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  1. 1. Université Hassan Premier Ecole Nationale des Sciences Appliquées Khouribga Projet de Fin d’Etude En vue de l’obtention du diplôme INGENIEUR D’ETAT Génie Réseaux et Télécommunications Présenté par Salwa EL HABCHI Soutenu le (date de soutenance), devant le jury : Nom 1 établissement 1 Président Nom 2 établissement 2 Examinateur Nom 3 établissement 3 Examinateur M. Zouhair KASSOU Huawei Encadrant externe M. Mohamed CHAHID Huawei Encadrant externe M. Ahmed MOUHCEN établissement 5 Encadrant interne Planification et Optimisation du réseau 3G
  2. 2. 2 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel
  3. 3. 3 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Sommaire Dédicaces..................................................................................................................................... 5 Remerciement............................................................................................................................... 6 Résumé ........................................................................................................................................ 7 Abstract........................................................................................................................................ 7 Liste des tableaux.......................................................................................................................... 8 Liste des figures............................................................................................................................ 8 Introduction générale....................................................................................................................10 Cahier des charges .......................................................................................................................11 Introduction à la 3G .....................................................................................................................13 1-1 Historique de l’évolution des systèmes WCDMA.................................................................13 1-2 Architecture du réseau WCDMA.........................................................................................15 1-2-1 Réseau cœur................................................................................................................15 1-2-2. Domaine PS................................................................................................................16 1-2-3. Partie commune entre PS et CS....................................................................................16 1-2-4. UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Acces Network) ......................................................16 1-2-5. Les interfaces du RAN ................................................................................................18 1-3. La couverture de l’UMTS ..................................................................................................20 1-4. Duplexage dans UMTS......................................................................................................21 1-5. La chaine de transmission en UMTS...................................................................................21 a. Le codage source...............................................................................................................22 b. Le codage canal et entrelacement.......................................................................................22 c. L’étalement du spectre (spreading) .....................................................................................22 d. Les codes..........................................................................................................................23 e. Codes de canalisation ........................................................................................................23 f. Codes d’embrouillage ........................................................................................................24 g. La modulation...................................................................................................................25 1-6. Les canaux de la Release99................................................................................................25 a. Les canaux logiques :.........................................................................................................25 b. Canaux de transport :.........................................................................................................26 c. Les canaux physiques ........................................................................................................26 1-7. Etat du UE (User Equipement) ...........................................................................................27
  4. 4. 4 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel a. Idle Mode .........................................................................................................................27 b. Connected mode ...............................................................................................................27 1-8. Le Contrôle de puissance ...................................................................................................29 a. Contrôle de puissance Open-Loop......................................................................................29 b. Contrôle de puissance Inner-Loop......................................................................................29 c. Contrôle de puissance Outer-loop:......................................................................................29 1-9. Le Handover .....................................................................................................................30 a. Le Soft/Softer Handover ....................................................................................................30 b. Le Hard Handover.............................................................................................................31 1-10.Compressed mode.............................................................................................................33 2-11. La qualité de service ........................................................................................................34 Conclusion ..................................................................................................................................36 Introduction :...............................................................................................................................38 2-1.La planification du réseau radio...........................................................................................38 2-1-1.Outil de planification radio (logiciel Atoll) ....................................................................40 2-2.L’optimisation du réseau radio:........................................................................................50 Conclusion ..................................................................................................................................62 3-1.Introduction ...........................................................................................................................64 3-2.Présentation de la zone de l’étude de cas..................................................................................64 3-3.Optimisation de la couverture (Long Call RSCP).....................................................................65 3-3-1.Analyse des problèmes ....................................................................................................65 a-Zone1................................................................................................................................65 b-Zone 2...............................................................................................................................67 c-Zone 3...............................................................................................................................68 3-3-2.Résultat obtenu................................................................................................................69 3-4.Optimisation de la qualité (Long call : Ec/Io) ...........................................................................69 a-Zone 1...............................................................................................................................70 b-Zone 2...............................................................................................................................70 c-Zone 3...............................................................................................................................71 3-5.Optimisation du débit .............................................................................................................72 3-7.Les KPIs................................................................................................................................74 Conclusion ..................................................................................................................................76 Conclusion générale .....................................................................................................................77 Annexe.......................................................................................................................................78 Bibliographie………………………………………………………………………………………..…82
  5. 5. 5 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Dédicaces A mes parents Pour leurs sacrifices, leurs dévouements inconditionnels et leur soutien infaillible. Qu’ils trouvent ici le témoignage de mon amour profond et de ma gratitude certaine. Que Dieu les préserve de toute peine et de tout malheur, A mon frère Amine Pour ses encouragementset sa confiance en moi. Que Dieu l’aide dans tout ce qu’il entreprendra danssa vie, A ma sœur Chaimaa Pour son aide, son assistance, son soutien et pour notre complicité à toutes épreuves. Qu’elle trouve ici l’expression de ma reconnaissance. Que Dieu lui fournisse les clefs du bonheur, A tous mes ami(e)s Pour la merveilleuse ambiancequicaractérise notre amitié. Qu’ils soient heureux sur les planspersonnel, professionnel et social, A tous ceux quiont été là pour moi quand j’aieu besoin de leur soutien mais surtout à tous ceux qui ont été, qui sont et quiseront inchallah présents pour moi même quand jen’auraispas besoin d’eux. Je dédie ce travail
  6. 6. 6 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Remerciement Il m’est agréable de m’acquitter d’une dette de reconnaissance auprès de toutes les personnes, dont l’intervention au cours de mon projet, a favorisé à son aboutissement. A cette occasion, je tiens à exprimer mes sincères remerciements et mes profondes gratitudes à M.Zouhair KASSOU, mon encadrant qui a su par son excellente pédagogie et la pertinence des séances d’encadrement m’inculquer les principes de base nécessaires à la réalisation de ce projet, ainsi que pour l’aide qu’il m’a apporté, pour sa chaleureuse façon de me transmettre son savoir. J’adresse aussi mes vifs remerciements à M.Mohamed CHAHID et M.Yasser HANANE pour m’avoir donné l’opportunité d’effectuer mon PFE au sein de Huawei, ainsi que pour leur accueil et leur confiance en moi dans la réalisation de ce travail. Je remercie aussi toute l’équipe RNPO pour leur aide et leurs efforts. Je tiens également à exprimer ma profonde gratitude à mon encadrant interne M.Ahmed MOUHCEN qui m’a transmis des connaissances et des compétences techniques valeureuses, pour ses remarques pertinentes et ses encouragements. Finalement, mes remerciements les plus sincères au corps professoral et administratif de l’ENSA Khouribga pour la formation prodigieuse, la qualité de l'enseignement durant ces cinq années. Un grand merci à tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué à la réussite de ce travail.
  7. 7. 7 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Résumé L'optimisation est un concept d'analyse fondamental à laquelle les exploitants des réseaux de télécommunication accordent un intérêt particulier. Elle assure et garantit, en dépit des moyens requis à cette cause, la rentabilité des services proposés aux abonnés, qui ne lésinent sur aucun critère de qualité avéré et satisfaisant. La détection et l'analyse des incidents sur l'interface radio se font aux moyens de l'étude des indicateurs, laquelle débouche sur la recherche des alerteurs et la déduction des cellules impactées. Des outils et algorithmes appropriés, sont développés à cette fin par les équipementiers et mis à la disposition des ingénieurs Radio afin de guider leurs actions d'optimisation sur les cellules dont les indicateurs de performance (KPI) seraient dégradés. Le processus d’optimisation des réseaux radio mobiles (3G) est donc indispensable afin d’aboutir à une meilleure couverture et une qualité de service satisfaisante. C’est dans ce cadre que s’inscrit mon stage de fin d’études, dont l’objectif est de planifier et faire des prédictions du réseau 3G de Méditel de la zone Chaouen et l’optimiser par la suite. Une procédure de planification et d’optimisation a été appliquée à la région étudiée. Mots Clés : 3G, Optimisation, Planification, KPI, Couverture, Qualité de service Abstract Optimization is a fundamental method of analysis of great interest to telecommunications network operators. In spite of the means it requires, optimization assures and guarantees the profitability of services provided to subscribers, who have very strict demands with regards to the quality and satisfaction of services. The detection and analysis of incidents on radio interface is done through the study of indicators, leading to the search of alarm signals and the deduction of impacted cells. Appropriate tools and algorithms are being developed for this purpose by equipment manufacturers, who put them at the disposal of radio engineers. This helps them in their optimization tasks on cells whose performance indicators may be damaged. The optimization process of mobile radio networks (3G) is essential in order to achieve better coverage and a satisfactory quality of service. It is in this context that my final project assignment, whose objective is to plan and make predictions for 3G Méditel’s network of Chefchaouen area and optimize it later. A process planning and optimization has been applied to the study area. Key words: 3G, Optimization, Planning, KPI, Coverage, Quality of service
  8. 8. 8 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Liste des tableaux Tableau 1 : Les canaux logiques……………………………………………………………25 Tableau 2 : les canaux de transport…………………………………………………………26 Tableau 3 : Les canaux physiques…………………………………………………………..26 Tableau 4: Caractéristiques des différents états d’un UE…………………………………...28 Tableau 5 : Base de données de la ville Chaouen…………………………………………...42 Tableau 6: Engineering parameters………………………………………………………….49 Tableau 7 : Indicateurs relatifs aux services R99……………………………………………59 Tableau 8 : Indicateurs relatifs aux services HSPA………………………………………….60 Tableau 9 : Liste des sites installés dans la zone Chaouen…………………………………..64 Tableau 10 : Paramètres radio des sites CCH004 et CCH301 ……………………………...66 Tableau 11: Paramètres radio des sites après les changements………………………………66 Tableau12 : Paramètres radio du site TET151……………………………………………….67 Tableau 13 : Paramètres radio du site TET151 après les changements……………………...67 Tableau 14: Paramètres radio du site CCH006………………………………………………68 Tableau 15: Paramètres radio du site CCH006 après les changements ……………………...68 Tableau16: KPIs de drive test après l’optimisation…………………………………………..73 Liste des figures Figure 1 : Diagramme de GANTT……………………………………………………………….9 Figure 2 : Evolution de systèmes de communication cellulaire………………………………….9 Figure 3 : Evolution des débits des systèmes de troisième génération…………………………..10 Figure 4 : Architecture du réseau WCDMA …………………………………..…………………11 Figure 5 : Architecture du réseau d’accès UTRAN……………………………………………....12 Figure 6 : Structure en couche de l’interface radio du RAN……………………………………..12 Figure 7 : Modèle de protocole des interfaces RAN………………………………………………13 Figure 8 : Hiérarchie des cellules de l’UMTS………………………………………………….. ...13 Figure 9 : Attribution du spectre fréquentiel pour la 3G…………………………………………..14 Figure 10 : Chaine de transmission du système WCDMA………………………………………...15 Figure 11 : Procédure d'étalement et de désétalement du spectre. ………………………………...17 Figure 12 : Arbre des codes OVSF………………………………………………………… …….. 19 Figure 13 : Mécanisme d’embrouillage et d’étalement…………………………………………….20 Figure 14: Correspondance entre les canaux de la Release 99……………………………………..21 Figure 15 : Relations entre les différents états du UE……………………………………………...22 Figure 16: Contrôle de puissance…………………………………………………………………..23 Figure 17: Exemple de Soft Handover……………………………………………………………..24 Figure 18: Soft Handover Flow (ajouter RL: Radio Link) ………………………………………...24 Figure 19: Soft Handover Flow (supprimer RL: Radio Link) ……………………………………..25 Figure 20: Intra-frequency Hard Handover Flow ………………………………………………….25 Figure 21: Inter-frequency Hard Handover Flow ………………………………………………….26 Figure 22: Inter-system Hard Handover Flow. …………………………………………………….27 Figure 23 : Planification et optimisation……………………………………………………………31
  9. 9. 9 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Figure 24: Schéma du processus de la planification………………………………………… .33 Figure 25 : Création d’un nouveau projet……………………………………………………..40 Figure 26 : Importation de la carte…………………………………………………………….40 Figure 27 : Choix des coordonnées……………………………………………………………41 Figure 28 : tableau des sites de la ville Chaouen……………………………………………...41 Figure 29 : tableau des secteurs des sites de la ville Chaouen………………………………...42 Figure 30: tableau des cellules de la ville Chaouen…………………………………………...43 Figure 31 : Emplacement des sites sur la carte………………………………………………..44 Figure 32 : Computation Zone………………………………………………………………...45 Figure 33 : les différentes prédictions…………………………………………………………46 Figure 34: Simulation de la couverture (coverage by signal level) …………………………...47 Figure 35: Simulation de la couverture par secteur (coverage by transmitter) ……………….48 Figure 36 : les propriétés d’un secteur………………………………………………………...48 Figure 37: la couverture avant…………………………………………………………………49 Figure 38: La couverture après………………………………………………………………...49 Figure 39 : Légende.…………………………………………………………………………...49 Figure 40 : Simulation de la qualité de signal (Ec/Io) ………………………………………..50 Figure 41 : Liste de voisinage………………………………………………………………….50 Figure 42 : Liste des Primary Scrambling Code……………………………………………….51 Figure 43 : Histogramme des Scrambling code………………………………………………..52 Figure 44: Schéma du processus de l’optimisation…………………………………………….53 Figure 45 : Les outils du Drive test…………………………………………………………….54 Figure 46 : la zone à optimiser…………………………………………………………………55 Figure 47: Couverture de la ville Chaouen(RSCP) ……………………………………………56 Figure 48: Distribution du RSCP………………………………………………………………57 Figure 49 : Couverture de la zone 1…………………………………………………….……...57 Figure 50: Couverture de la zone 2…………………………………………………………….57 Figure 51: Couverture de la zone 3…………………………………………………………….58 Figure 52: la couverture après l’optimisation…………………………………………………..59 Figure 53: Distribution du RSCP……………………………………………………………….60 Figure 54: La qualité de signal de la zone Chaouen……………………………………………61 Figure 55: Distribution de Ec/Io ……………………………………………………………….62 Figure 56: Ec/Io de la zone 1…………………………………………………………………...63 Figure 57 : Ec/Io de la zone 2…………………………………………………………………..64 Figure 58: Ec/Io de la zone 3…………………………………………………………………...64 Figure 60: La qualité de signal de la zone Chaouen …………………………………………..66 Figure 61: Distribution de Ec/Io ……………………………………………………………….67 Figure 62: le débit de la zone Chaouen avant l’optimisation ………………………………… 68 Figure 63: Distribution du débit………………………………………………………………..69 Figure 64: Le débit de la zone Chaouen après l’optimisation………………………………… 70 Figure 65: KPI de l’accessibilité de CS………………………………………………………...71 Figure 66: KPI de l’accessibilité HS……………………………………………………………71 Figure 67: KPI de HS CDR……………………………………………………………………..71 Figure 68: KPI de Speech CDR…………………………………………………………………72 Figure 67: KPI de Speech trafic…………………………………………………………………72 Figure 68: KPI de Data trafic…………………………………………………………………….73 Figure 69 : Les produits offerts par Huawei……………………………………………………..79
  10. 10. 10 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Introductiongénérale Dans le cadre de ma formation en ingénierie en génie « Réseaux & Télécommunications » à l’école nationale des sciences appliquées à KHOURIBGA (ENSAK) j’ai effectué un stage de Fin d’études au sein du département de Radio Network Planning & optimization de l’organisme HUAWEI Technologies CO LTD Maroc. Pendant ce stage, j’ai eu l'opportunité de travailler avec un groupe d'ingénieurs qui m’ont permis d'apprendre le métier d'ingénieur radio et de m’épanouir aussi bien sur le plan professionnel que celui personnel. Ce présent document établit une synthèse de toutes les tâches effectuées durant la période de mon projet de fin d’études au sein de département RNP/RNO du HUAWEI Technologies à Casablanca, il est organisé comme suit : Dans le premier chapitre nous allons commencer par décrire le contexte général du projet et rappeler les concepts de base relatifs à la technologie UMTS. Dans le deuxième chapitre nous allons détailler le processus de la planification et l’optimisation du réseau 3G. Le dernier chapitre traite une étude de cas qui consiste à optimiser le réseau de Méditel de la ville CHAOUEN et enfin ce rapport sera terminé par une conclusion.
  11. 11. 11 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Cahier des charges Ce projet de fin d’étude intitulé « Planification et Optimisation du réseau 3G de MEDITEL» a pour but de mener une étude de cas relative à la ville «CHAOUEN». Il consiste à évaluer et à améliorer les performances du réseau d’accès UMTS de MEDITEL en matière de qualité de service, de couverture et de débit. En effet, un cas réel était traité afin d’appliquer les différentes méthodes et procédures d’optimisation radio acquises durant le stage.
  12. 12. 12 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel CHAPITRE 1 • Généralités sur la technologie 3G Au début de ce chapitre, nous allons présenter le cahier des charges du stage et les différentes taches effectuées, ensuite nous allons voir les différentes caractéristiques de la 3G.
  13. 13. 13 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Introductionà la 3G L’UMTS désigne une technologie de télécommunications mobiles universelles; c’est une dénomination de la norme retenue en Europe pour les systèmes de radiocommunications mobiles de troisième génération, elle permet d'offrir une large gamme de services, intégrant la voix, les données et les images. Son but est d’apporter des améliorations substantielles par rapport au réseau GSM, parmi ses améliorations on peut citer : • La possibilité d’un accès plus rapide à Internet à partir des téléphones portables et cela se traduit par un accroissement significatif des débits des réseaux de téléphonie mobile. • Une amélioration de la qualité des communications en tendant vers une qualité d’audition proche de celle de la téléphonie fixe. • Sa capacité de résoudre les problèmes croissants liés à la saturation des réseaux GSM, et notamment en grandes villes. • Les technologies développées autour de la norme UMTS conduisent à une amélioration significative des vitesses de transmission pouvant atteindre 2 Mbit/s. De tels débits sont significativement supérieurs à ceux permis par les réseaux GSM actuels (9,6 kbit/s) ou par le GPRS. Cette amélioration des débits est rendue possible par l’évolution des technologies radio qui autorise une meilleure efficacité spectrale et l’exploitation de bandes de spectre de fréquence supérieure à celles utilisées par la technologie GSM. Alors que les réseaux GSM déployés au cours des dernières années reposaient sur l’utilisation de bandes de fréquences autour de 900 MHz et de 1800 MHz, la norme UMTS exploite de nouvelles zones du spectre (notamment les bandes 1920-1980 MHz et 2110-2170 MHz). Ces différences entre les normes GSM et UMTS rendent nécessaires le déploiement de nouveaux réseaux de stations de base et de toute l’infrastructure qui tourne autour. 1-1 Historique de l’évolution des systèmes WCDMA : L’apparition des communications sans fil date des fins du XIXe siècle avec les expériences de Marconi. Or, elles ont été limitées, dans la plupart des cas, à des applications militaires. Il a fallu attendre jusqu’aux années quatre-vingt pour voir la naissance des systèmes de téléphonie mobile cellulaire, de première génération, tels que le NMT, l’AMPS, ou le TACS. Le plus marquant dans cette génération était l’apparition du nouveau concept des réseaux cellulaires proposés par les laboratoires de Bell. Au début des années 90, La seconde génération des systèmes cellulaires est apparue, incarné avec le GSM, pour pallier aux limitations de sa antécédente à savoir les ressources spectrales réduites, la courte durée de vie des batteries et le coût du terminal. Cette génération, conçue initialement pour acheminer paroles et données à faibles débits (9600 bits/s pour le GSM), a permis l’essor des communications mobiles en introduisant la sécurité, ainsi qu’une nouvelle
  14. 14. 14 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel méthode d’accès. Malgré son succès une génération intermédiaire nommée 2.5G, symbolisée par le système GPRS puis les systèmes EDGE, a vu le jour en Europe pour augmenter le débit du service des données. La seconde génération a constitué une évolution énorme par les services qu’elle a offerts. Cependant, elle a montré un ensemble d’inconvénients à savoir l’absence d’un standard mondial et les limitations de débits face aux demandes exigeantes de nouvelles applications mobiles. Ainsi, arrive la troisième génération (3G), souvent assimilée en Europe à l’UMTS, pour satisfaire les exigences du débit en matière d’acheminement de données multimédia et pour présenter un service de roaming à l’échelle internationale. Figure 2 : Evolution de systèmes de communication cellulaire Cette troisième génération, dite IMT 2000, ne correspond pas à un système de communication unique et mondiale, mais à plusieurs interfaces de communication un comme le montre la Figure 2. Néanmoins, l’UMTS qui se base sur la technologie WCDMA est celle qui a été retenue par ITU. Le système UMTS a été normalisé par la première version de la norme du groupe 3GPP, dite Release 99, permettant ainsi de fournir aux utilisateurs une meilleure qualité de service de voix, notamment en ce qui concerne les services offerts et les vitesses de transfert. L’évolution de l’UMTS a passé par plusieurs versions dites « Releases » de la R99 à la R8 en passant par R4, R5, R6 et R7. Chaque Release se base sur les spécifications de sa antécédente pour présenter des améliorations. La figure ci-dessous présente les différents débits offerts par chaque Release.
  15. 15. 15 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Figure 3 : Evolution des débits des systèmes de troisième génération 1-2 Architecture du réseau WCDMA : Le réseau WCDMA dont les spécifications techniques sont établies par l’organisme 3GPP, se divise, principalement, en deux parties ; une partie d’accès UTRAN (UMTS Terrestrial RAN) et une partie CN (Core Network). Figure 4 : Architecture du réseau WCDMA 1-2-1 Réseau cœur Le réseau cœur CN est la partie du système WCDMA chargée de la gestion des services souscrits par l’abonné. Afin de garantir cette mission, le CN fournit essentiellement, les fonctions qui suivent: La gestion des appels ; L’itinérance (roaming) ; La sécurité ;
  16. 16. 16 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel La communication avec d’autres réseaux externes (internet, RTCP,..) ; Assurer l’interconnexion de l’utilisateur avec différents réseaux ; A partir de la Release 5, l’architecture du réseau cœur comporte quatre parties : Domaine PS pour le transport de la voix moyennant la commutation paquet. Domaine CS pour le transport de la voix en utilisant la commutation circuit. Partie commune entre CS et PS pour le transport de signalisation Domaine IMS garantit une connectivité IP avec le terminal afin de permettre l’intégration de la VoIP et d’autres services IMS. Aussi ce domaine offre une possibilité importante de développer de nouveaux services 1-2-2. Domaine PS Le domaine PS est similaire au domaine Paquet du réseau GPRS, il comprend : Le SGSN qui permet d’enregistrer les usagers dans une zone de routage RA (Routing Area) Le GGSN qui est une passerelle vers les réseaux extérieurs à commutation de paquets tels que l’Internet. 1-2-3. Partie commune entre PS et CS: Le groupe des éléments communs est composé de: HLR: représente une base de données des informations de l’usager contenant les informations suivantes : - 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. AuC : prend en charge l’authentification de l’abonné, ainsi que du chiffrement de la communication. L’AuC se base sur le HLR afin de récupérer les informations relatives à l’usager pour créer une clé d’identification. EIR : s’occupe de la gestion des vols des équipements usagers. Il a en possession d’une liste des mobiles blacklistés identifiés par un numéro unique propre à chaque équipement usager, appelé l’IMEI (International Mobile Equipment Identity). 1-2-4. UTRAN (UMTS TerrestrialRadio Acces Network) a. Architecture de l’UTRAN : Le réseau RAN est composé d’un ensemble de RNS (Radio Network Subsystem) reliés au réseau cœur à travers l’interface Iu. Chaque RNS est constitué d’un contrôleur du réseau radio (RNC pour Radio Network Controller) relié à un ensemble de NodeBs à travers l’interface «Iub ».
  17. 17. 17 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Figure 5 : Architecture du réseau d’accès UTRAN b. RNC (Radio Network Controler) Le RNC implémente la plupart des fonctions du UTRAN, tel que : Gestion et contrôle des ressources radio. Contrôle d’admission pour éviter les situations de congestion. Etablissement et libération des connexions. Macro-diversité : les temps de transmission sur des chemins différents peuvent sensiblement différer, il faut reconstruire au mieux l’information. Gestion de mobilité Handover. Mesures de l’environnement radio (puissance du signal reçu, le taux d’erreur, niveau d’interférences,…). Cryptage et contrôle d’intégrité des données des utilisateurs. Procure les informations d’optimisations de l’UTRAN. Deux types de RNC se distinguent : - Serving-RNC (S-RNC): C'est le RNC qui maintient la connexion avec le réseau cœur quand le mobile est en soft Handover. Il assure les fonctions de division/recombinaison pour acheminer un seul flux vers l'interface Iu. - Drift-RNC (D-RNC): Il achemine les flux du S-RNC vers le NodeB qui gère la connexion avec le terminal mobile et vice-versa. Il assure la fonction de commutation pour garder un seul point d'interconnexion avec le réseau cœur. c. NodeB : Un NodeB est un équipement liant le terminal UE au RNC à travers l’interface Iub. De ce fait le NodeB garantit les fonctions de transmission radio : modulation, démodulation, étalement de spectre… Il est responsable aussi, de la gestion des fréquences de cellules radio, des codes d’étalement, de la synchronisation, de la gestion de signalisation de l’interface Iub, ainsi que la gestion des canaux dédiés et partagés.
  18. 18. 18 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel 1-2-5. Les interfaces du RAN: Le réseau d’accès radio de troisième génération prend en charge le contrôle et la gestion des ressources radio. Ceci permet l’échange d’informations (données et signalisation) entre le terminal mobile et le réseau cœur via deux interfaces: une interface radio dite Uu qui se basant sur la WCDMA pour lier le terminal au RAN, et une autre dite Iu pour transmettre les données au réseau cœur. a. Interface radio de du RAN La Figure présente l’architecture en couches de l’interface radio du RAN. Cette interface dite Uu se confond avec les trois premières couches du modèle OSI. Figure 6 : Structure en couche de l’interface radio du RAN La couche physique réalise les fonctions de codage de canal, la détection et correction d’erreurs, la modulation, le multiplexage des canaux de transport sur des canaux physiques, étalement et désétalement du spectre des canaux physiques, égalisation de canal radio, prélèvement des mesures radio pour les envoyer aux couches supérieures, et le contrôle de puissance en boucle fermée, d'entrelacement et de modulation. La deuxième couche fournit les fonctions liées au mapping, chiffrement, retransmission et segmentation. Elle est composée de quatre sous-couches : MAC remplit la fonction de multiplexage de plusieurs canaux logiques (couches supérieures) dans des canaux de transport (couche physique) et vice versa. RLC établit la connexion entre l'équipement de l'utilisateur UE et le RNC pour garantir la fiabilité des données entre deux équipements du réseau. Elle réalise la fonction de segmentation des paquets RLC-PDU en des unités de taille prédéfinie par la couche RRC. Et elle assure aussi le réassemblage des paquets à la réception.
  19. 19. 19 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel BMC assure les fonctions de diffusion des messages sur l’interface radio. PDCP assure l'indépendance des protocoles radio du RAN (couches MAC et RLC) des couches de transport réseau, ainsi que la compression de données et d'entête de paquets de données, permettant, ainsi, un usage plus efficace des ressources radio. RRC garantit le rôle de la couche réseau, de l'interface Uu. Elle gère principalement la connexion de signalisation, la sélection initiale et la resélection de cellule, le contrôle des mesures, la configuration du chiffrement et de l’intégrité, la gestion de la QoS demandée et le contrôle de puissance en boucle externe, et la gestion de la mobilité (Handover). b. Les interfaces logiques dans l’UTRAN La norme UTRAN définit quatre interfaces : L’interface Uu relie le terminal mobile au NodeB par l’intermédiaire d’une liaison radio. La couche physique de l’interface Uu est basée sur la technique WCDMA accès multiple à répartition en codes. L’interface Iub permet de connecter le NodeB au RNC. Cette interface se charge principalement de la gestion du transport du trafic utilisateur, la signalisation, la configuration et l’exploitation & la maintenance. L’interface Iur liant deux RNC. Cette interface est introduite pour permettre l’établissement de deux ou plusieurs chemins entre le réseau et le terminal via deux stations de base potentiellement différentes. le RAN est connecté au réseau cœur à travers Iu, qui compte en elle deux interfaces : une interface vers le domaine de commutation circuit du réseau cœur Iu-Cs et une vers le domaine de commutation paquet Iu-PS. Les structures des protocoles de ces interfaces ont été définies selon un modèle unique reposant sur le fait que les couches horizontaux et les plans verticaux sont logiquement indépendants, garantissant, ainsi, un passage de la transmission avec ATM à la transmission via IP. Figure 7 : Modèle de protocole des interfaces RAN
  20. 20. 20 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel  Couches horizontales La figure 7 illustre le modèle de protocole des interfaces du RAN. Ce modèle comporte deux couches: une couche radio et une couche transport. La couche transport correspond à la technologie de transport retenue, qui n’est nullement spécifique à la WCDMA. La couche radio supporte tous les aspects propres à RAN.  Plans verticaux Le modèle comprend trois plans verticaux principaux : le plan de l’usager, le plan de contrôle de l’usager et le plan de contrôle du réseau de transport. i. Plan de contrôle Utilisé pour la signalisation de contrôle spécifique à la WCDMA, il comprend les protocoles applicatifs des différentes interfaces, comme RANAP pour l’interface Iu, RNSAP pour Iur, NBAP pour Iub. ii. Plan de contrôle du réseau de transport Ce plan regroupe toute la signalisation de contrôle au niveau de la couche transport. Il se situe entre le plan de contrôle et le plan utilisateur afin d’assurer l’indépendance du protocole AP par rapport à la technologie de transport utilisée. iii. Plan utilisateur Le plan utilisateur transporte toutes les données reçues et émises par l’usager du réseau, voix, images ou données informatiques. Il comprend un sous-ensemble appelé plan utilisateur du réseau de transport. iv. Plan utilisateur du réseau de transport Le plan utilisateur du réseau de transport supporte les données de l’utilisateur, sous contrôle du plan de contrôle du réseau de transport. 1-3. La couverture de l’UMTS La taille de la cellule est limitée par les fréquences et la puissance utilisées. En effet, la taille des cellules de 3G est relativement petite par rapport à celles de 2G, puisque la 3G utilise des fréquences plus élevées. Alors que la puissance d’émission est limitée en fonction de la proximité du récepteur par un système de contrôle puissance intégré dans les émetteurs. Ainsi, plusieurs types de cellules radio existent selon l'environnement : 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.) Figure 8 : Hiérarchie des cellules de l’UMTS
  21. 21. 21 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel 1-4. Duplexage dans UMTS : UMTS défini deux modes d’exploitation : Le mode TDD : dans ce mode le transfert de données du terminal vers la station de base (Uplink) et celui en sens inverse (Downlink) s’effectuent à la même fréquence ayant une largeur de 5 MHz. Donc les séquences Uplink et Downlink sont séparées dans le temps. Ce concept utilise une technique d’accès multiple mixte, comprenant une composante d’accès multiple à répartition dans le temps (TDMA) fondée sur la trame GSM, et une composante d’étalement de spectre à l’intérieur du time slot avec séparation par code (CDMA). Ainsi un canal de trafic est défini par une fréquence (porteuse), un intervalle de temps et un code. Ce concept offre une large gamme de débits de service en allouant plusieurs codes ou plusieurs intervalles de temps à un même utilisateur. Le mode FDD : ce mode utilise une bande passante de 5 Mhz pour le débit descendant, et une bande passante de 5 Mhz pour le débit montant. Le débit maximal supporté par un seul code est de 384 kbit/s. Afin de pouvoir supporter un débit de 2 Mbit/s, plusieurs codes sont nécessaires. Figure 9 : Attribution du spectre fréquentiel pour la 3G 1-5. La chaine de transmission en UMTS : Les données transportés sur l’interface radio du système WCDMA, sont des données numériques qui doivent être acheminées avec le plus de fiabilité possible. Pour ceci ces données passent par une chaine de transmission similaire à celle présentée par la Figure ci- dessous :
  22. 22. 22 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Figure 10 : Chaine de transmission du système WCDMA a. Le codage source Le codage source garantit la compression des données binaires. Pour la voix, l’AMR (Adaptative multiple rate) est la technique de codage source qui fut adoptée par le 3GPP en octobre 1999. Cette technique offre la possibilité d’adapter le mode de codage selon la qualité de transmission du canal radio. Pour adapter le codage durant la communication, le récepteur mesure la qualité du canal radio et la transmet à l’émetteur pour que ce dernier puisse adapter son schéma de codage en fonction de la qualité du canal radio. Cet échange doit se faire le plus rapidement possible afin de mieux suivre l’évolution de la qualité du réseau. b. Le codage canal et entrelacement : Lors de la transmission, le signal est exposé aux interférences et aux évanouissements, ce qui affectera les données transmises. Afin de garantir la fidélité de transmission, le système doit pouvoir résister aux interférences. Pour ceci, l’encodeur ajoute au bloc des bits redondants qui vont être utilisées par le récepteur pour détecter les erreurs. Le codage canal se révèle efficace pour corriger les erreurs. Cependant, il reste vulnérable contre les bursts d’erreurs qui sont typiques aux systèmes radio mobiles, spécialement lorsque l’UE se déplace à une grande vitesse dans le réseau. Ceci est corrigé par l’entrelacement qui permet d’étendre les bits erronés sur une longue période de temps. C'est-à-dire que deux bits adjacents ne sont pas transmis l’un à côté de l’autre et la probabilité des interférences inter symbole diminue. Donc, l’entrelacement permet de diminuer la probabilité d’avoir des bits erronés consécutifs et le codage permet de les détecter. c. L’étalement du spectre (spreading) : La WCDMA se base sur une technique d’accès dérivée de CDMA utilisant l'étalement de spectre par séquence directe. Elle consiste à distinguer les utilisateurs, émettent sur le même canal radioélectrique large bande, par une séquence d'étalement pseudo-aléatoire, appelée code. Les codes alloués aux utilisateurs sont choisis de manière à être orthogonaux entre eux.
  23. 23. 23 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel L’intérêt de l’étalement du spectre est de rendre le signal plus robuste face aux interférences à bande étroite et résistant aux évanouissements sélectifs, et c’en étendant le spectre du signal sur une bande de 5 MHz comme illustre la Figure Le principe de l’étalement du spectre repose sur la multiplication des messages binaires de chaque utilisateur par la séquence qui lui est propre (Figure). La suite résultante est modulée puis transmise sur le canal physique. A la réception, l’opération inverse est effectuée en multipliant le signal reçu par la même séquence de code utilisée par le transmetteur (Figure) Figure 11 : Procédure d'étalement et de désétalement du spectre. L’orthogonalité des codes empêche les utilisateurs de décoder les signaux qui ne leurs sont pas destinés. Aussi, ces codes permettent moyennant l’autocorrélation de lutter contre les imperfections du canal radio notamment les trajets multiples. d. Les codes Deux types de codes sont utilisés : les codes de canalisation et les codes d’embrouillage (scrambling). e. Codes de canalisation: Pour distinguer les utilisateurs et différencier des canaux distincts, on se sert de codes orthogonaux appelés OVSF. L'utilisation de ces codes permet de modifier le facteur d'étalement et de maintenir l'orthogonalité des différents codes d'étalement même si ces derniers sont de longueurs différentes. Ces codes sont extraits d'une famille de codes orthogonaux dite famille de Wash. Ils se sont engendrés par l’arbre de la Figure ci-dessous. Les codes portés par ces deux branches sont issus du code de la racine. Un en utilisant la symétrie, et l’autre par le code de la racine et de son complémentaire.
  24. 24. 24 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Figure 12 : Arbre des codes OVSF Le SF (Spreading Factor), ou encore gain de traitement, est le rapport de la bande après étalement sur la bande avant étalement, est de la forme 2k et varie d’une façon générale de 4 à 256 pour les canaux montants et de 4 à 512 pour les canaux descendants. Les codes OVSF présentent certaines limites. En effet, ils ne peuvent pas être tous utilisés simultanément au sein d’une même cellule puisqu’ils ne sont pas tous orthogonaux entre eux. Le code d'une branche est fortement lié à celui de sa racine et de ses fils, ce qui empêche de les utiliser simultanément. Donc lorsqu'un code est alloué, tous les codes issus de ces branches ne peuvent pas être utilisés. f. Codes d’embrouillage L’embrouillage ou scrambling est une opération effectuée par l'émetteur permettant de séparer les différents signaux d'un même terminal ou d'un même NodeB. Cette opération réalisée juste après l'étalement, comme montre la Figure, elle ne modifie pas la bande passante ni le débit, elle se limite à séparer les différents signaux les uns des autres. Figure 13 : Mécanisme d’embrouillage et d’étalement
  25. 25. 25 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Bref, l'étalement peut être effectué par plusieurs émetteurs avec le même code de canalisation sans compromette la détection des signaux par le récepteur, alors que le scrambling fait appel aux codes de Gold qui sont une combinaison linéaire de plusieurs séquences pour diférencier les récepteurs. g. La modulation La modulation QPSK est la modulation numérique adoptée par la 3GPP dans la Release 99. Comme son nom le sous-entend, QPSK défini quatre phases, permettant ainsi de transmettre deux bits par un symbole. D’autres techniques de modulation ont été intégrées par d’autre Release, telles que 16 QAM par la Release 5, et la 64 QAM par la Release7, ce qui permet d’atteindre des débits beaucoup plus élevés que celui présenté par la Release 99. 1-6. Les canaux de la Release99 La structure de trame WCDMA consiste en des supertrames de 72 trames dont la durée est 10 ms. Chaque trame contient à son tour 15 Time slots qui correspondent à une période de contrôle de puissance. La découpe en trame ne correspond pas à une répartition des ressources entre utilisateurs (différents TDMA), mais plutôt à une structuration des données émises par un même usager ce qui permet notamment l’ajout de bits de contrôle. L’interface radio de l’UMTS a des canaux logiques qui font référence aux canaux de transport. Ces derniers sont aussi portés par des canaux physiques. a. Les canaux logiques : Les canaux logiques définissent le type de donnée à transférer. Il y a deux types de canaux logiques, ceux transportant le trafic et ceux de contrôle. On distingue les canaux suivants : Canal Lien Fonction BCCH: Broadcast Control Channel DL permet au mobile de lire les informations systèmes pour accéder la première fois au réseau ou sortir du mode veille. PCCH : Paging Control Channel DL canal transportant les informations de paging permettant la recherche des mobiles. DCCH : Dedicated Control Channel UL/DL Utilisé pour transporter les informations de contrôle dédiées CCCH : Common Control Channel UL/DL Utilisé pour transférer les informations de contrôle DTCH : Dedicated Traffic Channel UL/DL Canal transportant les données utilisateur CTCH : Common Traffic Channel Unidirectionnel Transférer les informations dédiées de l’utilisateur à un groupe des UEs Tableau 1 : Les canaux logiques
  26. 26. 26 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel b. Canaux de transport : Ces canaux décrivent la façon et les caractéristiques avec lesquelles les données seront transférées sur l’interface radio. La release 99 définit les canaux de transport suivant : Canal Lien Fonction DCH : Dedicated Transport Channel UL/DL Utilisé pour le transfert des données à un UE particulier. Chaque UE possède son propre DCH dans chaque direction. BCH : Broadcast Channel DL Diffuse l’information aux UEs afin d’identifier le réseau et la cellule. FACH : Forward Access Channel DL Transporte les données ou les informations au UEs qui sont enregistrés dans le système PCH : Paging Channel DL Alerte les UEs des appels entrants RACH : Random Access Channel UL Transporte les demandes de services des UEs voulant accéder au système CPCH : Common Packet Channel Unidirectionnel Utilisé pour le contrôle de puissance DSCH : Downlink Shared Channel DL Partagé par les utilisateurs Tableau 2 : les canaux de transport c. Les canaux physiques : Un canal physique est défini par une fréquence porteuse particulière, un code et une phase relative. Ces canaux comprennent des trames radio qui comprennent, elles-mêmes, 15 intervalles de temps. La release 99 définit les canaux suivant: Canal Lien Fonction PCCPCH : Primary Common Control Physical Channel DL Diffuse d’une façon continue les identifications des systèmes et les informations de contrôle d’accès SCCPCH : Secondary Common Control Physical Channel DL Transporte le FACH et PACH. PRACH : Physical Random Access Channel UL Permet au UE de transmettre les bursts d’accès aléatoire pour l’accès au réseau DPDCH : Dedicated Physical Data Channel UL/DL Utilisé pour le transfert des données utilisateur DPCCH : Dedicated Physical Control Channel UL/DL Transporte les informations de contrôle d’information pour les UE PDSCH : Physical Downlink Shared Channel UL/DL Partage le contrôle d’information pour les UE PCPCH : Physical Common Packet Channel DL Canal spécifique pour le transport des paquets de données SCH : Synchronisation Channel - Utilisé pour permettre la synchronisation des UEs avec le réseau CPICH : Common Pilot Channel - Transmis par chaque NodeB et par la suite le UE pourra estimer le temps de la démodulation du signal AICH : Acquisition Indicator Channel - Utilisé pour informer le UE sur le DCH PICH : Paging Indication Channel - Fournit les informations au UE pour opérer son mode veille afin de conserver la batterie pendant l’écoute du canal PCH
  27. 27. 27 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Tableau 3 : Les canaux physiques La conversion des canaux logiques aux canaux de transport est faite au niveau de la sous- couche MAC alors que l’association des canaux de transport au physique est garantie par la couche physique. La Figure illustre la correspondance entre les canaux de la Release 99. Figure 14: Correspondance entre les canaux de la Release 99 1-7. Etat du UE (User Equipement) : Un UE opère dans deux modes : Idle mode (mode en veille) et connected mode (mode connecté). a. Idle Mode : Dans le mode Idle, le UE a relation seulement avec le CN. Cependant, l’UE reste sur une cellule. Chose qui lui permet de recevoir les informations du système et les paging-messages à partir des canaux de contrôle de cette cellule. S’il le souhaite, le UE peut accéder au système à partir de l’un des canaux de contrôle de cette cellule. Trois procédures sont réalisées lors de ce mode : - Sélection et la resélection du réseau. - Sélection et resélection de la cellule. - Location registration. b. Connected mode : En mode connecté, l’UE peut se retrouver dans l’un des états suivants présenté dans le tableau:
  28. 28. 28 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Etat du UE Caractéristiques CELL-DCH - UE communique via son DCH - le RAN sait la cellule où réside l’UE. CELL-FACH - Peu de données à transmettre qui ne nécessite pas l’allocation d’un canal dédié au UE. - En DL le FACH est utilisé, en UL le RACH est utilisé. - le RAN sait la cellule où réside l’UE. CELL-PCH -Pas de données à transmettre ou à recevoir -UE est en écoute permanente du PICH. -Ce mode réduit la consommation d’énergie du UE. - Le RAN sait la cellule où réside l’UE. URA-PCH - Pas de données à transmettre ou à recevoir -Le RAN sait uniquement l’URA ou réside l’UE. Tableau 4: Caractéristiques des différents états d’un UE Le terminal peut passer du mode Idle au mode connecté en utilisant l’un des canaux de contrôle de la cellule sur laquelle il est en écoute. Une fois connecté, l’UE peut passer d’un état à un autre selon la taille des données à transmettre. La Figure résume les transitions possibles entre les différents états : Figure 15 : Relations entre les différents états du UE
  29. 29. 29 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel 1-8. Le Contrôle de puissance Dans le système UMTS, tous les utilisateurs transmettent leurs informations en utilisant la même bande de fréquence. Les phénomènes de propagation peuvent dans ce cas favoriser les utilisateurs proches du NodeB ou dépend de ceux qui sont loin. Pour pallier à ce problème, dite problème proche/loin (near-far), un contrôle de puissance judicieux est effectué. Le contrôle de puissance se base sur le niveau de qualité, c'est-à-dire le rapport signal sur bruit, ce rapport doit être assuré avec un niveau de puissance approprié. Ainsi, L’UMTS fait appel à un ensemble de mécanismes de contrôle de puissance dans le but d’optimiser l’utilisation des ressources radio et de maintenir la qualité du signal sur le lien radio. Trois types de contrôle de puissance se distinguent: a. Contrôle de puissance Open-Loop : Défini seulement pour les liens montants, le contrôle de puissance Open-Loop est utilisé pour initialiser le niveau de puissance au début de la communication. Le UE estime la puissance minimale nécessaire pour la transmission en calculant l’affaiblissement de parcours en se référant à la puissance du signal reçu et l’utilise pour envoyer une demande d’accès au NodeB. S’il ne reçoit pas de réponse de la part du NodeB il fait une autre demande d’accès en utilisant une puissance un peu plus élevée. b. Contrôle de puissance Inner-Loop : Il est appliqué seulement pour les connexions des canaux dédiés. Le NodeB mesure le Eb/No reçu sur le lien montant et le compare par rapport au Eb/No cible qui dépend de la nature de la communication en cours. S’il est supérieur à ce dernier il demande au UE de baisser sa puissance d’émission et vice versa. Ce principe est aussi utilisé dans le sens descendant, bien que dans ce cas les signaux proviennent du NodeB. Il est souhaitable que la puissance destinée aux terminaux mobiles qui se trouvent en bordure de cellule soit la plus faible possible afin de minimiser les interférences intercellulaires. c. Contrôle de puissance Outer-loop: Il est utilisé pour ajuster le seuil Eb/No suite au changement du BLER (Block Error Rate) après codage. Si le BLER augmente, alors nous augmentons le seuil Eb/No pour pouvoir le diminuer. Il est appliqué seulement sur les canaux dédiés pour le lien montant seulement.
  30. 30. 30 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Figure 16: Contrôle de puissance 1-9. Le Handover Le Handover est par définition un Mécanisme permettant à un téléphone de changer automatiquement de cellule sans coupures de communication. Différents types de Handover ont été introduits par les systèmes WCDMA pour contrôler la charge du système, pour remédier aux problèmes de la couverture et pour offrir une qualité de service satisfaisante. Les Handovers peuvent être classés suivant plusieurs modes. Nous distinguons le Soft et Softer Handover, et le Hard Handover. a. Le Soft/Softer Handover: Le Soft Handover se produit lorsque le mobile est dans la zone de chevauchement de deux cellules. Il permet à un mobile d'utiliser plus qu'un lien radio pour communiquer avec le réseau fixe. Cette procédure permet de diminuer le taux d'échec de Handover aux bords des cellules et améliore significativement la qualité de signal. Le déclenchement de ce type de Handover se fait en se basant sur les mesures effectuées par le mobile sur les canaux pilotes des différentes stations de base. Figure 17: Exemple de Soft Handover
  31. 31. 31 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Le Soft Handover correspond au cas où les deux liens radio sont contrôlés par des stations de base différentes, comme illustre la Figure, alors que le Softer Handover est la situation dans laquelle une seule station de base reçoit les signaux d'un seul utilisateur à partir de deux secteurs qu'ils desservent. Figure 18: Soft Handover Flow (ajouter RL: Radio Link) Figure 19: Soft Handover Flow (supprimer RL: Radio Link) b. Le Hard Handover : Le Hard Handover consiste à libérer l'ancienne connexion avant qu'une nouvelle connexion radio entre le mobile et le réseau soit établie. Ce type de Handover est utilisé dans le cas où les cellules ont des fréquences différentes. Ainsi, il provoque la rupture de l'ancienne
  32. 32. 32 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel connexion avant l’établissement d’une nouvelle connexion avec une nouvelle cellule ayant une fréquence différente. Il existe trois types de Hard Handover:  Intra-fréquence Hard Handover : Il permet à un mobile de passer d’une cellule à une autre au sein de la même fréquence UMTS Figure 20: Intra-frequency Hard Handover Flow  Inter-fréquence Hard Handover: Il permet à un mobile de passer d'une fréquence WCDMA à une autre Figure 21: Inter-frequency Hard Handover Flow  Inter-systèmes Hard Handover: Il permet à un mobile de passer d'un système à un autre (d’une technologie à une autre), comme du WCDMA au GSM.
  33. 33. 33 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Figure 22: Inter-system Hard Handover Flow. Le Handover passe par trois phases :  Prise de mesures et supervision du lien.  Choix de la cellule cible et déclenchement du Handover.  Exécution du Handover (transfert effectif des liens). 1-10.Compressed mode : Lorsqu’un usager se déplace et qu’un Hard Handover est exécuté, cela se traduit par un passage en Compressed Mode et donc une interruption du trafic durant quelques secondes. Le Compressed Mode permet de réserver des ressources pour permettre au mobile de réaliser des mesures sur les cellules voisines avant de sélectionner celle ayant le meilleur champ. Puisque dans les systèmes WCDMA l'UE émet en continu, il n'a pas la possibilité d’effectuer des mesures sur d’autres fréquences. Ainsi, il est nécessaire d’attribuer au UE un intervalle de temps afin de procéder à ces mesures. Le RNC réserve 7 slots de chaque trame au cours d'une période appelée période de mode compressé. Cette période de temps dépend du nombre de fréquences à mesurer. Decision Execute Measurement
  34. 34. 34 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel L'UE réalise des mesures sur une seule fréquence dans les 3 slots, ce qui lui permet de mesurer deux fréquences au cours d'une trame compressée. 2-11. La qualité de service : L’UMTS propose 4 classes de qualité de services selon les applications :  La classe Conversational qui permet aux conversations vocales de proposer une bande passante contrôlée avec échange interactif en temps réel avec un minimum de délai entre les paquets.  La classe Streaming qui permet aux services de streaming de fournir une bande passante continue et contrôlée afin de pouvoir transférer la vidéo et l’audio dans les meilleures conditions.  La classe Interactive destinée à des échanges entre l’équipement usager et le réseau comme la navigation Internet qui engendre une requête et une réponse par le serveur distant.  La classe Background, qui affiche la plus faible priorité, permet des transferts de type traitements par lots qui ne demandent pas de temps réel et un minimum d’interactivité (envoi et réception de messages électroniques).
  35. 35. 35 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Notions élémentaires :  Active Set est défini comme étant l'ensemble de NodeBs avec lesquelles l'UE est simultanément relié (c.-à-d., les cellules assignant actuellement un downlink DPCH à l'UE constituent l'ensemble actif).  Les cellules, qui ne sont pas incluses dans l'ensemble actif, mais sont incluses dans le CELL_INFO_LIST appartiennent au Monitored Set.  Les cellules détectées par les UEs, qui ne sont ni dans le CELL_INFO_LIST ni dans l'Active Set appartiennent au Detected Set.  Event de Handover : Les événements en fonction des types de mesure :  Intra-fréquence: Événements 1A à 1E - 1A : Utilisé pour indiquer à l’UTRAN lorsqu'une nouvelle cellule doit être ajoutée à l'Active set. - 1B : Servant à indiquer à l’UTRAN quand une nouvelle cellule devrait être retirée de l'Active set - 1C : Utilisé pour indiquer à l'UTRAN pour remplacer une cellule dans l'Active set avec une cellule différente (l’Active est plein) - 1D : Changement de la meilleure cellule. - 1E : La valeur de mesure de Primary Pilot Channel dépasse le seuil absolu. Inter-fréquence: Événements 2B à 2F - 2B : La valeur estimée de la qualité de la fréquence utilisée est inférieure à un certain seuil, et celle de la fréquence non utilisée est supérieure à un certain seuil. - 2C : La valeur estimée de la qualité de la fréquence non utilisée est supérieure à un certain seuil. - 2D : La valeur estimée de la qualité de la fréquence utilisée est inférieure à un certain seuil. - 2F : La valeur estimée de la qualité de la fréquence utilisée est supérieure à un certain seuil.  Inter-RAT: Événements 3A et 3C : - 3A : La valeur estimée de la qualité de la fréquence de l’UTRAN utilisée est inférieure à un certain seuil, et que de l'autre système est supérieure à un certain seuil. - 3C : La valeur estimée de la qualité de l'autre système est supérieure à un certain seuil.
  36. 36. 36 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Conclusion: Le réseau UMTS se distingue par ses caractéristiques très améliorées par rapport aux générations précédentes dont témoignent les fonctionnalités multiples utilisées de plus en plus durant ces dernières années. Néanmoins, pour bien profiter de tous ces avantages, il est nécessaire de procéder à l’optimisation du réseau afin qu’il soit pleinement exploité et utilisé à bon escient garantissant ainsi la satisfaction de tous les abonnées. C’est ce qui a fait l’objet du cahier des charges et qui fera l’objet de notre prochain chapitre.
  37. 37. 37 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel CHAPITRE 2 • Planification et Optimisation d’un réseau 3G Dans ce chapitre, nous allons détailler le processus de la planification ainsi que celui de l’optimisation appliqués sur le réseau 3G
  38. 38. 38 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Introduction: RNP / O fournit des services d'ingénierie de réseau dans les domaines de la planification de la radio, les « drive test » et l'optimisation du réseau radio. Ces services peuvent être utilisés pour fournir « radio site » et de la vérification des clusters, l’évaluation de la couverture indoor et outdoor, l’analyse comparative de l'opérateur et d'autres services d'évaluation au besoin. En outre, il effectue une analyse de réseau pour évaluer l'équilibrage du trafic, des mesures et réduit les interférences, optimise les paramètres de réseau et gère la capacité. Figure 23 : Planification et optimisation 2-1.La planification du réseau radio : L'objectif de la planification est de déterminer le nombre minimal de sites requis pour assurer la couverture d'une zone bien déterminée en fonction des services offerts et du nombre d'abonnés en tenant compte des contraintes de qualité de service. Donc il faudrait atteindre le maximum de couverture avec une capacité optimale tout en maintenant le coût de déploiement le plus faible possible. Dans ce contexte, il y a quelques opérateurs qui préférèrent réduire le nombre de stations de base et ceci pour des raisons de budget ; par contre, d'autres opérateurs préfèrent couvrir la zone d'une manière à réduire la puissance nécessaire dans le sens montant et offrir aux utilisateurs ainsi des services plus consommateurs d'énergie avec une meilleure QoS, et ceci
  39. 39. 39 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel au détriment de l'implantation d'un réseau plus cher avec plus de stations de bases et par suite des frais de communication plus élevées. Les nouveaux défis dans la planification radio introduits avec la troisième génération des réseaux cellulaires proviennent du fait de la demande de services à différents débits ainsi que des caractéristiques des techniques WCDMA dont l'une des principales est l'interdépendance entre la qualité de service, l'interférence, la taille de la cellule et la charge supporté. La liaison étroite entre couverture et capacité dans les systèmes WCDMA devrait être prise en compte dans le processus de planification du système UMTS. En effet, la couverture est limitée par le lien montant et ceci à cause de la limitation en puissance d'émission des mobiles. Par contre, le sens descendant cause des limitations sur la capacité et ceci est dû au fait que la station de base a une puissance limitée et qu'elle doit réserver son budget de puissance (en DL) à plusieurs mobiles à la fois, donc quand le nombre d'utilisateur augmente l'interférence va directement augmenter, alors que dans le sens montant, chaque nouveau utilisateur va voir sa propre puissance d'amplification. Figure 24: Schéma du processus de la planification
  40. 40. 40 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel 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 chapitre illustre les étapes des simulations faites du réseau UMTS dans la zone de Chaouen sous le logiciel Atoll 2-1-1.Outil de planification radio (logiciel Atoll) Atoll est un logiciel de dimensionnement et de planification de réseaux cellulaires qui peut être utilisé sur tout le cycle de vie des réseaux (du design à l'expansion et l'optimisation). Le logiciel exploite différentes données en entrée car il permet de choisir le type de projet à réaliser GSM 900, DCS 1800, ou alors UMTS qui paramètre différemment le logiciel en fonction de la technologie. On peut définir le model de propagation, le type d'antenne, les caractéristiques du site. Atoll, utilise chez plusieurs operateurs et sociétés de services, est un outil très complet et indispensable pour la planification radio, et l’étude d’un réseau de desserte et de collecte. a-Création d’un projet : Pour commencer la planification sous Atoll, il faut tout d’abord créer un projet, le logiciel permet de choisir le type de projet à réaliser, dans notre cas : UMTS Figure 25 : Création d’un nouveau projet Plusieurs paramètres vont être introduits à l’outil tel que la zone géographique à planifier, les cartes topographiques, les différents paramètres des services, des utilisateurs, des sites, des secteurs, des cellules. Ces paramètres ont été fournit par Huawei. Dans cette partie nous allons présenter les différentes valeurs de ces paramètres. b-Importation de la carte : Avant de débuter un projet sous Atoll il est nécessaire de passer par certaines étapes d’importation de cartes afin de simuler sur la zone exacte voulue.
  41. 41. 41 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Figure 26 : Importation de la carte Avant de débuter le projet, nous passons d’un système de coordonnées spécifiques Atoll a un système de coordonnées GPS. Cela nous facilitera par la suite le placement et la localisation des diverses stations de base. Le système choisi est UTM zone 29N. Figure 27 : Choix des coordonnées
  42. 42. 42 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel c-Sélection des sites candidats : La recherche de sites constitue la première phase du design. Elle précède les phases de positionnement des antennes. Ces sites correspondent aux emplacements idéaux issus du dimensionnement pour la construction du réseau. Dans notre cas les sites sont déjà déployés, on va se contenter que de l’étude des prédictions de ces sites Un site candidat représente un Node B. Chaque Node B est associé à trois antennes sectorielles. Tableau 5 : Base de données de la ville Chaouen On importe la liste des sites avec les secteurs afin de les positionner sur la map Figure 28 : tableau des sites de la ville Chaouen
  43. 43. 43 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Figure 29 : tableau des secteurs des sites de la ville Chaouen Après l’ajout des secteurs il faut activer les cellules de chaque secteur Figure 30: tableau des cellules de la ville Chaouen
  44. 44. 44 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Figure 31 : Emplacement des sites sur la carte On dessine une « computation zone » afin de délimiter la zone qu’on veut étudier ses prédictions Figure 32 : Computation Zone
  45. 45. 45 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel d-Les différentes prédictions Enfin après avoir déployé un réseau, ATOLL permet de réaliser de multiples prédictions :  Couverture par niveau de champ.  Couverture par émetteur et étude du trafic.  Zone de recouvrement et couverture par niveau de C/I. : Figure 33 : les différentes prédictions  Prédiction de la couverture : Après avoir choisi l’étude on calcule (dans notre cas on a choisi coverage by signal level et Pilot Reception Analysis Ec/Io) Figure 34: Simulation de la couverture (coverage by signal level)
  46. 46. 46 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Figure 35: Simulation de la couverture par secteur (coverage by transmitter) Après avoir calculé les prédictions, il faut les analyser de façon à optimiser la couverture en prenant compte de la capacité en changeant quelques paramètres comme les tilts mécaniques et électriques, les azimuts des secteurs, s’il le faut. Figure 36 : les propriétés d’un secteur
  47. 47. 47 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Les figures ci-dessous présentent la couverture de la ville Chaouen avant et après les modifications d’optimisation : Figure37: la couverture avant Figure38: La couverture après Figure39 : Légende. On remarque qu’après les modifications, des zones qui étaient dans la zone jaune sont devenues couvertes par la zone verte.  Prédiction de la qualité de signal : Figure 40 : Simulation de la qualité de signal (Ec/Io)
  48. 48. 48 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel e-Liste de voisinage (Neighbours List) : Il faut définir une liste de voisinage afin de permettre aux secteurs de connaitre les cellules des autres secteurs, le nombre maximal de Neighbours qu’une cellule peut avoir est 32.Pour la liste de voisinage, on trouve deux types : Intra-technology neighbours (définir une liste des cellules voisines de la même technologie utilisée, ex : 3G-3G) et Inter-technology neighbours (des listes de voisinage de différentes technologies ex : 2G-3G ou 3G-2G). La figure ci-dessous illustre comment on peut définir cette liste : Figure 41 : Liste de voisinage Primary Scrambling code : Figure 42 : Liste des Primary Scrambling Code
  49. 49. 49 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Figure 43 : Histogramme des Scrambling code Après avoir terminé la planification, on obtient un output qui servira par la suite dans la prochaine étape : l’optimisation et qui est « engineering parameters » qui sert à donner des informations de l’état final des sites planifiés tel que CellId, PSC, longitude, latitude, etc. RNCID CellID NodeBName CellName UARFCN PSC Latitude Longitude RAC LAC AntHeight 810 30010 CCH301 CCH301U 10762 88 35.17605555 -5.27333333 51 50100 17.5 810 30011 CCH301 CCH301V 10762 96 35.17605555 -5.27333333 51 50100 17.5 810 30012 CCH301 CCH301W 10762 104 35.17605555 -5.27333333 51 50100 17.5 810 30020 CCH002 CCH002U 10762 320 35.1626 -5.25994 51 50100 39 810 30021 CCH002 CCH002V 10762 328 35.1626 -5.25994 51 50100 32.5 810 30060 CCH006 CCH006U 10762 473 35.178 -5.27761 51 50100 26 810 30061 CCH006 CCH006V 10762 481 35.178 -5.27761 51 50100 22.5 810 30062 CCH006 CCH006W 10762 489 35.178 -5.27761 51 50100 22.5 810 11510 TET151 TET151U 10762 281 35.1544 -5.27636 51 50100 37 810 11511 TET151 TET151V 10762 289 35.1544 -5.27636 51 50100 37 810 11512 TET151 TET151W 10762 297 35.1544 -5.27636 51 50100 37 Tableau 6: Engineering parameters
  50. 50. 50 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel 2-2.L’optimisation du réseau radio: 2-2-1. Introduction : Afin d’atteindre l’objectif de ce travail qui consiste à optimiser le réseau 3G dans le but d’assurer une couverture radio globale, on définit dans cette partie le concept de l’optimisation. L’optimisation est l’une des principales étapes d’amélioration des performances des réseaux de télécommunications, elle consiste en plusieurs types d’analyse et d’action à entreprendre afin de maintenir et améliorer la qualité et la capacité du réseau, que ce soit au niveau de la couverture, de la qualité du lien radio ou au niveau d’autres paramètres. Dans ce chapitre nous allons voir les objectifs de l’optimisation radio ainsi que les processus d’optimisation qui permettent grâce à leur cycle périodique d’automatiser les actions à entreprendre suite aux différentes analyses effectuées. Nous allons voir aussi toutes les parties prenantes de ces processus d’optimisation, que ce soit les statistiques (KPIs) ou les données des Drive Tests. 2-2-2.Objectif de l’optimisation radio : Afin de gagner la satisfaction de ses clients, les ingénieurs RNO essaient d’assurer la continuité de la délivrance des services avec une qualité optimale. L’optimisation qui a cet objectif est donc un élément de service requis et important pour maintenir et améliorer la qualité et la capacité d’un réseau. Il est aussi essentiel de maintenir une bonne qualité de service attendu par les clients, quand l’opérateur envisage une implémentation d’une nouvelle fonctionnalité au niveau du réseau. La phase d’optimisation permet aussi de minimiser ses coûts et d’optimiser les ressources rares, c’est une étape des plus cruciales du cycle de vie d’un réseau cellulaire. Une fois le réseau est opérationnel, il devient nécessaire de veiller sur son bon fonctionnement. Pour cela il faut de réaliser un suivi de la qualité de service et d’adapter le réseau aux différentes fluctuations en vue de son amélioration et de son expansion. Ainsi l’optimisation d’un réseau cellulaire est motivée par deux objectifs principaux : améliorer la qualité de service offerte aux utilisateurs et assurer l’écoulement du trafic via les mêmes équipements existants. 2-2-3.Schéma général du processus de l’optimisation : Le processus d’optimisation est un cycle périodique à qui on peut faire appel plusieurs fois dans un même réseau de communication mobile.
  51. 51. 51 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Ce cycle comme le montre le schéma ci-dessous, commence par la supervision des performances à travers les statistiques (KPI), puis l’analyse de ces statistiques afin de sélectionner les zones où il y a des problèmes. Des parcours de tests (Drive Tests) seront ensuite effectués afin de mieux connaitre la cause de ces problèmes. L’analyse globale des KPIs et des résultats des parcours de tests permettront d’énumérer un nombre d’actions à entreprendre. Après validation et implémentation de ces actions on reprend le cycle dès le début pour voir les résultats et ainsi de suite. Figure 44: Schéma du processus de l’optimisation 2-2-4. Statistiques et indicateurs clés de performance : 2-2-4-1. Statistiques : La qualité de service dans les réseaux des télécommunications reflète le niveau de la rentabilité et la fiabilité d'un réseau et de ses services. Ainsi les statistiques sont la manière la plus efficace pour surveiller les performances du réseau. La surveillance du réseau est un élément principal pour atteindre la meilleure qualité du service. La surveillance de QoS comporte l'observation, la qualification et l'ajustement permanent de divers paramètres du réseau. L'objectif de cette partie est de présenter et détailler tous les aspects liés à l'extraction, à la manipulation et à l'exploitation des statistiques. RF Optimization
  52. 52. 52 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel 2-2-4-2. Utilisation des statistiques : La notion des statistiques dans les réseaux mobiles se rapporte à un ensemble général de métrique qui aide l'opérateur dans trois directions principales : - D'abord, évaluer les performances du réseau. - Ensuite, analyser les défauts et vérifier les améliorations. - Enfin, dimensionner l’extension du réseau La métrique est directement produite par le trafic réel des abonnés. Chaque événement qui se produit dans le réseau (initiation/terminaison d'appel, l'échec de Handover, etc.) est rapporté à l’ingénieur radio. En utilisant les statistiques, deux éléments devraient être distingués : - Des compteurs purs (indicateurs élémentaires de performance, ou PIs), qui sont des valeurs incrémentales des événements, généralement sans pertinence significative si elles sont manipulées individuellement. Ils fournissent des données sur un aspect spécifique (nombre d'appels, par exemple) mais, pratiquement, il est difficile d'interpréter leurs valeurs. - Les indicateurs de performance (KPI’s), qui sont des formules calculées en se basant sur les PI’s, traduisent mieux l'expérience de l'abonné.  Évaluation du réseau La plupart des opérateurs choisissent les KPIs pertinents pour visualiser leur réseau. Ils établissent également les objectifs à réunir afin de réaliser le niveau voulu de la qualité du service de l'utilisateur. L'idée est de vérifier si les KPIs pertinents dépassent les limites seuil. Sinon, le diagnostique commence à identifier l'élément défectueux du réseau. Les opérateurs donc utilisent les KPIs afin de garder leur réseau performant ainsi que de se situer par rapport aux autres concurrents.  Analyse des pannes et le contrôle des améliorations Le dépannage vise à identifier et à corriger la cellule défectueuse, qui dégrade les performances globales d’une zone. Ici, deux approches sont nécessaires: la première est de fixer les seuils afin de visualiser si les performances du réseau ont atteint les objectifs prescrits. La deuxième est de surveiller la variation des performances (pourcentage d'augmentation ou de diminution de certain indicateur). Par exemple, une cellule qui a nettement perdu le trafic d'un jour à l'autre devrait alarmer l'opérateur. 2-2-4-3. Principe d'extraction des statistiques : Le mécanisme de collection des statistiques, commence d’abord par le recueil des statistiques, et ensuite les tables des mesures des RNC devraient être configurées et activées. Les tableaux sont organisés par des catégories pour permettre à l'opérateur de réduire la charge et de télécharger seulement les mesures voulues (le trafic, disponibilité de ressource, Handover, contrôle de puissance, etc.). Les abonnés mobiles envoient les mesures au NodeB lors des deux modes: communication et veille. Le NodeB envoie ces mesures à la base de données interne du RNC, les compteurs purs sont calculés dans des formules prédéfinies. Les KPIs calculés sont alors groupés dans des rapports génériques et envoyés au bureau. Autres outils sont généralement développés pour l’usage interne à savoir archiver et visualiser les
  53. 53. 53 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel statistiques. Les statistiques sont quotidiennement rapportées afin de permettre à l’opérateur de surveiller le réseau d'une manière très réactive. 2-2-5. Compteurs et indicateurs clés de performance : 2-2-5-1. Compteurs et KPIs Un compteur peut être défini comme une valeur incrémental d'un événement spécifique répétitif. Dans la norme UMTS, un événement peut correspondre à un message de signalisation. Par exemple lors d’un appel téléphonique des milliers de messages de signalisations sont échangés entre le UE et le MSC. La mise à jour des compteurs à un certain point se fait via les messages échangés. Ce point est appelé le « point de déclenchement ».Et comme des milliers de messages de signalisation existent, de nombreux compteurs peuvent également exister. Cependant, le nombre de compteurs utilisables dépend de la stratégie des fournisseurs des équipements. Les KPIs évaluent fondamentalement la performance d’un service, suivant le volume du trafic dans le réseau, l'accessibilité au réseau, le maintien de l'appel, la qualité du service, le trafic réseau, le comportement du Soft et Hard Handover. Les KPI sont extraits pour le réseau entier comme un tableau en premier lieu. Puis, le Processus d’optimisation consiste à mieux détailler les KPI, détecter la mauvaise cellule, et l’heure de pointe. Ce processus consiste donc à détecter un comportement erratique au niveau du réseau en premier lieu, puis s'approfondir dans une analyse plus détaillée en : - Déterminant les cellules avec le comportement le plus mauvais - Traquant l'évolution de toutes les heures des cellules les plus mauvaises Donc on peut déterminer, si le mauvais comportement du réseau résulte de quelques mauvaises cellules ou s'il s'est étendu plus uniformément sur les cellules du réseau. De la même façon nous pouvons donc déterminer l'heure la plus mauvaise, c’est à dire l'heure où la cellule se comporte le plus mauvais. D’autre part, le KPI est le résultat d'une formule qui est appliquée aux indicateurs de performance (Performance Indicators, PIs). Le PI peut être extrait d’un secteur, une cellule, un TRX ou à un niveau d’une cellule adjacente. Des centaines de KPIs existent. Ils emploient des compteurs d'une ou plusieurs mesures et peuvent être calculés à partir d’un compteur ou d’une formule de plusieurs compteurs. 2-2-5-2. Formule des KPI Une formule signifie une combinaison mathématique des compteurs qui a comme conséquence un indicateur significatif. Définir une formule en utilisant plusieurs PIs aide à identifier un KPI. Comme expliqué avant, le KPI donne plus de flexibilité et de clarté dans l’interprétation du comportement du réseau. Les formules, une fois choisies, devraient rester sans changement afin d'observer l'évolution des performances du réseau dans le temps. Dans un environnement à plusieurs fournisseurs,
  54. 54. 54 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel l'opérateur place une stratégie de performance et définit des formules pour chaque KPI. Alors chaque équipement déclenche ses propres compteurs, et chaque fournisseur a ses propres formules. 2-2-6. Les Classes des Indicateurs 3G : Dans le domaine de l’UMTS, la qualité est mesurée en se basant sur les trois concepts utilisés dans le GSM (l’accessibilité, le maintien et l’intégrité) ainsi que d’autres concepts (Mobilité, disponibilité et charge/utilisation). 2-2-6-1. L’accessibilitéau service C’est la possibilité pour l’utilisateur d’établir un appel, donc d’accéder au réseau, quand il le désire, et où il le veut. Elle se calcule dans le réseau UTRAN sur deux étapes : RRC et RAB, et par rapport aux différents services.  Indicateurs d’accessibilité L’accessibilité RRC se calcule par le taux de succès d’établissement de connexions des ressources de contrôle radio RRC qui est définie par rapport à deux types de service CS et PS L’accessibilité RAB se calcule par le taux de succès d’établissement de RAB (pour chaque RAB CS et PS et pour chaque débit de données UL et DL). L’Admission Control est l’option qui permet d’accepter ou de rejeter de nouvelles connexions selon la vérification de certains critères: - Grade of Service : constitué de plusieurs indicateurs qui reflète le taux d’admission pour chaque type de service. - Rejet avant ou après Admission Control : il permet de différentier si les connexions étaient rejetées avant ou après le contrôle d’admission. - Cause de rejet par « admission control » : dû essentiellement à l’échec de l’établissement du RAB à cause d’une insuffisance que ça soit au niveau de la puissance en DL, au niveau des codes de canalisation et ou au niveau DL/UL. 2-2-6-2. La Maintenabilité du service C’est la possibilité de maintenir l’appel jusqu’à ce qu’il soit terminé normalement sans être déconnecté par le réseau sauf dans le cas d’épuisement du forfait.  Indicateurs de maintien de l’appel Taux de coupure: on peut tirer des informations sur le taux de coupure d’appels sur l’interface radio et le taux total de coupure d’appels détectés par l’UTRAN. Minutes per Drop : il permet de calculer le temps moyen entre deux coupures consécutives. Cette méthode est appliquée seulement dans le cas du PS et elle n’est pas valable dans le cas du CS. Causes de coupures : il ya plusieurs KPI permettant d’identifier les causes de coupures de l’appel, comme : la perte de synchronisation UL, le manque de relation de voisinage, déconnexion due au soft Handover…
  55. 55. 55 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel 2-2-6-3. Mobilité Il s’agit de résoudre les problèmes concernant la gestion de la mobilité ce qui constitue un important défi technique à relever, afin d’empêcher la terminaison forcée de l'appel et permettre l'exécution des applications d'une manière transparente à la mobilité.  Indicateur de mobilité - Soft et softer Handover : Les indicateurs du taux de succès du Soft Handover (Radio Link Addition) se calculent soit au niveau cellule soit au niveau UtranRelation. - Hard Handover : Les indicateurs du taux de succès du hard Handover (Radio Link Addition) se calculent eux aussi soit au niveau cellule soit au niveau UtranRelation. - IRAT Handover : Les indicateurs de l’IRAT HO (l’Inter radio access technology handover) se calculent en se basant sur : Directed Retry, IRAT Handover par cellule, IRAT Handover par service, Les Causes d’échec de l’IRAT Handover. - HS Cell Change : Le changement de cellule lors d’un service HS s’appelle HS cell Change, et non Handover. L’indicateur qui présente le taux de succès du HS cell change est HS-DSCH cell change success rate. 2-2-6-4. Intégrité de service Il s’agit d’une notion relative à la qualité de la voix. Il existe des équipements qui permettent de générer des séquences phonétiques en émission et calculer le taux de corrélation avec la séquence reçue. 2-2-7. Quelques KPIs de l’UTRAN : Nous allons détailler dans ce qui suit, les KPI les plus utilisés à HUAWEI. Vu la nature confidentielle de ces KPI, nous ne pouvons pas détailler les formules utilisées pour les calculer. Nous allons juste nous contenter de présenter la formule générale, les messages de signalisation associés et les problèmes qui peuvent être derrière un éventuel échec. 2-2-7-1. Les KPIs d’accès : L'échange de signalisation est une condition préalable à l'établissement d'un appel. L'analyse des KPIs d’accès permet de détecter les problèmes rencontrés lors de l’établissement des connexions RRC ou du RAB. La formule du taux de succès d’accessibilité est la suivante: RRC Setup : La connexion RRC est établit sous la demande du UE et exécutée /contrôlée par le SRNC. Dans ce scénario le taux de succès d’une connexion RRC est défini comme suit : RAB Setup : Un RAB est une ressource qui permet de transporter les données utilisateur à travers le réseau d'accès. Un RAB se compose d'un RB et d’un Iu Bearer.
  56. 56. 56 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel Lorsque le message " RAB Establishment Request " est envoyé sur l’interface Iu, il déclenche la mise en place du Radio Bearer sur l'interface lub / Uu et ce dernier déclenche la réussite de l'établissement du RAB. Le taux de succès d’une connexion RAB est défini comme suit : 2-2-7-2. Coupure d’appel : Un appel est défini comme étant une connexion active utilisée pour le transfert des données utilisateur (vocaux ou paquets IP) entre l'UE et le réseau. Un appel est lié à l'existence d'un RAB. Toute rupture de la connexion RAB est donc une coupure d’appel. Le taux de coupure d’appel est défini comme suit : La coupure d’appels est généralement dû à:  Problèmes RF : voisinage manquant, faible couverture ou interférence…  Intervention de maintenance.  Problèmes de transmission.  Congestion 2-2-7-3. Handover : Le Handover permet de garantir la continuité de service lorsque l’utilisateur est en mouvement. Nous allons détailler dans ce qui suit les formules de chaque type de Handover.  Soft/Softer Handover : La formule du taux de succès du Soft/Softer HO est donnée ci- dessous : L’échec du Soft/Softer Handover peut être causé par plusieurs raisons:  Des configurations non-supportées.  Des configurations invalides  Incompatibilité au niveau de la reconfiguration.  Aucune réponse. Le Hard Handover : La formule du Hard Handover Success Rate est donnée ci-dessous:
  57. 57. 57 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel L’échec du Hard Handover peut être causé par plusieurs raisons :  Des configurations non-supportées.  Des configurations invalides.  Echec au niveau du canal physique.  Incompatibilité au niveau de la reconfiguration.  Aucune réponse. Le Handover Inter-Système : La formule du taux de succès du InterRAT Handover vers le GSM est donné par: L’échec du Handover inter-système peut être causé par plusieurs raisons:  Des configurations invalides.  Echec au niveau d’un canal physique.  Aucune réponse.  Les informations relatives au GSM sont erronées (déclaration du 2G LAC).  Problèmes au niveau du Core Network.  La configuration du BSS. Le fait qu'un indicateur de qualité franchisse son seuil constitue une alerte de qualité à prendre en considération. Les indicateurs de qualité donnent une vue globale de l'état du réseau cellule par cellule. Huawei dispose des logiciels RNO, Genex Assistant et Probe, qui permettent le suivi des indicateurs de réseau et des paramètres du réseau. 2-2-8.Drive Test : Les Drive Tests comme leur nom l’indique, consistent en des tests sur les performances du réseau en parcourant les rues avec une voiture, ainsi ils donnent des informations sur la voie descendante entre le NodeB et le UE. Les ingénieurs radio au sein de HUAWEI se servent de différents logiciels, dont GENEX Probe qui sert à effectuer les acquisitions lors des mesures Drive Test, pour pouvoir les analyser ultérieurement à l’aide de GENEX Assistant. Pour réaliser un Drive Test on a besoin de :  Mobile à trace : pour les mesures de performances du réseau  Scanner : permet de mesurer le niveau du champ et la qualité de l’environnement radio.  GPS (Geographical position System) : pour la localisation géographique des points de mesures.
  58. 58. 58 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel  Software pour l’acquisition, l’enregistrement et le traitement des mesures : PROBE GENEX. Figure 45 : Les outils du Drive test Les types de tests sont :  AMR long call : pour vérifier la couverture, le Handover et intègre les problèmes de resélection inter-RAT.  AMR short call : pour tester les problèmes de call-setup.  HSDPA/HSUPA : pour tester le CQI et le Débit. Les principaux types du Drive Test sont :  Cluster Drive Test : Le réseau est subdivisé en un ensemble de clusters (groupes) qui seront optimisé indépendamment l’un de l’autre. L’objectif du cluster drive test est d’optimiser les performances RF du réseau afin d’atteindre les seuils d’acceptation déjà fixés et pour optimiser le réseau comme un ensemble interactif.  Single site verification : L’objectif du SSV est de vérifier que la station de base est fonctionnelle d’un point de vue RF lors de l’étape de mise en service. Il s’agit, en effet, de tester et d’évaluer les éléments suivants :  Le taux des access-failures, le taux des Dropped-Calls et le temps du Call-Setup seront mesurés pour s’assurer du bon fonctionnement de la station de base.  Les PSC affectés à chaque secteur, il faut s’assurer qu’il n’y a pas eu erreur lors de l’installation ou la configuration du site.  La puissance nominale de transmission et de réception sera vérifiée pour s’assurer qu’il n’y a pas de problèmes de câblage d’antennes.  Ec/Io et RSCP seront vérifiés pour s’assurer qu’il n’y a pas de problèmes de bruit ni d’interférences.
  59. 59. 59 Projet de fin d’études: Optimisation du réseau 3G de Méditel  Les fonctionnalités du handover et de resélection inter-secteurs et inter-RAT seront testées pour s’assurer que la station de base effectue la gestion de la mobilité correctement.  Les services AMR, PS, VP et HSPA, la vérification devra se faire pour chaque secteur indépendamment.  Indoor Test : Ce test a pour but d’obtenir les niveaux de puissance et de qualité à l’intérieur des bâtiments. 2-2-8-1. Indicateurs relatifs à l’optimisation des services R99 Pour les services R99, certains KPI sont mesurables directement lors du Drive Test. Généralement, après optimisation RF, le réseau doit satisfaire aux exigences énumérées des indices dans le tableau. Notons que la valeur d’un indice est le rapport exprimé en pourcentage des points d’échantillonnage, elle doit être supérieure à la valeur de référence dans tous les points de prélèvement. Indice Référence Description du test CPICH Ec/Io > -12 dB = 97% dans une zone urbaine ou suburbaine Ces indices sont mesurés en Outdoor, dans les zones de couverture planifiées, dans un parcours bien défini afin de tester toutes les cellules. CPICH RSCP > -95dBm = 95% dans une zone urbaine Ces indices sont mesurés en Outdoor, dans les zones de couverture planifiées, dans un parcours bien défini afin de tester toutes les cellules. = 95% dans une zone suburbaine. Pilot pollution ratio ≤ 5% -- Tableau 7 : Indicateurs relatifs aux services R99 2-2-8-2. Indicateurs relatifs à l’optimisation des services HSPA : L’optimisation RF des services HSPA vise à améliorer l’indicateur de qualité du canal (CQI). Le débit de l’HSPA dépend de la taille du bloc de transfert qui à son tour est lié directement à la valeur du CQI. Le Tableau ci-dessous répertorie les relations entre le CQI signalé par l’UE, le pilote Ec/Io, et le débit.

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