Rapport Stage ingénieur

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Imed M'HAMDI

Développement d'un outil de test de la QoS dans les réseaux radio mobile 2G/3G

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Rapport Stage ingénieur

  1. 1. Cycle de formation des ingénieurs en Télécommunications Rapport de stage ingénieur Thème :Développement d’un outil de supervision de la Qos des réseaux 2G/3G sous Android Réalisé par : Imed M’HAMDI Encadrant: M. Oussama Tabbabi Travail proposé par: SFM Technologies Année universitaire: 2011/2012
  2. 2. Sommaire SommaireAcronymes ............................................................................................................................................................ 7Introduction générale ............................................................................................................................................ 8Panorama des réseaux mobiles ............................................................................................................................. 9Introduction .......................................................................................................................................................... 9I. Architecture du réseau GSM ........................................................................................................................ 9 1. Les entités de base d’un réseau GSM ..................................................................................................... 10 1.1. La BTS (Base station Tranceiver System)...................................................................................... 10 1.2. Le BSC (Base Station Controller) .................................................................................................. 10 1.3. Le MSC (Mobile Switching Center)............................................................................................... 11 1.4. La HLR (Home Location Register) ................................................................................................ 11 1.5. La VLR (Visitor Location Register) ............................................................................................... 11 1.6. L’OMC (Operating and Maintenance Center) ................................................................................ 11II. Architecture GPRS .................................................................................................................................... 12III. Le réseau UMTS..................................................................................................................................... 13 1. Architecture d’un réseau UMTS............................................................................................................. 13 2. Le réseau d’accès UTRAN ..................................................................................................................... 14 2.1. Le Node B....................................................................................................................................... 14 2.2. Le RNC (Radio Network Controllers) ............................................................................................ 14 3. Le réseau cœur CN ................................................................................................................................. 14 4. L’équipement utilisateur UE .................................................................................................................. 15 5. Les interfaces .......................................................................................................................................... 15 6. Comparaison (théorique) GSM/GPRS/UMTS ...................................................................................... 15 Conclusion ...................................................................................................................................................... 16Introduction ........................................................................................................................................................ 17SFM Technologies 2
  3. 3. SommaireI. Concepts de la QoS ................................................................................................................................... 17II. Les paramètres réseau................................................................................................................................. 18 1. Définition................................................................................................................................................ 18 2. Paramètres du réseau GSM..................................................................................................................... 18 3. Paramètres du réseau UMTS .................................................................................................................. 19 4. Les techniques de supervision de la QoS ............................................................................................... 20 4.1. Drive test ........................................................................................................................................ 20 4.2. Chaîne de mesure (équipements utilisés) ....................................................................................... 20 4.3. Compteurs OMC-R......................................................................................................................... 22 5. Processus d’analyse ................................................................................................................................ 23 Conclusion .................................................................................................................................................. 24Un Drive Test sous Android ............................................................................................................................... 26Introduction ........................................................................................................................................................ 26I. Intérêt et besoin .......................................................................................................................................... 26II. Conception de l’application ........................................................................................................................ 27III. Développement de l’application ............................................................................................................. 28 1. Informations sur l’appareil et le réseau .................................................................................................. 29 2. Fonctionnement ...................................................................................................................................... 29 2.1. L’onglet Infos: ................................................................................................................................ 29 2.2. L’onglet Map ...................................................................................................................................... 30 2.3. L’onglet graphe............................................................................................................................... 31 Conclusion .................................................................................................................................................. 31Bibliographie ...................................................................................................................................................... 34SFM Technologies 3
  4. 4. Liste des Figures Liste des figuresFigure1.1 : Arhitecture du reseau GSM ______________________________________________ 10Figure 1.2: Architecture du réseau GPRS ____________________________________________ 12Figure3 : Architecture UMTS _____________________________________________________ 14Figure 2.1 : chaine de mesure classique ______________________________________________ 20Figure 2.2: Processus d’analyse ____________________________________________________ 23Figure3.1 : logo de l’application ____________________________________________________ 26Figure3.2 : diagramme cas d’utilisation ______________________________________________ 27Figure 3.3 : diagramme de séquences ________________________________________________ 28Figure3.5: erreur denregistrement _________________________________________________ 30Fugre3.4: Longlet info cellule _____________________________________________________ 30Figure3.5: L’onglet Map __________________________________________________________ 31Figure3.6 : L’onglet graphe _______________________________________________________ 31
  5. 5. Liste des Tableaux Liste des tableauxTableau1.1: interfaces UMTS………………………………………………………………….. 13Tableau 1.2 : Comparaison des réseaux ………………………………………………………..13Tableau 2.1 : Correspondance ente RXQUAL ..………………………………………………19Tableau 2.2 : Exemples d’indicateurs de QoS ….……………………….……………………20Tableau2.3:paramètres réseau seuil…………………………………………………………….22
  6. 6. Liste des Acronymes Acronymes2G Deuxième Génération3G Troisième Génération3GPP Third Generation Partnership ProjectBER Bits Error RateBSC Base Station ControllerBSS Base Station SubSystemBTS Base Transceiver StationCS Circuit SwitchedFH Frequency HopingGPS Global Positioning SystemGPRS General Packet Radio ServiceGSM Global System for Mobile communicationsHLR Home location RegisterKPI Key Performance IndicatorsMS Mobile StationMSC Mobile Switching CenterNSS Network and Switching SubSystem,OSS Operation SubSystemOMC-R Operation and Maintenance Center – RadioQoS Quality of ServiceRLC Radio Link ControlRNS Radio Network Sub-systemROS Rapport des Ondes StationnaireRRC Radio Resource ControlRSCP Received Signal Code PowerRSSI Received Signal Strength IndicatorUMTS Universal Mobile Telecommunication SystemUTRAN UMTS Terrestrial Radio AccessVLR Visitor Location Register
  7. 7. Introduction Générale Introduction généraleL’interface radio représente le maillon critique de la chaîne de transmission qui permet de relier unutilisateur mobile au réseau. Cest sur cette interface que le système doit faire face aux différentsproblèmes que pose le médium radio (atténuation, évanouissements rapides, interférences). Pourremédier aux différents types de problèmes, il faut prévoir un certain nombre d’outils de contrôlede natures variées afin que le mobile puisse se rattacher à une station de base favorable et ceci pourétablir une communication, surveiller son déroulement et assurer des commutations de cellules encours de communication. La maîtrise de ces fonctions reste la clé essentielle à tout opérateur pourpouvoir assurer une qualité de service acceptable à ses abonnés. Pour cela les opérateurs ontgénéralement recours à plusieurs opérations de mesure qui leur permettront, ultérieurement, danalyser l état du réseau, découvrir ses défaillances et proposer des solutions alternatives auxdivers problèmes recensés.C’est dans ce cadre se déroule notre stage intitulé «Développement d’un outil de supervision dela Qos des réseaux 2G/3G sous Android». Ce stage a été effectué au sein de la société SFMTechnologies.Le présent rapport est composé de trois chapitres. Le premier est intitulé « Panorama des réseauxmobiles » dans lequel nous avons présenté l’évolution en architecture, en débit et en qualité deservice des différentes générations des réseaux mobiles. Le second est consacré à l’étude du conceptde la qualité de service dans les réseaux mobiles. Le troisième et après cette étude théorique nousavons décrit l’outil qu’on a développé et qui permet d’acquérir les différents paramètres nécessairespour la caractérisation de la QoS d’un réseau mobile sous la plateforme Android.SFM Technologies 8
  8. 8. Panorama des Réseaux mobiles I Panorama des réseaux mobilesIntroductionAu cours de ce chapitre, nous allons faire un tour d’horizon des réseaux 2G et 3G ; ainsi en premierlieu, on va étudier l’architecture du réseau GSM, puis celle du GPRS et on finit par l’architectureUMTS. I. Architecture du réseau GSMUn réseau de radiotéléphonie qui a été conçu pour assurer les communications entre abonnésmobiles et abonnés du réseau téléphonique commuté RTC. Il s’interface avec le RTC et comprenddes commutateurs. Il est caractérisé par un accès « très spécifique »: la liaison radio. Enfin, commetout réseau, il doit offrir à l opérateur des facilités d exploitation et de maintenance.L’architecture de base du système GSM prévoit, quatre sous-systèmes principaux dont chacundispose dun certain nombre d unités fonctionnelles et est connecté à l’autre à travers desinterfaces standard qui seront décrites ultérieurement. Les principaux sous-systèmes du réseauGSM sont : MS, BSS, NSS, OSS
  9. 9. Panorama des Réseaux mobiles Figure1.1 : Arhitecture du reseau GSM 1. Les entités de base d’un réseau GSM 1.1. La BTS (Base station Tranceiver System)La station de base (BTS) contient tous les émetteurs reliés à la cellule et dont la fonction estde recevoir et émettre des informations sur le canal radio en proposant une interface physiqueentre le Mobile et le BSC. La BTS réalise une série de fonctions décrites ci-après: Gérer les canaux Full Rate et Half Rate, La gestion des antennes de diversité: l utilisation de deux antennes de réception afin d améliorer la qualité du signal reçu. La supervision du Rapport des Ondes Stationnaire (ROS) en antenne, Le saut de fréquence (FH): Le Contrôle Dynamique de la Puissance (DPC) de la MS et des BTS. 1.2. Le BSC (Base Station Controller)Le contrôleur de station de base (BSC) gère les ressources radio pour une ou plusieursBTS, à travers le monitorage de la connexion entre la BTS et les MSCs , lecodage, le FH et les handovers. Il assure encore: La gestion et la configuration du canal radio: il doit opter au choix de la cellule la mieux adaptée et doit sélectionner à l intérieur de celle-ci le canal radio le plus adapté à la mise en route de la communication,SFM Technologies 10
  10. 10. Panorama des Réseaux mobiles La gestion de handover: Il décide, sur la base des relevés reçus par la BTS, le moment d’effectuer le handover et la cellule accueillante. Les fonctions de décodage des canaux radio Full Rate (16 kbps) ou Half Rate (8 kbps) pour des canaux à 64 kbps. 1.3. Le MSC (Mobile Switching Center)Le commutateur du service mobile (MSC) est l’élément central du NSS. Il gère grâce auxinformations reçues par la HLR et la VLR, la mise en route et la gestion du codage de tousles appels directs et en provenance de différents types de réseaux. Il développe aussi la foncti-onnalité du Gateway face aux autres composants du système et la gestion des processus dehandover. Il assure la commutation des appels en cours entre des BSCs différents ou vers unautre MSC. D’autres fonctions fondamentales du MSC sont décrites ci-après: L’authentification de l’appelant, La discrétion quant à l’identité de lutilisateur, pour pouvoir garantir la réserve sur son identité sur le canal radio temporaire. Le processus de handover 1.4. La HLR (Home Location Register)Lorsqu un utilisateur souscrit à un nouvel abonnement au réseau GSM, toutes les informations quiconcernent son identification sont mémorisées sur la HLR. Elle communique à la VLR quelquesdonnées relatives aux abonnés, à partir du moment où ces derniers se déplacent dune zone decouverture à une autre.La HLR contient toutes les données relatives aux abonnés (IMSI, MSISDN, tous les servicesauxquels l’abonné a souscrit et auxquels il est capable daccéder, l’adresse de la VLR). 1.5. La VLR (Visitor Location Register)La base de données VLR mémorise de façon temporaire les données concernant tous les abonnésqui appartiennent à la surface géographique qu elle contrôle. Ces données sont réclamées à laHLR auquel l’abonné appartient. Généralement pour simplifier les données réclamées et ainsi lastructure du système, les constructeurs installent la VLR et le MSC côte à côte, de telle sorteque la surface géographique contrôlée par le MSC soit la même contrôlée par la VLR . 1.6. L’OMC (Operating and Maintenance Center)Le système d’exploitation et de maintenance OMC se connecte au MSC et BSC à travers leréseau X25, il assure les fonctions suivantes:SFM Technologies 11
  11. 11. Panorama des Réseaux mobiles L’accès à distance à tous les éléments qui composent le réseau , La gestion des alertes de l’état du système, Le stockage de toutes les données relatives au trafic des abonnés, La visualisation de la configuration du réseau, La gestion des abonnés et la possibilité de localiser leur position à l’intérieur de l’aire de couverture. II. Architecture GPRSLa limitation du débit du GSM et la commutation de circuits ont prouvé la non adaptabilité de ceréseau à la transmission de données, d’où vient l’intérêt de déployer le GPRS, un réseau qui offre unecommunication données en mode paquet sur le GSM avec un débit plus important.Comme le GPRS utilise le GSM, il a gardé la grande partie de son infrastructure tout en ajoutantdeux nouveaux composants : SGSN, GGSN. Figure 1.2: Architecture du réseau GPRS SGSN: Serving GPRS Support Node, c’est l’équivalent de la VLR dans le réseau GSM, par conséquent la localisation se fait par zone de routage (Routing Area) et non plus par zone de localisation. Il assure : i. L’allocation d’identité temporaire P-TMSI : Packet-TMSI ii. La gestion de mobilité iii. L’Interfaçage et signalisation avec les autres sous-systèmes iv. Le Cryptage et la compression v. La gestion de session “paquet”SFM Technologies 12
  12. 12. Panorama des Réseaux mobiles vi. Le Tunelling des données GGSN : Gateway GPRS Support Node, meme fonction que le GMSC pour le GSM mais dans ce cas il sert comme pont aux autres réseaux de paquets III. Le réseau UMTSL’UMTS pour ″Universal Mobile Télécommunications System″ désigne une norme cellulairenumérique retenue dans la famille dite IMT 2000 comme norme pour les systèmes detélécommunications mobiles de troisième génération. Plusieurs objectifs ont été fixés pour l’UMTS.Tout d’abord, il doit supporter des services multimédias large bande qui peuvent atteindre un débitde 2Mbit/s. Il doit en plus assurer la convergence entre les réseaux fixes et mobiles. Un autre objectifpour l’UMTS est d’offrir un service de mobilité universelle, dépassant les limitations dues à lamultiplicité des systèmes et des réseaux. Par conséquence, la couverture de l’UMTS sera mondiale.Enfin, les réseaux UMTS doivent garantir une qualité de service équivalente à celle des réseauxfilaires.Cette norme est développée par le partenariat de projet 3ème Génération (3GPP) et un rassemblementde plusieurs organisations développeuses de standards. 1. Architecture d’un réseau UMTSL’architecture d’un réseau UMTS est divisée en trois entités principales selon les spécifications dugroupe de normalisation 3GPP. La première correspond au réseau d’accès radio UTRAN (UMTSTerrestrial Radio Access Network), la seconde au réseau cœur CN (Core Network) et la troisième àl’équipement terminal UE (User Equipement)SFM Technologies 13
  13. 13. Panorama des Réseaux mobiles Figure3 : Architecture UMTS 2. Le réseau d’accès UTRAN 2.1. Le Node BSon rôle principal est d’assurer les fonctions de réception et de transmission radio pour une ouplusieurs cellules de l’UTRAN, cest-à-dire qu’il peut comporter une antenne omnidirectionnelle oudes antennes sectorielles. Il permet d’assurer les fonctions de gestion d’accès au réseau cœur et desressources sur l’interface radio de l’UMTS. Mais sa principale tâche est de gérer la couche physiquede l’interface air avec ses différentes caractéristiques (codage canal, entrelacement, adaptation dedébit et étalement). 2.2. Le RNC (Radio Network Controllers)Le RNC est un organe très important de l’UTRAN, il permet de gérer les ressources radio du réseaud’accès de façon quasi autonome, déchargeant de cette fonction complexe le cœur du réseau. Ilassure principalement le routage des communications entre Node B et le réseau cœur d’une part et lecontrôle et la supervision du Node B d’autre part. 3. Le réseau cœur CNIl est constitué d’une partie commutation de circuits (MSC : Mobile Services Switching Center) etd’une partie commutation de paquets (SGSN : Serving GPRS Support Nodes). Bien entendu, lesnœuds de signalisation, de gestion de mobilité et de services IN (Intelligent Network), HLR (HomeSFM Technologies 14
  14. 14. Panorama des Réseaux mobilesLocation Register), AuC (Authentication Center), EIR (Equipment Identity Register)subiront unemise à jour pour intégrer les nouveautés de l’UMTS.Le CN permet l’interfaçage du réseau UTRAN avec les réseaux distants tels que RTCP (RéseauTéléphonique Commuté Public), réseaux Internet, LAN (Local Area Network) distants.Sa principale fonctionnalité, en plus de la gestion de localisation et du contrôle des paramètres duréseau, est la commutation et le routage des données utilisateurs et de signalisation entre lesterminaux mobiles et les réseaux distants via l’interface radio. 4. L’équipement utilisateur UEL’UE consiste en un ME (Mobile Equipement)et un USIM(UMTS Subscriber Identity Module). LeME est le terminal radio employé pour la communication radio sur l’interface radio Uu. L’USIM estune carte à puce dans laquelle sont stockées toutes les données concernant l’utilisateur et sonabonnement telles que son identité, les clés de chiffrement et d’authentification. 5. Les interfacesInterface Localisation Description Equivalent GSM/GPRS Uu UE-UTRAN Interface radio connectant le mobile a l’UTRAN Iu UTRAN-Reseau Iu-CS faire communiquer le RNC avec le A féderateur MSC/VLR Iu-PS permet au RNC de communiquer Gb avec le SGSN Iur RNC-RNC Communication RNC-RNC en cas de - macro diversité Iub Node B-RNC Communication entre Node B et RNC Abis Tableau1: interfaces UMTS 6. Comparaison (théorique) GSM/GPRS/UMTS Systèmes GSM GPRS UMTS Débit 9.6 kb/s 120 kb/s 2 Mb/s Email (10ko) 8 s. 0.8 s. 0.004 sSFM Technologies 15
  15. 15. Panorama des Réseaux mobiles Fichier (40 ko) 33 s. 3 s. 0.2 s Photo (100 ko) 83 s. 7 s. 0.4 s. Clip vidéo (4 Mo) 48 min. 4 min. 14 s. Tableau 2 : Comparaison des réseaux Conclusion Tout au long de ce chapitre nous avons présenté l’évolution des architectures du réseau GSM versle GPRS puis vers l’UMTS ainsi que les particularités de chaque réseau. Il nous reste d’introduire lanotion de qualité de service dans l’optique de chaque réseau a part.SFM Technologies 16
  16. 16. QoS dans les réseaux mobiles IIQOS dans les réseaux mobilesIntroduction Une fois que le réseau cellulaire est mis en service, intervient la phase d’exploitation etde maintenance, en effet l’opérateur doit veiller à l’assurance de la qualité de service, ainsi,que l’optimisation de son réseau.Dans ce chapitre, nous nous intéressons dans une première partie à définir lesdifférents paramètres inhérents à l’assurance d’une QoS acceptable, à citer les indicateurs quipermettent la détection des anomalies agissant sur la dégradation de la QoS dans différentstypes de réseaux mobiles. Et dans une seconde partie, nous allons présenter les techniquesprincipales appliquées à la surface radio et qui permettent l’obtention des indicateurs (décritsdans la première partie), pour la supervision de la QoS. I. Concepts de la QoSLa qualité de service dans un réseau mobile est l’effet global produit par la qualité de fonctionnementde ses services. Elle détermine un degré de satisfaction de l’usager de ces services. Pourpermettre une QoS acceptable, il y a plusieurs critères à ajuster, dont les plus importants sont: La couverture : les causes peuvent être : une diminution dans le nombre des sites, mauvaise configuration du réseau (position des sites, types d’antennes, direction et hauteur),problèmes d’installation (pertes de puissance dans les câbles) ou problèmes de maintenance. Le taux d’appels réussis : la diminution de cette valeur implique que les utilisateurs ne peuvent pas établir une communication, ce problème est évalué par l’opérateur grâce aux mesures radio. La qualité de la voix : qui s’explique par la mauvaise qualité de communication, les causes de dégradation de la qualité de la voix sont : les interférences externes, les interférences co- canal ou sur canal adjacent, la hors couverture, la mauvaise installation, le réseau de transmission et la qualité des terminaux.
  17. 17. QoS dans les réseaux mobiles Les coupures d’appels : la coupure de communication peut être due à : la mauvaise couverture, les interférences, les problèmes de handover, l’ajustement local des paramètres de handover et les batteries du mobile. II. Les paramètres réseau 1. DéfinitionL’ajustement des paramètres de travail est une tâche essentielle lors de la mise enexploitation du réseau. Elle permet l’activation ou la désactivation de certaines fonctionnalitéspour le maintien de la qualité et l’optimisation du réseau.Il y a deux types de paramètres : Les paramètres constructeurs (ou fournisseur d’équipement) : Ce sont des paramètressystème (activation de certaines fonctionnalités telles que le chiffrement, le contrôle depuissance…) préconisés par le constructeur et sont, aussi, relatifs à l’équipement (version delogiciel…). Les paramètres d’ingénierie : ces paramètres sont à l’initiative des opérateurs, ils sont modifiés auniveau de l’OMC L’optimisation de ces paramètres est un processus délicat mais une tâcheessentielle pour le maintien de qualité de service acceptable surtout suite à des modificationsde certaines fonctionnalités ou services. 2. Paramètres du réseau GSMIl y a plusieurs paramètres logiques, mais les plus important parmi eux et qui agissentdirectement sur la QoS, sont : RXLEVEL_ACCESS_MIN : Il définit le niveau de puissance minimale requis lors de l’accès à une cellule donnée, il permet l’ajustement de la surface de la cellule. L_RXLEVEL_XX_H (XX=DL ou UP) : ce paramètre présente le seuil de déclenchement de handover sur les deux liens (DL ou UP), suite à l’affaiblissement du niveau de champ sur ces deux liens. L’augmentation de la valeur de ce paramètre diminue le nombre d’exécution des handovers, et par la suite, attente de déclenchement du handover jusqu’au dégradation de la qualité de communication. Par contre, une diminution de la valeur de ce paramètre entraîne une augmentation du nombre du handovers ping-pong, valeur par défaut comprise entre -101 dB et –110 dB. L_RXQUAL_XX_H (XX=DL ou UP) : c’est le paramètre qui spécifie le seuil de déclenchement du handover sur qualité sur l’un des deux liens (DL ou UP). Il maximise la qualité de communication et minimise le taux de handover suite, respectivement,SFM Technologies 18
  18. 18. QoS dans les réseaux mobiles à l’élévation et à la diminution de sa valeur, ainsi, si la valeur de ce paramètre est très faible, alors le nombre de handover augmente, mais une augmentation de la valeur de RXQUAL_XX_H entraîne une diminution du nombre du handover jusqu’au dégradation de la qualité de communication, valeur typique de 1,6% à 3,2%. HO_MARGIN : c’est l’hystérésis permettant d’obtenir un compromis entre le taux de handovers ping-pong et la qualité de service Cell_RESELECT_Offset : favorise les cellules d’une bande. Temporary_Offset : évite la réselection ping-pong.. Cell_Reselect_Hystéris : évite la réselection de cellules appartenant à des LACs différents et réduit le taux de pagings infructueux. Exemple de valeur : 6 dB. L_RXLEVEL_ZONE : c’est un seuil utilisé dans le motif à cellules concentriques, il présente le seuil permettant le changement de zone (de la zone inner vers la zone outer ou vice versa). MS_TXPWR_MAX_CCH : Paramètre fixant la puissance à laquelle le mobile doit émettre lors de l’ accès initial à une cellule, c’est donc, la puissance maximum autorisée des mobiles sur le canal d’accès RACH, L_RXLEVEL_CPT_HO : c’est le seuil permettant le changement de couche (de la couche micro cellulaire vers la couche macro cellulaire et vice versa. 3. Paramètres du réseau UMTS Les composants de mesures fournissent un support pour les mesures intérieures spécifiques du UE L3 RRC ( User Equipment Layer 3 Radio Resource Control) ainsi que le reportage des mesures pour UTRAN. Le composant RRC utilise Cell RSCP et les mesures de EC /N0 pour les procédures de sélection et réélection des cellules et aussi pour le contrôle de puissance à boucle ouverte. Il a besoin aussi de mesures du BER pour le contrôle de puissance à boucle extérieur. Le UTRAN requis les mesures périodiquement ou bien pour un événement de la gestion de handover, contrôle de « radio bearer » ou bien UE positionnement. Ces mesures suivent les mesures de timing des cellules et mettent à jour les relatives timing de la cellule utilisée par RRC au même temps que les mesures changent. Le composant de mesure maintien les informations sur les cellules qui doivent être mesurées, partage les mesures avec le composant de sélection /réélection de cellule et les informations sont fournis à UE dans SIB11 (System Information Block), SIB12 et les messages de contrôles sont utilisés pour spécifier les mesures qui doivent être effectuéesSFM Technologies 19
  19. 19. QoS dans les réseaux mobiles 4. Les techniques de supervision de la QoSPour la mise à jour de l’état de fonctionnement du réseau, plusieurs outils d’analyses de laQoS, sont mis en place. La comparaison des indicateurs obtenus par ces techniques et lesparamètres du seuil (cités dans le paragraphe précédent), permet l’identification des originesdes problèmes (échec de handover, coupure de communication, mauvaise qualité due àl’interférence..).Ces techniques se font à partir des analyses de l’interface radio (drive test) et à partir desanalyses de systèmes (compteurs OMC-R). 4.1. Drive testLa méthode de mesure du drive test consiste à la caractérisation précise des canaux radio.Cette technique d’analyse permet la récupération d’une trace de mesure faite par le mobile àdifférents instants (voir Figure 2.1). Ceci est utile pour l’investigation de l’environnement radio. Figure 2.1 : chaine de mesure classique 4.2. Chaîne de mesure (équipements utilisés)La méthode du drive test consiste à embarquer sur une voiture les équipements suivants (voirFigure) : Une MS : un mobile de test équipé d’un logiciel spécial. Il est appelé généralement Mobile à trace. Un système de localisation GPS (Global Positionner System): utilisé pour la localisation exacte de la position où on désire faire l’étude de l’environnement radio. Une précision du GPS est demandée. Elle est de l’ordre de quelques mètres.SFM Technologies 20
  20. 20. QoS dans les réseaux mobiles Un PC portable : permet d’automatiser l’acquisition et le stockage des données.Le PC doit être équipé d’une carte interface RS 232 pour assurer le lien entre la sortie sériede la MS et le port série du PC.Tout le long du trajet, la MS fait des mesures instantanées. Les données sont présentées entemps réel et seront stockées dans des fichiers. 4.2.1. Indicateurs mesurésLe drive test nous offre une série d’indicateurs, dont les principaux sont:Longitude, Latitude (X, Y): le système de localisation GPS nous donne les coordonnésde chaque point de mesure.RXLEVFULL : n i v e a u de puissance reçu par le MS, obtenu par moyennage duniveau du signal pendant une période SACCH (environ ½ secondes), cette valeur deRXLEVEL est codée sur 6 bits (de 0 à 63). La puissance du signal reçu par le mobile variede –110dBm à – 48 dBm, en effet, pour une valeur "a" de RXLEVEL (comprise entre 0 et63), la puissance reçue est donnée par "- 110 + a " dBm,RXQUALFUL: c’est un indicateur de niveau de qualité. Il est obtenu par moyennagedu taux d’erreurs binaires BER pendant une période de mesure SACCH, ce BERest quantifié sur 8 niveaux (codé sur trois bits, et donc, varie de 0 à 7). Chaque niveau dequalité (de 0 à 7) correspond à un BER donné, (voir Tab2.1), RXQUAL BER 0 0.2% 1 De 0.2% à 0.4% 2 De 0.4% à 0.8% 3 De 0.8% à 1.6% 4 De 1.6% à 3.2% 5 De 3.2% à 6,4% 6 De 6.4% à 12.8% 7 12.8% Tableau 2.1 : Correspondance ente RXQUALT_ADV: sert à calculer la distance ente la BTS et le point de mesure. Il varie entre 0 et63. Exemple, pour T_ADV=1, correspond un rayon égal à environ 550m.RXFREQ: c’ est le numéro du canal radio alloué en réception. En effet, si le nombre ducanal est N, la fréquence reçue sera 935+0.2*N ( en MHz),SFM Technologies 21
  21. 21. QoS dans les réseaux mobilesBCCH: Broadcast control Channel,MSPWR: Cet indicateur permet le contrôle de la puissance émise par la MS. La puissanceémise est égale à :43 – 2 * MSPWR ( en dBm ). Pour MSPW=5, la puissance émise maximale parla MS est égale à 2w (33 dBm).Cell_Id : numéro d’identification de la cellule,BSIC: Base Station Identification Code : identificateur de cellule. En effet, la même fréquencepeut être utilisée pour supporter la voie balise de deux stations suffisamment éloignées.TIMESLOT : numéro de l’intervalle de temps.Time : le temps des mesures,Speed : vitesse de la voiture,Mode : IDLE or DEDICATED (veille ou fonctionnement).Le drive Test permet, aussi, la mesure de certains indicateurs des cellules voisines(RXFRQ, RXLEVFULL, BSIC). Le nombre maximal de ces cellules voisines peut allerjusqu’à six. 4.3. Compteurs OMC-RDans cette partie, nous allons présenter, l’audit radio, par l’analyse des différents compteursmesurés au niveau de l’ OMC (remontés par les BSCs à l’OMC -R). En effet, ces mesures,qui sont faites sur un intervalle de temps précis et lié à un événement survenu dans leréseau, servent aux calculs des indicateurs de qualité ce service (par combinaison deces compteurs). Il y a plusieurs indicateurs calculés à partir des mesures OMC-R, mais,on ne va s’intéresser, qu’aux indicateurs liés à la détection d’une dégradation dela qualité de communication due à l’échec d’appel ou à l’échec du déclenchement de laprocédure de handover.Dans le tableau suivant, nous allons citer les principaux indicateurs, obtenue par lesmesures OMC-R, ainsi que la série des problèmes qui permettent leur détection. Indicateurs Problemes-Taux d’échec d’accès,-Taux de coupures des communications, Couverture-Taux élevé de handover sur niveau de champ-Taux élevé de handover sur qualité,-Taux de rupture TCH (call drop) élevé, Interférences-Taux de handover sur interférence élevéSFM Technologies 22
  22. 22. QoS dans les réseaux mobiles-Taux d’échec de handover intracellulaire élevé-Taux d’échec de handover intercellulaire/intra BSCélevé Capacité-Taux d’échec de handover inter-BSC/intra MSCélevé,-Taux d’échec de handover inter-MSC élevé,-Taux de blocage élevé-Taux de demande de handover élevé Handover Ping-Pong-Taux de handover sur distance Tableau 2.2 : Exemples d’indicateurs de 1 5. Processus d’analyseAprès l’obtention des différents indicateurs, la phase d’analyse combinée entre cesindicateurs commence et le processus de détection des anomalies se déclenche. Cetteétape consiste à la synthèse des différentes sources d’informations et la transmission de cettesynthèse pour action vers le bon intervenant : maintenance, ingénierie et optimisation. Dansle schéma ci- dessous, on va présenter les étapes de ce processus . Mesures Analyse des terrain(Drive Test) compteurs OMC Analyse et détection de problemes Ajustement des parametres Intervention sur sites action de maintenance Figure 2.2: Processus d’analyseSFM Technologies 23
  23. 23. QoS dans les réseaux mobilesDans la phase d’analyse de la performance du réseau et de la détection desanomalies, il y a une comparaison entre les indicateurs obtenus et les paramètres seuils(fixés par l’opérateur) qui présentent les seuils d’une qualité de service acceptable. Letableau ci -dessous, présente quelques seuils de QoS. Indicateur Paramètre seuil Taux de coupures d’appels 2% Taux de blocage 2% Taux de congestion TCH 2% Taux de handover sur niveau sens descendant 20% Taux de handover sur niveau sens montant 20% Taux de handover sur qualité sens 25% descendant Taux de handover sur qualité sens montant 10% Taux de handover sur interférence 1% Taux d’échec de handover 2% Taux de handover sur distance 0.1% RXLEV 77dBm RXQUAL 4 Tableau 2.3 : paramètres réseau seuil Conclusion Dans ce chapitre, nous avons défini la QoS, en insistant sur les indicateurs et lesparamètres logiques qui permettent la décision de l’état de la performance du réseau et nousavons aussi présenté les différents outils d’analyse qui servent à l’obtention de cesindicateurs de qualité.SFM Technologies 24
  24. 24. QoS dans les réseaux mobiles
  25. 25. Drive Test Drive Test sous Android III Un Drive Test sous Android Introduction Dans ce chapitre, nous allons aller plus loin dans la description des techniques et lesméthodologies employées lors de la phase de conception et de développement.Dans une première partie, nous allons mettre en relief le besoin et l’intérêt d’une telle application. Parla suite, on va décrire la démarche de conception. Et finalement nous allons tenir à expliquer lefonctionnement de l’application avec une description de ces différentes procédures. I. Intérêt et besoin L’application que nous allons développer nommé MobiTest n’est autre que l’embarquementd’une chaîne de mesure Drive test pour les réseaux cellulaires de deuxième et troisième génération,dans un environnement Android. Le fonctionnement de cet outil est très simple, en fait, l’utilisateurde l’application n’a qu’à prendre son téléphone dans lequel s’exécute l’application et rouler dans lesterritoires où on désire évaluer la QoS. A la fin de cette procédure, l’utilisateur retrouve les mesuresnécessaires enregistrées dans la carte mémoire de son appareil mobile. D’autre côté, il pourrabénéficier d’un tas de service y compris ceux de post traitement, qu’on va détailler plus tard dans lesétudes. La figure 3.1 illustre le logo de l’application développée. Figure3.1 : logo de l’applicationAndroid est la première plateforme mobile open source et entièrement paramètrable, plus qu’unetrentaine de compagnie contribue à Android à travers l’Open HandSet Alliance. Pour chaqueamendement de version, une nouvelle API apaprait, qui correspond à la version de la plateforme dusystème.
  26. 26. Drive Test sous AndroidC’est dans l’API niveau 7, correspondant à la plateforme de version 7 ou plus, que notre applications’introduit, en fait, des nouveaux packages tel que android.telephony.gsm et an-droid.telephony.cdma, la classe TelephonyManager, etc. seront considérés utiles pour pou-voirextraire des mesures radio, des paramètres systèmes, des paramètres réseaux opérateurs, etc. II. Conception de l’applicationLes premières phases de réalisation de ce projet ont été le fruit de très longues réflexions et deplusieurs recherches qui ont servi à concevoir une solution clair, nous entamons dans ce chapitre laphase de développement de cette solution.Voici tout d’abord le diagramme de cas d’utilisation de l’application comme le montre la figure3.2 Faire des mesures Enregistrer les Envoyer par mail mesures utilisateur <Include> Enregistrer sur le SDCard Se localiser en temps réel Localiser la BTS Analyser les mesures Figure3.2 : diagramme cas d’utilisationLe diagramme de séquence simplifié de l’application est donné par la figure3.3Eclipse estl’Environnement de Développement Intégré (ou IDE) le plus utilisé pour la programmation Java ;très performant, il est de plus gratuit et open source.Le langage privilégié pour le développement d’applications Android est justement Java. Google adonc tout naturellement conçu un plugin pour Eclipse (un plugin est un module qui complète unlogiciel hôte pour lui apporter de nouvelles fonctionnalités). Android Development Tools, ou ADT,SFM Technologies 27
  27. 27. Drive Test sous Androidest très complet et surtout très pratique : conception graphique d’interfaces uti-lisateur, Debug distantsur un téléphone, gestion de l’architecture de fichiers d’une application, etc.Diagramme de Sequence Application Base de donnés Utilisateur 1:Ovrire lapplication( ) 2:afficher les mesures( ) 3:lecture des mesures( ) 4:enregistrer les mesures( ) 5:isroot( ) 6:root( ) 7:enregistrer mesure 1( ) 8:enregistrer mesure 2( ) 9:........enregistrer mesure N( ) 10:analyser les mesures( ) 10:lecteure des analyses( ) Figure 3.3 : diagramme de séquences III. Développement de l’applicationLa classe centrale pour la récupération d’informations concernant la téléphonie estTelephonyManager qui se trouve dans le paquetage android.telephony. Cette classe va nouspermettre à la fois de récupérer des informations sur l’appareil et la carte SIM, mais égalementd’obtenir, voire de se tenir informer du statut et des changements d’états du réseau (niveau du signalchangé, mise à jour de localisation ...).Ainsi, toutes les fonctions assurées par cette classe sont gérées par des permissions qui doiventfigurer dans le fichier de configuration « Android Manifest ».SFM Technologies 28
  28. 28. Drive Test sous Android 1. Informations sur l’appareil et le réseauToutes les informations sont collectées en utilisant la classe TelephonyManager et en invoquant lesdiverses méthodes qui sont disponibles, en effet la méthode getNetworkOperatorName permet de connaitrele nom de l’opérateur du réseau mobile, sa syntaxe est la suivante :String nomOperateurReseau = telephonyManager.getNetworkOperatorName ();Android permet aussi d’informer sur le niveau du signal reçu par le mobile ainsi que sa qualité pourla cellule courante et même pour les cellules voisines et ce pour différents types de réseaux mobiles(GSM, GPRS, EDGE, CDMA, UNTS) en voici quelques exemples : import android.telephony.SignalStrength; SignalStrenght signalStrenght ; //récupérer le niveau du signal et le BER de la cellule serveuse d’un reseau GSM int RXLEV =signalStrenght. getGsmSignalStrength(); int BER=signalStrenght. getGsmBitErrorRate(); //récupérer le niveau du signal et le EcIo de la cellule serveuse d’un reseau CDMA int RXLEV =signalStrenght. getCdmaDbm(); int EcIo=signalStrenght. getCdmaEcio(); //récupérer le niveau du signal de la 2 eme cellule voisine int rssi = NeighboringList.get(2).getRssi(); 2. FonctionnementL’application MobiTest est formée par trois activité disposées sous forme d’onglets, le premieronglet donne des informations sur les paramètres réseau de la cellule courante suivant le type duréseau, le deuxième trace le trajet des mesures sur une carte Google Maps, en effet les mesures sontprises chaque fois que le niveau de signal reçu change et ceci grâce à la méthodeonSignalStrenghtChanged().Le troisième onglet présente des histogrammes comparatifs des paramètresradio fréquences de la cellule courante a ceux de ses voisines. 2.1. L’onglet Infos:Il permet d’afficher en temps réel les informations relatives à la QOS de la cellule courantedans laquelle le mobile est enregistré. Ces informations sont essentiellement le type du réseau(Reseau), le nom de l’operateur (Operateur), le niveau du signal reçu (RSSI), le taux d’erreur binaire(BER en cas du GSM, Ec/Io en cas de CDMA). En plus ces paramètres, l’onglet infos informe surSFM Technologies 29
  29. 29. Drive Test sous Androidl’identifiant de la cellule(Cid) ainsi que sa zone de localisation (LAC), ces deux derniers paramètressont maintenus à jour grâce à la fonction onCellLocationChanged(CellLocation location). Ces paramètres serontensuite enregistrés, dans un fichier csv, sur une carte mémoire (si c’est disponible) ou sur la mémoireinterne du Smartphone.Notons que les valeurs affichées sont les valeurs par défaut de l’émulateur, il fallait donc testerl’application sur un terminal Android pour s’assurer de son bon fonctionnement. Il est encore àsignaler que le Taux d’Erreur Binaire(BER) ne peut être mesuré que lorsque le terminal enconversation (mode dédié), ce qui permet d’informer sur la qualité du signal reçu . Figure3.5: erreur denregistrement Fugre3.4: Longlet info cellule 2.2. L’onglet MapCet onglet permet de marquer les positions de changement du niveau du signal sur la carte par desindicateurs colorés suivant la valeur de RSSI, ainsi les indicateurs bleus sont placés sur les points oule niveau du signal important alors que les indicateurs oranges informent sur les point ou le niveau dusignal est faible.la figure3.5 identifie deux points positionnés sur la carte avec un niveau de signaldifférent.SFM Technologies 30
  30. 30. Drive Test sous Android 2.3. L’onglet grapheC’est la dernière vue de notre application, il permet comme son nom l’indique de convertir lesniveaux de signal reçus de la cellule serveuse ainsi que ses voisine, en un histogramme pour pouvoirdétecter la différence aisément. Comme présenté par la figure3.5, si l’application n’arrive pas àrecevoir le signal d’une cellule voisine, son niveau sera modélisé par un histogramme rouge. Figure3.5: L’onglet MapFigure3.6 : L’onglet graphe 1ConclusionCe chapitre a été consacré à la présentation de la conception ainsi que le fonctionnement de lachaîne de mesure Drive Test du réseau mobile. Cet outil sera en mesure d’effectuer des mesuressur l’interface radio pour évaluer les performances du réseau. Cet outil, agréable à utiliser etfacile à manipuler sera d’une grande aide pour tester la couverture d’un réseau radio-mobile.SFM Technologies 31
  31. 31. Drive Test Drive Test sous Android
  32. 32. Conclusion Générale Conclusion généraleL’objectif principal de ce projet, propos dans le cadre d’un stage ingénieur, était de concevoir et deréaliser un outil d’évaluation de performances des réseaux de deuxième et troisième génération. Dansun premier temps, nous avons commencé par une étude théorique sur les réseaux 2G et 3G, ainsi quesur la qualité de service dans ce type de réseaux.Ensuite, nous avons présenté l’environnement de travail Android et ses caractéristiques pour ; enfin,finir avec la présentation de l’outil que nous avons conçu et qui a pour nom MobiTest».Dans un soucide temps et de moyens, nous n’avons pas pu améliorer encore notre application. Mais les idées nemanquent pas.En effet, nous comptons d’abord corriger les lacunes comme les mesures concernant les cellulesvoisines. Une deuxième amélioration est l’ajout d’un module de post traitement. Les Smartphonesdeviennent de plus en plus le moyen à haute disponibilité pour les développeurs pour pouvoirimplémenter des solutions et des innovations avec plus de fiabilité et d’efficacité. C’est dans cecontexte là où notre projet se situe.
  33. 33. Bibliographie BibliographieL’art du développement Android : Mark L. MurphyProgrammation Android De la conception au déploiement avec le SDK Google Android 2 : DamienGuignard, Julien Chable, Emmanuel Robleswww.développez.netwww.tutos-android.comwww.firstdroid.comRapport PFE NAJI Houcine, Bahria al Aghar Nihed.

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