Evolution des réseaux cellulaires

Evolution des réseaux cellulaires

Evolution du GPRS vers l’EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution)

Le GPRS offre différents taux de codage, permettant d’augmenter le débit lorsque les conditions de propagation sont favorables. Néanmoins, le débit brut sur un Time Slot reste limité à 21,4 kbits/. L’EDGE (Enhanced Data for GSM Evolution) permet de s’affranchir de cette limite, moyennant l’introduction d’une nouvelle modulation, de nouveaux schémas de codage, qui permettent d’atteindre des débits plus élevés tout en utilisant le spectre radio GSM existant. Bien qu’avec des débits limités par rapport aux technologies UMTS qui le suivent, l’EDGE a la capacité d’offrir presque tous les services 3 G. Il constitue donc une solution intéressante pour un opérateur qui désire offrir des services 3G à partir des ressources spectrales déjà existantes du 2G.

Architecture générale

L’EDGE est une extension du réseau GPRS. Seule le sous-système radio est sensiblement modifié. La figure 2.5 représente l’architecture de l’EDGE.
Le déploiement de L’EDGE nécessite :
– la mise à jour du BSC et de la BTS, – l’ajout d’un émetteur-récepteur au niveau de la BTS capable de supporter la modulation 8-PSK.

Comparaison GPRS EDGE

Technique de modulation
La modulation utilisée dans le GSM est la modulation GMSK, qui associe à chaque bit un état. Pour atteindre des hauts débits par time slot, l’EDGE utilise la modulation 8-PSK. Avec cette modulation, on a huit états (voir figure 2.6), Ainsi, le nombre de symboles transmis dans une certaine période est le même que pour le GPRS mais cette fois, chaque symbole transmis contient 3 bits donc le débit est accru. Cependant, la contrepartie est que la distance entre symbole est moindre qu’avec le GPRS. Le risque d’interférence inter-symbole s’en trouve accru. Si les conditions de réception sont bonnes, cela ne pose pas de problèmes mais dans le cas contraire, il y aura des erreurs. Des bits supplémentaires seront utilisés pour ajouter plus de codes de corrections d’erreurs afin de recouvrer les données.

Type de codage
La technologie GPRS possède 4 schémas de codages (CS1 à CS4) tandis qu’avec la technologie EDGE 9 schémas sont possibles désignés MCS1 à MCS9. Par ailleurs, les 4 premiers schémas de modulations utilisent la modulation GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying) alors que les 5 derniers utilisent la modulation 8-PSK. Le débit est très différent selon le schéma de codage.
La capacité d’un time slot, dans le cas du GPRS, ne dépasse pas 20 Kbps avec CS- 4. Pour le cas de l’EDGE, la capacité d’un time slot peut atteindre 59,2 Kbps.

Allocation dynamique de ressources sur l’interface Abis EDGE

La technologie EDGE est conçue pour améliorer l’efficacité du transport de données sur l’interface Air du système GSM ou GPRS. L’allocation des ressources sur l’interface Abis dans le système GPRS (avec CS-1 et CS-2) repose sur une association statique entre les ressources de l’interface Air et celles de l’interface Abis. (A chaque slot TDMA sur l’interface radio correspond un canal à 16kbits/s sur l’interface Abis). Cette approche ne permet pas d’offrir des débits sur l’interface Air qui dépassent les capacités de transmission d’un canal de l’interface Abis, soit 16Kbps. L’introduction de l’EDGE doit donc s’accompagner d’une modification de la politique d’attribution des ressources sur l’interface Abis.

Architecture de l’interface Abis
L’interface Abis relie les stations de bases (BTS – Base Tranceiver Stations) à leurs contrôleurs (BSC – Base Station Contrôler). Cette interface, normalisée au début des années 90, utilise une liaison MIC comme support de transmission. Elle permet d’écouler à la fois de la signalisation et le trafic utilisateur. Il y a généralement plusieurs BTS reliées à chaque BSC et les trames MIC sont souvent partagées entre les différentes BTS. La figure 2.8 présente l’architecture de l’interface Abis.
Une trame MIC est une trame TDMA divisée en 32 canaux de 64 kbits/s (au niveau physique). Dans le système GSM, plusieurs canaux de trafic sont multiplexés sur un même slot de la trame MIC. Typiquement, le canal MIC de 64kbits/s est divisé en 4 ≪ sous canaux ≫ de 16kbits/s. La trame MIC mise en place sur l’interface Abis est composée de 128 canaux à 16kbits/s, comme illustré sur la figure 2.9. Une partie de ces canaux à 16kbits/s étant utilisée pour le dialogue entre les BTS et le BSC et pour le transport des informations de contrôle qui sont diffusées dans les cellules, le nombre de canaux utilisables pour transporter le trafic utilisateur est légèrement inferieur. Ce nombre dépend, du nombre de BTS reliées au BSC par ce faisceau, du nombre de porteuses et de circuit de trafic configuré dans les cellules, et du nombre de liaisons MIC mises en place dans le faisceau.

Configuration de l’EDAP (EDGE Dynamic Abis Pool)
Les systèmes GPRS, et plus encore EDGE, ont été conçus pour supporter des débits qui peuvent dépasser 16Kbps. La politique d’allocation des ressources sur l’interface Abis doit donc être adaptée pour supporter ces nouveaux débits. Pour dépasser ces limitations, une solution consiste à allouer à la demande plusieurs canaux sur l’interface Abis pour chaque Time Slot sur l’interface Air, ce qui revient à ouvrir des micro-circuits de taille variable entre les stations mobiles (MS) et les contrôleurs de station de base (BSC).C’ est le principe de l’ EDAP(EDGE Dynamic Abis Pool), qui représente un ensemble de ressource commune , se compose d’un nombre de canaux sur les ressources Abis et qui sont partagées dynamiquement entre plusieurs TRXs (canaux EDGE), Le principe de l’Abis dynamique pool consiste à associer à chaque slot sur l’interface Air, un canal de 16 kbps sur l’interface abis pour le transfert des trames de données MASTER, et, si nécessaire, le système peut fournir une allocation supplémentaire de 1 á 4 canaux slave de 16kbits/s sur l’interface Abis, pour la même trame master. Le nombre de ressources utilisées par un mobile sur les interfaces Air et Abis dépend également de la capacité multislot du mobile et du schéma de codage qu’il utilise, et à cause des débits élevés résultant de la modulation 8-PSK utilisée, on peut associés jusqu’à cinq TS Abis pour chaque TS radio. La figure suivante résume les nombres de time slots alloué sur interface abis pour chaque type de CS/MCS utilisées.
Services offerts par l’EDGE
Média
L’écoute et le téléchargement de fichiers audio et vidéo deviennent accessibles. Cela inclut, le regard des nouvelles (News), des bulletins météo, des vidéoclips, des bandes annonces de films, etc. Le but est d’offrir les fonctionnalités des PDA et autres appareils multimédias mobiles. Il est donc maintenant possible de consulter les courriers, naviguer sur le Web, lire des livres digitaux, jouer en ligne, changer la sonnerie téléphone, etc… Le média dont il est question ici est fréquemment associé aux SMS (Short Message Service) et MMS (Multimedia Messaging Service).
Téléchargement d’application
Une des caractéristiques principales de cette nouvelle technologie, est de faciliter le téléchargement de programmes de toutes sortes. Que ce soit des jeux, des lecteurs médias, des écrans de veille, des guides de restaurants ou de cinémas et des traducteurs linguistiques.
Messagerie
La messagerie comprend les applications point à point gérant les courriers, la messagerie instantanée et les MMS permettant d’envoyer du texte, des photos ou des vidéos.
Connexion Internet La connexion ressemble à l’accès Internet dont les portables jouissent habituellement : visite de sites Web, gestion des courriers, transactions bancaires, accès aux Intranets corporatifs et aux réseaux privés virtuels, amusements en ligne, réception de bulletins de nouvelles, météorologiques ou sportifs, etc.
Conférence Vidéo Ce service permet à deux utilisateurs ou plus d’avoir une réunion virtuelle. Un membre voit et écoute les autres en temps réel ou presque.

Interface radio

La couche physique se fonde sur les mêmes principes que le GSM. Elle est basée sur une combinaison de TDMA (Time Division Multiple Acces) et FDMA (Frequency Division Multiple Acces). Comme en GSM les canaux physiques sont définis par une fréquence et une paire de time slot pour l’uplink et le downlink. Les canaux logiques sont tracés sur les canaux physiques pour le trafic de données et la signalisation.

Structure de la trame

La multitrame de base du GPRS est définie par l’occurrence d’un même canal physique dans 52 trames successives, et non 26 ou 51 comme dans le GSM. La multitrame est organisée comme suit: – 12 * 4 = 48 time slots radio pour le transport des données et de la signalisation ; – 2 time slots de contrôle de l’avance en temps PTCCH ; – 2 time slots idle.
Les 48 time slots radio sont divisés en 12 blocs radio. Chaque bloc contient 4 time slots, qui sont pris dans 4 trames successives. Contrairement au GSM, l’unité élémentaire allouée en GPRS est un bloc, soit 4 slots GSM. Cette unité correspond à la taille des blocs RLC-MAC. Un bloc RLC-MAC se transmet donc exactement dans un bloc de la multitrame GPRS voir figure 2.12, soit 4 PDCH sur 4 trames successives.
En EDGE, la structure du burst normal associé à la modulation 8PSK est identique à celle du GSM, si ce n’est que les bits sont maintenant des symboles 8PSK, comme illustré à la figure 2.13.
Le débit brut sur le slot est ainsi environ trois fois supérieures à celui du GSM, c’est-à-dire de l’ordre de 810 Kbps. Le nombre de bits utiles transportés par un burst normal en 8PSK est de 348, soit un débit utile par burst d’environ 600 Kbps. Il ne faut pas oublier, toutefois, qu’en réalité, le calcul du débit d’un utilisateur doit tenir compte de la structure de la multitrame. Dans l’hypothèse où l’utilisateur ne dispose que d’un slot par trame, son débit est de 348 × 4,615 / (26/24) = 69 Kbps.

Table des matières

Introduction générale
Chapitre1 : Présentation de Nokia Siemens Networks
1 .1 Historique
1.2 Nokia Maroc
1.2.1 Le Network Planning
1.2.2 Une équipe commerciale
1.2.3 Une équipe de déploiement
Chapitre 2 : Evolution des réseaux cellulaires: GSM/EDGE
2.1 Introduction
2.2 Rappels sur le réseau GSM (Global System for Mobile communications)
2.2.1. Architecture de GSM
2.2.2. Limitations du réseau GSM
2.3. Réseau GPRS
2.3.1. Architecture et mises jour nécessaires
2.3.2. Interfaces dans le réseau GPRS
2.3.3 Schémas de codage canal
2.3.4. Apport et limitations
2.4. Evolution du GPRS vers l’EDGE (Enhanced Data rates for GSM Evolution)
2.4.1. Architecture générale
2.4.2. Comparaison GPRS EDGE
2.4.2.1 Technique de modulation
2.4.2.2 Type de codage
2.4.3. Allocation dynamique de ressources sur l’interface Abis EDGE
2.4.3.1. Architecture de l’interface Abis
2.4.3.2. Configuration de l’EDAP (EDGE Dynamic Abis Pool)
2.4.4. Services offerts par l’EDGE
2.5. Interface radio
2.5.1. Structure de la trame
2.5.2. Technique d’accès : Time Division Multiple Accès (TDMA)
2.6. Gestion de la mobilité
2.6.1. Les états d’un mobile
2.6.2. La sélection et re-sélection de cellules.
2.7. Conclusion
Chapitre 3 : Dimensionnement BSS
3.1 Introduction
3.2. Problématique.
3.4 Modèle de dimensionnement adopté
3.5 Configuration des TRXs
3.5.1. GPRS territory
3.5.2. Territory upgrade downgrade
2.5.3. Rate reduction
3.5.4. Occupancy
3.6. Processus de dimensionnement
3.6.1. Dimensionnement cellules
3.6.2. Dimensionnement interface Abis: configuration EDAP
3.6.3. Dimensionnement PCU
3.6.3.1 Fonctionnalité du PCU
3.6.3.2 Les critères du dimensionnement du BSC-PCU
3.6.3. 3 Procédures de dimensionnement du PCU
3.6.4. Dimensionnement interface Gb
3.6.4. 1 Description de l’interface Gb
3.6.4. 2 Les critères de dimensionnent de l’interface Gb
3.6.4 Procédure de dimensionnement de l’interface Gb
3.7 Etude de cas réel : dimensionnement de BSC d’étude
3.7.1 Présentation de la zone de dimensionnement
3.7.2 Dimensionnement cellules : BSC d’étude
3.8 Conclusion
Chapitre 4 : Optimisation et paramétrage (Étude de KPI EDGE)
4.1 Introduction
4.2 Impact de la QoS EDGE
4.2.1 Couverture réseau CS et PS
4.2.2 Taux de blocage et Impact sur le mode Paquet
4.3 Supervision de QoS
4.3.1 Mesures terrain
4.3.2 Mesures statistiques
4.3.2.1 les compteurs
4.3.2.2 les KPIs
4.4 Études des KPI EDGE
4.4.1 KPI trafic
4.4.2 KPI QoS
4.4.3 KPI congestion
4.4.3.1 PDTCH congestion KPIs
4.4.3.2 Abis congestion KPIs
4.3.3.3 PCU congestion KPIs
4.5 Processus d’optimisation (Étude de cas)
4.6 Conclusion
Conclusion générale
Liste des figures
Liste des tableaux
Liste des abréviations
Bibliographie

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