Optimisation d’un réseau UMTS

Optimisation d’un réseau UMTS

Principes du W-CDMA:

L’interface radio de l’UMTS se base sur le W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access). Cependant, le W-CDMA se base sur une technique plus ancienne qui est le CDMA (Code Division Multiple Access). Afin de comprendre les concepts du W-CDMA, il est important de comprendre la technique du CDMA.

CDMA:

Le CDMA (Code Division Multiple Access) est utilisé dans de nombreux systèmes de communication. Il permet d’avoir plusieurs utilisateurs sur une même onde porteuse. En utilisant deux types de code pour séparer les utilisateurs et les services.

Code de canalisation (Channelization Codes)ou codes OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor)

Chaque bit de l’utilisateur à transmettre est multiplié (OU exclusif) par un code orthogonal propre à cet utilisateur. Cette méthode s’appelle l’étalement du spectre c’est-à-dire rend le signal moins sensible aux fluctuations sélectives en fréquence. Le signal est ainsi transmis sur une bande de fréquences beaucoup plus large que la bande de fréquences nécessaire.

La séquence du code (constituée de N éléments appelés « chips ») est unique pour cet utilisateur en question, et constitue la clé de codage. La longueur N du code est appelée facteur d’étalement SF (Spreading Factor).

Afin de pouvoir lire le message codé envoyé, le récepteur doit réaliser la même opération. En effet, ce dernier génère le même code orthogonal qu’il multiplie au signal reçu afin d’obtenir les données. Les données des autres utilisateurs restent étalées.

Scrambling code ou code d’embrouillage ou Spread Spectrum codes

L’embrouillage 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. Pour le scrambling uplink, on notera essentiellement qu’il existe 224 codes. Ces « codes » ou « séquences », vont donc séparer les mobiles entre eux ; Pour le scrambling downlink, il existe 512 codes, qui vont donc séparer les stations de base entre elles.

Evolution de l’UMTS : HSPA (HSDPA et HSUPA):

Présentation générale du HSDPA (High Speed Downlink Packet Access):

La technologie HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) représente la première étape d’évolution de la méthode d’accès du réseau mobile de troisième génération UMTS (Universal Mobile Telecommunications Service). Cette technologie permet d’obtenir des débits théoriques supérieurs à 10 Mbps sur le lien descendant et de supporter des services à valeur ajoutée, tels que l’accès Internet à haute vitesse, le téléchargement de fichiers audio et vidéo, la réception de programmes télévisés et la visiophonie. Parmi ces propriétés, nous retrouvons des techniques connues et utilisées dans des standards d’évolution tel que le GSM/EDGE et que l’on résume par les points suivants :

• la technique de modulation et de codage adaptatifs AMC (Adaptative Modulation and Coding).
• une méthode de retransmission hybride rapide appelée H-ARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest).
• des algorithmes d’ordonnancement rapide de paquets (Fast Packet Scheduling).

Le HSPDA se caractérise par des performances dix fois plus avantageuses que la 3 G standard (UMTS en version Release99).

L’inconvénient de cette technologie est le débit montant Uplink qui reste inchangé 384 Kbit.

Le HSDPA offre la possibilité de télécharger à des débits de l’ordre de14, 4Mbit/s. Il se base sur la technologie de transmission WCDMA (Wideband-Code Division Multiple Access).

Notions fondamentales pour la planification 3G:

Capacité:

La rentabilité du réseau est étroitement liée à sa capacité, c’est-à-dire à la quantité d’information pouvant être échangée simultanément. Dans un contexte mono service, le nombre d’utilisateurs définit la capacité. Dans le système UMTS, où plusieurs services seront offerts et où la consommation en ressources radio diffère d’un service à l’autre, plutôt que de raisonner sur le nombre de mobiles, la capacité peut être définie comme le débit global écoulé dans le réseau par exemple.
Le nombre maximal de communications ne dépend pas uniquement des ressources « dures », à savoir du nombre de codes disponibles, mais aussi des interférences, donc de la distribution de trafic dans le réseau et de ses caractéristiques. On parle alors de « soft capacity ». La capacité réelle d’une cellule CDMA dépend de nombreux facteurs différents, tels que la démodulation du récepteur, la précision de contrôle de puissance, et  la puissance des interférences réelles introduites par d’autres utilisateurs dans la même cellule et dans les cellules voisines.

Couverture:

Couverture globale de l’UMTS:

La couverture globale de la planète s’organise en une structure cellulaire hiérarchisée qui assurera l’itinérance mondiale. Au sommet de la hiérarchie se trouvent les satellites qui assurent une couverture sur l’ensemble de la planète. Le réseau radio terrestre s’occupe de la couverture terrestre selon une répartition hiérarchisée pico, micro et macro-cell. La composante satellitaire sert pour le roaming mondial et pour compléter la couverture assurée par l’UTRAN. Les pico-cellules sont conçues pour la couverture des bâtiments c’est-à-dire en environnement indoor, les microcellules pour les zones urbaines et suburbaines denses et les macro-cellules assurent la couverture en environnement rural. Un mobile est couvert par le réseau si les trois conditions suivantes sont vérifiées :

• Il peut décoder les informations sur le réseau. Le mobile doit recevoir au moins un signal pilote avec une qualité suffisante. Il s’agit de la couverture « pilote ».
• La puissance requise pour la transmission de la station vers ce mobile est inférieure à la puissance maximale d’un canal de trafic. On dit alors que le mobile est couvert dans le sens descendant.
• La puissance requise pour la transmission de ce mobile vers la station de base est inférieure à la puissance maximale d’émission du mobile. Le mobile est alors couvert dans le sens montant.

Dans les trois cas, la couverture d’un mobile dépend fortement des interférences, donc de la distribution du trafic dans le réseau. Ainsi, une station de base qui sert beaucoup de mobiles voit sa zone de couverture se réduire, On parle alors de phénomène de respiration de cellules.

Table des matières

I.1 Introduction
I.2 Architecture d’un réseau UMTS
I.2.1 Architecture globale
I.2.2 Equipement utilisateur (UE)
I.2.3 Le réseau d’accès UTRAN
I.2.3.1 Nœud B
I.2.3.2 RNC
I.2.3.3 Interfaces
I.2.4 Le réseau cœur (CN)
1.2.4.1 Domaine à commutation de paquets PS
1.2.4.2 Domaine à commutation de circuits CS
I.3Principes du W-CDMA
I.3.1 CDMA
I.3.1.1Code de canalisation (Channelization Codes) ou codes OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor)
I.3.1.2 Scrambling code ou code d’embrouillage ou Spread Spectrum codes
I.3.2 Canaux WCDMA
I.3.2.1 Canaux Logiques
I.3.2 .2 Canaux de transport
I.3.2 .3 Les Canaux physiques
I.4 Contrôle de puissance
I.4.1Contrôle de puissance en boucle ouverte (Open Loop Power Control)
I.4.2 Contrôle de puissance en boucle fermée (Close Loop Power Control)
I.4.2.1Boucle externe de contrôle de puissance (OuterLoop Power Control, OLPC)
I.4.2.2Boucle interne de contrôle de puissance (InnerLoop Power Control)
I.5 Handover
I.5.1Softer handover
I.5.2 Soft handover
I.5.3 Hard Handover
1.6 Modes de fonctionnement en WCDMA
1.6.1 Frequency Division Duplex (FDD)
1.6.2 Time Division Duplex(TDD)
1.7 Evolution de l’UMTS : HSPA (HSDPA et HSUPA)
I.7.1 Présentation générale du HSDPA (High Speed Downlink Packet Access)
I.7.1.1 Canaux HSDPA
I.7.1.2 Modulation et codage adaptatifs
I.7.1.3 Mécanisme de retransmission hybride HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest)
I.7.1.4 Ordonnancement Rapide(Fast Scheduling)
I.7.2. présentation générale du High Speed Uplink Packet Access (HSUPA)
I.7.2.1 Différents mécanismes nécessaires
I.7.2.2 Scheduler pour HSUPA (l’ordonnancement)
I.8 Conclusion
II.1 Introduction
II.2. Notions fondamentales pour la planification 3G
II.2.1 Capacité
II.2.2 Couverture
II.2.2.1 Couverture globale de l’UMTS
II.2.3 Respiration des cellules
II.2.4 Impact de la sectorisation
II.2.4.1 Macro-diversité
II.3 Processus de déploiement d’un réseau radio WCDMA
II.3.1 Dimensionnement
II.3.1.1 Dimensionnement par couverture
II.3.1.2 Propagation radioélectrique
II.3.1.3 Estimation du rayon de la cellule
II.3.1.4 Estimation du nombre de sites
II.3.1.5 Dimensionnement par capacité
II.3.1.6 Nombre de RNC
II.4 Conclusion
III.1 Introduction
III.2 Optimisation radio
III.2.1 Schéma général du processus d’optimisation
III.2.2 Indicateurs clés de performance
III.2.2.1 Principaux indicateurs clés de performance
III.2.2.2 Exemple des indicateurs clés de performances (KPI)
III.2.3 Le Drive Test
III.2.4 Outil d’optimisation «Actix »
III.2.4.1 Interface de logiciel
III.2.4.2 Définition de la zone géographique
III.2.4.3 Préparation du Workspace
III.2.4.4Canal pilote CPICH
III.2.5 Analyse des problèmes radio
III.2.5.1 Blocage d’appels (Accessibilité)
III.2.5.2 Coupured’appels (Maintenabilité)
III.2.5.3 Problème radio
III.2.5 Les paramètres d’optimisation
III.2.5.1 Paramètres antennaires
III.2.5.2 Paramètres systèmes
III.3 Conclusion

Télécharger le rapport complet