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Introduction au réseau GSM                                                          SUPCOMChapitre I                      ...
Introduction au réseau GSM                                                             SUPCOMII .1-Les entités de base d’u...
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  1. 1. Dédicace SUPCOM Cycle de formation des ingénieurs en Télécommunications Option : Réseaux et services mobilesThème : Développement d’une chaîne de mesure pour l’évaluation de couverture GSM Elaboré par : M. Houcine NAJI Encadrants : M. Mohamed AYADI M. Hatem BOULABIAR Travail proposé et réalisé en collaboration avec GET Wireless (Global Expertise Telecom Wireless) Année universitaire : 2005/2006 1
  2. 2. Dédicace SUPCOM Dédicace A mes très chers parents Dont leurs mérites, leurs sacrifices, leurs qualités humaines m’ont permis de vivre ce jour :Les mots me manquent pour exprimer toute la reconnaissance, la fierté et le profond amour que jevous porte pour les sacrifices qu’ils ont consenti pour ma réussite, qu’ils trouvent ici le témoignagede mon attachement ma reconnaissance, gratitude et respect, que dieu leur préservent bonne santé etlongue vie. Tous mes sentiments de reconnaissance pour vous. A mes frères&soeurs J’espère atteint le seuil de vos espérances. Que ce travail soit l’expression de ma profondeaffection Je vous remercie pour le soutient moral et l’encouragement que vous m’avez accordés .Jevous souhaite tout le bonheur que vous méritezEn leur souhaitant un brillant avenir. A mes oncles et ma famille Que je ne pourrais nommer de peur d’en oublier mon attachement et mes affections les plussincères A mes ami(e) s A tout ceux qui ont su m’apporter aide et soutient aux moments propices, Je dédie ce travail,reconnaissant et remerciant chaleureusement. 1
  3. 3. Remerciements SUPCOM Remerciements Avant de présenter mon rapport du projet de fin d étude, je tiens à remercier tous ceux qui,de près ou de loin, ont contribué à sa réalisation. Ce travail est l’agrégat des résultats des troisannées de formation `a SUP’COM en ce sens que c’est grâce aux connaissances acquises duranttoutes ces années de formation que j’ai pu réaliser ce travail. A cet effet, le minimum de justice impose que l’apport de chacun des acteurs soit reconnu neserait-ce que par de remerciements : J’adresse mes remerciements les plus sincères à Mr. Mohamed Ayadi, enseignant èSup’Com, pour son encadrement, sa disponibilité et ses conseils fructueux qu’il m’a prodiguées lelong de mon projet. J’adresse aussi mes remerciements à Mr. Hatem Boulabiar le directeur général du GETWireless, qui, malgré ses multiples engagements, a accepté de se mettre à mon service en dirigeantavec d’extrême magnanimité mes travaux ; Je remercie également tout le staff de l’école plus particulièrement le Directeur et leSecrétaire Général de l’école, tout le corps enseignant pour leurs connaissances qu’il a bien voulume les partager ; Je ne saurais terminer sans adresser un mot de reconnaissance à toute ma famille pour sonsoutien sans faille. 2
  4. 4. Liste des tableaux SUPCOM Table des matièresDédicace...............................................................................................................................................1Remerciements.....................................................................................................................................2Table des matières ...............................................................................................................................3Liste des figures ...................................................................................................................................5Liste des tableaux ................................................................................................................................6Liste des abréviations ..........................................................................................................................7Introduction Générale.........................................................................................................................8Introduction au réseau GSM ...............................................................................................................9I- Introduction .....................................................................................................................................9II- Architecture du réseau GSM .........................................................................................................9 II .1-Les entités de base d’un réseau GSM ...............................................................................................10 II.1.1-La BTS (Base station Transceiver System) ................................................................................................... 10 II.1.2-Le BSC (Base Station Controller)................................................................................................................. 10 II.1.3-Le MSC (Mobile Switching Center) ............................................................................................................. 11 II .2-Les interfaces du réseau GSM ..........................................................................................................13III- Caractéristiques de l’interface radio .........................................................................................14 III .1-La transmission dans le GSM ...........................................................................................................14 III .2-Structures temporelles du système GSM..........................................................................................15 III .3-Canaux logiques du système GSM....................................................................................................16IV- Gestion de la mobilité dans le GSM ............................................................................................17 IV.1-Mécanismes de gestion de l’interface radio .......................................................................................17 IV.1.1-Mécanisme de saut de fréquence .................................................................................................................. 17 IV.1.2-La transmission discontinue (DTX) .............................................................................................................. 18 IV.1.3-Le modèle bicouche...................................................................................................................................... 18 IV.1.4-Le modèle des cellules concentriques ........................................................................................................... 19 IV.1.5-La sectorisation ............................................................................................................................................ 19 IV.2-Procédures de gestion de la mobilité.................................................................................................20 IV.2.1-La gestion de localisation ............................................................................................................................. 20 IV.2.2-Processus de sélection / résélection.............................................................................................................. 20 IV.2.3-Procédure du handover ................................................................................................................................. 21V- Conclusion ....................................................................................................................................24Suivi et supervision de la QoS ...........................................................................................................25I- Introduction....................................................................................................................................25II- Concepts de la QoS ......................................................................................................................25III -Les paramètres de réseau............................................................................................................26 III .1-Définition............................................................................................................................................26 III .2-Exemples de paramètres ...................................................................................................................27 3
  5. 5. Liste des tableaux SUPCOMIV- Indicateurs de QoS ......................................................................................................................28V-Les techniques de supervision de la QoS .......................................................................................28 V.1-Drive test...............................................................................................................................................29 V.1.1-Chaîne de mesure (équipements utilisés)...................................................................................................... 29 V.1.2-Indicateurs mesurés ...................................................................................................................................... 30 V.2-Compteurs OMC-R .............................................................................................................................32 V.3-Processus d’analyse..............................................................................................................................33VI- Conclusion...................................................................................................................................35Développement d’un outil d’acquisition des données du mobile à trace .........................................36I- Introduction....................................................................................................................................36II- Principe du téléphone de trace .....................................................................................................37III- Analyse des trames ......................................................................................................................38IV. Les commandes AT......................................................................................................................38V – Développement de l’application ..................................................................................................39 V.1. Présentation du Visual Basic...............................................................................................................39 V.1.1 Critères de choix du Visual Basic................................................................................................................... 39 V.2.L’environnement de travail .................................................................................................................39 V.3 Conception de la solution .....................................................................................................................40 V.4 La programmation de l’interface série RS232 ....................................................................................40 V.5 fonctionnement de l’outil......................................................................................................................42 V .5.1 Menu « fichier »........................................................................................................................................... 42 V .5.1 Menu « connexion »..................................................................................................................................... 42 V .5.2 Menu « mesure ».......................................................................................................................................... 43 V .5.3 Menu « Affichage » ..................................................................................................................................... 46 V .5.4 Menu « A propos » ....................................................................................................................................... 47VI. Conclusion ...................................................................................................................................47Développement d’une chaîne de mesure GSM .................................................................................48I. Introduction....................................................................................................................................48II. Le système GPS.............................................................................................................................48 II.1 Principe du GPS ...................................................................................................................................49III. Le SIG..........................................................................................................................................50IV. Réalisation d’un parcours ...........................................................................................................51 IV.1 Choix d’un parcours..................................................................................................................................51 IV. 2 Evaluation de la couverture .......................................................................................................................53 IV. 3 Evaluation de la qualité .............................................................................................................................55V. Conclusion.....................................................................................................................................55Conclusion et perspectives ................................................................................................................56Bibliographie .....................................................................................................................................57 4
  6. 6. Liste des tableaux SUPCOM Liste des figuresFigure 1.1 : Structures des trames GSM…………………………………………………………….14Figure 1.2 : Saut de fréquence............................................................................................................18Figure 1.3: Le modèle bicouche.........................................................................................................18Figure 1.4: Le modèle de cellules concentriques ...............................................................................19Figure 1.5 : Processus du handover....................................................................................................22Figure 2.1: Chaîne de mesure.............................................................................................................29Figure 2.2 : Montage des équipements de mesure .............................................................................30Figure 2.3 : Processus d’analyse ........................................................................................................34Figure 3.1 : Les différents liaisons du mobile...................................................................................36Figure 3.2: Principe de l’application ..................................................................................................37Figure 3.3 : Exemple de la trame IDLE récupérée............................................................................38Figure 3.4 : Menu connexion .............................................................................................................42Figure 3.5 : Menu mesure ..................................................................................................................43Figure 3.6 : Menu information cellule_courante................................................................................44Figure 3.7 : Menu paramètres RF cellule_courante ...........................................................................45Figure 3.8 : Menu cellule voisines .....................................................................................................45Figure 3.9: Menu messages et trames ................................................................................................46Figure 3.10 : Menu affichage .............................................................................................................46Figure 3.11 : Menu à propos ..............................................................................................................47Figure 4.1 : Localisation du récepteur par trois satellites ..................................................................49Figure 4.2 : Récepteur GPS utilisé .....................................................................................................50Figure 4.3 : Le parcours du test..........................................................................................................52Figure 4.4: Evaluation de la couverture ............................................................................................54Figure 4.5 : Evaluation de la qualité du signal...................................................................................55 5
  7. 7. Liste des tableaux SUPCOM Liste des tableauxTableau 1.1 : Les caractéristiques de l’interface radio.......................................................................14Tableau 1.2 : les canaux logiques du réseau GSM.............................................................................17Tableau 2.1 : Correspondance ente RXQUAL et BER......................................................................31Tableau 2.2 : Exemples d’indicateurs de l’OMC -R..........................................................................33Tableau 2. 3: Seuils de la QoS ...........................................................................................................34Tableau 4.1: fichier de mesures global...............................................................................................53 6
  8. 8. Liste des abréviations SUPCOM Liste des abréviationsAuC Authentification CenterBSS Base Station Sub-SystemBTS Base Transeiver StationBSC Base Station ControllerFDMA Frequency Division Multiple AccessGPS Global Positionner SystemGSM Global System for Mobile CommunicationHLR Home Location RegisterMS Mobile StationMSC Mobile-service Switching CenterNSS Network Sub SystemQoS Quality of ServiceTCH Trafic CHannelTDMA Time Division Multiple AccessOSS Operation Sub-SystemOMC Operation and Maintenance CenterVLR Visitor Location Register 7
  9. 9. Introduction générale SUPCOM Introduction Générale L interface radio représente le maillon critique de la chaîne de transmission qui permet de relier un utilisateur mobile au réseau. C sur cette interface que le système doit faire est face aux différents problèmes que pose le médium radio (atténuation, évanouissementrapides, interférences). Pour remédier à ces types de problèmes, il faut prévoir un certain nombre defonctions de contrôle de nature variée afin que le mobile puisse se rattacher à une station de basefavorable et ceci pour établir une communication, surveiller son déroulement et assurer descommutations de cellules en cours de communication. La maîtrise de ces fonctions reste la cléessentielle à tout opérateur pour pouvoir assurer une certaine qualité de service à ses abonnés. Pourcela les opérateurs ont généralement recours à plusieurs opérations de mesure qui leur permettront,ultérieurement, d analyser l du réseau, découvrir ses défaillances et ses points de faiblesse et étatproposer des solutions alternatives aux divers problèmes recensés.C’est dans ce cadre se déroule notre projet intitulé « développement d’une chaîne de mesure pourl’évaluation de la couverture d’un réseau GSM » Ce projet a été effectué au sein de GET Wireless(Global Expertise Telecom Wireless).Le présent projet est composé de quatre chapitres .Le premier est intitulé « Introduction au réseauGSM » dans lequel nous avons détaillé l’architecture, les différents procédures ainsi que les canauxdu GSM. Le second est consacré au suivi et supervision de la QoS dans lé réseau GSM .Letroisième et après cette étude théorique nous avons passé au développement d’un outil permettantd’acquérir les différents paramètres nécessaires pour la caractérisation de la QoS d’un réseau GSM.En effet, nous avons donné le principe du mobile à trace ainsi que l’analyse des trames échangéesentre le mobile et le réseau. L’acquisition des ces paramètres se fait en utilisant des commandes ATaprès la configuration de l’interface série. Dans ce troisième volet, nous avons détaillé lefonctionnement de l’outil développé tout en présentant le langage utilisé ainsi que ses critères duchoix. Le quatrième volet est consacré au test de l’outil en l’intégrant à une autre applicationdéveloppé au sein de l’entreprise accueillante pour évaluer la couverture du réseau GSM d’unezone choisie(cité El Khadra Tunis) en utilisant un système d’information géographique(MapInfo). 8
  10. 10. Introduction au réseau GSM SUPCOMChapitre I Introduction au réseau GSMI- Introduction Dans ce chapitre, nous allons présenter le réseau GSM, en insistant sur :son infrastructure, ses interfaces, la structure de ses trames, ses canaux logiques, sesprocédures de gestion de mobilité ainsi que quelques mécanismes de gestion de l’interfaceradio.II- Architecture du réseau GSM Un réseau de radiotéléphonie a pour premier rôle de permettre des communicationsentre abonnés mobiles et abonnés du réseau téléphonique commuté RTC. Il s’interface avec leRTC et comprend des commutateurs. Il est caractérisé par un accès très spécifique: la liaisonradio. Enfin, comme tout réseau, il doit offrir à l opérateur des facilités d exploitation et demaintenance. L’architecture de base du système GSM prévoit, alors, quatre sous-systèmes principaux dontchacun dispose d certain nombre d un unités fonctionnelles et est connecté à l’autre à travers desinterfaces standard qui seront décrites ultérieurement. Les principaux sous-systèmes du réseauGSM sont [1] : MS (Mobile Station) BSS (Base Station Sub-System) NSS (Network Sub-System) OSS (Network Management Center) 9
  11. 11. Introduction au réseau GSM SUPCOMII .1-Les entités de base d’un réseau GSMII.1.1-La BTS (Base station Transceiver System) La station de base (BTS) contient tous les émetteurs reliés à la cellule et dont la fonction est de recevoir et émettre des informations sur le canal radio en proposant une interface physique entre le Mobile Station et le BSC. La BTS réalise une série de fonctions décrites ci-après: La capacité de gérer les canaux Full Rate et Half Rate, La gestion des antennes de diversité, autrement dit l utilisation de deux antennes de réception afin d améliorer la qualité du signal reçu. Les deux antennes reçoivent le même signal, indépendamment l de l une autre et sont atteintes différemment par le fading. La probabilité qu elles soient atteintes en même temps par un fading important est presque nulle, La supervision de Rapport des Ondes Stationnaire (ROS) en antenne, Le saut de fréquence (FH): la variation de fréquence utilisée dans un canal radio à des intervalles réguliers, afin d améliorer la qualité du service à travers la diversité dans la fréquence, La transmission discontinue (DTX) sur le Up-link, et sur le Down-link, Le Contrôle Dynamique de la Puissance (DPC) de la MS et des BTS: le BSC détermine la puissance optimale avec laquelle la MS et le BTS effectuent la transmission sur le canal radio (grâce à l exploitation des relevés effectués par la MS et le BTS), dans le but d améliorer l efficacité du spectre, La gestion des algorithmes de chiffrage: l’information de l utilisateur est cryptographiée afin de garantir à l abonné une certaine réserve sur le canal du trafic et sur celui de codage.II.1.2-Le BSC (Base Station Controller) Le contrôleur de station de base (BSC) gère les ressources radio pour une ou plusieurs BTS, à travers le monitorage de la connexion entre la BTS et les MSCs (il s de agit centrales de commutation qui offrent la liaison au réseau fixe ou à d autres réseaux et , aussi, à travers les canaux radio, le codage, le FH et les handovers. Il permet plus précisément: La gestion et la configuration du canal radio: il doit opter pour chaque appel 10
  12. 12. Introduction au réseau GSM SUPCOM la cellule la mieux adaptée et doit sélectionner à l intérieur de celle-ci le canal radio le plus adapté à la mise en route de la communication, La gestion de handover: Il décide, sur la base des relevés reçus par la BTS, le moment d’effectuer le handover, autrement dit, le changement de cellule lors des déplacements de l utilisateur pendant une conversation, à l intérieur de la surface de couverture de sa compétence, Les fonctions de décodage des canaux radio Full Rate (16 kbps) ou Half Rate(8 kbps) pour des canaux à 64 kbps.II.1.3-Le MSC (Mobile Switching Center) Le commutateur du service mobile (MSC) est l’élément central du NSS. Il gère grâce aux informations reçues par la HLR et la VLR, la mise en route (routing) et la gestion du codage de tous les appels directs et en provenance de différents types de réseau. Il développe aussi la fonctionnalité du Gateway face aux autres composants du système et la gestion des processus de handover. Il assure la commutation des appels en cours entre des BSC différents ou vers un autre MSC. D’autres fonctions fondamentales du MSC sont décrites ci-après: L’authentification de l’appelant : l’identification de la MS à l origine de l’appel est nécessaire pour déterminer si l utilisateur est en droit de bénéficier du service, La discrétion quant à l’identité de l utilisateur, pour pouvoir garantir la réserve sur son identité sur le canal radio. Même si toutes les informations sont cryptographiées, le système se garde toujours de transmettre l IMSI attribué lors de la signature du contrat par l usager, par contre l on attribue le Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI) au moment de l appel car il ne présente qu utilité temporaire. une Le processus de handover : Il a lieu, quand un utilisateur, sur le réseau GSM, franchit les limites de la cellule dans laquelle il se trouve. Il peut se présenter dans deux cas: La MS se déplace dans une cellule contrôlée toujours par le même MSC, dans ce cas le processus de handover est géré par le même MSC, La nouvelle cellule dans laquelle la MS évolue, est sous le contrôle 11
  13. 13. Introduction au réseau GSM SUPCOM d autre MSC. Dans le cas présent le processus de handover est un effectué par deux MSC sur la base des relevés du signal effectué par les BTSs récepteurs de la MS. II.1.4-La HLR (Home Location Register) Lorsqu utilisateur souscrit à un nouvel abonnement au réseau GSM, toutes un les informations qui concernent son identification sont mémorisées sur la HLR. Elle a pour mission celle de communiquer au VLR, dont on parlera après, quelques données relatives aux abonnés, à partir du moment où ces derniers se déplacent d LA à une autre. une La HLR contient toutes les données relatives aux abonnés et ses informations sont les suivantes : L’International Mobile Subscriber Identity (IMSI), information qui identifie exclusivementl’abonné à l’intérieur de tout réseau GSM et qui se trouve aussi bien dans la carte SIM, Le Mobile Station ISDN Number (MSISDN), Tous les services auxquels l’abonné a souscrit et auxquels il est capable d accéder (voix, service de donnés, SMS, éventuels verrouillages des appels internationaux, et d autres services complémentaires), La position courante de la station mobile MS, autrement dit l’adresse de la VLR sur lequel elle a été enregistrée. II.1.5-La VLR (Visitor Location Register) La base de données VLR est une base de données qui mémorise de façon temporaire les données concernant tous les abonnés qui appartiennent à la surface géographique qu elle contrôle. Ces données sont réclamées au HLR auquel l’abonné appartient. Généralement pour simplifier les données réclamées et ainsi la structure du système, les constructeurs installent la VLR et le MSC côte à côte, de telle sorte que la surface géographique contrôlée par le MSC et celle contrôlée par la VLR correspondent. Plus précisément il contient les informations suivantes: Temporary Mobile Subscriber Identity (TMSI) : il est employé comme garant de la sécurité du IMSI et il est attribué à chaque changement de LA, La condition de la MS (en veille, occupée, éteinte), L’état des services complémentaires, Les types de services auxquels l’abonné a souscrit et auxquels il a droit d accès (voix, service de données, SMS, d autres services auxiliaires), La Location Area Identity (LAI), qui comprend la MS, faisant partie du 12
  14. 14. Introduction au réseau GSM SUPCOM groupe contrôlé par le MSC/VLR. II.1.6-L’OMC (Operating and Maintenance Center) Le système d’exploitation et de maintenance OMC se connecte aux MSC et BSC à travers le réseau X25, et il possède les fonctions suivantes: L’accès à distance à tous les éléments qui composent le réseau GSM (BSS, MSC, VLR, HLR…), La gestion des alertes et de l’état du système avec la possibilité d effectuer différentes sortes de test permettant l’analyse des prestations et la surveillance de la qualité de fonctionnement de ce dernier, Le stockage de toutes les données relatives au trafic des abonnés, nécessaires à la facturation, La supervision du flux du trafic dans les centrales et l’introduction de changements éventuels dans le même flux, La visualisation de la configuration du réseau avec la possibilité d effectuer des changements à partir d endroits éloignés, La gestion des abonnés et la possibilité de localiser leur position à l’intérieur de l’aire de couverture. Dans des systèmes très importants, peuvent exister plusieurs OMC. Dans ce cas on prévoit la mise en place d OMC général d l peut contrôler la totalité de opérations (OMC- un où on N) et d autres OMC qui se bornent à effectuer le contrôle de quelques zones (OMC- R) seulement.II .2-Les interfaces du réseau GSM Les différents éléments du réseau GSM assurent des fonctions complémentaires et chacun obéit à des normes spécifiques. En effet chaque lien entre deux équipements adjacent forme une interface. Les interfaces sont des composantes importantes du réseau GSM car elles assurent le dialogue entre les équipements et permettent leur inter fonctionnements. Ces interfaces sont [2] : L’interface radio " Um " est localisée entre la station mobile et la station de base (MS /BTS). C’est l’interface la plus importante du réseau. L’interface " A -bis " relie une station de base à son contrôleur (BTS / BSC), L’interface "A-ter" qui relie le BSC par le transcodeur, dans le cas où ce dernier ne se trouve pas intégré dans le BSC (BSC / TRAU), 13
  15. 15. Introduction au réseau GSM SUPCOM L’interface " A " se situe entre un contrôleur et un commutateur (BSC /MSC), L’interface " X.25 " relie un contrôleur au centre d’exploitation (BSC / OMC), L’interface entre le commutateur et le réseau public (MSC /RTC/RNIS) est définie par le protocole de signalisation n°7 du CCITT.III- Caractéristiques de l’interface radioIII .1-La transmission dans le GSM La bande allouée au système GSM est séparée en 2 sous bandes d égales importances (voir TabI.1) : La bande : 890-915 MHz pour le lien montant (station mobile / station de base), La bande : 935-960 MHz pour le lien descendant (station de base / station mobile).Paramètres Valeurs Bande de fréquence 890-915(lien montant) 935-960(lien descendant) Largeur du canal 200 KHz Nombre de slots par trame TDMA 8 Ecart duplex 45 MHz Type de modulation GMSK Rapidité de modulation 271 Kbit/s Accès multiple TDMA/FDMA-FDD(Frequency Division Duplex) Rayon des cellules 0à 30 Km Puissance des terminaux 2à8W Débit de voix 13 Kbit/s Tableau 1.1 : Les caractéristiques de l’interface radio L’interface radio du GSM met en œuvre les deux techniques d’accès multiples TDMA et FDMA pour partager la bande de fréquence allouée en canaux physiques élémentaires susceptibles d’écouler les différentes communications. La technique FDMA divise les deux plages de fréquences (en lien montant et lien descendant) en 124 canaux de 200 KHz chacun, pour offrir 124 voies de communication duplex en parallèle. La technique TDMA reprend cette division en fréquence mais chaque fréquence est divisée 14
  16. 16. Introduction au réseau GSM SUPCOMdans le temps en 8 intervalles différents appelés slots. Lors de l’établissement d’unecommunication, une fréquence est allouée à l’utilisateur selon le FDMA, de mêmequ’une slot selon le TDMA. On peut donc avoir 8 communications simultanément surune même fréquence.III .2-Structures temporelles du système GSM Les slots ou "Time slot" sont groupés par huit afin de définir l’élément essentiel du systèmeGSM qui est la trame TDMA, sa durée est de 8 x 0,5769 = 4,6152 ms. Chaque utilisateur utiliseun slot par trame TDMA, ces slots sont numérotés avec un indice TN (Time slot Number) allantde 0 à 7. Le système GSM est constitué principalement de canaux logiques, ces canaux sont larésultante d répétition périodique de slots dans la trame TDMA, on l’appelle la multi-trame. uneTous les canaux logiques n pas les mêmes besoins, certains se contentent de faibles débits ontalors que d autres sont beaucoup plus gourmands en ressource. Afin de gérer les débits etde définir une périodicité sur les canaux logiques, on a créé deux structures de Multi-trames. La Multi-trame 26 composée de 26 trames TDMA, d durée de 120 ms, et la uneMulti-trame 51, composée de 51 trames TDMA, d durée de 235,8 ms (voir Figure I.1). une Pour gérer ces deux multi-trames, on a créé la Super-trame, structure rassemblant 26Multi- trame 51 ou indifféremment 51 Multi-trame 26 et l’Hyper trame, qui est composéede 2048 super-trames 15
  17. 17. Introduction au réseau GSM SUPCOMIII .3-Canaux logiques du système GSM On distingue 2 sortes de canaux dans le système GSM, le canal physique et le canal logique. Le premier peut être une porteuse modulée sur une fréquence ou l association de 2 canaux logiques TCH + SACCH duplex, qui peut être vue comme un circuit téléphonique classique. Le second est une suite de slots de différentes trames TDMA (modulé sur un ou plusieurs canaux GSM) qui mis bout à bout, forme un canal logique (voir Tab I.2). On distingue deux types de canaux logiques : les dédiés, qui allouent une ressource réservée à un mobile afin qu puisse communiquer avec le réseau, et ceux, dans les deux il sens (duplex). Et les non-dédiés qui sont des canaux partagés par plusieurs mobiles, ils sont diffusés à l ensemble des mobiles en veille dans la cellule, ces canaux sont unidirectionnels (simplex). [2]Type de canal Canal logique Slot Multi Fonction possible trameBroadcast Channel FCCH 0 51 Calage du mobile sur la fréquenceSimplex Non - Frequency Correction porteusedédiés Channel SCH 0 51 Synchronisation du mobile avec la Synhronization Channel cellule BCCH 0 .2.4.6 51 Diffusion au mobile des Brodcast Control Channel informations de la celluleCommon Control PCH 0 .2.4.6 51 Canal par lequel le mobile reçoitChannel Paging Channel les appels en provenance du réseau RACH 0 .2.4.6 51 Canal par lequel le mobile accède Random Access Channel au réseau de façon aléatoire pour répondre ou lancer un appel AGCH 0 .2.4.6 51 Le réseau communique par ce canal Access Grant Channel pour informer le mobile ou, quand et comment il doit établir une communication CBCH 0 .2.4.6 51 Diffusion des messages courts de Cell Broadcast Channel type info routières, météo, etc.Dedicated Control SDDCH 0à7 51 Canal de signalisation, mise à jour 16
  18. 18. Introduction au réseau GSM SUPCOMChanel Stand Alone Dedicated de localisation, etc.Duplex Dédié Control Channel SACCH 0à7 51.26 Canal de supervision d’une liaison, Slow Associated control control de puissance, de la qualité, Channel remonté des mesures FACCH 0à7 26 Canal de supervision d’une liaison. Fast Associated Control lors d’une communication, il sert à Channel exécuter le HO. Ce canal n’existe que par vol des slots du canal TCHTrafic Channel TCH 0à7 26 Canal supportant le trafic voix ouDuplex Dédié Trafic Channel data Tableau 1.2 : les canaux logiques du réseau GSMIV- Gestion de la mobilité dans le GSMIV.1-Mécanismes de gestion de l’interface radioIV.1.1-Mécanisme de saut de fréquence C’est la technique de la variation de fréquence utilisée dans un canal radio à des intervalles réguliers (voir Figure I.2). Ainsi, le mécanisme de saut de fréquence se base sur le changement de fréquence à chaque émission de burst et à l’utilisation d’un plan de fréquence classique et fractionnaire afin d améliorer la qualité de service à travers la diversité en fréquence (protection contre les évanouissements) et la diversité des brouilleurs (protection contre les interférences).La procédure de saut de fréquence est mise en place afin d’améliorer la qualité etd’augmenter la capacité. Mais ces mécanismes présentent un inconvénient qui se manifeste dans lanécessité de l’utilisation d’un nombre de fréquences plus grand à chaque BTS [3]. 17
  19. 19. Introduction au réseau GSM SUPCOM Figure 1.2 : Saut de fréquenceIV.1.2-La transmission discontinue (DTX) Dans le réseau cellulaire, on cherche, toujours, à minimiser les interférences. Lors d’unecommunication, l’appelant et l’appelé ne peuvent se communiquer simultanément, ainsi, il apparaîtdes silences courts entre les mots, dans ce cadre que la méthode de la transmission discontinue(DTX) profite du fait qu personne parle moins que 40 % du temps dans la conversation unenormale, et par suite, permettre à l’émetteur d’être inactif la plupart du temps et à diminuerl’énergie émise par le mobile.IV.1.3-Le modèle bicouche Ce modèle consiste à déployer un réseau micro cellulaire sous un réseau macro cellulaireexistant afin d’absorber le trafic (voir Figure I.3). On parle de densification du réseau ou de lacouverture. Les caractéristiques d’une macro -cellule bicouche, la dite « parapluie », s’explique parla couverture importante en indoor, au-dessus des toits pour éviter les obstacles à la propagation desondes, et elle ne doit pas souffrir de la saturation. Les caractéristiques d’une microcellule bicouchese manifestent par la couverture réduite au niveau des murs des bâtiments pour confiner sonrayonnement, mais, pas par une couverture en indoor et peut souffrir d’une saturation [6]. Figure 1.3: Le modèle bicouche 18
  20. 20. Introduction au réseau GSM SUPCOM Les mobiles « lents »sont forcés, par handover, à descendre de la couche macro-cellulaire vers la couche micro-cellulaire. Par contre, les mobiles « rapides » sont gardés sur la couche macro- cellulaire. Les mobiles remonteront vers la couche macro-cellulaire, par handover, dans le cas où ils s’éloigneraient trop de la couche micro -cellulaire ou si la qualité de la communication se dégrade.IV.1.4-Le modèle des cellules concentriques Ce modèle consiste à diviser la cellule en deux sous-cellules concentriques, afin de mieux partager le trafic, dans les milieux à haute densité de trafic (voir Figure I.4). Couverture de la zone inner Couverture de la zone outer Figure 1.4: Le modèle de cellules concentriques L’avantage de l’architecture en cellules concentriques, c’est de permettre une couverture importante en indoor par l’intermédiaire de la couronne extérieure. Et permettre, aussi, une réduction du recouvrement entre les cellules, et par la suite : une réduction de puissance, une réduction de l’interférence, une réduction du motif de réutilisation, une concentration du trafic dans la zone intérieure, par l’intermédiaire, de la couronne intérieure [6] .IV.1.5-La sectorisation La sectorisation, permet une réduction de l’interférence, une augmentation de la capacité et une amélioration de la qualité [4]. Pour réaliser la sectorisation, on peut utiliser les down tilt : type d’antenne qui consiste à réduire l’interférence, par : La concentration du rayonnement à l’intérieur de l a cellule serveuse, L’amélioration de la couverture proche par la réduction du rayonnement à travers les cellules voisines. 19
  21. 21. Introduction au réseau GSM SUPCOMIV.2-Procédures de gestion de la mobilitéIV.2.1-La gestion de localisation Cette procédure, permet au système de connaître à tout moment la position du mobile avec plus ou moins de précision. Deux mécanismes fondamentaux sont utilisés dans la gestion de la localisation : la localisation qui permet la localisation du mobile à chaque instant et la recherche qui permet au système de chercher le mobile et de le trouver [3]: Il y a plusieurs méthodes de gestion de localisation d’abonné, dont les plus importants sont : La méthode de localisation manuelle : c’est une méthode utilisée dans les systèmes sans cordon CT2 à borne publique. Elle consiste, à la recherche en priorité auprès de la borne où l’abonné s’est enregistré, et s’il n’y a pas de réponse, la recherche sera étendue aux bornes voisines. Ainsi, l’avantage de cette méthode est la simplicité, mais, en contre partie il y a une faible ergonomie, La méthode de l’utilisation de la zone de localisation : c’est la méthode la plus répondue à l’heure actuelle, elle permet : de définir les zones de localisations (ensemble de cellules optimisées en fonction de différentes variables), la gestion de la localisation sans l’intervention de l’usager et le suivi des usagers dans le réseau. Ainsi, la recherche a lieu dans la zone de localisation courante de l’abonné. L’avantage de cette méthode se manifeste dans l’obtention des ressources consommées limitées à la zone de localisation de l’abonné, La méthode de localisation périodique : dans cette méthode, le mobile envoie son identité périodiquement au réseau, c’est une méthode simple,mais elle nécessite une consommation plus élevée de ressources, qui sont indépendantes de la mobilité de l’usager, La méthode de localisation sur changement de zone : le principe de cette méthode, consiste en premier lieu à l’écoute du mobile des informations diffusées par le réseau (sur le canal BCCH), puis à l’enregistrement du mobile de sa zone de localisation, si ce numéro est différent du dernier numéro stocké, il y aura une mise à jour de localisation, le principal avantage de cette méthode, est de ne permettre une mise à jour de localisation que si le mobile se déplace, et par la suite, pas de gaspillage de puissance.IV.2.2-Processus de sélection / résélection En mode veille, le mobile doit lui-même trouver la meilleure cellule dans chaque zone. 20
  22. 22. Introduction au réseau GSM SUPCOMLa sélection se fait à l’aide de deux critè res nommés C1 et C2 [6] Critère de sélection C1 : Il raccorde le mobile à la meilleure cellule en terme de niveau de champ, juste après la mise sous tension du mobile. C1= RXLEVEL – RXLEVEL_ACCESS_MIN – Max ((MS_TXPWR_MAX_CCH – MsTxPwr_Max),0 ) Avec : • RX L E VE L _ACCE SS_MIN : niveau de champs minimum d’accès sur la cellule, • RX L E VE L : niveau du champ mesuré par le mobile, • MS_T X WPWR_MAX _CCH : puissance maximum autorisée des mobiles sur le canal d’accès RACH, et donc, c’est la puissance nécessaire que doit émettre le mobile pour que la station de base reçoive correctement ce dernier dans n’importe quelle position dans la cellule et surtout sur la bordure de celle-ci, • MsTxPwr_Max: puissance maximum autorisée en communication sur la cellule. Critère de resélection C2 : Il permet la resélection de cellule, il est implémenté en deuxième phase. Il a pour fonction de favoriser ou de défavoriser une cellule candidate à la re-sélection pendant un temps donné. Lorsqu est il présent, le critère C2 remplace le critère C1 pour la re-sélection de cellule, le critère C1 fait partie de l’équation du critère C2 : Si T < Penalty_T i me: C2 = C1 + Cell _Reselect_Offset - Temporary_Offset , Si T >Penalty_Time; C2 = C1 - Cell_Reselect_Offset, Avec : Cell _Reselect Offset : Val eur de offset permanent aj outé à C1, Temporary_Offset : Offset temporaire servant à défavoriser une cellule le temps du Penalty_Time, Penalty_Time : Durée pendant laquelle le Temporary_Offset va être appliquée.IV.2.3-Procédure du handoverIV.2.3.1-Définition du handover Le but de handover appelé également ‘transfert automatique inter ou intra-cellulaireest d’allouer un autre canal dédié à un mobile dédié. On distingue généralement deux typesde handover [2] : 21
  23. 23. Introduction au réseau GSM SUPCOM Le handover intracellulaire Lorsque les mesures montrent une qualité du signal reçue faible avec un niveau de champs dusignal élevé dans la cellule de service, il est probable que cette mauvaise qualité du signal soitdue aux interférences sur le canal et non à l’éloignement de la MS (voir Figure I.5). Il est peutêtre intéressant de transférer les communications sur un autre canal. Le handover intra-cellulairene se fait pas sur les mêmes critères que le handover inter-cellulaire. De plus il ne modifie lecircuit de parole qu’au niveau de la BTS, Figure 1.5 : processus du handover Le handover intercellulaire Un handover entre deux cellules différentes se produit normalement quand lesmesures effectuées montrent un niveau de champ et/ou une qualité du signal reçu faible surla cellule courante et un niveau de champ du signal meilleur sur la cellule voisine. Ce type duhandover, peut aussi se produire quand une cellule voisine permet la communication avec unniveau de puissance plus faible. Ceci indique typiquement que la MS est sur le bord de la cellule,Si un grand nombre d’appels est généré sur une cellule donnée, un handover inter -cellulaire seraitalors nécessaire pour l’équilibrage du trafic dans cette cellule, par un transfert de certainesCommunications à d’autres cellules qui sont moins congestionnées que la première cellule. Ainsi,dans ce type du handover, on peut trouver d’autres types de handovers : Handover intercellulaire /intra-BSC : ce handover est géré par le même BSC, il est effectué entre deux cellules du même BSC, quand la qualité de communication se dégrade dans l’une de ces deux cellules, mais elle est élevée dans l’autre. 22
  24. 24. Introduction au réseau GSM SUPCOM Handover inter-BSC /intra-MSC : c’est un handover entre deux BSC qui sont gérés par le même MSC Handover inter-MSC : dans ce type du handover, le mobile change de cellule, de BSC et de MSCIV.2.3.2-Procédure du handover La procédure de handover comprend les opérations suivantes (voir Figure I.6): La suspension des opérations normales sauf pour la couche de gestion des ressources, La déconnexion du lien de signalisation et du TCH éventuel, La déconnexion et la désactivation des canaux alloués précédemment et leur libération, L’activation de nouveaux canaux si nécessaire, Le déclenchement de l’établissement d’une connexion de liaison de données sur les nouveaux canaux.a- Phase d’observation Pendant cette phase, la MS et la BTS effectuent des mesures sur les canaux radio.Les mesures effectuées par la MS sont sur le canal SACCH au plus toutes le 480 ms.Sur le canal courant, la MS effectue les mesures suivantes Le niveau de signal reçu (RXLEVEL), La qualité du signal de la cellule courante (RXQUAL).b- Phase de déclenchement Avant la phase d ‘exécution du handover, il y a des critères à ajuster par l’opérateur lors de laphase d’ingénierie du système, pour assurer la meilleure qualité de communication et leminimum de consommation des ressources, ces critères sont : Diminution du nombre du handover par distance parcourue, Le handover doit être déclenché le plus prés possible de la bordure de la cellule, La cellule cible doit être choisie correctement, La qualité de communication doit être maintenue pendant la phase de handover. 23
  25. 25. Introduction au réseau GSM SUPCOMV- Conclusion Dans ce chapitre, nous avons présenté l’infrastruc ture du réseau GSM, en insistant sur sesprincipaux caractéristiques et en citant ses différents mécanismes de gestion de l’interface radioet ses procédures de gestion de la mobilité (handover, sélection / resélection,..). Dans le suivant chapitre, nous allons présenter les différents critères de qualité de servicedans le réseau GSM, ainsi que, les principaux techniques qui permettent leur supervision. 24
  26. 26. Suivi et supervision de la QoS SUPCOM Chapitre II Suivi et supervision de la QoSI- Introduction Une fois que le réseau cellulaire déployé est mis en service, intervient la phased’exploitation et de maintenance, cette phase fait entrer l’opérateur dans un nouveau cycle quicomprend le suivi de la qualité de service, ainsi, que l’optimisation du réseau. Dans ce chapitre, nous nous intéressons dans une première partie à définir les différents paramètres logiques du réseau GSM, à citer les indicateurs qui permettent la détection des anomalies agissant sur la dégradation de la QoS. Et dans une seconde partie, nous allons présenter les techniques principales appliquées à la surface radio et qui permettent l’obtention des indicateurs (décrits dans la première partie), pour la supervision de la QoS.II- Concepts de la QoS La qualité de service dans le réseau GSM est l’effet global produit par la qualitéde fonctionnement de ses services. Elle détermine un degré de satisfaction de l’usager deces services. Pour permettre une QoS acceptable, il y a plusieurs critères à ajuster, dont lesplus importants sont [4]: La couverture : la détection de ce problème s’explique par l’inexistence des barrettes sur l’écran du terminal, ainsi, ce problème ne peut pas être détecté par le système mais évalué par les plaintes des abonnées et par les mesures radio, les actions peuvent être : une diminution dans le nombre des sites, mauvaise configuration du réseau (position des sites, types d’antennes, direction et hauteur), problèmes d’installation (pertes des puissance s dans les câbles) ou problèmes de maintenance, 25
  27. 27. Suivi et supervision de la QoS SUPCOM Le taux d’appels réussis : la diminution de cette valeur implique que les utilisateurs ne peuvent pas établir une communication, ce problème est évalué par l’opérateur grâce aux mesures radio. Les actions de l’échec d’établissement d’appels s’expliquent par : le niveau d’accès minimum dans la cellule, l’incohérence entre dimensionnement des ressources et trafic réel, l’interférence et par la mauvaise couverture radio. La qualité de la voix : qui s’explique par la mauvaise qualité de communication, l’opérateur évalue ce problème par les mesures système et par les analyseurs de la qualité vocale, les causes de dégradation de la qualité de la voix sont : les interférences externes, les interférences co-anal ou sur canal adjacent,la hors couverture,la mauvaise installation, le réseau de transmission et la qualité des terminaux. Les coupures d’appels : la coupure de communication peut être due à : la mauvaise couverture, les interférences, les problèmes de handover, l’ajustement local des paramètres de handover et les batteries du mobile.III -Les paramètres de réseauIII .1-Définition L’ajustement des paramètres de travail est une tâche essentielle lors de la mise enexploitation du réseau. Elle permet l’activation ou la désactivation de certaines fonctionnalités pourle maintien de la qualité et l’optimisation du réseau [6].Il y a deux types de paramètres : Les paramètres constructeurs (ou fournisseur d’équipement) : Ce sont des paramètres système (activation de certaines fonctionnalités telles que le chiffrement, le contrôle de puissance…) préconisés par le constructeur et sont, aussi, relatifs à l’équipement (version de logiciel…), Les paramètres ingénierie : ces paramètres sont à l’initiative des opérateurs, ils sont modifiés au niveau de l’OMCL’optimisation de ces paramètres est un processus délicat mais une tâche essentielle pour lemaintien de qualité de service acceptable surtout suite à des modifications de certainesfonctionnalités ou services. 26
  28. 28. Suivi et supervision de la QoS SUPCOMIII .2-Exemples de paramètresIl y a plusieurs paramètres logiques, mais les plus important parmi eux et qui agissent directementsur la QoS, sont : RXLEVEL_ACCESS_MIN : Il définit le niveau de puissance minimale requis lors de l’accès à une cellule donnée, il permet l’ajustement de la surface de la cellule. Ce paramètre joue un rôle important dans l’ajustement de la charge de trafic dans une cellule. Ainsi, si la cellule est très congestionnée une augmentation de valeur de ce paramètre permet la diminution de sa zone de service ( délimiter le nombre des utilisateurs qui peuvent accéder à cette cellule) et si la cellule elle n’est pas congestionnée, elle va augmenter sa zone de service par diminution de la valeur de RXLEVEL_ACCESS_MIN (augmenter le nombre d’abonnées qui peuvent accéder à cette cellule), mais en contre partie, l’augmentation de la zone de service de la cellule va engendrer des problèmes d’interférences, et par la suite, une dégradation de la qualité de service. Une modification de 3 dB de la valeur de RXLEV_ACCESS_MIN correspond à 21% du rayon de la cellule et 46% de sa surface, L_RXLEVEL_XX_H (XX=DL ou UP) : ce paramètre présente le seuil de déclenchement de handover sur les deux liens (DL ou UP), suite à l’affaiblissement du niveau de champ sur ces deux liens. Le RXLEVEL_XX_H permet le déclenchement de handover le plus proche possible de la bordure de la cellule, dans le cas où il n’y a, ni un trou de couverture, ni d’interférences à l’intérieur de cette cellule. L’augmentation de la valeur de ce paramètre diminue le nombre d’exécution des handovers, et par la suite, attente de déclenchement du handover jusqu’au dégradation de la qualité de communication. Par contre, une diminution de la valeur de ce paramètre entraîne une augmentation du nombre du handovers ping-pong, valeur par défaut comprise entre -101 dB et –110 dB, L_RXQUAL_XX_H (XX=DL ou UP) : c’est le paramètre qui spécifie le seuil de déclenchement du handover sur qualité sur l’un des deux liens (DL ou UP). Il maximise la qualité de communication et minimise le taux de handover suite, respectivement, à l’élévation et à la diminution de sa valeur, ainsi, si la valeur de ce paramètre est très faible, alors le nombre de handover augmente, mais une augmentation de la valeur de RXQUAL_XX_H entraîne une diminution du nombre du handover jusqu’au dégradation de la qualité de communication, valeur typique de 1,6% à 3,2%, HO_MARGIN : c’est l’hystérésis permettant d’obtenir un compromis entre le taux de handovers ping-pong et la qualité de service. L’augmentation de sa valeur entraîne un retard dans le déclenchement du handover, et par la suite une dégradation de la qualité de service (avec 27
  29. 29. Suivi et supervision de la QoS SUPCOM un nombre de handover ping-pong faible), par contre, la diminution de sa valeur augmente le nombre du handover ping-pong (avec une qualité satisfaisante), Cell_RESELECT_Offset : favorise les cellules d’une bande, Temporary_Offset : évite la réselection ping-pong, Cell_Reselect_Hystéris: évite la réselection de cellules appartenant à des LACs différents et réduit le taux de pagings infructueux. Exemple de valeur : 6 dB, L_RXLEVEL_ZONE : c’est un seuil utilisé dans le motif à cellules concentriques, il présente le seuil permettant le changement de zone (de la zone inner vers la zone outer ou vice versa), MS_TXPWR_MAX_CCH : Paramètre fixant la puissance à laquelle le mobile doit émettre lors de l accès initial à une cellule, c’est donc, la puissance maximum autorisée des mobiles sur le canal d’accès RACH, L_RXLEVEL_CPT_HO : c’est le seuil permettant le changement de couche (de la couche micro cellulaire vers la couche macro cellulaire et vice versa), l’augmentation de la valeur de ce paramètre entraîne la diminution de la charge de trafic dans les couches micro cellulaires et l’augmentation de cette charge dans les couches macro -cellulaires.IV- Indicateurs de QoS L’analyse des indicateurs permet le suivi de la qualité de service. En effet, ces indicateurspermettent la localisation des anomalies dans le réseau et par la suite, l’identification des causes deces problèmes afin de faire les actions correctives nécessaires [6].Il y a deux types d’indicateurs : Les indicateurs globaux : Ils résument l’efficacité de tout le réseau. Ils sont employés pour la quantification globale du réseau, pour l’estimation de l’impact d’une mauvaise qualité sur le client et permettent aussi la comparaison entre les réseaux (concurrence…), Les indicateurs intermédiaires : Ils nous renseignent sur l’efficacité des services intermédiaires du réseau, et par conséquent, ils impliquent les indicateurs globaux. Ces indicateurs permettent : la détection, l’identification et la localisation des problèmes dans le réseau, ainsi que l’identification des causes.Dans ce qui suit, nous allons présenter les techniques de supervision de la QoS, qui permettentl’obtention de ces indicateurs.V-Les techniques de supervision de la QoS Pour la mise à jour de l’état de fonctionnement du réseau, plusieurs outils d’analyses de laQoS, sont mis en place. La comparaison des indicateurs obtenus par ces techniques et les 28
  30. 30. Suivi et supervision de la QoS SUPCOMparamètres du seuil (cités dans le paragraphe précédent), permet l’identification des origines desproblèmes (échec de handover, coupure de communication, mauvaise qualité due à l’interférence..).Ces techniques se font à partir des analyses de l’interface radio (drive test) et à partir des analysesde systèmes (compteurs OMC-R) [5].V.1-Drive test La méthode de mesure du drive test consiste à la caractérisation précise des canaux radio.Cette technique d’analyse permet la récupération d’une trace de mesure faite par le mobile àdifférents instants (voir Figure II.1). Ceci est utile pour l’investigation de l’environnement radio. Figure 2. 1: Chaîne de mesureV.1.1-Chaîne de mesure (équipements utilisés) La méthode du drive test consiste à embarquer sur une voiture les équipements suivants (voirFigure II.2) : Une MS : un mobile de test équipé d’un logiciel spécial. Il est appelé généralement Mobile à trace, Un système de localisation GPS (Global Positionner System): utilisé pour la localisation exacte de la position où on désire faire l’étude de l’environnement radio. Une précision du GPS est demandée. Elle est de l’ordre de quelques mètres. Un PC portable : permet d’automatiser l’acquisition et le stockage des données.Le PC doit être équipé d’une carte interface RS 232 pour assurer le lien entre la sortie série de laMS et le port série du PC. 29
  31. 31. Suivi et supervision de la QoS SUPCOM Tout le long du trajet, la MS fait des mesures instantanées. Les données sont présentées en temps réel et seront stockées dans des fichiers. GPS M MS Câble RS 232 Figure 2. 2 : Montage des équipements de mesureV.1.2-Indicateurs mesurés Le drive test nous offre une série d’indicateurs, dont les principaux sont: Longitude, Latitude (X, Y) : le système de localisation GPS nous donne les coordonnés de chaque point de mesure, RXLEVFULL : niveau de puissance reçu par le MS, obtenu par moyennage du niveau du signal pendant une période SACCH (environ ½ secondes), cette valeur de RXLEVEL est codée sur 6 bits (de 0 à 63). La puissance du signal reçue par le mobile varie de – 110 dBm à – 48 dBm, en effet, pour une valeur "a" de RXLEVEL (comprise entre 0 et 63), la puissance reçue est donnée par "- 110 + a " dBm, RXQUALFUL : c’e s t un indicateur de niveau de qualité. Il est obtenu par moyennage du taux d’erreurs binaires BER pendant une période de mesure SACCH, ce BER est quantifié sur 8 niveaux (codé sur trois bits, et donc, varie de 0 à 7). Chaque niveau de qualité (de 0 à 7) correspond à un BER donné, (voir TabII.1), 30
  32. 32. Suivi et supervision de la QoS SUPCOM RXQUAL BER 0 0.2 % 1 DE 0.2 % à 0.4 % 2 DE 0.4 % à 0.8% 3 DE 0.8 % à 1.6 % 4 DE 1.6 % à 3.2 % 5 DE 3.2 % à 6.4 % 6 DE 6.4 % à 12.8 % 7 12.8 % Tableau 2.1 : Correspondance ente RXQUAL et BER T_ADV : sert à calculer la distance ente la BTS et le point de mesure. Il varie entre 0 et 63. Exemple, pour T_ADV=1, correspond un rayon égal à environ 550m, RXFREQ : c’est le numéro du canal radio alloué en réception. En effet, si le nombre du canal est N, la fréquence reçue sera 935+0.2*N ( en MHz), BCCH: Broadcast control Channel, MSPWR: Cet indicateur permet le contrôle de la puissance émise par la MS. La puissance émise est égale à 43 – 2 * MSPWR ( en dBm ). Pour MSPW=5, la puissance émise maximale par la MS est égale à 2w (33 dBm), Cell_Id : numéro d’identification de la cellule, BSIC : Base Station Identification Code : identificateur de cellule. En effet, La même fréquence peut être utilisée pour supporter la voie balise de deux stations suffisamment éloignées. Les deux stations ne se brouillent pas sur leur zone de service respective mais un mobile situé à mi-distance peut recevoir alternativement l’une ou l’autre station avec un niveau de champ suffisant. Afin de différencier les deux stations, on utilise le code de couleur BSIC. Le couple (fréquence, BSIC) permet sur une zone donnée de déterminer parfaitement une cellule. A l’intérieur d’un motif, on utilise le même BSIC. Ainsi, les cellules voisines (cellules de fréquences de voie balise identique) ne font pas partie du même motif. TIMESLOT : numéro de l’intervalle de temps, 31
  33. 33. Suivi et supervision de la QoS SUPCOM Time : le temps des mesures, Speed : vitesse de la voiture, Mode : IDLE or DEDICATED (veille ou fonctionnement). Le drive Test permet, aussi, la mesure de certains indicateurs des cellules voisines (RXFRQ, RXLEVFULL, BSIC). Le nombre maximal de ces cellules voisines peut aller jusqu’à six.V.2-Compteurs OMC-R Dans cette partie, nous allons présenter, l’audit radio, par l’analyse des différents compteurs mesurés au niveau de l’ OMC (remontés par les BSCs à l’OMC -R). En effet, ces mesures, qui sont faites sur un intervalle de temps précises et liées à un événement survenu dans le réseau, servent aux calculs des indicateurs de qualité ce service (par combinaison de ces compteurs) . Ces indicateurs donnent une mesure représentative de la performance du réseau. L’analyse de ces indicateurs (données issues de l’OMC et transformées en des pourcentages) est très essentielle pour la supervision de la qualité de service. Il y a plusieurs indicateurs calculés à partir des mesures OMC-R, mais, on ne va s’intéresser, qu’aux indicateurs liés à la détection d’une dégradation de la qualité de communication due à l’échec d’appel ou à l’échec du déclenchement de la procédure de handover. Dans le tableau suivant, nous allons citer les principaux indicateurs, obtenue par les mesures OMC-R, ainsi que la série des problèmes qui permettent leur détection.Indicateurs Problèmes-Taux d’échec d’accès, Couverture-Taux de coupures des communications,-Taux élevé de handover sur niveau dechamp-Taux élevé de handover sur qualité, Interférence-Taux de rupture TCH (call drop) élevé,-Taux de handover sur interférence élevé 32
  34. 34. Suivi et supervision de la QoS SUPCOM-Taux d’échec de handover intra-cellulaire Capacitéélevé,-Taux d’échec de handover inter-cellulaire/intra BSC élevé,-Taux d’échec de handover inter-BSC/intraMSC élevé,-Taux d’échec de handover inter-MSC élevé,-Taux de blocage élevé-Taux de demande de handover élevé Handover Ping-Pong-Taux de handover sur distance Tableau 2.2 : Exemples d’indicateurs de l’OMC -RV.3-Processus d’analyse Après l’obtention des différents indicateurs, la phase d’analyse combinée entre ces indicateurs commence et le processus de détection des anomalies se déclenche. Cette étape consiste à la synthèse des différentes sources d’informations et la transmission de cette synthèse pour action vers le bon intervenant : maintenance, ingénierie et optimisation. Dans le schéma ci- dessous, on va présenter les étapes de ce processus (voir Figure II.3), 33
  35. 35. Suivi et supervision de la QoS SUPCOM Figure 2. 3 : Processus d’analyse Dans la phase d’analyse de la performance du réseau et de la détection des anomalies, il y a une comparaison entre les indicateurs obtenus et les paramètres seuils (fixés par l’opérateur) qui présentent les seuils d’une qualité de service acceptable. Le tableau ci -dessous, présente quelques seuils de QoS,Indicateurs Paramètres seuilsTaux de coupures d’appels 2%Taux de blocage 2%Taux de congestion TCH 2%Taux de handover sur niveau sens descendant 20%Taux de handover sur niveau sens montant 20%Taux de handover sur qualité sens descendant 25%Taux de handover sur qualité sens montant 10%Taux de handover sur interférence 1%Taux d’échec de handover 2%Taux de handover sur distance 0.1%RXLEV 77dBmRXQUAL 4 Tableau 2. 3: Seuils de la QoS 34
  36. 36. Suivi et supervision de la QoS SUPCOMVI- Conclusion Dans ce chapitre, nous avons défini la QoS, en insistant sur les indicateurs et les paramètres logiques qui permettent la décision de l’état de la performance du réseau et nous avons aussi présenté les différents outils d’analyse qui servent à l’obtention de ces indicateurs de qualité. 35
  37. 37. Développement d’un outil d’acquisition des données du mobile à trace SUPCOM Chapitre IIIDéveloppement d’un outil d’acquisition des données du mobile à traceI- Introduction Afin d’évaluer la couverture d’un réseau GSM nous devons tout d’abord acquérir certainsparamètres radio en utilisant un mobile à trace. Le mobile est relié à l’ordinateur par une liaison série. Il permet théoriquement de récupérerl’ensemble des trames de signalisation et les en-têtes des trames de données qui circulent sur la voieradio au cours d’une communication. Le mobile remonte également des informations concernantson environnement radio, et en particulier les mesures des niveaux de réception des signaux émispar les stations voisines. Figure 3. 1 : Les différents liaisons du mobile Le schéma permet de voir le principe général de mon étude avec l’échange de trame entre leréseau et le GSM. 36
  38. 38. Développement d’un outil d’acquisition des données du mobile à trace SUPCOMII- Principe du téléphone de trace Les informations remontées par le mobile sont généralement composées de deux parties. Il y a d’une part des informations remontées par le mobile et dont le format exact dépend du mobile utilisé et d’autre part les trames normalisées qui circulent effectivement sur la voie radio. La réception de ces trames n’est utile que si l’utilisateur est capable de les interpréter. Le format binaire n’est pas très convivial et ne permet pas de mettre en évidence les aspects les plus importants des procédures radio. Notre outil permet donc d’automatiser ce décodage, d’interpréter le contenu des trames et surtout de présenter le résultat de façon à permettre à l’utilisateur de comprendre le fonctionnement du système GSM/GPRS. Figure 3.2: Principe de l’application Sagem OT75 M : C le téléphone que nous avons utilisé. Il nous a permis de récupérer toutes les est informations nécessaires pendant ce projet [9]. 37
  39. 39. Développement d’un outil d’acquisition des données du mobile à trace SUPCOMIII- Analyse des trames Les données renvoyées par le téléphone sont de la forme suivante: Idle_Mode_Rpt : 31 25, 45 17 06, 36 13 06, 50 12 99, 12 7 99, 9 7 99, 553 7 99 31 25 : Fréquence et puissance de réception de la cellule utilisée 45 17 06 : Fréquence et puissance de réception- BSIC des 6 autres cellules Figure 3. 3 : Exemple de la trame IDLE récupéréePour récupérer les différentes trames nécessaires, nous allons lancer des commandes spécialesappelées : commandes AT.IV. Les commandes AT La quasi-totalité des modems sont configurables, et surtout les plus récents, quireconnaissent un grand nombre de protocoles. La configuration de ces modems peut se faire àtravers une liaison RS-232, qui permet de transmettre des commandes vers le modem. Le logiciel decommunication communique avec le modem dans un langage de commande spécial souvent appeléjeu de commandes AT : c’est le langage Hayes.Les commandes AT sont organisées en lignes et sont entrées en mode commande (c le mode par estdéfaut) où le microprocesseur du modem reçoit des caractères au travers de sa liaison RS-232, lesinterprète comme des commandes et retransmet les résultats au travers de cette même liaison. Ilignore alors totalement ce qui se passe sur sa connexion au RTC, qui est le plus souvent raccrochée.Elles ont le point commun (à l’exception d’une seule) de commencer par « AT » et se terminer parun retour chariot , après ces deux lettres ,un certain nombre de commande juxtaposées est écrit.Parmi ces commandes, on distingue : 38
  40. 40. Développement d’un outil d’acquisition des données du mobile à trace SUPCOM La commande ATA : elle permet de décrocher et engager une connexion (sans appel) La commande ATB : elle permet la détection automatique de terminal. La commande ATDT ou ATDP : elle permet d’engager une connexion (avec appel). La commande ATH : elle est utilisée pour le raccrochage. La commande ATZ : Elle est utilisée pour l’initialisation du modem La commande AT+CSQ : elle permet d’afficher la qualité du signal son niveau et le taux d’erreur binaire Les commandes AT+CREG=2 et AT+CREG ? permettent de visualiser l’identité de la cellule serveuse ainsi que le LAC. Afin de récupérer les paramètres nécessaires pour l’évaluation d’un réseau GSM, nous devons utiliser ces commandes AT et interpréter les trames échangées entre le mobile et le réseau. L’application développé va permettre de visualiser en temps réel et en temps différé ces différents paramètres.V – Développement de l’applicationV.1. Présentation du Visual Basic Le mot « Visual » fait référence à la méthode utilisée pour créer l’interface graphiqueutilisateur. En effet, au lieu de rédiger de multiples lignes de code pour décrire la position deséléments de l’interface, il suffit d’ajouter des objets prédéfinis à l’endroit adéquat sur l’écran.Le mot « Basic » fait référence au langage BASIC (Beginners All-Purpose Symbolic InstructionCode). Il constitue une évolution par rapport au BASIC initial.V.1.1 Critères de choix du Visual Basic Le Visual Basic représente une nouvelle approche en ce qui concerne la rédaction deprogrammes. En effet, nous ne sommes pas obligés de rédiger des multitudes de lignes pour définirl’emplacement des objets de l’interface puisque il existe déjà des objets prédéfinis. En outre, il estl’un des outils les plus efficaces pour la réalisation des applications performantes. Lesfonctionnalités avancées de Visual Basic 6.0 tel que la compilation du code, la rapidité del’affichage des formulaires et l’accès amélioré à la base de données permettent au développeur decréer des applications ayant des performances élevées.V.2 L’environnement de travail Pour le développement de notre application, nous avons utilisé le Visual Basic.L’environnement de programmation de ce logiciel est composé de nombreuses fenêtres permettantde définir 39
  41. 41. Développement d’un outil d’acquisition des données du mobile à trace SUPCOMl’apparence des dialogues et des fenêtres de l’application, de saisir le code source, d’insérer descontrôles, d’influer sur la présentation et le comportement des objets ou de gérer confortablementdes projets.Lors du développement d’un projet, plusieurs fenêtres sont ouvertes : une fenêtre de création desfeuilles, de création de menu, la fenêtre des propriétés ainsi que la boite à outils elles sont utilisées àtour de rôle. La fenêtre d’édition de code source et les fenêtres de test ne sont requises que pour lasaisie de code et pour la correction d’erreur.L’activation d’un objet par un double clic dans une feuille en création permet de passerinstantanément à la fenêtre d’édition de code.V.3 Conception de la solution La conception représente une phase sensible et primordiale dans le cycle de développementd application. Dans le cas des modèles objets, la conception joue un rôle plus important dans la unemesure où elle vise à réutiliser des composants générés. Ce rôle est encore plus éminent lorsqu ils d application gérant beaucoup de flux de données entre diverses entités. En effet, les agit uneobjets métiers génériques doivent assurer une réutilisation au sein d même application et même uned application à l une autre. De ce fait nous avons attaché une attention particulière à cette phase.Dans ce chapitre, nous allons présenter, dans un premier temps, la modélisation des différents objetsdont nous aurons besoin dans notre application pour passer, par la suite, à la présentation et à laconception du logiciel que nous devons réaliser. Afin de récupérer les informations nécessaires, nous devons tout d’abord réaliser lacommunication entre le mobile à trace et le PC.V.4 La programmation de l’interface série RS232 La programmation de l’interface série est simplifiée par l’utilisation du composantMSComm de Visual Basic. En effet, il suffit de le déclarer dans le logiciel et le paramètre enutilisant la boite à outils qui est habituellement située le long de la bordure gauche de l’écran. Ellecontient les contrôles des images, étiquettes, boutons, zones de liste, barre de défilement, menus etautres formes géométriques. Chaque contrôle ajouté à une feuille devient un objet c’est à dire unélément programmable de l’interface utilisateur. Ces éléments seront visibles par l’utilisateur lorsde l’exécution du programme.L’ajout de l’objet MSComm (Contrôle des communications séries) permet sous Visual Basic unegestion efficace de la liaison série. Il faut l’intégrer dans la boite à outils. Il est chargé dans le projeten cochant la case correspondante de la boite de dialogue qui s’ouvre par le choix du menu « 40
  42. 42. Développement d’un outil d’acquisition des données du mobile à trace SUPCOMProjet/Composants… » sous le nom de MSComm. Le contrôle MSComm offre des fonctionnalitésde communications série en autorisant la transmission et la réception des données parl’intermédiaire d’un port série.Le contrôle communication permet d’ajouter des fonctionnalités simples ou évoluées decommunications pour le port série afin de créer un outil de communications complet géré demanière évènementielle. Il donne accès à une série de commandes de communications standards. Il permet de se connecter à un port série ou à un autre périphérique de communication (unmodem par exemple), d’émettre des commandes, d’échanger des données et de contrôler et traiterdivers évènements et erreurs pouvant se produire au cours d’une connexion série.Chaque contrôle MSComm utilisé correspond à un port série spécifique. Si on utilise plusieurs portssérie dans l’application, on doit utiliser plusieurs contrôles MSComm. Bien que MSComm possèdede nombreuses propriétés importantes, il nous suffit d’en connaître au départ quelques unes : Comm. Event : C’est un entier qui renvoie le code de l’événement qui vient de se produire. Cette propriété n’est pas disponible de la création et elle est en lecture seule au moment de l’exécution. On Comm. : Elle détecte et gère les erreurs de communications. Settings : Elle définit et renvoie la vitesse en bauds, la parité, les bits utiles et les bits d’arrêt sous forme de chaîne. Port Open : Booléen, ouvre et ferme un port de communication. Cette propriété n’est pas disponible au moment de la création. Input : Chaîne, renvoie et supprime les caractères provenant du tampon de réception. Output : Ecrit une chaîne de caractères dans le tampon de transmission. SThreshold : Même propriété que précédemment, mais elle est destinée pour la transmission.Voici quelques instructions courantes en VB : MSComm.Commport = 1 « utilisation du port série COM1 ». MSComm. setteings = « 9600, N, 8, 1 » ‘9600 bauds, pas de parité, 8 bits de données et un bit d’arrêt. MSComm.Sthreshold =1 ‘OnComm est appelé à chaque réception d’un caractère. MSComm.InputLen = 0 ‘lire tout le tampon de réception lors d’un Input. MSComm.PortOpen = True ‘ouverture du port. MSComm1.Output = "AT" & Chr $(13) ‘ emission d’ une commande AT MSComm.PortOpen = False ‘fermeture du port. 41
  43. 43. Développement d’un outil d’acquisition des données du mobile à trace SUPCOMV.5 fonctionnement de l’outil Cette application a été développée à l’aide de l’outil de programmation Microsoft visual Basicavec l’utilisation du Microsoft EXCEL (qui va sert pour l’enregistrement d’un fichier de mesurenécessaire lors d’un parcours pour l’évaluation du réseau). Dans ce qui suit, nous allons présenterles différents menus de cette application [10].V .5.1 Menu « fichier » Ce menu contient deux autres sous-menus un qui permet d’enregistrer les différents paramètresmesurés dans un fichier Excel lors d’un parcours. L’autre sous menu permet de quitter l’applicationV .5.1 Menu « connexion » Afin de permettre de communiquer avec le mobile à trace il faut tout d’abord ouvrir uneconnexion via le port série et introduire les paramètres de la connexion Figure 3.4 : Menu connexionSi nous choisissons pas le numéro du port ou est connecté le mobile un message apparaît 42
  44. 44. Développement d’un outil d’acquisition des données du mobile à trace SUPCOMAprès l’ouverture d’une connexion, nous passons à afficher et récupérer les paramètres nécessaires.V .5.2 Menu « mesure »Ce menu comporte quatre sous menus Figure 3. 5 : Menu mesureV .5.2.1 Sous Menu « information cellule_courante » Il permet d’afficher en temps réel les informations relatives à la cellule courante danslaquelle le mobile est enregistré. Ces informations sont essentiellement l’identité de la cellule(CELLID) et l’identité de la zone de localisation (LAI). 43

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