Soutenance mémoire
GENERALITES SUR LE RESEAU 4G/LTE
Les services de communications mobiles sont en train de suivre la même évolution que celle des services fixes, c‟est-à-dire une transition accélérée vers l‟accès à très haut débit. Ce sont les réseaux de Quatrième Génération (4G) qui permettent de répondre aux demandes croissantes des usages mobiles, tant en termes de qualité des services offerts et de capacité d‟écoulement du trafic par les réseaux.
Ses fréquences sont destinées aux déploiements de réseaux mobiles à très haut débit, pour apporter au consommateur une capacité et une qualité de services supérieures aux offres actuelles d‟internet mobile. La technologie LTE « Long Term Evolution » offre aux utilisateurs des débits de plusieurs dizaines de Mbit/s, largement supérieurs aux performances des technologies de Troisième Génération (3G) et 3G+ actuellement déployés, ainsi que des latences plus faibles favorisant une meilleure interactivité.
Avec le 4G, on se dirige vers la transmission de toutes les informations-voix et données- par l‟Internet protocol (IP), le même protocole qu‟on utilise sur Internet. Pour les fournisseurs, c‟est plus facile et moins cher à gérer et ça facilite aussi le développement d‟applications multimédias. Cette génération permet des vitesses de téléchargement plus rapides et des temps de latence plus courts.
Selon les critères de l‟Union Internationale des Télécommunications (UIT), qui établit les normes pour les réseaux cellulaires, le vrai 4G devrait offrir des vitesses de téléchargement de 100 Mbit/s pour un utilisateur en mouvement et de 1 Gbit/s en mode stationnaire.
Architecture du réseau LTE
Le réseau LTE a été conçu pour un réseau multiservice à commutation de paquets PS contrairement à ses prédécesseurs qui peut être à la fois fournir des services en commutation de circuit CS et en commutation de paquet PS. [1] Le but de la LTE est de fournir une sorte de connexion IP (Internet Protocol) entre l‟UE et le Packet Data Network (PDN) sans aucune interruption des applications lancées par l‟utilisateur durant sa mobilité. [1] On entend par le terme LTE une évolution de la partie accès radio (RA) conduisant à l‟E- UTRAN et également celle de la partie CN connu sous le nom SAE, l‟ensemble constituant l‟EPS. L‟EPS utilise un concept de « bearer » pour router le trafic depuis le PDN jusqu‟à l‟UE. L‟E-UTRAN et l‟EPC gèrent ensemble l‟allocation et la libération des ressources en bearer suivant les types d‟applications lancées. Plusieurs bearers peuvent êtres simultanément alloués, chacun étant caractérisé par son propre QoS (Quality of Service : quelle priorité, quelle latence, quel taux d‟erreur). Par exemple, l‟utilisateur peut s‟engager au service Voice over IP (VoIP) tout en téléchargeant un fichier via le FTP (File Transfer Protocol).
Le CN ou EPC
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. L‟EPC Simplifie le réseau d‟architecture à tout IP, comme il assure la mobilité entre 3GPP based système, et aussi non 3GPP based système par exemple WIMAX et CDMA2000. Le réseau cœur EPC est constitué de plusieurs Eléments.
MME : Mobility Management Entity (3GPP Release 8)
Le MME est le nœud du réseau contrôlant la signalisation entre l‟UE et le CN. Le protocole entre l‟UE et le CN est connu sous le nom « Non Access Stratum » ou NAS. Deux principales fonctions peuvent être soulevées pour le cas du MME : d‟une part les fonctions liées à la gestion des bearers (établissement, maintenance et libération) et d‟autre part celles liées à la gestion de la connexion (établissement de la connexion et sécurité entre l‟UE et le réseau).
HSS : Home Suscriber Service
Il contient les données de souscription de l‟utilisateur tels que les profils QoS auxquels il est souscrit ou encore toute restriction d‟accès en terme de roaming. Il détient également les informations concernant les PDN via lesquels l‟utilisateur peut se connecter. Celles-ci pourraient être un Access Point Name ou APN, ou encore une adresse PDN (indiquant le(s) adresse(s) IP souscrites). En dernier lieu, il conserve l‟identité du MME par lequel l‟utilisateur est géré.
PCRF: Policy and Charging Rules Function (3GPP Release7)
Il est responsable de l‟autorisation de la QoS selon laquelle seront traités les flux de données dans le PCRF (PCRF partie intégrante du P-GW) et assure qu‟elle s‟accorde bien au profil de l‟utilisateur.
SGW: Serving Gateway
Tous les paquets IP sont transférés au travers le S-GW qui garantit la mobilité de l‟UE lorsque celui-ci se déplace d‟un eNodeB à un autre. Il est également responsable de la collecte des informations nécessaires à la facturation (exemple : le volume de données reçu et envoyé par l‟utilisateur) et de la suspension d‟une manière légale de la connexion (exemple : expiration du crédit dans le compte du client). En dernier lieu et non le moindre, il prend en charge la mobilité de l‟UE dans le cas d‟une mobilité à l‟intérieur des technologies antérieures appartenant à la 3GPP soient le GPRS et l‟UMTS.
P-GW: Packet-Switch GateWay
Il est responsable de l‟attribution d‟une adresse IP à l‟UE ainsi que la validation des QoS demandés selon les restrictions venant du PCRF. Il garantit également la mobilité de l‟UE vers les autres plateformes extérieures à la 3GPP, à savoir le CDMA2000 et le WiMAX.
SGSN : Serving GRPS Support Nom
Interconnecte le LTE, UMTS, et le réseau GSM pour augmenter la mobilité.
|
Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 GENERALITES SUR LE RESEAU 4G/LTE
1.1 Introduction
1.2 Architecture du réseau LTE
1.2.2 Le CN ou EPC
1.2.2.1 MME : Mobility Management Entity (3GPP Release 8)
1.2.2.2 HSS : Home Suscriber Service
1.2.2.3 PCRF: Policy and Charging Rules Function (3GPP Release7)
1.2.2.4 SGW: Serving Gateway
1.2.2.5 P-GW: Packet-Switch GateWay
1.2.2.6 SGSN : Serving GRPS Support Nom
1.2.3 L’E-UTRAN
1.3 Structure de trame
1.3.1 Structure de trame TDD
1.3.2 Structure de trame FDD
1.4 Les techniques d’accès
1.4.1 OFDM
1.4.1.1 OFDMA
1.4.1.2 SC-FDMA
1.4.1.3 Comparaison de l‟OFDMA et le SC-FDMA
1.5 La technologie MIMO
1.5.2 Diversité d’émission
1.5.3 Multiplexage spatial
1.5.4 Le Beamforming
1.6 Les couches de l’interface radio
1.6.1 Plan usager et plan contrôle
1.6.2 La couche physique (couche 1 ou couche Layer)
1.6.3 Couche 2
1.6.3.1 Sous-couche PDCP (Packet Data Compression Protocol)
1.6.3.2 Sous-couche MAC (Medium Access Control)
1.6.3.3 La couche RRC
1.7 Les canaux
1.7.1 Le concept de canal
1.7.1.2 Les canaux logiques
1.7.1.3 Les canaux de transport
1.7.1.4 Les canaux physiques
1.7.2 Association des canaux physiques
1.8 Les signaux physiques
1.9 Default et Dedicated bearers
1.10 Conclusion
CHAPITRE 2 GENERALITES SUR L’IMS
2.1 Introduction à l’IMS
2.2 Architecture IMS
2.2.1 Le HSS ou Home Subscriber Serve
2.2.2 C-CSCF: Call/Session Control Function
2.2.2.1 P-CSCF: Proxy CSCF
2.2.2.2 I-CSCF : Interrogating – CSCF
2.2.2.3 S-CSCF : Serving CSCF
2.2.3 Les serveurs d’applications (AS)
2.2.4 le MRF (Media Ressource Function)
2.2.5 le BGCF (Breakout Gateway Control Function)
2.2.6 Le PSTN/CS Gateway
2.2.6.1 SGW : Signalling Gateway
2.2.6.2 MGCF/ Media Gateway Control Function
2.2.6.3 MGW Media Gateway
2.3 Structuration en couche de l’architecture IMS
2.3.2 La couche ACCES
2.3.3 La couche TRANSPORT
2.3.4 La couche CONTROLE
2.3.4.1 Call Session Control Function (CSCF)
2.3.5 La couche APPLICATION
2.4 Les familles de protocoles
2.4.1 Le protocole SIP (Session Initiation Protocol)
2.4.1.1 Demandes SIP
2.4.1.2 Réponses SIP
2.4.2 Session Description Protocol (SDP)
2.4.3 Le protocole Diameter
2.4.4 Le protocole COPS (Common Open Policy Service)
2.4.5 Le protocole RTP (Real Time Protocol) et le protocole RTCP (Real Time Control Protocol)
2.5 Gestion des identités en IMS
2.5.1 Public User Identity
2.5.2 Private User Identity
2.5.3 1.2.3. Relations entre Public et Private User Identity
2.6 Conclusion
CHAPITRE 3 : LES DIFFERENTS SOLUTION POUR SOUTENIR LE TRANSPORT DE VOIX SUR LTE
3.1 Introduction
3.2 SVLTE (Simultaneous Voice LTE)
3.3 Over The Top solution
3.4 VOLGA (Voice Over LTE via Generic Access)
3.4.1 Introduction
3.4.2 Volga dans le Réseau
3.4.3 Procédure d’appel Volga
3.4.4 Handover
3.4.5 Qualité de service
3.4.6 Avantages de la Volga et Inconvénients de la Volga
3.5 Circuit switched fallback(CSFB)
3.5.1 introduction
3.5.2 Architecture pour CS Fallback
3.5.3 Procédure : appel voix CS entrant en LTE
3.5.4 Type de CS Fallback (CSFB)
3.5.4.1 CS Fallback à GERAN ou UTRAN
3.5.4.2 CS Fallback E-UTRAN to CDMA200
3.5.5 Avantages de CSFB et Inconvénients de CSFB
3.6 SMS over SGs
3.7 profil GSMA pour Voice over LTE
3.7.2 Etablissement de dedicated bearer pour les services IMS
3.7.3 Remise du LTE au réseau à commutation de circuits
3.7.3.1 Single Radio Voice Call Continuity (SRVCC)
3.7.3.2 L’architecture de réseau SRVCC
3.7.3.3 Comment œuvres SRVCC
3.8 Performance comparée des systèmes de VoLTE
3.9 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
