1. Les problèmes de la couverture du réseau ............................................................ 63 5.2. Les problèmes relatifs au phénomène de « pilot pollution » : .............................. 64 5.3. Les problèmes de mobilité .................................................................................... 65 6. Analyse des données .................................................................................................... 65 6.1. ACTIX Analyzer .................................................................................................. 65 IV. Conclusion ............................................................................................................................... 66 Page | 5 Chapitre 4 : Etude de cas : Optimisation et planification I. Introduction ............................................................................................................................... 68 II. Etude de cas : Optimisation ...................................................................................................... 68 1. Analyse SSV (Single site Verification) ....................................................................... 68 1.1. Vérification du Handover ..................................................................................... 69 1.2. Problème de Cross feeder ..................................................................................... 70 2. Analyse des résultats du Cluster Drive Test ................................................................ 71 2.1. Analyse de l’installation ....................................................................................... 71 2.2. Optimisation de la couverture............................................................................... 73 2.3. Optimisation de la qualité (Long call : Ec/Io) ...................................................... 77 2.4. Problèmes d’échec de l’établissement d’appel (CSSR) ....................................... 79 2.5. Analyse et optimisation du Call Drop Rate (CDR) .............................................. 80 2.6. Optimisation du débit ........................................................................................... 82 2.7. Optimisation du pilot pollution............................................................................. 82 III. Planification d’un réseau LTE de la région de AOURIR ....................................................... 83 1. Introduction .................................................................................................................. 83 2. Planification sous U-Net .............................................................................................. 83 2.1. Création du projet ................................................................................................. 84 2.2. Importation des sites ............................................................................................. 84 2.3. Planification des PCIs ........................................................................................... 86 2.4. Planification des voisinages .................................................................................. 87 IV. Optimisation du réseau LTE de la région de AOURIR .......................................................... 89 1. Analyse du RSRP ......................................................................................................... 89 2. Analyse du SINR ......................................................................................................... 91 3. Analyse du Handover ................................................................................................... 91 4. Analyse des coupures d’appels .................................................................................... 92 V. Conclusion ................................................................................................................................ 93 Conclusion Générale .................................................................................................................... 94 Page | 6 Liste des figures Figure Ⅱ.1 : Architecture du réseau GSM .............................................................................. 21 Figure Ⅱ.2: Architecture du réseau GPRS .............................................................................. 24 Figure Ⅱ.3 : Architecture du réseau UMTS ............................................................................ 27 Figure Ⅱ.4 : Architecture de l’UTRAN .................................................................................... 28 Figure Ⅱ.5 : étalement – modulation .................................................................................... 30 Figure Ⅱ.6 : multiplexage du codage .................................................................................... 30 Figure Ⅱ.7 : Le mécanisme de Scrambling ............................................................................. 31 Figure Ⅱ.8 : Présentation générale sur le système LTE .......................................................... 32 Figure Ⅱ.9 : Architecture générale du LTE ............................................................................. 33 Figure Ⅱ.10 : Architecture d’EPS (Evolved Packet System) ..................................................... 33 Figure Ⅱ.11 : Architecture du réseau cœur EPC ..................................................................... 34 Figure Ⅱ.12 : les interfaces du LTE 4G ................................................................................... 36 Figure Ⅱ.13 : interconnexion entre deux réseaux mobile différents ....................................... 37 Figure Ⅱ.14 : Architecture en couches de l’interface radio .................................................... 38 Figure Ⅱ.15 : Schéma de la technologie MIMO ..................................................................... 41 Figure Ⅱ.16 : Répartition des voies montantes et descendantes en temps et fréquence pour les modes de duplexage TDD et FDD........................................................................................... 43 Figure Ⅱ.17 : Structure de la trame FDD ............................................................................... 44 Figure Ⅱ.18 : Structure de la trame TDD ............................................................................... 44 Figure Ⅱ.19 : Diagramme de constellation de la modulation 16 QAM ................................... 45 Figure Ⅱ.20 : Schéma du principe du modulateur QPSK ........................................................ 46 Figure Ⅱ.21 : Présentation des bandes de fréquences ........................................................... 46 Figure Ⅱ.22 : les porteuses de l’OFDMA ................................................................................ 47 Figure Ⅲ.1 : Processus de planification ................................................................................. 52 Figure Ⅲ.2 : Processus d’optimisation d’un réseau ................................................................ 55 Figure Ⅲ.3 : Les casses des KPI .............................................................................................. 56 Figure Ⅲ.4 : Chaine de mesure .............................................................................................. 59 Page | 7 Figure Ⅲ.5 : Connecter les mobiles au TEMS ......................................................................... 61 Figure Ⅲ.6 : Mobiles connectés au TEMS .............................................................................. 62 Figure Ⅲ.7 : Enregistrement des Log Files ............................................................................. 62 Figure Ⅲ.8 : Short Call programmée ..................................................................................... 63 Figure Ⅲ.9 : représentation de Actix ..................................................................................... 66 Figure Ⅲ.10 : Créer Cell Ref sous Actix Analyzer .................................................................... 66 Figure Ⅳ.1 : Capture du PSC.................................................................................................. 69 Figure Ⅳ.2 : Problème du Cross feeder .................................................................................. 70 Figure Ⅳ.3 : Illustration des PSC après intervention............................................................... 70 Figure Ⅳ.4: Analyse de l’installation sous Actix ..................................................................... 71 Figure Ⅳ.5 : Analyse de couverture pour la zone 1 ................................................................ 71 Figure Ⅳ.6 : Analyse de couverture pour la zone 2 ................................................................ 72 Figure Ⅳ.7 : Analyse de couverture pour la zone 3 ................................................................ 73 Figure Ⅳ.8 : Analyse du RSCP................................................................................................ 74 Figure Ⅳ.9 : Analyse du RSCP de la zone ............................................................................... 74 Figure Ⅳ.10 : Analyse du RSCP de la zone 2........................................................................... 75 Figure Ⅳ.11 : Analyse du RSCP de la zone 3........................................................................... 75 Figure Ⅳ.12 : Capture détaillée du RSCP de la zone 3.A ......................................................... 76 Figure Ⅳ.13 : Elévation de la zone 3.B dans Google Earth ..................................................... 76 Figure Ⅳ.14 : Qualité du signal Ec/Io .................................................................................... 77 Figure Ⅳ.15 : Détails de la qualité du signal Ec/Io pou la zone 1 ............................................ 78 Figure Ⅳ.16 : Qualité du signal Ec/Io de la zone 2 ................................................................. 78 Figure Ⅳ.17 : capture de CSSR durant le parcours ................................................................ 79 Figure Ⅳ.18 : Capture détaillée de CSSR ................................................................................ 79 Figure Ⅳ.19 : Capture des CDR durant le parcours................................................................. 80 Figure Ⅳ.20 : Capture détaillée du CDR1 ............................................................................... 80 Figure Ⅳ.22 : débit de la voie descendante durant le parcours .............................................. 82 Figure Ⅳ.23 : Pilot pollution du parcours .............................................................................. 82 Figure Ⅳ.24 : Capture détaillée illustrant le problème du Pilot Pollution................................ 83 Figure Ⅳ.25 : Création d’un projet sous U-Net....................................................................... 84 Page | 8 Figure Ⅳ.26 : Importation de la carte ................................................................................... 84 Figure Ⅳ.27 : Importation des sites ....................................................................................... 85 Figure Ⅳ.28 : Création d’une nouvelle antenne ..................................................................... 85 Figure Ⅳ.29 : Ajout de la bande de fréquence ....................................................................... 86 Figure Ⅳ.30 : Planification des PCIs ...................................................................................... 86 Figure Ⅳ.31 : Liste des PCIs proposés par U-Net .................................................................... 87 Figure Ⅳ.32 : Vérification des PCIs ........................................................................................ 87 Figure Ⅳ.33 : Planification des cellules voisines .................................................................... 88 Figure Ⅳ.34 : Planification des voisinages du secteur AOU-1005 L-2 ...................................... 88 Figure Ⅳ.35 : Analyse du RSRP de la région Aourir ................................................................ 89 Figure Ⅳ.36 : Analyse des PCIs dans la zone 1 ....................................................................... 89 Figure Ⅳ.37 : Distribution du RSCP de la zone 2 et 3 et leur illustration sous Google Earth ..... 90 Figure Ⅳ.38 : Distribution des SINRs ..................................................................................... 91 Figure Ⅳ.39 : Analyse du Handover ...................................................................................... 91 Figure Ⅳ.40 : Détails des échecs du Handover dans la zone 1 ................................................ 92 Figure Ⅳ.41 : Analyse des coupures d’appels ........................................................................ 92 Figure Ⅳ.42 : Détails des coupures d’appels dans la zone 2 ................................................... 93 Figure Ⅳ.43: Détails des coupures d’appels dans la zone 3 .................................................... 93 Figure Ⅳ.44: Détails des coupures d’appels dans la zone 4 .................................................... 93 Page | 9 Liste des Tableaux Tableau 1 : La latence pour chaque multiplexage .................................................................. 39 Tableau 2 : Mesure de test dynamique .................................................................................. 68 Tableau 3 : Mesure de test statique....................................................................................... 69 Tableau 4 : Intervalles de RSCP.............................................................................................. 73 Tableau 5 : Intervalles de Ec/Io ............................................................................................. 77 Page | 10 Résumé L'optimisation est un concept d'analyse très important à laquelle les Ingénieurs Radio des réseaux de télécommunication accordent un intérêt particulier. Elle assure et garantit, la rentabilité des services proposés aux abonnés, qui ne lésinent sur aucun critère de qualité avéré et satisfaisant. Dans le cadre de ce projet, une étude approfondie a été conduite et a touché les aspects radio des réseaux 3G/4G, ainsi que des procédures de planification et d'optimisation en proposant des solutions aux problèmes rencontrés et aussi en s’adaptant aux différents logiciels nécessaires pour cette démarche. Et pour compléter les connaissances théoriques il a été mené une étude de cas appliquée à une zone de FES pour la 3G et la zone de AOURIR pour la 4G. Cette étude de cas a permis de découvrir les différentes complications et obstacles qu'un ingénieur d'optimisation se doit de surmonter, tout en respectant la procédure établie par la société. Mots clés : 3G, UMTS, 4G, LTE, KPI, Drive Test, Optimisation, Planification. Abstract Optimization is a very important concept analysis which Radio Engineers telecommunication networks pay special attention, optimization ensures and guarantees the profitability of the services offered to subscribers who do not skimp on any criterion of quality and proven satisfactory. As part of this project, a comprehensive study was conducted and touched the radio aspects of 3G / 4G networks, planning procedures and optimization by adapting to the different software required for this process. And to complete the theoretical knowledge it was conducted a case study applied to FES zone for 3G and AOURIR for 4G. This case study has uncovered various complications and obstacles that an optimization engineer must overcome while respecting the procedures established by the company. Keywords : 3G, UMTS, 4G, LTE, KPI, Drive Test, Optimization, Planning Page | 11 Introduction Générale Les réseaux mobiles et sans fil ont connu un essor sans précédent ces dernières années. Il s’agit d’une part du déploiement de plusieurs générations successives de réseaux de télécommunications essentiellement dédiés à la téléphonie (2G, GSM) puis plus orientés vers le multimédia (3G, UMTS). La demande croissante des utilisateurs en termes de services et de qualité de service a piloté, dans les dernières années, l’évolution des systèmes de communications mobiles, permettant d’augmenter leur capacité et de développer leurs fonctionnalités. Les réseaux classiques comme le GSM ont connu plusieurs limitations notamment en termes de gestion des ressources et de débit offert. Afin de remédier à cela, on a vu l’introduction des systèmes 3G tels que l’UMTS et le HSDPA. Au Maroc, les réseaux de 3ème génération s’approchent actuellement des seuils de saturation, du fait de la demande croissante en termes de débit de données. D’où la nécessité d’introduire une nouvelle technologie, qui est la LTE et qui présente plusieurs aspects avantageux permettant d’atteindre un débit important. Par ailleurs, le déploiement de ce réseau dans le monde nécessite la mise en œuvre de nouveaux mécanismes pour l’évaluation de performances de ce réseau afin d’offrir une bonne qualité de service à l’abonné. C’est dans ce cadre que s’inscrit ce projet de fin d’études au sein de la société MCCI, dont l’objectif étant de maitriser les concepts de planification et d’optimisation radio des réseaux 3G/4G et les mettre en pratique. Le rapport d’un tel projet est structuré en quatre chapitres : Le premier est dédié à la présentation de l’entreprise d’accueil ainsi que le cahier des charges et les problématiques. Le deuxième comprend une étude théorique sur les technologies 2G/3G/4G qui constitue le noyau de notre sujet. Le troisième est consacré à l’étude des processus de planification et d’optimisation radio. Le dernier chapitre porte sur l’illustration d’une étude de cas de la ville FES pour le réseau 3G et de la ville de AOURIR pour le réseau 4G. Page | 12 Chapitre 1 Présentation de L’orgAnisme D’AccueiL et Problématique Page | 13 Chapitre 1 Organisme d’accueil et problématique I. Présentation de l’entreprise d’accueil : 1. Introduction : L’entreprise Mobile Communication Company International (MCCI) est une société régionale de services d'ingénierie des télécommunications créée en 2010 et fait partie du MBUZZ (Mobile Business Company Group). Son siège social se trouve à Riyad, en Arabie Saoudite et dans les Emirats Arabes Unis, au Koweït et au Qatar et bientôt à Bahreïn, MCCI a une vision future d'étendre son territoire de marché à chaque Afrique du Nord (Maroc, Algérie et Libye). MCCI est connue pour être l'un des principaux fournisseurs de services de solutions clé en main d'ingénierie avec un solide bilan et bénéficient d'un avantage exceptionnel d'avoir une expérience multi- fournisseurs fournissant des solutions de bout en bout pour les réseaux fixes et mobiles ainsi que pour les systèmes satellites. Les ressources de MCCI sont constituées d'employés hautement qualifiés, ajoutés à une base de coûts concurrentielle et l'environnement commercial favorable permet de déployer tout projet avec un préavis et de fournir une qualité élevée ; Ajoutant ainsi à son leadership éprouvé sur le marché dans le déploiement et le maintien des réseaux de télécommunications. En un mot, MCCI peut aider les entreprises à exploiter les opportunités de développement rapide sur les marchés mondiaux. Son leadership dans la fourniture de solutions clés en main dans le domaine des télécommunications en fait le partenaire idéal pour les opérateurs GSM, les fournisseurs de télécommunications, les secteurs gouvernementaux et privés dans la région. 2. Mission de MCCI La mission de l’entreprise MCCI, se résume dans les points suivant : - Offrir les meilleures solutions d'ingénierie, de construction et de service technique à ses clients CCG (Conseil de Coopération de Golf) et à travers le monde ; - Fournir les meilleures normes d'exécution afin que ses clients soient satisfaits du travail qu’elle fournit ; - S’adapter aux besoins de ses clients et fournir les meilleures solutions en donnant le meilleur en tout temps ; - Avoir les meilleures relations avec les fournisseurs afin qu’elle puisse fournir les meilleures solutions à ses clients ; - Prendre soin de son environnement de travail afin que les employés se comportent bien et aient une croissance personnelle ; 3. Les partenaires du MCCI MCCI, ont plusieurs partenaires dans différents champs comme : - IBS FTK (en solution de construction), MCCI a déployé plus de 250 Sites complets clé en main à travers le royaume. - MCCI a déployé avec succès le premier essai Sites Solution DOT SYSTEM - Petites cellules, et la mise en œuvre de la SAQ autour de 100 sites en Arabie Saoudite - Services d'externalisation - Infogérance : E & M Project Pour plus de 2000 sites dans la région Est d’Arabie Saoudite - Mise en œuvre Telecom : W900, mise à niveau, la modernisation LTE /1.8B/2.1B, Démantèlement des matériaux, - Swap antenne, RBS 6XXX intégration ; Mise en service et le dépannage Page | 14 Chapitre 1 Organisme d’accueil et problématique - Matériel d'alimentation - Services d'approvisionnement et logistique 4. Présentation des services de l’entreprise Dans l'environnement commercial difficile d'aujourd'hui, les clients s'attendent à ce que leur fournisseur de services d'infrastructure réponde à leurs besoins. Pour cela, MCCI cherche à améliorer continuellement les compétences et la profondeur de ses ressources techniques et professionnelles, en offrant à ses clients une excellence opérationnelle inégalée par ses concurrents. Et pour répondre aux exigences du marché, l’entreprise MCCI fournit une large gamme de services dont on peut les classer en quatre catégories : a- Infrastructure de télécommunication Les équipes dédiées MCCI ont une expérience extensive dans le bâtiment et la maintenance des infrastructures de télécom. MCCI est capable de fournir des services de déploiement efficaces et rapides avec des normes de qualités qui réponds aux attentes des clients dans les réseaux mobiles, les réseaux fixes, satellites et autres services de télécommunication. Parmi les services d’infrastructure de télécommunication on trouve : - Acquisition du site : L'activité principale de MCCI s'appuie sur l'acquisition du site et son bail ultérieur de sites sélectionnés. L'équipe MCCI SAQ se concentre sur l'aide à ses clients pour identifier le meilleur emplacement pour le placement de leurs installations de télécommunications ou de services publics. Grâce à leur vaste expertise locale, l’équipe de MCCI peut identifier rapidement des sites viables et les livrer à temps. Lors de la fourniture de services de sélection et d'acquisition de sites, l'équipe MCCI SAQ fournit une enquête sur la zone de recherche et une demande de candidature aux sites, la négociation et l'exécution du bail du site, la préparation du contrat de location et les documents de permis de construire. Sa réussite et sa stratégie dans la SAQ s'appuient sur les techniques d'expertise, d'honnêteté et de persuasion de ses équipes. - Construction et conception de chantier : Les travaux de génie civil de MCCI sont assurés par des équipes d'ingénierie qui ont l'expérience de la gestion, de la construction de chantiers de petite ou grande taille (toit ou sites de terrain verts), y compris toute construction d'installation de tour, travaux liés à des câbles et systèmes de soutien tels que la sauvegarde de batterie. Tous les rapports de conception détaillée de travaux civils sont préparés avec les derniers outils de dessin et de conception et avec les normes de qualité des clients. - Implémentation d'ingénierie de télécommunications : L'équipe d'ingénierie de télécommunications de MCCI est spécialisée dans l'installation, la mise en service, l'intégration des équipements multifournisseurs pour 2G, 3G et LTE, en testant et supportant toutes sortes de technologies de télécommunication, y compris l'équipement BSS, les sites MSC, les passerelles, les plates-formes ATM et autres équipements liés aux Page | 15 Chapitre 1 Organisme d’accueil et problématique télécommunications. MCCI est le partenaire privilégié de tous les principaux opérateurs, fournisseurs y compris STC-KSA, Mobily, Zain, Vodafone et Qtel, Viva Koweït et Bahreïn, Ericsson, Huawei, Alcatel-Lucent, Nokia-Siemens et autres. - Planification et optimisation : L'équipe de planification et d'organisation de MCCI a des calibres excellents avec des antécédents de télécommunication réussis sur une variété de projets. L’expertise avec la dernière planification et les outils de test de lecteur comme NetAct Planner, Optimizer, MapInfo, TEMS, NEMO, ACTIX et autres. Le champ de travail comprend : La panification du réseau radio, les services d'optimisation de réseau, Drive Test … b- Compétence E & M Les équipes d’exploitation et de maintenance de MCCI fournissent des services de haute qualité afin de s’assurer que les besoins des clients sont réalisés à des niveaux optimaux. En utilisant les dernières technologies et les outils de gestion, l'équipe E & M améliore continuellement l'efficacité du service en concevant et en mettant en œuvre les politiques et procédures techniques et les systèmes de qualité qui garantissent les meilleurs résultats. La portée du travail du département couvre à la fois la maintenance préventive et corrective pour tous les sites GSM BTS, BSC et MSC ainsi que des câbles à fibres optiques pour assurer des performances optimales. c- Solutions Indoor MCCI a acquis une excellente position et les références font face à ses clients dans la conception, le développement et la gestion de réseaux DAS internes et externes pour améliorer la puissance du signal, la couverture et la capacité du réseau. Son expérience depuis de nombreuses années prouve que le déploiement de systèmes d'antenne distribuée (DAS) est un outil puissant qui permet à l'opérateur de combler des lacunes de couverture et des arrêts morts dans leur réseau et ainsi offrir une meilleure qualité d'expérience (QoE) à leurs utilisateurs finaux, Sans encourir les frais de construction d'un réseau entièrement nouveau. L’objectif est de s'assurer que le DAS contribue à accroître la couverture et la capacité du réseau, à améliorer la qualité du service et à décharger le réseau macro existant. d- Services de la fibre optique Les équipes de MCCI sont des ingénieurs et des techniciens expérimentés avec l’expertise et le « savoir comment » pour la gestion de projet, des projets ROLL OUT, la construction et de SPLING et des services de test à l’industrie des télécommunications. II. Problématique et cahier des charges 1. Problématique Mon stage, qui a eu lieu à la représentation marocaine de l’entreprise MCCI située à Mohammedia, s’est effectué au sein du service Télécom. Ce service est spécialisé en réseaux mobiles, Page | 16 Chapitre 1 Organisme d’accueil et problématique l’installation de sites, l’optimisation et la planification réseau, les drive tests, la planification de transmission, les tests d’équipements, et bien d’autres. La problématique à résoudre consiste à respecter les seuils des principaux indicateurs de performances (KPI) du réseau selon les délais fixés par l´opérateur client. Les KPI (Key Performance Indicator) reflètent l’état du réseau. Ainsi, l’optimisation doit être plus rigoureuse et le suivi du réseau plus récurrent et d’une manière régulière pour détecter rapidement les anomalies (seuils KPIs non conformes, couverture, qualité...). Il sera par ailleurs procédé aux analyses des statistiques pour proposer des plans de solutions. 2. Cahier des charges Afin de répondre à la problématique ci-dessus, des objectifs ont été fixés. L’objectif principal est de faire la planification et l’optimisation d’une zone géographique pour améliorer la qualité de service. Ainsi notre contribution au projet consiste à mener les actions suivantes : - Planification d’une zone géographique. - Suivi des DT (Drive Test). - L’analyse des sites 3G/4G et l’analyse des clusters. - Proposition des solutions. - Rédaction de rapport d'optimisation. L’objectif global est d’améliorer la qualité de service. Ainsi une comparaison sera faite entre l’état du réseau avant et après l’optimisation. III. Conclusion Au travers de ce chapitre, nous avons expliqué le contexte du projet qui consiste à présenter l’organisme d’accueil MCCI ainsi que le projet objet de mon stage de fin d’étude. Nous avons présenté brièvement le sujet ainsi que des diverses étapes projetées de façon chronologique afin de mener à bien le projet. Page | 17 Chapitre 2 Différentes Générations des Téléphones mobiles Page | 18 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles I. Introduction L’usage des services de communications mobiles a connu un essor remarquable, ces dernières années, plusieurs générations ont vues le jour (1G, 2G, 3G, 4G et prochainement la 5G) et connues une évolution importante, en apportant un débit exceptionnel et qui ne cesse d’augmenter, une bande passante de plus en plus large et par conséquent une augmentation remarquable de nombre d’utilisateur supportés. Les réseaux de la 1ère génération ont été intégrés au réseau de télécommunication dans les années 80. Ces systèmes ont été disparu il y a quelques années laissant la place à la seconde génération, appelée 2G (appelée aussi GSM) lancée en 1991. Elle est encore active de nos jours. Nous pouvons distinguer deux autres types de générations au sein même de la seconde : la 2.5 (GPRS) et la 2.75 (EDGE). A la différence de la 1G, la seconde génération de normes permet d’accéder à divers services, comme l’utilisation du WAP pour accéder à l’internet, tant dit que pour la 3ème génération connue sous le nom de 3G permet l’accès à l’internet avec un haut débit. En ce qui concerne la nouvelle génération 4G (LTE), elle permet un très haut débit, une moindre latence et beaucoup d’autres services qu’on verra par la suite. Dans ce chapitre nous allons présenter les différentes générations de téléphones mobiles, leurs architectures, leurs applications ainsi leurs avantages et inconvénients. II. Historique Depuis plusieurs années le développement des réseaux mobiles n’a pas cessé d’accroitre, La figure suivante illustre l’évolution du nombre d’abonnés mobiles au regard de la population mondiale. Ce sont près de 7,4 milliards d'abonnements mobiles qui étaient souscrits, soit quasiment la totalité de la population mondiale, selon les estimations de l'International Télécommunication Union. Cela correspond ainsi à un taux de pénétration de 99,7%. C’est un nouveau secteur de l’industrie mondiale qui s’est créé, regroupant les constructeurs de circuits électroniques, de terminaux mobiles, d’infrastructures de réseaux, développeurs d’applications et de services et opérateurs de réseaux mobiles. III. Les différentes générations téléphoniques Avant d'expliquer l'état actuel des technologies utilisées aujourd'hui, nous allons vous rappeler sur l’évolution de ces générations. 1. La première génération des téléphones mobiles (1G) La première génération de systèmes cellulaires (1G) est apparue dans le début des années 80 reposait sur un système de communications mobiles analogiques. Cette génération a bénéficié Page | 19 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles de deux inventions techniques majeures des années 1970 : le microprocesseur et le transport numérique des données entre les téléphones mobiles et la station de base. La première génération de systèmes cellulaires (1G) utilisait essentiellement les standards suivants : • AMPS (Advanced Mobile Phone System), lancé aux Etats-Unis, est un réseau analogique reposant sur la technologie FDMA (Frequency Division Multiple Access). • NMT (Nordic Mobile Telephone) a été essentiellement conçu dans les pays nordiques et utilisés dans d’autres parties de la planète. • TACS (Total Access Communications System), qui repose sur la technologie AMPS, a été fortement utilisé en Grande Bretagne. Cette première génération de réseaux cellulaires utilisant une technologie analogique a beaucoup de défauts, comme les normes incompatibles d'une région à une autre, une transmission analogique non sécurisée (écouter les appels), pas de roaming vers l'international…etc. elle a été remplacée par une seconde génération plus performante utilisant une technologie numérique. 2. La deuxième génération des téléphones mobiles : GSM La deuxième génération (2G ou GSM) de systèmes cellulaires repose sur une technologie numérique a été développée à la fin des années 1980. Ces systèmes cellulaires offrent plusieurs avantages : • Une sécurisation des données (avec cryptage). • La possibilité d’émettre des mini messages (SMS). • Autorisation du roaming entre pays exploitant le réseau GSM. Par rapport au système de la première génération, ce système apporte une meilleure qualité ainsi qu’une plus grande capacité à moindre coût pour l’utilisateur. Mais le débit de 9.6 kbps proposé par le GSM devient insuffisant dans les années précédentes, chose qui exige le développement de nouvelles techniques de modulations et de codages pour accroitre le débit. 2.1. Le réseau GSM Le réseau GSM a pour premier rôle de permettre des communications entre abonnés mobiles (GSM) et abonnés du réseau téléphonique commuté (RTC - réseau fixe). Il se distingue par un accès spécifique appelé la liaison radio. La figure suivante présente l’architecture du Réseau GSM. Page | 20 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles Figure Ⅱ.1 : Architecture du réseau GSM L’architecture générale d’un réseau GSM se compose de plusieurs sous-ensembles : a- La station mobile Le téléphone GSM ou station mobile est caractérisée par deux identités : • Le numéro d'équipement, IMEI (International Mobile Equipment ldentity) mis dans la mémoire du mobile lors de sa fabrication • Le numéro d'abonné IMSI (International Mobile Subscriber ldentity) se trouvant dans la carte SIM (Subscriber ldentity Module) de l’abonné b- Le sous-système radio - BSS BSS pour base station sub-system, c'est un sous-système de l'architecture GSM qui assure les transmissions radioélectriques et gère la ressource radio. Le BSS comprend 2 parties : • BTS : Base Transceiver Station Les BTS qui sont des émetteurs-récepteurs ayant un minimum d’intelligence, elles s’occupent par les fonctionnalités suivantes : - Assurer une couverture radio d’une cellule (rayon de 200m à ~30 km). - Présentent de 1 à 8 porteuse(s) radio, 8 canaux plein débit par porteuse. - Prend en charge : modulation/démodulation, correction des erreurs, cryptage des communications, mesure qualité et puissance de réception. Page | 21 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles • BSC : Base Station Controller Les BSC contrôlent un ensemble de BTS, elles s’occupent par les fonctionnalités suivantes : - Piloter un ensemble de station de base (au maximum 60) - Gestion des ressources radio : affectation des fréquences, contrôle de puissance… - Gestion des appels : établissement, supervision, libération des communications, etc. - Gestion des transferts intercellulaires (handover). - Mission d’exploitation. c- Le sous-système d’acheminement - NSS Son rôle est d'assurer les fonctions de commutations et de routage. C'est donc lui qui permet l'accès au réseau public RTCP ou RNIS. En plus des fonctions indispensables de commutation, on y retrouve les fonctions de gestion de la mobilité, de la sécurité et de la confidentialité qui sont implantées dans la norme GSM. Le NSS se compose de plusieurs équipements : • MSC : Mobile Switching Center C’est un commutateur numérique en mode circuit, il permet de : - Orienter les signaux vers les BSC - Établir la communication en s’appuyant sur les BD - Assurer l’interconnexion avec les réseaux téléphoniques fixes (RTC, RNIS), les réseaux de données ou les autres PLMN - Assurer la cohésion des BD du réseau (HLR, VLR) • Fonctions du HLR : Home Location Register. Le HLR est une base de données de localisation contenant les informations relatives aux abonnés (les informations statiques et dynamiques). Le HLR est l’enregistreur de localisation nominale par opposition au VLR qui est l’enregistreur de localisation des visiteurs. • Fonctions du VLR : Visitor Location Register. L’enregistreur de localisation des visiteurs est une base de données associée à un commutateur MSC. Le VLR a pour mission d’enregistrer des informations dynamiques relatives aux abonnés de passage dans le réseau, ainsi l’opérateur peut savoir à tout instant dans quelle cellule se trouve Page | 22 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles chacun de ses abonnés. Les données mémorisées par le VLR sont similaires aux données du HLR mais concernent les abonnés présents dans la zone concernée. A chaque déplacement d’un abonné le réseau doit mettre à jour le VLR du réseau visité et le HLR de l’abonné afin d’être en mesure d’acheminer un appel vers l’abonné concerné ou d’établir une communication demandée par un abonné visiteur. • Fonctions de l’AUC : AUthentification Center. Le centre d’authentification AUC (Authentification Center) mémorise pour chaque abonné une clé secrète utilisée pour authentifier les demandes de services et pour chiffrer (crypter) les communications. L’AUC de chaque abonné est associé au HLR. Pour autant le HLR fait partie du « sous-système fixe » alors que l’AUC est attaché au « sous-système d’exploitation et de maintenance ». d- Le sous-système d’exploitation et de maintenance - OSS OSS (Operation Sub-System) permet à l’opérateur d’exploiter son réseau. La mise en place d’un réseau GSM (en mode circuit) va permettre à un opérateur de proposer des services de type « Voix » à ses clients en donnant accès à la mobilité tout en conservant un interfaçage avec le réseau fixe RTC existant. • Présentation de I’OMC et du NMC Deux niveaux de hiérarchie sont définis dans la norme GSM. Les OMC (Operations and Maintenance Center) et les NMC (Network and Management Centre). Cette organisation a été définie afin de permettre aux opérateurs télécoms de gérer la multiplicité des équipements (émetteurs, récepteurs, bases de données, commutateurs ...) et des fournisseurs. Le NMC permet l’administration générale de l’ensemble du réseau par un contrôle centralisé. Ainsi que les OMC permettent une supervision locale des équipements (BSC /MSC / VLR) et transmettent au NMC les incidents majeurs survenus sur le réseau. Les différents OMC assurent une fonction de médiation. 2.1.1. Les fréquences de travail du GSM Dans le système GSM, deux bandes de fréquences sont utilisées, l’une autour des 900 MHz et l’autre autour de 1800 MHz. Chaque bande est divisée en deux sous-bandes, l’une pour le transfert d’informations entre le mobile et la BTS (liaison montante), et l’autre pour la liaison entre la BTS et le mobile (liaison descendante) : Page | 23 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles Pour la bande 900 de Mhz, chaque liaison a une largeur de bande de 35 Mhz en totale, distribuée de la façon suivante : - De 880 à 915 MHz du mobile vers la BTS (la liaison montante). - De 925 à 960 MHz de la BTS vers le mobile (liaison descendante) - L’écart entre les deux bandes de fréquence : 45 MHz - 174 canaux espacés de 200 kHz. 3. Le réseau GPRS (General Packet Radio Service) : (2.5G) La limitation du débit du GSM et la commutation de circuits ont prouvé la non adaptabilité de réseau à la transmission de données, d’où vient l’intérêt de déployer le GPRS, un réseau qui offre une communication des données en mode paquet sur le GSM avec un débit plus important. La figure suivante présente l’architecture du réseau GPRS. Figure Ⅱ.2: Architecture du réseau GPRS Un réseau GPRS est un réseau IP. Qui est donc constitué de routeurs IP. L’introduction de la mobilité nécessite par ailleurs la précision de deux nouvelles entités : • Le nœud de service (SGSN) Le nœud de service dénommé SGSN (Serving GPRS Support Node) est relié au BSS du réseau GSM. Le SGSN est en connexion avec l’ensemble des éléments qui assurent et gèrent les transmissions radio : BTS, BSC, HLR ... Page | 24 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles Le SGSN joue un rôle de routeur, il gère les terminaux GPRS présents dans une zone donnée. Le SGSN est le « contrôleur » des terminaux GPRS présents dans sa zone de surveillance. • Le nœud de passerelle (GGSN) Le nœud de passerelle dans le GPRS dénommé GGSN (Gateway GPRS Support Node) est relié à un ou plusieurs réseaux de données (Internet, autre réseau GPRS...). Le GGSN est un routeur qui permet de gérer les transmissions de paquets de données : - Paquets entrants d’un réseau externe, acheminés vers le SGSN du destinataire. - Paquets sortants vers un réseau externe, émanant d’un destinataire interne au réseau. 3.1. Les interfaces du réseau GSM/GPRS L’intégration des nœuds GGSN et SGSN dans un réseau GSM met en œuvre de nouvelles interfaces à travers lesquelles la communication entre ces composants et ceux du GSM peut s’établir. - Interface Um ou air : c’est l’interface radio entre le terminal et le sous-système radio. - Interface Abis : Entre BTS et BSC. - Interface A : Entre le TC et le MSC. - Interface Ater : Entre BSC et TC. - Interface Gb : Interface définie entre un BSS/PCU et un SGSN, elle semble à l’interface A mais en réalité elle ne l’est pas tout à fait. Elle partage le même lien de transmission entre plusieurs utilisateurs. Les ressources ne sont allouées à un utilisateur que si celui-ci émet ou reçoit des données. S’il est inactif, les ressources sont réattribuées à d’autres utilisateurs, contrairement à l’interface A qui alloue continuellement les ressources. En plus, cette interface assure un contrôle de flux UL au niveau de chaque cellule. - Interface Gc : Interface de signalisation pure entre GGSN et HLR qui sert au GGSN à demander au HLR des informations de localisation concernant un terminal mobile afin d’établir une session GPRS à la demande du réseau (Network-Request PDP Context Activation Procedure). - Interface Gd : Interface avec le SMS-GMSC/IWMSC, pour la signalisation et le transport des SMS sur des canaux radio GPRS (PDTCH). Le SMS via GPRS en priorité lorsque MS présent sur GPRS et sur GSM - Interface Gf : Cette interface relie un SGSN et un équipement de type EIR pour les échanges liés à l’identification du terminal. - Interface Gi : Interface entre GGSN et le réseau de données externe PDN, elle permet les échanges entre le réseau GPRS et le monde extérieur. - Interface Gn : Cette interface est définie entre deux nœuds GPRS (SGSN ou GGSN) appartenant au même réseau PLMN GPRS. Les messages IP, X25, ou MAP transportés entre les nœuds GPRS par un tunneling grâce au protocole GTP servent à créer, mettre à jour et supprimer les tunnels de transport des flux de données des utilisateurs ainsi qu’il permet de transporter ces données dans le réseau fixe vers ou depuis les points d’accès aux réseaux de données paquets. - Interface Gp : Cette interface définie entre deux PLMN différents est équivalente à l’interface Gn avec, en plus des fonctions de sécurisation entre les deux PLMN (inter- opérateur). Page | 25 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles - Interface Gr : Interface de signalisation pure entre SGSN et HLR pour les échanges de données liés aux profils des abonnées et à la gestion de la mobilité (LU, activation de contexte, authentification). - Interface Gs : C’est une interface de signalisation pure définie entre le SGSN et le MSC/VLR pour interfonctionnement commun GPRS/GSM (Attach/Detach et mise à jour localisation, paging, gestion du TMSI et P-TMSI…) et est permet d’économiser des ressources radio. Elle permet au SGSN d’envoyer par exemple des informations de localisation au MSC/VLR et d’éviter des échanges redondants de signalisation liés à la gestion de la mobilité entre le terminal mobile et le SGSN, puis entre le terminal mobile et le MSC. Le SGSN peut aussi recevoir des requêtes de paging émises par le MSC/VLR pour le service GSM. Cependant, seules les interfaces Gb, Gn et Gr sont obligatoires. Les autres interfaces sont optionnelles, et leur mise en œuvre dépend des choix des fonctions d’inter fonctionnement entre le GSM existant et le GPRS. 4. La troisième génération des téléphones mobiles : UMTS (3G) La 3G a été impulsée pour permettre des applications vidéo sur le mobile et améliorer la QoS du Multimédia. Les applications visées étaient la possibilité de regarder YouTube, de la visiophonie, ... Outre l’augmentation de débit, un point complexe à résoudre était de passer d’un service de téléphonie (à connexion circuit) vers un service DATA (connexion paquets). L’idée été d’ajouter des amplificateurs avant chaque antenne, il amplifie le signal pour que celui- ci puisse être reçu par une autre antenne, en changeant les Gtechniques de modulation. Pour cela il a fallu améliorer les terminaux (Smartphone, Tablette...) permettant un usage plus confortable de la connexion haut débit. 4.1. Architecture du réseau UMTS Le réseau cœur de I’UMTS s’appuie sur les éléments de base du réseau GSM et GPRS. Il est en charge de la commutation et du routage des communications (voix et données) vers les réseaux externes. Dans un premier temps le réseau UMTS devrait s’appuyer sur le réseau GPRS. Le réseau UMTS vient se combiner aux réseaux déjà existants GSM et GPRS, qui apportent des fonctionnalités respectives de Voix et de Données, le réseau UMTS apporte ensuite les fonctionnalités Multimédia. La figure suivante présente l’architecture du réseau UMTS : Page | 26 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles Figure Ⅱ.3 : Architecture du réseau UMTS En se basant sur l’architecture du réseau GSM, l’UMTS met en jeu trois entités clés, il s’agit de l’équipement usager UE, du réseau d’accès radio UTRAN et du réseau cœur CN. Ces entités sont en interaction afin d’assurer la disponibilité des services fournies aux usagers du réseau UMTS. Le réseau UMTS implémente aussi son système d’exploitation et de maintenance de manière similaire au réseau GSM. a- Équipement usager UE L’équipement usager UE est analogue au MS (mobile station) en GSM, il est composé de deux entités principales à savoir l’équipement mobile ME et le module d’identité de l’abonné USIM. Le premier (ME) correspond à la partie matérielle et permet l’interaction de l’utilisateur avec le réseau. Le second (USIM) représente l’utilisateur en question, il contient les informations permettant son identification par le réseau, il héberge aussi des clés de sécurité utilisées au chiffrement du trafic. b- Réseau d’accès radio UTRAN L’UMTS a été conçu pour être un système multi-accès, cependant, son réseau d’accès radio UTRAN reste le plus important, il a pour rôle d’implémenter et de maintenir les ressources d’accès radio permettant l’interaction entre l’UE et le cœur du réseau UMTS. L’UTRAN est basé sur deux éléments essentiels : La station de base BS ou plus exactement NodeB et le contrôleur du réseau radio RNC. Page | 27 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles La différence majeure entre le réseau GSM et le réseau UMTS réside dans la partie accès du réseau. L’UTRAN implémente de nouvelles technologies d’accès radio notamment l’UTRA\FDD (WCDMA dans le jargon de la 3GPP) remplaçant la TDMA utilisée dans le réseau GSM, il introduit aussi l’ATM (Asychronous Transfer Mode) puis l’IP (Internet Protocol) comme technologies de transport entre les différentes entités de l’UTRAN et entre celui-ci et le réseau cœur. ❖ Architecture de l’UTRAN Architecturalement parlant, l’UTRAN, comme le montre la figure ci-dessous, consiste en plusieurs sous-systèmes radio RNSs. Chaque RNS comporte plusieurs stations de bases BS (NodeB) contrôlées par un seul contrôleur de réseau radio RNC via l’interface Iub. Les RNSs peuvent être interconnectés, cette connexion s’établit entre RNCs par le biais de l’interface Iur et a pour rôle la gestion de la mobilité des usagers. Figure Ⅱ.4 : Architecture de l’UTRAN ❖ Station de base NodeB Le NodeB représente le nœud d’accès à l’UTRAN pour l’abonné. Il possède donc deux interfaces : Uu pour UE-UTRAN utilisant le WCDMA et Iub pour NodeB-RNC. Sur l’interface Uu vers le mobile de l’abonné, il peut gérer les deux modes de l’UTRAN qui sont le TDD et le FDD. Il dessert une ou plusieurs cellules qui ne sont rattachées qu’à lui selon la sectorisation de son antenne. Afin d’établir la communication entre l’UE et le RNC, il assure un certain nombre de fonctions (principalement dans la couche physique) dont l’adaptation des données usagers et de signalisation, le codage/décodage canal, l’étalement/désétalement WCDMA, la modulation/démodulation QPSK, le contrôle de puissance, etc. On se rend bien compte que le Node B renferme une grande partie des spécificités de l’UMTS. Page | 28 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles ❖ Réseau de contrôle RNC Le RNC constitue le nœud central du RNS (Radio Network Subsystem) qui correspond au BSS (Base station SubSystem) dans le réseau GSM. Il assure donc la fonction cruciale de gestion des ressources radio sur l’ensemble des NodeB sous son contrôle. Pour cela il remplit certains rôles qui sont : - L’adaptation de données allant ou venant du domaine à commutation de paquets. - La gestion de l’allocation des codes CDMA. - Le contrôle de puissance en boucle externe. - Le contrôle de l’admission dans la gestion de la charge. - La combinaison ou la distribution de signaux venant ou allant vers différents NodeB dans un contexte de macro-diversité et contrôle donc par la même occasion le handover. Le RNC se charge également de la gestion de la mobilité, notamment le Soft handover où une communication met en œuvre plusieurs RNSs. Dans ce cas un RNC joue le rôle de RNC serveur (Serving RNC) et les autres jouent le rôle de RNC dérivé (Drift RNC) - Le Serving RNC gère les connexions radios avec le mobile et sert de point de rattachement au CN via l’interface Iu – CS/PS. Il contrôle et exécute le Handover. - Le Drift RNC, transmet via l’interface Iur les données émises par un mobile vers le SRNC en charge du mobile en question (c’est encore de la macro diversité). Le RNC est aussi le point de liaison entre l’UTRAN et le réseau cœur. c- Réseau cœur CN 3G Comme pour le réseau GSM, le réseau cœur CN représente une plateforme de base pour tous les services offerts par le réseau UMTS, il assure, entre autres, la commutation des appels téléphoniques, l’acheminement des messages courts SMS, le routage des paquets de données, ainsi que d’autres tâches liées à l’identification des utilisateurs, le cryptage des données et la gestion de la localisation. 4.2. La Méthode d’accès radio : WCDMA WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access) est une technique d’accès dérivée de CDMA en utilisant l'étalement de spectre par séquence directe. Tous les utilisateurs émettent sur un même canal radioélectrique à large bande, mais ils sont distingués par une séquence d'étalement pseudo- aléatoire, appelée code et connue par le récepteur. Page | 29 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles 4.2.1. Codes utilisés : Ces codes sont dotés de propriétés de corrélation particulières sur lesquelles repose toute une théorie mathématique au service des télécommunications. Les codes d’étalement utilisés dans l’UTRAN sont de deux types : Les codes orthogonaux et les codes de brouillage. a- Codes d’étalement Les codes OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor) ou les codes orthogonaux sont rigoureusement orthogonaux et ils permettant de varier la longueur selon le débit usager et de multiplexer les différentes informations à transmettre. La figure ci-dessous montre la multiplication d’un signal d’information par une séquence de code. Le terme chip rate désigne le débit de la séquence de code. Le SF (Spreading Factor), ou encore gain de traitement, est le rapport de la bande après étalement sur la bande avant étalement. Figure Ⅱ.5 : étalement – modulation Les usagers du CDMA utilisent tous la même bande tout le temps. La séparation entre deux utilisateurs est assurée par un code OVSF propre à chaque utilisateur. Figure Ⅱ.6 : multiplexage du codage Page | 30 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles 4.2.2. Scrambling Code Le Scrambling, réalisé par l’émetteur, permet de séparer les différents signaux d’une même station de base ou d’un même terminal sans modifier ni le débit, ni la bande passante. Cela permet d’étaler un signal par plusieurs émetteurs avec le même code d’étalement sans compromettre la détection des signaux par le récepteur. Il existe un arbre de codes d’étalement pour chaque code de Scrambling, ce qui permet aux émetteurs d’utiliser leurs arbres de codes indépendamment. Figure Ⅱ.7 : Le mécanisme de Scrambling 4.3. Les modes de transmission dans le réseau UMTS Ce réseau repose sur deux modes : ❖ Le mode circuit Le domaine circuit permettra de gérer les services temps réels dédiés aux conversations téléphoniques (vidéo-téléphonie, jeux vidéo, applications multimédia). Ces applications nécessitent un temps de transfert rapide. Lors de l’introduction de I’UMTS le débit du mode domaine circuit sera de 384 Kbits/s. L’infrastructure s’appuie alors sur les principaux éléments du réseau GSM : MSC/VLR (bases données existantes) et le GMSC afin d’avoir une connexion directe vers le réseau externe. ❖ Le mode paquet Le domaine paquet permettra de gérer les services non temps réels. II s’agit principalement de la navigation sur Internet, de la gestion de jeux en réseaux ainsi que l’accès et l’utilisation des e-mails. Ces applications sont moins sensibles au temps de transfert, c’est la raison pour laquelle les données transiteront en mode paquet. Le débit du domaine paquet sera sept fois plus rapide que le mode circuit, environ 2Mbits/s. L’infrastructure s’appuie alors sur les principaux éléments du réseau GPRS : SGSN (bases de données existantes en mode paquet GPRS, équivalent des MSC / VLR en réseau GSM) et le GGSN (équivalent du GMSC en réseau GSM) qui jouera le rôle de commutateur vers le réseau Internet et les autres réseaux publics ou privés de transmission de données. 5. La quatrième génération des téléphones mobiles 4G (LTE) La technologie LTE (Long Term Evolution) ou la 4G s’appuie sur un réseau de transport à commutation de paquet IP. Elle n’a pas prévu de mode d’acheminement pour la voix, autre que la VoIP, contrairement à la 3G qui transporte la voix en mode circuit. Le LTE utilise des bandes de fréquences hertziennes d’une largeur pouvant varier de 1,4 MHz à 20 MHz, permettant ainsi d’obtenir (pour une bande 20 MHz) un débit binaire théorique pouvant atteindre 300 Mbit/s en « Downlink », alors que la "vraie 4G" offre un débit descendant atteignant 1 Gbit/s. Page | 31 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles La technologie LTE repose sur une combinaison de technologies sophistiquées à même d’élever nettement le niveau de performances (très haut débit et latence) par rapport aux réseaux 3G existants. Le multiplexage OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) apporte une optimisation dans l’utilisation des fréquences en minimisant les interférences. Le recours à des techniques d’antennes multiples (déjà utilisés pour le Wi-Fi ou le WiMax) permet de multiplier les canaux de communication parallèles, ce qui augmente le débit total et la portée. Figure Ⅱ.8 : Présentation générale sur le système LTE 5.1. Buts de la 4G La 4ème génération vise à améliorer l’efficacité spectrale et à augmenter la capacité de gestion du nombre de mobiles dans une même cellule. Elle tente aussi d’offrir des débits élevés en situation de mobilité et à offrir une mobilité totale à l’utilisateur en établissant l’interopérabilité entre différentes technologies existantes. Elle vise à rendre le passage entre les réseaux transparent pour l’utilisateur, à éviter l’interruption des services durant le transfert intercellulaire, et à basculer l’utilisation vers le tout-IP. Les principaux objectifs visés par les réseaux de 4ème génération sont les suivants : - Assurer la continuité de la session en cours. - Réduire les délais et le trafic de signalisation. - Fournir une meilleure qualité de service. - Optimiser l’utilisation des ressources. - Réduire le délai de relève, le délai de bout-en-bout, la gigue et la perte de paquets. - Minimiser le coût de signalisation. 5.2. Architecture Les réseaux LTE sont des réseaux cellulaires constitués de milliers de cellules radio qui utilisent les mêmes fréquences hertziennes, y compris dans les cellules radio mitoyennes, grâce aux codages radio OFDMA et SC-FDMA. La figure suivante présente l’architecture du réseau LTE Page | 32 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles Figure Ⅱ.9 : Architecture générale du LTE Les nouveaux blocs spécifiés pour l’architecture, connus aussi sous le nom d’EPS (Evolved Packet System), sont l’EPC (Evolved Packet Core) et l’E-UTRAN (Evolved UTRAN). 5.2.1. Evolved Packet System EPS La figure ci-dessous présente une architecture simplifiée de la partie EPS du réseau LTE. Figure Ⅱ.10 : Architecture d’EPS (Evolved Packet System) a- EPC : Evolved Packet Core Le cœur de réseau appelé « EPC » (Evolved Packet Core) utilise des technologies « full IP », c’est- à-dire basées sur les protocoles Internet pour la signalisation qui permet des temps de latence réduits, le transport de la voix et des données. Ce cœur de réseau permet l’interconnexion via des routeurs avec les autres eNodeB distants, les réseaux des autres opérateurs mobiles, les réseaux de téléphonie fixe et le réseau Internet. Le réseau cœur EPC est constitué de plusieurs éléments comme la montre la figure suivante : Page | 33 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles Figure Ⅱ.11 : Architecture du réseau cœur EPC EPC a un rôle équivalent du NSS dans le réseau GPRS. Le cœur réseau est composé de deux parties séparées : ❖ La partie Signalisation Gère la mobilité et le rattachement des abonnés sur le réseau, il s’agit du MME. Une base de données permettant entre autres d’authentifier l’abonné, de consulter leurs abonnements et de chiffrer les communications, il s’agit du HSS. • MME : Mobility Management Entity Cette partie est responsable de la localisation et la poursuite du terminal mobile (UE) entre les appels et la sélection d’une bonne S-GW (Serving-GetWay) à travers une connexion. Comme elle réalise le dernier point de la protection par codage, donc par conséquent c’est le point qui valide l’interception de signalisation. Ainsi, qu’elle contrôle le signal entre le UE (User Equipment) et le réseau cœur, et assure l’établissement, la maintenance, et l’élargissement de la porteuse radio services. • HSS : Home Suscriber Service Base de données similaire au HLR en GSM / WCDMA réseau cœur qui contient les informations du suscriber-related (les abonnées voisins), et porte l’appel de control et la session management. Elle est Principalement désignée à l’authentification, l’autorisation, la sécurité, le débit et fournit une localisation détaillée à l’utilisateur. • PDN-GW : Packet Data Network GateWay Est une porteuse du chemin de données entre UE et PDN à trois segments : - La porteuse radio entre UE et eNodeB. - La porteuse des données entre eNodeB et SGW. - La porteuse des données entre SGW et PGW. Page | 34 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles • PCRF : Policy and Charging Rules Function Responsable sur la décision principale du control. Il fournit une QoS d’autorisation pour décider le traitement des données en respectant l’abonnement des utilisateurs. • SGW : Serving Gateway C’est la jonction principale entre le réseau radio accès et le réseau cœur Serving GetWay (SGW) achemine les paquets de données, maintient la connexion de l’inter-eNodeB Handover, puis inter- système Handover entre LTE et GSM/UMTS et réserve le contexte du terminal mobile (UE), comme les paramètres de la porteuse service et le routage des informations. • P-GW : Packet-Switch GetWay Packet-Switch GetWay (P-GW) Fournit la connectivité au terminal mobile (UE) vers le paquet externe du réseau de l’information et alloue les adresses IP d’un UE, ainsi que les applications de la QoS, et maintient la connexion mobile entre LTE/UMTS/GSM systèmes et le non 3GPP système. • SGSN : Serving GRPS Support Nom Interconnecte le LTE, UMTS, et le réseau GSM pour augmenter la mobilité. b- La partie radio eUTRAN La partie radio du réseau, appelée « eUTRAN » est simplifiée par rapport à celles des réseaux 2G (BSS) et 3G (UTRAN) par l’intégration dans les stations de base « eNodeB » avec des liaisons en fibres optiques et des liens IP reliant les eNodeB entre eux (liens X2). Ainsi que des fonctions de contrôle qui étaient auparavant implémentées dans les RNC (Radio Network Controller) des réseaux 3G UMTS. Cette partie est responsable sur le management des ressources radio, la porteuse, la compression, la sécurité, et la connectivité vers le réseau cœur évolué. ❖ eNodeB L’eNodeB est l’équivalent de la BTS dans le réseau GSM et NodeB dans l’UMTS, la fonctionnalité de Handover est plus robuste dans LTE. Ce sont des antennes qui relient les UE avec le réseau cœur du LTE via les RF air interface. Ainsi qu’ils fournies la fonctionnalité du contrôleur radio réside dans eNodeB, le résultat est plus efficace, et le réseau est moins latent, par exemple la mobilité est déterminée par eNodeB à la place de BSC ou RNC. c- La partie IMS (IP Multimedia Sub-system) L’IP Multimedia Sub-system (IMS) est une architecture standardisée NGN (Next Generation Network) pour les opérateurs de téléphonie, qui permet de fournir des services multimédias fixes et mobiles. Cette architecture utilise la technologie VoIP ainsi qu’une implémentation 3GPP standardisée. Page | 35 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles Les systèmes téléphoniques existants (commutation de paquets et commutation de circuits) sont pris en charge. L’objectif d’IMS n’est pas seulement de permettre de nouveaux services, existants ou futurs, proposés sur Internet, les utilisateurs doivent aussi être capables d’utiliser ces services aussi bien en déplacement (situation de roaming) que depuis chez eux. Pour cela, l’IMS utilise les protocoles standards IP. Ainsi, une session multimédia, qu’elle s’effectue entre deux utilisateurs IMS, entre un utilisateur IMS et un internaute, ou bien encore entre deux internautes, est établie en utilisant exactement le même protocole. De plus, les interfaces de développement de services sont également basées sur les protocoles IP. C’est pour cela qu’IMS fait véritablement converger l’Internet et le monde de la téléphonie cellulaire ; Il utilise les technologies cellulaires pour fournir un accès en tout lieu, et les technologies Internet pour fournir les services. d- Les interfaces Les équipements d’un réseau 4G sont connectés au réseau IP d’un opérateur mobile qui est constitué d’un ensemble de routeurs interconnectés entre eux, donc les équipements peuvent dialoguer entre eux même s’ils ne sont pas directement reliés, c’est le principe du protocole IP qui va s’occuper de la retransmission par sauts successifs, alors les équipements peuvent se communiquer entre eux. Figure Ⅱ.12 : les interfaces du LTE 4G De ce fait il faut définir des interfaces : - Interface SGi : entre le PGW et le réseau IP externe (Internet) - Interface S5 : entre le SGW et le PGW (d’un même réseau), il assure le transport des données utilisateurs + quelques messages de signalisation - Interface S11 : entre le SGW et le MME, chargé par le transport de messages de signalisation - Interface S6a : entre le MME et le HSS, il permet le Transport de messages de signalisation - Interface S1-MME : entre l’eNodeB et le MME, assure le transport de messages de signalisation entre ces deux équipements. Page | 36 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles - Interface S1-U : entre l’eNodeB et le SGW, chargé par le transport de données utilisateurs, pas d’échange de signalisation - Interface X2 : entre deux eNodeB, il assure le transport de données utilisateurs et des messages de signalisation. - Interface Uu ou interface radio : entre le terminal (UE) et l’eNodeB, charger par le transport des données utilisateurs et des messages de signalisation. - Interface S8 : entre le SGW et le PGW d’un autre réseau Figure Ⅱ.13 : interconnexion entre deux réseaux mobile différents 5.3. Architecture en couches Le LTE fonctionne sur un système à couches entre l'utilisateur (UE), l'eNodeB et le Mobile Management Entity (MME). Chaque couche communique avec son équivalente du même niveau. Les différentes couches présentes sont : - PHY : Couche Physique des équipements, supportant les technologies OFDMA et SC-FDMA. Elle est chargée de la transmission effective des signaux entre les interlocuteurs. La couche liaison est composée des sous-couches MAC, RLC et PDCP : - MAC (Media Access Control) est chargée de l'interface entre les couches supérieures et la couche physique. Elle inclut aussi les mécanismes de multiplexage. - RLC (Radio Link Control) fiabilise la transmission de données en mode paquet. - PDCP (Packet Data Control Protocol) : Cette couche est chargée de la compression et de la décompression des données pour leur acheminement sur le réseau. - RRC (Radio Resource Control) : est la couche 3. Comme son nom l'indique, le RRC est chargé de contrôler les ressources afin de garantir la Qualité de Service (QoS). Deux états sont possibles : RRC_IDLE (pas d'équipement connecté) ou RRC_CONNECTED. La figure suivante présente l’architecture en couches. Page | 37 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles Figure Ⅱ.14 : Architecture en couches de l’interface radio 5.4. Les caractéristiques fondamentales de la 4G La 4G permet effectivement d’avoir des performances de Qos très fiables, en citant par la suite quelques paramètres : 5.4.1. Débits et fréquences du réseau 4G L’évolution des débits suit une progression semblable à celle de la capacité de calcul. Chaque nouvelle technologie de réseaux mobiles augmente les débits et suscite une attente de débits supérieurs. Il était ainsi également clair dès 2004 que le LTE devrait fournir de très hauts débits. Au-delà des limitations capacitaires, le débit fourni à un utilisateur dépend de ses conditions radio, liées en particulier à sa position dans la cellule, et des techniques de transmission employées et de la ressource spectrale disponible. L’établissent des standards de performances communément admis pour les réseaux 4G: 100 Mbit/s sur le lien radio descendant (antenne relais vers mobile), et 50 Mbit/s maximum sur le lien montant (mobile vers antenne relais). La technologie LTE fonctionne dans une variété de fréquences selon la zone géographique couverte : 700 MHz aux Etats-Unis pour le réseau de Verizon Wireless, 2,6 GHz et 800 MHz en Europe, et 2,1 GHz pour le réseau japonais de NTT Docomo (opérateur japonais). Les objectifs de débit maximal définis pour le LTE sont les suivants : - 100 Mbit/s en voie descendante pour une largeur de bande allouée de 20 MHz, soit une efficacité spectrale crête de 5 bit/s/Hz. - 50 Mbit/s en voie montante pour une largeur de bande allouée de 20 MHz, soit une efficacité spectrale crête de 2,5 bit/s/Hz. Ces chiffres supposent un UE de référence comprenant : - Deux antennes en réception. - Une antenne en émission. Pour le LTE existent, deux antennes d’émission à la station de base et deux antennes en réception au niveau de l’UE. Page | 38 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles L’utilisateur peut ainsi accéder à ses services favoris chez lui ou hors de son domicile avec une fluidité homogène. En complément, le débit est jugé comme un facteur de comparaison entre opérateurs et une course aux débits est en marche dans certains pays. Enfin, des débits toujours plus élevés ouvrent la porte à l’introduction de nouveaux services, sources de revenus et/ou de différenciation pour les opérateurs. 5.4.2. Latence ❖ Latence du plan de contrôle L’objectif fixé pour le LTE est d’améliorer la latence du plan de contrôle par rapport à L’UMTS, via un temps de transition, inférieur à 100 ms entre un état de veille de l’UE et un état actif autorisant l’établissement du plan usager. ❖ Latence du plan usager La latence du plan usager est définie par le temps de transmission d’un paquet entre la couche IP de l’UE et la couche IP d’un nœud du réseau d’accès ou inversement. En d’autres termes, la latence du plan usager correspond au délai de transmission d’un paquet IP au sein du réseau d’accès. Le LTE vise une latence du plan usager inférieure à 5 ms dans des conditions de faible charge du réseau et pour des paquets IP de petite taille. Le tableau suivant présente les deux types de latence existante dans le réseau LTE, ainsi que leurs différences dans les domaines de duplexage (FDD et TDD). Latence du plan usager Latence du plan de contrôle pour la transition de (ms) l’état de veille à actif (ms) FDD TDD FDD TDD <5 <= 6.2 EN DL 80 85 <= 9.5 EN UL Tableau 1 : La latence pour chaque multiplexage 5.4.3. L’agilité en fréquence Le LTE doit pouvoir opérer sur des porteuses de différentes largeurs afin de s’adapter à des allocations spectrales variées. Les largeurs de bande initialement requises ont par la suite été modifiées pour devenir les suivantes : 1,4 MHz, 3 MHz, 5 MHz, 10 MHz, 15 MHz et 20 MHz dans les sens montant et descendant. Notons que le débit crête est proportionnel à la largeur de bande. Les modes de duplexage FDD et TDD doivent être pris en charge pour toutes ces largeurs de bande. 5.4.4. Codage et sécurité L’utilisation du codage OFDMA (Orthogonal Frequency Division Multiple Access) est une technologie de codage radio de type « Accès multiple par répartition en fréquence » (AMRF ou en anglais FDMA) pour la liaison descendante et du SC-FDMA (Le single-carrier FDMA est une Page | 39 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles technologie de codage radio de type accès multiple par répartition en fréquence pour la liaison montante au lieu du W-CDMA en UMTS). L’OFDMA et sa variante SC-FDMA sont dérivés du codage OFDM (utilisé par exemple sur les liens ADSL et dans les réseaux WiFi), mais contrairement à l’OFDM, l’OFDMA est optimisé pour l’accès multiple, c’est-à-dire le partage simultané de la ressource spectrale (bande de fréquence) entre plusieurs utilisateurs distants les uns des autres. L’OFDMA est compatible avec la technique des antennes MIMO. 5.4.5. Principe de la technique MIMO a- Caractéristiques de l’antenne L’antenne est un dispositif d’émission/réception d’ondes électromagnétiques, caractérisé par son gain, son diagramme de rayonnement, ses ouvertures et sa bande passante. Cet équipement influence directement les performances et la portée du système. • Fréquences d'utilisation : La caractéristique la plus importante d'une antenne, aussi appelée aérien, est la bande de fréquences supportée ; c'est-à-dire les fréquences que l'antenne pourra émettre et recevoir. • Directivité : La deuxième caractéristique importante est la directivité sur le plan horizontal, c'est en fait la ou les direction(s) dans laquelle l'antenne va émettre. • Portée : Elle dépend de la PIRE (Puissance Isotrope Rayonnée Équivalente) de l'antenne, mais aussi de son orientation. • Gain – Puissance : Chaque antenne possède un gain qui lui est propre. Le gain est l'amplification que l'antenne effectue du signal d'entrée. Ce gain s'exprime en dB ou dBi, et est d'environ 2 à 11 dBi pour les antennes omnidirectionnelles et jusqu'à 18 dBi pour les antennes directionnelles. • Azimut : Chaque antenne est dirigée dans une direction déterminée par des simulations, de manière à couvrir exactement la zone définie. La direction principale de propagation de l'antenne, c'est-à-dire la direction dans laquelle l'antenne émet à sa puissance la plus importante est dirigée dans l'azimut établi. L'azimut est un angle qui se compte en degrés, positivement dans le sens horaire, en partant du nord (0°). De cette façon, l'azimut 90° correspond à l'est, l'azimut 180° au sud, etc.... • Tilt : Tout comme l'azimut, le tilt (ou down-tilt) est laissé à la discrétion des installateurs d'antennes qui les orientent selon les recommandations de l'opérateur. Le tilt est l'angle d'inclinaison (en degrés) de l'azimut du lobe principal de l'antenne dans le plan vertical. Le diagramme de rayonnement d'une antenne avec un tilt positif sera dirigé vers le haut, alors qu'un tilt négatif fera pointer l'antenne vers le bas. Il existe deux types de tilt : - Tilt mécanique : est appliqué par une simple inclinaison physique de l’antenne dans la direction souhaitée, mais en effet l’inclinaison n’est appliquée que sur le lobe principal tandis que les lobes secondaires restent constants, Ce phénomène n’est pas pris en considération durant la planification du système et peut engendrer des effets indésirables comme le problème d’interférences. Page | 40 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles - Tilt électrique : est appliqué en jouant sur une petite partie mécanique au-dessous de l’antenne, en appliquant un tilt électrique de 0° à 10°, on joue sur le déphasage des signaux dans les différents dipôles et ainsi le changement de ce paramètre est appliqué pour tous les lobes et sur tout le rayon de l’azimuth sans toucher à l’inclinaison de l’antenne. b- La technique MIMO Dans les systèmes de communications traditionnels, il n'existe qu'une antenne à l'émission et une antenne à la réception (SISO). Or les futurs services de communications mobiles sans fils demandent plus de transmissions de données (augmentation de la capacité de transmission). Ainsi pour augmenter la capacité des systèmes SISO et satisfaire ces demandes, les bandes passantes de ces systèmes et les puissances à transmettre ont été largement augmentées. Mais les récents développements ont montré que l'utilisation de plusieurs antennes à l'émission et à la réception permettait d'augmenter le débit de transmission des données et cela sans augmenter ni la bande passante de l'antenne réceptrice du système SISO, ni la puissance du signal à l'émission. Cette technique de transmission s'appelle MIMO (Multiple Input, Multiple Output). Un système MIMO tire profit de l'environnement multi-trajets en utilisant les différents canaux de propagation créés par réflexion et/ou par diffraction des ondes pour augmenter la capacité de transmission. D'où l'intérêt aussi d'obtenir des signaux indépendants sur les antennes. Figure Ⅱ.15 : Schéma de la technologie MIMO ❖ Les différents types de codage MIMO Dans un système MIMO, il existe plusieurs méthodes pour effectuer le codage des signaux : • Le multiplexage par répartition de fréquence orthogonale (OFDM Orthogonal frequency Division Multiplexing) Consiste à diviser sur un grand nombre de porteuses, le signal numérique que nous souhaitons transmettre (comme si nous combinons le signal à transmettre sur des émetteurs indépendants et à des fréquences différentes). Pour que les fréquences des porteuses soient les plus proches possibles et ainsi transmettre le maximum d'information sur une portion de fréquences donnée, l'OFDM utilise des porteuses orthogonales entre elles. Les signaux des différentes porteuses se chevauchent mais grâce à l'orthogonalité, n'interfèrent pas entre eux. Ainsi, dans un environnement multi-trajets où certaines fréquences seront détruites à cause des perturbations, le système sera tout de même Page | 41 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles capable de récupérer l'information perdue sur d'autres fréquences porteuses qui elles n'auront pas été détruites. • Le multiplexage par division spatiale (SDM Spatial Division Multiplexing) Au cours duquel plusieurs flux de données indépendants (essentiellement des canaux virtuels) sont simultanément multiplexés dans un canal spectral. Le multiplexage SDM peut améliorer le débit de façon significative, car le nombre de données spatiales résolues est plus important. Chaque flux spatial doit disposer de sa propre paire d'antennes de transmission/réception à chaque extrémité du lien radio. Il est important de noter qu'une chaîne de radio-fréquences RF et qu'un convertisseur analogique-numérique distincts sont nécessaires pour chaque antenne du système MIMO. Les configurations qui nécessitent plus de deux chaînes d'antennes RF doivent être conçues avec attention pour maintenir des coûts peu élevés tout en répondant aux attentes en matière de performances. • Le codage spatio-temporel par bloc (STBC Space-Time Bloc Code) Tout comme le SDM permet d'envoyer des signaux différents sur chaque antenne. Le principe du STBC est d’introduire une redondance d’information entre les deux antennes. Le canal STBC comprend M*N sous canaux. Chaque sous canal est un canal à évanouissements indépendants ; ce qui fait que le STBC augmente la diversité du canal de transmission et donc la robustesse du récepteur. Cette méthode est très attractive car elle n'exige pas la connaissance de l'état du canal (CSI) même si cela peut réduire la capacité de transmission des données. Le gain de diversité résultant améliore la fiabilité des liaisons sans fil à évanouissements et améliore la qualité de la transmission. Il est à noter que ce type de codage n'améliore pas la capacité de transmission linéairement avec le nombre d'éléments utilisés. Ainsi pour améliorer à la fois la capacité et la qualité, un système MIMO doit être implémenté avec les deux types de codages à savoir le SDM et le STBC. 5.4.6. Multiplexage Il est essentiel que tout système de communication cellulaire doive être capable de transmettre dans les deux directions simultanément. Afin d’être en mesure de transmettre dans les deux sens, un UE ou une station de base doit disposer d'un schéma duplex. Il existe deux modes de multiplexage de fréquences : Les spécifications LTE prévoient le fonctionnement en mode dual : multiplexage de fréquences (FDD) et multiplexage temporel (TDD). En mode FDD (Frequency Division Duplexing), l’émission et la réception se font à des fréquences différentes. En mode TDD, l’émission et la réception transitent à une même fréquence, mais à des instants différents. Page | 42 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles Figure Ⅱ.16 : Répartition des voies montantes et descendantes en temps et fréquence pour les modes de duplexage TDD et FDD a. Multiplexage FDD FDD (Frequency Division Duplexing) désigne une méthode de duplexage dans le domaine des télécommunications sans fil. L’émission et la réception des données se font à des fréquences différentes ; autrement dit, la fréquence de la porteuse du signal est différente suivant que le sens de la liaison est montant ou descendant. Cette technique permet d’émettre et de recevoir simultanément, c’est son principal avantage face à l’autre technique majeure de duplexage, le Time Division Duplexing (TDD). e- Multiplexage TDD Le Duplex par séparation temporelle TDD (Time-Division Duplex) est une technique permettant à un canal de télécommunication utilisant une même ressource de transmission (un canal radio par exemple) de séparer dans le temps l’émission et la réception. Cette technique présente un avantage certain dans le cas où les débits d’émission et de réception sont variables et asymétriques. Lorsque le débit d’émission augmente ou diminue, davantage ou moins de bande passante peut être allouée. Un autre avantage de cette technique concerne les terminaux mobiles se déplaçant à très faible vitesse ou en position fixe. 5.4.7. Structure d’une trame LTE Les structures de trames pour la LTE diffèrent entre les modes duplex TDD et FDD, car il y a des exigences différentes sur la séparation des données transmises. Il existe deux types de structures de trames LTE : • Type 1 : Utilisé par les systèmes opérant en mode LTE FDD • Type 2 : Les systèmes opérant en mode LTE TDD. La figure qui suit montre le « type 1 » : Page | 43 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles Figure Ⅱ.17 : Structure de la trame FDD Une trame LTE FDD dure 10ms et se compose de 10 sous-trames de 1ms chacun, une sous trame se compose de 2 intervalles de temps (time slot) d’une durée de 0.5ms chacun. La même structure est utilisée que ça soit en lien montant ou descendant. Le « type 2 » utilisé pour le Mode TDD : Figure Ⅱ.18 : Structure de la trame TDD On retrouve également une trame d’une durée de 10ms et se compose 10 sous-trames de 1ms chacun, une sous-trame se compose de 2 intervalles de temps d’une durée de 0.5ms chacune, ce qui change c’est qu’un intervalle de temps peut être utilisé soit en lien montant ou descendant en fonction des besoins, et à chaque changement d’un intervalle de temps du lien descendant vers le lien montant (pas l’inverse), un intervalle de temps spécial est inséré qui contient une période de sécurité (GP) et des symboles pilotes, l’un de ses rôles est de laisser le temps pour que la partie électronique des équipements passe du mode descendant vers le mode montant. 5.4.8. La mobilité La mobilité est une fonction clé pour les réseaux mobiles. Le LTE vise à rester fonctionnel pour des UE se déplaçant à des vitesses élevées (jusqu’à 350 km/h, et même 500km/h en fonction de la bande de fréquences), tout en étant optimisé pour des vitesses de l’UE faibles (entre 0 et 15 km/h). L’effet des handovers intra-système (procédure de mobilité entre deux cellules LTE) sur la qualité vocale est moins qu’en GSM, ou équivalent. Le système intègre également des mécanismes optimisant les délais et la perte de paquets lors d’un handover intra-système. 5.4.9. Modulation adaptative et codage Principalement par la mise en œuvre de la modulation 16 QAM (16 Quadrature Amplitude Modulation à 16 états). Cette modulation permet de doubler la capacité de transfert par rapport à la modulation utilisée pour l’UMTS, la QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) qui est basée sur deux porteuses de même fréquence, déphasées de 90 degrés, soit 22 = 4 états Page | 44 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles d’information. Pour sa part, la 16 QAM combine deux niveaux d’amplitude avec deux porteuses en quadrature, soit 24 = 16 états d’information. Chacune de ces modulations est utilisée pour un lien précis tel que : Modulations Downlink : QPSK, 16QAM et 64QAM Modulations Uplink : QPSK et 16QAM a. La modulation 16QAM La modulation d’amplitude en quadrature (QAM) est une forme de modulation d’une porteuse par modification de l’amplitude de la porteuse elle-même et d’une onde en quadrature (une onde déphasée de 90° avec la porteuse) selon l’information transportée par deux signaux d’entrée. Figure Ⅱ.19 : Diagramme de constellation de la modulation 16 QAM L’amplitude et la phase de la porteuse sont simultanément modifiées en fonction de l’information à transmettre. La figure en dessus montre la constellation, qu’elle est en conséquence le nombre de bits pouvant être transmis en une fois, peut être augmentée pour un meilleur débit binaire, ou diminuée pour améliorer la fiabilité de la transmission en générant moins d’erreurs binaires. Le format de modulation QAM est étudié de plus en plus sérieusement dans le domaine des télécommunications par fibre optique afin de répondre à l’augmentation du débit. a. La modulation QPSK Deux signaux FI en quadrature sont générés à partir d’un oscillateur local à la fréquence quadruple. Le train de donnée binaire est séparé en deux "sous trains" appelés I et Q. La paire de valeur, constitue ce que l’on appelle un symbole. Pour des considérations électroniques, les signaux I et Q sont centrés sur 0V. On peut donc considérer que I et Q prennent symboliquement deux niveaux +1, -1 correspondant aux états binaires. Chacun attaque un multiplieur. Le résultat de chaque multiplication est sommé en sortie de façon à obtenir un signal modulé Vs(t) : Vs(t) = I cos ωt + Q sin ωt Page | 45 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles Figure Ⅱ.20 : Schéma du principe du modulateur QPSK Les états de phases du signal modulé se représentent en coordonnés polaires dans le plan I, Q. Suivant les combinaisons de ces derniers, on obtient alors le diagramme de communément constellation. 5.4.10. Les types de transmission utilisée dans la 4G Un des éléments clés de la LTE est l’utilisation de ces deux techniques OFDMA et SC-FDMA, qu’on présentera par la suite, en tant que porteur du signal et des régimes d’accès. a- OFDMA L’OFDMA est une technologie de codage radio de type « Accès multiple par répartition en fréquence », l’objectif est de partager une ressource radio commune (bande de fréquence) et d’en attribuer dynamiquement des parties à plusieurs utilisateurs. Chaque opérateur dispose d’une bande de fréquence, laquelle doit être utilisée à bon escient pour couvrir un ensemble d’utilisateur. Le FDMA consiste à allouer des bandes de fréquences à différents utilisateurs, à l’image de la transmission radio : Chaque radio à sa propre fréquence. Pour éviter le brouillage, les bandes sont séparées par une bande libre (gap) entre les deux bandes utilisées. Cette bande n’est donc pas exploitée. Figure Ⅱ.21 : Présentation des bandes de fréquences L’OFDM est utilisée pour exploitée au mieux la bande de fréquence disponible comme le montre la figure ci-dessous Page | 46 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles Figure Ⅱ.22 : les porteuses de l’OFDMA L’orthogonalité vient du fait que le produit scalaire pendant la durée de transmission d’un symbole entre chacune des porteuses est nulle. Cela n’est possible que si l’espacement entre deux porteuses consécutives est égal à l’inverse de la durée d’un symbole. Donc en utilisant des signaux orthogonaux les uns aux autres pour les sous-porteuses contiguës, il évite les interférences mutuelles. Cette technique a apporté plusieurs avantages, tels qu’une efficacité spectrale plus élevée et plus de protection contre l’effet des interférences. Cependant, elle présente un inconvénient majeur qui est un facteur de crête (PAPR : Peak-to-Average Power Ratio) élevé, du fait que la puissance reçue est la somme des puissances de toutes les sous-porteuses. Plus le PAPR est élevé, plus élevé est le niveau de puissance au-dessus duquel l’amplificateur doit fonctionner pour décoder le signal. Afin de remédier à ce problème, un amplificateur puissant est nécessaire. Cependant, celui-ci a des requis en termes de coût et de taille, ce qui le rend difficile à implémenter au niveau des équipements utilisateurs, mais il est possible à implémenter dans l’eNodeB. Pour cela, on n’utilise l’OFDMA que pour la voie descendante, et pour la liaison montante on utilise la technique SC- FDMA. b- SC-FDMA Le single-carrier FDMA est une technologie de codage radio de type accès multiple par répartition en fréquence utilisée notamment dans les réseaux de téléphonie mobile de 4ème génération LTE. Le SC-FDMA a attiré l’attention comme une alternative séduisante à l’OFDMA, particulièrement dans les communications terre-satellite et dans le sens de transmission montant des réseaux 4G LTE où son PAPR plus faible que celui de l’OFDMA bénéficie au terminal mobile en termes d’efficacité énergétique, en diminuant la puissance crête d’émission et donc le poids et le coût du terminal (smartphone ou tablette tactile). 5.4.11.Handover en LTE Les mesures du handover sont spécifiques à la couche physique, qui fournit ceux des différents objets pour les couches supérieures afin de déclencher plusieurs fonctions dont le handover. La procédure de handover au sein du LTE (handover intra-LTE) est la seule procédure définie pour la mobilité en mode connecté au sein du système LTE. Il est de type hard handover, c’est à dire que l’UE coupe le lien avec l’eNodeB source avant d’établir le lien avec l’eNodeB cible et ceci contrairement au soft Handover adopté par l’UMTS où le l’UE peut maintenir plusieurs liens avec plusieurs NodeB. Page | 47 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles Les cellules mesurées par l’UE sont classées dans trois catégories : - Active Set : les cellules appartenant à l’active set dont le nombre maximal est trois. Ces cellules communiquent simultanément avec l’UE en mode FDD. Ces cellules ne peuvent être qu’intra-fréquence d’où leur participation au Soft/Softer handover. - Monitored Set : contient les cellules qui ne figurent pas au niveau de l’active set mais qui représentent de bonnes candidates à y être ajoutées. Elles sont au nombre maximal de 32. - Detected Set : ce sont les cellules détectées par le mobile mais qui ne figurent ni dans l’active set ni dans le monitored set. Event de handover : Les événements en fonction des types de mesure : • Intra- fréquence : - 1A : Utilisé pour indiquer à l’eUTRAN lorsqu' une nouvelle cellule doit être ajoutée à l'Active set. - 1B : Servant à indiquer à l’eUTRAN quand une nouvelle cellule devrait être retirée de l'Active set. - 1C : Utilisé pour indiquer à l'eUTRAN pour remplacer une cellule dans l'Active set avec une cellule différente (l’Active est plein) - 1D : Changement de la meilleure cellule. - 1E : La valeur de mesure de Primary Pilot Channel dépasse le seuil absolu. • Inter- fréquence : - 2B : La valeur estimée de la qualité de la fréquence utilisée est inférieure à un certain seuil, et celle de la fréquence non utilisée est supérieure à un certain seuil. - 2C : La valeur estimée de la qualité de la fréquence non utilisée est supérieure à un certain seuil. - 2D : La valeur estimée de la qualité de la fréquence utilisée est inférieure à un certain seuil. - 2F : La valeur estimée de la qualité de la fréquence utilisée est supérieure à un certain seuil. • Inter-RAT : - 3A : La valeur estimée de la qualité de la fréquence de l’eUTRAN utilisée est inférieure à un certain seuil, et que de l'autre système est supérieure à un certain seuil. - 3C : La valeur estimée de la qualité de l'autre système est supérieure à un certain seuil. 5.4.12.Le canal pilote CPICH Le CPICH est un facteur très important pour le handover, la sélection et la resélection de cellule. La puissance du canal pilote indique au mobile la cellule à laquelle, il doit se rattacher, elle définit de cette façon l’étendue de la cellule. En fonction des puissances des pilotes reçues, le mobile décide à combien de stations il sera rattaché, ce qui rend possible la mobilité dans le réseau d’une part, et le renforcement du lien radio d’autre part. La puissance des pilotes détermine la surface de couverture des stations de base. Si la puissance décroît, la cellule devient plus petite par contre si la puissance devient plus grande, la cellule s’agrandit. Page | 48 Chapitre 2 Différentes générations des téléphones mobiles 5.4.13.La sélection et la re-sélection des cellules On peut distinguer deux modes du mobile, à savoir le mode IDLE et le mode CONNECTED. Pour le mode IDLE, il correspond au cas des mobiles non connectés. Dans ce cas, les mobiles sont uniquement reliés au réseau coeur pour recevoir les informations système. Le passage vers mode CONNECTED caractérise principalement par l’établissement d’une connexion RRC, et permet d’être connu du réseau d’accès et d’obtenir des ressources radio pour pouvoir envoyer la signalisation et/ou le trafic. ❖ La sélection Pour pouvoir s’attacher au réseau, le mobile doit sélectionner la meilleure cellule dans la zone où il a été détecté. En effet, il doit commencer par rechercher les cellules en scannant toute les porteuses, s’il n’a pas préalablement des informations sur la fréquence utilisée, ensuite, il va se caler sur la meilleure cellule détectée qui vérifie les critères de sélection. ❖ La re-sélection Le mécanisme de re-sélection permet de gérer la mobilité de l’UE en IDLE mode. Lorsque les critères de re-sélection sont vérifiés, le mobile commence à faire les mesures sur les cellules voisines et fait la comparaison avec la cellule courante, et en sélectionne la meilleure selon l’algorithme de la re-sélection. IV. Conclusion Dans ce chapitre introductif, nous avons présenté d’une façon générale les différentes générations de téléphone mobiles et les principales caractéristiques d’un réseau cellulaire. Ainsi, la mise en œuvre du service GPRS implique une évolution matérielle et logiciel s’ajoutant au réseau GSM déjà existants. L’évolution du GSM vers GPRS prépare à l’introduction des réseaux de troisième génération l’UMTS. En ce qui concerne l’infrastructure, des modifications doivent être effectuées pour l’intégration du GPRS ou l’UMTS par l’ajout d’autres équipements, et le chargement de logiciels. Le GPRS constitue une évolution majeure vers la troisième génération (UMTS). Il est conçu pour la transmission de données en mode paquet pour assurer l’accès simple au réseau Internet. Ensuite nous avons présenté les caractéristiques de la technologie LTE qui répond à des nouveaux besoins (délai court, débit élevé, nouveaux services à l’aide souvent par l’interconnexion…). Notre deuxième et troisième chapitre présente les processus de planification et de l’optimisation d’un réseau radio. Page | 49 Chapitre 3 Processus de Planification et D’optimisAtion Page | 50 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation I. Introduction Radio Network Planning /Optimization (RNP / O) fournit des services d'ingénierie de réseau dans les domaines de la planification de la radio, les « drive test », et l'optimisation du réseau radio. Ces services peuvent être utilisés pour fournir « Single Site verification » et de la vérification des clusters, l’évaluation de la couverture indoor et outdoor, l’analyse comparative de l'opérateur et d'autres services d'évaluation au besoin. En outre, il effectue une analyse de réseau pour évaluer l'équilibrage du trafic, des mesures effectué réduite les interférences, optimiser les paramètres de réseau et gérer la capacité. II. Planification d’un réseau : La planification d’un réseau mobile consiste à déterminer l’ensemble des composantes matérielles et logicielles de ces systèmes, les positionner, les interconnecter et les utiliser de façon optimale, en respectant, entre autres, une série de contraintes de qualité de service. 1. Définition L’exigence de l'évolution du réseau, le coût, la qualité et la configuration sont déterminés pour faciliter la mise en œuvre de l'ingénierie. Plusieurs catégories de planification sont rencontrées. On trouve la planification : • Du réseau cœur • Du réseau radio • Du réseau de transport On ne s'intéressera dans ce rapport qu’à la « Planification du réseau radio ». 2. Objectif de la planification L'objectif de la planification est de déterminer le nombre minimal de sites requis pour assurer la couverture d'une zone bien déterminée en fonction des services offerts et du nombre d'abonnés en tenant compte des contraintes de qualité de service. Il faudrait donc atteindre le maximum de couverture avec une capacité optimale tout en maintenant le coût de déploiement le plus faible possible. A ce propos, il y a quelques opérateurs qui préfèrent ; pour des raisons de budget ; réduire le nombre de stations de base au lieu de réduire la puissance de transmission. Par contre, d'autres préfèrent couvrir la zone de manière à réduire la puissance nécessaire dans le sens montant et offrir ainsi aux utilisateurs des services plus consommateurs d'énergie mais avec une meilleure QoS. 3. Processus de planification Le processus de planification du réseau est composé de trois phases comme présenté par le schéma suivant : Page | 51 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation Figure Ⅲ.1 : Processus de planification ❖ Dimensionnement du réseau radio Le dimensionnement d’un réseau cellulaire permet d’assurer un cout minimal de la liaison radio et de l’infrastructure du réseau, en tenant compte de la couverture radio et de la taille des cellules sous réserve de contraintes de la QoS. ❖ Pré-planification Sur la base de la sortie de dimensionnement, le futur réseau est défini en détail. L'échelle du réseau et l'emplacement précis théorique du site sont déterminés. Un rapport pré-planification sera émis pour le projet. ❖ Planification cellulaire de réseau radio Sur la base de la sortie pré-planification, chaque site sélectionné est interrogé, et les paramètres de cellule sont déterminés. Si le résultat est différent de la planification, les paramètres cellulaires et la planification front l’objet de vérification par simulation. Le rapport de sortie serait le système de planification « Engineering Paramètre » ou les paramètres radio du réseau final qui peut guider la mise en œuvre du projet. 4. Les types de planification Pour mettre en pratique la planification du réseau UMTS/LTE, différents types sont proposés durant ce processus, on en cite : ❖ Planification des emplacements des cellules A ce niveau, on profite du réseau déjà existant. ❖ Planification des azimuts et des tilts Le choix des azimuts des différents secteurs prend en considération les points suivants : - La planification des sites voisins pour ne pas avoir beaucoup d’interférences. - Les zones que nous cherchons couvrir par ce site. - Les obstacles qui peuvent entraver la propagation du signal. Il faut noter que les valeurs par défauts sont 0°/120°/240°. Afin de limiter ou d’augmenter la zone de couverture d’une antenne, on tilt l’antenne vers le sol ou vers le ciel. On parle alors du : DOWNTILT et UPTILT. Page | 52 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation ❖ Planification des PSC en UMTS (3G) : L'attribution des fréquences aux cellules (planification des fréquences) qui doit se faire en GSM n'a plus lieu en 3G, du fait de l'utilisation des codes. En revanche il faut effectuer une planification des codes : attribuer à chaque cellule un code d’embrouillage (SC). Cependant ces codes sont suffisamment nombreux pour que le problème de la planification soit moins complexe que celui du GSM. Le nombre total est de : 8192 codes. Toutefois seuls les PSC « Primary Scrambling Code » sont utilisés soit 512 codes. Dans la phase de planification des PSC ; il faut rappeler que la distance de réutilisation d’un code est de 3000 m. Dans le cas où le PSC est mal planifié, un échec de la connexion avec le UE peut survenir dans le cas d’un chevauchement de couverture de deux cellules partageant le même PSC. Ceci peut engendrer des problèmes d'interférence. Ainsi une bonne distribution de PSC permet de : - Garantir une distance minimale de réutilisation des PSC. - Corriger les temps de synchronisation. - Améliorer l’utilisation des PSC « Primary Scrambling Code ». - Réserver PSC pour les nouveaux sites prévus. ❖ Planification de PCI en LTE (4G) Les idenfiants des cellules physiques (ICP) dans le système LTE sont utilisés pour différencier les signaux radio des cellules pour s’assurer que les codes PCIs sont uniques dans la couverture de cellule concernée. Le PCI dans le système LTE est similaire au code d'embrouillage (PSC) dans le WCDMA. Comme spécifié dans le protocole, l'ID d’une cellule de la couche physique se compose de l'ID de groupe de cellules et l'identifiant à l'intérieur du groupe de cellules. il y a 168 groupes de cellules de la couche physique et chaque groupe de cellules se compose de trois identifiants. Par conséquent, il existe un total de 504 (0-503) ID de cellule. La formule pour calculer le PCI est la suivante : 1 2 PCI = 3 𝑁𝐼𝐷 + 𝑁𝐼𝐷 1 𝑁𝐼𝐷 : représente l’identifiant du groupe de la cellule, il a des valeurs entre 0 et 167 et est obtenu à partir du signal de synchronisation secondaire (SSS). 2 𝑁𝐼𝐷 : représente l’identifiant de la cellule à l’intérieur du groupe, il a des valeurs entre 0 et 2, c’est- à-dire trois identifiants par groupe de cellule. Il est obtenu à partir du signal de synchronisation secondaire (PSS). Au total, on a 504 PCI disponibles. ❖ Planification des voisinages : Cette planification décrit les connaissances de base des cellules voisines. Son objectif est d'assurer le handover, d'améliorer la qualité de service du réseau, et d'assurer la performance du réseau stable. Page | 53 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation III. Optimisation d’un réseau 1. Introduction Afin d’atteindre l’objectif de ce travail qui consiste à optimiser les réseaux 3G/4G dans le but d’assurer une couverture radio globale, on commencera par la définition du concept d’optimisation. S’agissant de l’une des principales étapes d’amélioration des performances des réseaux de télécommunications, l’optimisation consiste en plusieurs types d’analyse et actions à entreprendre afin de maintenir et améliorer la qualité et la capacité du réseau. Une telle amélioration peut concerner la couverture, la qualité du lien radio ou d’autres paramètres. Nous allons voir dans ce qui suit les objectifs et les processus d’optimisation qui permettent grâce à leur cycle périodique d’automatiser les actions à entreprendre suite aux différentes analyses effectuées. Nous préciserons aussi toutes les parties prenantes des processus d’optimisation, que ce soit les statistiques (KPIs) ou les données des Drive Tests. Nous terminerons par une analyse de quelques problèmes RF. 2. Processus de l’optimisation radio L'optimisation du réseau radio désigne l’amélioration de la performance du réseau d’accès en utilisant les ressources existantes. C’est un processus qui se fait à travers les étapes suivantes : - Collecte et vérification des données : via les Drive Test (DT), les statistiques de trafic et les informations d’alarmes de l’OMC (Operation and Maintenance Center), ainsi que les plaintes des clients ; - Analyse des données : à l’aide de logiciels spécifiques et en comparant les KPIs avec les seuils fixés par l’opérateur ; - Ajustement des paramètres et du matériel ; - Confirmation des résultats de l'optimisation et préparation des rapports. Le but étant d'augmenter l'utilisation des ressources du réseau, de résoudre les problèmes existants ou potentiels et éventuellement de proposer des solutions pour améliorer les performances du réseau. Le processus de l’optimisation radio peut être résumé dans la figure ci-dessous : Page | 54 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation Figure Ⅲ.2 : Processus d’optimisation d’un réseau 3. Statistiques et indicateurs Clés de performance (KPI) 3.1. Statistiques La qualité de service dans les réseaux des télécommunications reflète le niveau de la rentabilité et la fiabilité d'un réseau et de ses services. Ainsi les statistiques sont la manière la plus efficace pour surveiller les performances du réseau. La surveillance du réseau est un élément clé pour améliorer la qualité du service. La surveillance de QoS comporte divers aspects : l'observation, la qualification et l'ajustement permanent de divers paramètres du réseau. L’objet de cette partie est de présenter et détailler tous les aspects liés à l'extraction, à la manipulation et à l'exploitation des statistiques. La notion des statistiques dans les réseaux mobiles se rapporte à un ensemble général de métrique qui aide l'opérateur dans trois directions principales : - D'abord, évaluer les performances du réseau. - Ensuite, analyser les défauts et vérifier les améliorations. - Enfin, dimensionner l’extension du réseau. La métrique est directement produite par le trafic réel des abonnés. Chaque événement qui se produit dans le réseau (initiation/terminaison d'appel, l'échec de Handover, etc.) est rapporté à l’ingénieur radio. Dans l’utilisation des statistiques, deux éléments devraient être distingués : • Les compteurs purs (indicateurs élémentaires de performance, ou PIs), qui sont des valeurs incrémentales des événements, généralement sans pertinence significative si elles sont manipulées d’une manière isolée. Ils fournissent des données sur un aspect spécifique (nombre d'appels, par exemple) qu’il est pratiquement difficile d’en interpréter les valeurs. • Les indicateurs clé de performance (KPI’s), consistant en des formules calculées en se basant sur les PI’s, sont des critères qui traduisent mieux l'expérience de l'abonné. Page | 55 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation 3.1.1. Les compteurs Les compteurs se situent au niveau des différents nœuds et permettent l’activation et la remontée des statistiques à l’OSS. Ainsi, tous les indicateurs de qualité émanent des données enregistrées par les compteurs. On distingue deux types de compteurs : les compteurs du sous-système radio BSS et les compteurs du sous-système réseau NSS. a- Compteur BSS Les compteurs du sous-système radio BSS se situent au niveau du BSC. Ils permettent le calcul des indicateurs de qualité de service au niveau radio. Les caractéristiques des compteurs BSS sont de : - Surveiller la qualité du sous-système radio BSS. - S’incrémenter lors de l’apparition d’un événement spécifique au niveau radio. b- Compteur NSS Les compteurs du sous-système réseau NSS se situe au niveau du MSC, MGW et CGM. Ils permettent le calcul des indicateurs de qualité de service au niveau Core (NSS). Les caractéristiques des compteurs NSS sont : - Surveiller la qualité du sous-système radio NSS. - S’incrémenter lors de l’apparition d’un événement spécifique Core. 3.1.2. Les indicateurs clé de performance (KPI) Un indicateur clé de performance (KPI : Key Performance Indicator) est une valeur permettant d’évaluer la performance d’un système. Cette valeur est obtenue à partir de plusieurs mesures brutes relevées au niveau des différentes interfaces. Ces indicateurs seront par la suite analysés pour détecter et identifier les éventuels problèmes, réaliser des statistiques au niveau du système, évaluer la qualité, la performance et la capacité du réseau. Chaque indicateur possède un seuil défini par l’opérateur, une valeur qu’il ne doit pas dépasser et au-delà de cette valeur définie, la qualité de service est dégradée. Les KPI sont réparties sur plusieurs parties : Figure Ⅲ.3 : Les casses des KPI Page | 56 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation - Accessibility : C’est la possibilité pour l’utilisateur d’établir un appel, donc d’accéder au réseau, quand il le désire, et où il le veut. - Retainbility : La capacité de maintenir l'appel en cours jusqu'à ce que l'abonné mette fin à son appel. - Integrity : Elle est définie comme étant l’aptitude de l’usager à recevoir un service demandé à la qualité de service souhaitée. - Mobility : C’est la possibilité de mesurer la performance du réseau qui peut gérer le mouvement des utilisateurs et de conserver encore le service pour l'utilisateur. - Availability : Elle représente la disponibilité d’une cellule, elle est utilisée pour mesurer la façon dont le réseau peut garder un service fournit pour un utilisateur. - Utilization : Utilisés pour mesurer l'utilisation du réseau, que ce soit la capacité du réseau atteint ses ressources 3.1.2.1. Les principaux KPIs ❖ Call set up success rate (CSSR) Il est défini comme étant Le taux de succès d’établissement d’appel au niveau radio. Cette valeur est obtenue en divisant le nombre total de signalisation réussi par le nombre total de demande des canaux de signalisation. RRCSetupSuccRate 𝐶𝑆𝑆𝑅 = × 100 RABSetupSuccRate ❖ Call Drop Rate (CDR) Le call drop rate est par définition la coupure d’une communication. Sa valeur est obtenue en divisant le nombre total des appels initiés rejeté par le nombre total de demande des appels initiés. ❖ Hard Handover Success Rate (HHOSR) Il définit le taux de la réussite de l’opération du Hard Handover, il se calcul : 𝐻𝑎𝑟𝑑 𝐻𝑎𝑛𝑑𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑆𝑢𝑐𝑐𝑒𝑠𝑠 HHOSR= ( ) x 100 𝐻𝑎𝑟𝑑 𝐻𝑎𝑛𝑑𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑅𝑒𝑞𝑢𝑒𝑠𝑡 ❖ Soft Handover Success Rate (SHOSR) Il définit le taux de la réussite de l’opération du Soft Handover, il se calcul : 𝑆𝑜𝑓𝑡 𝐻𝑎𝑛𝑑𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑆𝑢𝑐𝑐𝑒𝑠𝑠 SHOSR= ( ) x 100 𝑆𝑜𝑓𝑡 𝐻𝑎𝑛𝑑𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑅𝑒𝑞𝑢𝑒𝑠𝑡 Page | 57 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation ❖ TCH Congestion Rate La congestion TCH est due à un manque de canaux de trafic. On l’obtient en divisant le nombre de demande de canaux TCH rejetés suite à un manque de ressource par le nombre total de demande des canaux de trafic. 𝐹𝑎𝑖𝑙𝑒𝑑 𝑠𝑒𝑖𝑧𝑢𝑟𝑒𝑠 𝑑𝑢𝑒 𝑡𝑜 𝑏𝑢𝑠𝑦 𝑇𝐶𝐻 TCH Congestion Rate = × 100 𝑇𝐶𝐻 𝑠𝑒𝑖𝑧𝑢𝑟𝑒𝑠 𝑟𝑒𝑞𝑢𝑒𝑠𝑡𝑠 Ce KPI reflète le taux de saturation des canaux de trafic. Si le taux est élevé, les abonnés auront du mal à obtenir un canal de trafic pour transmettre les données utilisateurs. ❖ SDCCH Drop Rate Le SDCCH drop est le taux de coupure de signalisation. On l’obtient en divisant le nombre de canaux de signalisation initiés mais rejetés par le nombre total de demande des canaux de signalisation. 𝐶𝑎𝑙𝑙𝑠 𝐷𝑟𝑜𝑝𝑠 𝑜𝑛 𝑆𝐷𝐶𝐶𝐻 SDCCH Drop Rate = 𝑆𝑢𝑐𝑐 𝑆𝐷𝐶𝐶𝐻 𝑠𝑒𝑖𝑧𝑢𝑟𝑒𝑠+𝑆𝑢𝑐𝑐 𝑠𝑒𝑖𝑧𝑢𝑟𝑒𝑠 𝑖𝑛 𝑡ℎ𝑒 𝑠𝑖𝑔𝑛𝑎𝑙𝑖𝑛𝑔 𝑐ℎ𝑎𝑛𝑛𝑒𝑙 ℎ𝑎𝑛𝑑𝑜𝑣𝑒𝑟 ×100 Si le taux est élevé, les abonnés doivent tenter plusieurs fois avant d’obtenir une ressource pour communiquer. 4. Drive Test Le Drive-Test est une partie essentielle du processus d’optimisation. C’est la meilleure manière pour localiser et analyser un problème géographiquement, Il consiste à effectuer des tests sur les performances, en parcourant les rues avec un véhicule, pour effectuer des mesures. 4.1. Outils utilisés Pour les équipements matériels nécessaires on trouve : - Un mobile à trace ou plusieurs. Chacun est utilisé pour faire les mesures pour un test spécifique afin de ne faire le parcours qu’une seule fois. - Un récepteur GPS : pour déterminer la position géographique pour chaque point de mesure. - Un ordinateur portable : qui est doté d’un outil spécial, il sert pour l’acquisition et le traitement des données récupérées. Les données sont alors enregistrées par le software avec un format précis sur un fichier appelé « Log File » et transmit à l’ingénieur radio pour faire l’analyse sur un autre software Assistant. La figure suivante illustre la chaine de mesure : Page | 58 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation Figure Ⅲ.4 : Chaine de mesure Les tests que l’on peut en général effectuer portent sur : - Appel short call : il s’agit des appels courts programmés à l’aide de script. Le but est de tester les problèmes liés à l’établissement des appels. - Appel long call : Ces appels longs vérifient les problèmes liés au handover. - Donwload : permet de tester le débit en lien descendant. - Upload : permet de tester le débit en lien ascendant. - Ping : permet vérifier le temps de réponse d’un site. - Access : permet vérifier l’accessibilité du site en 3G, on le nomme ATTACH en 4G - CS FB : permet de tester le CS Fallback en 4G (le déroulement du passage d’un appel voix lancé par l’UE ou à destination de celui-ci vers le domaine CS du GSM ou de l’UMTS) 4.2. Types de Drive-Test Selon l’information qu’on souhaite exploiter lors de l’optimisation on distingue entre deux types de drive test à effectuer. Le Single Site Verification (SSV) et le Cluster drive test. 4.2.1. Single site verification Le test SSV est une partie de l’optimisation qui vise à s’assurer que les fonctions de base d’un site sont normales, comme l’établissement et la qualité des appels, le handover…etc. Cette démarche consiste à exécuter un certain nombre de tests pouvant montrer des défaillances au niveau de l’installation. a. Test statique : Pour atteindre les objectifs, ces tests sont réalisés dans un premier temps pour chaque secteur de la station de base. Pour cela on se positionne devant chaque secteur à une distance qui ne doit pas dépasser les 100 mètres. ❖ Les métriques de performances relevées au cours d’un test statique en 3G : - RSCP : Le RSCP (The received signal code power) c’est le niveau de puissance du canal pilot de la cellule reçu. C’est le premier paramètre qui doit être analysé lors de Page | 59 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation l’optimisation RF 3G est le RSCP. Il permet de connaitre les zones qui souffrent de mauvaise couverture. - UE Tx power : La puissance totale du UE transmise sur un support mesurée dans un intervalle de temps. - Ec/I0 : toute technologie utilise le rapport signal-interférence. Par exemple, dans le GSM, on utilise C/I. - CQI : Channel quality information (CQI), informe le scheduler de la BTS sur le débit de donnée que le terminal est capable de recevoir à un moment donné. Comme son nom l'indique, il s'agit d'un indicateur portant l'information sur la façon avec laquelle le canal de communication est de bon/mauvais qualité. C’est pour HSDPA. - DL User throughput : c’est le débit du téléchargement en voix descendante. - UL User throughput : c’est le débit du téléchargement en voix montante. ❖ Les métriques de performances relevées au cours d’un test statique en 4G : - RSRP : Le Signal de référence de la puissance (RSRP), est la mesure la plus basique réalisée par la couche physique du l’UE, permettant d’obtenir une valeur moyenne de la puissance reçue du signal de référence (RS) émise par la station de base par RE (Resource Element). La mesure s’exprime en Watt ou en dBm. - SINR : est le quotient entre la puissance reçu de la porteuse du signal et les interférences plus le bruit dues aux autres signaux utilisant la même porteuse. - RSRQ : Bien que le RSRP soit une mesure importante, il ne donne aucune information sur la qualité de la transmission. Le LTE s’appuie alors sur l’indicateur RSRQ (Reference Signal Receive Quality), défini comme le rapport entre le RSRP et le RSSI (Received Signal Strength Indicator). Il fournit des informations supplémentaires quand le RSRP n’est pas suffisant pour faire le choix d’un handover ou d’une re-sélection de cellules. - RSSI : RSSI est la Puissance du signal sur la bande de 5 MHz, il s’agit donc de la puissance mesurée en provenance de toutes les stations de base. b. Test dynamique : Il est réalisé dans un deuxième temps ; en effectuant des tours autour du site dans un rayon de 100 mètres approximativement pour évaluer l’opération de handover et la sélection/re-sélection entre tous les secteurs. Ces tours sont au nombre de deux : un pour les appels voix (AMR) et un pour tester le téléchargement FTP. Page | 60 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation 4.2.2. Cluster drive test A la différence du test SSV qui cherche à évaluer les performances relatives à chaque site indépendamment des autres, le cluster drive test sert à optimiser les performances d’un cluster donné afin d’atteindre les seuils d’acceptation déjà fixés. La zone concernée par l’optimisation est subdivisée en domaines séparés appelés clusters. Le drive test consiste à parcourir les rues de chacun de ces clusters en enregistrant les informations requises. Cela inclut : - Optimisation de couverture et de capacité. - Interférence et Pilot-Pollution entre les cellules. - Les problèmes de mobilité. Il faut noter que les outils utilisés lors de ces drives tests sont les même que pour les tests SSV. Les éléments suivants doivent être pris en considération durant le drive test : - Les chemins de test doivent être à l’intérieur de la couverture, - Éviter la répétition du même trajet, - Circuler le plus possible à travers les routes présentant des obstacles, - Sillonner toute la région spécifiée, - Parcourir la région dans la même journée, - Essayer de tester avec la même vitesse (30 à 50 km/h). 4.3. Drive Test : TEMS TEMS Investigation est une solution de test active, utilisée pour vérifier, optimiser et dépanner les services RAN Hétérogènes. Il permet aux opérateurs mobiles et aux fournisseurs d'infrastructures de tester la qualité, du point de vue des abonnés (QoE) et du point de vue du réseau (QoS), couvrant les scénarios de véhicules, de bâtiments et de piétons. Avant de commencer le Drive Test, il faut brancher le matériel et ouvrir ensuite le logiciel TEMS et s’assurer que les mobiles sont connectés à ce dernier. Figure Ⅲ.5 : Connecter les mobiles au TEMS Une fois connectés, les ronds rouges deviennent verts comme présentés par la figure Ⅲ.6 : Page | 61 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation Figure Ⅲ.6 : Mobiles connectés au TEMS Il faut maintenant commencer l’enregistrement des Log Files : Figure Ⅲ.7 : Enregistrement des Log Files Ensuite il faut tester l’accessibilité du cluster ou du site, pour cela on programme des appels de courte durée (Short call : d’une durée de 30s et 10s entre chaque appel). Pour programmer ces appels, on appui sur control >> command sequence On obtient la fenêtre suivante : Page | 62 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation Figure Ⅲ.8 : Short Call programmée Pour tester la capacité de maintenir l’appel (Retainability), il faut faire des appels de langue durée (Long call). 5. Analyse des problèmes RF L’analyse des problèmes RF (Radio Frequency) repose sur les mesures faites du canal pilote CPICH (CPICH : est un canal de liaison descendante diffusé par NodeB avec une puissance constante et une séquence de bits connue. Sa puissance est généralement comprise entre 5% et 15% de la puissance d'émission Node B totale). Ces mesures sont importantes pour évaluer les caractéristiques de la propagation radio et dont l’analyse sert à révéler les problèmes auxquels il faut trouver une solution. Les principaux problèmes qui peuvent causer une mauvaise qualité de service sont ceux relatifs à la couverture du réseau ; au phénomène de « pilot pollution » ou de mobilité. 5.1. Les problèmes de la couverture du réseau Une mauvaise couverture est indiquée par une valeur du RSCP inférieure à -95 dBm en 3G et un RSRP moins de -110 dBm en 4G. Ceci conduit à une détérioration de la qualité de service et des problèmes d’accessibilité au réseau. Une très faible couverture pourrait être due à la présence d’obstacles proches de l’antenne. Afin de résoudre ce problème, l’opérateur doit augmenter la puissance des cellules voisines de la zone male couverte ou ajuster les tilts et azimuts des antennes. Si le problème persiste une intégration d’un nouveau site peut s’avérer nécessaire pour améliorer la couverture. a- Absence de pilote primaire Un tel problème existe lorsque dans une zone donnée il n’y a pas de pilote principale. Dans ce cas la cellule dominante change fréquemment et le mobile a tendance à faire beaucoup de Handover, de sorte que le rendement du système est réduit et la probabilité de coupure d'appels augmente. Page | 63 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation Dans ce cas, on peut améliorer la couverture par des signaux forts dans les cellules les plus proches en agissant sur le tilt et azimut des antennes. b- Couverture débordante (couverture Cross-cell ou over-shoot) Ce phénomène se produit lorsque la zone de couverture de certains NodeB se trouve au-delà de la fourchette prévue. C’est le cas par exemple, si les NodeB sont à une hauteur beaucoup plus élevée que la hauteur moyenne des bâtiments adjacents dans ce cas leurs portées vont atteindre des zones plus lointaines. Pour résoudre ce problème, on peut diminuer le tilt des antennes pour rétrécir la zone couverte par la cellule débordante. On peut aussi diminuer la puissance de transmission à condition que cela ne provoque pas une faible couverture dans une autre zone. 5.2. Les problèmes relatifs au phénomène de « pilot pollution » : Ce problème apparait lorsqu’un nombre excessif de pilotes forts existe dans un point sans qu’un pilote ne soit assez fort pour être principal. Ce qui entraîne une dégradation de l’Ec/No. Cela arrive si les conditions suivantes sont remplies : - Lorsqu’il y a plus de trois pilotes forts. - Les valeurs de (CPICH_RSCP 1st - CPICH_RSCP 3th) sont inférieures à 5 dB. Parmi les causes de ce problème, on trouve : - Mauvaise hauteur de l’antenne : Si une NodeB est construite dans une position plus élevée par rapport aux bâtiments voisins, la plupart des régions voisines seront en visibilité directe avec la NodeB. Par conséquent, ses signaux seront largement transmis et atteindrons ces régions. Ceci cause le pilote pollution. - Mauvaise configuration de tilt et d’azimut : Si les tilts et l’azimut des antennes sont mal ajustés, alors il y aura plus d’interférence entrainant le pilot pollution. - Mauvais réglage de puissance CPICH : lorsque les NodeB sont distribuées avec une densité élevée dans une région étroite, une augmentation de la puissance de CPICH va élargir la zone de couverture plus que celle planifiée, causant ainsi le phénomène du pilot pollution. - Conflit MODULO 3 en 4G : Si PCI MODULO 3 de la cellule serveuse et ses cellules voisines est le même, Il causera les conflits MOD3 et un mauvais SINR. Dans ce cas pour remédier à ce problème on doit changer la configuration des PCIs. Le pilot pollution a un impact sur les performances du réseau. Il provoque l’augmentation de l’interférence, ce qui diminue le rapport signal sur bruit. Ainsi le taux d’erreur augmente ce qui influe sur la qualité du réseau. Il peut entrainer également une Coupure d’appel puisque l’absence du pilote primaire provoque une suite d’opération du handover dans une courte durée. Pour résoudre le problème du pilot pollution on peut procéder par diverses approches : - Ajustement de l’antenne : pour renforcer un pilote d’une antenne par rapport aux autres pour qu’il devienne dominant sur une zone, il suffit d’ajuster son tilt et azimut vers cette zone et ceux des autres antennes vers d’autres directions. Page | 64 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation - Réglage de la puissance du CPICH : une méthode directe pour résoudre le problème de pilot pollution consiste à former un pilote primaire en augmentant sa puissance d’une part et en diminuant la puissance des autres cellules d’autre part. - Utilisation de microcellule : si l’ajustement de l’antenne et la puissance ne résolvent pas le problème on peut recourir à l’implémentation de microcellule. 5.3. Les problèmes de mobilité Durant l’opération de l’optimisation RF, les problèmes du handover concernent principalement l’optimisation des cellules voisines. Les problèmes pouvant être rencontrés sont : - Manque de relation de voisinage : ce problème arrive dans le cas où un mobile détecte, en se déplaçant, une cellule avec un niveau de puissance meilleur que celui des cellules qui figurent dans ses listes « active list en 3G » ou « serving en 4G », dans ce cas aucune opération de handover ne sera initiée, ce qui pourrait conduire à des coupures d’appels. - Retard du handover : le processus du handover doit être déclenché lorsque la qualité de la cellule servante commence à se dégrader. Le retard dans cette opération pourrait engendrer une coupure de service. Pour résoudre ce problème, on doit accélérer le handover vers une cellule voisine qui présente une bonne qualité en augmentant son CIO (CIO est une valeur de décalage ajoutée à la valeur de mesure des voisins pour la décision HO. Sa valeur peut être positive ou négative. Donc, mettre une valeur négative rendra la valeur de la mesure du voisin plus faible, donc moins de possibilité de HO avec ce voisin, tout en fixant une valeur positive rendra la valeur de la mesure du voisinage plus forte et donc une possibilité pour HO avec ce voisin). - Échec d’exécution : Dans le cas du Hard Handover ou le Handover inter-RAT, l’échec peut provenir d’une anomalie au niveau du réseau cœur CN. Pour détecter la source du problème on doit suivre les messages de signalisation échangés entre l’UE et le réseau par un traçage d’appel. 6. Analyse des données Après l’étape du drive test et la collecte des données, il vient l’étape d’analyse. Pour cela on utilise le logiciel ACTIX Analyzer afin d’analyser les LogFiles et détecter les anomalies du réseau. 6.1. ACTIX Analyzer ACTIX Analyser est un système de post-traitement multifonctionnel qui optimise les tâches d'analyse et de production de rapports liés notamment aux mesures d'optimisation et de qualité de service radio. Il appartient à la famille ACTIX qui est un acteur du marché de la Qualité de Service des réseaux avec beaucoup de solutions à son actif. Il est programmé avec des fonctionnalités et paramètres pertinents y compris une bibliothèque de rapports fréquemment utilisés et de générateurs de requêtes qui permettent aux utilisateurs d'extraire des données stockées dans la forme et selon les critères qu'ils souhaitent. Les fichiers de données DT sont compilés automatiquement puis exportés sous la forme de graphiques / statistiques riches, précis et complets. Ces résultats sont faciles à interpréter et les conclusions sont utiles pour le dépannage et le réglage radio des réseaux mobiles. Page | 65 Chapitre 3 Processus de planification et d’optimisation Figure Ⅲ.9 : représentation de Actix Afin d’analyser les données collectées au cours du drive test, il faut créer les Cell Files, cependant Actix n'est pas compatible avec les Cell Files de TEMS, il accepte "Cell Ref". Or pour créer les « Cell Ref », il faut procéder de la manière suivante : Ouvrir les Cell files du TEMS, et supprimer la première lignes (First Raw) : Figure Ⅲ.10 : Créer Cell Ref sous Actix Analyzer Après avoir créé et enregistré les fichiers Cell Ref, on passe à l’étape de l’optimisation qui sera traitée par la suite. IV. Conclusion Dans ce chapitre, nous nous sommes focalisés sur les différentes étapes du cycle de planification et d’optimisation. Nous avons expliqué la notion des statistiques, leur utilisation, et les méthodes d’analyse. Nous avons aussi vue la notion des clés de performances et comment ils sont définis en introduisant les différentes classes des KPIs et la définition de chacune d’eux. Nous avons expliqué par la suite la partie du Drive Test et les outils utilisés pour réaliser ce fin. Enfin nous avons présenté le logiciel d’analyse Actix Analyzer qui nous aidera par la suite dans la partie optimisation. Page | 66 Chapitre 4 Etude de cas : Optimisation Et Planification Page | 67 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » I. Introduction L’ultime objectif de mon projet de fin d’étude est de réaliser l’optimisation et l’amélioration d’un réseau 3Gpour la ville de FES. Cette Phase contient plusieurs étapes. Le travail consiste à étudier l’état actuel du réseau, identifier les problèmes existants, proposer des solutions d’optimisation, puis les tester. La deuxième partie consiste à planifier un nouveau site 4G pour la ville d’AOURIR afin d’améliorer la couverture en utilisant des logiciels dédiés. Cette Phase contient plusieurs étapes : Planification des tilts et azimuts, Planification PSC et Planification des voisinages. II. Etude de cas : Optimisation Après avoir introduit le processus de l’optimisation radio, on va illustrer cela par une étude de cas traité durant le stage. Après l’installation matérielle et logicielle de la majorité des sites, et après la vérification de chaque site séparément en effectuant le Drive Test de type « SSV ». Le but étant de s’assurer que tous les services voix et données fonctionnent correctement dans chaque site et faire aussi la vérification des paramètres radio (Tilt, Azimut, coordonnées GPS…). Une fois réalisés, la partie d’optimisation RF est entamée (qui se répète continuellement). Elle commence par un premier Drive Test de type cluster qui donne une vision générale sur la couverture et les performances radio de tous les sites fonctionnant en collaboration pour assurer la couverture des régions concernées. En analysant les résultats de ce premier Drive Test, les problèmes sont identifiés et en fonctions de ceux rencontrés ; des mesures de correction adéquates sont prises. Après les modifications et les changements effectués, un deuxième Drive Test est mené pour tester de nouveau les performances. 1. Analyse SSV (Single site Verification) L’analyse SSV est privilégiée lorsque le but est de s’assurer que la station de base est opérationnelle d’un point de vue RF et que chaque secteur fonctionne correctement. Les tableaux suivants montrent les différentes mesures et les seuils imposés par l’opérateur : ❖ Cas de test dynamique Metric Name Threshold of Requirement RSCP > -70dBm UE Tx Power < -20dBm Ec/Io > -5 dB BLER < 1% Call Setup Time < 3.5 sec Connection Setup Time < 3.5 sec PDP Activation Time < 2 sec DL User Throughput at ~30 km/hr >6.5 Mbps UL User Throughput at ~30 km/hr > 3Mbps CQI >= 22 Tableau 2 : Mesure de test dynamique Page | 68 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » ❖ Cas de test statique Metrics Target Call attempt 25 RSCP > -60 dBm UE Tx Power <-30 dBm EcIo >-4 dB BLER < 1% Call Setup Time < 3 sec CQI >=25 Connection Setup Time < 3 sec PDP Activation Time < 2 sec Ping Test : Round Trip Time < 65 msec DL User Throughput Near the Site > 12 Mbps UL User Throughput Near the Site > 4Mbps Tableau 3 : Mesure de test statique 1.1. Vérification du Handover Parmi les objectifs principaux du SSV est de vérifier s’il y a le handover entre les trois secteurs du même site. La figure suivante montre qu’il y a le handover entre les trois secteurs du site FES-1025. Figure Ⅳ.1 : Capture du PSC Page | 69 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » 1.2. Problème de Cross feeder Figure Ⅳ.2 : Problème du Cross feeder ❖ Analyse Lors du SSV test du site FES-1010, on a pu détecter un cross feeder. Ce problème survient lorsqu’il y a une différence entre le P-SC planifié et le P-SC transmis dans une zone donnée, le feeder d’un secteur X d’une NodeB peut être connecté à un autre secteur Y de la même NodeB cela doit être détecté lors du SSV. On voit bien qu’il y a un cross feeder entre le secteur 1 (rouge) et le secteur 3 (bleu) ❖ Actions et opimisation Inversion des feeders. ❖ Résultat après intervention Il a fallu intervenir au niveau du site FES-1010, pour remédier à ce problème. Après intervention, l’analyse avec l’outil Actix Analyzer montre que le problème de cross feeder est résolu : Figure Ⅳ.3 : Illustration des PSC après intervention Page | 70 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » 2. Analyse des résultats du Cluster Drive Test Pour analyser la couverture du réseau, il faut suivre durant le Drive test une route préalablement tracée et qui parcourt tous les axes, y compris les routes principales et les routes VIP. 2.1. Analyse de l’installation Cet analyse nous permet de contrôler si l’installation est correcte grâce à l’analyse du code de brouillage (Scrambling Code) par le logiciel Actix Analyzer. On ne peut le savoir que si chaque secteur d’un NodeB couvre bien sa zone équivalente et qu’il n’y a pas de rotation dans les zones de couverture. Figure Ⅳ.4: Analyse de l’installation sous Actix D’après la figure ci-dessus, on remarque qu’il y a des problèmes de couverture dus à une mauvaise installation. Zone 1 Figure Ⅳ.5 : Analyse de couverture pour la zone 1 Page | 71 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » ❖ Analyse Sur cette figure, on constate que le 3ème secteur en jaune du FES-1011 couvre une région qui n’appartient pas à sa zone de couverture. ❖ Cause Ce problème peut être dû à une forte puissance de CPICH de cette cellule. ❖ Actions et optimisation Dans ce cas, il faut diminuer la puissance de CPICH de la cellule FES-1011 afin qu’elle couvre que son secteur. Zone 2 Figure Ⅳ.6 : Analyse de couverture pour la zone 2 ❖ Analyse Dans cette zone, on constate que le troisième secteur de la cellule FES-1050 a une mauvaise ouvetue comme montré sur la figure ci-dessus. ❖ Cause Ce problème est du à un tilt trop élevé de la cellue voisine (cellule FES-1065), ou une puissance de CPICH élevée qui dépasse celle de la cellule FES-1050. ❖ Actions et opimisation Dans ce cas, on ne peut pas augmenter la puissance du CPICH du FES-1050 pour ne pas influencer les autres sites, et causer d’autres problèmes. C’est pourquoi on opte pour la solution simple d’augmenter le tilt du FES-1050. Page | 72 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » Zone 3 Figure Ⅳ.7 : Analyse de couverture pour la zone 3 ❖ Analyse Dans cette zone, il existe un « Overshooting » au niveau du premier et du trisième secteur de la cellule FES-1066 sur plus de 4 Km. ❖ Cause Ce problème est du à un tilt trop élevé dans les deux secteurs de cette cellule. ❖ Actions et opimisation Il faut faire un down tilt de ces deux secteurs pour qu’ils ne puissent couvrir que leurs entourages. 2.2. Optimisation de la couverture En plus de la vérification de l’installation et pour tester la qualité de service des sites, on se basera sur un autre paramètre indispensable : le RSCP (The received signal code power). Le RSCP est le niveau de puissance du canal pilot de la cellule reçu. Il permet de connaitre les zones qui souffrent de mauvaise couverture, généralement exprimé en dBm. Avec ce paramètre, différentes cellules utilisant la même porteuse peuvent être comparées et des décisions sur le Handover et la re-sélection des cellules peuvent être prises. Les valeurs de RSCP et leurs indications sont présentés sur le tableu suivant : Intervalle (dBm) Couleur Qualité -10 > -65 Excellent -65 > -75 Très Bien -75 > -85 Bien -85 > -95 Acceptable -95 > -135 Faible Tableau 4 : Intervalles de RSCP Page | 73 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » L’outil Actix analyzer permet de tracer la valeur de ce paramètre tout au long du parcours du Drive Test. On pourra ainsi tirer des conclusions sur la qualité de service de cette zone. Il est également possible d’extraire les zones dont le RSCP est dégradé et les traiter, comme illustré dans la figure suivante. Figure Ⅳ.8 : Analyse du RSCP D’après cette figure, on constate que la valeur du RSCP est dégradée au niveau de trois zones, qui seront traitées par la suite. Zone 1 Figure Ⅳ.9 : Analyse du RSCP de la zone 1 ❖ Analyse Dans cette zone, il existe un problème de cross feeder, ce qui exige une intervention sur site par l’équipe d’installation pour changer les feeders entre le 2ème et 3ème secteur du site FES-1010. Page | 74 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » ❖ Cause Ce problème survient lorsqu’il y a une différence entre le P-SC planifié et le P-SC transmis dans une zone donnée, le feeder d’un secteur X d’une NodeB peut être connecté à un autre secteur Y de la même NodeB. ❖ Actions et opimisation Il faut inverser les feeders en changeant l’azimut du 1er secteur de 0° à 240°. Zone 2 Figure Ⅳ.10 : Analyse du RSCP de la zone 2 ❖ Analyse et cause Aucun site n’est dirigé dans cette zone. ❖ Actions et opimisation Dans ce cas, on propose d’ajouter un nouveau site. Zone 3 Figure Ⅳ.11 : Analyse du RSCP de la zone 3 Page | 75 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » Dans cette zone on remarque que les secteurs 1 et 2 du site FES-1029 n’assurent pas correctement le service. Zone A Figure Ⅳ.12 : Capture détaillée du RSCP de la zone 3.A ❖ Analyse D’après cette figure, on remarque qu’il y a absence d’un site dominant avec un bon niveau de signal RSCP. Le MS situé dans ce site essai de faire un soft handover à chaque fois afin de trouver le meilleur servant à travers les évènements event1C et event1D. Le premier secteur du site FES-1029_U-1 et tant qu’il reste le plus proche secteur de cette région, on peut proposer d’augmenter sa puissance du CPICH pour qu’il puisse bien couvrir cette zone. Zone B Figure Ⅳ.13 : Elévation de la zone 3.B dans Google Earth ❖ Analyse D’après les informations d’élévation dans de cette zone, on remarque que la topologie de la terre est plus élevée du côté du site. De ce fait, avec un tilt mécanique de 0° ; il ne peut pas être en visibilité directe avec cette région. ❖ Actions et opimisation Dans ce cas, il faut faire un Down tilt afin de couvrir cette zone. Page | 76 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » 2.3. Optimisation de la qualité (Long call : Ec/Io) Ec est l’énergie reçue par chip du canal pilote divisé par les interférences (Io). Le tableau suivant montre les intervalles de mesures du Ec/Io : Intervalle (dBm) Couleur Qualité 0 > -8 Excellent -8 > -10 Très Bien -10 > -12 Bien -12 > -14 Acceptable -14 > -24 Faible Tableau 5 : Intervalles de Ec/Io D’après le drive test et d’après la figure suivante qui présente la qualité du signal, on peut considérer que la qualité de signal est généralement bonne à l’exception de quelques zones qui seront traitées par la suite. Figure Ⅳ.14 : Qualité du signal Ec/Io Page | 77 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » Zone 1 Figure Ⅳ.15 : Détails de la qualité du signal Ec/Io pou la zone 1 ❖ Analyse D’après cette figure, on note que tous les secteurs figurant dans l’active set ont un Ec/Io très dégradé alors que dans le Monitor set on trouve le secteur 1068_U-3 qui a bon Ec/Io, et par coséquent le Handover est lent. ❖ Actions et opimisation Il faut changer la valeur de CIO afin d’accélérer le processus de Handover. Zone 2 Figure Ⅳ.16 : Qualité du signal Ec/Io de la zone 2 ❖ Analyse Dans la figure ci-dessus, on remarque que cette zone à niveau de signal dégradé. ❖ Actions et opimisation Si on arrive à résoudre le problème du RSCP, celui de Ec/Io sera résolu aussi puisqu’ils sont reliés par la relation suivante : Page | 78 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » RSCP = RSSI + Ec/Io 2.4. Problèmes d’échec de l’établissement d’appel (CSSR) L’échec du CSSR est dû principalement à une mauvaise couverture, une qualité dégradée ou un échec du Handover. Dans la figure suivante, nous avons identifié un seul échec. Figure Ⅳ.17 : capture de CSSR durant le parcours L’outil Actix Analyzer nous permet d’avoir une idée plus détaillée sur le CSSR. Figure Ⅳ.18 : Capture détaillée de CSSR ❖ Analyse L’échec d’établissement d’appel est causé parce que l’appel a été lancé avant l’allocation des ressources pour exécuter le handover de 2G a 3G. ❖ Actions et opimisation Accélérer le paramètre idleQoffset1sd (qui permet d’accélérer la re-sélection 2G 3G en mode non connecté). Page | 79 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » 2.5. Analyse et optimisation du Call Drop Rate (CDR) Le call drop rate est par définition la coupure d’une communication, il peut être causé par une mauvaise couverture, ou des Interférences élevées ayant entrainé l’impossibilité de maintenir les liens de signalisation et/ou de trafic. La figure suivante, permet d’afficher la situation et les emplacements du CDR. Figure Ⅳ.19 : Capture des CDR durant le parcours CDR 1 Figure Ⅳ.20 : Capture détaillée du CDR1 Page | 80 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » ❖ Analyse Ce Drop est dû à une baisse brusque du niveau de signal. ❖ Actions et opimisation Dans ce cas il faut accélérer le temps du Handover entre ces deux sites. CDR 2 La coupure d’appel peut avoir lieu quand le niveau de champ et la qualité du signal de la cellule serveuse sont faibles, alors qu’ils sont bons pour une cellule voisine qui n’est pas déclarée parmi les cellules voisines. Par conséquent, le mobile ne peut pas effectuer de SHO vers cette cellule. Figure Ⅳ.21 : Capture détaillée du CDR2 ❖ Analyse Ce problème de coupure d’appel est dû à la mauvaise déclaration de voisinage qui ne prend pas en considération les nouveaux sites ajoutés ou les sites qui ne sont pas adjacents, on remarque que le premier secteur du site FES-1025 a un niveau de RSCP et Ec/Io meilleur que les autres, et pourtant il apparait que dans la liste détectée, c'est-à-dire qu’il n’est pas défini dans le voisinage de FES- 1034, et par conséquent le Handover ne sera pas effectué entre ces deux sites. ❖ Actions et opimisation Pour remédier au problème de voisinage on propose d’effectuer une modification au niveau de la configuration. La cellule FES-1025 qui représente de bonnes conditions doit être ajoutée à la liste des voisinages de la cellule FES-1034. Page | 81 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » 2.6. Optimisation du débit Figure Ⅳ.22 : débit de la voie descendante durant le parcours Le débit du téléchargement peut être amélioré après l’application des actions proposées pour améliorer la couverture et la qualité de signal. 2.7. Optimisation du pilot pollution Le problème du Pilot pollution est dû aux interférences qui peuvent être détectées dans les zones où l’on a un bon niveau de signal et une mauvaise qualité. Figure Ⅳ.23 : Pilot pollution du parcours Page | 82 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » Figure Ⅳ.24 : Capture détaillée illustrant le problème du Pilot Pollution ❖ Analyse Dans notre cas nous avons des valeurs de RSCP supérieures à -100dBm, nous avons aussi les valeurs du Ec/Io sont inférieur à -8 dB. Alors on peut conclure que cette dégradation de qualité est due aux interférences causées par la présence d’autres signaux reçus avec un bon niveau de signal provenant de plusieurs cellules, autrement, il y a absence d’une cellule dominante. Ceci est causé par la mauvaise configuration du tilt de la cellule FES-1010, le plus proche site en visibilité avec cette région. Ceci engendre plus d’interférence ce qui cause le pilot pollution. ❖ Actions et opimisation Dans le cas du pilot pollution on propose de faire une mise à jour des Tilts des cellules qui causent des problèmes d’interférences, ou on peut effectuer des réajustements au niveau des sites voisins. Dans notre cas, il faut augmenter le tilt de la cellule FES-1010 pour qu’il soit le plus dominant par rapport aux autres sites. III. Planification d’un réseau LTE de la région de AOURIR 1. Introduction Dans cette partie, il sera présenté la méthode d’ajout d’un nouveau site. Ceci s’applique sur les zones où le LTE est déjà déployé dont on cherche l’amélioration de la couverture, de la capacité ou des deux. Les étapes d’ajout d’un nouveau site pour la ville AOURIR seront exposées. 2. Planification sous U-Net L’outil de planification que j’ai utilisé pour la planification radio de la ville de AOURIR est l’outil U-Net. Page | 83 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » 2.1. Création du projet Pour commencer la planification sous U-Net, il faut tout d’abord créer un projet, le logiciel permet de choisir le type de projet à réaliser, dans notre cas : LTE Figure Ⅳ.25 : Création d’un projet sous U-Net Avant de débuter un projet sous U-Net il est nécessaire de passer par certaines étapes d’importation de cartes afin de simuler sur la zone exacte voulue. Figure Ⅳ.26 : Importation de la carte 2.2. Importation des sites L’étape suivante est la recherche des sites candidats qui constitue la première phase du design. Dans notre cas on importe les informations sur les sites existant déjà dans les réseaux 2G/3G et on essaiera de planifier les codes PCIs ainsi que le voisinage. Page | 84 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » Figure Ⅳ.27 : Importation des sites Ensuite il faut créer une nouvelle antenne qui supporte la bande passante 1800 MHz de l’LTE : Figure Ⅳ.28 : Création d’une nouvelle antenne Page | 85 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » On définit la bande de fréquence sur laquelle on travaille dans le projet LTE : pour la bande passante de 10MHz on utilise une fréquence de 1805 MHz pour la liaison descendante et 1710 MHz pour la liaison montante : Figure Ⅳ.29 : Ajout de la bande de fréquence 2.3. Planification des PCIs Sous U-Net la planification des PCIs se fait d’une manière automatique. Pour ce faire il faut cliquer droit sur LTE PCI planning puis Allocation automatique : Figure Ⅳ.30 : Planification des PCIs Après avoir exécuter l’allocation, U-Net nous propose des codes PCIs pour les sites de AOURIR comme illustré dans la figure suivante : Page | 86 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » Figure Ⅳ.31 : Liste des PCIs proposés par U-Net On sauvegarde ces codes dans la base de données et on essaie de vérifier s’il n’y a pas de conflit modulo 3, pour cela on clique sur Display option, puis on essaie de vérifier cellule par cellule : Figure Ⅳ.32 : Vérification des PCIs 2.4. Planification des voisinages La planification des voisinages se fait par l’ajout de la base des données des réseaux 2G/3G afin de définir le voisinage entre les technologies : Intra-technology neighbours (définir une liste des Page | 87 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » cellules voisines de la même technologie utilisée, ex : 4G-4G) et Inter-technology neighbours (des listes de voisinage de différentes technologies ex : 4G-3G ; 4G-2G ; 3G-4G ou 2G-4G). Pour ce faire il faut cliquer droit sur Neighbor planning, puis LTE ensuite import Open Neighbor relations : Figure Ⅳ.33 : Planification des cellules voisines Puis on définit les voisinages de chaque secteur des sites de la ville. Comme exemple, pour le secteur AOU-1005_L-2, on définit les voisinages entre technologies qui figure dans le même site, puis les sites voisins. Figure Ⅳ.34 : Planification des voisinages du secteur AOU-1005 L-2 Par la suite nous procédons de la même manière pour les autres secteurs, ainsi que pour le voisinage inter-fréquences. Page | 88 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » IV. Optimisation du réseau LTE de la région de AOURIR Après l’implémentation de la 4G dans la zone de Aourir, quelques problèmes RF ont été détectés, d’où la nécessité d’optimisation et résolution de ces problèmes. Les problèmes détectés au cours de l’analyse des clusters sont moins nombreux puisque la 4G vise à améliorer les performances de la 3G. 1. Analyse du RSRP Tout comme le réseau UMTS, L’analyse du RSRP reste primordiale dans le processus d’optimisation, puisqu’il nous donne une idée sur la couverture dans chaque point de la ville. La figure suivante permettra d’analyser le RSRP de la ville de Aourir. Figure Ⅳ.35 : Analyse du RSRP de la région Aourir On remarque que la ville de Aourir a en général une bonne couverture sauf dans quelques zones. Zone 1 Figure Ⅳ.36 : Analyse des PCIs dans la zone 1 Page | 89 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » ❖ Analyse D’après la figure ci-dessus on remarque que la distribution des codes est inversée d’une façon circulaire, ce qu’on appelle ‘Circular Cross’. ❖ Actions et optimisation Pour résoudre ce problème, il faut inverser les câbles des secteurs. Zones 2 et 3 Figure Ⅳ.37 : Distribution du RSCP de la zone 2 et 3 et leur illustration sous Google Earth ❖ Analyse Ces deux zones connaissent une dégradation au niveau de la couverture puisqu’elles sont situées dans les montagnes tel qu’on remarque la complexité de la topologie sous Google Earth. ❖ Actions et optimisation Pour ces zones, difficile de faire actions sur les sites, c’est pour cela on propose de déposer des répéteurs dans un point élevé afin de récupérer le signal reçu du site et le retransmettre. Page | 90 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » 2. Analyse du SINR L’indicateur de mesure SINR nous permet de connaitre les interférences influençant les cellules, la figure suivante montre la distribution de cet indicateur dans la région étudiée. Figure Ⅳ.38 : Distribution des SINRs Les zones se situent dans le même endroit où le RSCP est dégradé, donc les mêmes actions déjà proposés vont améliorer le SINR également. 3. Analyse du Handover Pour l’analyse du Handover, nous avons détecté quelques échecs de Handover comme l’illustre la figure suivante : Figure Ⅳ.39 : Analyse du Handover D’après cette figure, on constate qu’il y des échecs de Handover dans la zone 1. Page | 91 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » Zone 1 Figure Ⅳ.40 : Détails des échecs du Handover dans la zone 1 ❖ Analyse Ces échecs du Handover sont dus à un manque de voisinage pour la cellule AOU-1004. ❖ Action et optimisation Ajouter les sites proches au voisinage de la cellule AOU-1004. 4. Analyse des coupures d’appels Le réseau LTE traite la partie donnée uniquement, pour cette raison le paramètre CS fallback a pour rôle de basculer l’UE vers les réseaux 2G/3G dès qu’un appel voix est lancé. Figure Ⅳ.41 : Analyse des coupures d’appels D’après la figure ci-dessus, on remarque qu’il y a des coupures d’appels dans quatre zones. Zone 1 Pour cette zone, la cellule AOU-1028 a le problème de cross circulaire déjà cité précédemment donc la même action proposée par avant va éviter cette coupure. Page | 92 Chapitre 4 Etude de cas « Optimisation et Planification » Zone 2 Figure Ⅳ.42 : Détails des coupures d’appels dans la zone 2 Figure Ⅳ.43: Détails des coupures d’appels dans la zone 3 Figure Ⅳ.44: Détails des coupures d’appels dans la zone 4 ❖ Analyse Ces trois coupures sont dues au manque d’une meilleure cellule servante avec un bon niveau de RSRP. ❖ Action et optimisation Augmenter le tilt des trois secteurs de la cellules AOU-1012. V. Conclusion Dans ce chapitre, nous avons présenté un cas pratique de planification et d’optimisation, on a pu analyser le drive test au niveau de la couverture (mesurée par RSCP), la qualité (mesurée par Ec/Io), le débit, Call Drop … après proposer des solutions (Actions) afin de résoudre les problèmes et comme nous avons mentionné précédemment ces solutions ont pu optimiser le réseau 3G/4G. Page | 93 Conclusion Générale L’objectif de ce mémoire a été de procéder à une optimisation et une planification des réseaux UMTS/LTE dans les villes FES et AOURIR. Dans ce cadre, j’ai essayé de m’initier avec une étude des différentes technologies des réseaux mobiles, notamment la quatrième génération (LTE) en étant une nouvelle technologie en cours de déploiement au Maroc. De ce fait, après avoir cumulé les notions théoriques, il fallait les compléter par une étude pratique qui vise à garantir une bonne qualité de service 3G de la ville de FES et 4G de la ville de AOURIR grâce a une étude approfondie d’optimisation et de planification 3G/4G. Ceci nous a permis de prendre conscience de l’importance de l´optimisation pour maintenir une qualité de service acceptable du réseau et aussi de réaliser un gain en coût sur les différentes infrastructures à réaliser. Au terme de mon stage, les objectifs ciblés ont largement été atteints, cependant les technologies UMTS et LTE continueront à se positionner comme un potentiel évolutif qui constitue la base des futurs réseaux mobiles comme (Long Term Evolution Advanced) en vue de supporter les services voix puisque actuellement LTE traite que la partie donnée (packet switched). Et cela peut constituer une extension du travail effectué dans le cadre de ce projet et donner lieu à un nouveau sujet. En conclusion, ce stage m’a permis de développer mes capacités d’adaptation, d’organisation, d’initiative et d’esprit de groupe. J’ai eu l’occasion de toucher à l’aspect pratique du travail quotidien de l’ingénieur. Ainsi, j’ai eu contribué à l’optimisation et la planification d’un réseau 3G/4G, analyser et étudier des cas concrets de situations de problèmes où il fallait prendre la bonne décision. De plus, ce projet m’a permis d’enrichir et de consolider nos connaissances en télécommunications acquises au sein de notre établissement. Page | 94 Page | 95