Soutenance mémoire
Durant ces dernières années, la téléphonie mobile a été sans doute le secteur le plus dynamique, le plus rentable et le plus innovant de toute l’Industrie des Télécommunications. Avec l’essor rapide qu’elle connaît, elle s’impose de plus en plus comme le moyen le plus privilégié de communication et conquiert davantage de parts de marché en ciblant tous les profiles de consommateurs. Le développement des technologies utilisées, les services et applications offertes par le mobile ont contribué à la création d’un environnement propice à la concurrence incitant ainsi les opérateurs à se soucier de la qualité de leurs prestations et des performances de fonctionnement de leurs réseaux et infrastructures. Il s’avère donc que la qualité, dans ce domaine comme dans beaucoup d’autres, constitue une source importante de différenciation, à moyen terme, sans doute aussi déterminante que le prix du service fourni ou l’étendue de la couverture. Le maintien et le suivi de cette qualité nécessitent l’observation permanente de l’état de fonctionnement du réseau et de toutes les performances réalisées et par conséquent, l’utilisation d’outils d’ingénierie adaptés.
LE RESEAU GSM ET L’INTERFACE RADIO
Le système GSM (Global System for Mobile communications) représente un des succès industriels les plus marquants de ces dernières années. Ce système de téléphonie mobile a été standardisé par l’ETSI (European Telecommunication Standards Institute) et représente, de nos jours, l’essentiel des réseaux radio mobiles dans le monde. La transmission radio de GSM est assurée par l’interface radio (air interface).Vu la rareté de la ressource radio, ses concepteurs se sont concentrés sur une utilisation optimale de la bande de fréquence qui leur serait allouée. Et de ce fait, l’interface radio du système en constitue la principale originalité. Mais comme souvent, l’optimisation a débouché sur une complexité accrue : l’interface radio représente le maillon faible de la chaîne de transmission reliant un utilisateur mobile au réseau.
C’est sur cette interface que le système doit faire face aux différents problèmes que pose le médium radio (atténuation, évanouissement rapides, interférences). Pour renforcer ce maillon, il faut prévoir un certain nombre de fonctions de contrôle de natures variées pour que le mobile se rattache à une station de base favorable, pour établir une communication, surveiller son déroulement et assurer des commutations de cellules en cours de communication (handover).
Le concept cellulaire
Le concept cellulaire constitue le fondement de base des réseaux radiomobiles : La zone desservie par un opérateur est divisée en cellules alimentées à partir d’une station de base. Ce concept présente une multitude d’avantages, tout d’abord, l’utilisation du concept cellulaire permet d’ajuster les ressources radio à la demande en trafic. Le principe se traduit par des zones urbaines à forte concentration de BTS (Base Transceiver Station) couvrant des petites cellules et des zones rurales à faible concentration de BTS couvrant des cellules de grande taille. Ensuite, ce concept présent l’intérêt de faciliter l’application du principe de réutilisation de fréquences. En effet l’opérateur téléphonique est restreint à un nombre limité de fréquences pour couvrir l’ensemble du réseau, ce qui rend nécessaire la réutilisation du spectre radio mainte fois tout en prévenant les situations d’interférences entre les ondes radio .
Le réseau parvient alors à gérer un grand nombre de communications simultanées beaucoup plus important que le nombre de fréquences disponibles.
Une cellule représente l’ensemble des points du territoire couvert par une même BTS et où le signal émis par cette BTS est le plus fort. Chaque cellule est identifiée par un BSIC (Base Station Identity Code). Le mobile est toujours connecté à la BTS la plus proche de point de vue radio. On parle alors de BTS « meilleure serveuse ».
Architecture du réseau GSM
Le réseau GSM est composé de plusieurs entités, lesquelles ont des fonctions et des interfaces spécifiques. La figure suivante montre les différentes couches du réseau GSM. Ce dernier peut être divisé en 4 parties :
– Le Mobile (MS)
– Le sous-système radio (BSS)
– Le sous-système réseau (NSS)
– Le centre de gestion du réseau (OSS) .
Le Mobile Station
Le Mobile Station (MS) est un équipement terminal muni d’une carte SIM (Subscriber Identity Module). Le numéro IMEI (International Mobile Equipment Identity) définie l’identité de chaque MS. Ces terminaux ont de sensibilité qui est égale à -102 dBm. Chaque MS admet de puissance maximale suivant sa classe (1 à 5) et suivant la bande utilisée. La carte SIM (Subscriber Indentity Module) est une carte à puce disposant d’un système d’exploitation et d’un système de fichiers. Les fichiers permettent de contenir un certain nombre d’informations propres à l’opérateur et des informations propres à l’abonné.
Le sous-système radio
Le sous-système radio ou BSS (Base Station Sub-system) contrôle les liaisons radio qui s’établissent avec le téléphone portable. Le sous-système radio comprend 2 parties :
La première, appelée station de base ou BTS (Base Transceiver Station), consiste en un ou un ensemble d’émetteurs-récepteurs et leurs antennes. Généralement, une BTS est associée à une cellule et est située au centre de celle-ci. La BTS est un élément de base du système cellulaire de téléphonie mobile GSM. Schématiquement, elle est composée essentiellement d’un élément d’interface avec la station la contrôlant qui est le BSC (Base Station Controler), d’un émetteur/récepteur (transceiver, TRX) et d’une antenne : elle forme ainsi une cellule (base du maillage du réseau) .
Un TRX est un émetteur récepteur qui gère une paire de fréquences porteuses (une en voie montante, une en voie descendante). On peut multiplexer jusqu’à 8 communications simultanées sur un TRX grâce à la technique d’accès multiple TDMA (Time Division Multiple Access). En théorie, la capacité maximale d’une BTS est de 16 TRX (en mode Full Configuration). Ainsi, elle peut gérer jusqu’à 128 communications simultanées. Mais cette limite n’est jamais atteinte en pratique.
Dans les zones rurales, le rôle de la BTS est d’assurer une couverture. Elle est donc généralement réduite à un nombre limité de TRX. Dans les zones urbaines, la BTS doit assurer une couverture mais également écouler un trafic conséquent. Elle peut donc être équipée de 2 à 9 TRX. Le terme Sxyz signifie que la cellule possède x nombre de TRX pour le secteur à faible azimut, y nombre de TRX pour le secteur à moyen azimut et z nombre de TRX pour le secteur à plus grande valeur d’azimut. Afin d’écouler plus de trafic, les opérateurs préfèrent augmenter le nombre de BTS plutôt que d’augmenter le nombre de TRX par BTS. Ainsi, les interférences entre canaux utilisant les mêmes fréquences sont limitées. Il s’agit aussi de réduire la taille de la cellule. De nos jours, la puissance d’un TRX varie de 40 à 60 W. Pour atteindre une puissance supérieure à cette limite (ex 80 W), il faut modifier les câblages.
La seconde partie est le contrôleur de station de base (BSC – Base Station Controler) dont le rôle est de gérer les ressources radio (configuration des canaux, transfert intercellulaire) d’une ou plusieurs stations de base (BTS). C’est l’organe intelligent du BSS. La BSC commande l’allocation des canaux. Elle utilise les mesures effectuées par la BTS pour contrôler les puissances d’émission du mobile et/ou de la BTS. C’est la BSC qui prend la décision de l’exécution du handover.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : LE RESEAU GSM ET L’INTERFACE RADIO
1.1 Introduction
1.2 Le concept cellulaire
1.3 Architecture du réseau GSM
1.3.1 Le Mobile Station
1.3.2 Le sous-système radio
1.3.3 Le sous-système réseau
1.3.4 Les interfaces
1.4 L’interface radio élaborée Um
1.4.1 Le partage des ressources radio
1.4.1.1 Le partage en fréquence (FDMA)
1.4.1.2 Le partage en temps (TDMA)
1.4.2 La répartition de l’OMERT
1.4.3 Affectation des Canaux radio
1.4.4 Les canaux logiques et les TRX
1.5 La gestion de l’interface radio
1.6 Les antennes
1.6.1 Les choix techniques
1.6.2 Les choix géographiques
1.7 Conclusion
CHAPITRE II : LA QUALITE DE SERVICE
2.1 Introduction
2.2 La définition de la qualité de service dans le réseau GSM
2.3 Concepts de la QoS dans le réseau GSM
2.3.1 Côté opérateur
2.3.2 Coté utilisateur
2.4 Indicateurs de QoS GSM
2.5 Le paramètre RXQuality
2.5.1 Bit Error Rate
2.5.2 Frame Erasure Rate
2.6 Le paramètre RXLevel
2.7 Les paramètres radio
2.8 Le Drive test
2.8.1 Le principe des drives tests
2.8.2 Les équipements utilisés
2.9 Les mesures
2.10 Les étapes de détection de problèmes
2.10.1 Problème de couverture
2.10.2 Problème d’interférence
2.10.3 Problèmes de handovers
2.10.3.1 Les différentes causes de handovers
2.10.3.2 Détection des causes d’échec de handovers
2.10.4 Problèmes d’échec d’établissement d’appel
2.10.5 Problèmes de coupure d’appels
2.10.5.1 Drop BSS
2.10.5.2 Drop handover
2.10.5.3 Drop radio
2.10.6 Les problèmes de congestion
2.10.6.1 Congestion TCH
2.10.6.2 Congestion SDCCH
2.11 Conclusion
CHAPITRE III : LE DEVELOPPEMENT DE L’OUTIL
3.1 Introduction
3.2 Principe du téléphone de trace
3.3 Développement de l’application
3.3.1 Les Critères de choix du Visual Basic
3.3.2 Les commande AT
3.3.3 Utilisation du contrôle Communications
3.3.3.1 Utilisations possibles
3.3.3.2 Notions fondamentales sur les communications série
3.3.3.3 Utilisation d’un modem
3.3.3.4 Protocole de communication
3.3.3.5 L’événement OnComm et la propriété CommEvent
3.3.3.6 Signaux de contrôle du modem
3.4 L’environnement de travail
3.5 Conception de la solution et programmation
3.5.1 Organigramme
3.5.2 Elément du code source
3.6 L’exploitation du logiciel
3.7 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
ANNEXES
