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Ingénierie des réseaux mobiles Historique General Packet Radio Service (GPRS) e

Ingénierie des réseaux mobiles Historique General Packet Radio Service (GPRS) est une évolution importante du GSM. L’objectif principal de cette évolution est d’accéder aux réseaux IP . Le débit théorique est de l’ordre de 171,2 kbit/s, et le débit réel est de l’ordre de 30 kbit/s. Malheureusement, le GPRS n’a pas été un succès auprès des consommateurs. Enhanced Data for GSM Evolution (EDGE) a été développé au cours de l’année 2005. Cette technologie est une évolution des technologies GSM et GPRS. Avec des débits réels de l’ordre de 177 kbits/s (3 fois plus que le débit réel GPRS), EDGE se place entre le GPRS et la 3G. EDGE introduit une nouvelle modulation : 8-Phase Shift Keying (8-PSK) Historique Universal Mobile Telecommunications System (UMTS) a été développé en 2004 sous sa première version Release 99 (R99). L’UMTS fonctionne sur la bande de fréquences 1900-2000 MHz et permet un débit réel de l’ordre de 384 kbits/s (8 fois plus rapide que le GPRS) High Speed Downlink Packet Access (HSDPA) est développée depuis 2006. Elle propose des débits réels de l’ordre de 1.8 Mbits/s dans sa première version (presque 5 fois plus que l’UMTS). La prochaine version de l’HSDPA proposera des débits réels équivalents à 3.6 Mbits/s. Tout comme l’UMTS, l’HSDPA fonctionne sur la bande de fréquence 1900-2000 MHz UMTS et le Haut-Débit mobile Il existe plusieurs technologies 3G dans le monde. Chacune d’elles suivent les recommandations IMT2000. Suivant les continents, la norme utilisée est différente : Europe : UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) Amérique : CDMA-2000 Japon et Corée : W-CDMA (Wideband Code Division Multiple Access) Chine : TD-SCDMA Ces normes permettent de transporter les données sans-fil à haut-débit sur la même connexion. La particularité des technologies 3G est d’avoir un réseau cœur IP . L’UMTS est donc la norme de télécommunications de troisième génération utilisée en Europe et est basée sur la technologie W-CDMA (utilisée au Japon et Corée). Elle a été développée à partir de 2004 avec la Release 99 (R99). Sa bande de fréquence de fonctionnement est 1900MHz- 2000MHz. Les spécifications techniques de cette norme sont développées au sein de l’organisme 3GPP . L’UMTS est compatible avec tous les réseaux du monde du fait de la possibilité de roaming au niveau mondial. Le réseau UMTS ne remplace pas le réseau GSM existant puisque la coexistence entre ces deux réseaux est possible. UMTS et le Haut-Débit mobile UMTS et le Haut-Débit mobile UMTS et le Haut-Débit mobile UMTS et le Haut-Débit mobile UMTS et le Haut-Débit mobile Le schéma ci-dessous présente le plan de fréquence de la téléphonie de 3ème génération en Europe, Japon et Etats-Unis : UMTS et le Haut-Débit mobile Tout comme le réseau GSM, l’UMTS est divisé en plusieurs cellules de tailles variables. Chacune d’entre elles est présente en fonction de la densité de population à servir et de la vitesse de mobilité. L’accès par satellite est une extension Une pico-cellule permet des débits de l’ordre de 2 Mbits/s lors d’un déplacement de l’ordre de 10 km/h (marche à pied, déplacement en intérieur, etc.). Une micro-cellule permet des débits de l’ordre de 384 kbits/s lors d’un déplacement de l’ordre de 120 km/h (véhicule, transports en commun, etc.). Une macro-cellule permet des débits de l’ordre de 144 kbits/s lors d’un déplacement de l’ordre de 500 km/h (Train à Grande Vitesse, etc.). UMTS et le Haut-Débit mobile Le réseau UMTS est composé d’un réseau d’accès UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Access Network) et d’un réseau cœur. UMTS et le Haut-Débit mobile Réseau d'accès Utran Le réseau d’accès UTRAN est doté de plusieurs fonctionnalités. Sa fonction principale est de transférer les données générées par l’usager. Il est une passerelle entre l’équipement usager et le réseau cœur via les interfaces Uu et Iu. Cependant, il est chargé d’autres fonctions : Sécurité : Il permet la confidentialité et la protection des informations échangées par l’interface radio en utilisant des algorithmes de chiffrement et d’intégrité. Mobilité : Une estimation de la position géographique est possible à l’aide du réseau d’accès UTRAN. Gestion des ressources radio : Le réseau d’accès est chargé d’allouer et de maintenir des ressources radio nécessaires à la communication. Synchronisation : Il est aussi en charge du maintien de la base temps de référence des mobiles pour transmettre et recevoir des informations. Le réseau d’accès UTRAN est composé de plusieurs éléments : une ou plusieurs stations de base (appelées NodeB), des contrôleurs radio RNC (Radio Network Controller) et des interfaces de communication entre les différents éléments du réseau UMTS. UMTS et le Haut-Débit mobile UMTS et le Haut-Débit mobile NodeB : Le rôle principal du NodeB est d’assurer les fonctions de réception et de transmission radio pour une ou plusieurs cellules du réseau d’accès de l’UMTS avec un équipement usager. Le NodeB travaille au niveau de la couche physique du modèle OSI (codage et décodage). Nous pouvons trouver deux types de NodeB UMTS et le Haut-Débit mobile Les interfaces de communication : Plusieurs types d’interfaces de communication coexistent au sein du réseau UMTS : Uu : Interface entre un équipement usager et le réseau d’accès UTRAN. Elle permet la communication avec l’UTRAN via la technologie CDMA. Iu : Interface entre le réseau d’accès UTRAN et le réseau cœur de l’UMTS. Elle permet au contrôleur radio RNC de communiquer avec le SGSN. Iur : Interface qui permet à deux contrôleurs radio RNC de communiquer. Iub : Interface qui permet la communication entre un NodeB et un contrôleur radio RNC RNC : Le rôle principal du RNC est de router les communications entre le NodeB et le réseau cœur de l’UMTS. Il travaille au niveau des couches 2 et 3 du modèle OSI (contrôle de puissance, allocation de codes). Le RNC constitue le point d’accès pour l’ensemble des services vis-à-vis du réseau cœur UMTS et le Haut-Débit mobile Exemple : Lorsqu’une communication est établie par un équipement usager, une connexion de type RRC (Radio Resource Control) est établie entre celui-ci et un RNC du réseau d’accès UTRAN. Dans ce cas de figure, le RNC concerné est appelé SRNC (Serving RNC). Si l’usager se déplace dans le réseau, il est éventuellement amené à changer de cellule en cours de communication. Il est d’ailleurs possible que l’usager change de NodeB vers un NodeB ne dépendant plus de son SRNC. Le RNC en charge de ces cellules distantes est appelé « controlling RNC ». Le RNC distant est appelé « drift RNC » du point de vue RRC. Le « drift RNC » a pour fonction de router les données échangées entre le SRNC et l’équipement usager. UMTS et le Haut-Débit mobile Réseau coeur Le réseau cœur de l’UMTS est composé de trois parties dont deux domaines : Le domaine CS (Circuit Switched) utilisé pour la téléphonie Le domaine PS (Packet Switched) qui permet la commutation de paquets. Les éléments communs aux domaines CS et PS Ces deux domaines permettent aux équipements usagers de pouvoir gérer simultanément une communication paquets et circuits. Ces domaines peuvent être considérés comme des domaines de service. Ce type d’architecture permet de pouvoir créer ultérieurement d’autres domaines de service. Le schéma représente l’architecture du réseau cœur de l’UMTS UMTS et le Haut-Débit mobile Eléments communs Le groupe des éléments communs est composé de plusieurs modules Le HLR (Home Location Register) représente une base de données des informations de l’usager : l’identité de l’équipement usager, le numéro d’appel de l’usager, les informations relatives aux possibilités de l’abonnement souscrit par l’usager. Le AuC (Authentication Center) est en charge de l’authentification de l’abonné, ainsi que du chiffrement de la communication. Si une de ces deux fonctions n’est pas respectée, la communication est rejetée. Le Auc se base sur le HLR afin de récupérer les informations relatives à l’usager et pour ainsi créer une clé d’identification. L’EIR (Equipment Identity Register) est en charge de la gestion des vols des équipements usagers. Il est en possession d’une liste des mobiles blacklistés par un numéro unique propre à chaque équipement usager, le numéro IMEI (International Mobile station Equipment Identity). . Le VLR (Visitor Location Register) est une base de données, assez similaire à celle du HLR, attachée à un ou plusieurs MSC. Le VLR garde en mémoire l’identité temporaire de l’équipement usager dans le but d’empêcher l’interception de l’identité d’un usager. Le VLR est en charge d’enregistrer les usagers dans une zone géographique LA (Location Area). UMTS et le Haut-Débit mobile Le domaine CS Le domaine CS est composé de plusieurs modules : Le MSC (Mobile-services Switching Center) est en charge d’établir la communication avec l’équipement usager. Il a pour rôle de commuter les données. Le GMSC (Gateway MSC) est une passerelle entre le réseau UMTS et le réseau téléphonique commuté PSTN (Public Switched Telephone Network). Si un équipement usager contacte un autre équipement depuis un réseau extérieur au réseau UMTS, la communication passe par le GMSC qui interroge le HLR pour récupérer les informations de l’usager. Ensuite, il route la communication vers le MSC dont dépend l’usager destinataire. Le VLR (Visitor Location Register) est une base uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-ingenierie-des-reseaux-moboles-3g.pdf