Implémentation d'un outil de calcul de C/I à partir de parcours de mesures radio GSM: cas de l'entreprise Orange Cameroun SA

Représentation Régionale de Yaoundé - CAMEROUN

Mémoire de fin de formation pour l'obtention du diplôme de :

Licence Professionnelle en Technologies de l'Information et de la
Communication

Thème :

Implementation d'un outil de calcul de C/I a partir

de parcours de mesures radio GSM :

Cas de l'entreprise Orange Cameroun SA

Présenté et soutenu par :

MBAPPI Flora Gertrude Marie

Sous la supervision de :

Sous la direction de :

MOUNGNANOU AMBADIANG Serge,
Ingénieur Design Radio Orange Cameroun

OLONGO AWANO Jean Paul,
Ingénieur des Télécommunications, Expert en
commutation téléphonique

Promotion : 2007 - 2010

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2007-2010

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DEDICACE

Le présent travail est dédié :

· A mes grands-parents défunts

· A mes parents Monsieur et Madame MBAPPI, pour l'ensemble des sacrifices consentis et leur dévotion tout au long de ces trois (03) années de formation

· A mes soeurs Karine et Princesse et mon frère Brice, pour le soutien inconditionnel témoigné durant ces trois (03) dernières années

· A mes camarades et amis Gaston AHANDA, Joseph BENGA, Yann DEUNGOUE, Ulrish DOUANLA, Joëlle EBENY, Stéphane HAGBE, Adeline Flore MELIGA, Arol NJINPIE, Christian NKOUOKAM, Christian TADMI, et la liste ne saurait être exhaustive, pour leur présence et la solidarité témoignée tout au long de la préparation du présent mémoire

Que chacun trouve en ce travail l'aboutissement d'un effort commun.

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REMERCIEMENTS

Le bon déroulement du stage effectué durant la période du 21 juin au 20 août 2010 au sein du Département Radio Orange Cameroun, de même que l'élaboration de cette documentation ont été possibles grâce à des personnalités à remercier. Il s'agit de :

· Madame Clémence NGO BIBOUM, Chef du Service Radio Littoral-Ouest, pour la supervision générale et pour ses remarques, ayant contribué à la bonne évolution de ce stage

· Monsieur Serge MOUNGNANOU AMBADIANG, Ingénieur Design Radio, pour la documentation et l'encadrement général apportés tout au long de ce stage

· L'ensemble des Ingénieurs, Techniciens et Stagiaires du Service Radio Littoral-Ouest, pour leur disponibilité et la convivialité dans laquelle le stage a été effectué

· Les personnels administratif et enseignant de l'ESMT

· Toute personne ayant participé de près ou de loin à l'élaboration de ce document.

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Sommaire

LISTE DES FIGURES II

LISTE DES TABLEAUX III

LISTE DES ABREVIATIONS IV

INTRODUCTION 1

PREMIERE PARTIE : Présentation du Département Radio Orange

Cameroun 2

DEUXIEME PARTIE : Rappels sur les indices de qualité en GSM 6

TROISIEME PARTIE : Conception du projet : Cahier de charges 17

QUATRIEME PARTIE : Réalisation de l'application 28

CONCLUSION 37

ANNEXES V

REFERENCES XII

GLOSSAIRE XV

TABLE DES MATIERES XVIII

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LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Interférence co-canale 8

Figure 2 : Interférence adjacente 8

Figure 3 : Représentation d'une cellule serveuse et de six (06) interféreuses

11

Figure 4 : Principe du saut de fréquence 15

Figure 5 : Logigramme de sélection de points limité à la cellule serveuse et aux

deux (02) premières voisines 24

Figure 6 : Interface graphique du C/I Estimation Tool 30

Figure 7 : Sélection d'un fichier de mesure à traiter 32

Figure 8 : Message d'erreur possible lors du traitement effectué par le CIET 33

Figure 9 : Fichier de mesure à traiter 34

Figure 10 : Fichier résultant obtenu à la fin du traitement de l'application CIET

34

Figure A1 : Architecture du GSM VI

Figure A2 : Concept de réutilisation des fréquences VII

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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Valeurs normalisées des C/I_a en GSM 14

Tableau 2 : Estimation financière du CIET 27

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LISTE DES ABREVIATIONS

ARFCN : Absolute Radio Frequency Channel Number.

BCCH : Broadcast Control Channel.

BTS : Base Transceiver Station.

C/I : Carrier over Interferences.

C/N : Carrier over Noise.

EDGE : Enhanced Data rates for the GSM Evolution.

GPRS : General Packet Radio Service.

GPS : Global Positioning System.

GSM : Global System for Mobile communications.

OCM : Orange Cameroun.

WIMAX : Worldwide Interoperability for Microwave Access.

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INTRODUCTION

L'importance de l'interface radio dans les réseaux de téléphonie mobile n'est désormais plus à démontrer, étant entendu qu'elle représente le lieu culminant de communication entre les opérateurs et les abonnés. Dans l'optique de l'assurance d'une meilleure qualité du service fourni aux abonnés, les ingénieurs radio disposent d'outils prévisionnels leur permettant de réutiliser les fréquences du spectre attribué par l'Agence de Régulation des Télécommunications (ART), et de minimiser les interférences.

Il faut néanmoins souligner que les indications données par lesdits outils demeurent d'ordre prévisionnel. L'objectif de ce travail est de fournir à l'entreprise Orange Cameroun SA une aide à la planification radio (choix des fréquences) en élaborant une application qui calculera les rapports Porteuse sur Interférences C/I réels à partir des parcours de mesure radio ; ceux-ci étant déterminants dans la caractérisation des interférences.

De façon succincte, une présentation sommaire du département du stage et un rappel sur les indices permettant d'évaluer la qualité de service dans les réseaux de téléphonie mobile GSM seront effectués, le besoin de l'entreprise reprécisé, et la solution présentée depuis sa conception jusqu'à sa réalisation.

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PREMIERE PARTIE :

I~~~~"~ w
·~ uU

Département Radio Orange

Cameroun

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I. HISTORIQUE

Au début des années 1990, Cellnet et Vodafone dominaient le marché britannique, mais étaient surtout axés sur le marché des entreprises. En juillet 1993, la société chinoise Hutchison Microtel s'installe en Grande Bretagne et devient le premier opérateur avec une nouvelle vision de la téléphonie sans fil. C'est ainsi que naquit Orange en Grande Bretagne en 1994.

Le groupe Orange est acheté par France Télécom en mai 2000. Ce dernier décide de regrouper ses activités de téléphonie mobile sous l'appellation Orange SA, appellation qui sera par la suite généralisée à toutes les filiales de téléphonie mobile de France Télécom : ce processus est appelé rebranding. La Société Camerounaise des Mobiles (SCM), connue encore sous le nom Mobilis, Filiale de France Télécom, est devenue Orange Cameroun le 4 juin 2002.

La filiale Orange du Groupe France Télécom est l'un des principaux opérateurs de télécommunications dans le monde. Avec un chiffre d'affaires de 53,5 milliards d'euros en 2008, il compte plus de 182 millions de clients sur les cinq (05) continents et offre divers services autres que le GSM.

Sa filiale camerounaise, Orange Cameroun SA, propose des services de communication mobile ainsi que des services multimédia et Internet : il s'agit des services GSM, GPRS/EDGE et WIMAX.

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II. ORGANISATION ORANGE CAMEROUN

La société Orange Cameroun est organisée en plusieurs directions, sous l'autorité de la Direction Générale. Elles seront énumérées afin de situer le département de travail dans l'entreprise.

1) Les directions

Outre la Direction Générale, nous avons au sein de l'entreprise Orange Cameroun les directions suivantes :

· Direction Financière

· Direction des Moyens Généraux

· Direction des Ressources Humaines

· Direction Technique et Informatique v' Direction des Grands Projets et Transformation

1' Direction Développement Réseau v' Direction Plateforme et Services v' Division Opération et Maintenance

· Direction Internet et Développement

· Secrétariat Général

· Direction Commerciale

1' Direction Marketing

1' Direction Communication v' Direction Service Client v' Direction des Ventes

Dans ce cadre, le Département Radio Orange Cameroun est sous la tutelle de la Direction Développement Réseau, cette dernière étant une division de la Direction Technique et Informatique.

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2) Le Département Radio

Le Département Radio d'Orange Cameroun a pour principale mission de s'assurer de l'accessibilité de tout abonné Orange aux divers services offerts par la société, avec la qualité la plus optimale possible. Il s'inscrit dans la Direction Développement Réseau, dépendant de la Direction Technique et Informatique.

Le Département Radio Orange Cameroun est divisé en deux (02) services, chacun ayant la charge d'une partie du territoire national. Le service dans lequel a été développée la solution de planification radio est le Service chargé du Littoral et de l'Ouest, basé dans la ville de Douala.

Le cadre de travail étant ainsi présenté, il est important de définir les notions propres à la solution apportée au sein dudit département.

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DEUXIEME PARTIE :

Rappels ~~: :~~ ::iuiCeS de

ua~~t r GSM

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I. NOTION DE QUALITE EN GSM

1) Paramètres à considérer

Dans les systèmes GSM, le service primordial est le transport de la voix. Ainsi, la qualité de la voix est un paramètre important dans l'évaluation de ces systèmes. Les indicateurs retenus pour qualifier la voix lors d'une communication GSM sont :

· Rx_Qual : il représente la qualité du signal reçu par le mobile

· SQI (Speech Quality Index) : il permet d'évaluer la qualité vocale pendant les communications

Le contexte GSM étant caractérisé par la mobilité des abonnés, il est également important de relever les puissances reçues des diverses stations de l'entourage du mobile indépendamment du fait qu'elles fournissent le service au mobile (on parle de cellule serveuse) ou pas (on parle de cellules voisines). Ceci se matérialise par l'indicateur Rx_Lev, représentant les niveaux de champ de ces diverses puissances par rapport à un niveau de référence précis. Dans ce sens, il est encore plus urgent de savoir quel est le niveau de puissance de la cellule serveuse d'une zone par rapport aux éventuelles cellules interférant sur son signal utile.

2) Les perturbations en GSM

Les perturbations en GSM se matérialisent par les éléments suivants :

· Le bruit, dû aux équipements de transmission

· Les interférences, dues aux interpolations de spectres fréquentiels. On distingue,
suivant le type de fréquence, l'interférence co-canale et l'interférence adjacente.

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L'interférence co-

canale est due à une cellule émettant à la même fréquence que la

cellule serveuse.

		Légende Cellule serveuse Cellule interféreuse Zone d'interférence

Figure 1 : Interférence co-canale

L'interférence adjacente, quant à elle, est toute perturbation due aux cellules utilisant des fréquences proches de celle de la cellule serveuse.

Légende

Cellule serveuse Cellule interféreuse Zone d'interférence

Figure 2 : Interférence adjacente

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Suivant l'écart entre les fréquences, et en considérant la fréquence F comme le numéro ARFCN de notre cellule serveuse, on distinguera :

· Le 1^er canal adjacent : sa fréquence est à + ou - 200 kHz de la fréquence de la cellule serveuse. Il sera ainsi représenté par F + 1 ou - 1.

· Le 2^e canal adjacent : il est à une fréquence de + ou - 400 kHz par rapport à la fréquence de la cellule serveuse. Il est ainsi représenté par F + 2 ou - 2.

· Le 3^e canal adjacent : la fréquence de ce canal est de + ou - 600 kHz autour de la fréquence de la cellule serveuse. Il est ainsi représenté par F + 3 ou - 3.

Le rapport permettant de caractériser le signal utile vis-à-vis des perturbateurs en GSM est le rapport :

C représentant la puissance du signal utile, N celle du bruit (Noise en Anglais) et I celle de la totalité des interférences (Interferences en Anglais).

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II. ETUDE DU RAPPORT C / (N + I)

Afin d'apprécier les influences isolées du bruit et des interférences sur le signal utile, il a été défini deux (02) types de systèmes dans la planification radio GSM :

1) Système limité par le bruit

Dans ce cadre, le bruit est prépondérant par rapport aux interférences. C'est les cas des zones étendues à très faible demande en trafic, typiquement rurales. Le rapport se réduit à l'expression :

C

N

=

C

=

N + I

EC

No

EC Af

=

No Af

Avec EC l'énergie d'un bit d'information transmis, N0 la densité du bruit en absence de tout signal donnée par N0 = kT (k la constante de Boltzmann et T la température en Kelvins) ; et Af la largeur spectrale du signal transmis.

La norme GSM définit une valeur de C/N égale à 8 dB pour assurer le bon fonctionnement de l'ensemble du système.

2) Système limité par les interférences

Les interférences sont prépondérantes sur le bruit. Ceci est typique des zones urbaines, dans lesquelles il y a nécessité de déployer plusieurs canaux sur les BTS afin de gérer le trafic important qui leur est propre. Ainsi, le rapport C / (N + I) est réduit à l'expression suivante :

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Bi représentant l' ensemble des BTS en émission sur la fréquence de réception du mobile , et Ik l' interférence reçue sur la ^kième cellule de la première couronne.

En émettant les hypothèses de transmission suivantes :

·

Toutes les BTS émettent à la puissance d'émission P_e de la BTS serveuse.

·

Le mobile est situé en bordure de cellule (à une distance R

de la BTS serveuse,

correspondant au rayon de la cellule).

· C et Ik sont proportionnelles à P_e

et inversement proportionnelles respectivement à R et à Dk , distance entre les BTS interféreuses et le mobile :

C = á Pe R^-ã Ik = á P_e Dk -ã

Avec ã le modèle d'affaiblissement , dont la valeur est comprise entre 2 et 4.

Figure 3 : Représentation d'une cellule serveuse et de six (06) interféreuses

· On se limite à la première couronne de réutilisation, soit k = 6.

· La distance Dk est approximée à la distance de réutilisation D du système .

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Le rapport C / I s'exprime en fonction de la distance :

C

~

I

~

6 ~~

1

_R)

A partir de cette relation, il est possible de choisir un motif de déploiement en fonction d'un C/I précis ; sachant que le rapport D / R est une fonction de la taille du motif N (cf. Annexes).

Le seuil de fonctionnement GSM est fixé pour un C/I de 9 dB. Cette valeur peut différer suivant les constructeurs de stations. Dans le cas d'Orange Cameroun, le constructeur Alcatel fixe le C/I seuil à 12 dB.

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III. CONTRAINTES RELLES DES SYSTEMES GSM

Les calculs précédents tiennent compte d'hypothèses qui, à proprement parlé, ne sont pas vérifiées dans les environnements radio réels. Les paramètres omis dans lesdits calculs sont les suivants :

· Le calcul du C/I précédent suppose un système FDMA pur, ce qui n'est pas le cas du GSM : le système GSM réel est un système où sont combinées les répartitions fréquentielle (FDMA) et temporelle (TDMA) de la bande de fréquences attribuée à l'opérateur.

· Le mobile et la station serveuse ne peuvent pas être en visibilité directe (LOS Line Of Sight) en tout point d'une zone : le calcul du C/I précédent ne tient pas compte de l'effet de masque ou shadowing.

· Les interférences dues aux canaux adjacents I_a ne sont pas négligeables : on définit ainsi le rapport C/I_a, porteuse sur interférence adjacente. Dans cette optique, le rapport de suppression sur le canal adjacent ACS (Adjacent Channel

Suppression) donné par ACS = Ia/Ic permet de définir une marge de protection du signal utile contre l'interférence adjacente.

Le tableau suivant présente les valeurs normalisées des C/I_a pour les premiers, deuxièmes et troisièmes canaux adjacents :

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Interférence co-canal f0	C/Ic	9 dB			Interférence 1^er canal adjacent f0 + 200 kHz OU f0 - 200 kHz
C/Ia1	-9 dB	ACS1 = 18 dB		Interférence 2^e canal adjacent f0 + 400 kHz OU f0 - 400 kHz
C/Ia2	-41 dB	ACS2 = 50 dB		Interférence 3^e canal adjacent f0 + 600 kHz OU f0 - 600 kHz
C/Ia3	-49 dB	ACS3 = 58 dB

Tableau 1 : Valeurs normalisées des C/I_a en GSM

Le constructeur Alcatel fixe le C/I_a du premier canal adjacent à - 6dB.

· Les systèmes réels subissent l'influence mutuelle du bruit et des interférences (cocanales et adjacentes), ce qui nous ramène donc au rapport C / (N + I). Il pourra désormais être exprimé en fonction des rapports C/N et C/I, soit

1

C

I

C

N+I ~

+ c 1

N0

La norme GSM fixe ce rapport à 9 dB.

· Les mécanismes de gestion de la ressource radio mis en place dans les systèmes GSM influencent le C/I, ce qui n'est pas pris en compte dans la théorie du calcul de celui-ci. Ce sont :

·	·	·	·	·	·		·
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1' Le saut de fréquences.

C'est une opération consistant, pour un émetteur (en occurrence le mobile), à changer régulièrement de fréquence pour obtenir ainsi une diversité de fréquences ; et partant, diversifier ses brouilleurs.

Figure 4 : Principe du saut de fréquences

En changeant de fréquence à chaque émission de burst ou de message, le mobile est brouillé par des mobiles différents à chaque émission. Ainsi, le pire des cas peut toujours se produire mais seulement de temps en temps : le C/I est donc moyenné par ce mécanisme.

1' Le contrôle de puissance.

Dans un réseau couvrant des environnements différents (ruraux, urbains), les cellules sont de taille variée. La puissance d'émission des BTS est donc paramétrable. La fonction de contrôle de puissance permet aux BTS d'indiquer aux mobiles la puissance nominale à utiliser. La conséquence principale de ce mécanisme est la diminution du niveau d'interférence co-canale.

1' La transmission discontinue.

Du fait que deux (02) personnes ne parlent pas simultanément au cours d'une communication, les silences constituent en moyenne 60% du canal de transmission. Le mécanisme de transmission discontinue ou DTX (discontinuous transmission) consiste donc

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à interrompre l'émission pendant ces silences de parole pour diminuer l'énergie émise sur la voie radio.

Les parcours de mesures radio permettent de relever, en tout point d'un parcours de mesure déterminé, les véritables niveaux de champ reçus de la BTS serveuse et des interféreuses au regard de ces différents paramètres. L'intérêt de l'application est donc d'avoir une représentation de C/I basée sur les réalités du terrain, afin d'aider l'ingénieur radio dans le choix des fréquences lors de la planification du réseau.

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TROISIEME PARTIE :

ConC~~~~~~ ~~ ~~ojet :

Cahi~~ ~~ ~"~rges

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I. JUSTIFICATIF DU BESOIN

Dans le choix des fréquences, l'ingénieur radio utilise souvent des outils de planification estimant des valeurs de C/I. Lesdits outils assignent automatiquement les fréquences et optimisent l'utilisation du spectre de manière à réutiliser les fréquences, lorsque c'est possible, et à minimiser les interférences. Ce calcul demeurant une prévision, un outil d'estimation de C/I basé sur les mesures systématiques dans les villes permettrait à l'ingénieur de faire des choix de fréquences plus avertis.

Le présent travail s'inscrit donc dans le cadre d'une aide à la planification radio. Il s'agit de fournir une application qui, à partir des niveaux de champ relevés sur des cellules et leurs voisines, de calculer des C/I réels. Les seuils d'interférence étant connus, des intervalles de décision seront établis ; ceux-ci devant permettre à l'ingénieur de juger de la possibilité d'attribuer des canaux adjacents ou des co-canaux dans le voisinage d'une cellule précise. Ladite application a été baptisée CIET, pour C/I Estimation Tool, et sera destinée aux Ingénieurs et Techniciens Radio de l'entreprise Orange Cameroun SA.

Une étude de l'existant OCM permettra de découvrir les programmes actuellement disponibles dans le cadre de la planification radio GSM.

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II. ANALYSE DE L'EXISTANT

Les ingénieurs et techniciens radio Orange Cameroun disposent d'une palette d'outils matériels et logiciels dans le cadre du traitement des mesures radio sur le réseau GSM. La planification radio requiert particulièrement quatre (04) outils :

· Microsoft Office Excel 2003

· TEMS Investigation Data Collection

· MapInfo Professional

· ATOLL

1) Microsoft Office Excel 2003

L'outil Excel fourni par le package Microsoft Office permet aux ingénieurs et aux techniciens radio de gérer les fichiers de mesure. Les quatre (04) types de fichiers de base suivants fournissent aux ingénieurs et techniciens radio des informations importantes pour le traitement des mesures radio :

· HO Hand Over. Dans ce fichier se trouvent les relations de voisinage entre les cellules.

Au cours d'une communication GSM, un mobile peut s'éloigner voire quitter la zone de service de la cellule dans laquelle il se trouve. Le handover consiste à maintenir une communication malgré les changements de cellules. Ceci est possible pour un nombre limité de cellules, déterminé par l'opérateur.

La liste desdites cellules est ainsi consignée dans le fichier HO.

· PDF Plan De Fréquence. Dans ce fichier figure l'ensemble des fréquences utilisées par les cellules du réseau, réparties en catégories. Entre autres, on y retrouve pour chaque cellule :

1' La voie balise (BCCH Broadcast Control CHannel) dans laquelle sont diffusées en permanence les informations du système

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v' Les canaux de trafic (TCH Traffic CHannel) dédiés aux communications

v' Les fréquences de saut lorsque le saut de fréquence est implémenté

· PIANO. Ce fichier permet, pour chaque cellule, d'afficher certaines caractéristiques sous forme de cartes (map).

· CELL. Le fichier CELL contient les informations permettant d'identifier les cellules dans les parcours de mesure. Il permet notamment d'identifier les échantillons de mesure dans l'outil TEMS investigation Data Collection.

Dans le cadre de ce travail, le dernier fichier cité a été d'une importance capitale.

2) TEMS Investigation Data Collection

L'application TEMS Investigation Data Collection d'Ericsson permet d'observer les échantillons recueillis pendant les mesures. Le fichier CELL y est chargé pour pouvoir identifier les sites repérés durant le trajet.

TEMS permet d'effectuer une étude statistique des paramètres d'un parcours de mesure, donnant une appréciation globale du système. Les études ponctuelles de ces paramètres s'effectuent sous MapInfo Professional.

3) MapInfo Professional

Le logiciel MapInfo Professional a été développé par la MapInfo Corporation, aujourd'hui filiale de l'entreprise Pitney Bowes. Il permet de représenter les échantillons de mesures extraits de TEMS sous forme graphique, mais également des fichiers Excel (notamment le PIANO). Il est possible, sous MapInfo Professional, de définir une plage de valeurs et des gammes de couleurs pour étudier un paramètre donné dans un parcours de mesures radio.

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4) ATOLL

ATOLL, développé par FORSK, est un logiciel de simulation radio aidant les ingénieurs radio à prendre des décisions lors de la planification du réseau. Il intègre un Modèle Numérique de Terrain (MNT), une carte de types de sursol et une carte de hauteurs de sursols permettant d'avoir le profilé d'une zone : différents obstacles (montagnes, immeubles) et leur hauteur.

A travers cette analyse de l'existant OCM, il sera par la suite question de dégager les fonctionnalités à intégrer dans l'application à fournir.

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III. FONCTIONNALITES ATTENDUES

L'application CIET intégrera les fonctionnalités suivantes :

· Choix du fichier de mesure à traiter : il s'agit de permettre à l'ingénieur de sélectionner un fichier de mesure déterminé pour y appliquer le traitement de l'application à mettre en oeuvre.

· Choix des cellules à étudier : il s'agit d'offrir à l'ingénieur la possibilité de sélectionner deux (02) cellules sur lesquelles axer le calcul de C/I ; ceci devant lui permettre de déterminer le meilleur choix d'affectation de fréquences pour lesdites cellules.

· Filtrage des points de mesure suivant les cellules présélectionnées : il s'agit de pouvoir représenter l'ensemble des points de mesure où nos deux (02) cellules sont reçues indépendamment de leur nature (cellule serveuse, première voisine, ..., huitième voisine).

· Calcul du C/I entre cellules : consistant dans la réalité en une différence de niveaux de champ, l'application doit intégrer un calcul prenant en paramètres les niveaux de champ de nos deux (02) cellules relevés en chacun des points précédents.

L'application à réaliser, à partir d'un fichier de mesure au format Excel 2003, fournira un fichier résultant au même format contenant le calcul du C/I pour deux (02) cellules préalablement choisies par l'utilisateur. Ledit fichier final sera exploité dans l'environnement MapInfo Professional afin de représenter graphiquement les valeurs calculées suivant les intervalles de décision définis.

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IV. CONTRAINTES A PRENDRE EN COMPTE

La réalisation d'une application tient compte de nombreuses contraintes, fonction du contexte d'utilisation de celle-ci. Dans le cas d'espèce, les contraintes de réalisation retenues furent les suivantes :

· Simplicité : le travail doit aboutir à une application simple d'utilisation.

· Rapidité : l'application doit être adaptée au traitement de fichiers de grande taille (de l'ordre des dizaines de Mo).

· Ergonomie : l'application doit fournir une interface utilisateur attrayante.

· Efficacité : l'application à fournir doit garantir des résultats corrects en tout point. Son algorithme de réalisation doit tenir compte de la totalité des possibilités envisageables dans les diverses étapes de traitement adoptées pour l'application.

Le critère de sélection retenu étant le nom des cellules, les fichiers de mesure seront parcourus suivant un algorithme de résolution préétabli. Lesdits fichiers contiennent des paramètres prédéfinis dans le cadre du développement de l'application CIET ; ceux-ci sont décrits en Annexes dans ce document.

Le logigramme de résolution suivant, réduit au cas d'une cellule serveuse et de deux (02) voisines, présente une ébauche de l'algorithme mis en place afin d'étudier lesdites possibilités :

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Figure 5 : Logigramme de sélection de points limité à la cellule serveuse et aux deux (02)
premières voisines

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V. RESSOURCES MATERIELLES ET LOGICIELLES MOBILISEES

Les outils matériels et logiciels retenus pour l'implémentation de l'application baptisée CIET pour C/I Estimation Tool sont les suivants :

· Un ordinateur portable HP MINI 2140 : l'ordinateur test doit avoir des configurations assimilables à celles d'un ordinateur classique. Il serait inadéquat de réaliser une application sur un ordinateur Core 2 Duo, étant entendu que de tels ordinateurs présentent des caractéristiques supérieures à celles des ordinateurs classiques. Ceci fausserait grandement l'estimation de la vitesse d'exécution de l'application.

· Un système d'exploitation Microsoft Windows XP Professionnel : le système d'exploitation Windows XP étant l'un des plus accessibles sur le marché et de loin le plus stable, il a été jugé pertinent de l'adopter dans le cadre de la réalisation du CIET.

· Un package Microsoft Office Professionnel 2007 : l'outil Excel ne pouvant être vendu séparément, nous avons été contraints de faire l'acquisition complète d'un package Microsoft Office. De plus, l'ensemble des logiciels de ce package utilise un langage de programmation intégré : Visual Basic for Applications (VBA). Dans le cas d'espèce, la solution retenue pour l'implémentation de l'application est le VBA Excel.

La version 2007 a été adoptée de par sa souplesse d'utilisation.

· Un logiciel Adobe Photoshop CS : ledit logiciel permettra d'assurer l'ergonomie et le design de l'application CIET.

· Un package Visual Studio Version 2008 : il intègre entre autres l'outil Visual Basic 2008, venant compléter l'utilisation du VBA Excel en transformant le projet VBA en exécutable.

·	·	·	·	·	·		·
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VI. COMPETENCES MOBILISEES

La réalisation de l'application CIET a nécessité les pré-requis suivants :

· Rappels sur les notions du réseau GSM propres à l'application à fournir : il a été question de s'imprégner de la théorie du calcul du C/I et de la problématique y étant liée. Ceci afin de comprendre l'importance de l'application à développer.

· Initiation au langage de programmation VBA Excel : ledit langage étant une version adaptée à l'outil Excel, il s'agissait de comprendre les subtilités du concept Objet associé à Microsoft Office Excel et partant de concevoir les divers algorithmes à intégrer à l'application dans le cadre du traitement des fichiers.

· Recherche de correspondances entre les langages VBA et Visual Basic 2008 VB8 : le langage de programmation VBA Excel présentant l'inconvénient de ne pas permettre l'enregistrement d'un fichier exécutable, il a fallu exporter le traitement effectué en VBA dans l'environnement VB8. Ceci a introduit une multitude de contraintes dans l'utilisation de certaines fonctions, propres au VBA et inexistantes en VB8 par exemple.

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VII. COUT DE REALISATION DU CIET

Le budget de réalisation du CIET est présenté dans le tableau ci-après :

Description	Caractéristiques	Prix unitaire	Quantité		Prix total	Ordinateur portable HP MINI 2140
Processeur Intel Atom CPU N270 @1,60 GHz 1 Go de RAM	350 000 FCFA	1	350 000 FCFA		Système d'exploitation Microsoft Windows XP Professionnel
Version 2002 Service Pack 2	130 000 FCFA	1	130 000 FCFA		Package Microsoft Office Professionnel
Version 2007 Intégrant entre autres l'outil Excel	220 000 FCFA	1	220 000 FCFA		Logiciel Adobe Photoshop
Version CS	200 000 FCFA	1	200 000 FCFA		Package Visual Studio
Version 2008 Intégrant entre autres l'outil Visual Basic 2008	265 000 FCFA	1	265 000 FCFA		TOTAL
1 165 000 FCFA

Tableau 2 : Estimation financière du projet CIET

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QUATRIEME PARTIE :

RéaIisaT~~~ ~~ ~~~~~Iication

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I. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT

Le C/I Estimation Tool, en abrégé CIET, a été réalisé selon le principe suivant :

· A travers un bouton, l'ingénieur a la possibilité d'ouvrir le fichier qui fera l'objet de son étude.

· Deux (2) zones de texte lui permettront de saisir les noms des deux (2) cellules dont il aimerait observer l'influence mutuelle dans le fichier sus-choisi, ceci à travers le calcul du C/I en chacun des points où elles interviendront simultanément.

· Un deuxième bouton lancera l'exécution des diverses instructions de l'algorithme de traitement implémenté dans l'application.

· Le fichier résultat s'affichera dès la fin du traitement effectué par l'application.

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II. PRESENTATION DU C/I ESTIMATION TOOL

Afin d'assurer la convivialité de l'utilisation des codes implémentés dans le cadre du traitement à effectuer, il a été envisagé une interface graphique permettant de rendre lesdits codes transparents pour l'utilisateur final.

Ladite interface intègre la totalité des blocs de code envisagés dans le cadre de la réalisation du CIET, et donne la possibilité aux utilisateurs de choisir librement les cellules qui feront l'objet de leur étude. La méthode de choix retenue a été l'implémentation de deux (02) zones de texte dans lesquelles l'utilisateur saisira les noms des cellules qui l'intéresseront dans un cadre précis. Le fichier à traiter sera chargé à partir d'un bouton de l'interface.

L'interface graphique se présente comme suit :

	Figure 6 : Interface graphique du C/I Estimation Tool
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III. DIFFICULTES RENCONTREES

La réalisation de l'application CIET ne s'est pas faite en toute simplicité. Ainsi, les difficultés rencontrées tout au long de ce projet ont été les suivantes :

· La conception d'un algorithme juste : le logigramme présenté dans le cahier de charges de l'application CIET est une version réduite de l'algorithme réel intégré dans l'application.

En effet, l'algorithme teste réellement neuf (09) cellules dans chaque ligne du fichier à traiter : le nom de la cellule serveuse et les noms de huit (08) voisines. Dans ce sens, la gestion des cellules vides s'est avérée très complexe.

· La conception d'un algorithme optimal : l'objectif était d'implémenter un algorithme juste, mais également optimal dans le sens de la vitesse d'exécution des codes.

· La transcription du code en exécutable : bien que dérivés du langage commun Visual Basic, les langages VBA et VB8 sont très peu similaires.

Le code d'origine ayant été implémenté en VBA, il s'est ainsi avéré extrêmement difficile de le traduire en code VB8 devant permettre l'obtention d'un fichier exécutable.

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IV. TEST

Le CIET étant désormais une application réelle, il est question dans cette partie d'effectuer un essai d'utilisation sur un fichier de mesure donné.

1) Choix du fichier de mesure à traiter

Un clic sur le bouton OUVRIR de l'interface sus présentée permet de sélectionner le fichier de mesure à étudier :

Figure 7 : Sélection d'un fichier de mesure à traiter

Après la validation de cette étape, le fichier contenu dans le dossier sélectionné est

ouvert.

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2) Saisie des noms des cellules à étudier

Le traitement ne s'effectuera que lorsque deux (02) noms de cellules auront été saisis dans les zones de texte prévues à cet effet. Le message d'erreur suivant s'affichera tant que cette condition ne sera pas vérifiée :

Figure 8 : Message d'erreur possible lors du traitement effectué par le CIET

Les deux (02) noms de cellules étant saisis, il est désormais possible de valider correctement le traitement, et ce à travers le bouton EXECUTER.

3) Fichier résultant

Les figures suivantes représenteront simultanément le fichier de départ, sélectionné au début de cette partie, et le fichier résultat obtenu suite au traitement du CIET :

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Figure 9 : Fichier de mesure à traiter

Figure 10 : Fichier résultat obtenu à la fin du traitement de l'application CIET

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Le tableau résultant de ce traitement est ainsi exploitable sous MapInfo Professional. Le paramètre C/I_Calculated, créé lors du traitement et représentant le calcul de C/I décrit dans la problématique, y fera l'objet d'une représentation thématique suivant les intervalles de décision qui auront été définis par l'utilisateur. Celle-ci guidera l'Ingénieur Radio dans le choix des fréquences à affecter aux différents sites du réseau. Les seuils d'interférences cocanales et adjacentes étant connus, ils permettront de définir des plages de valeurs qui permettront de statuer sur la possibilité, pour une cellule à une fréquence donnée, d'appliquer des fréquences adjacentes ou la même fréquence à des cellules voisines.

L'application CIET ainsi présentée n'étant pas parfaite, des perspectives d'amélioration sont envisagées pour une meilleure utilisation mais aussi un meilleur rendement du traitement effectué par l'application.

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V. PERSPECTIVES D'AMELIORATION

Les améliorations envisagées dans le cadre de l'évolution du CIET sont les suivantes :

· L'implémentation de menus déroulants en lieu et place des zones de texte.

Les zones de texte supposent une connaissance parfaite des orthographes des noms de cellules, une quelconque erreur entraînant de lourdes erreurs dans l'exécution des instructions implémentées dans l'interface de l'application.

· La gestion des divers formats de fichiers de mesure.

L'implémentation actuelle du CIET n'assure que le traitement des fichiers enregistrés au format Excel 2003. En effet, lors du traitement d'un parcours de mesure au sein de l'entreprise Orange Cameroun, un fichier à l'extension .FMT est extrait de l'environnement TEMS Investigation Data Collection. Ledit fichier doit être enregistré au format Excel 2003 afin que le traitement du CIET puisse s'effectuer.

Par conséquent, il serait intéressant que l'application CIET puisse manipuler tous les formats Excel d'une part, et partant l'extension .FMT sous laquelle le parcours de mesure est extrait de l'environnement TEMS Investigation Data Collection.

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CONCLUSION

L'application fournie au terme du stage s'avère très utile, dans la mesure où elle permet aux Ingénieurs et aux Techniciens Radio d'Orange Cameroun d'établir un tableau illustrant les variations de la différence de niveaux de champ entre deux (02) cellules précises du réseau. Celle-ci étant basée sur le traitement des fichiers résultant des parcours de mesure radio, les résultats obtenus sont on ne peut plus réalistes. Le fichier résultant représenté dans l'environnement MapInfo Professional permettra de prendre des décisions allant dans le sens de la réduction des interférences au sein du réseau de l'opérateur Orange Cameroun, et ainsi assurer une meilleure qualité du service fourni aux abonnés.

Dans l'optique d'améliorer le rendement de l'application CIET, il serait intéressant de se pencher sur les aspects suivants présentant les limites connues de l'application :

· La zone de texte proposée dans l'application suppose une connaissance parfaite des orthographes des noms des cellules à étudier, celle-ci étant source d'éventuels défauts dans le traitement à effectuer par l'application.

· La gestion de l'ensemble des formats de fichier pris en charge par Microsoft Office
Excel, et de l'extension .FMT propre à l'outil TEMS Investigation Data Collection.

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ANNEXES

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Annexe 1 : ARCHITECTURE DU RESEAU GSM

Il a été jugé important de présenter une architecture du réseau GSM afin d'illustrer l'importance accordée au département de travail au sein de l'entreprise Orange Cameroun dans le cadre du travail sus-soumis :

Figure A1 : Architecture du GSM

L'interface intéressant le département de travail est l'interface Um, dite interface radio ou interface air. Elle représente l'unique partie mobile du système et nécessite dans ce sens une attention très particulière.

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Annexe 2 : CONCEPT DE REUTILISATION DE FREQUENCES

Afin de couvrir l'ensemble de sa zone de service, les opérateurs de téléphonie mobile organisent ladite zone en « cellules », portions de zone qui seront couvertes dans des stations de base (BTS). Etant limités par la bande de fréquences qui leur est allouée, chaque opérateur GSM a la possibilité de réutiliser une même porteuse dans des cellules différentes si elles sont suffisamment éloignées : c'est le concept de réutilisation de fréquences.

On appelle « motif » le plus petit groupe de cellules contenant l'ensemble des canaux d'un opérateur une et une seule fois. La taille d'un motif N est le nombre de cellules de ce motif.

Les centres des cellules utilisant la même fréquence qu'une cellule particulière sont situés sur un ensemble de cercles autour de celle-ci, appelés « couronnes ». Le rayon du plus petit cercle correspond à la distance de réutilisation D du réseau. Ce cercle comporte six (06) cellules, quelle que soit la taille du motif.

La figure suivante illustre le concept de réutilisation de fréquences par deux (02) motifs à 3 cellules et la distance de réutilisation entre deux (02) cellules de ces motifs, les chiffres représentant les fréquences :

Figure A2 : Concept de réutilisation de fréquences
Il est démontré et admis la relation suivante entre la taille d'un motif N, la distance de

réutilisation D d'un réseau et le rayon R d'une cellule : D = 13N R.

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Annexe 3 : DESCRIPTION DES PARAMETRES RETENUS POUR LA
REALISATION DU C/I ESTIMATION TOOL

1. All-ARFCN BCCH : All Absolute Radio Frequency Channel Number of Broadcast Control Channel

Il s'agit du numéro de la fréquence balise, celle qui porte le canal BCCH.

2. All-ARFCN TCH : All Absolute Radio Frequency Channel Number of Traffic Channel

Il s'agit du numéro de la fréquence portant les canaux de trafic TCH.

3. All-BSIC (Num) : All Base Station Identity Code in numeric format

Le BSIC est un code permettant de différencier des cellules utilisant la même fréquence balise. Il doit être unique pour toute station de base étant sous l'autorité d'un même BSC. Sous ce format, il est compris entre les valeurs octales 00 et 77.

4. All-C/I Worst [0] : All Carrier over Interference Worst

Ce paramètre est une valeur comprise entre -5 et 35 dB, correspondant au C/I calculé sur toutes les fréquences de saut, et dans tous les Time Slot utilisés. La liste complète est fournie par ordre croissant de C/I : de la pire valeur de C/I à la moins mauvaise.

5. All-Cell Id : All Cell Identity

Le CI est un nombre compris entre 0 et 65535 permettant d'identifier une cellule de façon unique dans un réseau.

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6. All-Cell Name

Comme son nom l'indique, il s'agit des noms des cellules dans le réseau.

7. All-Frequency Band (Num)

Il s'agit de la bande de fréquence à laquelle appartiennent les fréquences utilisées dans une cellule. Sous ce format, elle est comprise entre 450 et 1900.

8. All-LAC : All Location Area Code

La LAC est le code d'identification d'un groupe de BTS dans un BSC. Sa valeur est comprise entre 0 et 65535.

9. All-Latitude (Text)

Comprise entre -90 et 90°, il s'agit de la latitude enregistrée par le GPS pendant le parcours de mesure.

10. All-Longitude (Text)

Correspondant à la longitude enregistrée par le GPS pendant un parcours de mesure, ce paramètre prend ses valeurs entre -180 et 180°.

11. All-Neighbor ARFCN (Sorted) [i]

Il s'agit des numéros de porteuse des cellules voisines. L'option Sorted dénote que ^celles-cisont rangées en fonction de la puissance du signal reçu de celles-ci. Le chiffre 1 représente la
voisine au niveau de champ le plus important, le chiffre 2 la seconde, ... Dans le cadre du

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travail effectué, nous avons la valeur maximale de i = 8, donc les huit (08) cellules voisines ayant le signal le plus puissant ont été retenues.

12. All-Neighbor BSIC (Num) (Sorted) [i]

Partant du même principe pour l'option Sorted et le paramètre i, ce paramètre décrit les BSIC des huit (08) cellules voisines ayant les signaux les plus puissants.

13. All- Neighbor Cell Id (Sorted) [i]

Dans ce paramètre figure les identifiants des huit (08) cellules voisines ayant les signaux les plus puissants.

14. All-Neighbor Cell Name (Sorted) [i]

Nous avons ici les noms des huit (08) cellules voisines ayant les signaux les plus puissants.

15. All-Neighbor LAC (Sorted) [i]

Ce paramètre fournit les zones de localisation des huit (08) cellules voisines ayant les signaux les plus puissants.

16. All-Neighbor RxLev (dBm) (Sorted) [i]

A valeur comprise entre -120 et -10 dBm, il représente les niveaux de champ des cellules voisines classées dans l'ordre décroissant. Le chiffre 1 représente la voisine la plus puissante, le chiffre 2 la seconde ..., et le chiffre 8 la huitième.

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17. All-RxLev Sub (dBm)

Ce paramètre est la puissance du signal reçu de la cellule serveuse en dBm.

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REFERENCES

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BIBLIOGRAPHIE

[1] Xavier Lagrange, Philippe Godlewski, Sami Tabbane (juillet 2000), Réseaux GSM des principles à la norme, Paris, HERMES Science Publications, 515 pages

WEBOGRAPHIE

1) ftp://ftp2.developpez.be/developps/vb/VB-excel2.pdf VB-VBA: Programmer efficacement Microsoft Excel Ecrit par J-M RABILLOUD de www.developpez.com

2) http://artic.acbesancon.fr/lycee jean michel/ressources/documents/Fich tech fct VBA Excel.pdf

Fiche technique Excel VBA: creation d'une fonction personnalisée

3) http://bidou.ftp-developpez.com/Cours/VBA/formationVBA.pdf Formation Excel - VBA debutant

4) http://perso.bretagne.enscachan.fr/~tavenard/WWW/courses/vbaM10809/coursVBA8.pdf

Visual Basic pour Applications

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Les interfaces graphiques

Romain Tavenard, Kévin Huguenin, Christophe Avenel

5) http://perso.telecom-bretagne.eu/fredericcadier/data/VBA/VBA Algo.pdf Visual Basic for Applications (sous Excel)

Frédéric Cadier

6) http://rdorat.free.fr/Enseignement/VBA/VBA/PrésentationInteragir.pdf Formation VBA3 - Interagir

7) http://team.univ-paris1.fr/teamperso/huber/pdf/pdf%20TQ2E%20VBA/VBA-2.pdf VBA: Visual Basic pour Applications (2)

Hélène Huber

8) http://www.microapp.com/contenus propres/fiches produits/extraits livres/2932/extr

ait.pdf
Programmer en VBA

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GLOSSAIRE

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ARFCN : Absolute Radio Frequency Channel Number ; numéro de 0 à 1023 désignant de façon unique une porteuse dans les systèmes GSM et DCS.

BCCH : Broadcast Control Channel ; canal logique sur lequel sont diffusées des informations système variant peu dans le temps. Le BCCH ne saute pas en fréquence et est transmis à puissance constante.

BTS : Base Transceiver Station ; équipement constitué des émetteurs/récepteurs radio et constituant l'interface entre les mobiles et le BSC.

Cellule : ensemble des points où le mobile peut dialoguer avec une station de base donnée avec une qualité suffisante ; zone couverte par une station de base.

Couronne : ensemble de cercles concentriques comprenant les cellules utilisant la même fréquence qu'une cellule à une fréquence donnée.

Distance de réutilisation : rayon de la plus petite couronne.

EDGE : Enhanced Data rates for the GSM Evolution ; évolution du GSM qui permet une augmentation des débits grâce à l'utilisation d'une modulation de phase à huit (08) états.

GPRS : General Packet Radio Service ; service de transmission de données par paquets y compris sur la voie radio.

GPS : Global Positioning System ; équipement de localisation de points par détermination de leurs coordonnées géographiques (latitude, longitude).

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GSM : Global System for mobile Communications ; standard européen du système radio cellulaire numérique.

Handover : mécanisme grâce auquel un mobile peut transférer sa connexion d'un élément du réseau à un autre sans interruption.

Latitude : distance d'un point du globe par rapport à l'Equateur.

Longitude : distance d'un point du globe par rapport au méridien d'origine (Greenwich).

Motif : dans un pavage régulier de cellules, groupe de cellules utilisant des fréquences différentes dont la structure est répétée périodiquement.

Unités dB et dBm : rapport de puissance par rapport à une puissance de référence donnée. Dans le 1^er cas, elle vaut P0 = 1W, et dans le second P0 = 1mW = 10^-3W.

WIMAX : Worldwide Interoperability for Microwave Access ; technologie d'accès large bande basée sur le protocole IP fournissant des réseaux identiques au WIFI, et avec la couverture et la qualité de service des réseaux cellulaires.

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Table des matières

SOMMAIRE I

LISTE DES FIGURES II

LISTE DES TABLEAUX III

LISTE DES ABREVIATIONS IV

INTRODUCTION 1

PREMIERE PARTIE : Présentation du Département Radio Orange

Cameroun 2

I. HISTORIQUE 3

II. ORGANISATION ORANGE CAMEROUN 4

1) Les directions 4

2) Le Département Radio 5

DEUXIEME PARTIE : Rappels sur les indices de qualité en GSM 6

I. NOTION DE QUALITE EN GSM 7

1) Paramètres à considérer 7

2) Perturbations en GSM 7

II. ETUDE DU RAPPORT C/(N + I) 10

1) Système limité par le bruit 10

2) Système limité par les interférences 10

III. CONTRAINTES REELLES DES SYSTEMES GSM 13

TROISIEME PARTIE : Conception du projet : cahier de charges 17

I. JUSTIFICATIF DU BESOIN 18

II. ANALYSE DE L'EXISTANT 19

1) Microsoft Office Excel 2003 19

2) TEMS Investigation Data Collection 20

3)	4)	5)	6)	7)	8)	9)
		Implémentation d'un outil de calcul de C/I à partir de parcours de mesures radio GSM Présenté et soutenu par MBAPPI Flora Gertrude Marie	Page XVIII

Promotion
2007-2010

Mémoire de fin de formation en vue de l'obtention de la Licence Professionnelle en Technologies de l'Information et de la Communication

3) MapInfo Professional 20

4) ATOLL 21

III. FONCTIONNALITES ATTENDUES 22

IV. CONTRAINTES A PRENDRE EN COMPTE 23

V. RESSOURCES MATERIELLES ET LOGICIELLES MOBILISEES
25

VI. COMPETENCES MOBILISEES 26

VII. COUT DE REALISATION DU CIET 27

QUATRIEME PARTIE : Réalisation de l'application 28

I. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT 29

II. PRESENTATION DU C/I ESTIMATION TOOL 30

III. DIFFICULTES RENCONTREES 31

IV. TEST 32

1) Choix du fichier de mesure à traiter 32

2) Saisie des noms des cellules à étudier 33

3) Fichier résultant 33

V. PERSPECTIVES D'AMELIORATION 36

CONCLUSION 37

ANNEXES V

Annexe 1 : ARCHITECTURE DU RESEAU GSM VI

Annexe 2 : CONCEPT DE REUTILISATION DE FREQUENCES.....

VII

Annexe 3 : DESCRIPTION DES PARAMETRES RETENUS POUR LA REALISATION DU C/I ESTIMATION TOOL VIII

REFERENCES XII

BIBLIOGRAPHIE XIII

WEBOGRAPHIE XIII

GLOSSAIRE XV

		Implémentation d'un outil de calcul de C/I à partir de parcours de mesures radio GSM Présenté et soutenu par MBAPPI Flora Gertrude Marie	Page XIX