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CHAPITRE I: LE RESEAU UMTS l.1 Présentation de la 3G l.1.1 Evolution technologi

CHAPITRE I: LE RESEAU UMTS l.1 Présentation de la 3G l.1.1 Evolution technologique Durant ces vingt dernières années, La téléphonie mobile a connu une évolution rapide et ne cesse d’évoluer sur le plan technique et applicatif. La première génération de téléphonie cellulaire analogique (1G, exemple de RC2000 : Radiocom 2000 de France Telecom et NMT : Nordic Mobile Telephone) est née sur la coexistence de plusieurs normes incompatibles entre elles. En 1991, l'adoption commune par l'Allemagne et la France d'une norme de deuxième génération numérique (2G), a donné naissance au GSM (Global System for Mobile Communication), une norme adoptée rapidement par l'Espagne, l'Italie et le Royaume Uni. Même si la norme GSM est la norme la plus répandue dans le monde, l’évolution des télécommunications n’a pas suivi le même chemin sur tous les continents. Aux Etats-Unis, une norme unique a finalement débouché sur trois normes distinctes, et au Japon, l’évolution de la norme propriétaire de NTT DoCoMo a donné naissance à la norme J-TACS. Pour plus de services, l’évolution du GSM est nécessaire qui donne naissance au GPRS (General Packet Radio Service). Le GPRS qualifié souvent de 2,5G et dérivé du GSM a permis l’évolution de la téléphonie mobile vers la transmission par paquets. Cette méthode est plus adaptée à la transmission des données à un débit plus élevé. L’architecture générale d’un réseau GPRS reprend, avec quelques modifications, l’architecture du sous-système radio du GSM, mais impose la création d’un sous-système réseau spécifique. Pour encore plus de débit de performance, on a pensé à utiliser en mieux les performances radio en introduisant la 8PSK (Eight Phase Shift Keying). Donc, l’EDGE (Enhanced Data Rate for GSM Evolution) qualifié souvent de 2,75 G est une évolution du GPRS. L’architecture générale d’un réseau EDGE est identique à celle d’un réseau GPRS, seules quelques modifications sont à réaliser concernant le sous- système radio. La particularité de EDGE réside dans l’adaptation du schéma de modulation, en fonction de la qualité de la liaison. Le 21ème siècle commence par l’apparition de la troisième génération de la téléphonie mobile. L’UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) est l’une des trois normes de mobiles de 3ème génération (3G) qui s’inscrit dans un contexte mondial d’interopérabilité. Ce standard permettra à la fois la téléphonie mobile et le transport de données (images vidéo en direct, visioconférence mobile, etc.) avec un débit supérieur aux technologies précédentes. La technique d’accès multiples utilisée est le W-CDMA (Wide band Code Division Multiple Access). Le nombre des services augmente et demandent de plus en plus de débit, et l’UMTS doit évoluer vers d’autres technologies. Le HSDPA (High Speed Downlink Packet Access) appelé 3,5G ou encore 3G+ (dénomination commerciale) est un protocole qui offre des performances dix fois supérieures à la 3G (UMTS R'99) dont il est une évolution logicielle. Cette évolution permet d'approcher les performances des réseaux DSL (Digital Subscriber Line). Comme L’UMTS, cette technologie est basée sur la W-CDMA. En plus de l’UMTS, on a rajouté trois nouveaux canaux. Le HSUPA (High Speed Uplink Packet Access) est une mise à jour des réseaux W- CDMA/UMTS/HSDPA. Il apporte des améliorations de type HSDPA au flux ascendant des connexions et permet ainsi d’obtenir des débits de chargement (upload) pouvant atteindre les 5,8 Mbps. Le HSUPA est considéré comme le successeur du HSDPA qui permet d’obtenir des débits très élevés mais uniquement sur le flux descendant (download). Le HSPA (High speed packet access), meilleur atout des deux solutions précédentes en occurrence le HSDPA et le HSUPA, fournira ainsi aux utilisateurs un débit symétrique. Le HSOPA (High Speed OFDM Packet Access) représente l’évolution du couple HSDPA/HSUPA offrant ainsi un débit théorique de 100 Mbit/s en flux descendant et 50 Mbit/s en flux montant. Le nombre d'utilisateurs par fréquence devrait également être bien supérieure et dépasser les 100 (40 en HSDPA et 9 en UMTS). Le monde de la téléphonie et des réseaux est aujourd’hui dynamique et n’arrête pas d’innover. La convergence des réseaux fixe et mobile ouvre des nouvelles portes au futur des télécommunications avec l’apparition de l’UMA (Unlicensed Mobile Access) et l’IMS (IP Multimédia Subsystem). Actuellement, on essaie de réutiliser les bandes du GSM au profil de la technologie UMTS qui porte le nom de l’UMTS900. I.1.2 Concept cellulaire Un système de radiotéléphonie utilise une liaison radioélectrique entre le terminal portatif et le réseau d’accès. La liaison radio entre le téléphone mobile et le réseau doit être de qualité suffisante, ce qui nécessite la mise en place d’un ensemble de station de base (Node B) sur l’ensemble du territoire que l’on souhaite couvrir, de telle sorte que le terminal soit toujours bien couvert. Une cellule est définie comme étant la surface sur laquelle le téléphone mobile peut établir une liaison avec une station de base déterminée, c’est un émetteur récepteur qui constitue le point d’accès au réseau. La taille d’une cellule varie en fonction d’un ensemble de contraintes parmi lesquelles nous trouvons : - le relief de territoire (plaines, montagnes), - la location (urbaine, rurale, suburbaine), - la densité d’abonnés, - la nature des constructions (maisons, pavillons, tours). La cellule est donc l’unité géographique d’un réseau. L’unité d’utilisation des fréquences radio définissant les canaux de communication, est un motif variable de 7, 9 ou 12 cellules. Le planificateur réseau doit tenir compte de la contrainte qu’est le nombre limité de canaux radio disponible. Le principe consiste à diviser une région en un certain nombre de cellules desservies par un relais radioélectrique (la Node B) de faible ou moyenne puissance, émettant à des fréquences différentes de celles utilisées sur les cellules voisines. Ces cellules doivent être contigües sur la surface couverte. Evidemment, le nombre de fréquences accordées au système 3G étant restreint, l’opérateur est obligé de réutiliser les mêmes fréquences sur des cellules suffisamment éloignées de telle sorte que deux communications utilisant la même fréquence ne se brouillent pas. I.1.3 Concept de mobilité L'UMTS supporte deux catégories de handovers : soft handover et hard handover. Un soft handover survient entre deux cellules ou deux secteurs qui sont supportés par différents Node B. L'UE transmet ses données vers différents Node B simultanément et reçoit des données de ces différents Node B simultanément. Dans le sens descendant, les données utilisateur délivrées à l'UE sont émises par chaque Node B simultanément et sont combinées dans l'UE. Dans le sens montant, les données utilisateur émises par l'UE sont transmises à chaque Node B qui les achemine au RNC où les données sont combinées. Un hard handover survient dans différentes situations, telles que entre cellules utilisant des fréquences différentes (handover inter-fréquences) ou entres cellules rattachées à des RNCs différents sans que ceux-ci disposent d'une interface Iur entre eux ou lors d'un handover FDD/TDD puisque l'UE ne peut utiliser qu'une technologie d'accès à un instant donné. Le hard handover est aussi réalisé dans le cas d'un handover entre une cellule UMTS et une cellule GSM/GPRS (handover inter-système). Au début du déploiement des réseaux UMTS, les handovers vers le GSM seront nécessaires pour assurer une couverture continue. Dans tous les cas, la décision de handover est prise par le Serving RNC, sur la base des mesures radio qui lui sont rapportées par l'UE. Comme pour le GSM, il existe différents types de handover en UMTS. • Handover Intra-Cellulaire (intra-cell handover) : Il s'agit du cas où le mobile ne change pas de cellule, mais change de fréquence/code. • Handover inter-cellulaire, intra-Node B : La session radio est transférée d'une cellule à une autre, les deux étant sous la responsabilité du même Node B. Dans le cas, d'un Node B fonctionnant en dual mode, le handover intra Node B inclut le changement de mode (TDD↔FDD). Ce type de handover peut être un soft ou hard handover. • Handover inter-Node B, intra-RNC : Ce type concerne un changement de Node B. Ce type de handover peut être soft ou hard. • Handover inter-Node B, inter-RNC avec interface Iur : Il s'agit d'un changement de cellules sous le contrôle de différents RNC. Ce scénario nécessite deux procédures, celle de handover et celle de "SRNS Relocation". Ce type de handover peut être soft ou hard. • Handover inter-Node B, inter-RNC sans interface Iur : Il ne peut être réalisé qu'à travers un hard handover. • Handover Inter-CN : Il s'agit d'un changement de cellules appartenant à des réseaux de base différents (e.g., inter-PLMN handover). Il ne peut être réalisé qu'à travers un hard handover. • Handover Intra-CN (UTRAN-GSM/GPRS) : Il s'agit d'un handover entre l'UTRAN et une BSS GSM/GPRS. Il ne peut être mis en œuvre que par un hard handover. Comme, il n'existe pas d'interface entre l'UTRAN et la BSS, ce type de handover est donc pris en charge par le réseau de base comme un handover inter-BSC dans le réseau GSM. Si la mobilité d’un abonné s’étend à plusieurs pays, des accords de roaming doivent alors être passés entre les différents opérateurs pour que les communications d’un abonné étranger soient traitées et aboutissent. I.1.4 Notion de RSCP, ECNO et Pilot Pollution. I.1.4.1 Notion d’Ec/NO : C’est le rapport signal / uploads/Ingenierie_Lourd/ chapitre-i-sur-les-umts.pdf