Conception et réalisation d'un outil de dimensionnement, de planification et de paramétrage d'un réseau UMTS.

Année Académique 2013/ 2014

Université de Maroua **** Institut Supérieur du Sahel **** Département d'Informatique et des Télécommunications

The University of Maroua **** The Higher Institute of the Sahel **** Department of Computer Science and Telecommunications

**** ****

INFORMATIQUE ET TELECOMMUNICATIONS

CONCEPTION ET REALISATION D'UN OUTIL DE
DIMENSIONNEMENT, DE PLANIFICATION ET DE
PARAMETRAGE D'UN RESEAU UMTS

Mémoire présenté et soutenu en vue de l'obtention du Diplôme d'INGENIEUR DE
CONCEPTION EN TELECOMMUNICATIONS

Par

MPAH II Landry Dieu-Merci

Ingénieur des Travaux en Télécommunications

Matricule : O9K254S
Sous la Direction de

Dr Olivier VIDEME BOSSOU

Chargé de cours

Devant le jury composé de :

Président : Prof.Dr.-Ing.habil. KOLYANG

Rapporteur: Dr VIDEME BOSSOU Olivier

Examinateur: Dr NTSAMA ELOUNDOU Pascal

Invité : M. MAKEMTA TIWA Yves

DEDICACE



A

Ma mère INKOUNG JANINE Maman AFANE ASSOUM REVE Mon père MPAH FELIX

II

REMERCIEMENT

Les hommes sont des nains qui posés sur les épaules des géants voient plus loin ; au vu de cette réalité, j'exprime ma gratitude et mes remerciements à ceux-ci.

Je tiens tout d'abord à remercier le Président du Jury Prof.Dr.-Ing.habil. KOLYANG, l'Examinateur Dr. NTSAMA ELOUNDOU Pascal et le Rapporteur Dr. VIDEME BOSSOU Olivier, pour l'intérêt qu'ils ont porté à mon travail, Je remercie également le personnel de l'INSTITUT SUPERIEUR DU SAHEL de l'Université de Maroua, mes remerciements vont plus précisément à l'endroit de M. BARZINA Norbert, pour sa disponibilité à nous apporter des éclairages dans nos zones d'ombres.

Je remercie la Direction Technique de TELIS Ltd qui nous a servi de socle avec sa volonté de partager ses expériences et ses réponses à nos questions pendant nos travaux, nos remerciements vont plus précisément à l'endroit de Mr MAKEMTA TIWA Yves et Mr PANDJA Arsène Directeur de la structure TELIS Ltd. Je remercie plus particulièrement Mr MBATIBE Justin Kondjo et sa femme MAÏWE Marguerite pour le séjour et l'hébergement qu'ils m'ont réservé dès mon arrivée dans la région de l'Extrême-Nord, je remercie le Rév. pasteur Meching me Mbida qui m'a toujours réconforté spirituellement et psychologiquement, je n'oublie pas mes frères NTAH me Mpah Oliver qui a rendu notre séjour agréable pendant nos travaux à Douala, à NKAL me MPAH Prospère Dépuré, BOGAM Sylvaire, ZOGO MIASSE Patient, DJAGA Mikouolou Daniel et Dieudonné Felix FAMBA qui ont toujours été là pour nous remonter quand nous étions abattus, ASSOUM me Mpah Yannick lui qui ne cessait de nous encourager, à mon petit bien aimé BOUNG Me Mpah Freddy Donald, Je pense aussi à mes soeurs Medouanze Exaucé, Abiamdeng Mireille, Ilouangue Julie, Kenwa Nadège, Annang Rosine, Antow Fannie love et Afane me Mpah Marthe Laurine qui ont toujours été de tout coeur avec moi dans mes investigations. A mes belles soeur Kpenzeth Margueritte et Flore Nkal, à mes amis Moyeka Emmanuel, Ndinga Soka Alfred, Débang Wiwa Marthe, Ntoumba Bag Rosine, Moussa Yaya, Bassedol Hervé et à tous ceux que je n'ai pas pu citer.

III

TABLE DES MATIERES

DEDICACE i

TABLE DES MATIERES iii

LISTE DES ABRÉVIATIONS vi

RESUME viii

ABSTRACT ix

LISTE DES TABLEAUX x

LISTE DES FIGURES ET ILLUSTRATIONS xi

INTRODUCTION GENERALE 1

CHAPITRE I : CONTEXTE ET PROBLEMATIQUE 2

Introduction 2

I.2. Présentation de la structure d'accueil 2

I.2.1. Organigramme de la structure 2

I.2.2. Missions de l'entreprise TELIS ltd 3

I.3. Contexte 3

I.4. Problématique 4

I.5. Objectifs 5

I.6. Méthodologie 5

Conclusion 5

CHAPITRE II : GENERALITES D'UN RESEAU UMTS 6

Introduction 6

II.1. Connaissances de bases du réseau UMTS 6

II.1.1. Objectifs 6

II.1.2. Les classes de service UMTS 7

II.1.3. Couverture globale UMTS 7

II.1.4. Organisme, fréquences et multiplexage 8

II.2. Architecture réseau UMTS 9

II.2.1. Le réseau coeur 10

II.2.1.1 Le groupe 1: CS domain 11

II.2.1.2. Le groupe 2: domain PS 11

II.2.1.3 Les éléments communs 11

II.2.1.4. Réseau d'accès 12

II.3. Calcul de la capacité d'une cellule UMTS 13

II.3.1 calcul de la capacité en uplink 13

II.3.1.1 Les valeurs de (Eb/No) 13

II.3.1.2. Relation entre (Eb/No) et C/R 13

II.3.1.3. L'interférence en Uplink 14

II.3.1.4. Le facteur d'interférence f 15

IV

II.3.2. Calcul de la capacité en Downlink 17

II.3.2.1 Les courbes en Downlink 18

II.3.2.2. Le facteur d'interférence f 19

II.3.2.3. Les valeur de SHO 19

II.3.2.4 Le facteur d'orthogonalité w 19

II.4. Présentation des outils existants 20

II.4.1. Processus de planification 20

II.4.1.2. Outil TEMS CellPlanner Universal 24

II.5. La technique d'accès WCDMA 25

II.5.1. Accès multiple à répartition par code CDMA 26

II.5.1.2. Particularité du Wideband CDMA 27

Conclusion 27

CHAPITRE III : CONCEPTION ET REALISATION DE L'OUTIL 28

Introduction 28

III. 1. Analyse 28

III.1.1 Cahier de charge, hypothèse et paramètres 28

III.1.1.1 Cahier de charge 28

III.1.1.2 Hypothèses et paramètres 29

III.1.1.2.1. Hypothèses 29

III.1.1.2.2. Modèle de propagation 30

III.1.1.2.3. Paramètre de simulation 31

III.2. Bandes de fréquence et structures de trames 31

III.2.1. Objectifs de la simulation 32

III.2.2. Les conditions générales d'études. 32

III.2.3. Cas de simulation: 33

III.2.4. Capacité de l'outil 34

III.3. Dimensionnement en couverture 34

III.3.1. Objectif du dimensionnement 34

III.3.2. L'angle ö et distance MS et la station de base 36

III.4. Algorithme de simulation 38

III.4.1. Choix du langage de programmation 40

III.4.1.1. Quelles sont les particularités de MATLAB ? 41

Conclusion 41

CHAPITRE IV : RESULTATS ET COMMENTAIRES 43

Introduction 43

IV. Les paramètres d'entrée et de sortie de mpahpladi 43

IV.1 Paramètre d'entrée 43

IV.2. Les paramètre d'initialisation 46

IV.3. Présentation des résultats 47

IV.4. Les résultats sur la couverture 48

V

IV.5. Interprétation des résultats 50

IV.6. Visualisation sur carte des résultats 51

IV.6.1. La zone à planifier 51

IV.6.2. Planification 52

IV.6.3. Le logiciel Radio Mobile 53

IV.7. Document d'installation du Site (DIS) 63

Conclusion et perspectives 64

BIBLIOGRAPHIE 65

ANNEXES 67

VI

LISTE DES ABRÉVIATIONS

3GPP: 3rd Generation Partnership Project

BER: Bit Error Rate

BSC: Base Station Controller

BTS: Base Transceiver Station

CDMA: Code Division Multiple Access

CN: Core Network

CRNC: Controlling RNC

CS: Circuit Switch

DL: Downlink

FDD: Frequency Division Duplex

GGSN: Gateway GPRS Support Node

GMSC: Gateway MSC

GSM: Global System for Mobile Communications

ME: Mobile Equipment

MSC: Mobile services Switching Center

VLR: Visitor Location Register

OVSF: Orthogonal Variable Spreading Factor

PS: Packet Switch

RAN: Radio Access Network

RNC: Radio Network Controller

RRC: Radio Resource Control

SMS: Short Message Service

SRAN: Satellite Radio Access Network

TDD : Time Division Duplex

UMTS : Universal Mobile Telecommunications System

UIT: Union Internationale des Télécommunications

UTRAN: UMTS Terrestrial RAN

UE: User Equipment

USIM: UMTS Subscriber Identity Module

UTRA: Universal Terrestrial Radio Access

VII

UL: Uplink

VoIP: Voice on IP

WCDMA: Wide Band Code Division Multiple Access

MATLAB: Matrix Laboratory

IMEI: International Mobile Equipment Identity

IMSI: International Mobile Subscriber Identity

VIII

RESUME

Au sein de l'entreprise TELIS Ltd, nous avons développé un outil d'aide au

dimensionnement, à la planification et au paramétrage d'un réseau de troisième

génération (UMTS).

Cet outil a pour but de corriger les erreurs de tailles de cellules qui sont souvent

constatés sur le terrain drainant ainsi beaucoup de disfonctionnements sur la qualité de

services à offrir aux clients, notre outil permet donc de faire la planification, le

dimensionnement et le paramétrage qui consiste notamment à :

. Dimensionner un réseau en couverture,

. Dimensionner un réseau en capacité,

. Générer les mobiles dans une cellule pour toutes études

. Visualiser le CQI : Indicateur de Qualité des Canaux,

. contrôler les puissances,

. Positionner les stations de base sur une carte numérique de terrain.

Cet outil peut être utilisé par n'importe quel opérateur, il suffit d'agir sur certains paramètres clés liés à la technologie (WCDMA, GSM).

IX

ABSTRACT

Within this company (TELIS ltd), we developed a tool for assistance in the

dimensioning and the planning of a third generation network (UMTS).

The purpose of this tool is to correct the errors of sizes of cells which are often

noted on the ground and which is also because of much malfunctioning on the quality

of services to be offered to the customers for that our tool makes it possible to make the

radio planning which consists in particular of:

. To dimension a network in cover.

. To dimension a network in capacity.

. To generate the mobiles in a cell for all studies,

. To visualize the CQI: Channel Quality Indicator,

. The control of powers,

. To position the basic stations on a numerical chart of ground.

This tool can be used by any operator; it is enough to act on certain key

parameters related to technology (WCDMA, GSM).

X

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: Valeurs typiques de (Eb/No) pour le Uplink 13

Tableau 2: Valeurs typiques de (Eb/No) pour le downlink 13

Tableau 3:Valeurs typiques du facteur f 15

Tableau 4:Recommandations pour un modèle de canal multiservice 17

Tableau 5: Valeurs recommandées de f en downlink 19

Tableau 6: Valeurs recommandées de SHO et de 19

Tableau 7: Valeurs recommandées de w 20

Tableau 8: De paramètres de simulation 31

Tableau 9: Paramètres liés au site ENIA 63

XI

LISTE DES FIGURES ET ILLUSTRATIONS

Figure 1: Organigramme TELIS Ltd 2

Figure 2: Hiérarchie des cellules de L'UMTS 8

Figure 3: Les modes de duplexage 8

Figure 4: Réseau coeur UMTS et ses interfaces 10

Figure 5 : réseau d'accès UTRAN 12

Figure 6: Node B et antenne sectorielle 12

Figure 7:Processus de planification 21

Figure 8:Version Atoll 23

Figure 9:Interface graphique d'Atoll 24

Figure 10: Interface graphique de TEMS 25

Figure 11:Affectation d'un canal dans le CDMA 26

Figure 12:d'évaluation de l'affaiblissement parcours 30

Figure 13: Cluster de 19 cellules 32

Figure 14: Relation entrées/Sorties 34

Figure 15:Objectifs du dimensionnement 36

Figure 16:Calcul de l'angle ö 37

Figure 17:Algorithme du lien montant 39

Figure 18: Ouverture dossier 44

Figure 19 : lanceur application 44

Figure 20:Menu du simulateur 45

Figure 21: Premiers paramètres utiles 45

Figure 22:Paramètres de base 46

Figure 23:Paramètres du bilan de liaison 47

Figure 24: Paramètre de la zone à couvrir et modèle de propagation 48

Figure 25:Résultat dimensionnement couverture zone urbaine 49

Figure 26: résultats simulation 2 49

Figure 27: WCDMA Configuration planning 50

Figure 28: La zone à planifier 51

Figure 29: Zone planifiée 52

Figure 30 : Motifs de couverture de la zone 52

1

INTRODUCTION GENERALE

L'opérateur Orange Cameroun après avoir connu du succès dans la deuxième génération de téléphonie mobile, voit aujourd'hui qu'il ne répond plus à certains besoins des clients qui deviennent très exigeant. La troisième génération téléphonique vient compléter celle-ci voir la substituer. En effet les besoins de convergence vers de nouveaux services en plus de la voix et des messages courts tels que (les données numériques, sons et image) s'imposent aujourd'hui. Ces nouveaux services nécessitent des débits différents et plus importants que celui supporté par les systèmes GSM de la deuxième génération.

Les contraintes exigées par ces nouveaux services sont aussi différents de ceux de la voix. Les réseaux de troisième génération sont conçus pour offrir plusieurs services nécessitant des débits différents avec une qualité de services acceptable. Toutefois, le passage du GSM à l'UMTS nécessite l'introduction des nouvelles infrastructures et des nouvelles méthodes de dimensionnement, de planification et de paramétrage différentes de celles utilisées en deuxième génération. En plus, les systèmes de troisième génération sont caractérisés par le phénomène de respiration de cellules qui met en oeuvre l'interdépendance de la capacité et de la couverture. Pour déployer l'UMTS à moindre coût, l'opérateur Orange Cameroun réutilisera le maximum de ces infrastructures existantes tels que pylônes, locaux, les baie d'énergie.

Cependant, tous les emplacements de sites GSM ne sont pas bons pour implanter les sites UMTS d'où la nécessité d'un dimensionnement et d'une planification nouvelle du réseau UMTS en particulier l'accès radio sujet de notre mémoire. ainsi donc, notre tâche consistera dans le premier chapitre de faire une analyse sur le contexte et la problématique ; le deuxième chapitre sera consacré aux généralités d'un réseau UMTS en nous basant sur les paramètres mis en jeu, puis nous allons appliquer les règles d'Ingénierie dans le chapitre trois en concevant notre application et au chapitre quatre nous allons ressortir les résultats et commentaires.

2

CHAPITRE I : CONTEXTE ET PROBLEMATIQUE

Introduction

Dans ce chapitre, il est question de présenter l'entreprise et les raisons
qui nous ont poussés à ce thème. Toutefois nous allons parler ici du contexte, de la problématique, de la méthodologie et des objectifs visés.

I.2. Présentation de la structure d'accueil

TELIS Ltd est une entreprise orientée Télécommunications Informatique et services ; née en 2009, elle est constituée des ingénieurs, de techniciens et d' un bloc administratif expérimenté.

I.2.1. Organigramme de la structure

La structure TELIS Ltd se présente de manière hiérarchisée correspondant à l'organigramme ci-dessous :



^Direction

^Générale

^{Contrôle Général}

^Service

^Comptable

^Ressources

^Service

^Commercial

^Service

^Technique

^{Matérielles et}

^Humaines

^{Logistique et Matériel}

^Réception/

^Standard

^Déploiement

^Magasin

^Service

^Accueil

^Caisse

Figure 1: Organigramme TELIS Ltd (Documentation TELIS)

3

I.2.2. Missions de l'entreprise TELIS ltd

L'entreprise TELIS Ltd faisant essentiellement dans le domaine de télécommunications, informatique et services se distingue parmi tant d'autres dans :

? Informatique (Déploiement, Administration, Sécurisation et Maintenance des réseaux, Développement logiciel) ;

? Installations et mise en service des liaisons FH, constructions des sites partagés et

installation des BTS, Node B, maintenance FH et le démantèlement de FH et BTS; ? Électricité (Installation et Maintenance électrique industrielle et Domestique,

Systèmes solaires);

? Banking Solution (Planche à chèque, Personnalisation des chèques, Maintenance des équipements bancaires).

I.3. Contexte

La convergence entre informatique, télécommunications et audiovisuel est aujourd'hui sujet d'actualité pour chaque opérateur de téléphonie mobile, au Cameroun puisque la concurrence s'y installe avec les trois opérateurs qui sont NEXTTEL Cameroun, Orange Cameroun et MTN Cameroun qui font dans le même domaine ; l'un des opérateurs, NEXTTEL Cameroun est nouveau et s'est lancé dans la technologie de pointe qui est l'UMTS. Orange Cameroun conscient de ces en enjeux menacés projette de migrer aussi vers la 3G.

Télécommunications et Informatique Service (TELIS Ltd) est une entreprise spécialisée dans les prestations de services en Télécommunications, Informatique et les Solutions Bancaires. L'entreprise TELIS Ltd est une sous-traitance compétente et spécialisée qui installe des équipements d'Orange Cameroun depuis 2009, toutefois lors des installations il se pose souvent de réel problèmes sur les tailles de cellules puisque la qualité de services dépend aussi du nombre d'usagers dans une cellule et de positionnement de sites dans la mesure où il arrive souvent que la planification, le dimensionnement et le paramétrage faits par les Ingénieurs d'Orange Cameroun

avec le logiciel Atoll soit erroné d'abord parce qu'il n'a pas été conçu pour
l'environnement Africain en général et Camerounais en particulier, nous citons en

4

exemple le positionnement des sites dans des zones marécageuses, en pleine forêt ou en zone inhabitée drainant ainsi de pertes énormes et la mauvaise qualité de services.

L'entreprise TELIS Ltd plus d'une fois a eu à déployer des techniciens pour les installations et n'ont pas pu réaliser les travaux à cause de ces désagrément, puisque l'entreprise TELIS Ltd n'a pas un outil de planification, de dimensionnement et de paramétrage de la 3G pour pouvoir trouver des solutions instantanées et réaliser les travaux dans les délais sans avoir besoin d'attendre des mois pour une nouvelle planification, dimensionnement et paramétrage du réseau par les Ingénieurs d'Orange comme cela passe d'habitude, notre outil qui est simple à utiliser va donc permettre à l'entreprise TELIS Ltd de pouvoir réaliser ses taches et gagner en temps et en argent.

Pour l'élaboration de ses différentes tâches, il existe un service Technique où nous avons été affectés afin de mieux nous familiariser aux différentes activités de l'entreprise, donner du notre et enrichir aussi nos connaissances dans le domaine technique. La mission de cette structure étant, la Planification pour le déploiement des ressources humaines, Suivi des opérations lors du lancement des installation, Communication avec les partenaires (clients) et des techniciens sur l'évolution des travaux.

I.4. Problématique

Le dimensionnement, la planification et le paramétrage consiste à prédire ou à trouver de bonnes tailles de cellules suite à la résolution du problème d'optimisation conjointe (couverture radio et trafic).

Toutefois il se pose un problème à deux volets qui sont d'ordre économique (lié au coût d'installation des sites) et technique dans la mesure où il faut trouver de bonnes tailles de cellules pour pouvoir assurer une couverture optimale.

L'identification de ce problème a suscité en nous des questions directrices qui sont :

Comment permettre à TELIS de corriger les tailles de cellules d'après les principes de la technologie UMTS ?

Comment faire pour concevoir un outil qui tiendra compte de l'environnement Camerounais et pouvoir examiner si les données sont correctes ?

5

Comment optimiser la 3G selon l'environnement Africain en général et Camerounais en particulier dans le réseau orange Cameroun ?

Pour donner des réponses à ces questions nous nous sommes fixés des objectifs de travail qui ressortent tous les éléments de nos investigations.

I.5. Objectifs

Notre objectif est de concevoir un outil qui permettra de corriger les tailles de cellules, de minimiser le nombre de sites en sauvegardant les spectres alloués à l'opérateur Orange Cameroun, de contrôler les puissances émises et même contrôler le CQI : Indicateur de Qualité des Canaux, pour cela il faudra trouver les bonnes tailles des cellules dépendant du trafic et les paramètres géographique des zones à couvrir.

I.6. Méthodologie

Après avoir dégagé les objectifs, notre démarche méthodique est la suivante:

Etape 1:

Vérification des données.

Etape 2:

Analyse, conception et réalisation de l'outil.

Etape 3:

Test et validation

Conclusion

Dans ce chapitre il était question de présenter l'environnement de travail et les différents services qu'offre la structure. Ceci a permis de situer les canaux de nos investigations sur la conception d'un outil utilisable pour le dimensionnement la planification et le paramétrage d'un réseau UMTS. Dans le chapitre suivant il sera question de ressortir les généralités sur notre thème.

6

CHAPITRE II : GENERALITES D'UN RESEAU UMTS

Introduction

Après de longues années dépendant de l'Etat, la population Camerounaise a été soumise à des services de la deuxième génération liés à la téléphonie, l'envoi des messages courts (SMS) et l'extension GPRS. Aujourd'hui la nécessité à augmenter des services a vu le jour, Orange Cameroun face à cette réalité projette acheter la licence 3G pour pouvoir aussi déployer ces services dans son réseau. Dans le cadre de notre travail, nous allons présenter dans ce chapitre l'architecture d'un réseau UMTS (réseau coeur et le réseau d'accès) et les interfaces radio, la technique WCDMA utilisée dans la 3G et analyser la capacité/couverture d'une cellule UMTS.

II.1. Connaissances de bases du réseau UMTS

II.1.1. Objectifs

L'UMTS est un réseau d'accès terrestre qui satisfait les besoins suivants :

. Garantit des services hauts débits sur tous types d'environnement,

. Transmet les données symétriques avec les mêmes débits montants et

descendants,

. Fournit des services de commutation circuit (pour la voix) et commutation paquet

(pour la transmission des paquets),

. Garantit la capacité et l'efficacité spectrale supérieure à celle des systèmes

cellulaires actuelle de deuxième génération,

. Fourni la possibilité des services multimédias lors d'une même connexion avec

des qualités de services différents (débit, taux d'erreur) pour les différents types

de médias (voix, audio, donnée),

. Compatibilité avec les réseaux d'accès radio de la 2G,

. Couverture universelle associant des satellites au réseau terrestre.

7

II.1.2. Les classes de service UMTS

Il existe quatre classes de services en UMTS (conversationnel, streaming, interactive et background). Ces classes sont différenciées par leur sensibilité ou retard de transmission. La plus sensible est la classe conversationnelle correspondant à la classe à temps réel : voix en mode circuit et en mode paquet (VOIP). Concernant cette classe, le temps de transmission et les relations temporelles entre les blocs de données qui doivent être bien maitrisés.

La classe Streaming joue le rôle de l'écoute ou la visualisation de flux audio ou vidéo unidirectionnels entre un serveur et un usager, le retard dans ce cas est moins important mais le temps entre blocks de données l'est.

La classe interactive correspond à l'accès à des serveurs de donnée, navigateurs web. Il s'agit donc des échanges de données entre serveurs et usagers en fonction des requêtes de ce dernier avec des données fiables (faible taux d'erreur binaire).

La classe Background regroupe les services Email, messages court (SMS), transfert de fichiers. Toutefois le taux d'erreur binaire et temps de transmission sont moins important que celui du interactif.

II.1.3. Couverture globale UMTS

La couverture globale de la planète est organisée en structure hiérarchisée assurant l'itinérance mondiale. Au niveau plus haut se trouve les satellites qui couvrent l'ensemble de la planète. Le réseau terrestre radio s'occupe de la couverture terrestre suivant la répartition en macro, micro et en pico cellules. Les macros cellules couvrent les zones suburbaines et rurales, les micros cellules les zone urbaines ou il existe une forte densité d'utilisateurs et les pico cellules pour les zones biens définies comme les immeubles et environnements intérieurs (indoor) voir la figure suivante :



8

Figure 2: Hiérarchie des cellules de L'UMTS (projet tutoré ICS Télécom Alexandre Boyer)

II.1.4. Organisme, fréquences et multiplexage

La dénomination de la 3G (troisième génération) vient de l'ITU (International télécommunication union). L'ITU à définit le concept d'IMT-2000, qui vise à définir des normes internationales. Les bandes de fréquence allouées par l'IMT-2000 sont de 1885-2025 et 2110 -2200 MHz. Grace à ce concept deux modes de duplexage ont été adoptés : le FDD (frequency division duplex), ce mode utilise deux bandes de fréquences indépendantes dont l'une pour transmettre et l'autre pour recevoir simultanément. Le TDD (time division duplex): ici les données sont transmises et reçues sur une même bande de fréquence mais à des instants différents comme indique la figure 3.



Figure 3: Les modes de duplexage (projet tutoré ICS Télécom Alexandre Boyer)

En TDD, une seule et unique fréquence est utilisée alternativement par les deux voies de communications. Cette technique est la plus flexible lorsque le spectre n'est disponible qu'en quantité limitée. Le mode TDD possède des adeptes, notamment en chine ou un certain nombre de développements le concerne. De plus, des propositions

9

techniques concernant le mode TDD ont été générées du fait qu'un certain nombre d'autorités nationales allocataires de spectre, ont alloué pour chaque opérateur candidat à l'achat d'une licence UMTS en mode FDD (par exemple sur 15 MHz), un bout de bande de 5MHz supplémentaire supposé servir le TDD.

Les opérateurs cherchent encore la meilleure façon d'utiliser cette bande passante, nous nous contenterons dans la suite de décrie le mode FDD, le mode utilisé dans le W-CDMA. Le mode FDD: chaque sens de communication utilise une fréquence particulière. Le mobile et le réseau peuvent donc transmettre simultanément. L'un des inconvénients de cette technique réside dans l'écart duplex entre les deux voies de communication utilisé pour séparer les étages de transmission et de réception radio. La nécessité de maintenir cet écart appelé bande de garde, entraîne une faible utilisation du spectre radio.

En FDD, on attribue en général la même bande de spectre aux deux sens de communication, ce qui est tout à fait adapté aux applications présentant un débit symétrique comme la téléphonie. En revanche, lorsque les débits ne sont pas équilibrés comme c'est le cas de la navigation sur Internet, cette technique n'est pas optimale. Dans ce cas, le mode TDD apparaît mieux adapté que le FDD, car il permet de privilégier un sens de communication par rapport à l'autre par l'allocation de ressources non symétriques.

L'ensemble de ces deux interfaces (FDD-TDD) constitue l'UTRA (UMTS terrestrial radio access). Le W-CDMA est particulièrement adapté aux grandes cellules. En termes de services supportés, le W-CDMA est adapté aux services symétriques (voix et services de données à bas et moyen débit), toutefois les deux modes duplexage cohabitent dans un même terminal et même réseau afin de couvrir l'ensemble des services et des environnements prévus par l'UMTS.

II.2. Architecture réseau UMTS

Le réseau UMTS est constitué de deux parties à savoir le réseau coeur et le réseau d'accès, l'interface insérée entre les deux réseaux est Iu. Cette interface permet de connecter non seulement l'UTRAN mais aussi des réseaux d'accès aux technologies différentes au coeur de l'UMTS.

10

II.2.1. Le réseau coeur

Le réseau coeur UMTS est constitué de deux domaines de services notamment le domaine CS (circuit switched) et le domaine PS (packet switched). Le domaine CS est utilisé pour le service vocal alors que le PS est utilisé pour la commutation de paquet comme dans internet par exemple. Ainsi donc, les téléphones de troisièmes générations peuvent gérer des communications en mode paquet et en mode circuit voir figure (4).

^{Groupe: 3 éléments}

^communs



^Iu

^Groupe1

^GMSC

^MSC

^VLR

^B

^C

^Auc

^HLR

^EIR

^H

^Gd

^GGSN

^Gn

^SGSN

^{Groupe 2}

^Internet

^{CS Domaine}

^PS Domaine

Figure 4: Réseau coeur UMTS et ses interfaces [1]

Les éléments du réseau coeur sont repartis en trois groupes comme illustre la figure 4: le groupe1 (CS domain) qui contient le MSC, le GMSC et le VLR. Le groupe 2 (PS domain) qui contient le SGSN et le GGSN et le troisième groupe contient les éléments communs au PS et CS notamment AuC, HLR et l'EIR.

11

II.2.1.1 Le groupe 1: CS domain

Il est constitué de :

? MSC (mobile services switching center) qui est un commutateur de données et de signalisation. Il est chargé de gérer les communications entre les mobiles.

? Le GMSC (gatway MSC): c'est un MSC qui sert de passerelle entre le réseau UMTS et le RTCP (réseau téléphonique commuté public), lorsqu'on cherche à joindre un mobile depuis le réseau extérieur à l'UMTS, l'appel passe par le GMSC (gatway MSC) qui effectue une interrogation du HLR avant de router l'appel vers le MSC que l'abonné dépend.

? le VLR (visitor location register) est une base de données utile à un ou plusieurs MSC, le VLR permet d'enregistrer les abonnés dans une zone géographique appelée LA (location area), le VLR contient des données de même type que l'HLR mais le VLR mémorise pour chaque abonné plusieurs informations telles que l'identité temporaire du mobile dans la zone de couverture courante de l'abonné.

II.2.1.2. Le groupe 2: domain PS

Ce groupe contient deux éléments à savoir:

? SGSN (serving GPRS support Node) qui joue le même rôle que le VLR par rapport à la localisation des abonnés mais cette fois dans une RA (Routing Area).

? le GGSN (Gatway GPRS support Node) qui a une fonction identique au GMSC du réseau UMTS de la partie paquets du réseau, en jouant le rôle de passerelle vers les réseaux de commutation extérieure (internet public, intranet privé)

II.2.1.3 Les éléments communs

Ce groupe est constitué du HLR (home visitor location) qui est une base de données contenant les informations liées à l'abonné telles que l'information de souscription (abonnement, souscription à un service, débit maximal autorisé), l'identité du mobile (IMSI: international mobile station identity) et le numéro d'appel de l'abonné. L'AuC (authentification center) est un élément du réseau responsable d'assurer certaines fonctions de sécurité telles que l'authentification d'abonné, le chiffrement de la

communication. Les deux fonctions de sécurité se déroulent lorsque l'abonné demande l'établissement de la connexion.

L'EIR (Equipment identity register) est un équipement optionnel destiné à lutter contre le vol des terminaux mobiles. L'EIR est une base de données contenant la liste des mobiles interdits (black list).

II.2.1.4. Réseau d'accès

La figure ci-dessous illustre les éléments de celui-ci

CN

f 1	f 1	f 1
			f 1



Iu b Iu b Iu b Iu b

Node B

Iu CS

RNC

Node B

Iu PS

Iu r

Iu CS

Node B

RNC

Iu PS

Node B

Figure 5 : réseau d'accès UTRAN [1]

Parmi les composants qui constituent le reseau d'accès UMTS il y a la Node B qui joue principalement les fonctions de reception et de transmission radio pour une ou plusieurs cellules de UTRAN



12

Node B avec les antennes sectorielles Node B avec antenne omnidirectiponnel

Figure 6: Node B et antenne sectorielle, omnidirectionnel [7]

13

Le rôle principal du RNC est de router les communications entre le NodeB et le réseau coeur de l'UMTS. Il travaille au niveau des couches 2 et 3 du modèle OSI (contrôle de puissance, allocation de codes).

II.3. Calcul de la capacité d'une cellule UMTS

II.3.1 calcul de la capacité en uplink

La capacité en termes d'usager que peut supporter une cellule en UMTS est théoriquement limitée. Elle dépend du service demandé par l'utilisateur et des emplacements des mobiles dans la cellule. Dans ce qui suit, nous allons détailler le calcul du nombre maximal d'utilisateurs actifs que peut contenir une cellule [7].

II.3.1.1 Les valeurs de (Eb/No)

Des valeurs typiques de (Eb/No) pour le Uplink et le Downlink et pour chaque type de service sont illustrées dans les tableaux (1) et (2).

Type de service	Urbain, 3Km/heure	Urbain, 50Km/heure
Voix (12.2 Kbit/s)	4.9	6.4
Données (64 Kbit/s)	3.2	4.5

Tableau 1: Valeurs typiques de (Eb/No) pour le Uplink [7]

Type de service	Urbain, 3Km/heure	Urbain, 50Km/heure
Voix (12.2 Kbit/s)	7.2	7.7
Données (64 Kbit/s)	6.4	7.4

Tableau 2: Valeurs typiques de (Eb/No) pour le downlink [7] II.3.1.2. Relation entre (Eb/No) et C/R

Par définition (Eb/No) est le rapport entre l'énergie binaire du signal et l'énergie du bruit, on peut alors dire que :

	(I.1)
Avec :

? S: Energie du signal,

. R: débit binaire. On n'a aussi:
					(I.2)
Avec : . N : Energie du bruit, . B : Bande de fréquence On aura
					(I.3)			On définit le gain de traitement (PG) par:
(I.4)
Donc la relation entre		Eh	C et pour le lien montant est la suivante : ??
		No

14

Avec :

(I.5)

. I : Interférence dans la cellule . C : Puissance du signal utile

II.3.1.3. L'interférence en Uplink

L'interférence en Uplink I est une combinaison entre l'interférence provenant des mobiles dans la même cellule, l'interférence provenant des mobiles des cellules voisines, le bruit thermique et l'interférence externe.

I=Iown+ Iother+ Nth+ Iexternal

Avec:

. Iown: Interférence générée par les stations mobiles de la même cellule,

. Iother : Interférence générée par les stations mobiles des autres cellules,

15

? Nth : Bruit thermique,

? Iexternal : Interférence externe (par exemple provenant du GSM).

II.3.1.4. Le facteur d'interférence f

Le facteur f est le rapport entre l'interférence provenant des autres cellules et l'interférence générée dans la même cellule. Ce facteur dépend alors des caractéristiques de la cellule telle que le nombre de secteurs, les caractéristiques de la propagation des ondes, le fading et le diagramme de rayonnement des antennes.

Le tableau (3) montre bien les valeurs recommandées de f dans différents milieux et avec différentes vitesses des mobiles tout en tenant compte de la configuration des sites.

Configuration du site	Urbain, 3km/h	Urbain, 50 km/h	Rural, 3km/h	Rural, 50 km/h	Rural, 120km/h
Omni	0.5	0.49	0.59	0.55	0.46
Tri sectoriel	0.79	0.77	0.94	0.87	0.73
Six secteurs	0.99	0.96	1.18	1.09	0.91

Par définition :

lother

?? = (II.1)

lown

Et donc

Iother= f × Iown

Tableau 3:Valeurs typiques du facteur f [1]

(II.2)

L'expression de l'interférence en uplink devient alors :

I=Iown+ f × Iown+ Nth+ Iexternal (II.3)

Si on considère que le rapport (?? _l) est le même pour tous les services, on aura

Iown =M×C, (II.4)

Avec M le nombre d'utilisateurs actifs dans la cellule et C la puissance émise par chaque mobile. L'expression de I sera :

I=M×C+M×C×f +Nth+ Iexternal (II.5)

16

Pour un mobile donné, son signal ne peut pas être comptabilisé comme une interférence, donc l'expression de I sera la suivante : I= (M - 1) × C + M × C × f + Nth+ Iexternal

Or si y = (????) alors l'expression de y sera la suivante:

??

y = (??-1)×??+??×??+????h+??????????????????

??

=

??(?? - 1) + ??× ?? + ????h + ??????????????????

(II.6) Donc C vérifie l'équation suivante :

?? = ??×(????h+??????????????????) (II.7)

1-??×(??-1+(??×??))

Or C doit être positif, donc :

??× (??+ ??× ?? - 1) < 1 (II.8)

Et donc :

(?? + ?? × ?? - 1) < 1/?? (II.9)
On a donc :

(??× (1 + ??) - 1) < 1/?? (II.10)
Ainsi M vérifie l'inéquation suivante :

?? < ( 1

(1+??)) × (1 + 1 ??) (II.11)

Donc, le nombre d'utilisateurs actifs dans une cellule est toujours inférieur à Mmax avec :

??< ( 1

) × (1 + ¹ ) (II.12)

(1+??) ??

II.3.1.5. Le gain de transmission discontinue GDTX

Le lien radio entre la station mobile et la station de base est composé d'un canal de trafic dédié DTCH et d'un canal de signalisation dédié DCCH. Quand un de ces canaux n'est pas en train de transmettre, moins d'interférence est générée dans l'air, et donc une meilleure capacité est prévue. Le gain en capacité dépend du facteur d'activité des deux canaux DTCH et DCCH. Le facteur d'activité est supposé égal à 10% pour le

17

canal DCCH, 50% pour le canal DTCH pour le cas de la transmission de la voix et 100% pour les autres canaux DTCH grâce au faible facteur d'activité pour le DCCH, le gain GDTX peut être important surtout quand le débit des données transmises est faible. En prenant en compte GDTX, Mmax devient [8] :

Max = ( 1

(1+f)) × (1 + 1 ?? ) × (1 + ????????) (II.13)

II.3.1.6. Calcul de la capacité environnement multiservices

Une station de base va servir, à un certain pourcentage, différents types de modèles de canaux radio. Le tableau Tableau (7) montre les pourcentages recommandés des types de modèles de canaux à utiliser pour le calcul de Mmax.

Configuration du site	Urbain, 3km/h	Urbain, 50 km/h	Rural, 3km/h	Rural, 50 km/h	Rural, 120km/h
Urbain/Urbain dense	75%	25%	_	_	_
Suburbain	50%	50%	_	_	_
Rural	_	_	37.5%	37.5%	25%

Tableau 4:Recommandations pour un modèle de canal multiservice [1] En considérant un tel type de canal, l'expression de Mmax sera la suivante :

N

M??ax = ? ??j × M??ax, j

k=1

Avec :

? N: nombre de vitesses différentes dans la zone,

? Xi : pourcentage de mobiles dans la cellule utilisant la vitesse i,

? Mmax,i: Mmax calculé pour les stations mobiles se déplaçant à la vitesse i.

II.3.2. Calcul de la capacité en Downlink

Les équations en downlink sont plus compliquées que ceux en Uplink. En uplink, la séparation entre couverture et capacité est facile, ce qui n'est pas le cas pour le Downlink. La principale différence entre les deux liens, est qu'en Downlink, les utilisateurs partagent une source commune (la puissance). Pour cela, le rayon d'une

18

cellule ne dépend pas uniquement du nombre d'utilisateurs actifs mais aussi de leur distribution géographique [4].

D'autre part, bien que les codes utilisés dans une cellule soient orthogonaux, les canaux en downlink ne peuvent pas être parfaitement séparés à cause de la propagation multitrajet ; Cela veut dire que qu'une partie de la puissance émise par la station de base sera considérée comme interférence. L'interférence en downlink est causée par les stations de base voisines, utilisant des codes non orthogonaux à ceux de la station serveuse ainsi donc tout dépend des positions des mobiles [4].

II.3.2.1 Les courbes en Downlink

Les équations établies pour le calcul de la capacité en downlink sont compliquées et difficiles à utiliser, en downlink, des courbes basées sur ces équations sont générées. Ces courbes représentent la charge de la cellule (M/Mmax) en fonction du rayon de la cellule.

Ces courbes peuvent être utilisées pour trouver la charge que peut supporter une cellule pour un rayon donné. En downlink, le Mmax est donné par la relation suivante:



(III.1)

Avec :

. :(C/I) cible pour le downlink (en linéaire),

. w: facteur d'orthogonalité dans la cellule,

. f: facteur d'interférence intercell en downlink,

. SHO: fraction des utilisateurs qui sont en soft/softer handover,

. AS: nombre de stations de base en soft handover,

. ?: gain moyen du soft handover,

. GDTX : gain de transmission discontinue en downlink.

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II.3.2.2. Le facteur d'interférence f

Le facteur d'interférence f en downlink est différent de celui en uplink parce qu'il dépend de la position des stations mobiles dans la même cellule et dans les cellules voisines. Ce facteur dépend alors de la distribution du trafic, des caractéristiques de la propagation des ondes, de l'évanouissement et des caractéristiques des antennes.

Le tableau (8) montre des valeurs mesurées de f en downlink pour des configurations différentes de sites.

Configuration du site	F
Omni	0.48
Tri sectoriel	0.72
Six secteurs	0.84

Tableau 5: Valeurs recommandées de f en downlink [4]

II.3.2.3. Les valeur de SHO

Cette variable est utilisée pour modéliser la fraction d'utilisateurs en soft/softer handover. Des valeurs recommandées de SHO et de ? sont données dans le tableau:

	Configuration du site
	Omni	Tri sectoriel	Six sectoriel
?	0.67	0.67	0.68
SHO	23%	26%	29%

Tableau 6: Valeurs recommandées de SHO et de [4]

II.3.2.4 Le facteur d'orthogonalité w

Bien que les codes utilisés dans une cellule soient orthogonaux, les canaux en downlink ne peuvent pas être parfaitement séparés à cause de la propagation multitrajet. Cela veut dire qu'une fraction w de la puissance émise par la station de base sera considérée comme interférence. Des valeurs mesurées et préconisées de w sont illustrées dans le tableau ci-dessous.

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Facteur d'orthogonalité w
Milieu Urbain	0.64
Milieu rural	0.15

Tableau 7: Valeurs recommandées de w [4]

II.4. Présentation des outils existants

Ici il est question pour nous de faire un bref aperçu sur des outils de planification qui existent aux noms d'ATOLL et de TEMS CellPlanner Universal qui pourraient aider à résoudre notre problème posé plus haut.

II.4.1. Processus de planification 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).



Caractéristiques des abonnés *Modèle de mobilité (vitesse,....). *Modèle du trafic (type de services taux d'activité, débits, Qos). *Distribution des abonnés dans le

Configuration initiale du réseau
*Localisation des stations de base
*Caractéristiques des antennes
*Caractéristique de l'environnement

Simulation ou calcul analytique

*Handoverr

*Bilan de liaison

*Contrôle de puissance

*Facteur de charge (liaison UL et DL)

Contrôle de la qualité par services

Evaluation de performances

*Ajustement des paramètres

*Ajout d'équipement s (sites) *Ajout des ressources spectrales

21

Figure 7: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/No 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 base 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 ainsi que les différents paramètres de l'environnement utilisés enfin de calculer la portée de la cellule.

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II.4.1.1. Présentation D'ATOLL

Atoll est une plate-forme de conception et d'optimisation de réseau sans fil multi-technologie qui prend en charge les opérateurs sans fil dans tout le cycle de vie du réseau, de la conception initiale à la densification et l'optimisation.

Atoll 3.2 comprend le RAN intégré et de multiples capacités de conception de réseau de RAT à la fois pour 3GPP (GSM / UMTS / LTE) et 3GPP2 (CDMA / LTE). Il fournit aux opérateurs et fournisseurs un cadre natif puissant pour la conception et l'optimisation des réseaux multi-technologiques intégrés actuelles et futures.

Atoll 3.2 prend en charge les dernières avancées technologiques telles que HetNets et Wi-Fi déchargement.

Caractéristiques

? Applications native sur 64 bits

Atoll ainsi que tous ses composants et les modules sont des applications 64 bits natives sans restrictions sur la taille du projet et utilisation de la mémoire. Atoll offre des possibilités illimitées et des performances améliorées dans des situations exigeantes comme la multi-technologie simulations de Monte Carlo ainsi que les prévisions urbaines et l'ensemble du réseau.

? Supporte plusieurs technologies

Atoll est un outil de planification radio multi-technologie globale et une plate-forme d'optimisation qui intègre différent modèle de trafic multi-technologies GSM / UMTS / LTE (3GPP) et CDMA / LTE (3GPP2) et les modules ACP (la Cellule de planification automatique).

? Dispose d'un système d'information géographie performant

Le moteur de SIG 64 bits de Atoll permet de travailler avec des données à haute résolution en offrant des performances élevées dans la manipulation des données et de l'affichage. Atoll supporte les services de cartographie Web, les serveurs de carte en ligne (Google, Bing, etc), et les formats standard de l'industrie, y compris BIL, TIF, BMP, Vertical Mapper, ArcView, MapInfo.

23

? Possibilité de personnalisé en fonction des exigences du client

Atoll présente une architecture modulaire et pour chacun des modules suivants les clients devront s'acquitter d'une Licence.

ATOLL core, ATOLL GSM, ATOLL CDMA2000, ATOLL UMTS, ATOLL LTE, ATOLL WIMAX, ATOLL Microwave, ATOLL TDSCDMA, ATOLL Measurement. 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. 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 8:Version Atoll



24

Figure 9:Interface graphique d'Atoll

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).

Le sourci majeur de cet outil est qu'il est propriétaire, assistance coûteuse, et ne définit pas clairement le dimensionnement dans le contexte de l'opérateur mobile au Cameroun.

II.4.1.2. Outil TEMS CellPlanner Universal

TEMS CellPlanner universelle est un outil avancé pour la conception et la planification 2G, 2.5G et 3G. Conçu et développé par Ericsson, TEMS Cell-Planner Universal offre des capacités supérieures de planification pour gagner du temps et de l'argent lors du déploiement du réseau.



25

Figure 10: Interface graphique de TEMS

Ainsi, dans la liste nous avons RadioComMobile, EDX comme outils de planification. Le sourci majeur avec tous ces outils est le manque de dimensionnement réel, la propriété et l'assistance centralisée.

II.5. La technique d'accès WCDMA

Les réseaux de troisième génération se base essentiellement sur la technique d'accès WCDMA. C'est un mode d'accès numérique pour le partage de la bande de fréquence. Elle est basée sur la technique d'étalement de spectre qui utilise des codes pour différencier les utilisateurs dans la même bande. Cette technique permet une capacité maximale du point de vue nombre d'utilisateurs en considérant le nombre immense de codes qu'on peut utiliser. Elle permet aussi une protection contre le brouillage, vu que la bande du signal va être très large. Cependant elle nécessite un contrôle de puissance très pointu [8].

26

II.5.1. Accès multiple à répartition par code CDMA

En CDMA, chaque utilisateur émet un spectre étalé obtenu au moyen d'un code pseudo aléatoire personnel. Ainsi tous les utilisateurs utilisent simultanément la même bande de fréquence.



Figure 11:Affectation d'un canal dans le CDMA [8]

Avantages:

. Immunité par rapport aux brouilleurs, . Diversité de fréquence,

. Cryptage,

. Souplesse de modification sur les débits transmis.
Inconvénients:

. Nécessité d'une uniformisation intensive,

. Nécessité d'un contrôle de la puissance d'émission.

Les techniques d' accès multiple par répartition de code utilisent des modulations à étalement de spectre pour lesquelles chaque utilisateur possède un code d' étalement privé.

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II.5.1.2. Particularité du Wideband CDMA

A part les services à hauts débits offerts, l'interface radio WCDMA offre des améliorations considérables par rapport au CDMA bande étroite de seconde génération. En fait le WCDMA offre :

? Une meilleure couverture et capacité : grâce à une bande plus large,

? Le support de Handover inter fréquence, qui est nécessaire pour une structure cellulaire hiérarchique (HCS) de large capacité,

? Le support de technique d'augmentation de capacité, comme les antennes adaptatives et la détection multi-utilisateurs,

? Un protocole packet-access plus rapide et plus efficace.

Conclusion

Dans ce chapitre nous avons défini les principaux aspects du réseau UMTS ainsi que de ses interfaces. L'un des importants résultats à dégager à partir de ce chapitre est que l'accès radio ainsi que les techniques utilisées dans un réseau UMTS sont totalement différentes de celles du GSM. A cet effet il faut avoir des nouvelles modélisations et techniques permettant de faire le dimensionnement, la planification et le paramétrage UMTS.

28

CHAPITRE III : CONCEPTION ET REALISATION DE L'OUTIL

Introduction

Dans ce chapitre il est question pour nous de concevoir et réaliser un outil simulateur Réseau UMTS avec Matlab et utiliser le logiciel Radio-mobile qui permettra de placer nos stations de bases sur carte ceci dans le but de corriger les erreurs de tailles de cellules et de réduire les coûts d'investissements. De ce fait, nous allons découper notre travail en plusieurs étapes qui répondront aux besoins de conception et d'implémentation.

Notons que dans le réseau UMTS, le mode d'accès WCDMA est limité en capacité à cause des interférences qui surviennent des cellules voisines et des autres mobiles. Pour cela, nous nous attarderons dans ce chapitre sur les simulations à réaliser pour le cas d'une cellule au milieu de 18 autres et par la suite, généraliser les résultats pour toutes les zones de sollicitation. Dans notre travail la méthode simulation que nous avons adoptée est celle qui suit l'approche statique de Monte Carlo. Cette méthode consiste à simuler plusieurs fois le même système et de moyenner tous les paramètres de sorties, afin d'avoir des résultats proches du réel que possible. Nous devons réaliser un maximum d'essais. Dans chaque essai nous devons garder les mêmes paramètres mais nous répétons l'étape de calcul.

III. 1. Analyse

III.1.1 Cahier de charge, hypothèse et paramètres

III.1.1.1 Cahier de charge

Nous présentons ici les objectifs à atteindre lors de l'élaboration de nos investigations. Il nous est demandé de concevoir une application de dimensionnement, planification et de paramétrage d'un réseau UMTS dans le but de modifier et de corriger les tailles de cellule dans le réseau Orange Cameroun et résoudre le problème de mauvaise qualité de services, pour le faire, nous choisissons de concevoir une application avec Matlab et utiliser le logiciel Radio-mobile pour atteindre nos objectifs, comme paramètres nous avons :

29

. planifié la capacité du réseau dans une zone spécifique dans le but de donner avec la meilleure précision le nombre d'utilisateur.

. Planifie la couverture pour une zone spécifique dans l'objectif de fournir le nombre de station de Base satisfaisant au niveau de l'accès radio quel que soit la localisation géographique de l'utilisateur.

. prédit l'évolution de la puissance par les récepteurs en fonction de leurs localisations dans la cellule par rapport à l'émetteur.

III.1.1.2 Hypothèses et paramètres III.1.1.2.1. Hypothèses

Pour nos hypothèses, nous allons nous baser sur l'étude et l'évaluation de capacité faite dans les chapitres précédents. Pour adapter ces équations à notre simulation, nous allons introduire les considérations suivantes:

. Le mobile est limité par la puissance maximale d'émission Pemax

. Les cellules sont sectorisées: trois antennes par station de base.

. Toutes les sessions actives sont de type voix.

. La valeur (Eb/No) cible est:





. La puissance émise par le mobile est donc



Et:

Gt: est le gain total de l'antenne

III.1.1.2.2. Modèle de propagation

Lors du déploiement d'un réseau radio mobile, les modèles de propagation sont nécessaires pour déterminer les caractéristiques de propagation pour différents environnements et planifier la couverture dans une zone donnée.

Le modèle de propagation adopté pour notre simulation est celui d'Okumura-Hata adapté à notre environnement qui donne le niveau d'atténuation en fonction de la distance émetteur récepteur et de hauteur d'antenne de bases fixe. Ce modèle a été à la base défini par Hâta en fonction des mesures effectuées par Okumura dans les environnements de Tokyo, il permet le calcul de l'affaiblissement de la puissance d'un signal traversant un canal radio. Voici la formulation mathématique adaptée du pathloss.

Lpath =Ai-13.82Xlog10(Hb)+(44,9-6.55Xlog(Hb)Xlog10(d)-a(Hm)

i=1,2

Avec

A1=155.1 pour les milieux urbains

A2=135.8 pour les milieux ruraux

Hb : hauteur de l'antenne de la station de base (en mètre),

Hm : hauteur de l'antenne du terminal (en mètre)

d=distance séparant le récepteur et le transmetteur

a(Hm) = 3.2X(log10(11.75XHm))² -4.97

Et on n'a a(1.5) = 0

Lpath : est l'affaiblissement du parcours que subit le signal émis (path loss). Les paramètres de ces équations sont présentés dans la figure ci-dessous.



Figure 12: évaluation de l'affaiblissement parcours [8]

30

31

III.1.1.2.3. Paramètre de simulation

Le tableau suivant comprend tous les paramètres dont nous aurons besoin pour la realisation de notre outil qui correspondent au modèle du milieu choisis :

Paramètre de simulation		Valeurs
Pmax de BS		20W
Bruit Thermique No		-120dBm
Pemax du mobile		21dBm
Pemin puissance minimale du mobile		-44dBm
Facteur d'interférence UL		0.79
Facteur d'interférence DL		0.72
Facteur d'ortogonalité w (urbain)		0.64
Fraction Fcont		0.25
Noise rise		3dB
Débit de services		12.2, 64 et 144 kbit/s
Facteur d'activité du servive voix		0.67
(Eb/No) cible UL/DL		4.9/72dB
Débit chip W		3.84 Mcps
Taux de couverture cible		95%
Tilt des antennes		6°
Facteur de charge DL		60%

Tableau 8: De paramètres de simulation [1]

III.2. Bandes de fréquence et structures de trames

La gestion de ressources par radio est l'une des fonctionnalités d'UTRAN. L'Utra-fdd Uplink occupe la bande de 1920-1975 mégahertz. Le Downlink occupe la bande de 2110-2170 mégahertz. L'espacement duplex est placé à 190 mégahertz. 12 canaux de 5 mégahertz de large sont offerts à chacun. L'Utra-tdd occupe les bandes de 1900-1920 mégahertz et de 2020-2025 mégahertz, avec un total de 5 canaux de 5 mégahertz chacun [8].

32

III.2.1. Objectifs de la simulation

Le cas de simulation vise à réaliser les cibles suivantes :

? Détermination du comportement des niveaux CQI : indicateurs de qualité de canaux sous le nombre croissant de mobiles (MS),

? Détermination de la taille d'une cellule en fonction du nombre d'utilisateurs tout en contrôlant les puissances,

? Détermination du nombre de sites, la distance séparant deux stations de base UMTS en fonction de la superficie à couvrir et le nombre d'utilisateur selon qu'on soit en zone urbaine ou en zone rurale,

III.2.2. Les conditions générales d'études.

Notre cellule d'étude est entourée de 18 autres cellules voisines Sectorisé

par 3 = > 1 BS d'intervention réussie avec le taux de recouvrement de 95%.

La Puissance maximale TX par BS = 20 W = > 10*log10 (20000) = 43.01dBm.

Puissance pilote TX par BS 1 = W = > = 30 dBm 10*log10 (1000)

Puissance active transmise par la MS pour signaler la présence dans le réseau. Mss = 2

mW = > 10*log10 (2) = 3dBm.

Puissance transmise en chargeant dans les deux sens (MS) = 125 mW



= > 10*log10 (125)=21dBm.

Cell

Figure 13: Cluster de 19 cellules

33

Le cluster de 19 cellules permet d'évaluer les niveaux de puissances reçues par des cellules voisines et même les interférences venant de celles-ci dans la cellule d'étude (Cell).

III.2.3. Simulation installée et terminologie

Chaque fois qu'on entre le nombre d'utilisateurs, la superficie à couvrir et cliquons sur les boutons Verts de simulation pour chaque étude on a des résultats, on garde fixe le nombre de mobiles et les paramètre et reprendre la simulation avec le même nombre d'utilisateurs afin d'observer le comportement de la cellule en terme de CQI (Indicateur de qualité de canaux), de contrôle de puissances, tailles de cellules, de distances entre sites et le nombre de sites pour une superficie tout en moyennant les résultats pour avoir des valeurs réelles équivalente à la réalité voulue.

Avant de commencer la simulation tous les mobiles doivent être actifs ceci en émettant des signaux de signalisation de présence Pms=2mW=3dBm (mobile actif reçu par la station de base BS), le niveau d'interférence est calculé, tout de même initialise, le calcul d'interférence tient compte des stations de bases voisine du cluster et l'intervention de tous les mobiles actifs. Toutefois, il y a nécessité de déterminer de visualiser les indicateurs de qualité canaux utilisés par des mobiles repartis aléatoirement sur la zone à couvrir et de contrôler les puissances des mobiles parce qu'un mobile qui émettrait une puissance supérieure ou très inférieure à celle requise pourrait être source d'interférence pour d'autres mobiles.

A chaque fois et à chaque simulation les captures d'écran doivent être prises afin de pouvoir établir un rapport des travaux effectués sur le terrain et faire ressortir les difficultés d'ordres naturelles comme les zones marécageuses par exemple et l' occupation du terrain avec la présence des immeubles ou de sites d'un concurrent.

III.2.4. Cas de simulation:

? Le rapport des travaux doit pouvoir ressortir les informations liées à la répartition des mobiles dans une zone aléatoire,

? l'affichage des CQI : indicateurs de qualité de canaux,

? le contrôle de puissance des mobiles

? Le rayon de cellule Uplink,

? Le rayon de cellule Downlink

? La surface d'une cellule

? La distance entre deux cellules

? Le nombre des sites en fonction de la superficie à couvrir et le nombre

d'utilisateurs selon qu'on soit en zone urbaine ou rurale.

III.2.5. Capacité de l'outil

Prendre des valeurs comme le nombre d'utilisateurs d'une cellule, les

données de la zone dans le modèle de propagation selon qu'on soit en zone rurale

ou en zone urbaine et la superficie de la zone voir la figure 17.



Outil de
planification,
dimensionnement
et paramétrage
UMTS

Entrées:

*Nombre d'utilisateurs *Données de la zone du modèle de propagation *Superficie à couvrir

Sorties :

*Dimensionnement
en couverture

*Planification

Visualisation de
courbes :

*contrôle de

puissance

*Visualiser le
CQI : indicateurs
de qualité de
canaux

*Génération
aléatoire des
mobiles

34

Figure 14: Relation entrées/Sorties

III.3. Dimensionnement en couverture

III.3.1. Objectif du dimensionnement

Le dimensionnement d'un réseau UMTS permet d'assurer la minimisation du coût de la liaison radio et de l'infrastructure du réseau, en tenant compte de la couverture

35

radio et des tailles des cellules sous réserve de contraintes de la QoS. Le dimensionnement en couverture d'un réseau UMTS permet essentiellement de déterminer les tailles des cellules, le rayon de cellule est obtenu suite à la réalisation d'un bilan de liaison qui permet de déterminer l'affaiblissement maximal alloué. Cette valeur du modèle de propagation est utile pour déterminer le rayon de cellule.

Sachant la taille de la cellule, on pourra donc déterminer pour la zone à planifier le nombre de stations de base nécessaires en fonction du nombre d'utilisateurs dans la cellule suivant les Indications de Jaana Laiho and Achim Wacker dans leur ouvrage « Radio Network planning and optimisation for UMTS page190 ». Notre dimensionnement suivra la démarche suivante :

Prise de connaissance et introduction
de la Superficie à couvrir qui peut une
ville ou un village

Introduction du Nombre d'usagers
actifs de la ville ou du village

Introduction Nombre d'usagers dans
une cellule

Génération de mobiles dans une
cellule fictive

Contrôle de puissances



Mesure du niveau
d'interférence des mobiles

Détermination du Rayon d'une cellule

Distance entre deux sites

Couverture d'une cellule

36

Nombre de sites

Figure 15:Objectifs du dimensionnement

III.3.2. L'angle ö et distance MS et la station de base

Pour calculer p, nous allons représenter le site (ou station de base) par un point S de coordonnées (Xs, Ys, H) et la station mobile par un point M de

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coordonnées (Xm, Ym, 0). Puisque l'angle ö est l'angle horizontal que fait le mobile avec l'antenne, il suffit de projeter ces deux points sur le plan horizontal (OXY), ensuite, puisque cet angle dépend de l'azimut de l'antenne, nous devons le calculer pour chaque antenne i à part, avec :

? azimut=0° pour i=1,

? azimut=120° pour i=2,

? azimut=240° pour i=3.



Figure 16:Calcul de l'angle ö [8]

On pose D = la distance entre la MS et la station de base:



On pose:

S1 = vecteur unitaire indiquant le sens du secteur ayant un azimut nul, de coordonnée (0,1) dans le plan horizontal.

S2 = vecteur unitaire indiquant le sens du secteur ayant un azimut de 120°, donc de coordonnées ( cos(ð / 6), sin( ð/ 6)) dans le plan horizontal.

S3 = vecteur unitaire indiquant le sens de secteur ayant un azimut de 240°, donc de coordonnées (cos(ð / 6), sin(ð / 6)) dans le plan horizontal.

D'après la figure 19, on peut déduire les valeurs des angles



respectivement en fonction des vecteurs S1, S2, S3

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Avec:

(Si, SM) est le produit scalaire entre Si, et SM égal à : (Xi*(Xm-Xs) + Yi*(Ym-Ys)) où (Xi, Yi) sont les coordonnées du vecteur Si [8].

III.4. Algorithme de simulation

L'algorithme de la simulation se déroule selon l'organigramme suivant :



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Figure 17:Algorithme du lien montant [7]

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Avec :

Pj,i : Puissance du mobile j à l'itération i

Nr(c) : valeur de la noise Rise pour la cellule c

CA: Nombre de fois ou les abonnés sont couvert par cellule

NI : Le nombre d'itérations faites afin de trouver une moyenne.

CAcible : pourcentage cible d'usagers à couvrir. (98%)

Pemax : Puissance maximale du mobile

Rmax : rayon maximal de cellule.

III.4.1. Choix du langage de programmation

MATLAB est une abréviation de Matrix Laloratory. Écrit à l'origine, en Fortran, par C. Moler, MATLAB était destiné à faciliter l'accès au logiciel matriciel développé dans les projets LINPACK et EISPACK. La version actuelle, écrite en C par the MathWorks Inc., existe en version professionnelle et en version étudiant. Sa disponibilité est assurée sur plusieurs plates-formes : Sun, Bull, HP, IBM, Dell compatibles avec les PC (DOS, Unix ou Windows), Macintosh, iMac et plusieurs machines parallèles.

MATLAB est un environnement puissant, complet et facile à utiliser destiné au calcul scientifique. Il apporte aux ingénieurs, chercheurs et à tout scientifique un système interactif intégrant le calcul numérique et visualisation. C'est un environnement performant, ouvert et programmable qui permet de remarquables gains de productivité et de créativité.

MATLAB possède son propre langage, intuitif et naturel qui permet des gains de temps de CPU spectaculaires par rapport à des langages comme le C, le Turbo Pascal et le Fortran. Avec MATLAB, on peut faire des liaisons de façon dynamique, à des programmes C ou Fortran ou encore JAVA, échanger des données avec d'autres applications (via la DDE : MATLAB serveur ou client) ou utiliser MATLAB comme moteur d'analyse et de visualisation. Les domaines couverts sont très variés et comprennent notamment le traitement d'image, le traitement du signal, automatique, l'identification des systèmes, les réseaux de neurones, la logique floue, le calcul de structure, les statistiques etc.

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III.4.1.1. Quelles sont les particularités de MATLAB ?

MATLAB permet le travail interactif soit en mode commande, soit en mode programmation; tout en ayant toujours la possibilité de faire des visualisations graphiques. Considéré comme l'un des meilleurs langages de programmations (C, JAVA ou Fortran), MATLAB possède les particularités suivantes par rapport à ces langages :

. La programmation facile,

. La continuité parmi les valeurs entières, réelles et complexes,

. La gamme étendue des nombres et leurs précisions,

. La bibliothèque mathématique très compréhensive,

. l'outil graphique qui inclut les fonctions d'interface graphique et les utilitaires, . la possibilité de liaison avec les autres langages classiques de programmations (C, JAVA ou Fortran).

Dans MATLAB, aucune déclaration n'est à effectuer sur les nombres. En effet, il n'existe pas de distinction entre les nombres entiers, les nombres réels, les nombres complexes et la simple ou double précision. Cette caractéristique rend le mode de programmation très facile et très rapide. La bibliothèque des fonctions mathématiques dans MATLAB donne des analyses mathématiques très simples. En effet, l'utilisateur peut exécuter dans le mode commande n'importe quelle fonction mathématique se trouvant dans la bibliothèque sans avoir à recourir à la programmation.

Pour l'interface graphique, des représentations scientifiques et même artistiques des objets peuvent être créées sur l'écran en utilisant les expressions mathématiques. Les graphiques sur MATLAB sont simples et attirent l'attention des utilisateurs, vu les possibilités importantes offertes par ce logiciel.

Conclusion

Dans le sens montant, l' équation de capacité a été établie en considérant que les sessions actives dans la cellule initiées par des mobiles capables d' émettre assez de puissance pour être décodés à la station de base. Ainsi, la capacité de la

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cellule est limitée par la charge de trafic que l' on considère et est indépendante de la position des mobiles.

Nous avons présenté dans ce chapitre les différentes étapes (de l'analyse, à la conception puis à l'implémentation) que nous avons suivis pour mettre en place notre application et dans la suite du document, nous allons présenter les différents résultats obtenus.

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CHAPITRE IV : RESULTATS ET COMMENTAIRES

Introduction

Le simulateur développé a pour principales fonctions De corriger les erreurs de tailles de cellules dans le cas du dimensionnement en couverture, de déterminer le nombre de Node B nécessaires à la couverture d'une zone, de contrôler les puissances émises et voir niveau du CQI : indicateur de qualité de canaux. Il permet également de pouvoir paramétrer afin d'avoir la qualité de service (QoS) souhaitée tout en passant par le nombre d'utilisateurs et la zone à couvrir en fonction du modèle de propagation. Enfin, nous pouvons positionner les stations de base sur la carte de la zone à planifier et fournir également d'autres fonctionnalités. Dans ce chapitre, nous allons détailler les différents modules de ce simulateur et présenter les résultats obtenus.

IV. Les paramètres d'entrée et de sortie de l'outil

IV.1 Paramètre d'entrée

Ces paramètres nous renseignent sur la zone à couvrir, notamment sur la superficie de cette dernière ainsi que la densité de sa population. Nous précisons également ici les proportions surfaciques et les abonnées selon que nous soyons en milieu urbain ou rural. Ces paramètres constituent la base de nos travaux.

Guide d'utilisation de l'outil :

Aller dans le dossier portant l'application, cliquer sur finition puis sur le bouton Run qui est vert en bas de cell comme nous indique les figures ci-dessous



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Figure 18: Ouverture dossier

Ce dossier contient toutes les sous fonctions utiles par l'application en suite il faut cliquer sur Run au vert.



Cliquer ICI au vert

Figure 19 : lanceur application

L'interface ci-dessous est automatiquement générée



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Figure 20:Menu du simulateur

Si vous voulez travailler avec l'application il faut cliquer sur le bouton vert sinon sortir au rouge. En cliquant sur le bouton vert vous passez à l'interface suivant.



Entrée la Population cliente et cliquer calcul

Figure 21: Premiers paramètres utiles

Ici il faut rentrer le nom de la zone à couvrir, le nombre d'habitants de la zone et le nombre usagers actifs d'une cellule (voir sur l'application l'extrait page 190 de l'ouvrage « Radio planning and optimisation for UMTS » Jaana Laiho and Achim

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Wacker, puis cliquer sur calcul (bouton bleu) pour déterminer le nombre de stations de bases nécessaires.



Figure 22:Paramètres de base

Ici pour l'essai de notre application nous avons choisi Bertoua avec une estimation de 1000 habitants pour utilisagers actifs, le calcul de sites ressort qu'il faut 9 sites pour 106.4 utilisagers actifs par station de base d'après l'ouvrage intitulé « Radio planning and optimisation for UMTS ».

IV.2. Les paramètre d'initialisation

Ces paramètres se répartissent en deux catégories fonction des renseignements précédemment fournis (proportion surfacique et les abonnés par type d'environnement)

:

? Les paramètres d'initialisation liés en milieu urbain, ? Les paramètres d'initialisation liés en milieu rural, ? Et même le modelé de propagation.



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Figure 23:Paramètres du bilan de liaison

Il est question pour nous de préciser les valeurs des données pouvant nous permettre d'établir le bilan de liaison dans un lien montant et descendant. Ces données sont catégorisées de la manière suivante :

? Les paramètres liés aux équipements (stations mobile et stations base),

? Les paramètres liés au système,

? Les paramètres liés à l'environnement de propagation radio.

Comme nous le constatons sur la figure précédente, nous avons assigné des valeurs à chacun de ces paramètres et il est à noter que ces valeurs sont des valeurs propres à la technologie et aux équipements Alcatel Lucent.

IV.3. Présentation des résultats

L'outil de simulation développé permet à partir du modèle de propagation de calculer le rayon de la cellule. Après la détermination du rayon de la cellule, on utilise cette valeur pour déterminer la surface couverte par cellule, la distance entre deux stations de base adjacentes, le nombre de NodeB et enfin pour représenter les stations de bases et les régions couvertes par chaque station sur la carte topographique.

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IV.4. Les résultats sur la couverture

En outre nous disons que le bilan de liaison a pour objectif de nous permettre de calculer le rayon d'une cellule, dans nos résultats ci-après, nous avons calculé ce rayon en fonction du nombre d'utilisateurs dans le sens montant et descendant. Force est de constater que le rayon de la cellule est étroitement lié au nombre d'usager et à l'environnement à couvrir (ville ou village). Le rayon diminue au fur à mesure que l'utilisateur augmente dans une cellule ce qui explique le phénomène de respiration de cellule. En effet, nous déterminons le rayon dans le sens montant et descendant en simulant plusieurs fois selon le conseil de Monte Carlo et en contrôlant les puissances émises par les mobiles qui doivent être comprises 19.8 dBm et 21dBm avec Pemax=10*log10(125) = 21 dBm.



Il faut rentrer le
nombre d'usagers
dans la cellule et le
paramètre du
modèle de
propagation Urbain
ou rural

Figure 24: Paramètres de la zone à couvrir et modèle de propagation

Pour cette figure ,nous avons encore besoin du nombre d'utilisateurs et les paramètres de la zone à couvrir pour pouvoir déterminer la taille de la cellule afin visualiser les indicateurs de qualité des canaux et contrôler les puissances d'émission de mobiles puisque c'est un mobile qui émet une puissance supérieure ou très inférieure à la puissance normale est donc considéré comme source d'interférences pour d'autres mobiles.



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Figure 25:Résultat dimensionnement couverture zone urbaine

Ainsi donc nous avons le rayon en uplink, la surface couverte par une station de base et la distance entre deux sites. En faisant la même simulation et en gardant les mêmes paramètres on peut moyenner la meilleure taille de cellule en uplink.



Figure 26: Résultats simulation 2

Ici le rayon maximum se trouve sur le graphe de génération des mobiles, il faut prendre 2 Km pour le rayon maximal pour le downlik (voir sur le graphe de génération

des mobiles) et pour déterminer le rayon du lien montant il faut cliquer sur

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controlpuiss et choisir le meilleur rayon, toutefois le choix du rayon dépendrait de la politique de l'entreprise en terme de qualité de services puis cliquer sur NEXT pour aller sur l'interface suivante, une fois arrivé sur l'interface suivante entrer le nombre d'utilisateurs de la cellule et la superficie de la Zone à couvrir.



Figure 27: WCDMA Configuration planning

Cette interface est très importante pour le technicien car elle permet d'avoir toutes les informations utiles de configuration des équipements nécessaires et permet au technicien de prendre la décision finale sur la taille de cellule (Rayon du lien descendant).

IV.5. Interprétation des résultats

L'un des objectifs de l'outil étant de réduire la complexité des logiciels existants et la recherche de l'objectivité dans la mesure ou les techniciens qui vont sur le terrain doivent pouvoir se retrouver facilement, placer les antennes dans des cellules corrigées et même faire des proposition au clients selon les réalité du terrain. Pour cela, le technicien doit rentrer le nombre d'utilisateurs prédéfinis pour une zone urbaine ou rurale, rentrer la valeur du modèle de propagation correspondant soit pour la Zone

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Rurale ou Urbaine et rentrer la surface à couvrir puis il doit simuler tour à tour sur les boutons verts; il pourra voir générer les mobiles aléatoirement sur la zone question de pouvoir visualiser les indicateurs de canaux (CQI) de chaque mobile entres les mobiles et la station de base.

Le contrôle de puissance permet qu'aucun utilisateur n'interfère avec d'autres usagers partageant la même bande de fréquences.

IV.6. Visualisation sur carte des résultats

IV.6.1. La zone à planifier

Nous planifions ici la ville de Bertoua dont la carte est illustrée par la figure 28 ci-après, laquelle les modèles numériques de terrain sont pris en compte à un certain niveau et dont la surface est 100.09 km², nous supposons la population cliente à près de 1000 d'habitants.



Figure 28: La zone à planifier

IV.6.2. Planification



Figure 29: Zone planifiée



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Figure 30 : Motifs de couverture de la zone

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La phase de planification consiste à positionner nos différentes stations de bases sur une carte numérique de terrain. Les cellules émettent dans un rayon de R= 1,9822 km soit 2 km et la distance entre deux cellules est de 3,9618 km en majorant on n'aura 4 Km,

IV.6.3. Le logiciel Radio Mobile

Le logiciel radio mobile est gratuit développé par Roger Coudé et téléchargeable à l'adresse suivante: http// www.cplus.org/rmw. Ce logiciel permet l'évaluation des performances outdoors des liens Radio constituant des réseaux sans fils.

Pour cela, le logiciel prend en compte les caractéristiques des équipements ainsi que la topologie et les paramètres de surface. Le calcul de propagation est basé sur un modèle classique en théorie des ondes Hertziennes: le modèle de Longley Rice, ou ITS irregular terrain model

Comme ressources:

? Avoir un PC tournant sous Windows ou linux

? Avoir une connexion internet pour télécharger les images de cartes voulues

La création des cartographies 3D est réalisée à partir des données d'altitude. Celles-ci peuvent provenir des différentes sources:

Shuttle radar topography mission (SRTM)

DTED (pour la France, il faut avoir les bases de données d'altitude dans les repertoires W001 à W005 et E000 à E010, téléchargeables sur http://cnrb.ref-union.org/chargement2.html).

Création d'un fond de carte

Avant de commencer la prédiction de la couverture il est nécessaire de construire la carte sur laquelle on va placer les différentes stations du réseau. Il faut donc fournir les données d'altitude de la zone à récupérer la carte, dans ce cas nous avons choisis de tester notre application dans la ville de Bertoua qui a pour coordonnées géographiques suivantes: Longitude = 13,6833 et Latitude = 4,58333. Pour le faire il faut d'abord aller dans Préférences/internet et la figure ci-dessous apparait, en suite

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cliquer SRTM et cocher sur Télécharger depuis Internet si le fichier n'est pas trouvé localement et garder une copie



Toujours dans même figure cliquer OpenStreelMap et cocher sur Télécharger depuis Internet si le fichier n'est pas trouvé localement et garder une copie et cliquer enfin sur OK.



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Pour pouvoir télécharger la carte il faut entrer les coordonnées géographiques de la zone (Bertoua), entrer au niveau de Latitude 4,58333 et Longitude 13,6833 puis cliquer sur extraire à droite.



En cliquant sur Extraire le logiciel télécharge les informations depuis internet et produit une image brute de la zone correspondant au coordonnées GPS entrer plus haut

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et il est possible d'enregistrer les images réalisées sous différents formats (bmp, jpeg, tiff, png) en allant sur Fichier/enregistrer l'image sous.



Le mélange d'image permet le téléchargement automatiquement depuis internet d'images qui correspond aux bonnes altitudes en mémoire correspondant aux informations de types:

? Carte routière

? Photo aérienne

? Photo satellite

Cela permet de créer des nouvelles images qui vont pouvoir être couplées au modèle du terrain. Pour cela cliquer sur Edition/Mélange d'images. Et voir la figure ci-dessous



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Différentes sources sont proposées: soit à partir d'images déjà ouvertes soit à partir des bases de données disponibles sur internet. Par exemple on sélectionne la source Internet OpenStreetMap, copier et en cliquant sur dessiner on n'a la carte ci-dessous:



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Création d'un réseau

Nous avons commencé d' abord par entrer les coordonnées géographiques des sites obtenues en fonction des distances par notre application plus haut. Notre application nous renvoie neuf sites et pour les placer il faut aller dans Fichier/Propriétés des Stations nommer les sites et entrer les coordonnées via le bouton Entrer LATTON ou QRA puis cliquer sur placer le curseur à la position de la station. Enfin cliquer sur OK.



Apres avoir renommé les sites au niveau de la première colonne les coordonnées géographiques permettant de situer nos différents sites sont au-dessous.

Quartier Bonis: coordonnées géographiques



Quartier Enia: coordonnées géographiques



Quartier Mokolo: coordonnées géographiques



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Quartier Tigaza: coordonnées géographiques



Quartier Nkol_bikone: coordonnées géographiques



Site_hopi coordonnées géographiques



Site_ndemna : coordonnées géographiques



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Site_lytec : coordonnées géographiques



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Site_plateau: coordonnées géographiques



Pour notre cas et dans la recherche de la compétence objective notre but étant de corriger les tailles de cellules et d'aider les techniciens sur le terrain en cliquant sur les OKs des stations et celui des propriétés des stations OK et nous avons la planification ci-dessous.



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L'utilisation de Google Eart permet d'avoir une visibilité lus claire sur le site repère comme par exemple le site de l'OCM Bertoua.



L'utilisation de Google Earth permet de visualiser le site de base pour ce cas, nous avons le lieu du premier site qui est de l'OCM Bertoua.

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IV.7. Document d'installation du Site (DIS)

Le document d'installation du site que nous proposons est un document qui est rempli par les Techniciens de TILIS avec pour but de permettre aux Ingénieurs d'Orange Cameroun de pouvoir évaluer la faisabilité de chaque site, à l'intérieur on n'en trouve le nom du site, les informations et certaine configurations utiles.

DOCUMENT D'INSTATION DU SITE

Nom du site

ENIA

Identité du site

Configuration

Phase

2

Information du site

Nouveau Site

Pays

Cameroun

Ville

Bertoua

MSC

Btoua

BSC

Btoua

TRX Power

43 W

Adresse du site

ENIA

Coordonnées

Longitude

E13,93901

Latitude

N4,589979

Hauteur du bâtiment

Hauteur du pylône

35m

Altitude

Information sur le propriétaire

Bâtiment/Nom du propriétaire

IHS

Responsable planification Contact

Ing.T Mpah II Landry Dieu-Merci 96228381

INFORMATION SUR LES SECTEURS

Secteur

Hauteur de l'antenne

Nbre antenne

Gain antenne

Type antenne

Azimut (°)

Tilt (°)

Type de câble

Longueur câble

Secteur 1

3 m

1

18 dBi

27010419

30

6

Power Câble 16m^2

40 m

Secteur 2

3 m

1

18 dBi

27010419

150

4

Power Câble 16m^2

40 m

Secteur 3

3 m

1

18 dBi

27010419

270

4

Power Câble 16m^2

40 m

Tableau 9: Paramètres liés au site ENIA

Les valeurs des paramètres liés au site d'ENIA sont consignées dans le tableau ci-dessus.

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Conclusion et perspectives

En sommes, nous avons détaillé dans ce chapitre les différentes parties de l'outil développé et les résultats obtenus. Tout d'abord, nous avons présenté les paramètres permettant de déterminer le nombre de stations de base pour la zone (ville ou village en fonction du nombre d'utilisateurs et la superficie à couvrir) en suite nous avons fait ressortir les paramètres de planification couverture accès radio, nous nous sommes attardés sur la détermination du rayon de couverture, de la superficie d'une cellule en fonction du lien montant Uplink qui dépend essentiellement du nombre d'utilisateurs et nous avons en dernier lieu ressorti les paramètres pour la configuration WCDMA et calculé du rayon Downlink. Par la suite, nous avons utilisé les résultats trouvés pour visualiser les régions de couverture de chaque station de base, puis essayé notre application dans la ville de Bertoua sur la prédiction des stations de base qui devront être installées dans un futur très proche.

Comme perspective nous envisageons de développer une autre application Web et intégrer à notre outil, cette application devra être capable de reconnaitre nos paramètres, télécharger les cartes automatiquement sur Internet et positionner les sites.

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BIBLIOGRAPHIE

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[15] H. Holma and A. Toskala, ed., WCDMA for UMTS - Radio Access for Third
Generation Mobile Communications. Chichester, England: Wiley, 2001

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ANNEXES



Figure : Site GSM/UMTS

GENERALITES : BSS et Transmission



TRANSMISSION FH

GENERALITES : BSS et Transmission



GENERALITES : Transmission FH



68

Eléments constitutifs d'un site GSM



Eléments constitutifs d'un site GSM



69

Séquencement des taches pour une installation