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Gestion des instabilités de l'interface Iub: cas d'orange Sénégal

( Télécharger le fichier original )
par Mamadou Lamine NDIAYE
Ecole Superieure Multinationale des Télécommunications (E.S.M.T) de Dakar (Senegal) - Master 2 Télécommunications et Réseaux: Option Multimedia 2012
  

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RESEAUX ET TELECOMMUNICATIONS

Multimédia

THÈME

L'UMTS

La gestion des instabilités de l'interface Iub.

Cas d'ORANGE SENEGAL

Sous la direction de

Présenté et soutenu par

Antoine GNANSOUNOU Enseignant - Formateur

Mamadou Lamine NDIAYE

Promotion 2010 - 2012

Décembre 2012

Mémoire de fin de cycle - Master 2 Dédicaces

Mamadou Lamine NDIAYE

Dédicaces

Je dédie ce mémoire :

A ma chère mère et très grande amie qui a toujours été présente et qui s'est toujours battue pour ma réussite,

A ma grand- mère pour avoir toujours cru en moi,

A mon père pour tout son soutien,

A mes frères et soeurs qui m'ont soutenu et ont toujours été présents, A ma tante Fanta GASSAMA, pour tous ses conseils et prières,

A tous mes amis pour leur soutien permanent,

A tous les étudiants de ma promotion.

I

Gestion des instabilités Iub et qualité de service sur l'accès 3G de la SONATEL

Mémoire de fin de cycle - Master 2 Remerciements

Mamadou Lamine NDIAYE

Remerciements

J'adresse mes remerciements les plus chaleureux à :

Mes parents pour tous les sacrifices qu'ils ont eu à faire pour la réussite de mes études,

Le Tout Miséricordieux ALLAH qui m'a permis de vivre jusqu'à ce jour,

Mes très chers Parents, pour TOUT.

Le chef de département ERT Mr Moustapha NDAO, de m'avoir accepté et accueilli au

sein de son département,

Les chefs de service, Mr Pape Bakary DIEDHIOU, Mr Daouda NIAKH ainsi que

Mr FOFANA, pour m'avoir accueilli dans leurs services,

Mon directeur de mémoire Mr Antoine GNANSOUNOU pour m'avoir encadré et

éclairé dans ce travail,

Mon maître de stage Mr Abdou THIAM, pour son encadrement et sa disponibilité,

Toute l'équipe de la supervision radio, transmission, commutation et IP, pour leur

accueil, leur disponibilité ainsi que les éclaircissements apportées à ce travail,

Mr Mamadou DIOP, ingénieur support radio, pour sa disponibilité et ses

éclaircissements,

Mr BASSENE ainsi que toute l'équipe du pôle d'intervention pour m'avoir fait

découvrir le terrain,

Mr Alpha Mamadou BARRY, responsable du cycle Master de l'ESMT,

Tout le corps professoral et administratif de l'ESMT pour m'avoir formé et encadré

durant toutes ces années,

Aux amis et proches pour leur soutien permanent,

A tous les camarades de promotion,

A toute personne, qui de près ou de loin a contribué à l'élaboration de ce document.

II

Gestion des instabilités Iub et qualité de service sur l'accès 3G de la SONATEL

Mémoire de fin de cycle - Master 2 Avant-propos

Mamadou Lamine NDIAYE

Avant-propos

L'école Supérieure Multinationale des Télécommunications (ESMT) dispose, de par son histoire, d'un énorme capital d'expériences dans le domaine de la formation de techniciens et de cadres pour les pays de la sous-région ouest-africaine et bien au-delà. C'est le socle principal sur lequel se fonde sa notoriété, renforcée par la qualité de ses enseignements qui a fini de faire d'elle, une école de référence dans le domaine des Télécommunications/TIC et qui s'est vue attribuer le titre de 1er centre d'excellence de l'IUT ainsi que le prix de la meilleure institution de formation en Télécommunications/TIC dans le cadre de l'UEMOA IT Awards 2012.

L'ESMT est un établissement âgé d'une trentaine d'années qui a pour mission d'assurer une formation de qualité dans les domaines des télécommunications, de l'informatique et de la téléinformatique à des techniciens et ingénieurs tant sur la partie théorique que pratique afin que ceux-ci puissent répondre aux exigences du marché de l'emploi.

Au terme de chaque cycle de formation un stage en entreprise est exigé à chaque étudiant afin de lui permettre de confronter les connaissances acquises aux réalités du monde professionnel. C'est dans cette optique que ce présent mémoire a été élaboré pour l'obtention du diplôme de Master professionnel en Réseaux et Télécommunications spécialité multimédia.

Ce travail est porté sur la troisième génération des réseaux cellulaires ainsi que la synchronisation de l'interface Iub. Le stage effectué à la SONATEL dans le département des réseaux et systèmes d'information (DRSI) a permis de bien mener ce travail de recherche.

III

Gestion des instabilités Iub et qualité de service sur l'accès 3G de la SONATEL

Mémoire de fin de cycle - Master 2 Table des matières

Mamadou Lamine NDIAYE

Table des matières

Dédicaces I

Remerciements II

Avant-propos III

Table des matières IV

Liste des figures VII

Résumé 1

Présentation de la SONATEL 2

I. Historique 2

II. Activités 2

III. Organigramme 3

IV. La Supervision Réseau Radio (SRR) 4

Approche Problématique 5

Introduction 6

Chapitre I : Généralités sur l'UMTS 7

I.1 - Présentation générale du réseau UMTS 8

I.1.1 - Hiérarchie des cellules UMTS 9

I.1.2 - Classes de service 9

I.1.3 - Technologies d'accès 10

I.2 - Architecture de L'UMTS 12

I.2.1 - Equipement usager (UE, User Equipment) 12

I.2.2 - Le réseau d'accès (UTRAN) 13

I.2.3 - Le coeur du réseau UMTS (Core Network) 16

I.3 - Les interfaces de l'UTRAN 18

I.3.1 - L'interface Cu 19

I.3.2 - L'interface Uu 19

IV

Gestion des instabilités Iub et qualité de service sur l'accès 3G de la SONATEL

Mémoire de fin de cycle - Master 2 Table des matières

Mamadou Lamine NDIAYE

I.3.2.A - Les couches de l'interface Uu 20

I.3.2.B - Les canaux de l'interface Uu 21

I.3.3 - L'interface Iu (Iub, Iur, IuPS et IuCS) 23

Chapitre II : Généralités sur l'interface Iub 26

II.1 - Généralités sur les protocoles de transport de l'UTRAN 27

II.1.1 - Généralités sur l'ATM 27

II.1.2 - Généralités sur l'Internet Protocol 30

II.2 - L'interface Iub 32

II.2.1 - La couche réseau de transport 34

II.2.1.A - Transport sur ATM 34

II.2.1.B - Transport sur IP 40

II.2.2 - La couche réseau radio 43

II.2.3 - Iub Hybride 44

Chapitre III : L'interface Iub dans l'UTRAN de la SONATEL 47

III.1 - Les équipements de l'UTRAN de la SONATEL 48

III.1.1 - Le Node B 48

III.1.2 - Le RNC 50

III.2 - L'interface Iub dans l'UTRAN de la SONATEL 51

III.2.1 - Architectures de l'interface Iub sous ATM 51

III.2.2 - Architecture de l'interface Iub sous IP 54

III.3 - La supervision de l'interface Iub 57

III.3.1 - Description du M2000 (Huaweï) 58

III.3.2 - Les alarmes du M2000 (Huaweï) 59

Chapitre IV : Instabilités de l'interface Iub et QoS dans l'UTRAN de la SONATEL 63

IV.1 - La synchronisation dans le réseau d'accès 3G de la SONATEL 64

IV.1.1 - Description 64

IV.1.2 - Les causes liées à la perte de synchronisation 65

IV.2 - Solutions à la perte de synchronisation du réseau 3G 66

V

Gestion des instabilités Iub et qualité de service sur l'accès 3G de la SONATEL

Mémoire de fin de cycle - Master 2 Table des matières

Mamadou Lamine NDIAYE

IV.2.1 - Section des paires de cuivre 66

IV.2.2 - Régénération du signal d'horloge 67

IV.3 - Perspectives d'avenir 70

IV.3.1 - Synchronous Ethernet (Sync-E) 70

IV.3.2 - Network Timing Reference 73

IV.3.3 - SDH NG (Next Generation) 73

Conclusion 77

Liste des acronymes i

Références Bibliographiques vii

ANNEXES ix

VI

Gestion des instabilités Iub et qualité de service sur l'accès 3G de la SONATEL

Mémoire de fin de cycle - Master 2 Liste des figures

Mamadou Lamine NDIAYE

Liste des figures

Figure 1: Organigramme simplifié de la SONATEL 4

Figure 2: Hiérarchie des cellules UMTS. 9

Figure 3: Technologies d'accès de l'UMTS. 11

Figure 4: Architecture globale de l'UMTS. 12

Figure 5: Architecture du réseau d'accès de l'UMTS. 13

Figure 6: Handover et macro-diversité dans l'UMTS 15

Figure 7: Architecture du coeur de réseau de l'UMTS. 18

Figure 8: Structure en couches de l'interface radio 19

Figure 9: Structure en couches des interfaces réseaux de l'UTRAN 24

Figure 10: Structure générale d'une cellule ATM. 28

Figure 11: Structure du modèle de référence d'ATM 30

Figure 12: Format de base d'une adresse IPv4 31

Figure 13: Principe du routage IP 32

Figure 14: Structure en couches de l'interface Iub suivant ATM et IP 33

Figure 15: Structure en couche de l'interface Iub basée sur ATM 34

Figure 16: Principe de segmentation en cellules ATM 36

Figure 17: Structure en couches du SAAL-UNI. 39

Figure 18: Structure en couches de l'interface Iub basée sur IP 40

Figure 19: Interfonctionnement ATM et IP avec Dual Stack 45

Figure 20: Interfonctionnement ATM et IP avec IWU 46

Figure 21: Les différentes cartes du BBU3900 49

Figure 22: Le DBS3900 de Huaweï. 49

Figure 23: Le BSC6810 de Huaweï 50

Figure 24: Les cartes du BSC6810 de Huaweï. 50

Figure 25: Interface Iub par raccordement direct 52

Figure 26: Interface Iub par prolongement SHDSL 53

Figure 27: Interface Iub par prolongement FH. 54

Figure 28: Interface Iub hybride par prolongement FH. 55

Figure 29: Interface Iub hybride par prolongement SHDSL. 56

Figure 30: Interface Iub basée sur IP 57

VII

Gestion des instabilités Iub et qualité de service sur l'accès 3G de la SONATEL

Mémoire de fin de cycle - Master 2 Liste des figures

Mamadou Lamine NDIAYE

Figure 31: Architecture du M2000 Huaweï 59

Figure 32: Filtre des natures d'alarmes sur M2000 pour les cellules 3G hors services. 60

Figure 33: Alarmes des cellules 3G hors services 61

Figure 34: Distribution de l'horloge dans l'UTRAN de la SONATEL. 65

Figure 35: Boucle locale du réseau d'accès. 66

Figure 36: Chaîne de référence du réseau de synchronisation SDH. 67

Figure 37: Distribution des signaux d'horloge dans un réseau SDH 69

Figure 38: Réseau de Synchronisation SDH et SyncE unifié 72

Figure 39: Distribution de l'horloge sur SHDSL avec NTR 73

Figure 40: Transport d'un flux de trafic Ethernet sur SDH NG. 75

Figure 41: Interfaces des cartes RINT ix

Figure 42: Visualisation des cartes d'un RNC sur M2000 Huaweï x

Figure 43: Visualisation des cartes d'un Node B sur M2000 Huaweï xi

VII

Gestion des instabilités Iub et qualité de service sur l'accès 3G de la SONATEL

Mémoire de fin de cycle - Master 2 Résumé

Mamadou Lamine NDIAYE

Résumé

Ce présent travail intitulé Gestion des instabilités de l'interface Iub, porte sur deux notions à savoir, l'interface Iub qui représente le maître mot de cette étude ainsi que la notion de réseau de synchronisation. Dans les réseaux cellulaires de troisième génération, l'interface Iub désigne une des interfaces du réseau d'accès UTRAN qui est en charge d'assurer la liaison entre le Node B et le RNC. Dans le même contexte, tous les éléments du réseau d'accès UTRAN doivent être synchronisés pour que l'acheminement des données puisse se faire de façon effective.

Dans cette étude l'accent est porté sur les instabilités liées à la synchronisation de l'interface Iub dans le cas du réseau d'accès 3G de la SONATEL. Ces inconstances liées à la synchronisation altèrent la qualité de service du réseau dans le sens où elles causent des gigues qui peuvent entrainer des pertes de données.

Ce travail a pour objectif premier de fournir des solutions pour pallier aux instabilités liées à la perte de synchronisation du réseau de la SONATEL. Cependant pour une meilleure perception une étude préalable sera faite sur les différentes interfaces Iub existantes dans l'UTRAN de la SONATEL ainsi que les causes liées à leur inconstance commune : La perte de synchronisation. Dans le même contexte, avec la convergence IP qui est d'actualité, il a été essentiel de se pencher sur les moyens mis en oeuvre pour assurer une bonne synchronisation sur un réseau purement basé sur la technologie Ethernet. Sachant que les réseaux IP sont asynchrones de nature et que le transport des signaux de synchronisation n'est pas adapté à ce type de réseau...

1

Gestion des instabilités Iub et qualité de service sur l'accès 3G de la SONATEL

Mémoire de fin de cycle - Master 2 Présentation de la SONATEL

Mamadou Lamine NDIAYE

Présentation de la SONATEL

I. Historique

Avec plus d'un quart de siècle dans l'exploitation des télécommunications, un potentiel humain spécialisé, un parc téléphonique réparti sur tout le territoire sénégalais, la SONATEL se positionne comme un pôle incontournable avec des offres de solutions globales de télécommunications dans les domaines du fixe, du mobile, de l'Internet, de la télévision et des données au service des particuliers et des entreprises.

Leader au Sénégal et présente au Mali depuis 2002, en Guinée Conakry et Guinée Bissau depuis 2007, la SONATEL est l'opérateur global et sous-régional de référence. Elle a su construire un réseau moderne, entièrement numérisé par des boucles de transmission ainsi que des liaisons internationales par câbles sous-marins à fibres optiques haut débit. La SONATEL dispose de l'une des bandes passantes Internet les plus importantes d'Afrique de l'ordre des 5.2 Gigabits/s.

Créée le 23 juillet 1985 par la loi 85-86 qui lui confère le monopole de l'exploitation des télécommunications sur l'ensemble du territoire national, la mission de services publics et une autonomie de gestion dans le cadre d'un contrat-plan qui le lie à l'Etat pour trois ans renouvelables. La SONATEL a du modifier ses statuts, dix ans après sa création, pour s'adapter aux nouveaux environnements des télécommunications et ouvrir son capital au public, et s'est créée un partenaire stratégique France -Télécom, choisi suite à un appel d'offre international. Cette évolution aboutit à l'émergence d'une nouvelle entité sous la forme juridique d'une Société Anonyme (S.A), au capital de cinquante milliards de francs CFA, jouissant du monopole pour l'exploitation sur la téléphonie fixe, de 1997 à 2004, et soumis à la concurrence réglementée dans le domaine de la téléphonie mobile et à une concurrence libre pour tous les services à valeur ajoutée. En 2006, avec le changement d'identité visuelle de la SONATEL, elle adoptera la marque commerciale ORANGE pour les activités du mobile, de l'Internet et de la télévision. Son siège actuel se site au 46 Boulevard de la République

II. Activités

Grâce à son réseau moderne, entièrement numérisé par des boucles de transmission et des liaisons internationales par câbles sous marins à fibres optiques haut débit, le groupe

2

Gestion des instabilités Iub et qualité de service sur l'accès 3G de la SONATEL

Mémoire de fin de cycle - Master 2 Présentation de la SONATEL

Mamadou Lamine NDIAYE

SONATEL demeure une entreprise structurante pour le développement de l'économie sénégalaise et participe de manière active à son développement. Au sein de l'Union Economique et Monétaire Ouest Africaine (UEMOA), le groupe a fait du Sénégal un hub de trafic sous-régional ainsi qu'un acteur majeur dans le développement des Télécommunications en Afrique.

Avec la création de ses 5 filiales, le groupe SONATEL développe des compétences aux services des particuliers, professionnels et entreprises. Il s'agit de :

- SONATEL mobile, le leader de la téléphonie mobile grâce à un maillage du territoire Sénégalais et son offre attrayant. En effet, elle couvre l'ensemble des capitales régionales et la quasi-totalité des capitales départementales, des sites touristiques et villages centres, soit une couverture de 85 % de la population sénégalaise.

- SONATEL Multimédia, leader sur le marché de l'Internet au Sénégal. Elle développe des services et des solutions de qualité répondant aux nécessités de communications du monde .actuel et intégrant le meilleur de la technologie. Le portail Sentoo est une vitrine du Sénégal pour les internautes du monde entier.

Orange Mali, Orange Conakry et Orange Bissau (opérateur au niveau du mali, de la Guinée Conakry et de la Guinée Bissau), fruit du partenariat avec France Telecom, qui au moment de la privatisation en 1997 avait pris l'engagement d'appuyer la SONATEL dans son déploiement en Afrique subsaharienne.

III. Organigramme

Le groupe SONATEL est composé d'une direction générale, d'une direction générale Adjointe, des directions de filiales (Orange Mali, Orange Bissau & Orange Guinée) ainsi que de plusieurs directions comprenant des départements, services et centres techniques. La direction des réseaux et systèmes d'information (DRSI) qui nous concerne, est composée en plusieurs directions parmi lesquelles la direction d'exploitation (DEX) qui est en charge d'assurer entre autres :

- L'exploitation et la supervision du réseau

- Garantir la qualité de service de bout en bout des réseaux d'accès

- Assurer la disponibilité et les performances des systèmes

- Piloter l'intégration opérationnelle d'exploitation et de supervision du réseau

3

Gestion des instabilités Iub et qualité de service sur l'accès 3G de la SONATEL

Mémoire de fin de cycle - Master 2 Présentation de la SONATEL

Mamadou Lamine NDIAYE

La direction DEX est aussi composée en départements et services dont le département ERT (Exploitation Réseaux et Transport) et le service SRR (Supervision Réseau Radio), représentant le lieu du stage. Pour une meilleure perception, la figure qui suit illustre l'organigramme simplifiée de la SONATEL.

Figure 1: Organigramme simplifié de la SONATEL

IV. La Supervision Réseau Radio (SRR)

La mission du SRR est portée essentiellement sur la supervision des équipements se trouvant au niveau du réseau d'accès 3G, notamment s'assurer du bon fonctionnement des Node B et des RNC. La supervision est aussi en charge du pilotage des agents du pôle d'intervention qui ont pour mission d'éliminer les disfonctionnements des équipements sur le site même en faisant recours aux interventions curatives.

Durant le stage effectué au SRR, pour une meilleure compréhension des équipements du réseau, il a été essentiel d'intégrer pendant quelques semaines l'équipe du pôle d'intervention pour voir concrètement comment se fait la collecte mobile au niveau du réseau d'accès 3G. Au vu de la nature de certaines instabilités du réseau durant cette période, la thématique de ce mémoire a ainsi été choisie.

4

Gestion des instabilités Iub et qualité de service sur l'accès 3G de la SONATEL

Mémoire de fin de cycle - Master 2 Approche problématique

Mamadou Lamine NDIAYE

Approche Problématique

L'UMTS, défini comme étant la norme de la troisième génération de réseau, est de nos jours largement déployée par les opérateurs de par le monde en vue de fournir de nouveaux types de services multimédia, tout en conservant les services de base tels que la voix.

La société Orange SONATEL, a déployé son réseau d'accès 3G dans le courant de l'année 2010. Ce qui fait qu'actuellement elle exploite pleinement ses infrastructures 3G pour fournir de nouveaux services multimédia aux clients.

Cependant son réseau d'accès UTRAN, précisément l'interface Iub qui est en charge d'assurer la liaison entre le Node B et le RNC, présente des instabilités liées aux pertes de synchronisation des équipements. Cela est quelque peu préjudiciable à la qualité de service du réseau dans le sens où ces pertes de synchronisation sont à l'origine des gigues qui peuvent entrainer à la longue des pertes de données. A cet effet, cette présente étude porte l'accent sur des alternatives qui veulent se révéler être de bon aloi pour une synchronisation stable de l'interface Iub.

Vu le tournant que prend l'évolution des technologies notamment avec la convergence « Tout-IP » qui est d'actualité, il est aussi essentiel de se pencher sur des alternatives possibles pour une synchronisation stable de l'interface Iub purement basée sur la technologie Ethernet. Ceci demeure être un dilemme pour les opérateurs du fait que les réseaux IP sont asynchrones de nature et que le transport des signaux de synchronisation n'est pas adapté à ce type de réseau. Pour bien aborder cette problématique ce présent mémoire sera axé sur les questions suivantes :

y' Comment expliquer les pertes de synchronisation de l'interface Iub ?

y' Quelles solutions apporter aux vicissitudes de la synchronisation de l'interface Iub pour la rendre meilleure?

y' Comment procéder à une migration souple vers une architecture « Tout-IP » de l'interface Iub ?

y' Comment assurer une synchronisation stable dans un environnement purement basé sur la technologie Ethernet ?

5

Gestion des instabilités Iub et qualité de service sur l'accès 3G de la SONATEL

Mémoire de fin de cycle - Master 2 Introduction

Mamadou Lamine NDIAYE

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9Impact, le film from Onalukusu Luambo on Vimeo.