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    4 g lte 4 g lte Document Transcript

    • 13/11/20124G LTE (Long Term Evolution) Anne WEI CNAM Paris 2011 1 PlanIntroduction Architecture généraleInterfaces airCouche PhysiqueQualité de Service et EPS bearersGestion de la mobilitéConcept de «femtocells»Conclusion 2 1
    • 13/11/2012 Références • Martin Sauter, « From GSM to LTE », Wiley, 2010 • ETSI, http://www.etsi.org • 3GPP, http://www.3gpp.org • André-Luc Beylot, support de cours en LTE, 2010 • Mauricio Iturralde, « Performances of LTE », thèse à IRIT, 2012 3 Historique (1) Les découvertes théoriques des ondes radio• En 1819, Augustin Jean Fresnel démontre la nature ondulatoire• En 1865, Maxwell-Lorentz établit les formules unifiant phénomènes électriques, magnétiques et lumineux• En 1887, Heinrich Rudolf Hertz montre la possibilité d’émettre une onde radio• En 1897, Guglielmo Marconi réalise de nombreuses expérimentations sur la propagation des ondes hertziennes• Le développement des applications• En 1899 : Guglielmo Marconi réalise la première liaison par radio• Les domaines des applications entre 1900 et 1970: les stations radio militaires, les services de télégraphie, la police, les pompiers… 4 2
    • 13/11/2012 Historique (2) Les réseaux mobiles pour le grand public• Les premiers réseaux mobiles sont les réseaux cellulaires analogiques en 1970• En 1979, AMPS (Advanced Mobile Phone Service) est installé à Chicago• En 1980, HCMTS (High Capacity Mobile Telephone System) à Tokyo• En 1985, Radiocom 2000 en France• En 1986, TACS (Total Access Communications System) en Angletterre• La deuxième génération de réseaux mobiles entre 1991 et 2001• GSM (Global System for Mobile communications)• GPRS (General Packet Radio Service), 2G+• La troisième génération de réseaux mobiles• En 2003, UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) en Europe• La quatrième génération de réseaux mobiles• En 2009, LTE (Long Term Evolution) /LTE Advanced 5 Historique (3) Les réseaux sans fil pour le grand public• En 1994, Bluetooth crée par Ericsson comme WPAN• En 1997, Wifi (IEEE 802.11) est normalisé comme WLAN par IEEE• En 2003, Zigbee (IEEE 802.15.4-2003) est normalisé comme WPAN par IEEE• En 2004 WiMax - Worldwide Interoperability for Microwave Access (IEEE 802.16) est normalisé comme WAN par IEEE• …. 6 3
    • 13/11/2012 Historique (4)• 3GPP release 8 : les premières idées de LTE (Long Term Evolution) etHSPA (High-Speed Packet Access) en introduisant MIMO et 64-QAM(Quadrature amplitude modulation )• 3GPP release 9 : idée de l’auto-organisation et de nouvelles cellules(eNodeB et Home eNodeB). Le standard LTE introduit aussi les nouvellesinterfaces OFDM permettant d’atteindre les débits de 50-100 Mb/s• 3GPP release 10 : LTE avancé (2010) propose les solutions afin derépondre les exigences IMT (International Mobile TelecommunicationsAdvanced)• 3GPP release 11 : «Overview of 3GPP Release 11» V0.0.8, en 2011(septembre) définit la réalisation de la LTE• 3GPP release 12 : «Overview of 3GPP Release 12» V0.0.5, en 2012(septembre) concerne les récentes extensions 7 Organismes et standards ETSI (European Telecommunication Standards Institute) normalise GSM et GPRS.• www.etsi.org 3GPP (3rd Generation Partnership Project) normalise GSM, GPRS, UMTS et LTE• www.3gpp.org ITU (International Telecommunication Union)• www.itu.int/pages/default.aspx• IETF (The Internet Engineering Task Force)• www.irtf.org 8 4
    • 13/11/2012 Introduction (1) Pourquoi la quatrième génération LTE?• Les réseaux mobiles du GSM à l’UMTS sont les réseaux téléphoniques et IP (commutation de circuits + commutation de paquets). La conversion entre les deux types de réseau a un coût important. Solution de LTE: réseaux mobiles tout IP• Un des objectifs de l’UMTS est de concevoir une interface radio sur une bande de passante de 5MHz avec WCDMA (Widebande Code Division Multiple Access). Cependant, le débit élevé en utilisant la totalité de la bande passante entraine les multi-trajets «graves». Solution de LTE : OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) à la place de WCDMA Introduction (2) Pourquoi la quatrième génération LTE (suite)?• LTE intègre «le contrôlleur radio» dans l’eNodeB permettant la réduction de temps de traitement (latency/délai) et l’augmentation d’efficacité.• … 10 5
    • 13/11/2012 Introduction (3)• Si les premiers standards de LTE (rel.8 et rel.9), dit pre-4G, s’oriententdéjà vers une convergence tout IP, la norme 3GPP rel.10, candidate de l’IMT-Advanced (International Mobile Telecommunications Advanced) est unstandard de 4G. Il supporte:• une architecture tout IP simplifiée à l’ai_de du dispositif de MME(Mobility Management Entity). Cependant un investissement supplémentaireest indispensable (460M€ estimés)• un réseau de haut débit (quelques centaines Mb/s dans le sens descendantet environ 100 Mb/s dans le sens remontant) par nouvelles définitions desinterfaces (E-UTRA Evolved Universal Terrestrial Radio Access) 11 Plan Introduction Architecture LTE Interfaces et protocoles Couche Physique Qualité de Service et EPS bearers Gestion de la mobilité Concept de « femtocells » Conclusion 12 6
    • 13/11/2012 Rappel : Architecture du GMS • Le GSM se base sur les trois principales sous-ensembles (Subsystem) ou sous-réseaux • BSS (Base Station Subsystem) • NSS (Network SubSystem) • IN (Intelligent Network subsystem) consiste à fournir une base de données permettant d’offrir des fonctionnalités optionnelles. Par exemple, une connexion à un compte bancaire pour vérifier si l’abonné peut utiliser des services payants • Le mobile (MS – Mobile Station) est alternativement inclus ou exclus du sous-ensemble BSS suivant le contexte. 13 Architecture - BSS • BSS (Base Station Subsystem) consiste en 2 parties: BTS (Base Transceiver Station) et BSC (Base Station Controller) BTS MS BSS = BTS BSS BSS BSCPSTN GMSC MSC MSC GMSC IP VLR VLR14 HLR/AuC * PSTN: Public Switched Telephone Network 7
    • 13/11/2012 Architecture – NSS (1)• NSS établit, contrôle et route les appels entre centres mobiles et filaires dans le même réseau ou dans les différents réseaux. Il se compose des équipements suivants :• MSC (Mobile Switching Center) VLR (Visitor Location Register)• HLR (Home Location Register) AuC (Authentication Center)• SMSC (Short Messaging Service Center)• L’AuC et le SMSC sont alternativement inclus ou exclus du sous- ensemble NSS suivant le contexte. Ils pourront être les équipements du sous-ensemble d’IN 15 Architecture – NSS (2)• MSC (Mobile Switching Center) supporte les services entre BSS et HLR (enregistrement, établissement de connexion, transfert de SMS…)• VLR (Visitor Location Register) associé à un MSC est une simple base de données. Elle contient une copie du profil temporaire de l’abonné qui connecte actuellement au MSC• HLR (Home Location Register) contient les profils d’abonnés BSS BSS (nom, numéro du mobile, A-interface ID, services…) E-interface MSC MSC VLR VLR C-interface D-interface 16 HLR/AuC 8
    • 13/11/2012 Architecture – NSS (3) • AuC (Authentication Center) contient la clé d’un abonné (= clé de la carte SIM) permettant de déclencher la procédure de l’authentification entre l’abonné et HLR/AuC. L’AuC est souvent inclus dans le HLR • EIR (Equipment Identity Register) vérifie lidentification de léquipement mobile. C’est-à-dire, l’EIR contient les informations de sécurité du mobile, IMEI-International Mobile station Equipment Identity , par exemple • SMSC (Short Messaging Service BSS BSS Center) détermine la location de destination de messages courts. A-interface E-interface MSC MSC VLR VLR SMSC C/F-interface D-interface 17 HLR/AuC EIR Architecture en couches • Le GSM établit un découpage et une répartition des fonctions sur divers équipements. La structure en couche reprend de découpage en respectant le modèle de l’OSI en 7 couches. • Dans le BSS, les trois couches basses de l’OSI : couche Physique, couche Liaison et couche Réseau, celle-ci est elle-même découpée en plusieurs sous-couche qui concernent plusieurs interfaces.couche Réseau MS BTS BSC MSC 18 9
    • 13/11/2012 Architecture en couches - NSS 19*La définition de l’architecture dépend de réseaux existants, en particulier, le RTC Rappel :Architecture générale du GPRS BTS MS HLR/AuC BSC PCUPSTN GMSC MSC MSC VLR VLR AutrePDN GGSN SGSN SGSN GGSN PLMN EIR système de CGF facturation PCU (Paquet Control Unit) SGSN (Serving GPRS Support Node) PSTN (Public Switched Telephone Network) GGSN (Gateway GPRS Support Node) PDN (Packet Data Network) 20 CGF (Charging Gateway Fonctionality) PLMN (Public Land Mobile Network) 10
    • 13/11/2012 Equipements• L’architecture consiste en deux parties: Circuit-switched et Packet-switchedCore Network. Cette architecture nécessite les nouveaux équipements suivants :• PCU (Paquet Control Unit) gère le contrôle et la retransmission des traficdans le sens remontant et dans le sens descendant les données venues duréseau. Selon la norme 3GPP TS23.060, la PCU pourrait être implémentéedevant ou avec ou après BSC (devant = dans le BTS, avec = dans le BSC,après = devant SGSN)• SGSN (Serving GPRS Support Node) joue le rôle du MSC dans le réseauxcommutation de paquets. Il relie le réseau d’accès et le réseau coeur.• GGSN (Gateway GPRS Support Node) connecte à des réseaux extérieurs, enparticulier, Internet.• les autres équipements possibles : DNS (Domaine Name System), serveursécurisé… 21 Equipement - SGSN•SGSN réalise la gestion du plan d’utilisateur et du plan de contrôle• Plan d’utilisation consiste d’abord à supporter des données d’utilisateur entrela MS, le BSS, le SGSN et le GGSN avec le contrôle de flux, la détectiond’erreurs et la correction d’erreurs. La structure du plan d’utilisateur est cellede la pile protocolaire•Plan de contrôle concerne d’abord l’établissement d’une session par leprotocole PDP (Packet Data Protocole) géré par le management de session(SM - Session Management) afin d’obtenir une adresse IP. Ensuite, la gestionde la mobilité par la sous-couche GMM (GPRS Mobilité Management) et par laprocédure IRAU (Inter-SGSN Routing Area Update). Enfin la collecte desinformations de taxation CDR (Detail Records) 22 11
    • 13/11/2012 Equipement - GGSN •GGSN relie GPRS vers les réseaux extérieurs tels que IP, ATM et X.25 • Identification du réseau demandé par APN (Access Point Name) • Allocation dynamique ou statique d’adresses IP à l’utilisateur durant une session PDP • Lors que le mobile change de localisation (Routing Area), GGSN prend en charge le nouveau SGSN (IRAU). Par conséquent, le changement de localisation est masqué vis-à-vis du réseau extérieur. • Collecte des informations de taxation Web service SGSN changement de localisation Internet SGSN GGSN SGSN 23 plan d’utilisateur - Piles protocolaires entre MS et SGSN Application IP IP SNDCP SNDCP GTP-U GTP-U LLC LLC UDP UDP RLC RLC BSSGP BSSGP IP IP MAC MAC Network service Network service L2 L2 GSMRF GSMRF L1bis L1bis L1 L1 Um Gb Gn MS BSS PCU SGSN GGSNBSSGP (BSS GPRS Protocol ) ; SNDCP(Sub Network Dependance Convergence Protocol )GTP-U (GPRS Tunneling User Protocol) ; RLC (Radio Link Control) ; MAC (Media Access Control) 24LLC (Logical Link Control) ; Network Service = Frame Relay 12
    • 13/11/2012 plan de contrôle - Piles protocolaires GTP-C GTP-C UDP UDP IP IP L2 L2 L1 L1 SGSN SGSN MS BSS SGSN GTP-C (GPRS Tunneling Control Protocol) GMM (GPRS Mobility Management) SM (Session Management) 25 NS (Network Service) Rappel : Architecture générale d’UMTS• UTRAN (Universal Terrestrial Radio AccessNetwork) consiste en deux parties• NodeB est le responsable d’interface dela couche Physique. Autrement dit, il gèrela modulation, la fréquence radio, la puissanced’émission et le débit de trafic« adapté ».• RNC (Radio Network Controller) s’occupe•de la gestion de ressource radio (RadioResource Management) concernantle handover, le contrôle d’admission et l’allocation. 26 13
    • 13/11/2012 luCS (Circuit-Switched data) GSM IMS luPS (Packet-Switched data) GPRS 27 Réseau cœur (1) UMTS rel.5 consiste en trois principales parties:• La partie CS contient principalement le GSM• La partie PS contient principalement le GPRS• La partie IMS (IP multimédia Subsystem) connectée au PS permet au UMTS d’interconnecter aux autres réseaux existants (WiFi, WiMax, ATM, IP, ADSL…)• Gestion de la mobilité (MM – Mobility management)• Dans le domaine CS, le serveur MSC connait l’état d’un UE (MM Detached, MM Idle et MM Connected)• Dans le domaine PS, le SGSN connait l’état d’un UE (PMM Detached, PMM idle et PMM Connected) 28 14
    • 13/11/2012 Réseau cœur (2)• Gestion de la connexion• Dans le domaine CS, la gestion de la connexion repose sur le même principe du GSM (CC-Call Control) en créant un circuit, si l’IMS n’intervient pas dans la gestion.• Dans le domaine PS, la gestion de la connexion repose sur le même principe du GPRS (GTP-GPRS Tunning Protocol) en créant un tunnel, si l’IMS n’intervient pas dans la gestion.• Si l’IMS intervient dans la gestion de la connexion, la procédure devient assez complexe (voir les détails dans le document 3GPP TS 24.008) 29 L’architecture de LTE est simplifiée 30 15
    • 13/11/2012 Comparaison des architectures (1) • Architecture simplifiée •MME (Mobility Management Entity) remplace les dispositifs PDSN/SGSN et BSC/RNC • PDSN: Packet Data Serving Node de CDMA2000 • SGSN: Serving GPRS Support Node • BSC: Base Station Controller • RNC: Radio Network Control 31 Comparaison des architectures (2) •eNodeB remplace BTS/NodeB • Seving/PDN (Packet Data Network) gateway remplace HA/GGSN • BTS/NodeB: Base transceiver Station • HA/GGSN: Home Agent/ Gateway GPRS Support NodeSource: publications d’IEEE 32 16
    • 13/11/2012 Architecture générale (1)• eNodeB et les interfaces S1 et X2 : les données d’utilisateurs sonttransmises via S1-UP; la signalisation et les échanges entre eNodB et leréseau cœur sont transmis via S1-CP ; les échanges entre eNodeB sontdirectement transmis via l’interface X2.• MME gère l’authentification et le handover. Par exemple, un terminalmobile déplaced’un eNodeB à l’autre et si X2 n’est SGipas disponible. De ce fait, les PDN-gateway Internetinterfaces S6 et S5 sont S5 UP CPimpliquées S6 Serving HSS S11 MME gateway CP UP S1UP: user planeCP: control plane eNodeB eNodeB X2HSS: Home Subscriber ServerSGi: Service Gateway interface LTE Uu 33 Terminal mobile Architecture générale (2)• Serving Gateway gère les données d’utilisateurs d’eNodeB à PDN-gateway via S1 et S5. Le contrôle des canaux est géré par MME via S11• PDN Gateway gère la connexion à l’Internet (affecter une @ IPv4 à unterminal + NAT-Network Address Translation) ou à l’intranet. De plus, leroaming international est également géré par PDN gateway SGi PDN-gateway Internet S5 UP CP S6 S11 Serving HSS MME gateway CP S1 UP UP: User Plane CP: Control Plane HSS: Home Subscriber Server eNodeB eNodeB X2 SGi: Service Gateway interface 34 LTE Uu Terminal mobile 17
    • 13/11/2012 Architecture générale (3) • HSS joue le rôle de HLR/GSM et de MAP/UMTS. Il contient les paramètres suivants : • IMSI (International Mobile Subscriber Identity) • Informations d’identification • N° téléphone, n° MSISDN (Mobile Subscriber Integrated Service Digital Network) et services (SMS par exemple) • Descriptif d’un abonné (débit max, droit d’accès Internet…) • paramètres IMS PDN-gateway SGi Internet •…. S5 UP CP S6 S11 Serving HSS MME gateway CP S1 UP UP: User Plane CP: control plane HSS: Home Subscriber Server eNodeB eNodeB X2 SGi: Service Gateway interface 35 LTE Uu Terminal mobile Architecture générale (4) • EPC (Evolved Packet Core) SGi PDN-gateway Internet S5 UP CP S6 S11 Serving HSS MME gateway CP S1 UP eNodeB eNodeB X2UP: User Plane 36CP: control plane LTE Uu Terminal mobileHSS: Home Subscriber ServerSGi: Service Gateway interface 18
    • 13/11/2012 LTE/SAE (System Architecture Evolution)accès radio Plan Introduction Architecture LTE Interfaces et protocoles Couche Physique Qualité de Service et EPS bearers Gestion de la mobilité Concept de « femtocells » Conclusion 38 19
    • 13/11/2012 Interfaces normaliséesUTRAN – Terrestrial Radio Access Network 39GERAN - GSM EDGE Radio Access Network Principales interfaces • Uu entre les UE et le réseau d’accès UTRAN (Universal Terrestrial Radio Access Network) • Um entre les UE et le réseau d’accès GERAN (GSM EDGE Radio Access Network) • LTE-Uu entre les UE et le réseau d’accès E-UTRAN (Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network) • S1 entre un e-NodeB et un MME et entre un e-NodeB et un Serving Gateway • X1 entre les e-NodeB • S3, S5, S6 et S11… 40 20
    • 13/11/2012 Piles protocolaires (1) Plan de contrôle•RLC (Radio Link Control) gère le segmentation, l’assemblage et la retransmission•PDCP (Packet Data Convergence Protocol)/UMTS : l’encapsulation de protocole,compression d’en-tête , chiffrement et protection d’intégrité.•RRC (Radio Resource control) situé à la couche 3 gère la signalisation entre un UEet un eNodeB (paging, RRC connexion, fonctions de mobilité, CR de mesures)•NAS (Non Access Stratum) gère les messages de signalisation (handover,connexion, contrôle d’admission radio, mesures, allocation de ressource)•SCTP (Stream Control Transmission Protocol) joue un rôle similaire que UDP/TCP 41 Piles protocolaires (2) • GTP (General packet radio service Tunneling Protocol) tout IP Plan d’utilisateur 42 21
    • 13/11/2012 Plan Introduction Architecture LTE Interfaces et protocoles Couche Physique Gestion de la mobilité Qualité de Service et EPS bearers Concept de Femtocells Conclusion 43 Couche Physique (1)• Rappelons que l’évolution principale de la LTE est de re-définir lesinterfaces radios• OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) dans le sensdescendant offre un haut début• SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division Multiple Access) dans lesens remontant dans le but de résoudre le problème de PAPR (Peak toAverage Power Ratio) quand les abonnés sont regroupés.• Modulation adaptive et codage MCS (Modulation and Coding Scheme) –16 QAM et 64 QAM par exemple• MIMO (2 x 2)• le débit de la LTE dépend de plusieurs paramètres (nb de bandes passantes,nb de porteuses, nb de MIMO, modulation et le catégorie de UE). Il peut 44atteindre à quelques centaines Mb/s. 22
    • 13/11/2012 Couche Physique (2) • Le débit de LTE dépend de plusieurs paramètres de plusieurs paramètres (nb de bandes passantes, nb de porteuses, nb de MIMO, modulation et le catégorie de UE). Il peut atteindre à 150Mb/s • en Europe, par exemple, DL 2620-2690 MHz, UL 2500-2570 MHz, la séparation de fréquences (50 MHz) entre DL et UL, FDD • au Japon: DL 2110-2170 MHz, UL 1920-1980 MHz, la séparation de fréquences (130 MHz) entre DL et UL, FDD •aux USA: par exemple, DL 746-756 MHz, UL 777-787 MHz, la séparation de fréquences (21 MHz) entre DL et UL, FDD •en Chine: par exemple, DL 2570-2620 MHz, UL 2570-2620 MHz, TDD 45 Couche Physique (3)PTS : Pilot TimeSlotGP : Guard Period 23
    • 13/11/2012 Plan Introduction Architecture LTE Interfaces et protocoles Couche Physique Qualité de Service et EPS bearers Gestion de la mobilité Concept de «femtocells» Conclusion 47 QoS et EPS bearers (1)• EPS bearer (Evolved Packet System) tuyau a pour but de séparer les traficsdifférents (VoIP, FTP, vidéo). L’ensemble de trafics dans un tuyau est traitéde la même façon (par la même signalisation, par exemple)• la classification de trafic repose sur les paramètres de QoS tels que le délai,le débit, la gigue et la séquence)• LTE définit deux types de EPS bearer :• GBR (Minimum Guaranteed Bit Rate) permet de garantir la QoS• GBR par défaut ou GBR dédié (créé pour chaque EPS bearer, aucunegarantie de QoS)• non-GBR 48 24
    • 13/11/2012 Exemple : services de LTE• chaque tuyau est créé en fonction du service demandé. Ainsi la qualité est rassurée UE eNB réseau coeur eNB UE service 1 - audio service 2 - vidéo service 3 - VoIP …. service n – http, ftp 49 QoS et EPS bearers (2) QoS Class Identifier 25
    • 13/11/2012 Paramètres QoS• EPS bearer pour GBR (Minimum Guaranteed Bit Rate)• QCI (QoS Class Identifier) : ce paramètre lie à 1) le poids d’ordonnance ;2) le seul d’admission ; 3) la taille de file d’attente . L’opérateur doit pré-configurer les eNodeB• ARP (Allocation and Retention Priority) : ce paramètre permet d’unedécision (accepte, refus, modification) de création de tuyau• GBR (Guaranteed Bit Rate) : le débit garanti• MBR (Maximum Bit Rate)• EPS bearer pour non-GBR•QCI (QoS Class Identifier)• ARP (Allocation and Retention Priority) 51 La gestion de files d’attente et l’ordonnancement • Dans le but de gérer le débit sur un lien (la bande passante), la station de base (ou un routeur) doit décider l’ordonnancement (quel paquet est choisi sur le lien sortant) et l’élimination (quel paquet est éliminé). flux 1 ordonnancement flux 2 Paquets débit fixe admis …. flux n 52 26
    • 13/11/2012Allocation équitable pondérée (weighted fair queueing) • FIFO pour chaque file d’attente• Ordonnancement de «Weighted Fair Queueing» entre les différentes files d’attente• L’ordonnancement de «Weighted Fair Queueing» consiste à privilégier certains flux en leur accordant un poids lourd• WFQ assure une potentielle équité en satisfaisant des contraintes de QoS de chaque file d’attente Exemple : flux 1 Flux1 : poids = 3 Flux 2 : poids = 2 Flux 3 : poids = 1 flux 2 Fair Queueing flux n 53 Algorithmes équitables• Les réseaux mobiles doivent principalement prendre en compte la mobilité et la qualité de lien qui n’étaient pas les critère de choix dans les réseaux filaires. • Algorithmes « Max-Min » privilégie les petits débits. On ne peut pas satisfaire le débit demandé d’un flux sans diminuer le débit demandé d’un flux plus petit • Round Robin Queueing et Fair Queueing, Weighted Fair Queueing • Algorithmes « proportionnelle » utilisés dans les réseaux mobiles et sans fil, cherchent à maximiser l’utilisation du débit global • MaxSNR (Maximum Signal to Noise Ratio) – Allocation avec Signal à bruit maximum • PF (Proportional Fair) – Allocation équitable et proportionnelle • Les nouvelles propositions sont très nombreuses (le poids sur temps d’attente, par exemple). 54 27
    • 13/11/2012 Allocation avec Signal à bruit maximum • MaxSNR donne la priorité à l’utilisateur k ayant le plus grand rapport signal à bruit• MaxSNR alloue une (ou plusieurs) unité(s) de ressource à l’utilisateur k parmi tous les utilisateurs (k = 1, 2…k)• Puisque la décision d’allocation se base sur la connaissance de la couche MAC, le débit pourra être utilisé au maximum • L’algorithme est simple à implémenter 55 Allocation équitable et proportionnelle• « Proportional Fair » consiste à allouer une (ou plusieurs) unité(s) de ressource à l’utilisateur i qui a les conditions de transmission les plus favorables par rapport à sa moyenne ui• La moyenne des ressources déjà allouées permet de donner chaque utilisateur une chance d’accès• La décision d’allocation se base sur les informations de la couche MAC, par conséquent, l’algorithme assure une maximisation du débit et une équité en long terme• L’algorithme est simple à implémenter u i (t ) j = − ui moyenne 56 28
    • 13/11/2012 Plan Introduction Architecture LTE Interfaces et protocoles Couche Physique Qualité de Service et EPS bearers Gestion de la mobilité Concept de « femtocells » Conclusion 57 Gestion de mobilité La gestion de mobilité consiste principalement en deux parties :• La mobilité gérée parl’interface S1entre un e-NodeB etun MME ou entre une-NodeB et un ServingGateway (ex, localisation,handover)• La mobilité gérée parl’interface X2 entre lese-NodeB (ex, handover) 29
    • 13/11/2012 Intra – seamless handover MME/S-GW Configuration selon paramètres QoS allocation de ressource (contexte de connexion) ~30ms (pour indiquer la nouvelle localisation) 9bis-Path Switch ackDeux types de handover : lossless handovet et seamless handover Source : Alcatel-Lucent Plan Introduction Architecture LTE Interfaces et protocoles Couche Physique Gestion de la mobilité Qualité de Service et EPS bearers Concept de Femtocells Conclusion 60 30
    • 13/11/2012 Concept de Femtocell dans la LTE (1) Une femtocell est une petite cellule permettant des transmissions mobiles à la résidence. La consommation d’énergie doit être faible. On distingue deux types de cellules : • Macrocelle (eNodeB) • Femtocell (Home eNodeB) LTE/EPC • Dans une zone gérée par un eNodeB, la QoS n’est pas bien garantie si un UE se eNodeB trouve loin de l’eNodeB, alors l’installation de Home eNodeB permet d’équilibrer la charge. 61Source : revue «ACM SIGCOMM Computer Communication» switch Concept de «Femtocell» dans la LTE (2) Le concept de femtocell a été conçu pour le UMTS. La LTE repose sur le concept. Le but principal du concept de femtocell est de gérer mieux la ressource radio (la séparation de ressources indoor (gérées par Home eNodeB) et outdoor (eNodeB). De ce fait, un UE à la maison peut obtenir la QoS. L’inconvénient principale est l’interférence causée par • La gestion de ressources séparée (eNodeB et Home eNode peuvent louer la même ressource) • L’intersection de bandes de passante • Solution : depuis quelques années, les approches suivantes ont été proposées • Méthode de «quatre couleurs» • Méthode de l’allocation dynamique à l’aide du rapport de signal à bruit 62 31
    • 13/11/2012 Plan Introduction Architecture LTE Interfaces et protocoles Couche Physique Gestion de la mobilité Qualité de Service et EPS bearers Concept de Femtocells Conclusion 63 ConclusionLTE répond à des nouveaux besoins (délai court, débit élevé, nouveauxservices à l’aide souvent par l’interconnexion)Architecture générale simplifiéePiles protocolaires reposent sur le protocole IPQualité de Service est principalement garantie par EPS bearers de bout enboutAmélioration de performance par méthode « inter-couche »WiMax (IEEE 802.16) est un concurrent de la LTE 64 32