rapport memoire MOUSSA MERIEM final.pdf

Planification Plan ification Réseau Radio Radio de 4G/LTE Présenté Présen té en vue d’obtention de Mastère Professionnelle en Réseaux et Télécommunication

2012/2013

Dédicaces A mon père Sans ton soutien je ne serais rien devenue. A ma mère Sans ta te t endresse et ton affection aff ection je ne pou po urrais arriver  jusqu’au  jusqu’au bout. A mes sœu s œurs rs et mes mes frères  f rères 

A tous ceux, qui me sont chers… A tou t ouss ceux, qui ont cru en moi… A tous ceux, qui m’ont fait confiance… A tous ceux, qui m’ont motivé… A tous ceux, ceux, que j’aime… A tous ceux, qui m’aiment…

Merci infiniment infiniment !

Moussa Me Meriem riem

Remerciements Je sais sais i cette occasi occas ion pour exprimer exprimer mes mes sentiments sentiments les plus sincères sincères à tous les  personnels  personnels de la la Tunis Tunis ie Télécom Télécom TT: TT : cadres, cadres, ing ngénieu énieurs rs et techniciens techniciens pour p our leu leurr collaboration, leur chaleureux accueil et leur soutien continue durant toute la  période  période de d e stage. stage. Je tiens à remercier en particulier Mr. Nizar Haj Ferjani  pour  po ur son so n souti so utien en technique qui m’a m’a été d’une aide précieuse dans l’aboutissement de mon projet. mon projet. Je tiens auss aussii à expr expriimer toute ma reconnai rec onnaiss ssance ance et et gratitude gratitude à la Facul Fac ulté té des Sciences de Tunis FST pour sa disponibilité, tout particulièrement Mr. mportant qu’i qu’ il m’ait m’ait consacrée durant toute la Barkouti Wahid pour le temps important  période  période de stage pour ses conseils conseils et disponibili disponibilité té ains ains i que ses remarque remarquess  pertinentes  pertinentes et suggesti suggestions ons constructives. constructives. J’aimerai  J’aimerai  par ailleurs souligner la contribution importante de mes enseignants, les responsables de la formation professionnelle et les personnels de la FST qui n’ont pas hésité de consacrer un grand part de leurs pr écieux écieux temps afin de réussir ma formation et développer le niveau et mes compétences. Je remerc remerciie auss a ussii les les membres me mbres du d u jury jury qui évaluent mon travail. travail. Merci d’accepter mon modeste travail et d’y voir la réelle expression de gratitude envers vous.

Sommaire Introdu Introducti ction on gé géné nérale rale .............................. ............... ........................... ........................... ........................... ........................... ................... 1 Chapitre 1 : Contexte et cadre du projet ........................................................... 4 Introduction ................................................................................................ 4 I. Présentation de l’entreprise d’accueil...................................................... d’accueil...................................................... 4 1. Historique Historique de créati création de Tunis Tunis ie Telecom ......... .... .......... .......... .......... .......... ......... ........ ......... ..... 4 2. Activité ctivité de Tuni Tuniss ie Télécom Télécom .............................. ............... ........................... ........................... ..................... ...... 6 3. Straté Stratégi giee de Tunisi Tunisiee Télécom Télécom ............................. .............. ........................... ........................... ..................... ...... 7 II. Étude de l’exi ’ex istant ................................................................................. stant ................................................................................. 8 1. De Desc scri ription ption et critique c ritique de l’exi ’ex istant ..................................................... stant ..................................................... 8 2. Soluti Solution on proposé........................... proposé....................................... ........................... ........................... ........................... ............... 9 Conclusi Concl usion on ............................ ............. ........................... ........................... ........................... ........................... ............................. .............. 10 Chapitre 2 : État de l’art............................................................................... l’art............................................................................... 11 Introduction .............................................................................................. 11 I. Générali Généralité té sur les généra générations tions des réseaux réseaux mob obil iles es ........ .... ......... .......... .......... .......... ......... .... 11 11 II. Présentati Présentation on et architectu architecture re de la 4G / LTE .......... ..... .......... .......... ......... ........ ........ ......... .......... ....... 14 1. Présent Présentati ation on du LTE ............................. .............. ........................... ........................... ........................... .................... ........ 15 2. Les Les cara caractér ctériistiques stiques du LTE .............................. ............... ........................... ........................... ................... .... 16 3. Archite rchitectur cturee du réseau réseau LTE ............................ ............. ........................... ........................... ...................... ....... 18 A. Principe de fonctionnement des entités d’un système LTE.................. LTE.................. 18 B. Caractéristiques du réseau cœur SAE ................................................ SAE ................................................ 25 4. Étude de l’interface ’interfac e radio .................................................................. radio .................................................................. 27 A. Mécanisme écanismess de d e propaga propagati tion on ............................ ............. ........................... ........................... ...................... ....... 28 B. Interférence, Interférence, qualité qualité de canal et débit....... débit.. .......... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... ........ ... 31 C. Les Les modes modes de dupl duplex exage age ............................. .............. ........................... ........................... .......................... ........... 31

D. L’architecture de l’interface radio (Plan usager et plan de contrôle) .... contrôle) .... 33 E. Traitements Traitements d’émiss d’émissiion et réception .................................................. réception .................................................. 35 5. Techniques Techniques d'accès d'accès multiples ultiples OFDM OFDMA .......... ..... .......... .......... .......... .......... ......... ........ ....... ... 35 6. Techni Technique quess d'ant d'anten ennes nes mul multipl tiples es ............................ ............. ............................ ........................... .............. 38 38 Concl Con clusi usion on ............................ ............. ........................... ........................... ........................... ........................... ............................. .............. 39 Chapitre3 : Dimensionnement du réseau LTE ................................................ 40 Introduction .............................................................................................. 40 I. Dim Dimensionnem ensionnement........ ent....................... ........................... ........................... ............................. ............................. ................. 40 1. Dimens Dimensiionnement d’un d ’un réseau rés eau radio radio .............................. ............... ........................... .................... ........ 40 2. Dimensi Dimensionnem onnement ent du réseau réseau sans fil fil cellulaire cellulaire ......... .... .......... .......... .......... .......... ......... ........ 42 a. Dimensi Dimensionnem onnement ent d'ac d' accès cès au réseau réseau LTE ......... .... .......... .......... .......... .......... ......... ......... ......... .... 45  b. Entrées Entrées de dimensi dimensionnem onnement ent LTE ........ .... ......... .......... .......... .......... ......... ........ ........ ......... .......... ........ ... 45 c. Sorties Sorties de dim dimensionn ensionneme ement nt LTE LTE .............................. ............... ........................... ........................ ............ 47 3. Processu Processuss de dim dimen enss ionn onneme ement nt LTE............................ LTE............. ........................... ...................... .......... 47 47 II. Planificati Planification on de Couve Couvertu rture re et bilan bilan de liaison liaison (RLB). (RLB)...... .......... .......... .......... .......... ......... 50 50 1. Bilan Bilan de liaison liaison (Radio (Radio Link Link Budget) Budget) ......... .... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... ........ ... 50 1.1 Puissance Puissance transm transmiise ............................ ............. ........................... ........................... ........................... ................ .... 54 1.2 Sensi Sensibili bilité té de récepti réception on .............................. ............... ........................... ........................... ........................ ......... 55 1.3 SINR SINR requi requis.... s................... ............................ ........................... ............................. ........................... ...................... .......... 56 1.4 Affai Affaibb liss lissem ement ent maximum maximum tolérable tolérable ......... .... .......... .......... ......... ........ ......... ......... ......... .......... ....... 56 2. Dimensi Dimensionnem onnement ent des inte interr faces du réseau réseau LTE ........ .... ......... .......... .......... .......... ......... .... 57 57 3. Modèles odèles utili utilisés....................... sés........ ........................... ........................... ............................. ............................. ................. 58 A. Modèle odèle Okumu Okumura-H ra-Hata ata : ............................. .............. ........................... ........................... .......................... ........... 59 B. Modèle odèle de COST23 COST231-H 1-Hat ataa ............................ ............. ........................... ........................... ........................ ......... 60 C. Modèle COST231-Wal COST231-Walfisch-Ik fisch-Ikegami egami ........ .... ......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... ....... 61 D. Modèle d’Erceg ................................................................................ d’Erceg ................................................................................ 64 4. Détermination du porté d’une cellule.............. cellule ............................. ........................... .................... ........ 66 a. Nombre ombre de site sitess de couvert couvertur uree : ............................ ............. ............................ ........................... .............. 67 67 Concl Con clusi usion on :............................ ............. ........................... ........................... ........................... ........................... ........................... ............ 68

Chapitre 4 : Conception et Réalisation d’un outil de planification Radio pour réseau réseau 4G............................. .............. ........................... ........................... .......................... .......................... ............................. ................... ..... 69 Introduction .............................................................................................. 69 Partie Partie 1 : Concepti Conception on ............................. .............. ........................... ........................... ........................... ......................... ............. 69 I. Modélisation de l’outil ......................................................................... l’outil ......................................................................... 69 1. Diagramme Diagramme de cas d’utili d’ utilisat satiion on .........................................................  ......................................................... 69 II. II. Technol Technologi ogies es utili utilisés ............................. .............. ........................... ........................... ........................... ................ .... 71 1. Le Framework Framework .NET .NET .............................. ............... ........................... ........................... ........................... ................ .... 71 2. Visual Visual studio studio 200 20088 ............................. .............. ........................... ........................... ........................... .................... ........ 72 3. Le langage angage Visual Visual Bas Bas ic .Net .Net ......... .... .......... .......... .......... .......... ......... ......... .......... .......... .......... .......... ......... 73 4. ADO.NET O.NET............................. .............. ........................... ........................... ............................ ............................ ................... .... 73 Partie Partie 2 : Réalisati Réalisation on et étude de cas cas .............................. ............... ........................... ........................... ................... 74 I. Réali Réalisati sation on ............................. .............. ........................... ........................... ........................... ........................... ...................... ....... 74 1. Menu d’accueil................................................................................. d’accueil................................................................................. 74 2. Bilan Bilan de liai liaison......... son........................ ........................... ........................... ............................ ........................... ................. ... 75 3. Menu enues es de choix choix des des modèl modèles es ............................ ............. ........................... ........................... ...................... ....... 76 76 II. Étude Étude de cas Tuni Tunis ............................ ............. ........................... ............................ ........................... ...................... ........... 81 1. Map de la zon zonee ............................. .............. ........................... ........................... ........................... ......................... ............. 81 2. Bilan Bilan de liai liaison......... son........................ ........................... ........................... ............................ ........................... ................. ... 82 3. Étude Étude de la zone pour les différen différents ts modèles modèles ........ .... ......... .......... .......... .......... ......... ........ ...... 83 4. Co Confi nfiguration guration suggéré suggéré pour Tunisie Tunisie Tél Té lécom éco m pour la la phase zéro zéro du réseau réseau 4G /LTE /LTE et recomm recomman andati dation on ............................. .............. ............................ ........................... .............. 87 5. étude comparative comparative …………………………………………………… ……………………………………………………..88 ..88 Conclusi Concl usion on :............................ ............. ........................... ........................... ........................... ........................... ........................... ............ 89 Concl Con clusi usion on générale générale ............................... ................ ........................... ........................... ........................... ........................... ............... 90

Liste des figures

Figu Figure re 1-1: 1-1: Types de d e relèv relèves es ................................ .................... ........................... .............................. .......................... ........... 13 Figu Figure re 1-2: 1-2: Archite rchitecture cture EPS ............................. .............. ........................... ........................... ........................... ................ .... 19 Figu Figure re 1-3: 1-3: Archite rchitecture cture E-U E-UTRAN ...................................... .......................... ........................... ........................ ......... 20 Figu Figure re 1-4: 1-4: inte interface rfacess radi radioo ........................................ ............................ ........................... ........................... .................... ........ 28 Figure 1-5: 1-5: effet de l’environnement sur l’affaibli l’affaib liss ssem ement ent de pui p uiss ssance ance de signal reçue ............................................................................................................ 30 Figure 1-6: Répartition des voies montante et descendante en temps et fréquence  pour les les Modes de duplexage duplexage TDD TDD et et FDD ........... ...... .......... .......... .......... .......... ......... ........ ........ ......... ........ ... 33 Figure 1-7: 1-7: Piles protocolaires des plans usager et de contrôle sur l’interface radio ............................................................................................................ 34 Figure Figure 1-8: Les Les grandes grandes fonctions fonctions de la couche couche physique physique ......... ..... ......... .......... .......... .......... ......... 35 Figure 1-9: Système numérique de transmission multi-porteuse OFDM application ................................................................................................... 36 Figure 1-10: 1-10: Représentation d’un signal OFDM............................................. OFDM............................................. 37 Figure Figure 1-11 1-11:: Transformé Transforméee de Fourier Fourier Rapide Rapide Inve Inverse rse ....... ... ......... .......... .......... .......... .......... ......... .... 38 Figu Figure re 2-1: 2-1: Proces P rocessus sus de dimen dimenss ionn onneme ement nt ............................. .............. ........................... ...................... .......... 41 Figure 2-2: Processus de planification générale du réseau cellulaire sans fil .... 42 Figu Figure re 2-3: 2-3: Int I nterfa erface ce du réseau réseau LTE ............................ ............. ........................... ........................... ...................... ....... 58 Figu Figure re 2-4: 2-4: COST231COST231-WI WI model............................. .............. ........................... ........................... .......................... ........... 64 Figure Figure 2-5: Troi Tro is di d ifférents types typ es de sites (omni (omnid irecti rect ionnelle, tri-sectorielle tri-s ectorielle bisecteur) secteur) ............................. .............. ........................... ........................... ......................... ..........Erreur ! Signet non défini. Figure 3-1: 3-1: Diagramme Diagramme de cas c as d’utilisat d’utilisatiion pour p our le dimens dimens ionnement de de couvert couvertur uree .............................. ............... ........................... ........................... ........................... ........................... ........................... ................ .... 70 70 Figure 3-2: Composants du Framework .NET ................................................ 72 Figure 3-3: 3-3: Menu Menu d’accueil d’ accueil de l'ap 'appli plicat catiion on .................................................  ................................................. 74 Figu Figure re 3-4: 3-4: Message essage d'erreu d'erreurr .............................. ............... ........................... ........................... ........................... ................ .... 75 Figu Figure re 3-5: 3-5: Étude Étude de la zone Tunis Tunis ................................... ....................... ........................... ............................. .............. 81

Liste des tables, tables, Tablea Tableauu 1: Bilan de liai liaison son montant ontant .................. ... ............................. ........................... ............................ ................... 53 Tableau 2: Bilan de liaison descendant .......................................................... 53 Tableau Tableau 3: val va leurs de dess paramètr paramètres es en fonction fonction dduu type de terrain terrain .......... ...... ......... .......... ..... 65 Tablea Tableauu 4: 4 : Modèle odèle oku o kumur muraa hata ....................... ........ ........................... ........................... ............................. .................. 84 Tablea Tableauu 5: 5 : Modèle odèle Cost23 Co st2311 Hata Hata ....................... ........ ........................... ........................... ............................. .................. 85

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Introductiion géné Introduct énérrale Les télécommunications font partie des technologies qui ont révolutionné notre mode de vie au vingtième siècle. Du télégraphe à l’Internet, de la téléphonie sans fil au téléphone cellulaire, les progrès établis en la matière sont spectaculaires. Les informations transmises étaient tout d’abord codées en morse, puis des techniques de modulation et de codages analogiques ont permis de transmettre du son, puis des images. Ensuite la venue des techniques numériques a considérablement augmenté le débit et la qualité des informations à transmettre d’un point à un autre. Avec l'arrivée des technologies 3G, les réseaux de télécommunications ont connu une grande expansion. Ces réseaux ont permis l'intégration de nouveaux services et un débit adéquat, permettant ainsi aux opérateurs de répondre à la demande croissante des utilisateurs. Cette rapide évolution a porté les opérateurs à adapter leurs méthodes de  planification  planification aux nouv nouvelles elles technologi technologies es qui, qui, augmentent augmentent la co compl mplex exiité au niveau du réseau. Cette complexité devient plus importante quand ces réseaux regroupent plusieurs technologies d'accès différents en un réseau hétérogène, comme dans le cas des réseaux mobiles de prochaine génération ou réseaux 4G.

Projet Fin d’Étude

Page 1

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

La 4G, qui succède à la 3G, est la première technologie à avoir été spécifiquement développée pour la « data », l'Internet mobile. Selon les  prévis  prévis ions, l'utilisation 'utilisation des d es donn donnée éess mob obil iles es devrait devrait croître croî tre au rythme rythme d'envi d 'environ ron 80% au cours des 5 prochaines années. Jusque-là, les réseaux étaient construits  pour transporter transporter de la la voix. voix. Av Avec ec la 4G, la data data est véritab véritab lement ement placée placée au cœur du dispositif. Elle permet une vitesse de chargement sept fois plus rapide que la 3G, et un délai de latence divisé par cinq. Jusque-là, le saut était quantitatif (avec l'augmentation du nombre de mégaoctets); désormais, le bouleversement sera qualitatif et ouvrira le champ à de nouvelles d'applications comme la vidéo ou la visioconférence.

La planification fait alors intervenir de nouveaux défis tels que : l'augmentation considérable des demandes de services, la compatibilité avec les réseaux actuels, la gestion de la mobilité intercellulaire des utilisateurs et l'offre d'une qualité de services les plus flexibles. Ainsi, pour créer un réseau flexible aux ajouts et aux retraits d'équipements, une bonne méthode de planification s'impose. C'est dans ce contexte que se situe ce proje ce projett de fin fin d’étude, d ’étude, qui  qui vise à faire la planification d'un réseau radio de 4G /LTE. L’objectif de notre projet est de déployer une solution de planification d’un réseau radio 4G basé sur la technologie OFDMA. Tunisie Telecom nous a chargés de dével dévelop opper per cette solution solution de planificat planificatiion sur s ur un un réseau réseau radio radio 4G en utilisant le processus de dimensionnement de réseau 3GPP / LTE. Ce réseau devrait avoir en particulier les caractéristiques suivantes :

Projet Fin d’Étude

Page 2

Planification Réseau Radio de 4G/LTE



Une bande passante élevée



Une faible latence



Une qualité de service (QoS)



Une économie d'énergie

Ce travail comporte quatre chapitres. Nous présentons dans un premier chapitre l’entreprise d’accueil ainsi que l’étude de l’existant. Dans le deuxième chapitre nous exposons une étude sur la la norme norme 4G / LTE, la planification d’un réseau réseau radio 4G et l’OFDMA. l’OFDMA. Le troisième chapitre sera consacré à l’étude l’étude de dimensionnement du réseau LTE. Ensuite nous décrivons le déroulement de l’application de l’application de planification de réseau radio 4G/LTE.

Projet Fin d’Étude

Page 3

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Chapitre 1 : Contexte et cadre du projet Introduction En télécommunications, la 4ème génération 4G est le standard pour la téléphonie mobile. Elle est le successeur de la 2G et de la 3G. Elle permet le « très haut débiit mobile », soit des transmiss déb transmissiions de donnée do nnéess à des débits théoriques théoriques supérieurs à 100 Mb/s, voire supérieurs à 1 Gb/s (débit minimum défini par l'UIT pour les normes IMT-Advanced). Les débits sont en pratique de l'ordre de quelques dizaines de Mb/s, suivant le nombre d'utilisateurs puisque la bande  passante  passante est partagée partagée entre les termina terminaux ux acti act ifs des utili utilisateurs sateurs présents dans dans une même cellule radio.  Notre  Notre projet projet de fin d’étu d’ étude de en entre tre dans ce cadre. On se propose propose de définir définir une solution répondant à ce besoin. Dans ce premier chapitre nous commençons par  présenter  présenter l’entreprise l’entreprise Tunisie télécom dans laquelle aquelle j’ai effectué mon stag s tagee puis  puis l’étude de l’exi ’ex istant.

I.

Présentation Pr ésentation de l’entreprise d’accueil

1. Historique de création de Tunisie Telecom Tunisie Telecom, opérateur historique des télécommunications en Tunisie, est issu ss u de l’o l’offi ffice ce tunisien des postes p ostes et des télégraphes, télégraphes, administré directement  par le le ministère ministère chargé chargé des télécomm télécommuni unications cations jusqu’en jusqu’en 1995. 1995.

Projet Fin d’Étude

Page 4

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Les activités activités des d es pos poste tess et des téléco télécomm mmunications unications ont été dissocié diss ociées es par une loi numéro 95-36 95-36 en date 17 avril 1995, laquelle a crée l’office national des télécommunications sous la formes d’établissement public à  à  caractère industrielle et co comm mmerc erciial doté de la personnalité pers onnalité c ivile et de l’autono l’autonomie mie financière. À partir de 1995 et  jusqu’en 200 2004, 4, date de la transformati transformation on de l’office national des Télécommunications en société anonyme par la loi 2004-30 2004-30 du 5 avril 2004, l’office national des télécom avait une mission de service public et bénéficiait de certaines prorogatives réservés à l’état. La loi 2004-30 2004-30 du 5 avril 2004 ayant conduit à la transformation de l’office national des télécommunications en société anonyme de droit tunisien dénommé « société National des télécommunications » identifiée sous le nom commercial « Tunis Tunis ie Tél Té lécom éco m » préci préc ise que Tunisie télécom téléc om est soum so umiise ,en tant qu’entreprise publique, à la législ égis lation et régl rég lementation app appli licab cables les

aux

entrepr entrepriises public ,(notamment ,(notamment la la loi lo i numéro 89 89-9 -9 du 1er  février 1989 relative aux participations ,entreprises et établissements public ) et à la législation commerciale(le code des sociétés commerciales ). Tunisie Télécom a été fixé par la loi numéro 2004-30 en date du 5 avril 2004 à 1.400.000.000 Dinars constitué par un apport en nature égale à la valeur de l’ensemble du  patrimo  patrimo ine appo apporté rté par l’état à l’offi ’o ffice ce nation national al des télécommunications en application de la loi numéro 95-36 en date du 17 avril 1995 et un apport en numéraire . En 2006, dans le cadre de la libération du secteur, Tunisie Telecom a fait l’objet d’une d’ une privatisation partielle partielle avec l’entrée l’entrée dans son capital capital a hauteur hauteur de 35% du consortium formé par DIG (Dubaï investment Group) et télécom, consortium aujourd’hui nommé EIT (Emirates International Télécommunications (Tunisia) FZ-LLC). Projet Fin d’Étude

Page 5

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

2.  Activité de Tunisie Tunisie Télé Télécom com Depuis sa création, Tunisie télécom à œuvré à consolider l’infrastructure des télécommunications en Tunisie, à maintenir et améliorer le taux de couverture, de son réseau fixe et de son réseau mobile. Jusqu’en mai 2002, en sa qualité d’operateur de référence, Tunisie télécom a été l’unique opérateur opérateur de services des télécommunications présent en Tunisie. Malgré la libération du secteur, Tunisie télécom a réussi à maintenir une base clientèle solide, tant sur le marché du grand public que sur le segment entreprise. Aujourd’hui, Tunisie télécom, opérateur opérateur historique, est leader sur le marché des télécommunications en Tunisie du faite de sa présence sur les segments du fixe, du mobile et de l’internet. Il s’adresse aussi bien au grand public qu’aux entreprises et operateurs tiers. Tunisie Télécom est aujourd’hui organisé autour de deux pôles d’activité : 

Le pô pôlle « détail » regroupe regroup e les les services de d e téléphones téléphones mobiles fixes et internet (destiné aux au grand public et aux entreprises) et les services data ou de transmission de donnés (destinés exclusivement aux entreprises). Tunisie télécom est aujourd’hui un acteur majeur sur le marché de la téléphonie mobile (avec une part de marché des abonnés actifs 42,6% au 30% septembre 2010) et bénéfice d’une situation de leadership incontesté sur les marchés de la téléphonie fixe, de l’internet et de la transmiss transmissiion de donnés. Le nombre nombre de c lient lient du pôle détail est en constante augmentation depuis 31 décembre 2007.



Le pôl pô le « op opérate érateurs urs et international » regroupe regroup e les

services services

d’interconnexion national, de terminaison et de transit et les services de roaming –  roaming – in. in. Projet Fin d’Étude

Page 6

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Tunisie Telecom est ainsi l’opérateu l’opérateurr inco incontournable ntournable en Tunisi Tunis ie, propos pro posant ant aux opérateurs nationaux et internationaux des services de capacité et d’achemineme d’achemine ment nt de trafi traf ic entrant et et sortant à grande grande échelle. échelle. Le chiffre d’affaire de ce pôle est en constante augmentation. Tunisie Télécom est actuellement le seul opérateur en Tunisie à proposer l’ensemble de ces services. Par ailleurs, Tunisie Télécom a acquis en septembre 2010 en licence 3G et compte proposer à partir de 2011 des offres 3G mobile .Eu égard à la diversité de ses offres ,fixes ,mobiles et prochainement de téléphonie mobile de 3G, la richesse de ses compétences et ses ressources humaines ,Tunisie Télécom jouit d’un positionnement important sur le marché tunisien et figure dans le classement des dix premières entreprises tunisiennes.

3. Stratégie de Tunisie Télécom La stratégie

de Tunisie télécom téléco m s’articu s’articulle ains ainsii autour des princ princiipa palles

orientations suivantes : 

Favoriser la croissance du marché mobile par une stratégie d’approche commerciale segmentée visant à stimuler les usages nouveaux et existant des services de télécommunications mobiles ;



Dynamiser l’usage de la téléphonie fixe et participer au  au  développement croissant des secteurs des services de donnés aux entreprises ;



Rester le principal fer de lance du dévelop pement  pement de l’internet ’internet en Tunisie ;



Capitaliser sur ses marques et faire Tunisie Télécom une référence en matière matière d’engageme d ’engagement nt qualité qua lité de de service clients en Tunisie.

Projet Fin d’Étude

Page 7

Planification Réseau Radio de 4G/LTE



Continuer d’investir dans son cœur de réseau afin de afin de renforcer l’accès au très haut débit fixe et mobile.



Renforcer sa position de partenaire de référence pour les opérateurs nationaux et internationaux et devenir un point de passage incontournable  pour les les serv s erviices internati internationaux. onaux.

II.

Étude de l’existant 1. Description et critique de l’existant 

Le développement rapide de la microélectronique et des capacités de miniaturisation permettent aujourd’hui la mise en œuvre de techniques techniques complexes dans des appareils de taille réduite. Cependant l’augmentation des  besoins  besoins en débi d ébitt se heurte heurte à la nature nature des can c anaux aux eux-mêmes. eux-mêmes. En effet, effet, dans des applications telles que la télédiffusion à grande échelle ou un réseau informatique radio à l’intérieur d’un bâtiment, le canal est de type multi trajet. multi trajet. Le signal est réfléchi en plusieurs endroits, et des échos apparaissent et créent des  perturbati  perturbations ons dont l’influence ’influence augmente augmente avec le débit de transmiss transmissiion. La technique de modulation multi porteuse (OFDMA) est présentée comme une solution pour parer ce problème. Ainsi, avec la résolution de ce problème, la manière de distribuer et d’accéder à l’information a  a  fondamentalement changé : il est donc maintenant possible d’envisager un réseau d’accès radio radio large bande.

Projet Fin d’Étude

Page 8

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

2. Solution proposé Toutefois, un des obstacles majeurs dans la conception de ces réseaux réside dans la pri la  prise se en co compte mpte des diverses diverses applications applications et protocoles protocoles d’Int d’ Intern ernet. et. En effet, le standard TCP/IP constitue le réseau le plus étendu au monde, par conséquent son fonctionnement devrait non seulement être facilité sur ces nouveaux réseaux mais surtout donner le sentiment aux utilisateurs d’avoir une qualité de service équivalente à celle qu’ils ont sur les réseaux câblés  câblés  large  bande. En parti particulier culier ce réseau devrait devrait avoir les les caractéristi caractéristiques ques suivantes suivantes : bande pa p assan ssan te é l evé evé e : un tel réseau devrait fournir un lien fiable avec

une bande passante élevée qui pourra être partagée par de multiples utilisateurs. De ce fait, une politique de contrôle qui permettra aux ressources d'être commutées efficacement entre les mobiles sera nécessaire. f aibl ai ble e l aten aten ce : en plus de la bande passante élevée, les latences du lien

devraient être faibles. Quand les utilisateurs obtiennent l'accès aux ressources, celles-ci devraient pouvoir supporter des taux de burst élevés et traiter les paquets avec un délai minimal. Ainsi, des mécanismes pour réaliser la fiabilité de lien, tels que les demandes automatiques de  ARQ : automatic repeat requests requests), devraient être établis retransmission ( ARQ

 pour que ces délais délais soi so ien entt réduits réduits au minimum minimum.. qual qu alii téde se ser vi ce (QoS) : Les communications sans fil sont toujours

synonymes de contraintes de ressource : peu de ressources pour beaucoup d’utilisateurs. Aussi, la  la  gestion de la qualité de service permettra de fournir les moyens nécessaires pour partager efficacement ces ressources limitées.

Projet Fin d’Étude

Page 9

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

é con con om omii e d' d'é n erg ergi e : Les nœuds mobiles devraient être capables de

réaliser des économies d'énergie et cela du fait de leur mobilité. Des mécanismes devraient exister pour commuter sans coupure des modes de transmission de données en mode d'économie d'énergie tout en maintenant les latences. Le réseau d’accès d’accès radio large bande, OFDMA, est aujour a ujourd’ d’hu huii présenté comm co mmee la solution qui respecte tous ces critères. Aussi, le présent projet de fin d’études se propose d’étudier la planification d’un réseau radio basé sur cette technologie en utilisant le processus de dimensionnement de réseau 3GPP / LTE.

Conclusion  Nous venons de mettre notre travail trava il dans son so n cadre. c adre. Nous passons dans d ans ce qui suit à une étude générale sur la planification d’un réseau radio basé sur OFDMA en utilisant le processus de dimensionnement de réseau 3GPP / LTE.

Projet Fin d’Étude

Page 10

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Chapitre 2 : État de l’art  Introduction La planification d'un réseau mobile consiste à déterminer l'ensemble des composantes matérielles et logicielles de ces systèmes, les positionner, les interconnecter et les utiliser de façon optimale, en respectant, entre autres, une série de contraintes de qualité de service. Ce processus qui peut être à la fois long et couteux a lieu avant la mise en opération du réseau. Ce chapitre d'introduction définit d'abord les concepts de base des réseaux mobiles. Ensuite, les éléments de la problématique y seront présentés, suivi des objectifs de la recherche. Ce chapitre se termine par l'organisation de la suite du  projet  projet fin d’étu d’ étude de..

I.

Généralité sur les générations des réseaux mobiles

Un réseau mobile est un réseau de communication composée de cellules, généralement considérées de forme hexagonale. Ces cellules sont toutes  juxtaposées  juxtaposées l'une à l'autr 'a utree afin d'assurer un unee meilleure co couv uverture erture de la zone géographique considérée. Ces cellules peuvent être de tailles variables allant des  pico cell c ellules ules aux cellules cellules parapluie. parapluie. En se basant sur s ur cett c ettee répartition répartition cell c ellulaire ulaire,, les réseaux mobiles opèrent en mode infrastructure, où tous les échanges transitent par un point d'accès, la station de base, desservant chacune une cellule sur une couverture sans fil donnée. Plusieurs générations de réseaux mobiles se sont défilées à travers le temps. Ce sont la 1G avec un mode de transmission Projet Fin d’Étude

Page 11

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

analogique, la 2G qui marqua le passage à l'ère numérique, la 3G qui permet d'intégrer des services de voix et de données, et de nos jours, les réseaux de  prochaine  prochaine générati génération. on. Un Réseau Mobile de Prochaine Génération (RMPG) est un réseau permettant l'intégration flexible et efficace des différentes technologies d'accès mobiles existantes, et facilitant leur évolution ainsi que leur intégration avec de nouvelles et futures technologies d'accès. Dans ces réseaux, les stations de base sont de type multi-mode parce qu'elles intègrent de multiples interfaces radio leur  permettant  permettant de co comm mmuni uniquer quer av avec ec les différen différents ts réseaux mobiles hé hétér térogènes ogènes intégrant le RMPG. Les RMPG coïncident de prés avec la 4ème génération de réseaux mobiles. Cette génération comporte des équipements pouvant permettre aux opérateurs de rationaliser leurs coûts. Dans la suite de ce document, le terme 4G sera s era utili utilise po pour ur designer designer les RMPG. R MPG. Lorsqu'un utilisateur se déplace à l'intérieur du réseau, l'UE (User Equipment) se raccorde à une station de base en fonction de la puissance de son signal. Quand cette puissance atteint un seuil minimal, des opérations sont effectuées pour relayer la communication par une nouvelle cellule. Un tel mécanisme est connu sous le nom de relève. La relève permet ainsi à un utilisateur en cours d'appel de maintenir sa connexion active et une qualité de communication suffisante durant ses déplacements à travers les différentes cellules du réseau. Les réseaux 4G comportent deux types de relèves : une relève horizontale ou intra-réseau, et une relève verticale ou inter-réseaux. La relève horizontale s'effectue entre cellules de même type de technologie d'accès d'un réseau mobile homogène. Suivant que ces cellules sont desservies ou non par un même commutateur, la relève horizontale est dite simple ou Projet Fin d’Étude

Page 12

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

complexe. Sur la figure 1.1, l'UE dans son parcours passe de la cellule C9 à la cellule C10, toutes deux reliées au commutateur Com3. Dans ce cas, la relève est dite simple et n'entraîne que la mise à jour des paramètres de localisation du UE aux stations de base B9 a B10. Quand l'UE communique avec les stations de  base B5 de la la cellule C5 et et B8 de la cellule C8 desservies desservies respectivemen respectivementt par les commutateurs Com2 et Com4, la relève s'effectue avec changements de commutateurs et est dite complexe. Suite à cette relève, Com2 transmet le profil de l'utilisateur ainsi que les informations concernant son nouvel emplacement au commutateur Com4. Ces informations seront ensuite enregistrées dans les bases de données prévues à cet effet.

Figure 1-2-1: Types de relèves

Une relève verticale fait intervenir des cellules appartenant à des réseaux d'accès de

technologies

différentes

tels

que

l'UMTS

(Universal

Mobile

Telecommunications System), le WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access), la LTE (Long Term Evolution), le GSM (Global System for Mobi Mob ile Comm Co mmun uniicati cat ion) et le Wi-Fi (Wireles (Wirelesss Fidelity). Ainsi, quand q uand l'UE, l'UE, Projet Fin d’Étude

Page 13

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

dans son parcours, arrive à la frontière de sa cellule, le mécanisme de relève est déclenché par la BS (Base Station) qui contrôle cette cellule. Si la cellule cible  partage  partage le le même commutate commutateur ur d'interconnexi d'interconnexion on que q ue la la cellule courante courante,, la relève relève verticale est dite simple et entraîne une mise à jour de la position du UE, un équilibrage du trafic, et l'allocation ou non de nouveaux canaux. Dans le cas contraire, la relève verticale est considérée comme complexe et les opérations  précitée  précitéess s'ex s' exécute écutent nt par p ar l' intermédiaire ntermédiaire de d e plusie p lusieurs urs co com mmutat mutateurs, eurs, ce qui rend cette relève encore plus couteuse.

II.

Présentation et architecture de la 4G / LTE

Après la présentation des différentes générations des réseaux mobiles et les innovations innovations qu’elles ont apportés, on remarque que l’UMTS a connu plusieurs  promotions  promotions en passan pass antt de release release 99 au release 6, do dont nt l’obje ’o bjectif ctif majeur majeur est d’optimiser les deux liens (UL et DL) et la mise en faveur d’un débit de plus en  plus  plus impo porta rtant. nt. C’est ainsi qu’on qu’o n parle parle maintenant maintenant d’un d’ unee prochaine prochaine évoluti  évolution on de l’UMTS (Figure 1.2), 1.2), dénommée LTE, qui est souvent considérée comme 3.9G ou super 3G et qui préconise d’améliorer la compétitivité compétitivité à long terme de l’UMTS. l’UMTS. R99

WCDMA WCDMA

R4

R5

HSDPA

R6

HSUPA

R7

R8

HSPA Evolution

LTE

Figure 1-2: Les différents releases de l’UMTS

Projet Fin d’Étude

Page 14

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

1. Présentation du LTE 3GPP a commencé à travailler sur l'évolution des systèmes mobiles 3G en  Novembre  Novembre 2004 2004,, L’occasion L’occasion a été le Works Shop Shop RAN Evolu Evolution tion à Toronto, Toronto, c’e c’ est un atelier atelier à Canada, ilil était ouvert à tous les les organisations intéressées, ntéress ées, cela a conduit à la participation De plus de 40 contributions de tous les domaines de l'activité Mobile. Les opérateurs concernés, les fabricants et les instituts de recherche do donnen nnentt leurs points points de vue vue sur l'évolut l'évolutiion d’Universal d’Universal Terrestrial Réseau d’Accès d’Accès Network Network (UTRAN) .Un ensemble d'exigences de haut niveau a été identifié dent ifié dans

le le

travail po pour ur améliorer améliorer

encore

le service

d’approvisionnement et de réduire les coûts pour l'utilisateur et l'opérateur. Ces  principaux  principaux objectifs objectifs de d e développ développem emen entt LTE peuvent peuvent être être énoncés énoncés comme comme suit suit : Atteindre des débits pic de 100 Mb/s en DL et de 50 Mb/s en UL ; Améliorer l’efficacité spectrale (3 à 4 fois la Release 6 en DL, 2 à 3 fois en UL) ; Fournir une bande passante modulable (1.25, 2.5, 5, 10, 15, à 20 MHz) ; Rendre flexible l’usage des bandes de fréquences ; fréquences  ; Tolérer la mobilité entre les différents réseaux d’accès (2G, 3G, Wimax,…) ; Wimax,…) ; Simp Simp lifier lifier l’archi ’arc hitec tecture ture du réseau existant ; existant ; Garantir Garantir la compatibilité avec les Releas Releases es 3GPP précédents précédents ; Offrir une gamme étendue de services avec des coûts raisonnables ; Augmenter le débit approprié aux applications de type MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Services) comme le mobile TV ; Tenir Tenir compte co mpte du pouvoir et de la co consomm nsommation ation du terminal de l’usager l’us ager..

Projet Fin d’Étude

Page 15

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

2. Les caractéristiques du LTE 

Débit sur l’interface radio :

L’interface L’interface radio

E-UTRAN doit pouvoir supporter un débit maximum

descendant instantané (du réseau au terminal) de 100 Mbit/s toute en considérant une allocation de bande de fréquence de 20 MHz pour le sens descendant, et un débit maximum montant instantané (du terminal au réseau)de 50 Mbit/s en considérant aussi une allocation de bande de fréquence de 20 MHz. Les Technol Tec hnologie ogiess utilisées sont s ont OFDMA OFDMA (Orthogonal Frequency Division Division Multip Multip le Access) pour le Sens descendant et SC-FDMA (Single Carrier - Frequency Division Multiple Access) pour le Sens montant. Cela correspond à une efficacité du spectre de 5 bit/s/Hz pour le sens Descendant, et 2,5 bit/s/Hz pour le sens montant. montant. Av Avec ec la LTE, LTE, il est Possible d’opére d’ opérerr avec une bande de taille différente avec les possibilités suivantes : 1.25, 2.5, 5, 10, 15 et 20MHz, pour les sens descendant et montant. L’intention est de permettre Un déploiement flexible en fonction des besoins des opérateurs et des services qu’ils souhaitent qu’ils souhaitent  proposer. 

Connexion Co nnexion permanente permanente::

Même Même si la la connexion est permanen permanentt e au niveau du réseau, il est est nécessai nécess aire re  pour le terminal terminal de passer pass er de l’état IDLE IDLE à l’état ACTIF lorsqu orsq u’il s’agi s’ agira ra d’envoyer ou recevoir du trafic. Ce changement d’état s’opère en moins de 100 ms. Le réseau pourra recevoir le trafic de tout terminal rattaché puisque ce dernier dispose d’une adresse IP, mettre en mémoire ce trafic, réaliser l’opération de paging afin de de localiser le terminal et lui demander de réserver des ressources afin de pouvoir lui relayer son trafic.

Projet Fin d’Étude

Page 16

Planification Réseau Radio de 4G/LTE



Délai pour la transmission de données :

Le délai de transmission est Moins de 5 ms entre entre l’UE et l’Access Gateway, ceci c eci dans une situation de non-charge non-charge où un seul terminal est ACTIF sur l’interface radio. La Valeur moyenne du délai devrait avoisiner les 25 ms en situation de charge moyenne de l’interface l’interface radio. Ceci permet de supporter les services temps réel IP nativement, comme la voix sur IP et le streaming sur IP. 

Mobilité :

La mobilité est assurée à des vitesses comprises entre 120 et 350 km/h. Le handover pourra s’effectuer s’ effectuer dans des c onditions onditions où o ù l’us l’usager ager se dépl dép lace à grande grande vitesse. 

Coexistence et Interfonctionnement avec la 3G :

Le handover entre E-UTRAN (LTE) et UTRAN (3G) doit être réalisé en moins de 300 ms pour les services temps-réel et 500 ms pour les services non tempsréel. Il est clair qu’au début du  du  déploiement de la LTE peu de zones seront couvertes. Il s’agira pour l’opérateur de s’assurer  que   que le handover entre LTE et la 2G/3G est toujours possible. 

Flexibilité dans l’usage de la bande :

Comme indiqué précédemment E-UTRAN doit pouvoir opérer dans des allocat allocatiions de bande de fréquence de différentes différentes tailles t ailles incluant incluant 1.25, 2.5, 5, 10, 15 et 20MHz. 

Support du multicast :

 Notam  Notamment po pour ur les applications applications multimédia multimédia tell te lles es que la télévis télévis ion en  broadcast.  broadcast.

Projet Fin d’Étude

Page 17

Planification Réseau Radio de 4G/LTE



Couverture de cellule importante dans les zones urbaines et rurales :

Comme la LTE pourra opérer sur des bandes de fréquences diverses et notamment basses comme celle des 700 MHz il sera possible de considérer des cellules qui pourront couvrir un large diamètre. 3.  Archite  Architecture cture du du réseau réseau LTE LTE  A. Principe de fonctionnement des entités d’un système LTE En passant d’un release à un autre de l’UMTS, les services se multiplient et deviennent gourmandes en capacité et en ressources, Ceci nécessite alors l’optimisation de l’interface radio pour simplifier l’interconnexion des sous systèmes, augmenter l’efficacité du réseau ainsi que diminuer le coût de son installation. Par ailleurs, le système LTE a essayé ess ayé de promouvoir l’architecture du réseau existant de l’U l’UMTS MTS en proposant beauco beaucouup d’améliora d’améliorations. tions. L’EPS (Evolved Packet System) représente l’ensemble du r éseau éseau à savoir LTE et SAE (voir figure1.3).

Projet Fin d’Étude

Page 18

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Figure 1-3: Architecture EPS

Le réseau EPS EPS est es t co connstitué par les entités entités sui s uivantes vantes : ENodeB Mobility Management Entity (MME) Serving Gateway Packet Data Network Gateway (PDN GW) Home Subscriber Server (HSS) Policy and Charging Rules Function (PCRF)

Projet Fin d’Étude

Page 19

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Figure 1-4: Architecture E-UTRAN



Entité eNodeB

L’eNodeB est resp responsable onsable de l’émiss l’émissiion et de récept réc eptiion radi rad io avec l’UE. ’U E. A la la différence de l’UTRAN l’UTRAN 3G 3G où sont présentés les entités entités Node B et et RNC, l’architecture E-UTRAN E-UTRAN ne présente que des ENodeB. Les fonctions supportées  par le RNC ont été réparties entre l’eNodeB et les entités du réseau cœur MME/Serving GW. L’eNodeB dispose d’une interface S1 avec le réseau cœur. L’interface S1 consiste en S1-C S1-C (S1-Contrô (S1-Contrôle le)) entre l’eNodeB l’eNod eB et le le MME et S1S1U (S1-Usager) (S1-Usager) entre l’eNodeB et le et  le Serving GW. Une nouvelle interface X2 a été définie entre eNodeBs adjacents. Son rôle est de minimiser la perte de  paquets lors de la mobilité mobilité de l’usager en mod odee ACTIF (handover) (handover).. Lorsque l’usager se déplace en mode ACTIF d’un eNodeB à un autre eNodeB, eNodeB, de nouvelles ressources sont allouées sur le nouvel eNodeB pour l’UE ; or le réseau continu à transférer les paquets entrants vers l’ancien eNodeB tant que le nouvel eNodeB n’a pas informé le réseau qu’il s’agit de lui relayer les paquets entrants  pour cet UE. Pendant ce temps l’ancien eNodeB relaie les paquets entrants sur l’interface X2 au nouvel eNodeB qui les remet à l’UE.

Projet Fin d’Étude

Page 20

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

La figure 1.4 1.4 décrit l’architecture E-UTRAN E-UTRAN avec ses eNodeB et les interfaces X2 (entre les eNodeB) et S1 (entre eNodeB et entités entités du réseau cœur MME/Serving GW). 

Entité MME (Mobility Management Entity)

Les foncti fonc tions ons de d e l’entité l’entité MME inc inc luent: Signalisation EMM et ESM avec l’UE. Les terminaux LTE disposent des protocoles EMM (EPS Mobility Management) et ESM (EPS Session Management) qui leur permettent de gérer leur mobilité (attachement, détachement, mise à jour de localisation) et leur session (établissement/libération de session de données) respectivement. Ces Protocoles sont échangés entre l’UE et le MME. MME. Authentification. Le MME est responsable de l’authentification des UEs à partir des informations recueillies du HSS. Gestion de la liste de Tracking Area. L’UE est informée des zones de localisation prises en charge par le MME, appelées Tracking Area. L’UE met à jour sa localisation lorsqu’il se lorsqu’il se retrouve dans une Tracking Area qui n’est pas prise en charge par son MME. Sélection du Serving GW et du PDN GW. C’est au MME de sélectionner le Serving GW et le PDN GW qui serviront à mettre en œuvre le Default Bearer au moment du  du  rattachement rattachement de l’UE au réseau. Sélection de MME lors du handover avec changement de MME. Lorsque l’usager est dans l’état ACTIF et qu’il se déplace d’une zone  prise  prise en charge charge par p ar un MME MME à une au autre tre zone qui qu i est sou so us le contrôl c ontrôlee d’un autre MME, alors il est nécessaire nécessaire que le handover implique l’ancien et le nouveau MME. Projet Fin d’Étude

Page 21

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Sélection du SGSN lors du handover avec les réseaux d’accès 2G et 3G. Si l’usager  se  s e déplace déplace d’un d’ unee zone LTE à une zone 2G/3G, 2G/3G, c’est c ’est le MME qui sélectionnera le SGSN qui sera impliqué dans la mise en  place  place du default default bearer. Roaming avec interaction avec le HSS nominal. Lorsque l’usager se rattache au r éseau, éseau, le MME s’interface au HSS nominal afin de mettre à jour la localisation du mobile et et obtenir le profil de l’usager. Fonctions de gestion du bearer bearer incluant l’établissement de dedicated  bearer.  bearer. C’est C’es t au  au MME d’établir pour le compte de l’usager les defaults  bearer  bearer et dedicated dedicated bearer bearer nécessaires nécessaires po pour ur la prise prise en charge de ses communications. Interception légale du trafic de signalisation. L’entité MME reçoit toute la signalisation émise émise par l’UE et peut l’archiver à des fins de traçabilité.



Entité Serving GW (Serving Gateway)

Les foncti fonc tions ons de d e l’entité l’entité Serving GW incluent : Point d’ancrage pour le handover inter -eNodeB. Lors d’un handover inter-eNode, le trafic trafic de l’usager qui s’échangeait entre l’ancien eNodeB et le Serving GW doit désormais être relayé du nouvel eNodeB au Serving GW. Point d’ancrage pour le handover LTE et les réseaux 2G/3G. Il relaie les paquets entre les systèmes 2G/3G et le PDN-GW. PDN-GW. Lors d’une mobilité entre LTE et Les réseaux 2G/3G paquet, le SGSN du réseau 2G/3G s’interface avec le Serving GW pour le routage des paquets et

Projet Fin d’Étude

Page 22

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

relai des paquets. Le Serving GW route les paquets sortant au PDN GW approprier et relaie les paquets entrants entrants à l’eNodeB servant l’UE. Comptabilité par usager pour la taxation inter-opérateurs. Le Serving GW comptabilise le nombre d’octets envoyés et reçus permettant l’échange de tickets de  de  taxation inter-opérateurs pour les reversements. 

Entité PDN GW (Packet Data Network Gateway)

Les fonctions de l’entité PDN GW incluent : Interface vers les réseaux externes (Internet et intranet). Le PDN GW est l’entité qui qu i termine  t ermine le réseau mobile EPS et assure l’interface aux réseaux externes IPv4 ou IPv6. Allocation de l’adresse IP de l’UE. Le PDN GW assigne à l’UE son adresse IP dès l’attachement l’attachement de l’UE lorsque le réseau établit un défaut  bearer  bearer perm p ermanent anent à l’UE. Le PDN Le PDN GW peut allouer une adresse IPv4 ou IPv6. Interception légale. Le PDN GW est sur le chemin de signalisation pour l’établissement. l’établissement. La libération de bearer et sur le chemin du média (paquets de données échangés par L’UE). Il est donc un point stratégique pour l’interception légale des flux média et contrôle. Taxation des flux de service montants et descendants.

Projet Fin d’Étude

Page 23

Planification Réseau Radio de 4G/LTE



Entité HSS (Home Subscriber Server)

Avec la technologie LTE, le HLR est réutilisé et renommé Home Subscriber Server (HSS). Le HSS est un HLR évolué et contient l’information de souscription pour les réseaux GSM, GPRS, 3G, LTE et IMS.A la différence de la 2G et de la 3G où l’interface vers le HLR est supportée par le protocole MAP protocole MAP (protocole du monde SS7), l’interface S6 s’appuie sur le protocole DIAMETER  (Protocole du monde IP). Le HSS est une base de données qui est utilisée simultanément par les réseaux 2G, 3G, LTE/SAE. Il supporte donc les  protocoles  protocoles MAP MAP (2G, 3G) et DIA DIAM METER (LTE/SAE (LTE/SAE). ). 

Entité PCRF (Policy & Charging Rules Function)

L’entité PCRF réalise deux fonctions : Elle fournit au PDN-GW PDN-GW les règles de taxation lorsqu’un default bearer ou ou un dedicated  bearer  bearer est activé activé ou modifié modifié pour l’usager. ’usager. Ces règles règles de taxation permettent au PDN-GW de différencier les flux de données de service et de les taxer de façon appropriée. Par exemple, si l’usager fait transiter sur son default bearer des flux WAP et des flux de Streaming, il sera possible au PDN GW de distinguer ces deux flux et de taxer le flux WAP sur la base du volume alors que le flux de streaming sera taxé sur la  base de la la Durée. Durée. La figure 1.4 décrit les entités du réseau EPS et leurs interfaces.

Projet Fin d’Étude

Page 24

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

B. Caractéristi Caractéristique quess du réseau rés eau cœur SAE SAE (System Architecture Evolution) est le nom du projet, EPC (Evolved Packet Core) est le nom nom du réseau cœur évolué. EPC est un réseau cœur paquet tout IP. A la différence des réseaux 2G et 3G où l’on l’on distinguait les domaines de commutation de circuit (CS, Circuit Switched) et de commutation de paquet (PS, Packet Switched) dans le réseau cœur, le nouveau réseau ne possède q possède qu’un u’un domaine paquet appelé EPC. Tous les services devront être offerts sur IP y compris ceux qui étaient auparavant offerts par le domaine circuit tels que la voix, voix, la vis vis iop ophoni honie, e, le SMS, tous les les services services de d e téléphon téléphoniie, etc. EPC fonctionne en situation de roaming en mode « home routed » ou en mode « localbreakout ». Lorsqu’un Lorsqu’un client est dans un réseau visité, son trafic de données est : Soit routé à son réseau nominal qui le relaye ensuite à la destination (home routed) soit directement routé au réseau de destinataire sans le faire acheminer à son réseau nominal (local breakout). Le mode local breakout est particulièrement intéressant pour les applications temps réel telles que la voix qui ont des contraintes de délai fortes. EPC interagit avec les réseaux paquets 2G/3G et en cas de mobilité. Il est  possible  possible de faire acheminer acheminer le trafic de l’EPC vers l’accès LTE, 2G (Paquet) 2G (Paquet) et 3G (paquet) et ainsi garantir le handover entre ces technologies d’accès. EPC supporte les Default bearers et Dedicated bearers. Lorsque Lorsque l’usager se rattache au réseau EPC, ce dernier lui crée un défaut bearer qui représente une

Projet Fin d’Étude

Page 25

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

connectivité permanente permanente (maintenue tant que l’usager est rattaché au réseau) mais sans débit garanti. Lorsque l’usager souhaitera établir un appel qui requiert une certaine qualité de service telle que l’appel voix ou visiophonie, visiophonie, le réseau pourra établir pour la durée de l’appel un dedicated bearer qui supporte la qualité de service exigée par le flux de service et surtout qui dispose d’un débit garanti afin d’émuler le mode circuit. EPC supporte le filtrage de paquet (deep packet inspection par exemple  pour la détection détection de virus) et une taxation taxation évoluée évoluée (taxation (taxation basée sur les les fl f lux de service). service). En effet la LTE fournit des mécan mécaniismes de taxation taxation très sophi sop histiqués stiqués  permett  permettant ant de taxer le service s ervice accédé acc édé par p ar le clie c lient nt sur s ur la bas b asee du d u vol vo lume, de d e la session, de la durée, de l’événement, du contenu, etc. Les grandes fonctions assurées par l’EPS sont les: Fonctions de contrôle d’accès réseau: Elles permettent d’authentifier l’usager lorsque c lorsque cee dernier dernier s’attache s’ attache au réseau, réseau, met à jour sa sa tracking area, et demande des ressources pour ses communications. Elles permettent aussi de réaliser la taxation de l’usager en f onction onction de l’usage des ressources et en fonction des flux de service émis et reçus. Elles  permett  permettent ent enfin de sécuriser sécuriser les flux de signali signalisa sation tion et les les flux média média des usagers en les les encryptant entre l’UE et l’eNodeB. Fonctions de gestion de la mobilité: Elle permet à l’UE de s’attacher, de se détacher et de mettre à jour sa tracking area. Fonctions de gestion de session: Elles  permetten  permettentt d’éta d’ établi blirr des defaults defaults  bearers  bearers et des dedicated bearers afin que l’UE dispose de connectivités IP  pour ses comm communi unications. cations.

Projet Fin d’Étude

Page 26

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Fonctions de routage de paquet et de transfert: Elles permettent d’acheminer les paquets de l’UE au PDN GW ainsi que du PDN GW à l’UE. Fonctions de gestion de ressource radio: Elles permettent l’établissement et la libération libération de RAB (Radio Access Bearer) entre l’UE et le Serving GW à chaque fois que l’UE l’UE souhaite devenir actif pour communiquer. 4. Étude de l’interface radio En communications, le canal de transmission représente toutes les transformations subies par le signal s ignal entre l’émetteur et le récepteur, de par sa  propagation  propagation dans le milieu milieu de transmi transmiss ssiion, ains ains i q ue dans les équipements équipements d’émission et de réception. Le canal de transmission détermine la manière dont les données doivent être mises en forme à l’émetteur l’émetteur afin de se s e propag prop ager er dans de bonne b onness conditions conditions dans le milieu, ainsi que les traitements à mettre en œuvre au récepteur afin de les les détecter correctement. Le ccanal anal de transmission est donc d’une importance clé, car il détermine une grande partie de la conception d’un système de communication.

Projet Fin d’Étude

Page 27

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Figure 1-5: interfaces radio

 A. Mécanismes de propagation Dans le cas des communications radio mobiles, le signal est porté par une onde électromagnétique qui qui se propage dans l’air. La puissance reçue au récepteur récep teur dépend de plusieurs effets : Les pertes de propagation (path loss, en anglais) traduisent l’atténuation du signal en fonction de la la distance entre l’émetteur et le récepteur, et de l’environnement de propagation. Dans l’espace libre (c’est-à-dire (c’est-à-dire lorsque l’onde ne rencontre aucun objet), les pertes les pertes de propagation varient comme le carré de la distance entre émetteur et récepteur. Des atténuations supplémentaires viennent viennent s’ajouter du fait des obstacles dans le milieu, qui engendrent des réflexions, diffractions, diffusions et absorptions de l’onde. En particulier, la traversée traversée de murs donne lieu à des pertes additionnelles dites de pénétration. Pour un environnement donné, les  pertes  pertes de d e pr p ropagation opagation ne dépendent que de la di d istance d entre entre émetteur émetteur et récepteur, typi typ iquement sel se lon une lo i du type sui su ivant, où A et B sont so nt des constantes dépendant de l’environnement :

Projet Fin d’Étude

Page 28

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

P(d) = A + B.log10(d) (en dB) ;

L’effet de masque (ou shadowing) est une atténuation supplémentaire qui se produit lorsqu’un objet de grande taille (par exemple une tour) s’interpose entre l’émetteur et le récepteur. L’effet de masque varie donc en fonction des déplacements de l’UE, mais cette variation est lente si on on la r apporte apporte à la durée d’un intervalle de temps de transmission (qui dure une milliseconde en LTE). Les évanouissements rapides (fast fading) désignent des variations rapides de la puissance instantanée reçue, autour de la puissance moyenne. Ces variations proviennent du déplacement r elatif elatif de l’UE et des objets dans son environnement, comme nous le verrons plus loin. Les évanouissements profonds peuvent entraîner des pertes de puissance reçue de 35 dB en milieu Urbain. Néanmoins, ces variations peuvent aussi augmenter la puissance reçue de quelques décibels. Pour un trajet de  propagation  propagation di d it d istinguable stinguable (voir pl p lus loin), deu d euxx éva é vanouissem nouissemen ents ts sont so nt typiquement séparés d’une demi-longue demi-longueur ur d’onde (soit 7,5 cm pour une fréquence porteuse de 2 GHz), d’où leur qualificatif de rapides. Ainsi, la puissance reçue peut varier de plusieurs décibels sur quelques millisecondes si la vitesse de l’UE est suffisante. Contrairement aux évanouissements rapides, les pertes de propagation et l’effet de masque affectent la puissance moyenne du signal et sont relativement invariants sur une distance ou durée faible. La figure 1.6 1.6 résume l’effet l’effet de d e ces différe différents nts mécani mécanismes smes sur la la puissance puiss ance de signal reçue.

Projet Fin d’Étude

Page 29

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Figure 1-6: effet de l’environnement sur l’affaiblissement de puissance de signal reçue

Projet Fin d’Étude

Page 30

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

B. Interférence, qualité de canal et débit   Nous av avons ons vu jusqu’ici les mécanismes écanismes de propagation propagation affectan affectantt la pui la puiss ssan ance ce de signal utile reçu ainsi que son éventuelle distorsion. Au sens le plus général, le canal intègre également les perturbations perturbations externes externes affectant la transmission :

L’interférence et le bruit thermique : Le bruit thermique est provoqué par les équipements électroniques du récepteur, récepteur, tandis que l’interférence est créée par d’autres transmissions radio que celle attendue par le récepteur.

La qualité du signal reçu :  aussi appelée la qualité du canal, est caractérisée  par le rapport signal signal sur interférence nterférence et bruit (Signal (Signal to Interférence Interférence an andd Noise Noise Ratio, SINR), défini comme suit :

SINR=PUISSANCE

DU

SIGNAL

UTILE

/

PUISSANCE

DE

L’INTERFERANCE +PUISSANCE DE BRUIT

C. Les modes de duplexage Le duplexage définit la manière dont sont séparées les transmissions sur la voie descendant et sur la voie montante. La voie descendante, aussi appelée DownLink(DL), correspond à la transmission de de la station de base vers l’UE. La voie montante, aussi appelée UpLink (UL), correspond à la transmission de l’UE vers la station de base. Il existe existe deux principaux modes de duplexage, tous deux gérés par l’interface radio du LTE :

Projet Fin d’Étude

Page 31

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Le duplexage en fréquence ou Frequency Division Duplex(FDD) ; Le duplexage en temps ou Time Division Duplex(TDD). En mode FDD, les voies montante et descendante opèrent sur deux fréquences  porteuses séparée séparéess par p ar une une bande bande de garde. En En mode mode TD T DD, les les voies voies montante montante et descendante utilisent la même f réquence réquence porteuse, le partage s’effectuant dans le domai do maine ne temporel tempo rel,, comme c omme illustré illustré sur s ur la figure suivante. s uivante. Certains intervalles de temps de transmission sont réservés à la voie montante, tandis que les autres sont réservés à la voie descendante. Un temps de garde est nécessaire aux changements de direction de transmission, notamment pour laisser aux équipements le temps de basculer basculer d’émission à réception. En LTE, l’intervalle de temps élémentaire pouvant être dédié à l’un des sens de transmission est appelé la sous-trame.

Projet Fin d’Étude

Page 32

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Figure 1-7: Répartition des voies montante et descendante en temps et fréquence pour les Modes de duplexage TDD et FDD

D. L’architecture de l’interface radio (Plan usager et plan de contrôle) Ces deux plans sont matérialisés par des piles protocolaires qui partagent un tronc commun (la Partie inférieure) et qui se distinguent notamment dans les interactions avec les couches supérieures : alors que la signalisation NAS est véhiculée par le plan de contrôle de l’interface radio, son plan usager permet de transporter transpo rter sur celle-ci les les paquets p aquets délivrés délivrés ou à destination destination de la co couche uche IP. IP. Ces deux piles piles protocolai p rotocolaires res sont s ont représentées représentées sur s ur la la figure suivante.

Projet Fin d’Étude

Page 33

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

protocolaires des de s plans usager et de contrô contrôle le sur l’interface Figure 1-8 : Piles protocolaires radio

En LTE comme en GSM et UMTS, les protocoles du plan usager de l’interface l’interface radio correspondent aux deux premières couches du modèle OSI. La structure de l’interface radio du système LTE Possède de nombreuses similitudes avec celle définie pour l’UMTS, La principale différence réside dans le rôle de la couche PDCP (Packet Data Convergence Protocol). En UMTS, son unique rôle est de réaliser une compression d’en-tête d’en-tête des paquets IP. Ce Protocole n’est pratiquement pas utilisé sur les réseaux UMTS actuels. actuels. En LTE en revanche, le protocole PDCP est utilisé systématiquement, car il est impliqué impliq ué dans la sécurité de l’Access Stratum (chiffrement et intégrité). On notera cependant que toutes ces couches, si elles portent le même nom en UMTS et en LTE, sont néanmoins très différentes dans ces deux systèmes. Les données traitées par p ar PDCP, RLC, MAC MAC et PHY P HY app apparti artiennent ennent : Au plan de contrôle lorsqu’il s’agit de données de signalisation communiquées par la couche RRC.

Projet Fin d’Étude

Page 34

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Au plan usager lorsqu’il s’agit d’autres données (transmises par la couche IP). E. Traitements d’émission et réception Les figures suivantes représentent schématiquement la relation entre les grandes fonctions de la couche physique ainsi que leur relation avec la couche MAC.

Figure 1-9: Les grandes fonctions de la couche physique

5. Techniques d'accès multiples

OFDMA

Le système de transmission en liaison descendante pour le mode E-UTRA FDD et TDD est basée basée sur l’OFDM classique.

Projet Fin d’Étude

Page 35

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Figure 1-10: Système numérique de transmission multi-porteuse OFDM application

Dans Da ns un système OFDM, le le spectre spec tre dispo disponi nible ble est divisé en multipl multip les porteuse po rteuses, s, dites sous-porteuses. Chacun de ces sous-porteuses est modulée de manière indépendante par un faibl faib le débit de données. OFDM est utilisé utiliséee aussi aus si bien en WiFi, WiMAX et les technologies de diffusion comme DVB. OFDM présente  plusieur  plusieurss avantages, avantages, notamment notamment sa robustesse contre les les trajets trajets multiples multiples et son s on architecture de récepteur efficace. Cette figure représente un s ignal de bande de 5MH 5MHzz les symbol symbo les de do donné nnées es sont modulés indépendamment et transmis sur un nombre élevés de sous  porte  po rteuses uses orthogonal orthogonales espacées. espacées. Les types de modulati odulations ons utilisé utilisées es dans l’ETURA sont : sont : QPSK, 16QAM, et 64QAM.

Projet Fin d’Étude

Page 36

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Re prése sen ntation d’un signal s ignal OFDM Figure 1-11 : Repré

La Transmissi Transmiss ion OFDM peut s ignifi gnif ier que plusieurs

s ous-porteuses ous -porteuses sont so nt

transmises sur la même liaison radio à un récepteur unique. L'OFDM divise une  bande de fréquen fréquence ce en plusie plusieurs urs sousso us-canau canauxx espacés par des zones libres libres de tailles fixes. fixes. Par la la suite, suite, un algorithme, algorithm e, la la Transfo Transformé rméee de Fourier Fourier Rapi Rap ide Inverse Inverse (Inverse (Inv erse Fast Fas t Fouri Fo urier er Transform, Tra nsform, IFFT (voir (voir figure figu re 1.12)) , véh véhiicu culle le le signal par le biais des différents sous-canaux. C'est également cet algorithme qui s’occupe de la r ecomposition ecomposition du message chez le récepteur. Le but est alors d'exploiter au maximum la plage de fréquence allouée tout en minimisant l'impact du bruit grâce aux espaces libres séparant chaque canal. Cette modulation apparaît alors comme une solution pour les canaux qui présentent des échos importants (canaux multi trajets). Un canal Multi trajet présente, en effet, une répo réponse nse fréquentielle fréquentielle qui qu i n'est pas plate plate (cas (cas idéal), m ais comp co mportant ortant des creux et des bosses, dus aux échos et réflexions entre l'émetteur et le récepteur. Un grand débit impose une grande bande passante et si cette bande  passante couvre couvre un unee partie du spectre comporta comportant nt des creux (dus (dus au auxx trajet trajetss multip multiplles), il y a perte totale de l'information po pour ur la la fréquence fréquence corresp corr espondante ondante.. Le canal est alors dit « sélectif » en fréquence.

Projet Fin d’Étude

Page 37

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Pour remédier à ce désagrément, l'idée est de répartir l’inform l’informati ation on sur un grand nombre de porteuses, créant ainsi des sous-canaux très étroits pour lesquels la réponse fréquentielle du canal peut-être considérée comme constante. Ainsi,  pour ces sou so us cana c anaux, ux, le canal est non sélectif en fréquence, et s'il s' il y a un creux, il n'affectera que certaines fréquences. L'idée L'idée est d’utiliser la diversité a pporté  ppo rtéee  pour lutter lutter contre la sél sé lectivité ectivité fréquentiell fréquentie llee et temporelle du canal cana l. En di d iffusant l' information sur un nombre impo important rtant de po porteuses, rteuses, on s'affranchi s'affranchitt alors de la sélectivité du canal.

Figure 1-12: Transformée de Fourier Rapide Inverse Inverse

6. Techniques d'antennes multiples mul tiples Pour accroître la couverture et la capacité de la couche physique la technologie LTE a recourue au concept de techniques multi-antennes. multi-antennes. En effet l’a j l’a jout out de  plus  plus d'antennes d'antennes dans un système radio do donn nnee la po possi ssibili bilité té d'améliorer d'améliorer les  performan  performances ces car le rayonnement rayonnement des signaux signaux au aura ra différen différents ts chemins chemins d'accès  physiques.  physiques.

Projet Fin d’Étude

Page 38

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Les technologies MIMO utilisent des réseaux d'antennes à l'émission et/ou à la réception afin d'améliorer la qualité du SNR et / ou le débit de transmission. Cela permet ensuite de pouvoir diminuer le niveau d'émission des signaux radio afin de réduire la pollution électromagnétique environnante, mais aussi de  prolonger  prolonger la durée des batter batter ies dans le cas d'un d'un téléphone téléphone.. La diversité spatiale consiste à émettre ou à recevoir l’information par plusieurs antennes, séparées dans l’espace d’au moins la distance de cohérence. Cette distance correspond à la séparation minimale des antennes, garantissant un évanouissement indépendant, et dépend donc de l’angle de départ et/ou d’arrivée des multi-trajets. multi-trajets. Elle peut varier très largement selon le type et l’emplacement de l’antenne considérée. Des mesures empiriques ont montré une forte corrélation entre la hauteur de l’antenne d’une station de base et la distance de cohérence. Des grandes antennes imposent ainsi une grande distance de cohérence. Du côté mobile, la distance de cohérence reste raisonnable.

Conclusion Ce chapitre chapitre a été déd dédiié pour l’étude l’étude théori théor ique du réseau réseau LTE l’hi ’h istoi sto ire du LTE, la description de son architecture, et le principe de fonctionnement de ses différents équipements.

Projet Fin d’Étude

Page 39

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Chapitre3 : Dimensionnement du réseau LTE Introduction Le dimensionnement est la phase initiale de la planification du réseau. Il fournit la première estimation du nombre d'éléments du réseau ainsi que la capacité de ces éléments. éléments. Le but de dimens dimensiionn onnem ement ent est d’estimer le nombre requis de stations de base radio nécessaires pour soutenir un trafic spécifié dans une zone  bien  bien définie. définie.

I.

Dimensionnement

1. Dimensionnement d’un réseau radio Le dimensionnement d'un réseau radio peut être défini comme un processus par lequel des configurations possibles et des quantités d'équipement de réseau sont estimées. Ces estimations sont faites sur la base des exigences de l'opérateur du réseau et elles portent essentiellement sur : 

La couverture : o

zone à couvrir : elle doit être assez précise (population et si possible aire de couverture),

o

types d'information concernant la zone : il s’agit ici de l’activité économique qui s’y mène, mène,

Projet Fin d’Étude

Page 40

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

o

conditions de propagation : elle est une conséquence du type d’information de la de la zone.



La capacité : o



spectre disponible

o

 prévis  prévis ion de croiss croissance ance des abonnés abonnés

o

 profil  profil des abonné abo nnéss

La qualité de service : o

 probabili  probabilité té de couvertur couverturee

o

 probabili  probabilité té de bl b loc ocag agee

o

débit utile par utilisateur

Figure 2-1-1: Processus de dimensionnement

Projet Fin d’Étude

Page 41

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

2. Dimensionnement du réseau sans fil cellulaire Le dimensi dimens ionnement fournit fournit la première première évaluation rapide rapide de co confi nfiguration guration du réseau sans fil probables. Le dimensionnement est une partie du processus de planification de l'ensemble, qui comprend également, la planification détaillée et l'optimisation du réseau cellulaire. Dans l'ensemble, la planification est un processus itératif couvrant la conception, la synthèse et la réalisation. Le but de cet exercice est de fournir une méthode pour concevoir le réseau cellulaire sans fil de sorte qu'il satisfait aux exigences énoncées et formulées par les clients. Ce processus peut être modifié  pour s'a s' adapter au auxx besoins besoins de n'importe n'importe quel réseau cell ce llulaire ulaire sans fil. fil. Il s'ag s' agiit d'un processus très important dans le déploiement du réseau.

Planning Pl anning détaillé : Dimensionnement Exigence et Exigence et stratégie strat égie de renforcement de la cou couve verrture et de la qualité.

La planification de paramètre     

La planification de la couverture Exigence de capacité La planification de paramètres Le choix du site Et l'acquisition

Analysee de la Analys performance en termes d'efficacité de la qualité

Figure2.2: Processus de planification générale du réseau cellulaire sans fil

Projet Fin d’Étude

Page 42

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

La figure 2.2 montre la po position sition de dimens dimensiionnement dans l'ensemble l'ensemble du  processus.  processus. Le dimensionnement donne une estimation qui est ensuite utilisé pour la  planification  planification détaillée détaillée du réseau. réseau. Une fois que le réseau réseau est enti e ntièremen èrementt pl p lan aniifié, fié, les les paramètres du réseau sont optimisés pour maximiser maximiser l'efficacité l'efficac ité du système. Le dimensionnement est basé sur un ensemble de paramètres d'entrée et les résultats résultats fournis sont pertinents pertinents po pour ur cet ensembl ensemblee de paramètres seulement. seulement. Ils incluent l’aire à l’étudier, le l’étudier, le trafic et QoS requise. Le dimensi dimens ionnement fournit fournit l'évaluation l'évaluation des besoins besoins pour l'infrastructure du réseau. Cela se fait à l'aide de l'outil de dimensionnement pour l'accès et le réseau. Le dimensionnement utilise des modèles relativement simples pour la modélisation modélisation des con co nditions ditions réelles par rapport rappo rt à la planification planification détaillée, détaillée, des modèles plus simples et des méthodes de réduire le temps nécessaire pour dimensionnement. D'autre part, l'outil de dimensionnement doit être suffisamment précis pour fournir des résultats avec un niveau de précision acce acc eptabl ptab le, lorsqu lorsq u'il est chargé avec le profil pro fil de trafic trafic prévu et la la

base bas e

d'abonnés. Le dimensi dimens ionnement du réseau cellulaire cel lulaire est d irectem rec tement ent lié lié à la qua quali lité té et et l'efficacité du réseau, et peut affecter profondément son développement. Le d imensionnement ensionnement du réseau cellulaire sans fil suit ces étapes de bases suivantes:

Projet Fin d’Étude

Page 43

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Données / Analyse du trafic Estimation de la couverture Capacité d'évaluation dimensionnement des transports Un ensemble approprié d'entrées est essentiel pour le dimensionnement des réseaux cellulaires. Le dimensionnement nécessite certains éléments de données fondamentales. Ces paramètres paramètres incluent

la

popula po pulation tion des abo abonnés, nnés, la

répartition du trafic, trafic, l’air l’air géographique géographique à co couvrir uvrir,, la la

bande de fréquence

attribuée, la co couver uverture ture et la la capacité. Les Les modèl mod èles es de propagation propagation do doiivent être sélectionnés et modifiés en fonction de la zone et bande de fréquence. Cela est nécessai nécess aire re pour po ur l’es l’esti timation mation de d e la couverture. couverture. Les Paramètres de système spécifiques comme, la puissance d'émission des antennes, leurs gains, estimation de pertes de système, le type de système d'antenne utilisé, etc, doivent être connus avant le début de dimensionnement du réseau cellulaire cellulaire sans fil. fil. Chaque réseau sans fil possède son propre jeu de paramètres. L'analyse du trafic donne do nne une estimation du trafic trafic à trans transpo porter rter par le le système. système. Les différents différents types de trafic trafic qui sera transmis par le réseau sont so nt modélisés. Le Le trafi traf ic peut inclure les appels vocaux, VOIP. L’Estimation de la couverture est utilisée pour déterminer la zone de couverture de chaque station de base. L’estimat L’estimatiion de co couver uverture ture cal ca lcu culle la zone où la stati stat ion de base bas e peut  peut  être entendue par les utilisateurs (les récepteurs). Il donne la superficie maximale qui  peut être couverte couverte par une station de base. La co couv uverture erture co com mprend la  planificati  planification on de bi b ilan de liaison liaison radio radio et analyse analyse de la couvertu couverture. re.

Projet Fin d’Étude

Page 44

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

RLB calcule la puissance reçu par l'utilisateur (récepteur) en cas de transmission de puissance spécifique (à partir de l'émetteur ou de station de base). RLB se compose de tous les gains et les pertes liées à la voie de signal entre l'émetteur et le récepteur. L’antenne d’émissi d’émission rayonne dans la la d irecti rect ion d'ali d' alimentat mentatiion de l'antenne de réception. La La quantité d'éner d' énergie gie reçue par l’antenne de réception réception dépend de la la directivité de l'antenne d'émission et l'affaiblissement sur le trajet rencontré en raison de l'environnement de propagation.

a. Dimensionnement d'accès au réseau LTE L'objectif du dimensionnement du réseau d'accès LTE est d'estimer la densité de sites requ requiis et les confi co nfigurations gurations du site po pour ur la zone d'intérêt. d' intérêt. Les premières premières activités d'accès au réseau LTE de plani plan ificati ficat ion comprennent le bilan de liaiso liaisonn radio, l'analyse de couverture, la capacité de la cellule d'estimation, l’estimation de la la quantité quantité d’eN d’ eNod odee B, B, les les passerelles passerelles d'accès d' accès (MME (MME / EPU), et enfin la configuration matérielle de l’équipement. Cette section section se concentre sur dimens dimensiionnement LTE.

b. Entrées de dimensionnement dimensionnement LTE L'un des ob objjectifs fondamentaux de ce travail est de distinguer clairement

les

entrées et les sorties du dimensionnement LTE. Cette section traite de toutes les entrées de dimensionnement dimensionnement LTE utili ut ilisés sés dans le le développeme développ ement nt de méthodes et de modèl mod èles es de d e dime dimens nsiionnement LTE.

Projet Fin d’Étude

Page 45

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Les entrées entrées de dimens dimensiion LTE peut être divisé divisé en trois catégori catégor ies: les entrées entrées de de la qualité, de la la couverture et les capacités. capacités. La qualité qualité des entrés entrés comprenn comp rennent ent le le débiit cellulaire moyen et déb et la probab pro babili ilité té de bloc blocage. age. Ces paramètres donnent des exigenc exigences es de niveau niveau qua quali lité té offert aux utili ut ilisateurs sateurs.. Ces entrées entrées se traduisent traduisent directement par des paramètres QoS. QoS . Les critères critères de performance de cellule ce llule sont so nt utilisés utilisés dans l’outil de dimensionnement pour déterminer son rayon, et donnc le nombre do nomb re de sites. Puis il faut détermi déterm iner le bo bord rd de la cellul cellu le, avec un débiit Maximal déb Maximal au bo bord rd du cellule, cellule, et max maxiimum de couverture. couverture. Avec un rayon de cellule prédéfini, les paramètres peuvent être modifiés pour fixer le débit de do donnée nnéess atteint atteint pour po ur cette taille taille de cellule. cellule. Cette option donne la possibilité d'optimiser la puissance émise et la détermination d'un débit de données approprié correspondant à cette puissance. Les entrées de d imensionnement LTE po pour ur la planifi planif icati cat ion de co couver uverture ture sont so nt similaires similaires aux entrées entrées correspondantes co rrespondantes pour les les réseaux réseaux UMTS UMTS 3G. La La liaison liaiso n radio budget (RLB) (RLB) a une une importance centrale à la couverture couverture et la planification planific ation du LTE. Les entrées entrées du RLB comprennent la puissance d’émission, les antennes d’ém d’ émiissi ss ions et de réceptions, réceptions, les nombres d’antennes d’antennes utilisées, utilisées, les systèm sys tèmes es conventionnels de perte et de gain, les modèles de propagations et le chargement des

cellules. LTE peut fonctionner dans les les bandes de fréquences

conven co nventi tionne onnell lles es de d e 900 et 1800 MHz MHz ai a insi ns i que la bande b ande étendue de 2600 MHz. MHz. Les modèles pour toute la fréquence à trois bandes possibles sont incorporées dans le présent travail. En outre, les types de canaux (piétons, véhicules) et d'i d' information nformation géo géographique graphique sont so nt dimens dimensiionnement de

nécessai nécess aire re po pour ur démarrer démarrer l'exerc l'exerciice de

couver co uverture. ture. Les informations géographiques d’entrés

comprennent les informations de type urbain, rurale, etc.

Projet Fin d’Étude

Page 46

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

En outre, la probabilité de couverture requis joue un rôle essentiel dans détermination de rayon de cellule, Même un changement mineur dans une  probabilité  probabilité de co couv uverture erture entraîne une u ne grande vari var iation ation de rayon rayon de cellule. cellule. Le spectre disponible et largeur de bande utilisée par le système LTE sont également très importants pour la planification des capacités LTE.

c. Sorties de dimensionnement LTE Les sorti so rties es de la phase de dimensionn dimensionnement ement sont so nt utilisées pour po ur estimer estimer la faisabilité et et le co coût ût du réseau. Ces Ces sorties sorties sont en outre utilisés utilisés dans la  planification  planification détaillée détaillée du réseau réseau et peuv peuvent ent être être utilisé po pour ur les les future futuress travau travauxx sur la planification LTE du réseau central. La taille des cellules est le principal résultat de l'exercice de dimensionnement LTE. Deux valeurs de rayons de cellules sont obtenues, celui de l'évaluation de la couverture et la deuxième évaluation de la capacité. Le plus petit des deux nombre est considéré comme le résultat final pour déterminer le nombre de sites. En supposant une forme de la cellule hexagonale, nombre de sites peut être calculée en utilisant la géométrie simple.

3. Processus de dimensionnement LTE Le Processus de dimensionnement LTE commence avec les calculs RLB, utilisé pour déterminer la perte maximum de voie. Le résultat de cette étape dépend des modèles de propagation utilisés. La taille des cellules estimée, obtenu ob tenuee dans cette étape, étape, condui cond uitt à la la taille maximale maximale autorisée aux cell ce llules ules..

Projet Fin d’Étude

Page 47

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Ce paramètre est utilisé pour calculer le nombre de cellules dans la zone d'i d' intérêt. ntérêt. Ainsi, une esti est imation approxi appro xima mative tive du nombre requ requiis des eN eNBs Bs est est obtenue. Le calcul de capacités à suivre pour l’estimation de couverture. L’Évaluation L’Évaluation de la capacité des eNB vient ensuite, qui complète le processus de dimens dimensiionnement. Dan Danss ce projet projet l’accent est sur le RLB, l’estim l’estimation ation de nombres nombres d’enode d ’enode B. B. Le Processus de dimensionnement LTE comprend les étapes suivantes :

Étape 1: données et d'analyse du trafic Il s'agit s' agit de la la première étape de dime dimens nsiionnement LTE, c’est la collecte collecte des informations des entrées pour être utilisés dans le processus de dimensionnement, les donnés sur les exploitants et leurs exigences sont analysés afin de déterminer la meilleure configuration du système.

Étape 2: Analyse du trafic La demande de trafic est analysée pour obtenir la configuration réseau optimale avec un minimum de provisions. La surcharge due aux couches supérieures est  prise  prise en com co mpte lors du calcul calcul de débit, débit, le pi p ic de trafic trafic est considéré considéré co com mme des valeurs moyennes et la demande des différents services est prise en considération.

Étape 3: Planification de couverture L'analyse L'analyse de couver co uverture ture reste l’étape fondamenta fondamentallement la pl p lus critique dans la conception de réseau LTE comme avec les systèmes 3G. RLB est au cœur de la  planification  planification de la couver c ouvertur ture, e, ce qui permet permet de tester le modèle modèle perte de trajet trajet et les taux exigés de données de pointe par rapport aux niveaux de couverture Projet Fin d’Étude

Page 48

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

cible. Le résultat est la plage de cellules efficace pour travailler sur le nombre de place place limitée dans la la co couve uverture. rture. Cel Ce la nécess néc essiite la la sélection sé lection des modèl mod èles es de  propagation  propagation appropriée appropriée pour calculer calculer la la perte de trajet. Avec Avec la connaiss connaissan ance ce de la taille des cellules et les estimations de la zone à couvrir, on peut trouver une estimation total tota le du nombre de sites sites.. Cette Cette estimation estimation est basée bas ée sur les exigences de couverture et doit être vérifiée pour les besoins de capacité.

Étape 4: Planification de la capacité Danss le réseau LTE, le principal indicateur de la capacité Dan cap acité est SINR de distribution dans la cellule. La distribution SINR peut être directement mappée dans la capacité du système (débit de données).La capacité de la cellule LTE est influencée par plusieurs facteurs, par exemple, le planificateur de paquets mise en œuvre, la configuration des antennes et les niveaux d’inter férence. férence. Cette étape n’est pas n’est pas l’objectif de ce projet.

Étape 5: Dimensionnement des transports Le dimensionnement de transport traite le dimensionnement des interfaces entre les di d ifférents éléments éléments du réseau. En LTE, LTE, S1 S 1 entre entre (eNB (eNB et AGW) et X2 X2 entre (deux eNBs) sont les deux interfaces pour être dimensionné. Ces interfaces sont encore en cours de normalisation, cette évaluation initiale constitue la base de la phase de planification détaillée.

Projet Fin d’Étude

Page 49

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

II.

Planification de Couverture et bilan de liaison (RLB)

La Planification de couverture est la première étape dans le processus de dimens dimensiionnement. Elle do donne nne une estimation estimation des ressources nécessaire nécessairess po pour ur fournir des services dans la zone de déploiement avec les paramètres du système donné, par conséquent, elle donne une évaluation des ressources nécessaires  pour couv couvrir rir la la zone considérée considérée,, de telle telle sorte que les les émetteurs émetteurs et les les récepteurs récepteurs  peuvent  peuvent s'écout s' écouter. er. La planificati planification on de co couv uvert erture ure se compose d'év d'évalu aluati ation on de DL et UL bud budgets gets liaiso liaisonn radio. La perte de trajet maximal maximal est est calculée sur la  base du niveau niveau de SINR requise requise au niveau niveau du d u récepteur, récepteur, en tenant compte co mpte de la mesure de l'interférence provoquée par le trafic. Le minimum des pertes de trajet trajet dans UL et DL est conve co nverti rti en rayon de la la cellule, à l'aide d'un d' un modèle de propagation pro pagation approprié appro prié dans la

zone de

déplloiement. dép oiement. Le Bilan de liaiso liaisonn radio radio est la composante la la plus impo importante rtante de la planification de la couverture.

1. Bilan de liais liaison on (Radio Link Link Budget) Budget) Un équilibrage de puissance est nécessaire pour les liaisons montantes et descendantes, pour cela un ajustement des paramètres des liaisons est nécessaire  pour les les équilibrer. équilibrer. Une Une liaison équilibrée équilibrée si s ignifie un fonct fonctiionnement onnement symétriqu symétriquee du système en tout point de la couverture. Le Bilan de liaison radio (RLB) est calculé afin d'estimer la perte de trajet autorisé. La La puissance de transmissions, les gains d’antennes, les systèmes de  pertes,  pertes, gain gain de diversité diversité,, marges d'évanoui d'évanouiss ssem ement ent,, sont s ont prises prises en compte compte dans Projet Fin d’Étude

Page 50

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

un RLB. RLB donne la perte de trajet maximum autorisé, à partir de laquelle la taille des cellules est calculée en utilisant une modèle de propagation approprié. 

Pour le LTE, l'équation RLB de base peut être écrite comme suit (en dB):

Pathloss(db)=Tx(power)+Tx(gains)-Tx(Loss)-RequiredSINIR+Rx(Gains)Rx(loss)-Rx(Noise)

Avec: trajet totale rencontré renco ntré par le le signal signa l proven pro venant ant de l'é l'éme metteur tteur Pathloss = perte de trajet au récepteur(w). puissance ance transmise transmise par l'antenne l'antenne de l'émetteur l'émetteur.. TxPower = la puiss

TxGain = gain d'antenne de l'émetteur. Txloss

= la perte de l'émetteur.

requiredSINIR  = mininum mininum de SINIR requis requis . gain d'ante d' antenne nne de réception. Rxgain = gain

Rxloss

= la perte du récepteur.

bruit du récepteur. récepteur. RxNoisy = bruit

Projet Fin d’Étude

Page 51

Planification Réseau Radio de 4G/LTE



Formule Formu le gé gén nérale

Souvent, lorsqu’on veut planifier une liaison radio, pour toute application sans fil, la première question qui peut se poser est: Quelle est la distance maximale que peut séparer l’émetteur et le récepteur  ?  ? Le premier premier pas à faire faire po pour ur répondre à cette question est de déterminer déterminer l’affaiblissement l’affaib lissement de parcours maximal (ou Maximum Allowable PathLoss MAPL), en passant par établir un bilan de liaison radio (RLB). La seule sortie de RLB est l’affaiblissement de parcours maximal, ce dernier est utilisé conjointement avec un modèle de propagation pour enfin déduire la distance maximale pouvant séparer l’émetteur et le récepteur. Pour un réseau cellulaire, la liaison sur l’interface radio est bidirectionnelle, car on a un sens montant montant et un sens descendant, d’où il semble nécessaire d’établir un double double  bilan  bilan de liaison liaison pour UL UL et DL. DL. 

Bilan de liaison montant : Valeur

Formule

Transmetteur-UE Max Tx power (dBm)

23

A

Tx antenna gain (dBi)

0

B

Body loss (dB)

0

C

EIRP (dBm)

23

D=A+B-C

Receiver E nodeB Node B noise figur figuree (d (dB) B)

2

E

Thermal noise (dB)

-118.4

F

Receiver noise (dBm)

-116.4

G=F+E

SINR (d (dB) B)

Projet Fin d’Étude

-7

H

Page 52

Planification Réseau Radio de 4G/LTE Recceiver Sensitivity Re Sensitivity

-123.4

I=G+H

Inte In terrferanc ferancee Margin(d Margin(dB) B)

1

J

Cablee Loss(dB) Cabl

0

K

Rx antenna ant enna gain(dBi)

18

L

Fast Fade Fade Margin(d Margin(dB) B)

0

M

Soft Handover Gain(dB)

0

N

Maximum Path Loss(dB)

163.4

O=D-J+L-K+N-I

Tableau 1: Bilan de liaison montant



Bilan de liaison descendant

Valeur

Formule

46

A

Tx antenna gain (dBi)

18

B

Cable loss (dB)

2

C

62

D=A+B-C

UE noise figure (dB)

7

E

Thermal noise (dB)

-104.5

F

Receiver noise fl oor(dBm)

-97.5

G=F+E

SINR (dB)

-9

H

Recceiver Sensitivity Re Sensitivity

-106.5

I=G+H

Inte In terrferanc ferancee Margin(d Margin(dB) B)

4

J

Control Contr ol chann c hannel el overhead(d overhead(dB) B)

20

K

Rx antenna ant enna gain(dBi)

0

L

Body loss loss(d (dB) B)

0

M

Maximum Path Loss(dB)

163.4

O=D-J+L-K+M-I

Transmetteur-UE Tx power (dBm)

EIRP (dBm)

Recceiver EnodeB Re EnodeB

Tableau 2: Bilan de liaison descendant

Projet Fin d’Étude

Page 53

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

1.1

Puissance transmise

La pui p uiss ssance ance du signal signal émise émise est appelé « puissance isotrope so trope rayonnée rayonnée » équivalente PIRE elle dépend de la chaine appareil-câble-antenne : l’appareil l’appareil émetteur émet le signal avec une certaines puissance noté PE, le câble reliant l’appareil à l’antenne en perdant perdant une partie noté L et l’antenne fournit  fournit  aussi une  puiss  puissance ance supp suppllémentair émentairee noté Ge. On exprime exprime ces c es puissances en dB, la PIRE s’obtient s’obtient par simple addition :

PIRE(EIRP) : PE-L+Ge

Dans les systèmes radiocommunications, le PIRE est la qualité de puissance qui devrait être émise par une antenne isotrope pour produire la densité de puissance maximale observée dans la direction du gain maximum d’antenne. Pour Po ur le le décibel c’est c’es t une une unité unité exprimant un rapport, rappo rt, autrement autrement d it un gain gain pour po ur la pui pu issance ss ance est calculé comm co mmee suivant :

dB =20log10 (P1/P2) (P1 /P2)

Pour Po ur l’appareil ’ap pareil émetteur, émetteur, il s’agi s’ agitt de déci déc ibel par milliwatt (dbm)  (dbm)  : dans la formule précédente, P2=1Mw et P est la puissance d’émission doit être aussi transformé transfo rmé en MW de l’ap l’appareil. pareil. Pour l’antenne il s’agit de décibel par rapport à un isotrope (dbi). Le (dbi). Le dbi est donc le gain de l’antenne par rapport a un isotrope qui émet la même quantité d’énergie.

Projet Fin d’Étude

Page 54

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Les pertes de câbles sont exprimées en décibel par mètre (db/m), donc les pertes totales dues aux câbles sont calculé comme ainsi :

Pertes câbles =longueur câble*perte par mètre

1.2

Sensibilité de réception

Pour que le signal reçu soit intelligible par le récepteur, il faut que celui ci ait une sensibilité suffisante. Là Là encore c’est l’ensemble appareil-câble-antenne appareil-câble-antenne qu’il faut prendre en en compte. La sensibilité effective Rx est une addition de la sensibilité de l’appareil Sx (une autre caractéri caractér isti st ique avec avec la pu puiissance) ss ance) et du gain de l’antenne l’antenne Gs, auxquelles auxquelles on retranche les pertes des câbles L le gain de l’antenne et les pertes de câ bles  bles sont ceux utilisés dans le calcul de puissances précédentes. La puissance effective du signal signal reçue doit être supérieure à la sensibilité de l’ensemble. l’ensemble. Donc l’élément de base qui doit être calculé pour le bilan de liaison du coté du récepteur est la puissance ou la sensibilité minimum reçue de récepteur. La sensibilité du récepteur est définie comme la quantité de puissance en (dbm) qu’un qu’ un détecteur doit doit recevoir pour réaliser réaliser une performance performance spécifi sp écifique que en bande de base , comme un taux d’erreurs sur les les bits spécifié ou un ratio du signal sur  bruit  bruit .

Rx = bruit du récepteur +SINIR

Projet Fin d’Étude

Page 55

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

1.3

SINR requis

SINR requis est le principal indicateur de performance pour le LTE. Le Bord de la cellule est défini défini selon le SNR requi requiss pour po ur un un débit cellulaire do donné. nné. Par connséquen co séq uent,t, la co connai nnaiss ssance ance exacte exacte de SINR requ requiis est au cœ cœur ur de la RLB et et le  processus de dimen dimenss ionnement onnement.. SINR requis requis dépend des des facteurs suivants suivants : schém sc hémaa de modulation modulation et de codage codage (MCS) (MCS) modèl mod èlee de canal de propagation prop agation Plus le le MCS utilisé utilisé est grand, pl p lus le SINR nécessai nécess aires res grand et vice vice-versa. -versa.

1.4

 Affaiblissement  Affa iblissement maxi maximum mum tolérable tolérable

La différence différence entre la puissance de l’émetteur et la sensibilité de récepteur donne l’affaiblissement maximum qu’on peut tolér er, er, il est calculé de la manière suivante :

PL = EIRP-IM+RXg-K+SHG-RX Où : PL = path loss (affaiblissement) EIRP = puissance de signal signal IM = marge marge d’interférence d ’interférence RXg = gain gain d’ante d’ antenne nne de d e récepti récep tion on K = perte de câble SHG = gain de soft handover Projet Fin d’Étude

Page 56

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

RX = sensibilité de réception

2. Dimensionnement des interfaces du réseau LTE Dans les réseaux mobiles LTE (de quatrième génération), génération), l’espace est  partitionné  partitionné en p lusieurs usieurs parties parties appelées appelées cellules, cellules, chacune chacune d’en d’ entre tre elles elles étant étant reliée à une station de base. Chaque cellule reçoit le trafic depuis le réseau cœur via un lien app appel eléé « S1 » voire figure 14. En cas de passage d’un utilisateur d’une cellule à une autre (handover), les données continuant d’arriver sont alors stockées dans le buffer de la station de base de départ.

Une fois la liaison établie entre l’utilisateur mobile et la station de base cible, les donnée do nnéess préalab préalabllement stockées stoc kées sont so nt alors alors envoyées envoyées vers la la nouvelle station de  base. Ce transfer transfertt s’effectu s ’effectuee vi v ia un lien lien appelé « X2 » (voir figure 14). Afin de dimensionner au mieux ce lien X2 et de garantir une qualité de service cible en cas de handover, nous nous proposons dans ce

sujet de calcu calculler les nombres nombres

d’interfaces S1 et X2

Projet Fin d’Étude

Page 57

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

Figure2.3: Interface du réseau LTE

3. Modèles uti utilisés lisés Le canal de propagation est le support de transmission des systèmes de communication radio. Ses caractéristiques, qui dépendent fortement de la fréquence et de l’environnement l’environnement,, influent sur les performances. Dés la conception d’un nouveau système, les caractéristiques du canal doivent être connues pour dimensionner aux mieux l’interface radio. Des modèles statistiques sont également requis pour comparer différant solutions techniques. En phase de déploiement, des modèles plus précis de  prévis  prévis ion du cha c hamp mp sont nécessaires nécessaires pour opti op timi miser ser les réseaux cellulaires. cellulaires. La connaissance du canal est donc vitale tout au long da la vie d’un système de communication. Un canal sans fil est caractérisé par : Projet Fin d’Étude

Page 58

Planification Réseau Radio de 4G/LTE

 perte due au chemi cheminn (effet (effet de masq masque ue inc incllus). caractérist aractéristiique d’évan d’ évanouissemen ouissement.t. interfére interférences nces Co-canal et entre entre les les canaux ad adjjacent. Les paramètres des modèles de propagation ci-dessus dépendent de : terrain densités des arbres hauteurs d’antennes et largeur du faisceau. vitesse du vent saison (hi (hiver, été,…) On va citer plusieurs modèles de propagation applicables applicables à l’architecture multi cellules.  A. Modèle Okumura-Hata : Le modèle Okumura-Hata Okumura-Hata est largement largement utilisé c’est c’ est un modèle de propagati pro pagation on cellulaire standard pour les macro-cellules qui peut prévoir le comportement de canal dans la gamme gamme de 150 à 2200 MHz. MHz. Il couvre des distances de 1 à 20 km. km. Le modèle comporte trois formules d’environnement: 

Zone ouverte : pas de grands obstacles



Zone suburbaine suburbaine : que quellques obstacles obstacles (village, (village, autoroutes,…) autoroutes,…)



Zone urbaine : beaucoup d’obstacles (villes).

Conditions de validité du modèle : 

La fréquence f est entre 150MHz et 1500MHz



La hauteur de la station de base est entre 30m et 200m



La hauteur du mobile est entre 1m et 20m

Projet Fin d’Étude

Page 59

Planification Réseau Radio de 4G/LTE



ZONE OUVERTE

(dB)= A+BLOG A+B LOG(R)-E (R)-E : L (dB)=



ZONE SUBURBAINE

A+B LOG(R)-C (R)-C : L (dB)= A+BLOG



ZONE URBAINE

(dB)= A+BLOG(R)-D A +BLOG(R)-D : L (dB)=

Avec :

A=69.55+26, 16log10 (f)-13,82log (hb) B=44.9-6.65log10 (hb) C=2(log10 (f/28)) ²+5,4 D=4, 78(log10 (f)) ²+18,33log10 (f) +40, 94 E1 =13,2(log10 (11,75hm)) (11,75hm)) ²-4,97 pour les les grande gra ndess villes f>=300MHz f>=300MHz E1 =8,29 =8,29(log10 (log10 (1,54hm)) (1,54hm)) ²-1,1 pour les grande gra ndess villes f