à‰tude de dimensionnement et planification d'un réseau d'accès WCDMA 3G

REPUBLIQUE D U S E N E G A L

U N PEUPLE--UN BUT--UNE F O I

M I N I S T E R E D E L ' E N S E I G N E M E N T S U P E R I E U R , DES U N I V E R S I T E S
E T DES CENTRES U N I V E R S I T A I R E S R E G I O N A U X ( C U R )

INSTITUT S U P E R I E U R D ' I N F O R M A T I Q U E D E DAKAR

M E M O I R E D E FIN D ' E T U D E S POUR L ' O B T E N T I O N D U D I P L O M E
D ' I N G E N I E U R E N TELECOMMUNICATIONS

OPTION : R E S E A U X E T SERVICES MOBILES

THEME

ETUDE D E D I M E N S I O N N E M E N T E T P L A N I F I C A T I O N
D ' U N R E S E A U D ' A C C E S W C D M A 3 G

P R E S E N T E PAR : DIRECTEUR D E M E M O I R E :

M . MOHAMED L A M I N E M . I S S A K O N A T É

CAMARA A W

M E M B R E S D U J U R Y

M . M A S S A M B A L ô : P R O F E S S E U R I S I M . L A M I N E KANE: I N G E N I E U R T I G O M . I S S A K O N A T E A W : I N G E N I E U R T I G O

ISI Année Académique : 2008 - 2011
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Site web: www.isi.sn -- Email: isi(&,isi.sn
Tél : [phone] - Fax : [phone]

DEDICACE

A LA MEMOIRE DE MES CHERS PARENTS : ABOUBACAR CAMARA ET AISSATA BANGOURA

Les mots me manquent pour exprimer toute la reconnaissance, la fierté et le profond amour que je vous porte pour les sacrifices que vous aviez consentis pour ma réussite. Vous trouverez ici le témoignage de mon attachement, ma reconnaissance, ma gratitude et mon respect. Puisse Dieu vous accueillir dans son infinie miséricorde et son éternel paradis.

A MON FRERE ET MES SOEURS : ISMAËL, ASSIATOU ET MABINTY

J'espère atteindre le seuil de vos espérances. Que ce modeste travail soit l'expression de ma profonde affection. Je vous remercie pour le soutien moral et l'encouragement que vous m'avez accordés. Je vous souhaite tout le bonheur que vous méritez.

A MES AMIS : DJAFAROU BOUBE ET EUGENIE DANSOU

Vous avez été la preuve vivante que l'amitié vaut parfois plus que la famille. Merci pour le soutien dont vous avez fait montre à mon égard en tout temps et en toute circonstance. J'ai beaucoup d'autres choses à vous dire mais les mots me manquent. En espérant ne pas vous décevoir, je vous dédie ce travail en signe de reconnaissance.

A tout ceux qui ont su m'apporter aide et soutient aux moments propices, je dédie ce modeste travail, reconnaissant et remerciant chaleureusement

Aux Forces Armées Guinéennes et Sénégalaises

A tous ceux que j'aime et qui m'aiment

A tous ceux-ci je dédie ce travail.

REMERCIEMENT

Ce mémoire n'aurait pu aboutir sans le soutien et les encouragements, au quotidien, des personnes qui m'ont accompagné pendant ces quelques années.

Je ne pourrais commencer ce rapport sans présenter mes remerciements les plus sincères à mon directeur de mémoire, M. Issa Konaté AW, Ingénieur Planification et Optimisation Radio à Tigo Sénégal, pour m'avoir proposé cette thèse et m'avoir guidé jusqu'à son aboutissement. Je le remercie de m'avoir donné toute liberté, de démarche et de moyens, pour mener mes travaux. Je lui suis reconnaissant pour la confiance, l'écoute et le soutien qu'il m'a témoigné tout au long de la réalisation de ce mémoire. Ses remarques et ses consignes ont été pour moi d'un grand apport.

J'ai aussi tout au long de ce projet bénéficié d'un apport précieux de la part de M. Ben Fadhel RIDHA (Ingénieur design radio/RNP), à Sup'Com Tunisie, qui n'a cessé de me guider et de me faire bénéficier de son grand savoir, je le remercie du fond du coeur.

Je tiens également à remercier tous mes enseignants pour la qualité de l'enseignement qu'ils ont bien voulu me prodiguer durant mes études afin de me donner une formation de qualité.

Je tiens à remercier également tout le personnel de l'administration d'ISI, pour les bonnes conditions d'étude qu'ils m'ont prodigué.

Pour compléter ces remerciements, je me dois de remercier mes amis d'ISI et de l'école militaire de santé (EMS), qui m'ont accompagné pendant mes années d'étude au Sénégal.

En dernier lieu, je tiens à adresser un grand merci à mes parents, à Eugénie et Djafarou pour avoir toujours cru en moi et m'avoir soutenu tout au long de ma formation. Je remercie également Colonel Mahawa Sylla pour tout l'amour, le soutien et la confiance qu'elle m'a apportée.

Enfin, je tiens aussi à exprimer l'honneur qui m'est fait par les membres de jury en acceptant d'évaluer mon travail. Qu'il trouve ici ma reconnaissance et mon respect.

Finalement, merci à toute personne qui m'a aidé pour la réalisation de ce travail.

Du fond du coeur, merci.

~ Mohamed Lamine CAMARA

RESUME

Le design représente une étape incontournable du cycle de vie du réseau d'accès WCDMA. L'objectif de la conception réseau est de définir de façon prévisionnelle les configurations matérielles et logicielles, si possible optimales, répondant aux objectifs techniques et économiques fixés par les engagements de licences. Cette étape fait appel à des données de toutes sortes, géographiques, marketing, techniques. La croissance continue de la demande en communications fait du design radio des réseaux UMTS une tâche perpétuelle. Cette tâche est d'une grande complexité du fait du volume immense de données à écouler associées à plusieurs problèmes et contraintes d'ingénieries.

La nature dynamique de l'environnement du réseau rend difficile l'établissement et l'évaluation des critères de performance (couverture, asservissement...). L'environnement change du fait même de la variation du trafic, mais aussi en raison de l'introduction de nouveaux services et technologies. Or tout cela a un impact sur les performances du réseau. De ce fait la qualité d'un réseau devrait être estimée à la lumière des changements s'opérant sur l'environnement afin de parvenir à des solutions capables de résister aux changements ou d'évoluer à moindre coût (Roaming 2G vers 3G). Les notions de robustesse et d'évolutivité des réseaux s'inscrivent alors comme des critères clés du design.

Au cours de ce projet, le trafic est identifié comme principal facteur de variation dans les réseaux radio mobiles. L'étude s'est portée alors sur la prise en compte de l'évolution du trafic à différentes classes de services : service à commutation de circuit et service à commutation de paquet. La contribution de ce travail se situe sur deux plans : dimensionnement et planification. Sur le plan du dimensionnement, un bilan de liaison a été étudié et un processus de dimensionnement a été suivi. Pour valider le résultat obtenu à partir du bilan de liaison, nous avons suivi une procédure d'ingénierie de planification. Cette dernière nous donne le nombre de site à installer sur la zone à planifier. Un grand travail d'ingénierie radio a été abordé lors de la planification de la zone de Dakar via l'outil Atoll.

Mots clés :

UMTS, Réseaux d'accès WCDMA, variation de trafic, dimensionnement, design, planification, Simulation, prédiction.

ABSTRACT

Designing is a crucial step during life cycle of WCDMA access network. The role of design is to define in a provisional way the optimal software and hardware configurations coming up the technical and economical objectives fixed by license agreements. For that end, the design step uses different information related to geographical, marketing and technical data, as well as data provided by the existing network. The increase in communication demands makes a design radio of the UMTS networks a continual task. This task is of great complexity due to the large volume of data to be considered as well as the overlapping of several engineering problems seemingly independent.

The dynamic nature of network environment makes difficult the establishment and the evaluation of performance criteria (cover, servitude...). The environment changes in response of several events occurring on the system such as traffic variation, introduction of new services and technologies or pricing variation. Those changes impact on network performances and therefore the quality of a network should be estimated according to the changes occurring on the environment in order to produce solutions that resist to the changes or that evolve at slightest cost (roaming 2G toward 3G). Notions of network robustness and upgradeability appear then as key criteria of design.

In this project, traffic is identified as the main factor of the WCDMA cellular network evolution. For that reason, the study is carried out on effects of traffic variation on network design according to different scales of variation: commutation circuit service and commutation packet service. Contribution of this work concerns two main points: the dimensionality and the scheduling. On the dimensionality level, a link budget has been studied and a process of dimensionality has been followed. To validate the result gotten from the link budget, we followed a gait of meadow scheduling. This last gives us the number of site to install on the zone to plan. A big work of engineering radio has been landed at the time of the scheduling of the zone of Dakar via the tool Atoll.

Key words: UMTS, WCDMA access network, variation of traffic, dimensionality, design, scheduling, Simulation, prediction.

AVANT-PROPOS

Le travail présenté dans ce rapport a été effectué dans le cadre de la préparation du diplôme d'Ingénieur en Télécommunications à l'Institut Supérieur d'Informatique de Dakar (ISI). Le projet que nous avons mené a pour but d'étudier le dimensionnement et de planifier un réseau d'accès WCDMA 3G. L'objectif principal étant de trouver la configuration du réseau d'accès de point de vue nombre d'équipements (Node B) et d'identifier la configuration de ces derniers.

SO M M A I R E

INTRODUCTION GENERALE 11

Organisation du rapport .11

CHAPITRE 1 : LES PRINCIPAUX CONCEPTS EN RESEAUX RADIOMOBILES 3G....12

I.1.Présentation de la norme UMTS ..12

I.2. Les caractéristiques d'un système 3G .13

I.2.1. La principale différence entre l'UMTS et le GSM au niveau interface radio ..14

I.3. Spectre des fréquences 15

I.3.1. Méthodes de duplexage 15

I.3.1.1. Techniques d'accès multiples 17

I.3.1.1.1. Le mode d'accès CDMA 17

I.3.1.2. Les codes d'étalement utilisés en UTRA ..18

I.3.1.3. Techniques d'accès W-CDMA (Wideband CDMA) 19

I.3.1.4. Les caractéristiques du canal de propagation 21

I.3.1.5. Techniques utilisées en CDMA pour pallier les dégradations du signal 22

I.3.1.5.1 Respiration des cellules 25

I.4. L'architecture et la structure des réseaux UMTS 26

I.4.1. Domaine de l'équipmement usager (UE) 26

I.4.1.1. L'équipement mobile (ME) 27

I.4.1.2. Universal Subscriber Identity Module (USIM) 28

I.4.2. Domaine de l'infrastructure 29

I.4.2.1. Domaine du réseau d'accès radio (UTRAN) 29

I.4.2.1.1. Classification des terminaux UMTS en fonction de leur capacité radio 30

I.4.2.1.2. Les interfaces radio 31

I.4.2.1.3. Sous-système du réseau radio (RNS) 32

I.4.2.2. Domaine du réseau coeir (CN) .34

I.4.2.2.1. Caractéristiques du réseau coeur UMTS 34

I.4.2.2.2. Domaines à commutation de circuits et à commutation de paquets 34

I.5. Les services UMTS ..35

I.5.1. Qualité de services en UMTS (QoS) .36

I.5.2. Les protocoles radio ...36

I.5.2.1. Typologies et description des canaux ..36

I.5.2.1.1. Les canaux logiques logiques . .37

I.5.2.1.2. Les canaux physiques .37

I.5.1.3. Les canaux de transport .38

I.6. Gestion des appels et de la mobilité 39

I.6.1. Partage de la gestion des zones de localisation entre le CN et l'UTRAN 40

I.6.1.1. Les zones de localisation . 40

I.6.1.2. L'établissement d'un appel . 41

I.6.1.2.1. Processus de Handover (HO) ..42

CHAPITRE II : DIMENSIONNEMENT ET PLANIFICATION D'UN RESEAU D'ACCES .45

II.1. Rappels sur les modèles de files d'attente .45

II.1.2. Spécificités des systèmes CDMA 46

II.1.2.1. Analyses de la liaison descendante	46
II.1.2.2. Analyses de la liaison montante	. 47
II.2. Dimensionnement dans les systèmes W-CDMA	. 47
II.2.1. analyse des entrées et hypothèses de design	. 48
II.2.2. Paramètres de l'équipement utilisateur	49
II.2.2.1. Paramètres de la Node B	....49
II.2.2.1.1. Facteur d'activité et gain Dtx	...50
II.2.2.1.2. Utilisateurs simultanés et canaux	50
II.2.2.2. Utilisation des modèles de canux	50
II.2.2.2.1. Les porteurs radio ou radio bearers (RB)	....51
II.3. Etude du bilan de liaison	.51
II.3.1. Paramètres du bilan de liaison	51
II.3.2. Dimensionnement du sens Uplink	54
II.3.2.1.La couverture en Uplink	.54
II.3.2.2. Estimation du rayon et de la zone de couverture de la cellule	57
II.3.3. Capacité W-CDMA	59
II.3.3.1. Les paramètres de la capacité W-CDMA	..62
II.4. Dimensionnement du RNC	63
II.4.1. Dimensionnement du sens Downlink	64
CHAPITRE III : APPLICATION SUR UN CAS REEL (ZONE DE DAKAR)	..65
III.1. Cahier de charges	..65
III.1.1. Nombres d'utilisateurs	66
III.1.2. Données géographiques	.66
III.1.2.1. Les points nominaux des sites candidats	67
III.2. Estimation du nombre de sites	..67
III.2.1. Le nombre de sites requis pour assurer la capacité	67
III.2.2. Le nombre de sites requis pour la couverture	69
III.2.2.1. Uplink limité par la couverture et par la capacité ?	70
III.3. La planification du réseau d'accès UMTS	70
III.3.1. Processus de planification	71
III.3.1.1. Outil de planification (Atoll)	72
III.3.2. Phase de planificiation	73
III.3.2.1. sélection des sites candidats (roaming 3G, 2G) et positionnement	73
III.3.2.2. Paramètres des sites	74
III.3.3. Création de la carte de trafic	75
III.3.4. Propriétés des antennes	76
III.3.4.1. Définition des services, des utilisateurs et des équipements	77
III.3.5. La phase poste planification	78
III.3.5.1. Lancement du simulateur	. .78
III.3.5.2. Interprétation des résultats	. 79
III.3.5.3. zone d'interférences	79

CONCLUSION GENERALE 81

BIBLIOGRAPHIE .82

ABREVIATIONS 83

ANNEXES .85

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Couverture du réseau UMTS 13

Figure 2 : Attribution du spectre fréquentiel pour la 3G 15

Figure 2.1 : Le mode de duplexage FDD 16

Figure 2.2 : Le mode de duplexage TDD 16

Figure 3 : Etalement de spectre en CDMA 17

Figure 4: L'arbre descodes de canalisation de Walsh-hadamard 18

Figure 5 : Les différents types de contrôle de puissance . 22

Figure 5.1 : Contrôle de puissance en boucle interne dans la voie montante 24

Figure 5.2 : Contrôle de puissance en boucle interne dans la voie descendante 24

Figure 5.3 : Principe du contrôle de puissance en boucle externe .25

Figure 6 : Phénomène de respiration de cellule .25

Figure 7 : Architecture détaillée du réseau UMTS 26

Figure 7.1 : Equipement usager (UE) 27

Figure 7.2 : Exemple d'une carte IUCC 28

Figure 7.3 : Vue d'ensemble de l'architecture d'un du réseau UMTS .29

Figure 7.4 : Architecture de l'UTRAN 30

Figure 8 : Les terminaux bimodes UMTS/GSM ...31

Figure 9 : Les interfaces du RAN .31

Figure 10 : Equipement Node B et RNC pour Nokia 33

Figure 11 : Architecture possible d'un réseau UMTS ..35

Figure 12 : Correspondance entre les différents types de canaux .39

Figure 13 : Format des idendificateurs ..41

Figure 14 : Soft-Handover (HO) 43

Figure 15 : Softer-Handover (HO) 43

Figure 16 : Les différents types de Handover en UMTS 44

Figure 17 : Processus de dimensionnement des ressources (services de données) . 46

Figure 18 : Principe générale de dimensionnement de l'interface radio CDMA 48

Figure 19 : Perte et gain en Uplink (UL) 52

Figure 20 : Pertes et gain en Downlink (DL) 52

Figure 21 : Bilan de liaison idéal 55

Figure 22 : Bilan de puissance 55

Figure 23 : Les pertes entre la RBS et les antennes 60

Figure 24 : Trafic offert 61

Figure 25 : Processus générale du dimensionnement radio en W-CDMA 64

Figure 26 : Zone géographique pour la couverture 66

Figure 27 : nombre de sites requis pour assurer la capacité 68

Figure 28 : Processus de planification 71

Figure 29 : Version du logicel Atoll 72

Figure 29.1 : Interface graphique d'atoll 73

Figure 30 : Delimitation par zone avant planification 74

Figure 31 : Répérage au niveau azimuts 75

Figure 32 : Carte de trafic . 75

Figure 33 : Diagramme du rayonnement d'une antenne 76

Figure 34 : Antenne tri-bandes 77

Figure 35 : Gestion des usagers 77

Figure 37 : Carte de par diversité morphologique 78

Figure 38 : Concept cellulaire et couverture radio 79

Figure 39 : Ajout des sites dans les zones de déficience 80

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Différence W-CDMA et GSM 14

Tableau 2 : Fonctionnalités et caractéristiques des codes d'étalement (UMTS) 19

Tableau 3 : Les caractéristiques W-CDMA 20

Tableau 4 : Les principales caractéristiques techniques radio entre l'UTRA/FDD et L'UTRA/TDD (UMTS) 21
Tableau 5 : La capacité de l'UE signalée à l'UTRAN (Radio ressource) .31

Tableau 6 : Description des interfaces de l'UTRAN 32

Tableau 7 : Classification des téléservices 35

Tableau 8 : Les canaux logiques de contrôle et de trafics 37

Tableau 9 : Les canaux physiques sur la voie montante et descendante 38

Tableau 10 : Les canaux de transport dédiés, partagés et communs 39

Tableau 11 : Comparatif des zones de localisation en GSM/GPRS/EDGE et UMTS 40

Tableau 12 : Classe des zones avec leurs propriétés 49

Tableau 13 : Paramètres de l'UE ..49

Tableau 14 : Paramètres de la Node B 50

Tableau 15 : Les valeurs de Gdtx 50

Tableau 16 : Les configurations des supports radio (RB) 51

Tableau 17 : Les paramètres du bilan de liaison 52

Tableau 18 : Les inputs et les paramètres du bilan de liaison 53

Tableau 19 : Valeurs des pertes du bilan de liaison 57

Tableau 20 : Valeur de la constante A du modèle Ohumura-Hata 58

Tableau 21 : Les valeurs des constantes a et b du modèle Okumura-Hata simplifié 58

Tableau 22 : Les valeurs de K 58

Tableau 23 : Les valeurs de _Mpole en UL pour les zones urbaines et denses urbaines 60

Tableau 24 : Les Paramètres de la capacité W-CDMA 62

Tableau 25 : Débits des utilisateurs de type piéton 65

Tableau 26 : Types et surfaces de zones géographiques avec leurs sperficies ..66

Tableau 27 : Estimation du trafic par utilisateur dans la zone de Dakar 67

Tableau 28 : Résultats du calcul de conversion en erlang .67

Tableau 29 : Points nominaux des sites candidats des différentes zones ..67

Tableau 30 : Le calcul de couverture pour les 4 arrondissements de Dakar (services paquets « PS 64

/ 128 / 384 ») .69

Tableau 31 : Carteristiques des sites .74

INTRODUCTION G E N E R A L E

Le sigle « UMTS », qui signifie système universel de télécommunications mobiles (Universal Mobile Telecommunication System) fait partie de la famille IMT-2000 (International Mobile Telecommunication for the year 2000) des réseaux mobiles de troisième génération. Ces systèmes se présentent comme de sérieux concurrents des systèmes de deuxième génération déjà déployés.

La troisième génération (3G) doit apporter un plus par rapport à la précédente. Ceci s'exprime par une qualité de service au moins comparable avec celle fournie par les réseaux fixes. De plus, les réseaux 3G vont fournir de nouvelles avancées incluant une large gamme de services à haut débit, des services audio-visuels et l'utilisation d'un seul terminal dans différents environnements radio. Les nombreuses expériences réussies de déploiement de l'UMTS dans les pays de l'Europe ont poussé les opérateurs sénégalais à l'introduction de cette technologie, vu que ces opérateurs sont toujours aux aguets des nouvelles technologies des télécommunications dans le monde.

Les travaux de recherche sur la troisième génération sont très avancés et certains constructeurs testent déjà physiquement leur architecture. Ainsi, les outils de dimensionnement adaptés à cette technologie sont d'actualité. En effet, les nouveaux profils de trafic seront très gloutons en termes de ressources. Compte tenu de la concurrence accrue et du prix élevé des équipements, un outil de dimensionnement sera primordial pour définir la configuration optimale des équipements au coût minimal.

Notre étude se donne donc comme objectif de dimensionner et de planifier un réseau d'accès troisième génération et d'utiliser un outil de planification pour évaluer le dimensionnement théorique d'un réseau test.

ORGANISATION D U RAPPORT

Dans ce rapport nous allons exposer les différentes étapes franchies pour mener ce projet à terme ainsi que les conclusions tirées.

Dans le premier chapitre, nous introduirons le standard UMTS, à savoir les mécanismes clés et les profils radio qui influencent le dimensionnement. Le chapitre 2 portera sur la description de la méthodologie adoptée pour le dimensionnement et la planification de l'interface radio des réseaux radio mobiles 3G. Pour concrétiser cette méthodologie, nous allons consacrer le troisième chapitre aux résultats issus de l'application de cette démarche sur un cas réel, à savoir le dimensionnement et la planification de la zone de Dakar. Nous allons utiliser le logiciel Atoll pour simuler le réseau d'accès WCDMA. Cette phase est abordée pour évaluer les ressources nécessaires à fin d'assurer la couverture des services à lancer.

Enfin, une conclusion est apportée quant à l'ensemble des résultats obtenus et les améliorations à apporter au réseau UMTS pour le rendre plus performant.

C H A P I T R E I : L E S P R I N C I P A U X CONCEPTS E N
R E S E A U X R A D I O M O B I L E S 3 G

I . 1 . PRESENTATION D E L A N O R M E U M T S

L'UMTS est une norme de troisième génération de communications radiomobiles dite 3G, c'est une technologie de transmission de données mobile appelée à succéder la deuxième génération des réseaux mobiles tels que le GSM et l'IS-95 capable d'offrir des services multimédias à l'utilisateur en termes de capacité, de qualité de service, et de services à valeur ajoutée. La définition d'une nouvelle génération de communications radiomobiles est motivée par les raisons suivantes :

· Besoin des services haut débits ;

· Meilleure efficacité spectrale ;

· Besoin d'une norme universelle compatible à l'échelle mondiale ;

· Répondre aux problèmes de croissance de saturation des réseaux 2G (GSM) ;

· Support d'applications multimédias et hauts débits.

Le système 3G définie par l'ITU est l'IMT-2000 et qui porte le nom de l'UMTS (Universal Mobile Telecommunication System). Il va permettre l'interopérabilité avec les systèmes de deuxième génération : GSM, PDC, IS-136 et IS-95. Ainsi l'UMTS est conçu de manière à proposer des services suivants :

· Elle rend possible un accès plus rapide à Internet à haute débit depuis les téléphones portatifs ;

· Elle améliore la qualité des communications et assure une continuité avec les services actuels de téléphonie mobile ;

· Elle répond au problème croissance de saturation des réseaux GSM (dans les grandes villes) ;

· Elle assure une haute flexibilité pour permettre aisément l'introduction de nouveaux services et le support de services mobiles multimédias à haut débit;

· Elle propose des différentes classes de services en prenant en compte 3 contraintes (le délai de transfert de l'information, la variation du délai de transfert des informations et la tolérance aux erreurs de transmissions ;

· Elle permet d'augmenter les débits supportés par le réseau par rapport au réseau de 2ème génération :

· 64 kbits/s en environnement extérieur avec une grande mobilité ;

· 144 kbits/s en environnement extérieur avec une grande mobilité réduite ;

· 384 kbits/s en environnement extérieur avec une mobilité quasi-stationnaire ;

· 2 Mbits/s usagers quasiment immobiles et proches de l'antenne d'émission de la cellule

Egalement, l'UMTS est appelé à supporter à la fois les services circuit temps réel et paquet non temps réel et ce avec de différentes qualités de service.

Le système universel UMTS a été choisi dans le but de faire une distinction avec les systèmes de première (1G) et deuxième génération (2G) qui sont considérés comme des systèmes axés principalement sur les services vocaux (parole). L'architecture de ce système est composée d'un réseau terrestre d'accès radio, UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network) et d'un réseau coeur (Core Network). L'UTRAN utilise deux modes d'accès fondés sur la technologie CDMA large bande (WCDMA) :

· L'UTRA/FDD (Universal Terrestrial Radio Access/Frequency Duplex Division).

· L'UTRA/TDD (Universal Terrestrial Radio Access/Time Duplex Division).

Figure 1 : Couverture du réseau UMTS

I . 2 . L E S C A R A C T E R I S T I Q U E S D ' U N S Y S T E M E 3 G

Depuis 1985, l'Union Internationale de Télécommunication (UIT) a réfléchi à un système de troisième génération, initialement appelé Futur Public Land Mobile Telephone System (FPLMTS), mais actuellement connu sous le nom d'IMT 2000. L'idée fondatrice du système 3G était d'intégrer tous les réseaux de deuxième génération du monde entier en un seul réseau et de lui adjoindre des capacités multimédia (haut débit pour les abonnés). Le principe du système est souvent résumé dans la formule anyone, anywhere, anytime, signifiant que chacun doit pouvoir joindre ou être joint n'importe où et n'importe quand.

Le système doit donc permettre l'acheminement des communications indépendamment de la localisation de l'abonné, que celui-ci se trouve chez lui, au bureau, en avion, etc. Le choix de la technologie 3G prend en considération des facteurs techniques, politiques et commerciaux.

Les facteurs techniques concernent la fourniture des débits demandés et la performance du réseau. Les facteurs politiques, les différents organismes de normalisation doivent parvenir à un accord et prendre en compte les spécificités régionales. Enfin, les investissements engagés par les opérateurs dans les systèmes existants laissaient à penser qu'il fallait choisir un système 3G compatible avec les réseaux 2G.

Les systèmes de troisième génération vont offrir des services hauts débit permettant d'assurer des services de type multimédias :

· Mode paquet et circuit à l'interface radio

· Large gamme de QoS (BER, délai...) et efficacité spectrale accrue

· Normalisation complète des interfaces, débits multiples et variables par utilisateur

· Possibilités de débits asymétriques (montant/descendant)

I . 2 . 1 . L A P R I N C I P A L E DIFFERENCE E N T R E L ' U M T S E T L E

GSM A U N I V E A U INTERFACE RADIO

Les systèmes de la seconde génération (GSM) ont été construits principalement pour fournir des services de la parole dans des cellules macro.

La table suivante présente les principales différences entre UMTS et GSM. Dans cette comparaison seulement l'interface radio est considérée.

Paramètres Largeur de la bande (espacement entre porteuse)	UMTS 5 MHz		GSM 200 KHZ	Facteur de la réutilisation de la fréquence
1	1-18		Fréquence du contrôle de la puissance
1500 Hz	2 Hz ou moins		Contrôle de la qualité
Algorithme de gestion de ressource radio	Planification de réseau (planification de fréquence)		Diversité de la fréquence
La bande passante de 5MHz donne une diversité de trajets multiples avec un récepteur Râteau (Rake receiver)	Saut de fréquence		Diversité de transmission en Downlink
Supporté pour améliorer la capacité Downlink	Elle n'est pas supporter par le standard mais elle peut être appliquée

Tableau 1 : Différence UMTS et GSM

Pour comprendre l'origine de la différence entre les systèmes de la seconde et de la troisième génération, nous avons besoin de regarder aux nouvelles exigences des systèmes 3G qui sont listées :

· Débit binaire variable pour offrir une bande passante sur demande ;

· Intégration des services avec des exigences différentes de la qualité sur un seul support;

· Exigences de la qualité à partir de 10% le taux d'erreurs sur trame à 10^-6 le taux d'erreur binaire et débits binaires jusqu'à 2 Mbps ;

· Coexistence des systèmes de la seconde et de la troisième génération et inter-système, Handover pour améliorer la couverture et la stabilité de la charge ;

· Supporter un trafic asymétrique Uplink et Downlink, par exemple le "web surfing" cause
plus de charge sur la voie descendante (Downlink) qu'à la voie montante (Uplink) ;

· Haute efficacité du spectre et coexistence des deux modes le FDD et le TDD. Les différences dans l'interface radio reflètent les nouvelles exigences des systèmes de troisième génération. La diversité de transmission est incluse dans la W-CDMA pour améliorer la capacité sur la voie descendante et de supporter les exigences de la capacité asymétriques entre voie descendante et voie montante.

I . 3 . SPECTRE DES F R E Q U E N C E S

Les bandes de fréquences ont été définies en 1992 puis retouchées en 2000. Les bandes spectrales pour les composantes terrestres et par satellite des systèmes IMT-2000 sont 806-960Mhz, 1710- 2020Mhz, 2110-2300Mhz et 2500-2690Mhz.

Figure 2 : Attribution du spectre fréquentiel pour la 3G

I . 3 . 1 . M E T H O D E S D E D U P L E X A G E

Les deux modes de fonctionnement possibles, W-CDMA (Wide Band CDMA) et TD-CDMA (Time Division CDMA) utilisent tous les deux un accès CDMA à 3,84 Mchips/s dans une canalisation fréquentielle de 5 MHz. L'intérêt d'une telle largeur de bande est qu'elle est compatible avec la fourniture de débits à 384 Kbits/s, comme requis dans les spécifications de l'IMT 2000, voire même 2 Mbits/s sous certaines conditions, la modulation utilisée est la QPSK. On distingue deux modes de transmission, définis pour l'UMTS, le mode FDD et le mode TDD.

· MODE F D D ( FREQUENCY DIVISION DUPLEX)

Le mode FDD utilise deux bandes de fréquences indépendantes, l'une pour transmettre et l'autre pour recevoir simultanément. Ces deux bandes de fréquences doivent être séparées par un minimum de 190 MHz. Chaque porteuse lui est associée une bande de fréquence de 5 MHz dans les deux directions. La bande de 5 MHz de fréquence de chaque porteuse est partagée entre plusieurs utilisateurs qui sont séparés par des codes de canalisation qui offrent une signature unique à chacun d'eux.

Figure 2.1 : Le Mode de duplexage FDD

· MODE T D D ( TIME DIVISION DUPLEX)

Le mode TDD diffère du mode FDD par le fait que les transmissions UL et DL utilisent la même bande de fréquences de 5 Mhz offrant ainsi un service qui ne nécessite pas une paire de porteuse radio. Puisque UL et DL partagent la même fréquence, les liaisons doivent être séparées en utilisant un domaine temporel. Le TDD est plus convenable pour les services asymétriques.

Figure 2.2 : Le Mode de duplexage TDD

Le mode FDD est mieux adaptés pour les macros cellules et le mode TDD pour les applications de débit asymétrique (micros cellules).

I . 3 . 1 . 1 . TECHNIQUES D ' A C C E S MULTIPLES

Le mode de partage des ressources radio entre les usagers d'un réseau de radiocommunications est un des critères principaux de qualité de ce réseau. En particulier, la capacité du réseau, c'est-à-dire le nombre d'abonnés acceptable avant saturation va dépendre du mode d'accès multiple retenu.

I . 3 . 1 . 1 . 1 . L E MODE D ' A C C E S C D M A ( CODE DIVISION

MULTIPLE ACCESS)

Le CDMA est basé sur la répartition par codes. En effet, chaque utilisateur est différencié du reste des utilisateurs par un code N qui lui a été alloué au début de sa communication et qui est orthogonal au reste de codes liés à d'autres utilisateurs. Dans ce cas, pour écouter l'utilisateur, le récepteur n'a qu'à multiplier le signal reçu par le code N associé à cet utilisateur.

C'est une technologie d'étalement du spectre qui permet à plusieurs usagers d'être présents simultanément sur une même bande de fréquence et sont différenciés par leurs codes respectifs. Il augmente l'efficacité spectrale et il est plus adapté aux débits variables.

Le CDMA est connu aussi sur le nom d'accès multiple par étalement de spectre ou Spread Spectrum Multiple Access (SSMA).

Figure 3 : Etalement de spectre en CDMA

A tort, CDMA et étalement de spectre sont parfois considérés comme synonymes. En réalité, le CDMA n'est qu'une des applications de l'étalement de spectre utilisé dans les radiocommunications avec les mobiles. L'étalement de spectre peut être défini comme une technique qui permet de transmettre un signal d'information sur une largeur de bande plusieurs fois supérieure à la largeur de bande minimale que le signal ne le demande.

I . 3 . 1 . 2 . L E S CODES D ' E T A L E M E N T UTILISES E N U T R A

Le choix des codes d'étalement est directement influencé par leurs propriétés de corrélation, et plus précisément par leurs propriétés d'autocorrélation et d'intercorrélation. Du point de vue statistique, l'autocorrélation est une mesure de la correspondance entre un code et une version décalée de celui- ci. Par ailleurs, l'intercorrélation représente le degré de correspondance entre deux codes différents.

Il existe deux codes en UMTS :

Codes de canalisation ou OVSF

Codes d'embrouillages ou codes de Gold

~ Codes de canalisation ou codes OVSF (Orthogonal Variable Spreading Factor) : utilisés pour identifier les utilisateurs dans une cellule.

> Dans la voie montante :

· Chaque utilisateur possède un code de canalisation et un code d'embrouillage. > Dans la voie descendante :

· Les utilisateurs utilisent les codes de canalisations à l'intérieur de la cellule et

les codes d'embrouillages pour garantir l'orthogonalité entre les cellules.

Le code OVSF est un code de Walsh-Hadamard utiliser pour varier le Spreading Factor selon le début usager et de multiplexer les différentes informations à transmettent.

Figure 4 : L'arbre des codes de canalisation OVSF

~ Codes d'embrouillages ou de Gold : utilisés pour pallier les problèmes d'interférences

provenant des stations de base voisines qui utilisent un code d'embrouillage différent. > Dans la voie montante (pas de synchronisation) :

· Séparent les différents utilisateurs dans une cellule donnée.

> Dans la voie montante (synchronisation) :

· Séparent les différentes stations de base dans le réseau

Le SF maximal autorisé par la norme UTRAN est de 256 pour les canaux montants et de 512 pour les canaux descendants.

I.3.1.3. T E C H N I Q U E D ' A C C E S W C D M A ( W I D E B A N D C D M A ) L'étalement de spectre est considéré comme une forme de modulation, car le message d'origine est transformé de telle sorte que la largeur spectrale après transformation est plusieurs fois supérieure à celle du message d'original. L'UMTS a adopté un système CDMA nouveau, appelé W-CDMA, ou CDMA large bande (en fonction de largeur de bande occupée par le signal étalé). Les usagers du W-CDMA utilisent tous la même bande tout le temps. La séparation entre deux utilisateurs est assurée par un code.

Nombres de codes

Familles de codes

Fonctionnalités Channelization Codes - OVSF Scrambling Codes

Utilisation

Longueur

UL : séparation des canaux provenant d'un même terminal

DL : séparation des connexions des différents usagers d'une même cellule

Nombre de codes égaux au SF

UL : 4 à 256 chips DL : 512 chips

OVSF

UL : 10 ms = 38400 chips
DL : 10 ms = 38400 chips

UL : plusieurs millions DL : 512

UL : séparation des terminaux DL : séparation des cellules

Code de Gold

Tableau 2 : Fonctionnalités et caractéristiques des codes d'étalement utilisé en UMTS Le WCDMA, supporte la variabilité du débit et ceci en variant la période du code d'étalement.

B

La largeur de bande B_c est toujours constante et le rapport G = [1] est le facteur d'étalement.

C

B S

B

Le rapport PG C

= [2] est le gain de traitement (Processing Gain), R est la bande du signal

R

utilisateur avant codage correcteur d'erreur.

Le principe d'étalement de spectre utilisé en UMTS est appelé le DSSS (Direct Sequence Spreading Spectrum). Les valeurs du gain de traitement et du facteur d'étalement sont différentes. Cette différence vient du fait que l'étalement de spectre est appliqué non pas sur les bits utiles d'information, mais sur les symboles qui ont un débit. Le Spreading Factor, ou encore gain de traitement, est le rapport de la bande après étalement sur la bande avant étalement.

L'étalement de spectre se fait en deux étapes. La première, dite de Channelization ou de Spreading, transforme chaque symbole de données en un certain nombre de chips. La seconde, dite de Scrambling, s'applique aux chips. Ces deux étapes sont nécessaires :

· Pour séparer les différentes applications issues d'une même source, utilisation des séquences de Hadamard ;

· Pour séparer différentes stations de bases :

o En mode FDD : utilisation des séquences de Gold, de période 10 ms, à 3,84 Mchips/s ; o En mode TDD : utilisation de codes de longueur 16 ;

· Pour séparer différents mobiles :

o En mode FDD : utilisation de séquence de Gold longues, de période 10 ms, ou de séquences courtes, de période 256 chips ;

o En mode TDD : utilisation de codes de période de 16 chips et de midambules de différentes longueur suivant l'environnement.

PARAMETRES Paramètres W-CDMA		W-CDMA	Méthode d'accès multiple
DS-CDMA		Méthode de duplexage
FDD / TDD		Synchronisation de la station de base
Opération asynchrone		Débit chip
3,84 Mchips/s		Longueur de la trame
10 ms		Nombre de slots/trame
15 Time Slots		Multiplexage de service
Plusieurs services avec différentes qualités d'exigences de service multiplexés sur une seule connexion		Concept multi-débit
Spreading factor variable et multi-code		Detection
Usage cohérent de symbole pilote ou pilote commun		Détection multi-usagers, petites antennes
Supporté par le standard, elle est optionnelle dans l'implémentation

Tableau 3 : Les caractéristiques W-CDMA

Grâce aux propriétés de la technique WCDMA présentées, cette norme possède les avantages suivants :

· Rejet d'interférence : le signal utile est désétaler et les interférences restent faibles,

· Capacité d'accès multiple : tous les utilisateurs utilisent simultanément toute la bande de fréquence grâce aux codes de faibles corrélations,

· Protection contre les trajets multiples : en WCDMA les trajets multiples sont combinés d'une façon constructive,

· Faible probabilité d'interception : le signal utilisateur possède une faible puissance dans l'interface air (grâce à l'étalement).

· Meilleure efficacité spectrale : réutilisation totale des fréquences dans les cellules,

· Confidentialité : on ne peut décoder le signal de l'utilisateur que si on connaît son code,

Le système W-CDMA apporte les avantages d'une plus grande bande passante disponible pour l'usager, mais aussi l'avantage d'une plus grande souplesse dans l'allocation des ressources nécessaires et dans le déploiement du réseau.

TECHNIQUE RADIO Modes d'accès multiple	UTRA/FDD DS-CDMA		UTRA/TDD DS-CDMA	Mode de duplexage
FDD	TDD		Débit chip
3,84 Mchps/s	3,84 Mcps (1,28 Mcps optionnel)		Facteur d'étalement (Spreading Factor)
Entre 4 et 512 (VD)	1 ou 16 (VD)
	1, 2, 4, 8 ou 16 (VM)		Séparation nominale entre porteuse
5000 kHz	5000 kHz (1600 kHz optionnel)		Périodicité du contrôle de puissance
1500 Hz (VM et VD)	100 Hz ou 200 Hz en boucle ouverte (VM)
			Bande de fréquence
Une bande appariée de 0-60 MHz UL : 1920-1980, DL : 2110-2170	Deux bandes de 20 et de 15 MHz non appariées UL : 1900-1920, DL : 2010-2025		Durée de la trame
10ms	Durée d'un slot
10/15 0,667 ms	10/15 0,667 ms		Débit max. pour un code
384 kbps	144 kbps		Handover (HO)
Soft Handover	Hard Handover		Synchronisation entre station de base
Asynchrone Synchrone (optionnelle)	Synchrone		Type de modulation RF
QPSK	Espacement entre les porteuses
4,4 à 5,2 MHz

Tableau 4 : Principales caractéristiques entre l'UTRA/FDD et l'UTRA/TDD

I.3.1.4. L E S C A R A C T E R I S T I Q U E S D U CANAL D E PROPAGATION Le canal de propagation est la bête noire de tout système de radiocommunication, parce qu'il engendre des dégradations sur le signal transmis. Afin de choisir les techniques de traitement du signal appropriées et qui seront mises en oeuvre dans la chaine d'émission et de réception (type de codage canal, entrelacement, vocodeur etc.) et au niveau du réseau (contrôle de puissance lent ou rapide, diversité de transmission, antennes adaptatives, transmission discontinue, etc.). On peut classer les différents modèles de propagation en deux catégories : « évanouissement à long terme » et « évanouissement à court terme ».

> Evanouissement à long terme : se manifestent lorsque la distance qui sépare l'émetteur du récepteur est importante (de quelques dizaines à quelques milliers de mètres).

> Evanouissement à court terme : sont caractérisés par des variations rapides de la puissance du signal dans les intervalles de temps assez courts. Ce type d'évanouissement trouve ses origines dans les réflexions du signal transmis sur les différents obstacles et dans la vitesse relative entre le mobile et la station de base.

A la réception, plusieurs versions du signal (dit des trajets multiples) arrivent à des intervalles de temps différents. L'angle d'arrivée, l'amplitude et la phase de chacun des trajets varient d'une manière aléatoire. Et lorsque les trajets s'additionnent (de façon vectorielle), une certaine forme d'interférence est créée qui peut être constructive (ce qui augmenterait la puissance du signal résultant), ou destructive (ce qui arrive la plupart du temps). Les évanouissements à court terme sont parfois appelés « évanouissement de Rayleigh ».

I . 3 . 1 . 5 . T E C H N I Q U E S U T I L I S E E S E N C D M A POUR PALLIER

L E S DEGRADATIONS D U SIGNAL

L'objectif des techniques de traitement du signal, dites de « diversité », est de pallier les distorsions dues aux évanouissements qui peuvent dégrader tant l'information temporelle que spectrale du signal. Dans un système de radiocommunications, on parle de diversité lorsque l'on reçoit plusieurs copies indépendantes du signal d'information.

· L E C O N T R O L E D E PUISSANCE E N C D M A

Le contrôle de puissance est le point faible de tout système cellulaire fondé sur le CDMA. Il a un rôle essentiel dans les performances du réseau en termes de couverture, de capacité et qualité de service. Sans lui, un seul terminal mobile émettant à une puissance trop élevé pourrait empêcher tous les autres terminaux mobiles de la cellule de communiquer, puisque tous les utilisateurs émettent dans la même bande de fréquence. Chaque utilisateur peut être une source d'interférence pour les autres.

Figure 5 : Les différents types de contrôle de puissance

En UMTS deux boucles de contrôle de puissance sont mises en oeuvre :

Le contrôle de puissance en boucle ouverte (open-loop-power control) : qui permet de déterminer le niveau de puissance du signal à transmettre avant de rentrer en communication avec la station de base. Il permet de compenser des évanouissements à long terme et, en particulier, les évanouissements dus au phénomène de Shadowing.

Le contrôle de puissance en boucle fermée (closed-loop-power control) : qui a lieu dans les deux sens au cours d'une communication et qui comprend une boucle interne et une boucle externe. Il est utilisé dans le but de compenser les évanouissements rapides qui suivent en général une loi de Rayleigh. Il est appelé « à boucle fermée » puisque, à la différence du contrôle de puissance en boucle ouverte, le récepteur concerné calcule des commandes de contrôle et les envoie à la source émettrice pour que celle-ci règle sa puissance d'émission. Le besoin d'un contrôle de puissance rapide dans un système d'accès radio fondé sur le CDMA est de :

· Réduire l'interférence due à l'effet « proche-lointain » ;

· Contrecarrer les effets des évanouissements rapides (Fast Fading) ;

· Maintenir en réception une valeur de BER/BLER cible pour un service donnée.

~ Contrôle de puissance en boucle fermée interne entre le Node B et le mobile (inner-loop)

cette procédure est activée dès que le mobile établi un lien de communication avec le Node B, il contrôle la puissance d'émission du mobile tous les slots, soit avec une fréquence de 1500 Hz pour lutter contre les effets des évanouissements. Elle s'applique dans les deux sens.

Le Node B contrôle la puissance d'émission du mobile et le mobile contrôle la puissance

d'émission du Node B. Le principe consiste à :

· Mesurer en permanence sur un signal reçu le rapport signal sur interférence C/I (SIR) qui caractérise la qualité de la communication ;

· Comparer à un seuil de référence sur le rapport signal sur interférence cible C/I (SIR cible) ;

· Envoyer les commandes de contrôle de puissance à l'émetteur pour qu'il ajuste sa puissance d'émission ;

· Compense les évanouissements rapides (Fast fading) et pallie le problème proche lointain dans la voie montante ;

· Réduit l'interférence des cellules voisines dans la voie descendante.

Le réglage du contrôle de puissance au niveau du Noeud B a lieu par pas de 0,5 dB (optionnel) ou par pas de 1 dB (obligatoire). Le Noeud B utilise la valeur _SIRest pour générer des commandes TPC (Transmit Power Control) comme suit.

Si SIRest > SIRcible, la valeur de la commande TPC est « 0 », que l'UE doit interpréter comme un ordre pour diminuer sa puissance d'émission.

Si SIRest < SIRcible, la valeur de la commande TPC est « 1 », que l'UE doit interpréter comme une indication pour augmenter sa puissance d'émission

Transmission des commandes TPC dans le DPCCH de la voie descendante

Transmission de bits pilotes dans le DPCCH de la voie montante servant au calcul de SIRest

Si SIRest > SIRcible ? TPC = 0 (diminue)

Si SIRest < SIRcible ? TPC = 1 (augmente)

Figure 5.1 : Contrôle de puissance en boucle interne dans la voie montante

descendante pour éliminer l'effet proche-lointain, il est nécessaire de diminuer l'interférence vers les cellules voisines et pour pallier l'interférence provenant de ces dernières.

USIM

Equipement Mobile (ME)

Equipement Terminal

Terminaison Mobile

I . 4 . L ' A R C H I T E C T U R E E T L A STRUCTURE DES
R E S E A U X U M T S

Un réseau UMTS est basé sur une architecture modulaire et flexible. Cette architecture n'est associée ni à une technique d'accès radio particulier, ni à un ensemble prédéfini de services, ce qui assure sa compatibilité avec d'autres réseaux mobiles et garantit son évolution (l'architecture peut être adaptée en fonction des besoins des opérateurs de télécommunications). L'architecture générale d'un réseau UMTS est composée de trois domaines:

· L'équipement usager : UE (User Equipment) ;

· Le réseau d'accès universel : UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network) ;

· Le réseau coeur : CN (Core Network).

Ces trois domaines (UE, UTRAN et celui du Core Network), réalisent des opérations spécifiques et sont séparer par des points de référence Uu et Iu qui jouent le rôle d'interface, c'est-à-dire une limite commune à deux systèmes permettant des échanges entre ceux-ci.

Figure 7 : Architecture détaillée du réseau UMTS

Ces trois domaines (UE, UTRAN et celui du Core Network), réalisent des opérations spécifiques et sont séparer par des points de référence Uu et Iu qui jouent le rôle d'interface, c'est-à-dire une limite commune à deux systèmes permettant des échanges entre ceux-ci.

I . 4 . 1 . D O M A I N E D E L ' E Q U I P E M E N T U S A G E R ( U E )

Le terme « équipement usager » est utilisé pour désigner la station mobile dans un réseau UMTS. Il comprend l'ensemble des équipements terminaux aussi variés soient-ils. Permet à l'abonné d'accéder à l'infrastructure et donc à ses services par le biais de l'interface radio « Uu ».

Figure 7.1 : L'équipement usager (UE)

Le mobile effectue des fonctions de différents niveaux vis-à-vis d'interlocuteurs différents répartis dans le réseau.

Vis-à-vis de la BTS

· Etalement/désétalement)

· Modulation/démodulation

· Mesures radio (signal à bruit, puissance, etc.)

· Codage et entrelacement (décodage et désentrelacement)

· Application des ordres de contrôle de puissance d'émission

Vis-à-vis du RNC

· Cryptage/décryptage

· Répétition RLC/MAC et Gestion de la connexion RRC

· Commande du Handover, sélection et resélection de cellule

Vis-à-vis du coeur de réseau

· Traitement des requêtes

· Gestion des sessions (activation, désactivation des contextes PDP)

· Gestion de la mobilité (Location Update, authentification, Attach/Detach) Le domaine de l'équipement usager est composé, du point de vue fonctionnel, de deux parties : celui de l'équipement mobile (ME pour Mobile Equipement) et celui du module d'identité des services de l'abonné ou USIM (Universal Subscriber Identity Module). Le point de référence qui délimite les fonctions de l'équipement mobile et de l'USIM est nommé « Cu ».

I . 4 . 1 . 1 . L ' E Q U I P E M E N T MOBILE ( M E )

L'équipement mobile est la partie fonctionnelle de l'User Equipement (UE), il est chargé de la transmission radio et des procédures associées. Il se subdivise en deux sous parties :

· Celui de l'équipement terminal (TE pour Terminal Mobile) est la partie où les données d'information sont générées en émission ou traitées en réception (permet l'accès à l'internet),

communique avec la terminaison mobile par l'intermédiaire d'un adaptateur, c'est la partie de l'UE où réside l'application (codeur/décodeur vidéo, protocole WAP/IP, etc.) ;

· Celui de la terminaison mobile (MT) qui assure de manière fiable la transmission d'information vers le réseau d'accès à travers l'interface radio et applique les fonctions (de modulation, de correction d'erreur, d'étalement de spectre, etc.).

I . 4 . 1 . 2 . UNIVERSAL SUBSCRIBER IDENTITY MODULE

L'USIM est une application qui gère les procédures d'authentification, de chiffrement et d'intégrité ainsi que les services auxquels l'abonné a souscrit. L'USIM réside dans une carte à puce appelée UICC (UMTS Integrated Circuit Card).

Elle peut être utilisée sur un terminal UMTS indépendamment du fabricant et en général de l'opérateur réseau, la carte associe un abonné à un ou plusieurs fournisseurs de services et pas nécessairement à l'opérateur du réseau courant.

Figure 7.2 : Exemple d'une carte UICC

Les informations contenues dans l'USIM sont :

· Identification de l'UICC et la langue ou les langues à utiliser ;

· Le répertoire des applications, l'IMSI et le MSISDN ;

· Les codes pour des appels d'urgence et les clés de chiffrement et d'intégrité ;

· Les messages courts et les paramètres associés ;

· La liste des réseaux (PLMN) auxquels le mobile peut se connecter pour accéder à ses services ainsi que ceux qui sont interdits, des services accessibles et le nom de leurs fournisseurs ;

· la liste de porteuses utilisée pour la sélection/resélection d'une cellule ;

· Les identités temporaires de l'usager (TMSI et P-TMSI) et les identités des zones de localisation courante de l'UE (LAI et RAI)

La carte UICC est une carte à puce dotée d'une caractéristique électromagnétique standardisée et peut contenir une application USIM et SIM, ce qui va permettre son utilisation aussi bien dans un réseau UMTS que GSM.

I . 4 . 2 . D O M A I N E D E L ' I N F R A S T R U C T U R E

Le domaine de l'infrastructure comprend lui-même deux domaines : celui du réseau d'accès (UTRAN) et celui du réseau coeur (Core Network). Ce partage des tâches distingue les fonctions propres à l'accès, c'est-à-dire les fonctions permettant d'acheminer les informations (trafic de données et trafic de signalisation) depuis l'utilisateur jusqu'au réseau coeur, et celles qui concernent la gestion des appels, de l'itinérance, de l'authentification de l'abonné, la gestion des services qu'il a souscrit, etc.

Domaine du réseau d'accès (UTRAN)

Domaine
du réseau
de service

Domaine
du réseau
nominal

Uu Iu

L'équipement
Usager (UE)

Equipement
Mobile

USIM

Domaine
du réseau
de transit

Iu Domaine du
réseau coeur
(CN)

Domaine de l'infrastructure

Figure 7.3 : Vue d'ensemble de l'architecture d'un réseau UMTS

I . 4 . 2 . 1 . D O M A I N E D U R E S E A U D ' A C C E S RADIO ( U T R A N )

Il gère les ressources radio, l'établissement, la maintenance et la libération des canaux radio entre le terminal et le réseau coeur. Il permet à l'utilisateur mobile de communiquer avec le réseau coeur. L'UTRAN fournit à l'équipement usager les ressources radio et les mécanismes nécessaires pour accéder au réseau coeur et permet l'échange d'informations (trafic de données et trafic de signalisation) entre le terminal mobile et le réseau coeur. C'est l'UTRAN qui contrôle les fonctions liées à l'accès au réseau et qui alloue ou retire les radios bearers nécessaires au transport de données usager sur l'interface radio.

L'UTRAN est composé d'un ensemble de sous-systèmes du réseau radio nommé RNS (Radio Network Sub-system) responsables de la gestion des ressources radio dans les cellules. Un RNS est constitué d'un contrôleur du réseau radio (Radio Network Controller : RNC) qui commande un ou plusieurs Nodes B (stations de base) et qui est responsable de la gestion des ressources radio dans les cellules qu'il contrôle.

L'UTRAN assure les fonctions liées à :

· L'accès au réseau (contrôle de la congestion du réseau et allocation des ressources radio) ;

· La sécurité et la mobilité (confidentialité, intégrité, Handover et paging) ;

· La gestion des ressources radio (codage et décodage du canal);

· La synchronisation entre le Node B et le RNC et entre le RNC et le réseau coeur.

Figure 7.4 : Architecture de l'UTRAN

I . 4 . 2 . 1 . 1 . C L A S S I F I C A T I O N DES T E R M I N A U X U M T S E N

F O N C T I O N D E L E U R C A P A C I T E RADIO

Les terminaux UMTS sont aussi différencié par leur capacité à transmettre et à recevoir de l'information (des données usager et de la signalisation) à travers l'interface radio. C'est au moment de rentrer en contact avec le réseau pour la première fois, que l'UE signale ses capacités radio par des messages RRC, ce qui permettra à l'UTRAN de lui allouer par la suite les ressources radio les plus appropriées.

Le débit donné pour chaque classe est indicatif, cette classification donne une très bonne idée de la capacité de l'UE à supporter tel ou tel service. Les terminaux UMTS actuellement sur le marché sont typiquement « classe 384 Kbits/s » aussi bien dans la voie descendante que montante.

Voie descendante	Classe 32kbps	Classe 64kbps	Classe 128kbps	Classe 384kbps	Classe 768kbps		Classe 2048kbps	Voie montante
Classe 32kbps	Classe 64kbps	Classe 128kbps	Classe 384kbps	Classe 768kbps	/

Tableau 5 : Capacité UE signalées à l'UTRAN lors de l'établissement d'une connexion RRC

Figure 8 : Les terminaux bimodes UMTS/GSM

I . 4 . 2 . 1 . 2 . L E S INTERFACES RADIOS

L'UTRAN est composé de 4 interfaces radio qui permettent de faire dialoguer entre eux des équipements fournis par des constructeurs différents :

· Interface Uu

· Interface Iu

· Interface Iub

· Interface Iur

Ces trois dernières interfaces utilisent la technologie ATM et sont normalisées. Permettant par conséquent de faire dialoguer entre eux des équipements fournis par des constructeurs différents. Ceci offre aux opérateurs des degrés de liberté supplémentaires dans le choix de leurs fournisseurs d'équipements de réseaux.

Figure 9 : Les Interfaces du RAN

Interfaces Localisation Description Equivalent GSM								Uu
UE-UTRAN		Interface radio qui permet au mobile de communiquer avec l'UTRAN. La technologie UTRA est utilisée par cette interface dont le principe repose sur le CDMA large bande		Um			Iu
UTRAN- Réseau Coeur			Interface Iu-CS. Elle permet au RNC de communiquer avec le MSC/VLR (service en mode circuit)		A
					Gb	Iur
RNC-RNC			Elle permet à deux RNC de communiquer. Cette interface est nécessaire en CDMA pour effectuer, entre autres, les procédures de macro diversité (Soft-Handover)		Pas d'équivalent	Iub
Noeud B-RNC			C'est par cette interface que communiquent le Node B et le RNC		A_bis

Tableau 6 : Description des interfaces de l'UTRAN et leur équivalence fonctionnelle avec les
interfaces du BSS GSM

I . 4 . 2 . 1 . 3 . S O U S - S Y S T E M E D U R E S E A U RADIO ( R N S )

L'UTRAN est composé d'un ensemble de sous-système du réseau radio nommés RNS. L'équivalent fonctionnel du RNS en GSM est le sous-système radio BSS (Base station Sub-system). Un RNS est constitué d'un contrôleur du réseau radio (RNC pour Radio Network Controller) et d'un ou plusieurs noeuds B (Station de base) qu'il contrôle via l'interface Iub.

· L E C O N T R O L E U R D U R E S E A U RADIO ( R N C )

Le RNC équivaut au contrôleur de station de base utilisé en GSM (BSC). Il est directement relié à un Node B (CRNC : Controlling RNC). Il est responsable du contrôle de charge et du contrôle de la congestion des cellules correspondant à ces Nodes B. Il loge des fonctionnalités de niveau 2 et 3 du modèle OSI. Parmi ses rôles principaux, on peut citer :

· Contrôle de puissance et Handover (changement du canal physique lorsqu'on se déplace) ;

· Contrôle d'admission des mobiles au réseau et la gestion de la charge

· Allocation des codes CDMA et la congestion des différents Node B ;

· Sequencement de la transmission de données en mode paquet ;

· La combinaison/distribution des signaux provenant ou allant vers différents Nodes B dans une situation de macro diversité ;

· Contrôle et gère les ressources pour définir les procédures de communication entre mobiles (par l'intermédiaire des Nodes B) et le réseau.

Selon son rôle fonctionnel, le RNC est dénommé CRNC, SRNC ou DRNC, ces trois rôles ont été introduits afin de gérer les handovers inter-RNC. Un même équipement RNC est capable de tenir ces trois rôles.

· NODE B ( N OE U D D ' A C C E S U T R A N )

Le terme noeud B (Node B) représente le noeud d'accès à l'UTRAN, c'est une passerelle de communication entre l'UE et le RNC ou un ensemble de station de base (BS) et de contrôleurs de site qui sont chargés en outre de gérer la macro diversité. Chaque cellule est gérée par un seul Node B, cependant si l'on utilise dans le Node B des antennes sectorielles, plus d'une cellule ou secteur peuvent être desservis par un même Node B apte à supporter la technologie UTRA/FDD ou UTRA/TDD. Il peut cohabiter avec une station de base GSM pour minimiser les coûts d'infrastructure. Il assure les fonctions suivantes :

· Gestion de la couche physique (entrelacement, égalisation, codage et décodage canal pour la correction d'erreurs, de l'adaptation du débit et de la modulation QPSK, contrôle de puissance)

· Assure la transmission et la réception radio entre l'UTRAN et un ou plusieurs équipements usagers qui se trouvent dans la cellule ou les secteurs qu'il couvre.

· Combinaison des signaux issus de plusieurs secteurs d'un même Node B

.

Figure 10 : Equipements Node B et RNC pour NOKIA

I . 4 . 2 . 2 . D O M A I N E D U R E S E A U C OE U R O U CORE NETWORK

Le réseau coeur (CN) permet à l'usager de communiquer à l'intérieur d'un même réseau de téléphonie mobile et assure l'interconnexion de ce dernier avec des réseaux internes ou externes, fixes ou mobiles, numériques ou analogiques et alloue les ressources radio et regroupe l'ensemble des équipements assurant les fonctions tels que :

· Gestion des appels (établissement, fin, modification) ;

· Facturation et la gestion de l'itinérance (Roaming 3G-2G) ;

· Gestion des services souscrits par un abonné ;

· Contrôle de sécurité (authentification, intégrité, etc.) ;

· Gestion des interfaces avec les réseaux externes (communication).

I . 4 . 2 . 2 . 1 . C A R A C T E R I S T I Q U E S D U R E S E A U C OE U R ( C N )

Les spécifications techniques du système UMTS recommandent que le réseau coeur supporte les fonctionnalités suivantes :

· Débit de transmission de données d'au moins 64 kbps par utilisateur en mode circuit et de 2 Mbps en mode paquet ;

· Possibilité de modifier la QoS des services support au cours de la communication ;

· Possibilité d'interconnexion avec un réseau téléphonique commuté public (RTC), un réseau numérique à intégration de service (RNIS), un réseau GSM, un réseau X.25...;

· Possibilité pour un terminal bi mode supportant les caractéristiques radios du GSM et de
l'UMTS d'être itinérant entre ces deux réseaux sans interruption de la communication.

I . 4 . 2 . 2 . 2 . D O M A I N E S A COMMUTATION D E CIRCUITS E T A

COMMUTATION D E P A Q U E T S

Le réseau coeur de l'UMTS est le regroupement fonctionnel de deux sous-réseaux ou « domaines » on a le domaine CS pour (Circuit-Switched) et le domaine PS pour (Packet Switched), assurant respectivement les services à commutation de circuits et à commutation de paquets.

Le domaine à commutation de paquets (PS) : qui assure la connexion aux réseaux utilisant le protocole IP (Intranet, WAP) et aux réseaux X.25. Il est plus approprié à la transmission de données. Il permet de gérer les services non temps réels (navigation sur l'Internet, de la gestion de jeux en réseaux et des e-mails). Ces applications sont moins sensibles au temps de transfert, le débit du domaine paquet est sept fois plus rapide que le mode circuit, environ 2Mbits/s.

Le domaine à commutation de circuits (CS) : qui est mieux adapté pour la transmission de
la voix, la transmission de messages courts, fax et pour les services de type temps
réel dédiés aux conversations téléphoniques (visiophonie, jeux vidéo, streaming). Ces

applications nécessitent un temps de transfert rapide, le débit du mode circuit est de 384kbps.

MSC/VLR

SGSN

EIR

HLR

GMSC

GGSN

AuC

Figure 11 : Architecture possible d'un réseau UMTS

I . 5 . L E S SERVICES U M T S

Les mobiles UMTS ne sont plus de simples téléphones, mais des terminaux multimédias capables d'offrir simultanément des services de transmission de données, d'audio et de vidéo. C'est par les services qu'il apportera que l'UMTS se différenciera du GSM et de ses formes plus évoluées. En UMTS les débits de transmission sont plus élevée, et il est possible d'établir et de maintenir plusieurs connections simultanément (circuit et paquet) avec la possibilité de négocier le type de trafic et ses caractéristiques de manière dynamique, ce qui est apprécié pour offrir des services multimédias.

Classe Qualité de Service Tolérance à Délai Exemples d'application Débit (QoS) des erreurs						Classe première « Conversationnel »
<< 1s		Visiophonie	32-384 kbps	Oui
			<1 kbps	Non	Classe affaire « Streaming »
< 10s		Audio haute	32-128 kbps	Oui
			Non garanti	Non	Classe économique « Interactif »
1s		Commerce électronique	Non garanti	Non
			Non garanti	Non	Classe Cargo en arrière-plan « Background »
>10s		Fax	Non garanti	Oui
			Non garanti	Non

Tableau 7 : Classification des services suivant la QoS et quelques exemples d'applications

L'UMTS donne la possibilité à tout opérateur de télécommunications comme à tout acteur extérieur à ce secteur, de créer ses propres services et applications, comme à condition d'utiliser certains outils normalisés. L'objectif ultime est de banaliser les terminaux et les services de telle manière que l'abonné, muni d'une carte à puce, puisse accéder aux services auxquels il a souscrit, indépendamment de l'endroit où il se trouve, le terminal qu'il utilise et le réseau qui le dessert.

I . 5 . 1 . Q U A L I T E D E SERVICES ( Q O S ) E N U M T S

L'IUT définit la QoS comme l'effet global produit par la qualité de fonctionnement d'un service qui détermine le degré de satisfaction de l'usager du service. La QoS doit considérer deux aspects importants qui sont la capacité d'un réseau à fournir le service avec un niveau bien déterminé, et comment satisfaire l'utilisateur final avec ce service, en terme d'usage, d'accessibilité, de continuité et de son intégrité. La qualité de service offerte par un service support UMTS ou paquet est quantifiée en fonction d'un nombre limité de paramètres :

· Les variations du délai et le débit maximum (en kbps) ;

· Le taux d'erreur des SDU reçus et la taille maximale des SDU (en octets) ;

· La livraison ordonnée ou non des SDU et le débit que l'on peut garantir (en kbps) ;

· Le taux d'erreur binaire résiduel dans les SDU délivrées ;

· Le délai dans le transfert d'une SDU d'un point à une autre (en ms) ;

· La priorité d'allocation et de préemption d'un support par rapport à un autre ;

· Le délai maximum toléré pour le transfert de toutes les SDU d'un point à un autre (en ms). Les paramètres de qualité vont également permettre de déterminer si le service support doit utiliser le mode transparent (débit et un délai constant) ou non transparent (taux d'erreur plus faible) pour la transmission de données en mode circuit. Si les paramètres de QoS ne peuvent être garantis par un réseau, on dit qu'il offre un service au mieux (best effort).

I .5.2. L E S P R O T O C O L E S RADIO

Les différences les plus nettes entre le système UMTS et les systèmes de deuxième génération tels que le GSM se situent dans les protocoles de communication qui régissent l'interface d'accès. Ces protocoles sont souvent référenciés par le terme générique d' « Access stratum».

I . 5 . 2 . 1 . T Y P O L O G I E S E T DESCRIPTION DES C A N A U X

Le standard 3GPP a normalisé 3 types de canaux en UMTS contrairement au GSM où l'on ne trouve que des canaux logiques et physiques. On a les canaux suivants :

· Les canaux logiques : sont les points d'accès aux services de la couche MAC ;

· Les canaux physiques : sont les ressources utilisées sur l'interface radio pour la transmission des informations ;

· Les canaux de transport : sont les points d'accès aux services de la couche physique.

I . 5 . 2 . 1 . 1 . L E S C A N A U X L O G I Q U E S

Un canal logique est défini par le type d'information transportée par les protocoles radio de l'UTRAN. On peut distinguer deux classes de canaux logiques : les canaux logiques de contrôle et les canaux logiques de trafic.

Les canaux logiques de contrôle : sont utilisés pour le transfert des informations dans le plan de contrôle (signalisation). Il existe quatre types de canaux logiques de contrôle.

Les canaux logiques de trafic : sont utilisés pour le transfert des informations dans le plan usager. Deux types de canaux logiques de trafic sont spécifiés.

Canal radio Broadcast Control Channel (BCCH)	Fonctions Diffuse l'information relevant de la cellule ou des cellules voisines au UE		Liens DL	Paging Control Channel (PCCH)
Associé avec le PICH et utiliser pour pager les messages et les informations de notification	DL		Dedicated Control Channel (DCCH)
Utilisé pour transporter les informations de contrôle dédiées dans les deux sens	UL/DL		Common Control Channel (CCCH)
Utilisé pour le transport des informations de contrôle	UL/DL		Dedicated Traffic Control Channel (DTCCH)
Utilisé pour transporter les données utilisateur ou le trafic	UL/DL		Common Traffic Control Channel (CTCCH)
Utilisé pour transférer les informations dédiées de l'utilisateur à un groupe de UEs	DL

Tableau 8 : Les canaux logiques de contrôle et de trafics

I . 5 . 2 . 1 . 2 . L E S C A N A U X PHYSIQUES

Sur l'interface radio UTRA/FDD, un canal physique est défini par une fréquence porteuse, un code de canalisation (Channelization code), un code d'embrouillage (Scrambling code), une durée dans le temps (avec un instant de temps de début et de fin qui dépend du type de canal) et une phase relative pour la voie montante. Les métriques suivantes sont également référencées pour définir la durée des canaux physiques : un slot est un intervalle de temps de longueur fixe et égale à 2560 chips (=0,667ms), le nombre de bits par slot est variable et une trame radio est une durée où l'on traite de l'information qui s'étend sur quinze intervalles de temps ou slots, soit 38 400 chips (10ms).

Les canaux physiques sur la voie montante : PRACH, PCPCH, DPDCH et DPCH.

Les canaux physiques sur la voie descendante : certains canaux physiques sur la voie descendante supportent les canaux de transport décrit précédemment, d'autres ne transportent que des informations de signalisations internes de la couche physique, nous

distinguons : DPCH, SCCPCH, PICH, PDSCH, AICH, PCCPCH, CPICH et SCH.

Canal radio Primary Common Control Physical Channel (PCCPCH)	Fonctions Diffuse d'une façon continue les identifications du système et les informations de contrôle d'accès		Liens DL	Secondary Common Control Physical Channel (SCCPCH)
Transporte le FACH et le PACH	DL		Physical Random Access Channel (PRACH)
Permet au UE de transmettre les bursts d'accès aléatoire pour l'accès au réseau	UL		Dedicated Physical Data Channel (DPDCH)
Utilisé pour le transfert des données utilisateur	UL/DL		Dedicated Physical Control Channel (DPCCH)
Transporte les informations de contrôle vers et de l'UE	UL/DL		Physical Downlink Shared Channel (PDSCH)
Partage le contrôle d'information pour les UEs	DL		Physical Common Packet channel (PCPCH)
Canal spécifique pour le transport des parquets de données	DL		Synchronisation Channel (SCH)
Utilisé pour permettre la synchronisation des UEs avec le réseau	DL		Common Pilot Channel (CPICH)
Transmet par chaque Node B et par la suite le UE pourra estimer le temps de la démodulation du signal	DL		Acquisition Indicator Channel (AICH)
Utilisé pour informer le UE sur le DCH et peut être utilisé pour communiquer avec le Node B	DL		Paging Indication Channel (PICH)
Fournit les informations pour le UE pour opérer son mode sleep afin de conserver la batterie pendant l'écoute du canal PCH	DL		CPCH Status Indication Channel (CSICH)
Transporte l'état du CPCH et fonctionne dans un mode similaire du canal PICH	DL		Collision Detection/Channel Assignment Indication Channel (CD/CA-CH)
Indique si le canal d'assignation est actif ou non pour le UE	DL

Tableau 9 : Les canaux physiques sur la voie montante et descendante

I . 5 . 2 . 1 . 3 . L E S C A N A U X D E TRANSPORT

Un canal de transport est un service offert par la couche physique à la couche MAC pour le transfert d'informations. Les canaux de transport peuvent être classés en trois catégories : les canaux communs, les canaux partagés et les canaux dédiés.

Les canaux de transport communs : est un canal point à multipoint ou point unidirectionnel utilisé pour le transfert d'information d'un ou de plusieurs équipements usagers (UE) ;

Les canaux de transport partagés : est un canal utilisé pour le transport des données de contrôle ou de trafic uniquement en voie descendante et partagés dynamiquement par différents utilisateurs ;

Les canaux de transport dédiés : est un canal point à point dédié à un seul UE et qui transportent des données de contrôle ou de trafic. Ce type de canal existe dans les deux sens de la liaison.

Canal radio Dedicated Transport Channel (DCH)	Fonctions Utilisé pour le transfert des données à un UE particulier et chaque UE à son propre DCH dans chaque direction		Liens UL/DL	Broadcast Channel (BCH)
Diffuse l'information aux UEs dans la cellule pour qu'ils puissent identifier le réseau et la cellule	DL		Forward Access Channel (FACH)
Transporte les données ou les informations aux UEs qui sont registrés dans le système. Il est possible d'avoir plus qu'un FACH par cellule	DL		Paging Channel (PCH)
Transporte les messages qui alertent le UE des appels entrants, SMS et les sessions de données	DL		Random Access Channel (RACH)
Transporte les demandes de services des UEs voulant accéder au système	UL		Uplink Common Packet channel (CPCH)
Fournit une capacité additionnel au-delà de celle de RACH et utiliser aussi pour le contrôle de puissance rapide	UL		Downlink shared Channel (DSCH)
Partagé par les utilisateurs	DL

Tableau 10 : Les canaux de transport dédiés, partages et communs

Figure 12 : Correspondance entre les différents types de canaux

I . 6 . G E S T I O N DES A P P E L S E T D E L A M O B I L I T E

La mobilité dans les réseaux cellulaires de type UMTS impliquent 2 mécanismes :

· La gestion de la localisation de l'UE : est le mécanisme permettant de conserver la localisation de l'UE indépendamment de ses connexions actives ;

· La gestion de handover : est le mécanisme de transfert de connexion active d'un UE d'un canal radio vers un autre.

Cette mobilité est plus complexe pour les raisons suivantes :

· La position géographique du terminal de l'abonné varie au cours du temps ;

· Il est nécessaire d'intégrer au réseau de communication cellulaire des fonctions de gestion de la mobilité pour assurer une continuité du service ;

· Il est important de gérer la mobilité des usagers d'une manière efficace tant au point de vue de :

o L'Usager : les perturbations induites sur le service fournit à l'usager doivent être aussi faible que possible ;

o Réseau : les surcroits de charge induit par les fonctions de mobilité ne doit pas perturber le fonctionnement du réseau.

I . 6 . 1 . P A R T A G E D E L A G E S T I O N DES ZONES D E LOCALISATION
E N T R E L E R E S E A U C OE U R E T L ' U T R A N

En UMTS la mobilité au niveau cellule est à la charge de l'UTRAN et non pas à la charge du SGSN. De plus, l'UMTS introduit la notion d'URA (UTRAN Registration Area) dont la gestion est aussi à la charge de l'UTRAN. Il n'existe pas de relation directe entre URA et les zones de localisation RA et LA.

Cellule Non Non Oui Non Oui

URA - Non - Non Oui

RA - Non Oui Oui Non

LA Oui Oui Non Non Non

MSC/VLR (circuit) SGSN (paquet) UTRAN

(circuit/paquet)

Zone de
localisation

GSM UMTS GPRS UMTS UMTS

Tableau 11 : Comparatif des zones de localisation en GSM/GPRS/EDGE et UMTS en
fonction des éléments du réseau qui les gèrent

I . 6 . 1 . 1 . L E S ZONES D E LOCALISATION

Deux types de zones de localisation sont gérés par le réseau coeur :

Les zones de localisation appelées LA (Location Area) définie pour le domaine CS ; une LA consiste en un ensemble de cellules sous le contrôle d'un RNC et gérées par un même et unique 3G-MSC/VLR ;

Les zones de localisation appelées RA (Routing Area) définie pour le domaine PS ; une RA peut être vue comme un sous-ensemble de cellules dans une LA sous le contrôle d'un RNC et gérées par un même et unique 3G-SGSN,

Le code identificateur LAI (Location Area identification) ou RAI (Routing Area Identification)
contient le MCC et le MNC. Ils assurent une identification universelle des zones de localisation. Le

MCC identifie le pays où se trouve le réseau alors que le MNC identifie de manière unique tout réseau dans un pays.

Le LAC (Location Area Code) identifie de manière unique, à l'intérieur d'un réseau, toute zone de localisation du domaine circuit. Enfin le RAC (Routing Area code) identifie une zone de localisation du domaine paquet à l'intérieur d'une zone de localisation circuit. Les LA sont gérées par les VLR et les RA par les SGSN.

Figure 13 : Format des identificateurs

· M I S E S A JOUR D E L A PROCEDURE D E L A ZONE D E R O U T A G E

Cette procédure est utilisée aussi bien pour la mise à jour de zone de localisation dans le domaine paquet uniquement (mise à jour de RA), que pour la mise à jour combinée dans les domaines paquet et circuit (mise à jour de RA et de LA). Elle se décline en différents types :

v' Mise à jour normale (normal routing area updating) : engagée par le mobile lorsqu'il détecte un changement de RA dans les informations système diffusées dans la cellule courante ou encore pour établir une connexion de signalisation paquet lorsque la connexion RRC est libérée avec comme cause Directed Signalling Connection Re-establishment ;

v' Mise à jour périodique (periodic routing area update) : utilisée par le mobile pour signaler régulièrement au réseau sa présence dans une LA. La périodicité est contrôlée avec une temporisation T3312 dont la valeur est fournie par le réseau dans les messages Attach Accept ou Routing Area Update Accept ;

v' La mise à jour combinée (Combined RA/LA updating) : lorsque le mobile s'est déjà inscrit auprès du réseau pour les deux domaines de services et que les conditions de déclenchement d'une mise à jour de la « LA » sont réunies.

I . 6 . 1 . 2 . L ' E T A B L I S S E M E N T D ' U N A P P E L

La fonction principale d'un réseau de télécommunication est de passer des appels pour accéder à
des services et cette fonction est assurée dans le mobile par la sous-couche CM. Celle-ci est libérée

des préoccupations liées à la gestion de l'interface radio (transfert fiable et sécurisé des messages, changement de cellule, etc.) et la gestion de la mobilité (sélection de PLMN, mise à jour de localisation, etc.) qui sont assurées par les protocoles RRC et MM/GMM.

Appel circuit : Les appels peuvent être déclenchés par le mobile (appel sortant) ou par le réseau (appel entrant) et pour différents types de services (téléphonie, visiophonie, data, etc.) Appel paquet : L'établissement d'un appel (session) dans le domaine paquet consiste souvent en l'activation d'un contexte PDP, à l'initiative du mobile ou du réseau, pour le transfert de données usager.

I . 6 . 1 . 2 . 1 . P R O C E S S U S D E H A N D O V E R ( H O )

Le Handover est un phénomène nécessaire à la mise en place du concept cellulaire. Il ne se produit qu'en cours de communication, lorsque le mobile franchit les limites de la cellule. Les objectifs du handover sont de maintenir une qualité de communication acceptable, de minimiser le niveau d'interférence global et d'allouer un autre canal dédié à une MS déjà en mode dédié, c'est-à-dire dans l'état CELL-DCH. Deux types de handover sont définis dans le système UMTS :

· Le soft handover (cas ou le mobile change de station de base)

· Le softer handover (cas ou le mobile reste dans la zone couverte par une station de base en changeant juste le secteur)

Le handover permet de maintenir une qualité de communication suffisante entre le mobile et le réseau à travers un changement de fréquence ou de cellule.

· SOFT-HANDOVER

Un soft handover survient entre deux cellules ou deux secteurs qui sont supportés par différents Nodes B. Pendant la procédure de handover, le mobile doit interrompre la communication avec une station de base avant d'en établir une autre avec une station de base différente. C'est du moins le cas dans la plupart des systèmes fondés sur le F/TDMA. Alors que dans un système CDMA où les cellules voisines utilisent généralement la même fréquence porteuse, le mobile peut conserver une liaison radio avec plusieurs stations de base simultanément. L'état où un mobile est en liaison avec deux stations de base ou plus est appelé « macro diversité ».

Dans la voie descendante, lorsqu'une procédure de soft-handover a lieu et que le mobile rentre en état « macro diversité », chaque station de base transmet le même signal en utilisant un code de canalisation ou d'embrouillage différent. Le mécanisme de soft-handover dans la voie montante, où le mobile est simultanément en communication avec deux stations de base. Chaque station de base traite indépendamment le signal reçu et récupère l'information binaire, qui est ensuite envoyée au RNC qui va sélectionner l'information avec la meilleure qualité.

Figure 14 : Soft-Handover

Le soft-handover augmente le niveau d'interférence dans les cellules impliquées et induit un trafic plus important sur l'interface Iub, ce qui peut poser des problèmes de saturation

· SOFTER-HANDOVER

Le softer handover se produit quand les stations de base sont sectorisées. Ainsi, quand le terminal mobile se trouve dans une zone de couverture à deux secteurs adjacents d'une station de base, les communications avec la station de base empruntent simultanément deux canaux radio, un pour chaque secteur. Deux codes d'étalement doivent alors être utilisés dans le sens DL afin que le terminal mobile puisse distinguer les deux signaux issus des deux secteurs et on a deux connexions simultanées pour cet usager. Dans le sens UL, les signaux provenant du terminal sont reçus par les deux secteurs de la station de base et routés vers le même récepteur de Rake (Râteau). Les signaux sont ainsi combinés au niveau de la station de base. Une seule procédure de contrôle de puissance est activée. Le même signal est envoyé par les deux secteurs au mobile.

Figure 15 : Softer handover

Le rôle premier du soft-handover et du softer-handover n'est pas d'apporter une forme supplémentaire de diversité à un système fondé sur le CDMA, mais plutôt de réduire le niveau d'interférence provoqué par le terminal mobile qui pénètre dans une zone couverte par des stations de base ou secteurs qui n'ont pas connaissance du niveau de puissance avec lequel le terminal transmet. Aussi pendant le soft et le softer-handover, le niveau de puissance d'émission du terminal mobile est contrôlé simultanément par les stations de base qui y sont impliquées

F O N C T I O N D U H A N D O V E R :

· Optimiser l'utilisation des ressources radio et équilibrer la charge de trafic entre les cellules ;

· Permettre aux usagers de se déplacer en cours d'appel et éviter la rupture du lien ;

· Minimiser les interférences (global et par rapport à un lien) et baisser la consommation d'énergie des mobiles.

Figure 16 : Les différents types de handover en UMTS

Dans ce chapitre, nous avons étudié l'architecture et les services du réseau UMTS. Puis, on a vu les caractéristiques de l'interface radio de ce réseau à savoir la méthode d'accès CDMA, les modes d'accès FDD W-CDMA et TDD TD-CDMA.

En outre, on a introduit la notion de contrôle de puissance et de Handover, deux notions essentielles au niveau du réseau UMTS du fait qu'elles améliorent la qualité et la capacité du réseau afin de bénéficier au maximum des ressources du WCDMA et d'en optimiser l'utilisation.

Par conséquent le processus de dimensionnement d'un réseau UMTS repose principalement sur ces deux notions.

C H A P I T R E I I : D I M E N S I O N N E M E N T E T P L A N I F I C A T I O N
D ' U N R E S E A U D ' A C C E S W C D M A 3 G

Le design du réseau d'accès radio de l'UMTS est une tâche délicate qui dépend de bon nombre de considérations d'ingénieries. La qualité de service requise, les objectifs marketings, les conditions géographiques et morphologiques tant de facteurs qui font varier ces considérations d'un pays à un autre, et tous sont d'égale importance quant à l'établissement d'un réseau performant. Le dimensionnement du trafic de données est plus complexe que le trafic de parole. Beaucoup moins régulier au niveau de ses caractéristiques :

· Le taux d'arrivées et débits des données,

· Le volume des messages d'informations,

· La taille des paquets des utilisateurs,

· Type de serveur et la qualité de service requise.

Le trafic de données est traité en mode paquet, c'est-à-dire que les informations sont envoyées sous forme de message de taille variable en fonction du volume d'information à transmettre et du type de protocole de transmission utilisé. Cette étape permet de déterminer le nombre de liaison à installer (canaux de trafic), le volume des équipements, les logiciels et autres moyens :

· La capacité de transmission ;

· La durée et le volume d'informations ;

· Les contraintes de délai de transmission des informations dans le réseau ;

· Débit utile du réseau et charge des différents éléments du réseau ;

· Probabilité de perte d'une partie ou toute l'information.

Nous allons adopter la méthodologie de dimensionnement de l'interface radio UMTS, méthodologie qui est conforme aux spécifications de 3GPP et est issue d'une grande expérience dans le déploiement de l'UMTS au niveau mondial.

I I . 1 . RAPPELS S U R L E S M O D E L E S D E FILES D ' A T T E N T E Le dimensionnement d'un flux de données nécessite la connaissance des paramètres suivants :

· Le taux d'arrivée et la taille des paquets des utilisateurs, ce qui permet de déterminer un flux résultant pour un groupe d'utilisateur ;

· Le type de serveur (premier-arrivé : premier-servi, partage de processeur...) ;

· La qualité de service requise en termes de délais de transit maximum et de débits (moyen, minimum et crête).

Les formules et modèles théoriques, issus de la théorie des files d'attente permettent, connaissant les valeurs de ces paramètres, d'en déduire les capacités des liaisons de transmission à déployer.

Figure 17 : Processus de dimensionnement des ressources pour les services de données

I I . 1 . 2 . S P E C I F I C I T E S DES S Y S T E M E S C D M A

Le dimensionnement d'un système basé sur la technique d'accès multiple CDMA est lié au processus de planification de la couverture et ce contrairement au cas des systèmes FDMA et TDMA. En CDMA, les ressources partagées entre les utilisateurs sont la puissance et l'interférence. D'une part, chaque station de base dispose d'une puissance d'émission qu'elle répartit entre les différents canaux, cette puissance dépendant de la distance entre le mobile et la station de base et du débit du service.

D'autre part, le nombre de canaux qu'une station de base peut utiliser dépend du niveau d'interférence global (qui regroupe l'interférence intracellulaire et l'interférence extracellulaire). Ainsi un canal ne sera alloué à un mobile par une station de base donnée que si le niveau d'interférence est acceptable pour le canal alloué. La capacité d'une station de base dépendra donc du trafic dans les cellules voisines et de sa charge propre. En effet, si les cellules voisines sont très chargées, la capacité disponible dans la cellule considérée sera très réduite du fait du niveau d'interférence élevé (Soft-capacity). A contrario, si le niveau d'interférences est faible, c'est-à-dire que la charge des cellules voisines est faible. Le dimensionnement d'un réseau CDMA doit être réalisé en même temps que la phase de planification.

Le dimensionnement d'une zone ou une cellule en WCDMA nécessite l'analyse séparée des liens montants (UL) et descendants (DL).

I I . 1 . 2 . 1 . ANALYSE D E L A LIAISON D E S C E N D A N T E

L'analyse de la liaison descendante ou Downlink dans le cas du dimensionnement radio en UMTS s'effectue selon le processus suivant :

v' Soit la zone considérée de rayon R,

1' Les modèles de trafic permettent de déterminer le trafic moyen potentiel de la zone, v' Le trafic estimé permet de calculer le nombre de canaux nécessaires,

v' Pour chaque usager, la puissance nécessaire pour chaque liaison est estimée,

v' En fonction de la répartition des usagers dans la cellule et de leur situation en softhandover ou non, la puissance d'émission de la station de base est calculée,

v' Le bilan de liaison est établi pour déterminer la portée maximum de la cellule,

v' Le processus reprend en (a) jusqu'à ce que la valeur de la puissance de la station de base soit inférieure ou égale à la puissance maximum de la station.

I I . 1 . 2 . 2 . ANALYSE D E L A LIAISON M O N T A N T E

L'analyse de la liaison montante ou Uplink dans le cas du dimensionnement radio en UMTS s'effectue selon le processus suivant :

· Soit une zone donnée couverte par une cellule de rayon R donné a priori,

· Le trafic moyen potentiel dans la cellule est estimé en fonction d'hypothèses de trafic,

· A partir du trafic agrégé (somme de tous les trafics de différents types de services), le nombre de canaux ou codes nécessaires est déterminé,

· Pour le trafic estimé, une valeur de Noise Rise ou élévation de bruit (augmentation du brouillage due à l'augmentation du trafic) est calculé,

· La valeur du Noise Rise permet le calcul du bilan de liaison qui permet à son tour de déterminer la valeur du Path Loss maximum admissible sur le lien montant,

· Si la distance maximum ne correspond pas à R, le processus reprend en (a),

· Si la valeur du Noise Rise est supérieure au niveau maximum de bruit admissible dans la cellule, la capacité de la zone considérée doit être augmentée par l'ajout d'une nouvelle porteuse ou d'une nouvelle cellule.

I I . 2 . D I M E N S I O N N E M E N T D A N S L E S S Y S T E M E S W-CDMA

Le but de dimensionnement radio est d'évaluer le nombre de sites nécessaires pour garantir les exigences en termes de couverture et de qualité de services de l'opérateur. A la fin de cette opération nous pouvons établir une liste des besoins en matériels et équipements nécessaires pour desservir totalement ou partiellement un pays. Ainsi une estimation des coûts de l'infrastructure et de l'établissement peut être faite en allouant une évaluation commerciale au projet.

Le processus de dimensionnement de l'interface radio (RN) de l'UMTS peut être divisé en quatre étapes principales :

Figure 18 : Processus de dimensionnement de l'interface radio (RN)

I I . 2 . 1 . ANALYSE DES ENTREES E T HYPOTHESES D E DESIGN Cette tâche passe par les principales étapes suivantes :

· Analyse des données marketing : les prévisions du trafic au moment du lancement et pour les années à venir (croissance du trafic) ;

· Les services offerts à chaque segment de clients ;

· Les zones géographiques où les services seront offerts ;

· Les applications offertes doivent être classées selon leurs types, leurs débits et leurs
exigences en délais et qualité de service dans les différents RAB définis et normalisés ;

· Analyses des données d'ingénierie : analyses des caractéristiques liées à l'interface radio des zones à considérer, choix du modèle de propagation, marges pour compenser les effets des affaiblissements etc. ;

· Suppositions et choix de design qui précèdent le dimensionnement : les hauteurs d'antennes, leurs types, leurs diagrammes de rayonnement, la possibilité d'utilisation des ASC/TMA, les puissances de sortie, etc.

Services et zones de service : Les réseaux UMTS ont la particularité de pouvoir fournir des services différents pour des zones différentes. Les régions denses en population (les villages larges) sont les cibles principales pour différents facteurs :

· Nombre total d'abonnés ;

· Leurs densités ;

· La présence de catégories particulières d'utilisateurs (business class).

Le résultat de cette analyse (réalisée par les départements commerciaux) consiste dans la plupart des cas, en une liste de villes, de villages, de routes et de zones rurales à couvrir avec des services à garantir pour chacun d'eux. Dans certains cas, on distingue les régions fortement urbanisées des villes des zones résidentielles, etc. Cette distinction n'augmente pas la complexité de dimensionnement car de toute façon, les modèles de propagation radio forcent de telles différentiations. Une approche commune consiste en la division de la zone globale à couvrir en un nombre de classes.

Types de zones Degrés de service Max Service à garantir

Urbain Dense

Suburbain

Urbain

Rural

Dans la voiture

Intérieur

Intérieur

Intérieur

384 kbps UL/DL

384 kbps UL/DL

384 kbps UL/DL

128 kbps UL/DL

Tableau 12 : Classes des zones avec leurs propriétés

Les choix des niveaux de service et débit maximal affectent directement le bilan de liaison ainsi que le dimensionnement du réseau, de ce fait les enjeux d'ingénierie et les considérations marketing doivent être considérés conjointement

I I . 2 . 2 . P A R A M E T R E S D E L ' E Q U I P E M E N T U T I L I S A T E U R ( U E ) La puissance de sortie ainsi que le Noise Figure de l'UE ont un impact direct sur le bilan de liaison Uplink.

Paramètres Intervalles

Puissance de sortie Class 4-21dBm ; Class 3-24dBm

Gain d'antenne		0-2dBi	Noise figure
7-7,5dB		Hauteur d'antenne
1,5m

Tableau 13 : Paramètres de l'UE

I I . 2 . 2 . 1 . P A R A M E T R E S D E L A NODE B

Un système de contrôle d'antenne ASC (Antenna System Controller ou Contrôleur de système d'antenne) monté près de l'antenne est utilisé pour l'amélioration du lien Uplink, ce système de contrôle contient un amplificateur TMA (Tower Mounted Amplifers) qui compense les pertes du feeder dans le sens Uplink en augmentant ainsi la sensibilité des stations de base, pourtant une petite perte est introduite dans le Downlink (= 1dB). Les TMA sont particulièrement utiles dans le cas où le sens Uplink est le lien limitant.

Puissance de sortie (dBm)

Hauteur d'antenne (m)

Gain d'antenne (dBi)

Noise figure (dB)

Paramètres Intervalle Notes

17,5-19,5

20-40

3-8

43

Incluant le Noise Figure du TMA (si utilisé)

Puissance de sortie maximale par porteuse

Valeur moyenne

Tableau 14 : Paramètres de la Node B

I I . 2 . 2 . 1 . 1 . F A C T E U R D ' A C T I V I T E E T GAIN D T X

Un lien radio entre une RBS et un UE est un canal de trafic dédié (DTCH). Une ressource radio utilisée pour la signalisation de contrôle des ressources radio est transportée sur un canal de control dédié (DCCH). Quand l'un des canaux DCCH ou DTCH n'est pas transmis, moins d'interférences sont générées sur le canal et plus de capacité est disponible. Le gain de capacité dépend du facteur d'activité pour le DCCH et le DTCH.

Dans ce document le facteur d'activité est de 10% pour le DCCH, 50% pour le DTCH de parole et 100% pour tous les autres canaux dédiés.

Configuration de RB GDTx			Parole 12,2 Kbit/s RB+3,4 Kbit/s SRBs
69		64 Kbit/s CS RB+3,4 Kbit/s SRBs
7		64 Kbit/s PS RB+3,4 Kbit/s SRBs
5		57,6 Kbit/s CS RB+3,4 Kbit/s SRBs
6		Streaming 16 Kbit/s PS RB+8kbit/s PS RB= 3,4 Kbit/s SRBs
6

Tableau 15 : Les valeurs de GDTX

I I . 2 . 2 . 1 . 2 . U T I L I S A T E U R S S I M U L T A N E S E T C A N A U X

Dans ce document, la capacité est considérée comme le nombre d'utilisateurs simultanés par cellule (par porteuse) M quel que soit la configuration du site. La capacité maximale est définie en supposant qu'un utilisateur possède un seul canal pour une communication même quand il est en soft handover. De ce fait, on n'aura pas besoin d'ajouter des canaux pour le soft handover aux calculs de capacité effectués dans ce document.

I I . 2 . 2 . 2 . U T I L I S A T I O N DES M O D E L E S D E C A N A U X

Nous allons nous baser sur les modèles 3GPP pour la définition des modèles de canaux. Les modèles les plus communément adoptés sont :

· Vehicular A, où le mobile est supposé en déplacement avec une grande vitesse (120Km/h). C'est pour cela qu'il est difficile pour les processus de contrôle de puissance de compenser les variations dues aux pertes de trajet, des valeurs de _Eb/N0 plus grandes sont alors nécessaires.

· Pedestrian A, correspond au modèle de Rice, où un fort trajet direct accompagne un nombre de faibles trajets multiples. Ce modèle correspond aux environnements suburbains et ruraux.

· Pedestrian B, caractérisé par des dispersions et des trajets multiples plus sévères. C'est pour cela que les trajets en réception sont nombreux, avec beaucoup de retard et de même puissance. Cette situation correspond aux zones très urbanisées.

I I . 2 . 2 . 2 . 1 . L E S P O R T E U R S RADIO O U RADIO BEARERS ( R B ) Les RAB sont mappés sur des RB qui présentent les mêmes débits d'information que ceux des RAB. Les RB peuvent être monodirectionnels ou bidirectionnels selon le type de service.

RB Configuration Conversationnel /Parole		Débits d'informations 12,2 kbps RB + 3,4 kbps SRB	Conversationnel
64 kbps CS RB + 3,4 kbps SRB		Interactive
64 kbps PS RB + 3,4 kbps SRB		Interactive
128 kbps PS RB + 3,4 kbps SRB		Interactive
384 kbps PS RB + 3,4 kbps SRB		Streaming
57,6 kbps CS RB + 3,4 kbps SRB		Streaming
64 kbps PS RB + 8 kbps PS RB + 3,4 kbps SRB		Streaming
16 kbps PS RB + 8 kbps PS RB + 3,4 kbps SRB

Tableau 16 : Les configurations des supports radio (RB)

I I . 3 . E T U D E D U B I L A N D E LIAISON

Le bilan de liaison RLB (Radio Link Budget) permet de déterminer l'affaiblissement maximal admissible MAPL qui pris comme entrée pour les modèles de propagation aboutit à la détermination du rayon maximal de la cellule et par suite le nombre de sites requis. Les critères techniques liées aux services (type de service, débit...), aux types d'environnement, au comportement des mobiles utilisés (puissance, vitesse...), à la configuration du réseau (les gains d'antenne, les pertes dans les câbles, les gains de diversité, les marges d'évanouissement...) et les critères de la QoS fixés au préalable devraient être pris en considération lors de ce calcul. Cette phase peut être divisée en trois étapes :

· Choix du modèle de propagation ;

· Détermination du rayon de la cellule et par la suite le nombre de Node B nécessaire.

I I . 3 . 1 . L E S P A R A M E T R E S D U B I L A N D E LIAISON

Il faut fournir au bilan de liaison un ensemble de paramètres, ceux, qui sont les plus pertinents, sont
les pertes et les gains ajoutés au signal d'émission, si on travaille sur le lien Uplink, ou de réception,

si on travaille sur le lien Downlink. Les deux figures suivantes montrent les différents acteurs qui agissent sur une liaison directe :

L'ensemble des paramètres du bilan de liaison, est donné dans le tableau suivant :

Paramètres W-CDMA Unités

Facteur d'activité		%	Débit chip effectif
Kchps		Débit binaire de service
Kbps		Processing gain
dB		Eb/N0
dB		Transmission
		Perte de câble et connectiques
dB		Gain d'antenne
dB		Puissance de transmission (SCH +CPICH ) ( 15% of total TX)
dBm		Puissance totale TCH
dBm		Puissance totale de transmission du Node B
dBm		Puissance totale de transmission PIR
dBm		Réception
		Gain d'antenne
dB		Perte de câble et connectiques
dB		Facteur de bruit
dB		Bruit thermique
dBm/Hz		Sensibilité du récepteur par service
dBm		Gain et marge
		Marge de Shadowing
dB		Marge de Rayleigh en UL
dB		Marge de Pénétration
dB		Perte introduite par le corps de l'utilisateur
dB		Gain du Soft Handover (pour le DL Eb/N0 seulement)
dB		MAPL
		Perte du parcours maximale par service
dB		Perte maximale du parcours admissible (Services)
dB

Tableau 18 : Les inputs et les paramètres du bilan de liaison

Nous allons définir quelques paramètres du bilan de liaison.

· Marge d'interférence (L) : elle correspond au niveau d'augmentation du bruit dû à la l'augmentation de la charge dans la cellule. Où çUL représente le facteur de charge sur le lien montant (loading factor). Cette marge a des valeurs typiques qui varient de 3 dB (pour çUL = 50%) à 6 dB (pour çUL = 75%).

· Facteur d'activité (%) : c'est le ratio entre les périodes d'émissions dans la session et la durée de la session totale, par conséquent c'est la probabilité d'émission.

· Gain du soft handover : le soft handover offre en plus un gain de macro diversité face au fading rapide en diminuant le _Eb/N0 nécessaire pour une seule liaison radio grâce à l'effet de combinaison des macros diversités. Le gain global de soft handover est de l'ordre de 3 à 4 dB.

· Eb/N0 requis : est la valeur caractérisant la qualité de service à atteindre pour le service en question, ou Eb représente l'énergie par bit du signal et N0 représente la densité spectrale du bruit en (Watt/Hz). Ce rapport est difficile à déterminer car il dépend du débit, du service, QoS, du profile des multi trajets, de la vitesse du mobile, des algorithmes de réception et de la structure des antennes de la station de base. En UMTS, la valeur de _Eb/N0 diminue quand le bit rate augmente et ceci est dû au fait que pour les services à hauts débits, une puissance plus élevée est requise.

· Perte du parcours maximale par service : Cette ligne donne le résultat sur les pertes maximales admissible de chemin par service (Maximum Alowable Path Loss/service).

C'est la limite du MAPL, toutes les autres puissances de transmission vont être adaptées sur cette valeur du MAPL.

Avec :

I I . 3 . 2 . D I M E N S I O N N E M E N T D U S E N S UPLINK

Il s'agit de calculer la couverture et la capacité du RAN. La méthode décrite dans ce qui suit est une esquisse du processus de dimensionnement. La couverture est présentée ici comme étant la taille d'une cellule macro, sans tenir compte des spécificités particulières de chaque zone à couvrir. Nous allons établir un bilan de liaison Uplink afin de d'obtenir les pertes de propagation (Path Loss) maximales.

I I . 3 . 2 . 1 . L A C O U V E R T U R E E N UPLINK

En partant d'un bilan de liaison, nous allons calculer le Path Loss maximal permis.

Ce dernier nous permettra de calculer le rayon de la cellule. La taille d'un site dépend de sa configuration et des tailles des cellules

· LIAISON UPLINK ( U L )

Cette partie décrit les marges, les pertes et les gains qui doivent être considérer lors du calcul du bilan de liaison en Uplink.

· S E N S I B I L I T E D U S Y S T E M E E N UPLINK

La sensibilité en Uplink est la sensibilité garantissant un SIR cible qui permet d'atteindre un certain taux d'erreur bit (Eb /N0) en considérant le bruit thermique Nt comme unique puissance interférente (les interférences des autres UEs ne sont pas considérées).

Où:

SUL : Sensibilité en Uplink (dBm) ; SRBS : Sensibilité de la RBS (dBm).

LF : Pertes du Feeder (0 en cas d'utilisation de l'ASC) (dB).

Nt : Densité de puissance du bruit thermique (dB) ; Nf : Noise Figure (dB). Rinfo : Débit d'information (kb/s).

N₀

Eb : Energie des bits d'informations divisée par la densité spectrale de puissance du bruit (dB).

· L E S M A R G E S D U B I L A N D E LIAISON

· Marge d'interférences en Uplink _(BIUL) [dB] ;

· Marge du Fading log-normal _(BLNF) [dB] ;

· Marge du contrôle de puissance _(BPC) [dB].

· L E S P E R T E S D U B I L A N D E LIAISON

· Pertes dues au corps humain _(LBL) [dB] ;

· Pertes de pénétration des véhicules _(LCPL) [dB] ;

· Pertes dues à l'absorption des bâtiments _(LBPL) [dB] ;

· Pertes Feeder (LF) [dB] ;

· Pertes des bretelles (Jumper) (LJ) [dB] ;

· Pertes du système de contrôle des antennes _(LASC) [dB].

· M A R G E D ' I N T E R F E R E N C E E N UPLINK ( B I U L )

Plus le système est chargé en Uplink, plus les interférences augmentent. Cet effet apparaîtra comme une montée du seuil du bruit dans un système chargé par rapport à un système moins chargé. Cette montée du seuil du bruit (Noise Rise) se modélise et se compense par une marge dite d'interférences, exprimée comme suit :

Q représente la charge du système qu'on détaillera plus tard. Notons l'interdépendance évidente par cette formule entre la capacité (représentée par Q) et la couverture.

Types de pertes Pertes dues au corps humain	Description Speech (Parole)	Notation LBL		Valeur [dB] 3
	LBL,data	0		Pertes de pénétration des véhicules
Voiture couverte avec antenne externe	LCPL	6		Pertes dues à l'absorption des bâtiments
Urbain et dense urbain	LBPL	18
				Pertes du système de contrôle des antennes (ASC)
Pour le cas Downlink	LASC	0.2		Pertes Jumper et connecteur
Jumpers et connecteurs entre ASC and RBS	LJ+C	1		Pertes Jumper
Jumper entre ASC et antenne	LJ	0.2		Pertes Feeder
LCF 1/2» à 100 m	LF	11

Tableau 19 : Valeurs des pertes du bilan de liaison ([dB])

· C A L C U L D U B I L A N D E LIAISON UPLINK

Le point de départ est l'équation suivante :

Cette formule va nous permettre par la suite de calculer le rayon d'une cellule.

Où: L pmax : Path Loss maximal permis (dB). PUE: Puissance d'émission de l'U.E (dBm).

S _UL: Sensibilité du système en Uplink (dBm). _BIUL: Marge d'interférence en Uplink (dB).

BLNF: Marge du fading log normal (dB). BPC: Marge de contrôle de puissance (dB).

LBL: Pertes dues au corps humain (dB). LCPL: Pertes d'absorption des voitures (dB).

LBPL: Pertes d'absorption des bâtiments (dB).

G_a : Somme des gains des antennes de l'U.E et de la RBS (dB). LJ : Pertes Jumpers (dB).

I I . 3 . 2 . 2 . E S T I M A T I O N D U RAYON E T D E L A ZONE D E

C O U V E R T U R E D E L A C E L L U L E

Une fois nous avons déterminé le Path Loss maximal dans la cellule, il ne reste plus qu'à appliquer n'importe quel modèle de propagation connu pour estimer le rayon de la cellule. Le modèle de propagation doit être choisi de sorte qu'il soit conforme à la région planifiée. Les critères du choix du modèle de propagation sont :

· la distance par rapport au Node B,

· la hauteur de l'antenne du Node B,

· la hauteur de l'antenne du UE et sa fréquence.

Le modèle de propagation permet de calculer le rayon d'une cellule en fonction des affaiblissements dû aux pertes de parcours Un modèle adéquat pour les environnements macro cellulaire est le modèle Okumura-Hata.

L = -

A 1 3 . 82 log ( 44. 9 6 . 5 5 log ) log ( )

H + - H R a H

-

path b b m [13]

Où :

Hb : Hauteur de l'antenne de la station de base (m).

H_m : Hauteur de l'antenne de UE (m).

R : Distance entre les deux équipements émetteur- récepteur (Km).

Mais pour une antenne de H_m= 1.5m, a (H_m)=0

Quand H_m=1.5m et Hb=25m la formule de OH s'écrit :

L path = ( A - 1 9,3 ) + 3 5,22 logR [13.2]

Zones A			Urbaine
155.1		Suburbaine
147.9		Rurale
135.8

Tableau 20 : La valeur de la constante A du modèle OKAMURA-HATA On peut simplifier le modèle par la suite avec l'équation suivante :

Zones A B				Urbaine
135.78		35.22	Suburbaine
128.6		35.22	Rurale
116.5		35.22

Tableau 21 : Les valeurs des constantes a et b du modèle OKAMURA-HATA ^simplifié

Exemple pour une macro cellule urbaine avec une antenne de hauteur 30m, celle du mobile de 1,5m et la fréquence de la porteuse est de 1950MHz le Path Loss est liée au rayon de la cellule par l'équation :

Ainsi L est la perte en dB et R est le rayon de la cellule en km. Pour un environnement suburbain en supposant qu'il y a un facteur de corrélation de l'environnement égale à 8 dB, on obtient l'équation suivante : Ce qui va nous permettre de calculer la zone de couverture de la cellule. La zone de couverture d'une cellule si nous choisissons le motif hexagonal est : Où S est la surface couverte, r est le rayon maximal de la cellule et K est une constante. Le tableau suivant donne quelques valeurs de K suivant le nombre de secteurs.

Configuration du site Omni 2-secteurs 3-secteurs 6-secteurs Valeur de K 2,6 1,3 1,95 2,6

Tableau 22 : Les valeurs de K

Donc pour connaitre le nombre de site requis il suffit de diviser la surface totale par la surface couverte par un site.

I I . 3 . 3 . C A P A C I T E W-CDMA

Le dimensionnement radio en WCDMA du point de vue capacité consiste à déterminer le nombre de Node B permettant d'écouler le trafic demandé par les utilisateurs du réseau WCDMA.

Dans ce qui suit, nous allons étudier la capacité théorique maximale d'un réseau radio WCDMA.

· L A C A P A C I T E E N UPLINK

La capacité M en Uplink est liée au nombre maximal théorique d'utilisateurs en Uplink _(Mpole) et à la charge du système Q.

M P O L E E N UPLINK

Mpole est la limite théorique du nombre d'utilisateurs simultanés que l'interface radio peut supporter dans une cellule. Cette limite atteinte, le niveau des interférences devient infini et la couverture réduite à zéro. Mpole dépend du RAB du service utilisé, il est calculé comme suit :

Tels que :

Valeur de ã :

Avec :

Rinfo : Débit de l'information défini par le RAB ; Rinfo et R _chip, exprimé en dB.

R chip : Débit chip de 3.84 Mcps.

G P : Gain de traitement égal au rapport logarithmique entre

ã : est le rapport signal sur interférence cible pour le service

GDTX : est le gain de transmission discontinue, il est obtenu grâce au fait que le mobile, en communication, n'émet pas de puissance quand il est en train d'entendre son interlocuteur, d'attendre le chargement des données ou de lire une page web.

F dépend donc des caractéristiques du plan des cellules : le nombre de secteurs par site, le fading log-normal et les ouvertures des diagrammes de rayonnement des antennes. F est plus grand lorsque la vitesse de l'UE est relativement faible car le contrôle de puissance ne peut compenser les fadings rapides quand l'UE se déplace à une très grande vitesse. F est le rapport des interférences entre les interférences provenant des mobiles des cellules voisines Icellules externes et les interférences provenant des mobiles de la cellule serveuse Icellule serveuse.

Dans le cas d'un environnement multiservice, on peut calculer le nombre maximal des utilisateurs simultanés que peut supporter une cellule :

Avec :

N : le nombre de services, xi la proportion des utilisateurs ayant le service i et _Mpole, i le _Mpole du service i.

A cette limite _Mpole, la charge de la cellule est de 100%, les interférences atteignent leur valeur maximale, ils tendent vers l'infini, donc la couverture radio tend vers zéro.

Types de service Conversational/Speech 12.2 Kbit/s RB + 3.4 Kbit/s SRBs		Mpole 91.7	Conversational 64 Kbit/s CS RB + 3.4 Kbit/s SRBs
21.3		Interactive 64 Kbit/s PS RB + 3.4 Kbit/s SRBs
21.8		Streaming 57.6 Kbit/s CS RB + 3.4 Kbit/s SRBs
26		Streaming 16kbit/s PS RB + 8 Kbit/s PS RB = 3.4 Kbit/s SRBs
59.6

Tableau 23 : Les valeurs de _Mpole en Uplink pour les zones urbaines et dense urbaines

· L E S P E R T E S D U FEEDER, DES JUMPERS E T D E L ' A S C

Il est nécessaire de savoir la localisation du point de référence du système quand le feeder, les bretelles ou l'ASC sont utilisés. Pour une configuration sans ASC/TMA, la puissance TX/RX est donnée au niveau des connecteurs de l'antenne. Les pertes des feeders, Jumper et connecteurs, allant de la sortie du cabinet de la RBS jusqu'à l'antenne, doivent être inclus. En ajoutant un système ASC/TMA seulement les pertes du Jumper entre ce système et l'antenne doivent être introduites.

Figure 23 : Les pertes entre la RBS et les antennes

· CAS D U LIEN D E S C E N D A N T E ( D L )

Le nombre maximal des utilisateurs simultanés que peut supporter une cellule dans un environnement mono service dans le lien descendant est donné par l'équation suivante :

Avec :

ã : est le rapport signal sur interférence cible pour le service

á : est le facteur d'orthogonalité dans le lien descendant

F : est le rapport entre les interférences provenant des mobiles des cellules voisines et les interférences provenant des mobiles de la cellule serveuse dans le lien descendant

AS : est le nombre de cellules avec lesquelles le mobile fait un soft Handover

SHO : est la fraction de mobiles en soft Handover.

?: est le gain de puissance en cas de soft Handover et GDTX : est un gain de transmission discontinue

· CAS DES SERVICES A COMMUTATION D E CIRCUITS

Le trafic des services à commutation de circuit fait référence à l'usage des canaux et il est habituellement considéré comme le temps de la tenue par unité du temps (ou le nombre d' "heures d'appel" par heure) pour un ou plusieurs circuits (troncs ou canaux). Le trafic est exprimé en Erlang. L'Erlang est défini comme un circuit occupé pour une heure. Si le temps de la tenue de l'appel moyen d'un système peut être déterminé alors le trafic par souscripteur pour l'heure occupée (BH) peut être déterminé. Par exemple, pour le service voix, si la tenue de l'appel moyen est de 90 secondes, alors le trafic par abonné est de 90/3600 = 25 mE à l'heure chargée. Le trafic offert dans la cellule est défini comme le nombre de souscripteurs multiplié par le trafic par souscripteur :

Figure 24 : Trafic offert

La qualité de service GOS (Grade Of Service) est alors calculée en utilisant l'équation suivante :

Le GOS de la voix ne doit pas dépasser 2%. La table d'Erlang donne, pour un trafic offert et pour la qualité de service exigée, le nombre de canaux nécessaire dans la cellule. Le nombre de canaux nécessaire dans la cellule traduit aussi le nombre d'utilisateurs simultanés et donc il est égal à M. Donc à partir de Q_c et de Mpole, on peut déterminer M ; de M et de la table d'Erlang on détermine le trafic offert et par suite le trafic écoulé. En divisant le trafic écoulé par le trafic d'un utilisateur on déduit la capacité totale de la cellule.

· CAS DES SERVICES A COMMUTATION D E P A Q U E T S

A partir de _Qmax et de Q_c, on peut déduire _QBE. La capacité de la cellule pour le service paquet est donnée par l'équation suivante :

Le trafic des services à commutation de paquets sont basés sur la mise en file d'attente et donc s'ils travaillent près de leur limite théorique, ils deviendront instables dû aux variations statistiques dans la charge. Quand la fluctuation de la charge cause la diminution de la charge au-dessous de la capacité, c'est seulement bénéfique à la performance du système. Cependant, quand les fluctuations augmentent la charge au-dessus des possibilités du système, cela cause rapidement le développement d'une file qui peut causer la baisse sévère dans la performance du système. Les simulations du système montrent qu'une charge moyenne de 70% résulte dans une performance optimale dans le réseau. En d'autres termes la performance optimale du paquet est accomplie quand le trafic offert est réduit à 70%.

Donc le nombre sessions paquet simultanées ( _Mdata ) est donné par : M data = 0.7 M data

En substituant cette formule dans la formule (14) 4 M data = 0.7.×QBE×Mpole

Le nombre de session écoulées dans l'heure chargée (en KB/h) est obtenu par multiplication du

M _data par le débit en kbps et par 3600.

I I . 3 . 3 . 1 . L E S P A R A M E T R E S D E L A C A P A C I T E W-CDMA
L'ensemble des paramètres de la capacité WCDMA est donné dans le tableau suivant :

Capacité W-CDMA Unités

Gain de la transmission discontinue GDTX %

Relation entre ã (C/I) et Eb/N0		dB	Limite théorique des UE (MPOLE/Service)
		Dégradation des UL par les interférences Facteur de charge
dB %

Tableau 24 : Les paramètres de la capacité W-CDMA

· L I M I T E T H E O R I Q U E DES U E ( M P O L E / S E R V I C E )

C'est le nombre d'utilisateur par service, il est donné par la formule suivante :

En DL:

1 1 1+ 1 I Cell.ext. / Cell. int. + [ ( ) ] [ ( ) ] ã f E N = b 0

( DTX ) 1 G + [20]

1

M=
pole Service

/

ã

[21]

( D TX )

1 + G

^AS SHO b 1 ?

( ) ( ( ) )

b b )

- -

( DL orth. factor DL

á + ) +

tri - sect. Ant. factor 1 1 ? ( )

b

+

b 1

=

· LIMITATION S U R L A CHARGE M A X I M A L E

Avant d'entamer le dimensionnement du sens Downlink, une vérification de la contrainte imposée sur la charge maximale est nécessaire. La charge maximale est donnée à partir de la formule suivante :

_ _ _ CS PS données par abonné

_ _ _

× +

3600 128 10

× × ×

³ M

pole CS

,

Qmax = nombre

d abonnés '

trafic

par abonné

_

M

× 1024 8

×

[22]

pole PS

,

Les recommandations exigent :

Qmax = charge du balancement (en Uplink) et Qmax = 76% (en Downlink)

Le processus de dimensionnement du lien montant permet de déterminer le nombre de site et la charge capable de supporter le trafic tout en tenant compte de la capacité et de la couverture en même temps, mais de point de vue lien montant seulement.

· N O M B R E D ' U T I L I S A T E U R S S I M U L T A N E S

Dans les systèmes WCDMA, M est défini comme :

Comme montré dans l'équation un système WCDMA ne peut être entièrement chargé (Q=100%) faute de quoi le taux d'interférence risque de devenir incontrôlable. Il est recommandé de prendre Q entre 60 et 70%.

I I . 4 . D I M E N S I O N N E M E N T D U R N C

Notre réseau d'accès ne devrait pas se voir limité par un nombre insuffisant de RNC. Le dimensionnement du RNC est, dans une grande mesure, conditionné par ses caractéristiques. Celles qui influent sur le processus de dimensionnement sont les suivantes :

· Les limitations de trafic, c'est-à-dire le débit maximal par RNC :

· Débit maximal en mode circuit en Erlang ;

· Débit maximal en mode paquets en Mbps.

· Les limitations de connectivité, c'est-à-dire le nombre maximal de connexions aux interfaces Iub, Iu, Iur.

· Les limitations de gestion, c'est-à-dire le nombre maximal de Node B géré par le RNC ; La limite de trafic pour un RNC donné est un compromis entre le débit en mode circuit et le débit en mode paquet.

Figure 25 : Processus général du dimensionnement radio en WCDMA

I I . 4 . 1 . D I M E N S I O N N E M E N T D U S E N S DOWNLINK

Le but de dimensionnement en DL est le même que celui de UL. La couverture et la capacité en DL ont la même signification que pour UL. Le résultat des calculs du dimensionnement est une estimation de la couverture correspondante à une certaine charge ou à une certaine capacité.

Le dimensionnement en DL est une tâche plus compliquée que celle de l'Uplink pour plusieurs raisons. En DL tous les liens partagent la même ressource : La puissance, ce qui n'est pas le cas en Uplink. Le bilan de liaison en DL dépend des performances de l'UE. Le rayon de cellule maximum ne dépend pas seulement de la charge du trafic mais aussi des positions géographiques des utilisateurs. Par conséquent, le dimensionnement DL est déterminé aussi bien par la puissance moyenne totale délivrée par la RBS que par la puissance moyenne des canaux CCH /DCH. La méthode adoptée pour les puissances est un processus itératif qui se répète jusqu'à la satisfaction des contraintes sur la puissance nominale de référence. Le but du dimensionnent est unique, toutefois il peut être atteint de plusieurs manières selon le fournisseur des équipements.

L'objectif du dimensionnent radio est d'aboutir à un plan de dimensionnent réaliste qui tient en considération la stratégie de déploiement, les contraintes locales et le business plan en général.

CH A P I T R E 3 : APPLICATION S U R U N CAS REEL
( ZONE D E DAKAR)

Comme dans tout réseau cellulaire, la taille des cellules dépend soit du trafic, soit de la couverture radio. Dans une zone peu dense, la cellule est aussi grande que les performances de propagation radio électriques mobiles le permettent, alors que dans une zone très dense, c'est le nombre maximal d'usagers simultanés dans une cellule qui devient le dimensionnant.

Nous allons collecter certaines données nécessaires pour pouvoir commencer le dimensionnement. Nous essayerons ensuite de calculer le nombre de sites nécessaire, garantissant une capacité et une couverture avec une qualité de service définie préalablement.

I I I . 1 . C A H I E R D E CHARGES

En déployant un réseau GSM 900, suivi d'une densification via le DCS 1800 et enfin la planification d'un réseau de troisième génération. Le cahier des charges suivant définit ces différentes périodes ainsi que les données marketing.

· D O N N E E S :

Données marketing

La densité d'abonnés à desservir suivant les zones est de:

· 5000/km2 en dense urbain

· 2500/km2 en urbain

· 1200/km2 en suburbain

· 500/km2 en rural

Profil moyen de consommation des abonnés

· Voix à 12,2 kbps : 25mErl/abonné (facteur d'activité = 0,65)

· Data à 64 kbps : 25kbps/abonné

· Data à 144 kbps : 40kbps/abonné

· Data à 384 kbps : 50kbps/abonné Données constructeurs pour un utilisateur de type piéton 3km/h

Débits en Kbits/s	12,2 CSD	64 CSD	144 PSD		384 PSD	Eb/N0 en dB
5	3	2	1

Tableau 25 : Débits des utilisateurs de type piéton

· S P E C I F I C I T E S :

· Technologie : UMTS (2 porteuses)

· Service offert Data (indoor daylight)

· 20% à 12,2 kbps

· 40% à 64kbps

· 30% à 144kbps

· 10% à 384kbps

· Part de marché = 30%

· Charge totale des cellules = 60%

I I I . 1 . 1 . N O M B R E S D ' U T I L I S A T E U R S

Le nombre d'abonnés est une estimation, basée sur des études marketing, donnée par l'opérateur au fournisseur chargé de faire les calculs du dimensionnement. Dans notre cas, nous avons estimé le nombre d'abonnés aux alentours de 2000 utilisateurs.

I I I . 1 . 2 . D O N N E E S G E O G R A P H I Q U E S

Cette étude concerne une zone géographique couvrant trois communes de Dakar (Fann, Almadie, Dakar_Plateau) notre zone d'étude s'étend sur une superficie de 16 km² et on estime que la population avoisine les 57.986 habitants.

Figure 26 : zone géographique pour la couverture

Les 3 communes de Dakar présentent beaucoup de zones d'habitation car on y trouve de nombreux immeubles, plusieurs quartiers résidentiels, quelques espaces verts ainsi que des axes routiers. Chaque zone a ses propres caractéristiques. La densité de population à desservir par notre opérateur représente 30% du marché et se répartit suivant les zones comme suit :

Zones Densité Superficie en km2

Fann 19.983 hab/km2 16

Almadie	1.102 hab/km2		16	Dakar_Plateau
36.901 hab/km2	16

Tableau 26 : Types et surfaces de zones géographiques avec leurs superficies

· T R A F I C PAR U T I L I S A T E U R

Le tableau suivant résume le trafic Uplink par abonné selon les services proposés par l'opérateur à l'heure chargée.

Le service Le trafic par utilisateur

La voie (mErl) 20,02

CS64K (mErl)

PS64K (ko/h)

0,08

0,02

PS128K (ko/h)

0,19

Tableau 27 : Estimation du trafic par utilisateur dans Dakar

Une conversion de Ko/h à l'Erl des trafics PS doit être faite en utilisant la formule :

Erl Ko h = ( / ) ×

1024 8 × 3600 ( ) × RAB

[24]

Le (RAB) prend les valeurs 64, 128 ou 384 selon le service. Les résultats sont dans le tableau suivant :

Le service La voie (Erl)			Le trafic par utilisateur 20,02.10^-3		CS64K
(Erl)		0,08.10	^-3	PS64K
(Erl)		7,11.10	^-4	PS128K
(Erl)		3,37.10	^-3	PS384K
(Erl)		47,4.10	^-3	Le trafic total par abonné (Erl)
1,01

Tableau 28 : Résultats du calcul de conversion en Erlang

I I I . 1 . 2 . 1 . L E S POINTS N O M I N A U X DES SITES C A N D I D A T S

Sites Site_Almadie_1	Cellules Cellule_A	Latitudes 14.742802°	Longitudes -17.523482°	Azimuts 0°		Zones Almadie	Site_Almadie_1
Cellule_B	14.742802°	-17.523482°	120°	Almadie		Site_Almadie_1
Cellule_C	14.742802°	-17.523482°	240°	Almadie		Site_Fann_2
Cellule_A	14.694011°	-17.472168°	0°	Fann		Site_Fann_2
Cellule_B	14.694011°	-17.472168°	120°	Fann		Site_Fann_2
Cellule_C	14.694011°	-17.472168°	240°	Fann		Site_Plateau_3
Cellule_A	14.668137°	-17.436046°	0°	Plateau		Site_Plateau_3
Cellule_B	14.668137°	-17.436046°	120°	Plateau		Site_Plateau_3
Cellule_C	14.668137°	-17.436046°	240°	Plateau

Tableaux 29 : Points nominaux des sites candidats des différentes zones (cas réel)

I I I . 2 . E S T I M A T I O N D U N O M B R E D E SITES

I I I . 2 . 1 . N O M B R E D E SITES R E Q U I S POUR ASSURER L A C A P A C I T E

Le dimensionnement se fait pour une charge supérieure à 20% et inférieure à 70%, 40% est probablement une bonne valeur initiale. On suppose que le taux de blocage GOS est égal à 2%, de la table d'Erlang, on peut donc calculer le trafic offert pour ce type de service.

Nous avons vu que le nombre de canaux que peut supporter un site est calculé selon l'équation suivante.

M = Q x Mpole [25]

M pole = 91.7 en Uplink pour le service voix pour un site urbain de 3-secteurs. On aura par la suite : M = 0,4×91.7 = 36.68 37 canaux, avec QoS =2%

On détermine le trafic offert pour 37 canaux : Trafic offert = 28.25 Erlang

Sachant que, le trafic par utilisateur = 1,01 Erl, et ayant l'équation suivante :

Nombre d'utilisateurs par secteur = trafic offert total / trafic offert par utilisateur On calcule le nombre d'utilisateur par secteur comme suit :

Nombre d'utilisateur par secteur = 28.25/1 ,01 28 utilisateurs

Chaque site supporte 3 secteurs, donc : Nombre d'utilisateur par site = 28 x 3 = 84 users/site Nombre d'utilisateurs par site = 84 utilisateurs/sites

Calcul du nombre de sites = nombre total d'abonné /nombre d'utilisateur par site Le nombre de sites requis = 2000/84 = 24 sites

On aura par la suite : Nombre de sites = 24 sites

Figure 27 : Nombre sites requis pour assurer la ^capacité

I I I . 2 . 2 . N O M B R E D E SITES R E Q U I S POUR L A C O U V E R T U R E En calculant le Path Loss Maximal, on peut déduire le rayon des cellules et leurs surfaces. Le nombre de site est par la suite calculé en divisant la surface des zones par la surface des cellules, les résultats dépendent du type de zones et de services.

Une fois le rayon nécessaire à la couverture est déterminé, donc l'aire d'un site est su, on peut déduire facilement le nombre de sites requis en utilisant la formule :

Nbre de SitesUL _couverture= (Aire totale / Aire de Site) [26]

Le tableau ci-dessus donne le nombre de sites requis en couverture pour une charge de 40% :

PS 64kbps

UPLINK

Supports

PS 128kbps

PS 384kbps

Types de terrain

Paramètres	Unités	Dense Urbain	Dense Urbain		Dense Urbain	Puissance d'émission de l'UE
(dBm) (Pue)	2,1	2,1	2,1		Densité de puissance du bruit thermique
(dBm/Hz) (Nt)	-174,0	-174,0	-174,0		Bruit NF de la station de base
(dB) (Nf)	2,0	2,0	2,0		Débit d'information
(kbps) (Rinfo)	67,4	131,4	387,4		Energie bit sur densité spectrale du bruit
(dB) (Eb/N0)	2,8	2,3	2,5		Sensibilité de réception
(dBm) (Srbs)	-120,9	-118,5	-113,6		Gain d'antennes de l'UE et RBS
(dBi) (Ga)	18,0	18,0	18,0		Pertes Jumpers et connecteurs
(dB) (Lj)	0,2	0,2	0,2		Pertes de pénétration
(dB)n (Lbpl)	18,0	18,0	18,0		Marge du Fading Log normal
(dB) (Blnf)	9,0	9,0	9,0		Marge de contrôle de puissance
(dB) (Bpc)	0,7	0,7	0,7		Marge des interférences
(dB) (Biul)	2,2	2,2	2,2		Atténuations maximales
(dB) (Lpmax)	129,8	127,4	122,5		Constante `'A» du Path Loss
(dB) (A)	155,6	155,6	155,6		Hauteur de l'antenne du UE
(m) (Hm)	1,5	1,5	1,5		Hauteur de l'antenne de la station de base
(m) (Hb)	25,0	25,0	25,0		Rayon de cellule
(km) (Rc)	0,66	0,56	0,41		Surface de couverture d'un site
(km^2) (S)	0,8434	0,6191	0,3295		Surfaces de terrains
(km^2) (St)	16	16	16		Nombre de sites par type de terrain
/	19	26	49		Nombre de sites
/	19	26	49

Tableau 30 : Calcul de couverture pour les 3communes de Dakar (services PS 64/128/384)

Nous avons exigé d'assurer le service à commutation de paquet (PS) 128kbit/s à l'heure chargée, le nombre de sites requis pour assurer une couverture du sens UL avec une charge de 40% est alors 26 sites.

I I I . 2 . 2 . 1 . UPLINK EST L I M I T E PAR L A C O U V E R T U R E O U
L A C A P A C I T E ?

Dans cette étape le planificateur, doit déterminer si le Uplink est limité par la capacité ou par la couverture, en effet si le nombre de sites trouvé pour la capacité est supérieur à celui trouvé pour la couverture, alors le Uplink est limité par la capacité.

Nbre de SitesUL couverture > Nbre de SitesUL capacité ==> réseau en UL limité par la couverture
Nbre de SitesUL couverture < Nbre de SitesUL capacité ==> réseau en UL limité par la capacité

Dans notre cas on a trouvé que le Uplink est limité par la capacité. Donc on voit que pour supporter une telle capacité, on a besoin de 2 sites sur une zone.

En exigeant d'assurer le service PS 128kbit/s à l'heure chargée, le nombre de sites requis pour assurer une couverture du sens UL avec une charge de 40% est alors 26 sites.

24 sites sont nécessaires pour la capacité du sens Uplink mais seulement 26 pour assurer la couverture, donc on a un site de couverture.

En comparant le nombre de sites estimé par la démarche suivie dans ce chapitre avec le nombre

implémenté réellement dans les 3 communes de Dakar, on remarque certaine différence. Cela est düà la prise en compte d'autres facteurs. L'objectif est de déterminer le nombre de sites nécessaires à fin de garantir les services offerts, supportés par le réseau UMTS.

I I . 3 . L A P L A N I F I C A T I O N D U R E S E A U D ' A C C E S U M T S

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. Donc il faudrait atteindre le maximum de couverture avec une capacité optimale tout en maintenant le coût de déploiement le plus faible possible.

Dans ce contexte, il y a quelques opérateurs qui préférèrent réduire le nombre de stations de base plus que réduire la puissance de transmission et ceci pour des raisons de budget ; par contre, d'autres opérateurs préfèrent couvrir la zone d'une manière à réduire la puissance nécessaire dans le sens montant et offrir aux utilisateurs ainsi des services plus consommateurs d'énergie avec une meilleure QoS, et ceci au détriment de l'implantation d'un réseau plus cher avec plus de stations de bases et par suite des frais de communication plus élevées.

Les nouveaux défis dans la planification radio introduits avec la troisième génération des réseaux cellulaires proviennent du fait de la demande de services à différents débits ainsi que des caractéristiques des techniques WCDMA dont l'une des principales est l'interdépendance entre la qualité de service, l'interférence, la taille de la cellule et la charge supporté. La liaison étroite entre

couverture et capacité dans les systèmes WCDMA devrait être prise en compte dans le processus de planification du système UMTS. En effet, la couverture est limitée par le lien montant et ceci à cause de la limitation en puissance d'émission des mobiles. Par contre, le sens descendant cause des limitations sur la capacité et ceci est dû au fait que la station de base a une puissance limitée et qu'elle doit réserver son budget de puissance (en DL) à plusieurs mobiles à la fois, donc quand le nombre d'utilisateur augmente l'interférence va directement augmenter, alors que dans le sens montant, chaque nouveau utilisateur va voir sa propre puissance d'amplification.

I I . 3 . 1 . P R O C E S S U S D E P L A N I F I C A T I O N

Le processus de planification comporte :

La phase de planification ou phase d'initialisation (dimensionnement) : elle correspond à l'introduction des sites au niveau de la zone géographique considérée, l'ajustement des paramètres des sites, des secteurs et des cellules selon les contraintes déjà fixer (caractéristiques de l'environnement, des antennes et localisation des Nodes B).

La phase poste planification : elle correspond à l'étude de la qualité de service et de la capacité du réseau planifié afin de l'optimiser pour qu'il soit conforme aux exigences (les

modèles de trafic, les modèles de mobilité et la distribution des abonnés dans le réseau).

Figure 28 : Processus de planification

Ensuite, le dimensionnement fournit une première et rapide évaluation des éléments du réseau ainsi que les capacités associées à ces éléments. Son but est d'estimer la densité nécessaire et la configuration des sites pour la zone en question. Il faut commencer par estimer les paramètres du lien radio comme le débit de données et le rapport _Eb/N0 requis pour chaque service et déterminer les paramètres des équipements comme la classe de puissance du mobile et la sensibilité du récepteur, les meilleures positions où les stations de bases doivent être mises pour assurer une couverture et une capacité maximales. Ensuite, déduisant la marge d'interférence à partir du facteur de charge, il faut passer au calcul du bilan de liaison qui donne comme résultat le MAPL (Maximum Allowable Path Loss). Ce MAPL ainsi que les différents paramètres de l'environnement sont utilisés enfin de calculer la portée de la cellule et par suite le rayon maximale de la cellule par zone. L'algorithme résumant ces étapes est représenté ci-dessous.

Atoll est un outil pouvant réaliser les taches de planification, pour un opérateur qui possède déjà un réseau 2G, Le premier choix de planification pour les emplacements est de mettre des sites 3G dans les mêmes locaux 2G tout en utilisant des antennes spécifiques à la 3G (Swap)

I I I . 3 . 1 . 1 . O U T I L D E P L A N I F I C A T I O N RADIO ( ATOLL)

Atoll est un logiciel de dimensionnement et de planification de réseaux cellulaires qui peut être utilisé sur tout le cycle de vie des réseaux (du design à l'expansion et l'optimisation). Le logiciel exploite différentes données en entrée car il permet de choisir le type de projet à réaliser GSM 900, DCS 1800, ou alors UMTS qui paramètre différemment le logiciel en fonction de la technologie. On peut définir le model de propagation, le type d'antenne, les caractéristiques du site,...

Enfin après avoir déployé un réseau, ATOLL permet de réaliser de multiples prédictions :

· Couverture par niveau de champ ;

· Couverture par émetteur et étude du trafic ;

· Zone de recouvrement et couverture par niveau de C/I.

Figure 29 : Version du logiciel (Atoll)

Figure 29.1 : Interface graphique d'Atoll

I I I . 3 . 2 . PHASE D E P L A N I F I C A T I O N

On rappelle que dans le chapitre précédent, la zone de Dakar à planifier qui couvre 16 Km², gouverné par 26 sites (cluster, élévation du terrain et routes, la base de donne des sites 2G) ainsi que la spécification de la bande de fréquence UMTS donc définition de la porteuse (une seule porteuse a été définie). La zone de Dakar se caractérise par une forte densité de population et une diversité de classes morphologiques.

I I I . 3 . 2 . 1 . SELECTION DES SITES C A N D I D A T S ( ROAMING

3 G - 2 G ) E T P O S I T I O N N E M E N T

La recherche de sites constitue la première phase du design. Elle précède les phases de positionnement des antennes. Ces sites correspondent aux emplacements idéaux issus du dimensionnement pour la construction du réseau. Initialement, le nombre des sites (2G) existants dans les 3 zones dépasse le nombre mentionné à l'issu du design case, d'où seuls les sites qui respectent la condition d'intersites seront pris en considération.

Une deuxième étape consiste à une délimitations et séparation des 3 zones. Donc deux polygones ont été définis. Normalement pour révérer les conditions théoriques, on doit faire recourt à un maillage hexagonale pour la zone. On a intérêt à sélectionner des sites 2G existant pour assurer l'itinérance vers la 3G et d'ailleurs c'est plus facile et plus rentable pour l'opérateur de réutiliser les sites existants à condition que ces sites soient proches le plus possible de la maille.

Les sites qui n'éprouvent pas une condition d'équidistance entre les sites voisins seront rejetés.
D'autres sites ont été ajoutés pour combler les carences à la répartition existante pour définir une
telle configuration (26 sites pour la zone urbaine dense). Le nombre total de sites dépasse les 24

sites prévus, vue que les sites en services (2G) ne présentent pas une uniformité des distances entre les émetteurs, positionnement près de la maille, de ce fait, on a toléré plus ou moins les distances intersites sélectionnées d'où l'augmentation du nombre de sites prévu (26 sites au totalité).

Figure 30 : Délimitation par zones avant planification

I I I . 3 . 2 . 2 . P A R A M E T R E S D E SITES

Un site candidat représente un Node B. Chaque Node B est associé à trois antennes sectorielles. Plusieurs types d'antennes subsistent dans les réseaux radio mobiles, on utilise dans cette planification des antennes tri-bandes (900/1800/UMTS) sectorielles larges (une ouverture de 65°) vue que les deux générations, à savoir le GSM et l'UMTS, vont coexister sur la même zone. Donc les azimuts et les hauteurs sont ceux des sites existants. On donne dans la table ci-dessous quelques détails:

Zones	Almadie		Fann		Dakar_Plateau		Nombre de sites
9		7			10	Hauteur d'antenne
25		25			25	Azimuts
0°	/ 120° / 240°

Tableau 31 : Caractéristique des sites

Nord

West

Este

S ud

+

1 è re a zim u t

H a u te u r d e l'a n te n n e

90.0°

Node B

Figure 31 : Repérage au niveau des azimuts

I I I . 3 . 3 . CREATION D E L A CARTE D E T R A F I C

La création de la carte de trafic réside à faire distribuer les utilisateurs sur la zone de planification, à savoir les 2000 milles abonnés qui vont être répartis uniformément et équitablement sur les trois zones sachant que les zones sont limitées par des polygones. La figure suivante illustre ce qui précède.

Figure 32 : Carte de trafic par zones

I I I . 3 . 4 . P R O P R I E T E S DES A N T E N N E S

Le problème PPA (Positionnement et Paramétrage des Antennes) est au coeur de la problématique de design des réseaux radio mobiles. L'objectif principal est de déterminer les emplacements des antennes et leurs configurations afin de réaliser une couverture totale du territoire tout en assurant une bonne qualité de service. En effet, un mauvais positionnement ou paramétrage des antennes peut entraîner des situations de recouvrement inextricables qui rendent la tâche de planification difficile sinon impossible.

Dans les réseaux UMTS, un bon positionnement et un bon paramétrage des antennes permettent d'optimiser le rapport C/I sur l'espace de couverture. Or le rapport C/I a une incidence directe sur le taux d'erreurs binaires et donc sur le débit et la qualité des communications. Chaque antenne est caractérisée en plus de sa sensibilité et de sa perte en émission, par son gain de transmission, sa puissance, son orientation horizontale, l'azimut et le tilt ou encore l'inclinaison ainsi que les diagrammes de rayonnement horizontal et vertical.

Le diagramme de rayonnement : représente la perte en dB de la puissance du signal émise dans le voisinage immédiat de l'antenne dans toutes les directions possibles (horizontale ou verticale). Voir figure suivante.

horizontal vertical

0 dB

Lobe latéral

-10 dB

-3 dB

Direction nulle

HPBW

-10 dB

-3 dB

0 dB

Lobe principal

Figure 33 : Diagramme du rayonnement d'une antenne

Le tilt ou inclinaison : l'inclinaison mécanique et électrique de l'antenne peuvent être appliquées, dans le but de :

· Enlevez la couverture insulaire et diminuer l'interférence.

· Améliorez la couverture de la région proche, aussi couverture d'intérieur (indoor).

· Ajustez les frontières cellulaires (pour arranger les zones de Handover). L'inclinaison exigée peut être estimée par l'optique géométrique qui prend en considération le HPBW vertical, la hauteur de l'antenne et la topographie au voisinage du site.

Dans notre application, nous allons travailler avec les antennes à tilt mécanique car il permet d'assurer une meilleure gestion des interférences. Pour les tilts dans notre projet, on initialise leurs valeur à 6° dans les 3 zones (urbaine dense). Voir figure ci-dessous.

Figure 34 : Antenne tri-bandes
I I I . 3 . 4 . 1 . DEFINITION DES SERVICES, DES U T I L I S A T E U R S

E T DES E Q U I P E M E N T S

À ce niveau de paramétrage, on définit les services à lancer, à savoir le service conversationnel et les services à commutation de paquets PS 64 et PS128, sur le réseau, la capacité de chaque service, les délais, et les erreurs sur la trame pour qu'ils soient chargés par le simulateur lors de la prédiction de la couverture.

Figure 35 : Gestion des usagers

Puis on définit le type d'équipement d'usagé, ainsi que les qualités de services ou encore les exigences de C/I. on peut même classer les usagers par classe morphologique en termes de distribution à titre d'exemple les quartiers chic. Mais dans la définition de la carte de trafic on a procuré à avoir une distribution uniforme des usagers.

Figure 36 : Exemple d'installation d'une antenne UMTS I I I . 3 . 5 . L A PHASE POSTE P L A N I F I C A T I O N

I I I . 3 . 5 . 1 . L A N C E M E N T D U S I M U L A T E U R ATOLL

On lance le simulateur Atoll, une première remarque c'est qu'il y a des carences ou encore des trous de couverture pour l'indoor sur tous les services voix et data.

Figure 37 : Carte par diversité morphologique

I I I . 3 . 5 . 2 . INTERPRETATION DES R E S U L T A T S

Le résultat est attendu vue qu'il y a une différence entre le dimensionnement théorique qu'on a procédé et la simulation. Certes l'outil est plus précis pour le modèle de propagation. Et vue que le maillage théorique n'est pas parfaitement respecté.

On confirme ces résultats le fait que la non régularité des reliefs géographiques (montagnes, plateaux...) et architecturaux (bâtiments, maisons...) fait que la propagation des ondes ne s'effectue pas de la même façon dans toutes les directions. De ce fait, des prolongements, des rétractions voir même des discontinuités importantes apparaissent dans la couverture des cellules. Voir figure suivante.

Figure 38 : Concept cellulaire et couverture radio

I I I . 3 . 5 . 3 . ZONE D ' I N T E R F E R E N C E S

La couverture géographique des stations forme un ensemble de zones d'intersection où le rapport entre signal serveur et signal brouilleur (C/I) est faible. L'existence de ces zones est capitale pour la réalisation du Handover. Cependant elles peuvent aussi être un motif d'interférence, la solution est, comme nous l'avons décrit auparavant, en jouant sur les tilts des antennes ou encore sur les azimuts. La couverture des différents aspects du Handover est globalement assurée entre les secteurs, en revanche entre sites, il y a des carences et comme on la dit précédemment l'ajout de sites est capital. Ainsi, le positionnement et le paramétrage des antennes dépendent directement des sites candidats potentiels, la difficulté de la planification est liée aux situations de recouvrement induites par la configuration des antennes.

L'objectif du design est essentiellement de répondre à la demande en communication prévue sur le terrain. C'est une cible à atteindre.

Figure 39 : Ajout des Sites dans les zones de déficience

NB : la couleur B L A N C H E représente les déficiences de couverture. Pour combler les carences que présente le réseau, on ajoute des sites. Voir figure ci-dessous qui montre les positions d'ajout de sites.

CONCLUSION GENERALE

Ces dernières années ont vu se développer un engouement particulier pour la téléphonie mobile. La qualité des services proposés par les opérateurs et les faibles encombrements et coûts d'acquisition des terminaux ont grandement contribués à ce succès. En complément la libéralisation des marchés agissant sur la baisse des tarifs des communications ont rendu accessibles les services mobiles au grand public. Pour les opérateurs cet engouement se traduit par le déploiement de réseaux radio mobiles comportant des milliers d'installations à l'échelle d'un pays comme le Sénégal. Dans ce contexte, le design des réseaux revêt une difficulté extrême induite par la multitude et la complexité des problèmes d'ingénierie à résoudre. La complexité de ces problèmes est liée au volume important des données à prendre en compte pour réaliser l'ingénierie : données géographiques, données de simulation... à l'évolution très rapide des problèmes : nouvelles technologiques, nouvelles contraintes opérationnelles... et à leurs imbrications : planification des capacités cellulaires, paramétrage des antennes...

A ces difficultés vient s'ajouter la forte évolutivité des données qui décrivent l'environnement dans lequel se place le réseau. Dans un premier temps, les variations de données dans le temps ont été peu ou pas du tout prises en compte dans les processus d'ingénierie. Les notions de robustesse et d'évolutivité des solutions proposées s'imposent alors comme des critères clé du design; le but étant la conception de schémas de réseaux capables d'évoluer dans le temps à moindre coût (Roaming 2G vers 3G).

L'objectif de ce projet de fin d'étude, était donc l'étude de dimensionnement et planification d'un réseau d'accès WCDMA 3G.

Dans ce projet, on s'est intéressé seulement à une petite zone géographique (16km²) et un nombre réduit d'abonnés (2000) correspondant à la phase de lancement d'un réseau UMTS.

Ce travail reste donc ouvert à l'extension soit en considérant des zones géographiques plus grandes ou un nombre d'abonnés plus important.

BIBLIOGRAPHIE

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[6] MEMOIRE DE PROJET DE FIN D'ETUDES « DIMENSIONNEMENT ET PLANIFICATION D'UN RESEAU D'ACCES WCDMA 3G » RIDHA BEN FADHELI, TUNIS, 2006.

[7] MEMOIRE DE PROJET DE FIN D'ETUDES « DIMENSIONNEMENT ET PLANIFICATION D'UN RESEAU D'ACCES HSPDA », AHMED TRIKI, TUNIS, 2007.

[8] THESE « OPTIMISATION ET DEPLOIEMENT DES SERVICES HAUTS DEBITS DANS LES SYSTEMES RADIO MOBILES » MASSAER GASSAMA, TUNIS 2007.

[9] MEMOIRE DE PROJET DE FIN D'ETUDES « DIMENSIONNEMENT DU RESEAU D'ACCES UTRAN DE CASABLANCA » SAMIR MARGHAD, TUNIS, 2007.

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SITES WEB

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http://perso.citi.insa-lyon.fr/jmgorce/cours/sujet%20TP1.pdf http://www.nolot.eu/Download/Cours/reseaux/m2pro/RMHD0708/gsm_3g.pdf http://www.handicapzero.org/les-services/telephonie/operateurs/sfr http://www.slideshare.net/Cynapsys/formation-umts

ABREVIATIONS

Acronymes			Définition
2G			Second Génération
3G			Third Generation
3GPP			3rd Génération Partnership Project
		A
ASC			Antenna System Controller
ATM			Asynchronous Transfer Mode
		B
BER			Bit Error Rate
BLER			Bloc Error Rate
BSC			Base Station Controller
BSS			Base Station System
BTS			Base Transceiver Station
		C
CDMA			Code Division Multiple Access
CM			Connection Management
CN			Core Network
CRNC			Controlling Radio Network Controller
CS			Circuit Switched
		D
DS_CDMA			Direct Sequence-Code Division Multiple Access
DSSS			Direct Sequence Spreading Spectrum
DTX			Discontinuous Transmission
		E
EDGE			Enhanced Data Rates for GSM Evolution
ETSI			European Telecommunications Standards Institute
		F
FDD			Frequency Division Duplex
FDMA			Frequency Division Multiple Access
FPLMTS			Futur Public Land Mobile Telephone System
		G
GoS			Grade of Service
GPRS			General Packet Radio Services
GSM			Global System for Mobile Communications
		I
IMEI			International Mobile Equipement Identity
IMSI			International Mobile Subscriber Identity
IMT-2000			International Mobile Telecommunications 2000
		L
LAC			Location Area Code
LAI			Location Area Identification
		M
MAP			Mobile Application Part
MAPL			Maximum Allowable Path Loss
MCC			Mobile Country Code
ME			Mobile Equipement
MMS			Multimedia Messaging Service
MNC			Mobile Network Code
MSC				Mobile (services) Switching Centre
MT				Mobile Terminaison
	N
NSS				Network Switching Subsystem
	O
OVSF				Orthogonal Variable Spreading Factor
	P
PDP				Packet Data Protocol
P-IMSI				Packet International Mobile Subscriber Identity
PLMN				Public Land Mobile Network
PS				Packet Switched
P-TMSI				Packet Temporary Mobile Subscriber Identity
	Q
QoS				Quality of service
QPSK				Quadrature Phase Shift Keying
	R
RAB				Radio Access Bearer
RAC				Routing Area code
RAI				Routing Area Identification
RAN				Radio Access Network
RBS				Radio Bearer Service
RNC				Radio Network Controller
RNS				Radio Network Subsystem
RRC				Radio Resource Control
	S
SDU				Service Data Unit
SF				Spreading Factor
SIR				Signal-to-Interference Ratio
SGSN				Serving GPRS Support Node
SMS				Short Message Service
SRNC				Serving RNC
SSMA				Spectre ou Spread Spectrum Multiple Access
	T
TDD				Time Division Duplex
TDMA				Time Division Multiple Access
TE				Terminal Equipement
TMA				Tower Mounted Amplifers
TMSI				Temporary Mobile Subscriber Identity
TPC				Transmit Power Control
	U
UE				User Equipment
UICC				UMTS Integrated Circuit Card
UIT				Union International de Telecommunication
UMTS				Universal Mobile Telecommunication System
UTRAN				UMTS Terrestrial Radio Access Network
URA				UTRAN Registration Area
USIM				UMTS Subscriber Identity Module
	W
WAP				Wireless Application Protocol
W-CDMA				Wideband - Code Division Multiple Access

ANNEXES

ANNEXE A : TABLE D'ERLANG

	1%	2%	3%	4%	5%	6%	7%	8%	9%	10%
1	0.01	0.02	0.03	0.04	0.05	0.06	0.08	0.09	0.10	0.11
2	0.15	0.22	0.28	0.33	0.38	0.43	0.47	0.51	0.55	0.60
3	0.46	0.60	0.72	0.81	0.90	0.98	1.06	1.13	1.2	1.27
4	0.87	1.09	1.26	1.40	1.52	1.64	1.75	1.85	1.95	2.05
5	1.36	1.66	1.88	2.06	2.22	2.37	2.5	2.63	2.76	2.88
6	1.91	2.28	2.54	2.76	2.96	3.14	3.30	3.46	3.61	3.76
7	2.50	2.94	3.25	3.51	3.74	3.95	4.14	4.32	4.50	4.67
8	3.13	3.63	3.99	4.28	4.54	4.78	5.00	5.21	5.41	5.60
9	3.78	4.34	4.75	5.08	5.37	5.63	5.88	6.11	6.33	6.55
10	4.46	5.08	5.53	5.90	6.22	6.51	6.78	7.03	7.28	7.51
11	5.16	5.84	6.33	6.73	7.08	7.39	7.69	7.97	8.23	8.49
12	5.88	6.61	7.14	7.57	7.95	8.29	8.61	8.91	9.20	9.47
13	6.61	7.40	7.97	8.43	8.83	9.20	9.54	9.86	10.17	10.47
14	7.35	8.20	8.80	9.30	9.73	10.12	10.48	10.83	11.16	11.47
15	8.11	9.01	9.65	10.17	10.63	11.05	11.43	11.80	12.15	12.48
16	8.88	9.83	10.51	11.06	11.54	11.98	12.39	12.78	13.14	13.50
17	9.65	10.66	11.37	11.95	12.46	12.92	13.35	13.76	14.15	14.52
18	10.44	11.49	12.24	12.85	12.39	13.87	14.32	14.75	15.15	15.55
19	11.23	12.33	13.11	13.76	14.31	14.82	15.29	15.75	16.17	16.58
20	12.03	13.18	14.00	14.67	15.25	15.78	16.27	16.74	17.18	17.61
21	12.84	14.04	14.89	15.58	16.19	16.74	17.25	17.74	18.20	18.65
22	13.65	14.90	15.78	16.50	17.13	17.71	18.24	18.74	19.23	1969
23	14.47	15.76	16.68	17.42	18.08	18.67	19.23	19.75	20.25	2074
24	15.29	16.63	17.58	18.35	19.03	19.65	20.22	20.76	21.28	21.78
25	16.12	17.50	18.48	19.28	19.99	20.62	21.21	21.78	22.31	22.83
26	16.96	18.38	19.39	20.22	20.94	21.60	22.21	22.79	23.35	23.88
27	17.80	19.26	20.31	21.16	21.90	22.58	23.21	23.81	24.38	24.94

ANNEXE B : LES CODES D'ETALEMENTS UTILISES EN UTRAN ~ CODES DE CANALISATION OU OVSF

~ CODES D'EMBROUILLAGES OU GOLD

ANNEXE C : COUT D'INSTALLATION

~ CAPEX : DEPENSES D'INVESTISSEMENTS

~ OPEX : DEPENSES DE FONCTIONNEMENTS ET D'EXPLOITATIONS

MATERIELS PYLONE SUR TOI IMMEUBLE	TYPES TOUR	PRIX 15 693 252 CFA
ANTENNE VSAT	ANTENNE	25 232 335 CFA
MICROWAVE__SAGEM	CANAUX A MICRO-ONDE	3 834 764 CFA
MICROWAVE__ERICSSON	MICROWAVE__CHANNELS	3 354 341 CFA
TRAVAUX PRE-HIVERNAUX	OTHER CELL SITE ITEMS	1 050 000 CFA
DALE VSAT	GENIE CIVILE	650 000 CFA
ELECTRIFICATION IMMEUBLE	GENIE CIVILE	1 012 360 CFA
ANTENNE K739630	ANTENNES	2 596 411 CFA
BTS 240 XL/ SIEMENS	BTS/MICRO BTS/WIMAX	19 877 327 CFA
ETUDE INGENIERIE /FIBRE OPTIQUE	OTHER CELL SITE ITEMS	12 227 810 CFA
MATERIELS DE MAINTENANCE	ORDINATEURS	1 480 969 CFA
COUTS FORMATION INGENIEURS	OPERATEURS	2 400 000 CFA
COUTS D'INSTALLATIONS	OPERATEURS	73 716 317 CFA

ANNEXE D : OUTILS D'INGENIERIE POUR LE DESIGN DES RESEAUX RADIOMOBILES

~ Allocation bande radio

~ Configuration du modèle de propagation